【正文】 .. 36 變電站的進(jìn)線段雷電防護(hù)設(shè)計(jì) ............................................. 37 接地的基本常識(shí) ................................................................................ 40 接地概述 ................................................................................. 40 目錄 V 接地電阻 ................................................................................. 40 變電站接地裝置 ..................................................................... 41 變電站的接地原則 ................................................................. 42 致謝 ..................................................................................................................... 44 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................. 45 附錄一 ................................................................................................................. 46 附錄二 ................................................................................................................. 46 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 1 變電站電氣主接線及設(shè)備選型 變電站的電氣主接線是指由變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線和電纜等電氣設(shè)備，按一定順序連接的，用以表示生產(chǎn)、匯集和分配電能的電路，電氣主接線又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)，它代表了變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，直接影響著配電裝置的布置、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置和控制方式的選擇，對(duì)運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性起決定性的 作用。本次設(shè)計(jì)不對(duì)變電站的一、二次設(shè)備進(jìn)行選擇。因此加強(qiáng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定計(jì)算是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要工作。摘要 I 摘 要 電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和安全穩(wěn)定運(yùn)行給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展帶來了巨大動(dòng)力和效益。許多實(shí)例表明繼電保護(hù)裝置一旦不能正確動(dòng)作就會(huì)擴(kuò)大事故釀成嚴(yán)重后果。 本文詳細(xì)地講述了如何分析選定 110kV 電網(wǎng)的繼電保護(hù)相間短路和接地短路保護(hù)和自動(dòng)重合閘方式以及變壓器相間短路主保護(hù)和后備保護(hù)并通過整定計(jì)算和校驗(yàn)分析是否滿足規(guī)程和規(guī)范的要求。calibration。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足一下基本要求。 （ 3） 操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便 主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行人員掌握。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 （ 5） 具有擴(kuò)建的可能性 由于我國(guó)工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快，因此，在選擇主接線時(shí)還應(yīng)考慮到具有擴(kuò)建的可能性。他與電力系統(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影響。若能滿足繼電保護(hù)要求時(shí)，也可采用線路分支接線。 4. 出線上裝設(shè)電抗器。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 電氣主接線設(shè)計(jì)步 驟 分析原始資料 (1) 本工程情況 包括變電站類型，設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期，遠(yuǎn)景），主變臺(tái)數(shù)及容量，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等 。 (3) 負(fù)荷情況 包括負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。 (5) 設(shè)備制造情況 這往往是設(shè)計(jì)能否成立的重要前提，為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電氣設(shè)備的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等質(zhì)量匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。 