【正文】 the electric current of largest lasting job, make the circuit to protect, the voltage transformer is protected, the bus bar is protected, prevent the thunder from protecting. Thus finished electric designs o f the part two times of 110kV.河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 4 一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目 ： 焦作市群英 110KV變電站電氣（二次部分）設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)： 電氣一次部分 （ 1）：變電站總體分析 （ 2）：負(fù)荷分析計(jì)算與主變壓器選擇 （ 3）：電氣主接線設(shè)計(jì)； （ 4）：短路電流計(jì)算及主要電氣設(shè)備選擇； （ 5）：配電裝置及電氣總平面布置設(shè)計(jì)。 一、 主變壓器的選擇 極其參數(shù) 在一次 設(shè)計(jì)中選擇的變壓器型號為 SFSZ950000/110， 根據(jù)變壓器的型號可知，該變壓器是三相三繞組式變壓器。能適應(yīng)一定時期內(nèi)沒有預(yù)計(jì)到的負(fù)荷水平變化；改變運(yùn)行方式時操作方便，便于變電所的擴(kuò)建。 缺點(diǎn)： 當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的問路都要在檢修期間內(nèi)停電； 當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越； 擴(kuò)建時向兩個方向均衡擴(kuò)建。短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然產(chǎn)生很大的電動力，并且使設(shè)備溫度急劇上升，有可能致使損壞設(shè)備和電纜；在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響其正常工作；發(fā)生接地短路時所出現(xiàn)的不對稱短路電流，將對通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時，會造成發(fā)電機(jī)失去同步，致使整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。短路電流隨時間變化，最后達(dá)到穩(wěn)定值。 5）穩(wěn)態(tài)短路電流有效值 I? ：用來校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流部分的熱穩(wěn)定。 電力系統(tǒng)各元件阻抗有名值的計(jì)算公式如下： （ 1） 變壓器 ： X 系統(tǒng) XT1 XT1 X2 XT3 XT3 420/ 12 XXX *T2*T1*2 ????? **2*12 ????? 系統(tǒng) *12*D3 ??河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 16 2 32 10dpb ePUR S ??? 22b b bX Z R?? 2%100 pdb eUUZ S?? 當(dāng)電阻值允許忽略不計(jì)時， 2%d Pb eeU UX SS?? 式中 ： bR 、 bX 、 bZ 變壓器的電阻、電抗、阻抗； %dU 變壓器以額定值為基準(zhǔn)的阻抗電壓百分?jǐn)?shù)； dP 變壓器短路損耗（ KW） （ 2） 線路 20 peUR r L U??? ???? 20 peUX x L U??? ???? 式中 ： 0r 、 0x 線路單位長度的電阻和電抗（ /KM? ）； eU 線路運(yùn)行的額定電壓（ KV） 電流 短路計(jì)算如下： *II Ij ??(K A ) * 11101 ????? Dj I( K A ) * 23539。對于不可抗拒的事故發(fā)生時要即時發(fā)現(xiàn)， 并 迅速而有選擇性地切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效方法之一。設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》（ SDJ6— 83）， 也需要 對 應(yīng) 該區(qū)域變電站其自身的特點(diǎn) 。 保護(hù)裝置的裝設(shè)原則： ，保護(hù)裝置應(yīng)動作于跳閘，當(dāng)發(fā)生不正常動作時，保護(hù)裝置應(yīng)動作于信號。 ，應(yīng)在所有和部分?jǐn)嗦菲魃涎b設(shè)單獨(dú)的后備保護(hù)。 2 、 對繼電保護(hù)的基本要求 ? 保 護(hù) 范 圍 內(nèi) 發(fā) 生 金 屬 性 短 路 故 障 參 數(shù) 的 最 小 計(jì) 算 值靈 敏 系 數(shù) 保 護(hù) 裝 置 的 動 作 參 數(shù)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 21 指在所規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，發(fā)生了它應(yīng)該動作的故障時，它不應(yīng)該拒絕動作 ，稱作可靠不拒動 ；而在該保護(hù)不該動作的情況下，則不應(yīng)該誤動作 ，稱作可靠不誤動 。一般從裝設(shè)速動保護(hù) (如高頻保護(hù)、差動保護(hù) )、充分發(fā)揮零序接地瞬時段保護(hù)及相間 速斷保護(hù)的作用、減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘時間等方面 進(jìn)行保護(hù) 來提高速動性。