【正文】 流， kA kI —— 三相短路穩(wěn)態(tài)電流， kA 設(shè)計(jì)中 110kV 側(cè)三相短路電流為 ，參考《煤礦電工手冊(cè)》中關(guān)于熱穩(wěn)定校驗(yàn)的簡(jiǎn)化算法，當(dāng)假想時(shí)間 ft 在（ —— 3..5s）時(shí)，允許通過(guò)的短路穩(wěn)態(tài)電流最小為安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 ，該值大于通過(guò)線路的最大短路穩(wěn)態(tài)電流。二次繞組的額定電流一般為 5A。 電壓互感器電壓為開路運(yùn)行的儀用變壓器，其一次側(cè)、二次側(cè)均采用熔斷器保護(hù)；因此，電壓互感器不需要進(jìn)行短路動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。外部短路引起的過(guò)電流和中性點(diǎn)過(guò)電壓 。 本次設(shè)計(jì)試采用三個(gè) BCH2 型繼電器作為縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 （ 7）短路線圈抽頭，選取 CC。 電力變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù) （ 1）動(dòng)作電流： AIL ???? （ 2）動(dòng)作時(shí)限取 15S，動(dòng)作于預(yù)告信號(hào)回路。 可編程控制器的特點(diǎn) 可編程控制器能夠適應(yīng)工作需要及工業(yè)環(huán)境， 與一般的控制裝置相比，具有顯著的特點(diǎn)： （ 1）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué) 梯形圖是使用最多的可編 程控制器的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似。 。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 lmI —— 變壓器一次額定電流 cK —— 接線系數(shù) retK —— 返回系數(shù)，取 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 iK —— 過(guò)流保護(hù)電流互感器變比。 （ 4）確定基本側(cè)實(shí)際動(dòng)作電流： AWAWI 20360a c . s0a c . s ??? (5)確定非基本計(jì)算平衡線圈匝數(shù)： ..2 . ???????? sdRT RTsac WIIWW ，非基本側(cè)平衡線圈的實(shí)用匝數(shù)為 2匝。 瓦斯保護(hù)的主要原件就是氣體繼電器，它安裝在油箱和油枕之間的連接管道中，為保證氣體順利經(jīng)氣體繼電器進(jìn)入油枕，變壓器頂 蓋與水平之間應(yīng)有 1%—%的坡度，連接管道應(yīng)有 2%4%的坡度，綜合考慮選用 801?QJ 型復(fù)合式氣體繼電器。 變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)土要包括 :過(guò)負(fù)荷 。 查閱相關(guān)技術(shù)參數(shù)，選取 1106?JDC 型電壓互感器，該電壓互感器為單相三繞組戶外用串級(jí)油浸式全密封性互感器。它接入電路的方式是 :將一次繞組串聯(lián)接入一次電路 。 高壓隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn) 高壓隔離開關(guān)是在無(wú)載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設(shè)備，以及對(duì)被檢修的高壓母線、斷路器等電器設(shè)備與帶電的高壓線路進(jìn)行電氣隔離的設(shè)備。 (2) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 查《煤礦電工手冊(cè)》母線的動(dòng)穩(wěn)定簡(jiǎn)化計(jì)算表可知，當(dāng)所選矩形鋁母線水平放置，支持點(diǎn)間距離為 100CM，相間距離為 25CM 時(shí)，母線允許通過(guò)的短路沖擊電流為：102kA，大于可能通過(guò)的三相短路沖擊電流 ，所以所選母線規(guī)格以及放置要求滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。 C、 ksh 、 Ik 查《煤礦電工手冊(cè)》可知 C 取 87， ksh 取 1， Ik 取 kA。 取 dS =100(MVA)， d avU= U 。單相接地短路是指供電系統(tǒng)中任意一相導(dǎo)體經(jīng)大地與中性點(diǎn)或中性線發(fā)生的短路，用 )1(K 表示。即： so p mnK I I? 