圖 11 主接線簡(jiǎn)圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 變壓器型號(hào)選擇 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 在變電站設(shè)計(jì)過程中，一般需要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，防止其中一臺(tái)出現(xiàn)故障或檢修時(shí)中斷對(duì)用戶的供電。對(duì)于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。在 330kv及以下的發(fā)電廠和變電站中，一般選擇三相變壓器。 變壓器容量的 15%以上，或在低壓側(cè)雖沒有負(fù)荷，但是在變電所內(nèi)需要裝無功補(bǔ)償設(shè)備 時(shí)，主變壓器宜選用三繞組變壓器。三角形聯(lián)結(jié)的繞組可以消除三次諧波的影響，而采用全星形的變壓器用于中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)時(shí)，三次諧波沒有通路，將引起正弦波電壓畸變，使電壓的峰值增大，危害變壓器的絕緣，還會(huì)對(duì)通信設(shè)備 產(chǎn)生干擾，并對(duì)繼電保護(hù)整定的準(zhǔn)確性和靈敏度有影響。例如：計(jì)算某一時(shí)刻的短路電流有效值，用以校驗(yàn)開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計(jì)算短路后較長(zhǎng)時(shí)間短路電流有效值，用以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定；計(jì)算短路電流沖擊值，用以校驗(yàn)設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定。 (3) 短路發(fā)生在短路電流為 最大值時(shí)的瞬間。 接線方式 計(jì)算短路電流時(shí)所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運(yùn)行方式），不能用僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 ② 選取基準(zhǔn)容量 Sb和基準(zhǔn)電壓 Ub（一般取各級(jí)的平均電壓）。 (4) 求計(jì)算電抗 Xjs。 變壓器的參數(shù)計(jì)算及短路點(diǎn)的確定 變壓器參數(shù)的計(jì)算 基準(zhǔn)值的選取： MVASb 100? ， bU 取各側(cè)平均額定電壓 (1) 主變壓器參數(shù)計(jì)算 由表 查明可知： U12%= U13%= U23%= U1%=(U12%+U13%U23%)=(+)= U2%=(U12%+U23%U13%)=(+)=0 所以 U2%=0 U3%=(U13%+U23%U12%)=(+)= 電抗標(biāo)幺值為： XTH=U1%/100*SB/SN=*100/= XTL=U2%/100*SB/SN=0/100*100/=0 XTZ=U3%/100*SB/SN=*100/= (2) 站用變壓器參數(shù)計(jì)算 由表 查明： 4%?dU X4=Ud%/100*SB/SN=4/100*100/=50 (3) 系統(tǒng)等值電抗 4 5 ?? bUSlrX BS 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 短路點(diǎn)的確定 此變電站設(shè)計(jì)中，電壓等級(jí)有四個(gè)，在選擇的短路點(diǎn)中，其中 110KV 進(jìn)線處短路與變壓器高壓側(cè)短路，短路電流相同，所以在此電壓等級(jí)下只需選擇一個(gè)短路點(diǎn)；在另外三個(gè)電壓等級(jí)下，同理也只需各選一個(gè)短路點(diǎn)。 基本原理和保護(hù)裝置的組成 繼電保護(hù)裝置的作用是起到反事故的自動(dòng)裝置的作用，必須正確地區(qū)分“正?！迸c“不正常”運(yùn)行狀態(tài)、被保護(hù)元件的“外部故障”與“內(nèi)部故障”，以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的功能。 除此以外，還可根據(jù)在被保護(hù)元件內(nèi)部和外部短路時(shí)，被保護(hù)元件兩端電流相位或功率方向的差別，分別構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)、高頻保 護(hù)等。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 繼電保護(hù)相當(dāng)于一種在線的開環(huán)的自動(dòng)控制裝置，根據(jù)控制過程信號(hào)性質(zhì)的不同，可以分模擬型和數(shù)字型兩大類。 (1) 選擇性 選擇性就是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時(shí)，其繼電保護(hù)僅將故障的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障設(shè)備或線路的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)將故障切除。 保護(hù)裝置的靈敏性是用靈敏系數(shù)來衡量。 信賴性：要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)可靠動(dòng)作，即不拒動(dòng)。