由于大容量的電力變壓器是十分昂貴的元件，必須根據(jù)變壓器的 容量和重要程度來考慮裝設(shè)性能良好，工作可靠的繼電保護(hù)。應(yīng) 裝設(shè)瓦斯保護(hù)的變壓器容量界限 是 800kVA 及以上的油浸式變壓器 和 400kVA 及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器 。它 反映變壓器繞組和引出線相間短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)。 。為了提高保護(hù)對變壓器高壓側(cè)因出線接地故障的靈敏系數(shù)，可采用兩相三繼電器式接線。 由于 各測電流互感器的型號、變比各不相同， 它們的飽和特性、勵磁電流（歸算至同一側(cè)）也就不同。變壓器繞組各側(cè)的匝間短路，通過變壓器的鐵心耦合，改變了各測電流的大小和相位，使變壓器的縱差保護(hù)對匝間短路有作用（匝間短路可視為變壓器的一個新繞組發(fā)生端口短路） 。 電源側(cè) 需要有后備保護(hù)裝置 ， 此裝置可以 作為差動保護(hù)、瓦斯保護(hù)的后備或相鄰元件的后備。 按 躲過變壓器的額定電流來整定 dzjI =（ ～ ） 1ebI n dzjI 過負(fù)荷保護(hù)裝置動作電流整定值（ A）； ebI 變壓器額定電流（ A） 。動作時限比由變壓器供電的線路保護(hù)裝置的最大時限大一時限階段，一般取 ～ 。 . 1 .3 ( 0 .0 5 8 0 .0 5 0 .0 2 5 0 .1 1 1 ) 1 4 1 4 0 4 2 8 3 ( )o p c a lIA? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 4）確定基本側(cè)工作線圈匝數(shù)： 繼電器的動作電流： .. 4283 7 .1 4 ( )600c o n o p c a lo p r c a lTAKIIAn? ? ? 基本側(cè)工作線圈匝數(shù)： ow .c a lo p r .c a l100 147 .1 4AWWtI? ? ? ,.d set w calWW? ，故 選擇 14 匝。 保護(hù)的靈敏度為： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 34 .minKsen opIK I? 在被保護(hù)變壓器受電側(cè)母線上短路時， senK ＝ ～ 2；在后備保護(hù)范圍末端短路時， senK ＝ 。 如圖 72所示是 BZT 一種典型原理接線。 故障時 當(dāng)電源 S1 線路上發(fā)生故障時， QF1 跳閘，工作母線失去電壓， KV1 失電，其常閉接點(diǎn)閉合。 二、 母線的保護(hù)方式 母線的保護(hù)方式有兩種：一種是利用供電元件的保護(hù)兼做母線保護(hù) ，它利用變壓器的過 電流保護(hù)切除低壓母線故障 ；另一種是采用專門的母線保護(hù) ，利用完全電流差動母線保護(hù) 。 甚至 在電力系統(tǒng)中樞變電所的母線上發(fā)生故障時，還可能 使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 受到破壞，因而造成比較嚴(yán)重的后果 。 正常工作時 一次回路的 QF QF3 閉合，電源 S1 供電， QF2 斷電，電源 S2母線上有電，處于備用狀態(tài)。 BZT 通常按工作母線失去電壓原則啟動，而且只能在電源斷路器斷開后投入，動作只應(yīng)一次。對 110kv 降壓變電站， 6～ 10kv 側(cè)取 ～ ； 35kv 側(cè)取 ～ 。 （ 2）躲開電流互感器二次回路斷線時變壓器的最大負(fù)荷電流： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 31 .maxrel LI K I? 10.m a x 103 c o skvL kvPI U ?? .maxLI 變壓器基本側(cè)的最大負(fù)荷電流，當(dāng)無法確定時，可用基本側(cè)的額定電流。按躲過變壓器的最大負(fù)荷電流來整定。 就 雙繞組 降 壓變壓器 來說 ，過負(fù)荷保護(hù)裝設(shè)在高壓側(cè) 一端 。如果靈敏度不夠，可采用帶復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)。這是因?yàn)樽儔浩鞯姆纸宇^經(jīng)常在改變，二差動保護(hù)的電流回路在帶電的情況下是不能進(jìn)行操作的。所以 在變壓器過勵磁時 要保證 不誤動作 ； 變壓器縱差保護(hù)與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)一樣也可以 通過 采用比率制動 特性縱聯(lián)差動 或標(biāo)記制動 式差動 方式 來 達(dá)到外部短路不誤動和 快速有效切除內(nèi)部所發(fā)生故障 內(nèi)部 的 目的。 二、 變壓器保護(hù)的整定方法 變壓器電流速斷保護(hù) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 27 對于 202110000KVA 及以下較小容量的變壓器，可采用電流速斷保護(hù)作變壓器的主保護(hù)。 3） 負(fù)序電流保護(hù)和單相式低電壓啟動的過電流保護(hù)， 一般用于大容 量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器 。因此，為了防止穿越性故障時瓦斯保護(hù)誤動作，故對本站的主變的瓦斯保護(hù)可將油流速度整定在 1m/s 左右。 根據(jù) 上述 變壓器的 各種 故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)等一系列問題， 變壓器一般裝設(shè)下列繼電保護(hù)裝置： 對于 變壓器油箱內(nèi)部故障 以及 油面下降 ，應(yīng)裝設(shè) 瓦斯保護(hù)。 