【導(dǎo)讀】本設(shè)計的題目為“新江水電站設(shè)計”。設(shè)計的主要內(nèi)容包括：220/、110/、220/110KV的變壓器選擇；50MW發(fā)電機的選擇；水電站電氣主接線設(shè)計；短路電流計算；

　　

【正文】 的后備保護切出故障。 二、 靈敏性： 靈敏性就是 指電氣設(shè)備或線路在被保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行情況時，保護裝置的反應(yīng)能力，即對于保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或非正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。 三、 速動性 ： 速動性是指快速地切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下的工作時間，以及減小故障元件的損壞程度。即裝置能盡快地切除故障。 四、 可靠性： 可靠性是指在其規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動作的故障時，它不應(yīng)該拒絕動作，而在任何其他該保護不應(yīng)該動作情況下，則不應(yīng)該錯誤動作，即保護了裝置的運行正確性。 繼電保護特征： 電力系統(tǒng)故障后 工頻電氣量的主要特征變化如下： 1. 電流增大； 2. 電壓降低； 3. 電流與電壓之間的相位角發(fā)生變化； 4. 測量阻抗發(fā)生變化； 5. 出現(xiàn)負序和零序分量； 6. 電氣元件流入與流出電流的關(guān)系發(fā)生變化； 7. 利用故障時電氣量的變化特征，可以構(gòu)成各種作用原理的繼電保護 過電流整定值計算 計算變壓器過電流的整定值 33 m ax,Lire wre lop IKK KKI ??? 式中 opI—— 繼電保護動作整定值（ A）； relK—— 保護裝置的可靠系數(shù)； w—— 接線系數(shù)； i—— 電流互感器電流比； max,LI—— 線路最大負載電流（ A）； reK—— 繼電器返回系數(shù)； oprere II? 式中 reI—— 繼電器返回電流，電流互感器開始釋放的最大電流（ A）； op—— 繼電器起動電流，電流繼電器開始吸合的最小電流（ A） 。 DL型繼電器的reK一般要求在 。若返回系數(shù)reK小于 ，說明繼電器傳動部分有油污，應(yīng)清洗加油，以減少摩擦阻 力矩，如果清洗加油后，re仍達不到 ，應(yīng)考慮更換電流互感器。 （ 1） .過電流保護動作時限 sssttt ?????? （ 2）．靈敏度pS的校驗。變壓器過電流保護的靈敏度pS，按變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運行方式下運行，發(fā)生兩相短路來檢驗，其靈敏度p也與線路過電流保護要求相同，即?PS，個別情況下，允許?pS。 1minOPKP IIS ? 即1minOPKP IIS ? （檢查靈敏度合格）。 電流速斷保護 對于小容量的變壓器，可裝設(shè)電流速斷保護和氣體保護一起構(gòu)成變壓器主保護。變壓 34 器電流速斷保護的工作原理與輸電線路的相同，只是將保護設(shè)備換成變壓器保護而已。 保護的原理接線圖如圖 51，由于容量大小決定變壓器的電源，本圖是容量較小的變壓器一般為單側(cè)電源，此時注意將電流速斷保護裝于變壓器電源側(cè)。保護動作電流的整定值有兩個原則： （１） 躲過變壓器二次測母線上Ｋ 1 處故障時流過保護的最大短路電流max1?kI，即 max1max1 ?? ?? krelk IKI 式中 relK－可靠系數(shù)，取 － 。 （２） 躲過變壓器空載合閘時的勵磁涌流。通常取 TNact II ??? )53( 式中 TN?－保護安裝側(cè)變壓器的額定電流。 保護動作電流取上述兩者中最大者。