【正文】 I2= 3）、當(dāng) K3點(diǎn)短路時(shí)，網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)并對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 Υ、 Δ變換（如上述短路點(diǎn)的計(jì)算）： X∑0=∠ 零序網(wǎng)當(dāng) K3 短路時(shí) Z0*= Z1*= 即 Z1Z0 即： 3I(1)0*=3E1/(2 Z1*+Z0*)= 3I(1)0=3I(1)0* IB=(A) 圖 363 最小運(yùn)行方式下 K3點(diǎn)短路時(shí)化簡(jiǎn)圖 K3 點(diǎn)短路時(shí)最小方式下，流過(guò)保護(hù)的最小零序電流的分流計(jì)算： 26 阻抗經(jīng)過(guò) Υ→ Δ變換得： Xa=∠ Xb= ∠ Xc=∠ Zbc∥ = ∠ Zac∥ = ∠ 圖 364 K3點(diǎn)短路時(shí)分流計(jì)算圖 圖 365 K3點(diǎn)短路時(shí)分流計(jì)算化簡(jiǎn)圖 X∑ =∠ + ∠ 186。） // =∠ 176。 X∑0=（ X90+XLBC0） //XT33=∠ 176。 零序網(wǎng)當(dāng) K3 短路時(shí) Z0*= Z1*= 即 Z1Z0 所以流過(guò)短路點(diǎn)最大零序電流應(yīng)采用兩相接地短路時(shí)零序電流 3I0 max來(lái)整定，即： 3I()0*=3E1/（ Z1*+2Z0*） = 圖 345 K3點(diǎn)短路化簡(jiǎn)圖 3I()0=3I()0* IB= =（ A） 經(jīng)分流，流過(guò) 8QF 最大零序電流為 3I0 max=3I（ ） 0 0434/=（ A） ② 情況二： 圖 346 最大運(yùn)行方式下 K3點(diǎn)短路時(shí) (情況二 )等值電路圖 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)： X’∑0=[（ X10+XLAB0） //XT31+XLBC0]//XT33+XLDC0=∠ 176。+） //=∠ 176。 零序網(wǎng)當(dāng) K2短路時(shí) Z0*= Z1*= 即 Z1Z0 即： 3I()0*=3E1/(Z1*+2Z0*)= 3I()0=3I()0* IB= =(A) 19 經(jīng)分流，流過(guò) 1QF 最大零序電流為 3I0 max=3I（ ） 0 0434/=（ A） ② 情況二： 圖 341 最大運(yùn)行方式下 K2點(diǎn)短路時(shí) (情況二 )等值電路圖 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)： X’∑0={[（ XT21//XT1） +XLAD0]//XT35+XLDC0}//XT33+XLBC0=∠ 176。//+∠ 176。 圖 333 最大運(yùn)行方式下 K1點(diǎn)短路時(shí)化簡(jiǎn)圖 X∑0=( X’∑0//XT31+XLAB0)//X10=∠ 176。 XLBC0=+=∠ 176。 IK2*=E4/X∑=（ 有名 ） = IK2* IB= =(A) （ 3）、當(dāng) K3短路時(shí)，最小運(yùn)行方式下 16 圖 327 K3短路時(shí)的等值電路圖 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)： X9=XLAB+XLBC+XLDC=∠ 176。 IK42*=E5/X∑=IK42（ 有名 ） =IK42* IB=(A) 圖 320 K4點(diǎn)短路時(shí)的等值電路圖化簡(jiǎn)圖 最小運(yùn)行方式 最小運(yùn)行方式下，各短路點(diǎn)短路電流的計(jì)算（發(fā)電廠最小發(fā)電容量 2 50MW） （ 1）、最小運(yùn)行方式下 ① 若發(fā)電機(jī) G G2 投入運(yùn)行， G3 停運(yùn)，求出下圖中兩點(diǎn)處的短路電流： IK1*=（ +） = 圖 321 G G2運(yùn)行 K1點(diǎn)短路圖 IK1（有名） =IK1* IB=(A) ② 若三臺(tái)發(fā)電機(jī)中 G1， G2中的一臺(tái)運(yùn)行， G3運(yùn)行，再求出 下圖中 K1電短路時(shí)的短路電流（設(shè) G1運(yùn)行）： X∑=(XG1+XT21)//(XG3+XT1)= IK1*=E∑/X∑=IK1（ 有名 ） =IK1* IB=(A) 圖 322 發(fā)電機(jī) G1G2運(yùn)行時(shí) K1點(diǎn)短路圖 因此，由以上計(jì)算得：最小運(yùn)行方式下， K1 點(diǎn)的最小短路電流應(yīng)為 ，15 由此得出 G1， G2 兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)為最小方式，系統(tǒng)等值電路圖為： 圖 323 最小運(yùn)行方式各短路電流各短路點(diǎn)分布圖 （ 2）、當(dāng) K2點(diǎn)短路時(shí)，最小運(yùn)行方式下 圖 324 K2短路時(shí)的等值電路圖 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)為： XT=XLBC+XLAD+XLDC =∠ +2 ∠ 176。 =+=∠ 176。 =+=∠ 176。 XLBC=+=∠ 176。 2)、近似計(jì)算：標(biāo)幺值的近似歸算也是用平均額定電壓計(jì)算。 SB可選系統(tǒng)的或某發(fā)電機(jī)的總功率，有時(shí)也可取一整數(shù)，如 100、 1000MVA 等。因此，四個(gè)基準(zhǔn)值只能任選兩個(gè)，其余兩個(gè)則由上述關(guān)系式?jīng)Q定。所以當(dāng) 描述 一個(gè)物理量的標(biāo)幺值 時(shí)，必須同時(shí)說(shuō)明其 基準(zhǔn)值多大， 否則僅有一個(gè)標(biāo)幺值沒(méi)意義 。一般情況下三相短路是最嚴(yán)重的短路，因此，絕大多數(shù)情況是用三相短路電流來(lái)選擇或校驗(yàn)電氣設(shè)備。 系統(tǒng)中應(yīng)配置哪些保護(hù)以及保護(hù)裝置的參數(shù)整定，都必須對(duì)電力系統(tǒng)各種短路故障進(jìn)行計(jì)算和分析，而且不僅要計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流，還要計(jì)算短路電流在網(wǎng)絡(luò)各支路中的分 流 ，并要作多種運(yùn)行方式的短路計(jì)算。所謂短路，是指一切不正常的相 與相或中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中相與地之間的短路。 電壓互感器的配置及選擇 1）、電壓互感器一次繞組的額定電壓為 110KV。 4）、準(zhǔn)確等級(jí)：用于保護(hù)裝置為 級(jí)，用于儀表可適當(dāng)提高。 3）、繼電保護(hù)裝置和其它二次回路設(shè)備工作于低電壓和小電流，不僅使造價(jià)降低，維護(hù)方便，而且也保證了運(yùn)行人員的安全。共五臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地。 4）、 220KV以上大型電力變壓器都分級(jí) 絕緣，且分為兩種類型；其中絕緣水平較低的一種 (500KV系統(tǒng)，中性點(diǎn)絕緣水平為 38KV變壓器 )，中性點(diǎn)必須直接接地。 2）、每個(gè)電源有多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，規(guī)定正常時(shí)按一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接4 接地運(yùn)行，其他變壓器中性點(diǎn)不接地。但中性點(diǎn)接地變壓器的臺(tái)數(shù)、容量及其分布情況變化時(shí)，零序網(wǎng)絡(luò)也隨之改變，因此，同一故障點(diǎn)的零序電流分布也隨之改變。并將二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，保證了人身和設(shè)備的安全。目前我國(guó)的電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)接地方式，通常有中性點(diǎn)不接地，中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)消弧線圈繞組接地和中性點(diǎn)直接接地三種方式。這將有助于運(yùn)行部門對(duì)事故的分析和處理。因此在組屏?xí)r，體積要縮小，便于現(xiàn)場(chǎng)的按裝維護(hù)。另外，它有自診斷能力，能夠自動(dòng)檢測(cè)出本身硬件的異常部分，配合多重化可以有效地防止拒動(dòng)，因此可靠性很高。一般微機(jī)保護(hù)裝置都具有自檢功能，對(duì)硬件各部分和存放在 EPROM 中的程序不斷進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常會(huì)發(fā)出警報(bào)。換言之，它是一個(gè)只會(huì)做幾種單調(diào)的、簡(jiǎn)單操作的硬件，配以軟件，把許多簡(jiǎn)單操作組合完成各種復(fù)雜功能的。微機(jī)繼電保護(hù)裝置具有以下特點(diǎn)： 維護(hù)調(diào)試方便 目前國(guó) 內(nèi)大量使用的整流型或晶體管型繼電保護(hù)裝置的調(diào)試工作量很大，尤其是一些復(fù)雜保護(hù)，例如距離保護(hù)，調(diào)試一套常常需要一周，甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。 微機(jī)是一個(gè)智能裝置，可實(shí)現(xiàn)多種功能，微機(jī)保護(hù)裝置的多功能化也提高了其經(jīng)濟(jì)性。 傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，調(diào)試工作量很大， 尤其是一些復(fù)雜的保護(hù)，而微機(jī)保護(hù)幾乎不用調(diào)試。 微機(jī) 繼電保護(hù) 的發(fā)展 微機(jī)具有高速運(yùn)算、邏輯判斷和記憶能力，微機(jī)保護(hù)是通過(guò)軟件程序?qū)崿F(xiàn)的 ，具有極大的靈活性 ， 也 因而微機(jī)保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜的保護(hù)功能，也可以實(shí)現(xiàn) 許多傳統(tǒng)保護(hù)模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的新功能。 