又分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)兩種 ； ①遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)； ②近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備的保河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 護(hù)；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備保護(hù)； ③輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)； 4 變壓器及輸電線路繼電保護(hù) 各線路保護(hù)裝置選擇 110kV線路 M0保護(hù)配置選擇 按照《 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》（ GB1428593）及《電力裝置的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB5006292）的要求， 110kV 中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中的線路，應(yīng)按規(guī)定裝設(shè)反應(yīng)相間短路和接地短路的保護(hù)， 110kV 線路后備保護(hù)配置宜采用遠(yuǎn)后備方式，并規(guī)定： (1) 對(duì)接地短路，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置，并應(yīng)符合下列規(guī)定： (2) 宜裝設(shè)帶方向或不帶方向的階段式零序電流保護(hù)； (3) 對(duì)某些線路，當(dāng)零序電流保護(hù)不能滿足要求時(shí)，可裝設(shè)接地距離保護(hù)，并應(yīng)裝設(shè)一段或兩段零序電流保護(hù)作后備保護(hù)。 （ 2） 110kV 及以下雙側(cè)電源線路的自動(dòng)重合閘裝置，按下列規(guī)定裝設(shè)： a、 雙側(cè)電源的單回線路，可采用下列重合閘方式： b、解列重合閘方式，即將一側(cè)電源解列，另一側(cè)裝設(shè)線路無壓檢定的重合閘方式； c、當(dāng)水電廠條件許可時(shí)，可采用自同步重合閘方式； d、為避免非同步重合及兩側(cè)電源均重合于故障線路上，可采用一側(cè)無壓檢定，另一側(cè)采用同步檢 定的重合閘方式。帶負(fù)荷調(diào) 壓的油浸式變壓器的調(diào)壓裝置，亦應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。 （ 3） 對(duì)由外部相間短路引起的變壓器過電流，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)作為后備保護(hù)。保護(hù)對(duì)母線的各類故障應(yīng)符合靈敏性要求，保護(hù)作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備時(shí)，可適當(dāng)降低對(duì)保護(hù)靈敏系數(shù)的要求。當(dāng)電網(wǎng)或變壓器發(fā)生接地短路時(shí)，電網(wǎng)中的中性點(diǎn)接地運(yùn)行變壓器首先被零序電流保護(hù)切除，若故障依然存在，變壓器放電間隙擊穿，間隙零序電流元件啟動(dòng)，切除變壓器，若放電間隙未擊穿，當(dāng)零序電壓達(dá)到定值時(shí)，零序電壓元件動(dòng)作，經(jīng)延時(shí)切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行變壓器。 (2) 對(duì)單相接地故障，應(yīng)在發(fā)電廠和變電站母線上，裝設(shè)單相接地監(jiān)視裝置，監(jiān)視裝置反映零序電壓，動(dòng)作于信號(hào)。 10kV線路 L101~L107保護(hù)配置選擇 3— 10kV 中性點(diǎn)非直接接地電力網(wǎng)的線路，對(duì)相間短路和單相接地，應(yīng)按本節(jié)的規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)。 (2) 對(duì)單相接地故障，應(yīng)在發(fā)電廠和變電站母線上，裝設(shè)單相接地監(jiān)視裝置，監(jiān)視裝置反映零序電壓，動(dòng)作于信號(hào)。 變壓器保護(hù)及整定計(jì)算 變壓器保護(hù)分類 (1) 變壓器瓦斯保護(hù) 變壓器瓦斯保護(hù)的主要元件就是瓦斯繼電器，變壓器瓦斯保護(hù)是利用安裝在變壓器油箱與油枕間的瓦斯繼電器來判別變壓器內(nèi)部故障；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí) ，電弧使油及絕緣物分解產(chǎn)生氣體。 (3) 縱差動(dòng)保護(hù) 三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作原理是按循環(huán)電流原理構(gòu)成的。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 圖 三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)單相原理圖 (4) 復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù) 當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生不對(duì)稱故障，系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)序電壓，負(fù)序過濾器 13 有電壓輸出使繼電器 7 常閉觸點(diǎn)打開，欠壓繼電器 8 失壓，常閉觸點(diǎn)閉合，接通中間繼電器 9，若電流繼電器 6 任何一個(gè)動(dòng)作，則啟動(dòng)時(shí)間繼電器 10，經(jīng)過整定時(shí)限后，跳開兩側(cè)斷路器。定值與出線接地保護(hù)的最后一段相配合，以短延時(shí)切除母聯(lián)斷路器及主變壓器高壓側(cè)斷路器，長(zhǎng)延時(shí)切除主變壓器三側(cè)斷路器。為保證接地點(diǎn)數(shù)目的穩(wěn)定，當(dāng)接地變壓器退出運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將經(jīng)間 隙接地的變壓器轉(zhuǎn)為接地運(yùn)行。主變相間主保護(hù)配置 BCH2 差動(dòng)保護(hù)，相間后備保護(hù)配置 110kV 復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)及 35kV 、 10kV 復(fù)合電壓閉鎖過流保