保護的靈敏度按保護安裝出Ｋ 2 點故障時流過保護的最小兩相短路電流 min??KI校驗，即要求： 2min2 ?? ??actksen IIK 變壓器電流速斷保護具有接線簡單、動作迅速等優(yōu)點，但是由于不能保護變壓器的全部，且范圍隨系統(tǒng)運行方式及類型的變化而變化，因此，只能在容 量較小的變壓器中，與氣體保護構(gòu)成變壓器的主保護。原理圖 61. 圖 61 電流速斷保護原理接線圖 速斷保護整定值計算 信號 35 m ax,Ki wre lqb IKKKI ?? 式中 qbI—— 電流繼電器速斷保護動作電流（ A）； relK—— 保護裝置可靠系數(shù)，取relK=； w—— 接線系數(shù)，取w=1； i—— 電流互感器電流比，i=75/5=15； max,LI—— 線路末端最大短路電流，即三相金屬性短路電 流穩(wěn)定性（ A）； 取 )3( )2(1min ?? KK II 對于電力系統(tǒng)末端供配電電力變壓器的速斷保護，一般取額定電流的 23倍。 速斷保護動作電流qbI整定值為 10A, 動作時限 2t為 0s。 靈敏度校驗公式： 21min, ??opKp IIS； iOPOPKK KII II ?? ?1)2( )2(1min 在求出 PS 的值檢驗靈敏度是否合格，即實現(xiàn)了繼電保護的選型。 繼電器選擇： 瓦斯保護： 瓦斯保護的動作值按氣體容積為 250～ 3003cm整定，本設(shè)計采用 2803cm。 重瓦斯保護的動作值按導(dǎo)油管的油流速度為 ～ 3整定本，本設(shè)計采用 3。 瓦斯繼電器選用 FJ380型 。 縱聯(lián)差動保護： 36 選用 BCH2型差動繼電器。 一、 計算 Ie及電流互感器變比，列表如下： 表 61 電流互感器變比 名 稱 各側(cè)數(shù)據(jù) Y（ 220KV） Y（ 110KV） Δ（ ） 額定電流 33/ 11 ?? ee USI 33/ 11 ?? ee USI AUSI ee ?? 變壓器接線方式 Y Y Δ CT接線方式 Δ Δ Y CT計算變比 5/1805/31 ?eI 5/1805/31 ?eI 實選 CT變比 nl 200/5 200/5 400/5 實際額定電流 AIe ? AIe ? 不平衡電流 Ibp = 確定基本側(cè) 基本側(cè) 非基本側(cè) 二、確定基本側(cè)動作電流： 1） 躲過外部故障時的最大不平衡電流 IbpKIdz K?1 利用實用計算式：m ax211 )( IdfzaUfiKKKI txfzqKdz ??? 37 式中： KK— 可靠系數(shù)，采用 ； fzq— 非同期分量引起的誤差，采用 1； txK— 同型系數(shù)， CT型號相同且處于同一情況時取 ，型號不同時取 1，本設(shè)計取 1。 Δ U— 變壓器調(diào)壓時所產(chǎn)生的相對誤差，采用調(diào)壓百分數(shù)的一半，本設(shè)計取 。 Δfza— 繼電器整定匝書數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差，暫無法求出，先采用中間值 。 代入數(shù)據(jù)得 )()( AIdz ????????躲過變壓器空載投入或外部故障后電壓恢復(fù)時的勵磁涌流 eKdz IKI ?1 式中： KK— 可靠系數(shù)，采 用 ； eI— 變壓器額定電流： 代入數(shù)據(jù)得 7 5 8 8 ???lI 3） 躲過電流互改器二次回路短線時的最大負荷電流 max1 hKdz TfKI ? 式中： KK— 可靠系數(shù)，采用 ； 1dzI— 正常運行時變壓器的最大負荷電流；采用變壓器的額定電流。 38 代入數(shù)據(jù)得 AI l 7 5 8 8 ??? 比較上述（ 1），（ 2），（ 3）式的動作電 流，取最大值為計算值， 即： AIdzl ? 三、確定基本側(cè)差動線圈的匝數(shù)和繼電器的動作電流 將兩側(cè)電流互感器分別結(jié)于繼電器的兩組平衡線圈，再接入差動線圈，使繼電器的實用匝數(shù)和動作電流更接近于計算值；以二次回路額定電流最大側(cè)作為基本側(cè)，基本側(cè)的繼電器動作電流及線圈匝數(shù)計算如下： 基本側(cè)（ 35KV）繼電器動作值 111 /nIKI dzJXdzis? 