【正文】 裝置類型及應(yīng)用 53 54 56 56 56第8章 繼電保護(hù)及其自動(dòng)裝置 58 線路保護(hù) 58 60 61 35KV保護(hù)整定 62第9章 結(jié)束語(yǔ) 64致 謝 65參考文獻(xiàn) 66附錄 67四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章 引 言能源是社會(huì)生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)，隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人類使用能源不僅在數(shù)量上越來(lái)越多，在品種及構(gòu)成上也發(fā)生了很大的變化。電能也是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是一種無(wú)形的、不能大量存儲(chǔ)的二次能源。而變電站在改變或調(diào)整電壓等方面在電力系統(tǒng)中起著重要的作用。73第2章 電氣主接線的設(shè)計(jì)電氣主接線是由電氣設(shè)備通過(guò)連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)。但其缺點(diǎn)是：①可靠性差。單母分段接線單母線用分段斷路器進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將用戶停電。雙母線接線雙母接線有兩種母線，并且可以互為備用。由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于：出線帶電抗器的6～10KV配電裝置；35～60KV出線數(shù)超過(guò)8回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時(shí)；110～220KV出線數(shù)為5回及以上時(shí)[4]。雙母線分段接線被廣泛用于發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)電壓配置中，同時(shí)在220～550KV大容量配電裝置中，不僅常采用雙母分段接線，也有采用雙母線分四段接線的。它與電力系統(tǒng)、電廠動(dòng)能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并對(duì)電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大的影響。在具有兩臺(tái)主變的變電所中，當(dāng)35～220KV線路為雙回時(shí)，若無(wú)特殊要求時(shí)，該電壓等級(jí)主接線采用橋形接線。方案二：220KV側(cè)選用橋形接線，110KV采用單母分段，35KV側(cè)使用單母分段，其主接線如圖22。由于220KV采用橋形接線，故可靠性不高。根據(jù)以上分析可以得到，雖然方案一的投資較大，但是由于本變電站所帶負(fù)荷較大，且以年增長(zhǎng)率7%的速度增長(zhǎng)，以后擴(kuò)建的可能性較大，而且可靠性較方案二高，故綜合考慮，最終確定選取方案一。裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，當(dāng)其中一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)該滿足全部負(fù)荷的的70%左右[2]。 凡中、低壓有電源的升壓站和降壓變電所至少應(yīng)有一臺(tái)變壓器直接接地[5]。盡量縮小所用電系統(tǒng)的故障影響范圍，并應(yīng)盡量避免引起全所停電事故[2]。從不同段母線引出兩回線路供給重要負(fù)荷如刀閘操作電源等，提高了供電的可靠性。無(wú)功電源如同有功電源一樣，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、電壓缺少的部分。 提高功率因數(shù)的意義除白熾照明燈、電阻電熱器等設(shè)備負(fù)荷的功率因數(shù)接近于1外，其他用電設(shè)備如三相交流異步電動(dòng)機(jī)、變壓器、電焊機(jī)、電抗器等的功率因數(shù)均小于1。降低線路的電壓損耗，以達(dá)到節(jié)約電能和提高供電質(zhì)量的目的。 一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘恳话銥橹髯儔浩鞯娜萘康?0%～50%。在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備選擇的一般原則[5]：滿足正常運(yùn)行、檢修、斷路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要。擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電氣設(shè)備型號(hào)一致。各種高壓設(shè)備的一般技術(shù)條件如下表[5]51所示： 表51 高壓電器技術(shù)條件序號(hào)電器名稱額定電 壓額定電 流額定容 量機(jī)械荷 載額定開(kāi)斷電流熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定絕緣水平KAAKVAN A1斷路器√√√√√√√2隔離開(kāi)關(guān)√√√√√√3熔斷器√√√√√√4PT√√√5CT√√√√√√6避雷器√√ √√7絕緣子√ 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇斷路器的選擇，除滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮到要便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面都比較后才能確定。：，滿足校驗(yàn)要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，滿足校驗(yàn)要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，滿足校驗(yàn)要求。（5）110KV母聯(lián)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)選擇由上的《電力工程電力設(shè)計(jì)一次手冊(cè)》可以知道，取一個(gè)最大電源的計(jì)算電流，又由《發(fā)電廠電氣部分》第六章第一節(jié)得，母聯(lián)斷路器 回路一般可以取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的，因?yàn)閮膳_(tái)主變的型號(hào)一樣[1]，故其上110KV主變側(cè)的選擇同樣適合。 