1 第一章 緒 論 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過(guò)預(yù)防事故或縮小事故范圍來(lái) 提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全供電。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的形式和原理在不斷更新，但總體的設(shè)計(jì)原則是相同的，都要滿足保護(hù)的基本要求。為此本設(shè)計(jì)對(duì)簡(jiǎn)單電力網(wǎng)進(jìn)行微機(jī)保護(hù)配置。目前，我國(guó)的微機(jī)保護(hù)技術(shù)已趨于成熟，各種類型的微機(jī)保護(hù)裝置已在全國(guó)各大電力網(wǎng)絡(luò)中投入運(yùn)行。 這里主要介紹的是微機(jī)保護(hù)在 110KV 電力網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用及繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)原理，內(nèi)容分為： 裝置 介紹、電力系統(tǒng)接地與互感器選擇、電力系統(tǒng)短路計(jì)算 、 輸電線路保護(hù)的配置與整定計(jì)算 、 保護(hù)性能分析 等幾部分。 由于編寫(xiě)人員的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所限、編寫(xiě)時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中難免有缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師批評(píng)指正。 繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化、計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。目前，微機(jī)保護(hù)的平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)達(dá)十萬(wàn)小時(shí)以上，這說(shuō)明了微機(jī)保護(hù)是十分可靠的。 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展和微機(jī)的廣泛應(yīng)用，我國(guó)的微機(jī)保護(hù)裝置價(jià)格已和傳統(tǒng)保護(hù)價(jià)格持平或更低，在性能價(jià)格比方面更具優(yōu)勢(shì)。 微機(jī) 保護(hù)裝置的特點(diǎn) 電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置之所以能被推廣和應(yīng)用，是因?yàn)樗哂袀鹘y(tǒng)繼電保護(hù)無(wú)2 法比擬的優(yōu)越性。微機(jī)保護(hù)則不同，它的硬件是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，各種復(fù)雜的功能是由相應(yīng)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際上如果經(jīng)檢查，程序和設(shè)計(jì)時(shí)的 完全一樣，就相當(dāng)于布線邏輯的保護(hù)裝置的各種功能已被檢查完畢。 可靠性高靈活性大、體積縮小 計(jì)算機(jī)在程序指揮下，有極強(qiáng)的綜合分析和判斷能力，因而它可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)保護(hù)很難辦到的自動(dòng)糾錯(cuò)，即自動(dòng)地識(shí)別和排除干擾，防止由于干擾而造成的誤動(dòng)作。一套微機(jī)保護(hù)裝置，可以實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)功能，例如一套 WXB—— 11 型保護(hù)裝置，配置了四個(gè)硬件完全相同的 CPU插件，分別完成高頻保護(hù)、距離保護(hù)、零序保護(hù)、綜合重合閘等功能。還可以提供故障點(diǎn)的位置。 第二章 電力系統(tǒng)接地與互感器選擇 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)是指：三相電力系統(tǒng)中星形連接的變壓器或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)。 互感器包括電流互感器（ TA）和電壓互感器（ TV），作用 是將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低壓和小電流，使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價(jià)格便宜，便于安裝。其主要目的是降低對(duì)整個(gè)系統(tǒng)絕緣水平的要求。