【正文】 護(hù)。因此，必須根據(jù)變壓器容量和重要程度裝設(shè)性能良好，動(dòng)作可靠的保護(hù)。線路縱聯(lián)保護(hù)是利用比較被保護(hù)元件始末兩端故障量大小和方向的原理來(lái)構(gòu)成輸電線路保護(hù)的。所以電壓，電流保護(hù)一般只適用于35kV及以下電壓等級(jí)的配電網(wǎng)。其中，進(jìn)線1做主供電源，進(jìn)線2同時(shí)分別做該變電站、A1變電站兩所變電站的自動(dòng)備用。4 繼電保護(hù)配置 本變電站運(yùn)行方式與繼電保護(hù)的配置原則繼電保護(hù)的設(shè)置與系統(tǒng)運(yùn)行方式密切相關(guān)，所以繼電保護(hù)的優(yōu)化配置要以系統(tǒng)的主要或經(jīng)常采用的運(yùn)行方式為主，并兼顧系統(tǒng)故障后或因停電檢修時(shí)而轉(zhuǎn)換成的其它運(yùn)行方式。短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖如圖2－1；等效電路圖如圖3－1；圖3－1 該變電站等效電路圖(最大運(yùn)行方式)Fig31 Equivalent circuit diagram of substation 短路電流計(jì)算（1）計(jì)算各元件的電抗標(biāo)么值1）基準(zhǔn)容量：=100 MVA2）基準(zhǔn)電壓選取短路點(diǎn)所在線路的平均電壓為基準(zhǔn)電壓。在電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在回路中短路電流比額定電流大幾倍至幾十倍。3)該站出線多達(dá)29路，低壓系統(tǒng)電容電流較大，易產(chǎn)生弧光接地過電壓，危及電網(wǎng)安全。（2）合理組織電網(wǎng)的運(yùn)行方式我們可以提高電力網(wǎng)的運(yùn)行電壓水平。通過定量計(jì)算比較后可以知道，在變壓器分裂運(yùn)行方式下，電能損耗更小一些。（1） 輸電線參數(shù)該變電站的進(jìn)線很長(zhǎng)，而出線有29條，每條出線也都有不小的長(zhǎng)度。主變運(yùn)行方式：當(dāng)負(fù)荷電流不超過一臺(tái)主變額定電流的70％時(shí)，一臺(tái)主變運(yùn)行，另一臺(tái)主變備用，10kV母線并列運(yùn)行；當(dāng)負(fù)荷電流超過一臺(tái)主變額定電流的70％時(shí)，兩臺(tái)主變并列運(yùn)行，10kV母線分列運(yùn)行。一臺(tái)主變運(yùn)行的主要優(yōu)點(diǎn)是固定電費(fèi)低，主要缺點(diǎn)是變壓器接近滿載運(yùn)行，變壓器運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，二是變壓器的電能損耗和電壓損失比較大，三是接地電流和漏電電流比較大。二臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的主要優(yōu)點(diǎn)是變壓器負(fù)荷率在50%～60%左右，變壓器運(yùn)行比較經(jīng)濟(jì)。四是接地電流和漏電較小。一趟線路運(yùn)行，2臺(tái)主變分裂運(yùn)行有如下二種情況。（3） 一路運(yùn)行、一路備用一路運(yùn)行、一路備用是一路線路變壓器組運(yùn)行一路線路變壓組停運(yùn)，10 kV母聯(lián)開關(guān)合上的運(yùn)行方式，即一路線路變壓器組承擔(dān)全部負(fù)荷，當(dāng)正在運(yùn)行的線路變壓器組故障或停電檢修時(shí)，另一路線路變壓器組投運(yùn)。分裂運(yùn)行實(shí)際上指變電站的電源線路，主變壓器和10 kV母線均為分裂運(yùn)行的方式。所以，運(yùn)行方式對(duì)供電的安全性影響是比較大的。該變電站有110kV、10kV兩個(gè)電壓等級(jí)，110kV采用高型戶外布置，分別與某電廠和A1變電站聯(lián)接，10kV采用室內(nèi)布置。(3) 根據(jù)最優(yōu)運(yùn)行方式對(duì)該變電站進(jìn)行微機(jī)繼電保護(hù)配置。天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也相繼于1991996年通過鑒定。而隨著電力市場(chǎng)及地調(diào)EMS（Energy Management System）系統(tǒng)的逐步實(shí)現(xiàn)，需要重新考慮和認(rèn)識(shí)變電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的問題。因而只要用簡(jiǎn)單的操作就可以檢驗(yàn)微機(jī)硬件是否完好。