250046104熱穩(wěn)定校驗(yàn)： It2t Qk，滿足校驗(yàn)要求。35KV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇：額定電壓選擇：額定電流選擇：開(kāi)斷電流選擇：選擇GN235T/100070,其技術(shù)數(shù)據(jù)[12]如下表515所示： 表515 GN235T/100070參數(shù)表型號(hào)額定電壓KV額定電流A極限通過(guò)電流峰值KA4s熱穩(wěn)定電流KAGN235T/10007035100070同上校驗(yàn)滿足要求。當(dāng)一個(gè)二次繞組的容量不能滿足要求時(shí)，可將兩個(gè)二次繞組串聯(lián)使用。此電流通常發(fā)生在低壓側(cè)開(kāi)斷，而當(dāng)高中壓側(cè)傳輸自耦變壓器的額定容量時(shí)，公共繞組上的電流為中壓側(cè)和高壓側(cè)額定電流之差。對(duì)于6～20KV屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)和樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。電流互感器的準(zhǔn)確等級(jí)不得低于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，滿足熱穩(wěn)定要求。取35側(cè)來(lái)說(shuō)明電流互感器的典型接線，說(shuō)明其所接二次負(fù)荷的方式，如圖51：圖51 典型電流互感器的二次負(fù)荷接線圖 電壓互感器的選擇電壓互感器應(yīng)按下表519所示，所列技術(shù)條件選擇[6]：表519 電壓互感器選擇條件表項(xiàng)目參數(shù)技術(shù)條件正常工作條件一次回路電壓、二次電壓、二次負(fù)荷、準(zhǔn)確度等級(jí)承受過(guò)電壓能力絕緣水平、泄露比距環(huán)境條件環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、海拔高度、最大風(fēng)速、污穢型式：6～20KV屋內(nèi)互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用條件可以采用樹(shù)脂膠主絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；35KV～110KV配電裝置一般采用油浸式結(jié)構(gòu)的電壓互感器；220KV級(jí)以上的配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確等級(jí)滿足要求，一般采用電容式電壓互感器。在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計(jì)時(shí)，應(yīng)按要求準(zhǔn)確等級(jí)高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準(zhǔn)確度等級(jí)。電壓：額定一次電壓： 準(zhǔn)確等級(jí)：用戶保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量用。 母線的選擇與校驗(yàn)裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按下列技術(shù)條件分別進(jìn)行選擇和校驗(yàn)[6]。軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根、雙分和組合導(dǎo)體等形式，因其機(jī)械強(qiáng)度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度。正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度查《發(fā)電廠電氣部分》得其集膚效應(yīng)系數(shù)為1，由其表69得C=97，則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為：滿足熱穩(wěn)定要求。正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度查《發(fā)電廠電氣部分》得其集膚效應(yīng)系數(shù)為1，由其表69得C=95，則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為滿足熱穩(wěn)定要求。正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度： 查發(fā)電廠電氣部分表C=90，則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為：滿足熱穩(wěn)定要求。 額定電壓的選擇：UN≥UNs=220KV。 額定電壓的選擇：UN≥UNs=35KV。三繞組在正常運(yùn)行時(shí)可能存在只有高、中壓繞組工作低壓繞組開(kāi)路的情況，這在防雷中帶來(lái)了需要特別考慮的問(wèn)題。表61 避雷器類型型號(hào)型式應(yīng)用范圍FS配電用普通閥型10KV以下配電系統(tǒng)、電纜終端盒FZ電站用普通閥型3~220KV發(fā)電廠、變電所配電裝置FCZ電站用磁吹閥型 330KV及需要限制操作的220KV及以下配電某些變壓器中性點(diǎn)FCD旋轉(zhuǎn)電機(jī)用磁吹閥型用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)、屋內(nèi)額定電壓Un：避雷器的額定電壓應(yīng)與系統(tǒng)額定電壓一致。沖擊放電電壓和殘壓：一般國(guó)產(chǎn)閥式避雷器的保護(hù)特性與各種電器的具有均可配合，故此項(xiàng)校驗(yàn)從略。 避雷器的選擇與校驗(yàn)220KV側(cè)避雷器的選擇和校驗(yàn) （1）型式選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定選用FCZ系列磁吹閥式避雷器。（6）沖擊放電電壓校驗(yàn)：KV＜710KV，滿足要求。（5）殘壓校驗(yàn)：KV＜365KV，滿足要求。