式中 pI ——— 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度（ 25 C? ）時(shí)，導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)允 許電流； mnI ——— 導(dǎo)線的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流； soK ——— 溫度校正系數(shù)，（ pQ 為電氣設(shè)備長(zhǎng)時(shí)工作最高溫度， oQ 為電氣設(shè)備規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度， Q 為實(shí)際環(huán)境溫度 ）查表可知 。當(dāng)一臺(tái)停止運(yùn)行時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證礦井全部一、二級(jí)負(fù)荷用電需求。 . 1 2 7 5 .4 3 2 3 3 0 .7 3 6 0 6 .1 3 v a ra c TQ Q Q k? ? ? ? ? ?? 39。 主變壓器的選型和損耗計(jì)算 變壓器的選型 具有一類負(fù)荷的變電所，應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。? = tan 39。若功率因數(shù)偏低，在保證供用電設(shè)備的有功功率不便的前提下，電流將增大。 計(jì)算負(fù)荷目的 計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)，計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。日常工作時(shí)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還可以根據(jù)要求打印出各種測(cè)量數(shù)據(jù)，而不必像以前需要人工抄表記錄，減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，更為重要的是通過(guò)測(cè)控可合理地進(jìn)行負(fù)荷調(diào)配、節(jié)約電能、 降低能耗、優(yōu)化運(yùn)行。本變電站設(shè)計(jì)滿足可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求。實(shí)時(shí)監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程中的各類異常報(bào)警 (如短路、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓、過(guò)電流等 )信號(hào)，并做出相應(yīng)的處理。 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與配置是否合理，直接影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，故選擇保護(hù)方式時(shí)，滿足繼電保護(hù)的基本要求。通過(guò)本次設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力 ，以便更好地適應(yīng)工作的需要。能提供正常情況下的運(yùn)行顯示，調(diào)用所有的數(shù)據(jù)，完成各種管理提示及統(tǒng)計(jì)報(bào)表等工作。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)可通過(guò)上位機(jī)界面進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò) PLC 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行開、斷的控制，現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行信息也可以通過(guò) PLC 傳至上位機(jī)進(jìn)行顯示，各部分之間可以進(jìn)行雙向的通信。可對(duì)全廠供電系實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量、監(jiān)控，值班人員可以隨時(shí)觀察到整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，出現(xiàn)事故時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)能立即報(bào)警并進(jìn)行打印記錄，工作人員可以通過(guò)這些信息迅速判斷事故發(fā)生地點(diǎn)、查找事故發(fā)生原因 ，并及時(shí)做出相應(yīng)的處理，從而減少停電的時(shí)間。在現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范中，負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容不僅包括確定計(jì)算負(fù)荷，還包括確定尖峰電流和確定一極、二級(jí)負(fù)荷的容量已及季節(jié)性負(fù)荷的容量。