繼電保護(hù)裝置是一種能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生的故障或異常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置。電網(wǎng)的主要功能是把電能安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地提供給國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門及城鄉(xiāng)居民，實(shí)踐證明，大電網(wǎng)具有實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)不可取代的優(yōu)越性。并且為了保障電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，正確選擇和校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，對(duì)該變電站的各個(gè)短路點(diǎn)進(jìn)行了短路電流計(jì)算。該短路電流計(jì)算使用的是標(biāo)么值計(jì)算方法?，F(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，世界上已形成了超大規(guī)模的跨國(guó)電網(wǎng)，如果發(fā)生電網(wǎng)事故，后果是相當(dāng)嚴(yán)重的。主要有兩個(gè)方面的作用：一是當(dāng)被保護(hù)的元件發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，以保證無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，同時(shí)使故障元件免于繼續(xù)遭受損壞；二是當(dāng)被保護(hù)元件出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，保護(hù)裝置能夠自動(dòng)發(fā)出信號(hào)或作用于跳閘，便于運(yùn)行值班人員及時(shí)采取措施使其恢復(fù)正常運(yùn)行。采用微機(jī)保護(hù)還具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1) 程序可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)性，可按系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)而自動(dòng)改變整定值和功能。新一代電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，其功能及開放性的不斷加強(qiáng)與提高，將大大促進(jìn)各種電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā)及應(yīng)用，所有這些又將極大地提高電網(wǎng)運(yùn)行的自動(dòng)化水平及效率。至此，不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色，為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。(4) 結(jié)合繼電保護(hù)的要求，通過對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行比較分析，確定微機(jī)保護(hù)裝置型號(hào)。系統(tǒng)圖圖21如下：圖2－1變電站系統(tǒng)圖 chart of substation由圖2－1可知，該變電站110kV高壓側(cè)兩回電源進(jìn)線，分別是某電廠和A1變電站。3） 供電的電能質(zhì)量由于運(yùn)行方式的不同，系統(tǒng)的電壓損失是不同的。即高壓橋斷路器、低壓母聯(lián)斷路器都打開。一路運(yùn)行、一路備用的運(yùn)行方式有四種組合。1）1線路運(yùn)行，二臺(tái)主變分裂運(yùn)行1線路運(yùn)行、二臺(tái)主變分裂運(yùn)行是指QF QF 1QF 60、QF 98合上；QF QF 81打開的運(yùn)行方式。主要缺點(diǎn)是固定電費(fèi)比較高；二是繼電保護(hù)的靈敏度偏低。二是變壓器的電能損耗和電壓損失更小。二趟線路并聯(lián)運(yùn)行的主要優(yōu)點(diǎn)是線路的電能損耗和電壓損失小，主要缺點(diǎn)是高壓側(cè)短路電流比較大，二是高壓側(cè)的繼電保護(hù)復(fù)雜(7) 二趟線路并聯(lián)運(yùn)行，二臺(tái)主變分裂運(yùn)行二趟線路并聯(lián)運(yùn)行，二臺(tái)主變分裂運(yùn)行是指斷路器QF QF QF 1QF 60、QF 98合上；QF 81打開的運(yùn)行方式。 