（2）額定電壓的選擇：其技術(shù)參數(shù)如下表64所示：表64 FZ35 避雷器參數(shù)型號(hào)額定電壓（kv）滅弧電壓有效值（kv）工頻放電電壓有效值（KV）沖擊放電電峰值（）不大于（KV）沖擊殘壓不大于（KV）下限值上限值FZ35354184104134134（3）滅弧電壓校驗(yàn)：最高工作允許電壓：KV直接接地：KV，滿足要求。故所選FZ35避雷器合格。獨(dú)立式避雷針與變配電裝置在空氣中的間距；獨(dú)立式避雷針的接地裝置與變配電所主接地網(wǎng)在地中距離，且，式中為沖擊接地電阻。35KV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時(shí)易引起反擊。 配電裝置特點(diǎn)屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn)：由于允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較??；維修、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行，不受氣候影響；外界污穢空氣對(duì)電器影響較小，可減少維護(hù)工作量；房屋建筑投資較大。這種布置特點(diǎn)是：布置比較清晰，不易誤操作，運(yùn)行可靠，施工和維修都比較方便，構(gòu)架高度較低，抗震性能較好，所用鋼材較少，造價(jià)低，但占地面積大，此種配電裝置用在非高產(chǎn)農(nóng)田地區(qū)及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度較高地區(qū)建用。具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1)占地面積約在中型布置減少30%；（2)節(jié)省了用地，減少高層檢修工作量；（3)旁路母線與主母線采用不等高布置實(shí)理進(jìn)出線均帶旁路很方便。本變電所三個(gè)電壓等級(jí)：即220KV、110KV、35KV根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定，110KV及以上多為屋外配電裝置，35KV及以下的配電裝置多采用屋內(nèi)配電裝置，故本所220KV及110KV采用屋外配電裝置，35KV采用屋內(nèi)配電裝置。屋內(nèi)、屋外配電裝置的安全凈距[1]如下表71和72所示。（1)220KV高壓配電裝置220KV同樣采用屋外普通中型單列布置，它共有8個(gè)間隔，近期出線2個(gè)間隔，遠(yuǎn)期沒(méi)有，兩臺(tái)主變進(jìn)線各一個(gè)間隔，電流互感器及避雷器占一個(gè)間隔，母聯(lián)和旁路斷路器各占一個(gè)間隔，間隔寬度為8米。第8章 繼電保護(hù)及其自動(dòng)裝置 線路保護(hù)線路的故障主要有相間短路、單相接地（在小接地電流系統(tǒng)中），或單相短路（在大接地電流系統(tǒng)中）。表示動(dòng)作時(shí)間與流過(guò)保護(hù)裝置的電流關(guān)系曲線稱為過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限特性： a、定時(shí)限特性：當(dāng)通過(guò)保護(hù)裝置的電流大于其動(dòng)作電流時(shí)，保護(hù)裝置就啟動(dòng)。 （3）限時(shí)電流速斷保護(hù) 能保護(hù)線路全長(zhǎng)，可用來(lái)作為被保護(hù)線路末端故障的主保護(hù)，且可作為瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的近后備。二、電網(wǎng)的接地保護(hù)分類[20]：零序電流保護(hù)（1）零序電流速斷（零序I段）保護(hù)（2）零序電流限時(shí)速斷（零序II段）保護(hù)（3）零序過(guò)電流（零序III段）保護(hù)方向性零序電流保護(hù)三、電網(wǎng)的距離保護(hù) 在重負(fù)荷，長(zhǎng)距離，電壓等級(jí)高的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，電流電壓保護(hù)很難滿足選擇性，靈敏性以及快速切除故障的要求，為此，就需要采用性能更加完善的距離保護(hù)相配合。當(dāng)相間故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作同時(shí)跳開(kāi)線路兩側(cè)三相開(kāi)關(guān)。 電力系統(tǒng)中主變壓器一般具有下列故障形式[17]：（1）繞組及其引出線的相間短路和在中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路；（2）繞組的匝間短路；（3）外部相間短路引起的過(guò)電流；（4）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中外部接地短路引起的過(guò)電流及中性點(diǎn)過(guò)電壓；（5）過(guò)負(fù)荷；（6）油面降低；（7）變壓器溫度升高或油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。及以上的并列運(yùn)行變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。零序電流保護(hù)可由兩段組成，每段應(yīng)各帶兩個(gè)時(shí)限，并均應(yīng)以較短的時(shí)限動(dòng)作于縮小故障范圍；以較長(zhǎng)的時(shí)限有選擇性地動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。高壓母線上發(fā)生故障可以歸納為3種：母線上所連設(shè)備故障 母線瓷瓶閃絡(luò)或母線的帶電導(dǎo)線直接閃絡(luò) 人為的操作和作業(yè)引起。如果差動(dòng)保護(hù)電壓大于制動(dòng)電壓，則保護(hù)動(dòng)作；如果差動(dòng)電壓小于制動(dòng)電壓，則裝置不動(dòng)作[18]。保護(hù)整定原則：保護(hù)動(dòng)作電流按躲開(kāi)本線路末端的最大短路電流。它在正常運(yùn)行時(shí)不應(yīng)該起動(dòng)，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，則能反應(yīng)于電流的增大而動(dòng)作，線路的最大負(fù)荷電流 靈敏性校驗(yàn)： 式中：－可靠系數(shù)，～；－自起動(dòng)系數(shù)，～3；－電流繼電器的返回系數(shù)。不過(guò)由于本人經(jīng)歷、閱歷、實(shí)際操作能力有限。體現(xiàn)了理論聯(lián)系實(shí)際的重