在我國 220kV 及以上輸電線路，廣泛采用高頻閉鎖負(fù)序方向保護(hù)。 在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，設(shè)備或線路 發(fā)生金屬性短路時，保護(hù)裝置 需要 必要的靈敏系數(shù)，各類保護(hù)的最小靈敏系數(shù)在規(guī)程中有具體規(guī)定。 ，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同 (例如有無經(jīng)常值班人員 )發(fā)出信號，以便值班人員進(jìn)行處理，或由裝置自動地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會引起事故的電氣設(shè)備予以切除。以利于運(yùn)行人員分析和統(tǒng)計(jì)保護(hù)的動作情況。 近后備指當(dāng) 本組件的 主保護(hù)拒 絕 動作時，由本 組件的 另一套保護(hù) 作為 后備而實(shí)現(xiàn)保護(hù)； 當(dāng)斷路器拒 絕 動作時 ， 由 同一發(fā)電廠或變電所內(nèi)的有關(guān) 斷路器 動作 實(shí)現(xiàn)后備 保護(hù) 。 電網(wǎng) 繼電保護(hù)和安全自動裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分。 （ 4） 破壞電力系統(tǒng)各發(fā)電廠之間并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，導(dǎo)致事故擴(kuò)大，甚至造成 整個系統(tǒng)瓦解。采用此方法計(jì)算，須將各電壓等級的電氣元件參數(shù)都?xì)w算到同一電壓等級上來。 3）超瞬變短路電流有效值 I′：用來作繼電 保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)斷路器的短流量。除三相短路外的其他短路都是不對稱性短路，每相電流和電壓數(shù)值不相等，相角也不同。 短路電流的危害 所謂短路 ，就是電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地直接發(fā)生通路的情況。同類型變電所采用相同的主接線形式，可使主接線規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，有利于系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)備檢修。主接線的設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿足這一要求；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求停電范圍小，恢復(fù)供電快。系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)時計(jì)算值為 500MVA。然后通過對擬建變電站的概 況 以及出線方 面 來考慮，并對負(fù)荷資料的分析， 以及從 安全 、 經(jīng)濟(jì)及可靠性 等 方面考慮，確定了 110kV， 35kV， 10kV 輸電線路及母線 的主接線，然后又通過負(fù)荷計(jì)算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)及型號 。 電氣二次部分 要求：決定保護(hù)方案，對各種保護(hù)的整定計(jì)算、分析和論證。 變壓器的基本參數(shù)如下 ： 表 31 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 7 型號 額定 容量（ KVA） 額定電壓（ KV） 連接組別 阻抗電壓（ %） 空載電流（ %） 損耗 （ KW） 高 壓 中 壓 低 壓 高低 高 中 中低 空 載 負(fù)載 SFSZ950000/110 50000 110177。 (3)經(jīng)濟(jì)性。 系統(tǒng)接線圖如下： 圖（ 31） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 9 四、 短路電流計(jì)算 一、 概述 短路的原因 1）電氣設(shè)備或 載流導(dǎo)體 等因絕緣老化、遭受機(jī)械損傷， 雷擊、過電壓 等原因 引起絕緣損壞； 2）架空線路因大風(fēng)、 導(dǎo)線覆冰引起電桿倒塌等，或因鳥獸跨接裸體導(dǎo)體等； 變壓器 T 1 變壓器 T 2系統(tǒng)一系統(tǒng)二110 KV 母線35 KV 母線10 KV 母線河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 10 3）電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)、安裝、 維護(hù)不良 等 所致的設(shè)備缺陷引發(fā)的短路； 4）運(yùn)行人員 違反安全 操作規(guī)程而誤操作，如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)，線路或設(shè)備檢修后不拆除接地線直接 加上電壓等 。 短路 的 種類 1）三相短路。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 11 短路全電流 id 由對稱的周期分量 zi 和不對成的非周期分量 fi 兩部分合成，即 d z fi i i?? 。 6） 短路后 后的短路容量 ：用來校驗(yàn)斷路器的遮斷容量。2 ????? Dj I河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 17 短路沖擊電流為：（ KM去值 ） 8 .4 9 ( K A )3 .3 3 521 .8I2K 1M1 ????chi )( 22 KMIKi