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是一項(xiàng)有利于環(huán)境保護(hù)和電網(wǎng)節(jié)電的有效措施。因此，在該變電站整個(gè)電網(wǎng)中，輸電線的損耗是相當(dāng)大的。而變壓器并列運(yùn)行方式會(huì)致使電能損耗增大。由上述公式可以看出，變壓器空載損耗與電壓平方成正比，但占總網(wǎng)絡(luò)損耗的70％～80％的導(dǎo)線和變壓器繞組電阻中的電能損耗與運(yùn)行電壓平方成反比。為了保證供電可靠性，適宜采用分裂運(yùn)行方式。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(dòng)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(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱短路電流，將對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，會(huì)造成發(fā)電機(jī)失去同步，致使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。計(jì)算一號(hào)主變和二號(hào)主變時(shí)，選取=115kV計(jì)算61線及其它短路點(diǎn)時(shí)，選取 =3） 基準(zhǔn)電流對(duì)應(yīng)于=115 kV的基準(zhǔn)電流值為： 對(duì)應(yīng)于Ud2= kV的基準(zhǔn)電流值為： 4）系統(tǒng)電抗標(biāo)么值已知110kV側(cè)短路電流為13kA，短路容量為2540MVA：則系統(tǒng)電抗標(biāo)么值為：則其最大運(yùn)行方式下系統(tǒng)電抗為：最小運(yùn)行方式下系統(tǒng)電抗為：5）一號(hào)主變和二號(hào)主變電抗標(biāo)么值 6）電纜電抗標(biāo)么值和電纜電阻標(biāo)么值 由查表可知：： :表3－1 電纜長(zhǎng)度單位電阻標(biāo)么值Table31 Resistance marks value of cable截面積電抗標(biāo)么值240300400 7）61出線電纜的阻抗標(biāo)么值為：61出線：L＝ S＝24010kV各出線電纜的阻抗標(biāo)么值（計(jì)算方法同上）見下表：線路編號(hào)L（km）S（）61線24063線24064線30065線324066線30067線24068線30069線30071線30073線24074線24075線30076線24077線24078線40080線30082線30083線30084線24085線24086線30087線30089線24090線30092線24093線24094線30097線24099線240（2） 短路電流計(jì)算 由于電源距短路點(diǎn)較遠(yuǎn)，電源的額定容量遠(yuǎn)大于系統(tǒng)供給短路點(diǎn)功率，所以我們?cè)O(shè)定電源是無(wú)限大容量。為了保證可靠性，供電系統(tǒng)中任何一臺(tái)設(shè)備，任何一段線路都必須具有雙重及以上的保護(hù)。采用內(nèi)橋接線，兩臺(tái)變壓器；10kV低壓側(cè)采用單母分段接線。對(duì)于110kV及以上電壓等級(jí)的復(fù)雜網(wǎng)，線路保護(hù)采用距離保護(hù)。當(dāng)在被保護(hù)范圍內(nèi)任一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，它都瞬時(shí)切除故障。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要是由外部短路或過負(fù)荷引起的過電流，油面降低和過勵(lì)磁等。作為變壓器油箱內(nèi)部故障的主保護(hù)以及油面降低保護(hù)。變壓器過負(fù)荷時(shí)發(fā)出信號(hào)，在無(wú)人值班時(shí)，也可以作用于跳閘或自動(dòng)切除一部分負(fù)荷。當(dāng)遠(yuǎn)離主變壓器的一段母線發(fā)生故障時(shí)，10kV母聯(lián)斷路器QF 81跳閘，除切該段母線，而不影響另一段母線的繼續(xù)供電，提高了供電的可靠性。