提高負(fù)荷的功率因數(shù)可以使發(fā)、變電設(shè)備和輸電線路的供電能力得到充分發(fā)揮，并能降低各級(jí)線路和供電變壓器的功率損失和電壓損失，因而具有重要意義。則功率因數(shù)角 39。此時(shí)電容器的額定電壓應(yīng)按電網(wǎng)的相電壓選擇。 2 2 4 8 7 .4 1 3 2 .3 4 2 2 6 1 9 .7 4TP P P k W? ? ? ? ? ??? 39。 礦井變電所的主變壓器一般選用兩臺(tái)。 表 31 110kV LGJ/150 型架空線線具體規(guī)格（ GB11791974） 型號(hào) 標(biāo)稱截面（ 2mm ） 結(jié)構(gòu)尺寸根數(shù) /直徑（ mm） 截面 （ 2mm ） 直徑（ mm） 直流電阻 (? /km ) （ 20 C? ） 拉斷力（ kg） 載流量 (A) 鋁 鋼 鋁 鋼 導(dǎo)線 鋼芯 70C? LGJ 150 28/ 7/ 5080 315 110kV 架空線的校驗(yàn) （ 1）按允許載流量校驗(yàn)導(dǎo)線截面積 為了保證線路運(yùn)行安全，架空線必須滿足長(zhǎng)期發(fā)熱條件，即導(dǎo)線中實(shí)際可能通過(guò)的最大工作電流不會(huì)超過(guò)導(dǎo)線由長(zhǎng)期發(fā)熱條件所決定的允許電流。兩相短路是指供電系統(tǒng)中任意兩導(dǎo)體的短路，用 )2(K 表示。 短路電流的計(jì)算 短路電流計(jì)算需計(jì)算主變壓器兩側(cè) 110kV 和 10kV 母線處短路點(diǎn)的短路電流。m .n /( 3 ) 2 2 9 0 5 .3 9 /( 3 1 1 0 ) 1 2 0 .2 2 ( )NI S U A? ? ? ? ?? 母線的選擇正常工作時(shí)允許載流量選擇： cc mnII? 查《煤礦電工手冊(cè)》選管形鋁母線（圓形可以防電暈的產(chǎn)生），其具體參數(shù)見(jiàn)下表： 表 41 管形鋁母線水平放置參數(shù) 內(nèi)徑 /外徑 ( / )mm mm 截面 （ 2mm ） 載流量（ A） （ 40C ） 抗彎矩（ 3cm ） 慣性半徑ixr （ cm） 肌膚效應(yīng)系數(shù) skK 54/60 539 1085 1 (1) 熱穩(wěn)定校驗(yàn) AfshK tkCI? A所選母線截面積 mm2 ； C 材料熱絕緣系數(shù)； ksh 集膚效應(yīng)系數(shù)； Ik 短路電流； tf 短路電流作用的假想時(shí)間。假想斷路器固有分閘時(shí)間為 ,電弧燃燒持續(xù)時(shí)間為 ,主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為 ,所以tf =++= 所以 fshK tkCI= 21 2 .6 5 1 .0 5 0 .2 5 7 487 mm? ? ? 所選母線截面積 A= mm2 74? mm2 ，滿 足熱穩(wěn)定要求。 （ 3）高壓斷路器的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 須滿足 krlim ii ? 式中： limi —— 設(shè)備極限通過(guò)的電流峰值， kA kri —— 三相短路沖擊電流， kA 設(shè)計(jì)中 110kV 側(cè)三相短路沖擊電流為 ，遠(yuǎn)小于高壓斷路器極限通過(guò)電流41kA，所以校驗(yàn)合格。而二次繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)體較細(xì)。二次繞 組的額定電壓一般為 110kV。因此變壓器發(fā)生故障時(shí)，必須將其從電力系統(tǒng)中盡快切除。這種利用油箱內(nèi)部故障時(shí)產(chǎn)生瓦斯氣體的特征而構(gòu)成的保護(hù)就稱瓦斯保護(hù)。 （ 3）確定基本側(cè)線圈的計(jì)算匝數(shù)： 60acac ??? ?IAWW ，取 sac?W 為 3 匝，其中，差動(dòng)線圈實(shí)用匝數(shù)為 2 匝，平安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 衡線圈實(shí)用匝數(shù)為 1 匝。 （ 1）動(dòng)作電流： 13121ir e t lmolr e lca o c ?????? KK IKKKI 式中： relK —— 可靠系數(shù)， GL 型繼電器去 ； DL 型繼電器取 ；只在用計(jì)算法計(jì)算時(shí)考慮； OLK—— 過(guò)負(fù)荷系數(shù)，用近似法計(jì)算時(shí) olrelKK 取 24,本次計(jì)算取 2。 由短路電流計(jì)算得知， 2K 處最大運(yùn)行方式下三相短路電流為 ，由此我們可對(duì)電流速斷保護(hù)做整定計(jì)算： 一次動(dòng)作電流 ( K A ) .5 5I2 .5 5i sh ?????? 裝置動(dòng)作電流整定值 : KAKAInkI Io p e rTAc o no p e r ???? 