代入數(shù)據(jù)得 AI sl ??? 基本側(cè)繼電器差動線圈匝數(shù) 11 / dziscdjs IAwoW ? 式中：Awo為繼電器動作安匝， 應(yīng)采用實際值，本設(shè)計中采用額定值，取得 600安匝。 代入數(shù)據(jù)得 ??c djslW 選用差動線圈與一組平衡線圈匝數(shù)之和較1cdjsW小而相近的數(shù)值，作為差動線圈整定匝數(shù)cdzo。 即：實際整定匝數(shù) 匝3c ?djslW 繼電器的實際動作電流 AWA w oI c d zil 1 2 05/6 0 0/dz ??? 39 保護裝置的實際動作電流 AKNII jxd z ild z l 7 7 13/40120/1 ???? 四、確定非基本側(cè)平衡線圈和工作線圈的匝數(shù) 平工作線圈計算匝數(shù) 匝32p2 ??? cdzhzgz WWW 衡 線圈計算匝數(shù) )(3/ 22 ?????? c d zedc d zp h is WIWW 故，取平衡線圈實際匝數(shù)0??phz 五、計算由于整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差mf? )()()WW/()WW(f ???????? cdzphisphzphism ??? 此值小于原定值 ，取法合適，不需重新計算。 六、初步確定短路線圈的抽頭 根據(jù)前面對 BCH2差動繼電器的分析，考慮到本系統(tǒng)主變壓器容量較小，勵磁涌流較大，故選用較大匝數(shù)的“ CC”抽頭，實際應(yīng)用中，還應(yīng)考慮繼電器所接的電流互感器的型號、性能等，抽頭是否合適，應(yīng)經(jīng)過變壓器空載投入試驗最后確定。 七、保護裝置靈敏度校驗 差動保護靈敏度要求值21 ?mK 本系統(tǒng)在最 小運行方式下， 10KV側(cè)出口發(fā)生兩相短路時，保護裝置的靈敏度最低。 本裝置靈敏度 ?????? dzdjxK 滿足要求。 40 過電流保護： 1） 保護動作電流按躲過變壓器額定電流來整定 hKdz K/IKI e1? 式中： KK— 可靠系數(shù)，采用 ； hK— 返回系數(shù)，采用 ； 代入數(shù)據(jù)得 AI dz 4 3 2 9 ??? 繼電器的動作電流 anII dcd z j )3/40/(432971/ ??? 電流繼電器的選擇： DL21C/10 2） 靈敏度按保護范圍末端短路進行校驗，靈敏系數(shù)不小于 。 靈敏系數(shù)：?????? dzjxm 滿足要求。 過負荷保護： 其動作電流按躲過變壓器額定電流來整定。動作帶延時作用于信號。 AKIKI felkdz 7 8 ???? AnII dzd z j 1 6 4 0 540/ 7 8 81/ ???? 延時時限取 10s，以躲過電動機的自起動。 當過負荷保護起動后，在達到時限后仍未返回，則動作 ZDJH裝置。 41 第七章 總結(jié) 水電站電氣部分設(shè)計 總 結(jié) 電站電氣主接線設(shè)計涉及的方面還有很多 , 比如電站接入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及運行方式 , 電站在系統(tǒng)中的地位以及負荷性質(zhì) , 地形條件等等。但 其中關(guān)鍵的問題還在于主變壓器及選擇。由于水電站本身所固有的特點 ， 其“ 主變臺數(shù)不宜超過兩臺 , 主變?nèi)萘康扔诎l(fā)電機容量” 的選擇是合理可行的，電氣主接線是水電站電氣設(shè)計的中心環(huán)節(jié) , 必須研究本水電站的特點 , 總結(jié)國內(nèi)外設(shè)計和運行的經(jīng)驗教訓(xùn) , 正確處理好各方面的關(guān)系 , 全面分析有關(guān)影響因素 , 在滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求的基礎(chǔ)上 , 通過技術(shù)經(jīng)濟比較 , 合理地確定電氣主接線方案