根據(jù)上述兩條要求，變壓器中性點(diǎn)接地方式選擇的原則如下： 1）、在多電源系統(tǒng)中，每個(gè)電源處至少有 一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地，以防止中性點(diǎn)不接地的電源因某種原因與其他電源聯(lián)系時(shí)，形成中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。當(dāng)此接地變壓器退出運(yùn)行時(shí)，則將另一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行。若該變壓器停運(yùn)時(shí)，則將另一臺(tái)中性點(diǎn)不接地的變壓器改為中性點(diǎn)直接接地；發(fā)電機(jī) G2側(cè)只有一臺(tái) 60MVA 的變壓器， D點(diǎn)變電所也只有一臺(tái)容量為20MVA 的變壓器，所以將次兩臺(tái)變壓器的中性點(diǎn)都直接接地。 2）、額定的情況下，電流互感器的二次側(cè)電流取為 5A，這樣可使繼電保護(hù)裝置和其它二次回路的設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)化。 2）、一次回路電流的選擇：電流互感器的一次電流一般應(yīng)取 ITA≥ ， 其中 IN發(fā)電機(jī)或變壓器的額定電流； 即 IN為對(duì)線路應(yīng)是最大負(fù)荷電流： Igmax=SN/ 3 UN=3 50/ 3 110==IN ITA≥ = = 3）、二次側(cè)電流的選擇：由于發(fā)電廠電氣設(shè)備選擇的規(guī)定，強(qiáng)電力系統(tǒng)的電流互感 器二次側(cè)額定電流為 5A。 2）、電壓互感器二次側(cè)電壓通常為 100V,這樣可以做到測(cè)量?jī)x表及繼電器的小型化和標(biāo)準(zhǔn)化。 4） 、輸電線路上 Tv 變比的選擇：由《發(fā)電廠電氣部分課設(shè)參考資料》中 P2686 頁(yè)表 610 查得，型號(hào)為電容式 YDR— 110 TV，額定變比為： 10031003110000 第三章 電力系統(tǒng)短路計(jì)算 短路是電力系統(tǒng)最常見(jiàn)的故障。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，短路電流計(jì)算的主要目的是：對(duì)微機(jī)繼電保護(hù)的配置和整定。 短路電流實(shí)用計(jì)算是電力系統(tǒng)基本計(jì)算之一，通常采用標(biāo)幺制進(jìn)行計(jì)算。在標(biāo)幺制中，單個(gè)物理量均用標(biāo)幺值來(lái)表示，標(biāo)幺值的定義如下： 7 標(biāo)幺值 =實(shí)際有名值（任意單位） /基準(zhǔn)值（與有名值同單位） 顯然，同一個(gè)實(shí)際值，當(dāng)所選的基準(zhǔn)值不同時(shí) ，標(biāo)幺值也不同。四個(gè)物理量的基準(zhǔn)值都要分別滿足以上的公式。通常 UB多選為額定電壓或平均額定電壓。各電壓級(jí)參數(shù)的有名值不歸算到基本值而是再基本級(jí)選取電壓基值和功率基值后將電壓基值向各 自 歸算級(jí)歸算，然后就在各電壓級(jí)用歸算得到的基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)功率計(jì)算各元件的標(biāo)幺值。選取基準(zhǔn)值： SB=100MVA 110KV時(shí) UB=121KV 發(fā)電機(jī)參數(shù)的計(jì)算 在本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中發(fā)電廠有三臺(tái)發(fā)電機(jī)，正常情況下三臺(tái)發(fā)電機(jī)同時(shí)運(yùn)行，其發(fā)電機(jī)的參數(shù)計(jì)算如下： 已知 SN=50MVA COSφ = XG’’= UB()=110 (KV) XG=XG’’ UN2/SN= XG*=XG/ZB=XG/(UB2/SB)= 100/= 8 變壓器的參數(shù)計(jì)算 在本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中發(fā)電廠端有三臺(tái)升壓變壓器， B、 C 兩處的變電所各帶兩臺(tái)降壓變壓器，變電所 D 帶一臺(tái)降壓變壓器，參數(shù)計(jì)算如下： (1) 發(fā)電機(jī) G3所帶的變壓器參數(shù)計(jì)算 已知 S1=60MVA US%= XT1=(US%/100) (UN2/SN)=() (1102/60)= XT1*=XT1/ZB=XT1/(UB2/SB)= (100/1212)= (2) 發(fā)電機(jī) G G2所帶的兩臺(tái)并聯(lián)變壓器參數(shù)計(jì)算 已知 S2=40MVA US%= XT2=(US%/100) (UN2/SN)=() (1102/40)= XT2*=XT2/ZB=XT2/(UB2/SB)= (100/1212)= (3) 三個(gè)變電所所帶的變壓器的參數(shù)計(jì)算 已知 S3=20MVA US%= XT3=(US%/100) (UN2/SN)=() (1102/20)= XT3*=XT3/Z