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 6 可編程控制器實(shí)現(xiàn)變壓器的保護(hù) 可編程控制器的概述 可編 程控制器的定義 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 (4)擴(kuò)充方便，配置靈活 目前的 PLC 系統(tǒng)不僅提供了各種不同功能的擴(kuò)展單元和模塊，而且有的 PLC 還具有網(wǎng)絡(luò)通信功能，從而使得 PLC 從固定輸入 /輸出口數(shù)量擴(kuò)展到數(shù)量更多的輸入 /輸出口、從單機(jī)系統(tǒng)到復(fù)雜系統(tǒng)和熱備用系統(tǒng)，甚至通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信連接多主機(jī)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花很短時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。 電力變壓器電流速斷保護(hù) 電流速斷保護(hù)是對(duì)于僅反應(yīng)于電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)。 （ 7） 校驗(yàn)靈敏系數(shù)：應(yīng)按照系統(tǒng)最小運(yùn)行方式 10kV 側(cè)兩相短路電流校驗(yàn)。 （ 1）計(jì)算出變壓器兩側(cè)一次額定電流，選出電流互感器的變比， 確定二次回路的額定電流 和 RTI .2 。對(duì)于大容量變壓器，因鐵芯額定工作磁通密度和飽和磁通密度 比較接近，當(dāng)系統(tǒng)電壓過(guò)高或系統(tǒng)頻率降低時(shí)產(chǎn)生的過(guò)勵(lì)磁等。 表 45 變電所一次設(shè)備的 選型表 序號(hào) 設(shè)備名稱 具體型號(hào) 1 高壓隔離開關(guān) 1000/1105 GGW ? 2 高壓斷路器 GSW 1103 ? 3 電壓互感器 1106?JDC 4 電流互感器 110?LCWDL 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 5 變電所主變壓器繼電保護(hù)方案 電力變壓器故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài) 變壓器的故障分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。 電流互感器的選擇條件 : (1)額定電壓大于或等于線路實(shí)際工作電壓； (2)額定電流大于或等于長(zhǎng)時(shí)最大工作電流的 ~ 倍 (3)一次側(cè)總?cè)萘繎?yīng)不小于該精度等級(jí)所規(guī)定的額定容量 對(duì)于 35kV 以上的室外配電裝置一般采用瓷絕緣箱 式結(jié)構(gòu)的電流互感器，查《煤炭電工手冊(cè)》選擇 110?LCWDL 型電流互感器，其額定電流為 200A，精確度為 (4)電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn) 電流互感器選定后需要進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)，其中電流互感器的熱穩(wěn)定是由一定時(shí)間內(nèi)熱穩(wěn)定倍數(shù) FHK 來(lái)表明，它是互感器的熱穩(wěn)定電流和互感器的原邊電流之比值即n1tfh IIK ? 。所以校驗(yàn)合格。 （ 1）高壓斷路器的開斷電流選擇 校驗(yàn)斷路器的斷流能力時(shí)，宜選取斷路器實(shí)際開斷時(shí)間的短路電流作為校驗(yàn)條件。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 10kV 母線的選擇及校驗(yàn) 按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇母線截面，由計(jì)算負(fù)荷可得其最大持續(xù)電流為： 39。39。 計(jì)算短路電流的目的 短路產(chǎn)生的后果很嚴(yán)重，為了限制短路的危害和縮小故障影響的范圍，在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，必須進(jìn)行短路電流計(jì)算，以解決下列技術(shù)問(wèn)題 : ①選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須 用短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。 （ 3）按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn) 110kV 鋼芯鋁絞線最小允許截面為 16 2mm ，所選 LGJ150 完全符合要求。 圖 31 單母線分段接線