5 微機(jī)繼電保護(hù)的選型 繼電保護(hù)的基本要求為了使繼電保護(hù)裝置能準(zhǔn)確地及時(shí)地完成上上一章的保護(hù)任務(wù)，對(duì)動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)裝置，在技術(shù)上要求，選擇性、快速性、靈敏性、可靠性。上述四個(gè)基本要求有時(shí)是很難同時(shí)滿足的。通過機(jī)箱插座間的連線將各個(gè)印制板連成整體并實(shí)現(xiàn)到端子排的輸入輸出線的連接，人機(jī)對(duì)話輔助插件，比如鍵盤、顯示器等裝在微機(jī)保護(hù)機(jī)箱前面板上并通過排線與箱內(nèi)CPU主板相連。該產(chǎn)品主要特點(diǎn)：采用總線不擴(kuò)展的單片機(jī)，核心插件采用多層印制電路板，表面貼裝技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)。主要功能：（1）設(shè)置高頻、距離、零序三種保護(hù)。CST31A數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置的外型見圖52，主要適用于220kV及以下電壓等級(jí)的電力變壓器的主保護(hù)。主要技術(shù)指標(biāo)：額定直流電壓：220V或110V定交流電壓：額定交流電流：5A或1A模數(shù)變換器的精確工作范圍：（10%誤差）電流精確工作范圍：~20In電壓精確工作范圍：1~100V差動(dòng)動(dòng)作時(shí)間：30ms差速斷動(dòng)作時(shí)間：25ms絕緣性能：符合IEC2552沖擊電壓：符合IEC255212抗電磁干擾性能：符合IEC25522IEC255224機(jī)械性能：符合IEC255212環(huán)境條件：符合IEC8702 圖52 CST31A數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置Fig52 CST31A digital transformer protection deviceCST221B數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置外型見圖53，結(jié)合保護(hù)的基本要求比較考慮后選擇許繼生產(chǎn)的CSL216B數(shù)字式保護(hù)裝置。主要技術(shù)指標(biāo)：額定數(shù)據(jù)：直流：220V或110V交流：5A或1A；100V模數(shù)變換的精確工作范圍：相電壓：~100V 電流回路：（5A額定值）~100A（有效值）絕緣性能：符合IEC2552沖擊電壓：符合IEC255212抗電磁干擾性能：符合IEC25522IEC255224機(jī)械性能：符合IEC255212環(huán)境條件：符合IEC870210kVI段電容器結(jié)合保護(hù)的基本要求比較考慮后選擇許繼生產(chǎn)的CSP216A數(shù)字式保護(hù)裝置。 主要技術(shù)指標(biāo)：額定數(shù)據(jù)：直流：220V或110V交流：5A或1A；100V模數(shù)變換的精確工作范圍：相電壓：~100V 電流回路：（5A額定值）~100A（有效值）絕緣性能：符合IEC2552沖擊電壓：符合IEC255212抗電磁干擾性能：符合IEC25522IEC255224機(jī)械性能：符合IEC255212環(huán)境條件：符合IEC8702 本章小結(jié)本章主要是結(jié)合保護(hù)方式和繼電保護(hù)的要求，對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行比較分析，確定出微機(jī)保護(hù)裝置的型號(hào)。所以當(dāng)電力系統(tǒng)的要求超出該種保護(hù)裝置所能承擔(dān)的最大變化限度時(shí)，該保護(hù)裝置便不能完成保護(hù)任務(wù)。即T=0S距離II段1） 動(dòng)作阻抗 （62）=(+)=——距離保護(hù)II段的動(dòng)作阻抗——距離保護(hù)1段的動(dòng)作阻抗——距離保護(hù)II段的可靠系數(shù)——分支系數(shù)2）動(dòng)作時(shí)限T=3）靈敏度校驗(yàn) （63）=＞， 滿足要求距離III段1）動(dòng)作阻抗：按躲過最小負(fù)荷阻抗來(lái)整定 （64）==——距離保護(hù)III段的動(dòng)作阻抗——距離保護(hù)III段的可靠系數(shù)——自起動(dòng)系數(shù)——返回系數(shù)——最小負(fù)荷阻抗 （65）= = ——系統(tǒng)的額定相電壓——最大負(fù)荷電流2）動(dòng)作時(shí)限較相鄰與之配合的元件動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段 即T=（二）零序保護(hù)整定計(jì)算 零序I段 1) 動(dòng)作電流