【正文】 當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，G點(diǎn)對(duì)的轉(zhuǎn)移電抗為：=所以，點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖417所示。圖417 點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，等值網(wǎng)絡(luò)如圖418所示。圖418 等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：②由計(jì)算曲線數(shù)字表查出短路電流的標(biāo)幺值。③計(jì)算短路電流有名值。（同上）查表得短路電流的標(biāo)幺值和有名值如表44。表44 短路電流表短路點(diǎn)時(shí)間系統(tǒng)S發(fā)電機(jī)短路點(diǎn)總電流/kA處短路4s標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA處短路4s標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA處短路4s標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA(5)線路處開環(huán)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖419所示。圖419 系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)①轉(zhuǎn)移電抗和計(jì)算電抗計(jì)算當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，等值網(wǎng)絡(luò)如圖420所示。圖420 等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，S點(diǎn)對(duì)的轉(zhuǎn)移電抗為： =發(fā)生短路時(shí)，等值網(wǎng)絡(luò)如圖421所示。圖421 等值網(wǎng)絡(luò)如系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，等值網(wǎng)絡(luò)如圖422所示。圖422 等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：②由計(jì)算曲線數(shù)字表查出短路電流的標(biāo)幺值。③計(jì)算短路電流有名值。（同上）查表得短路電流的標(biāo)幺值和有名值如表45。表45 短路電流表短路點(diǎn)時(shí)間系統(tǒng)S發(fā)電機(jī)短路點(diǎn)總電流/kA處短路4s標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA處短路4s標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA處短路4s標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA 確定運(yùn)行方式，統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)各短路點(diǎn)短路時(shí)的短路電流如表46。表46 各短路點(diǎn)短路時(shí)的電流總結(jié)表運(yùn)行方式 處短路時(shí)的短路電流/kA處短路時(shí)的短路電流/kA處短路時(shí)的短路電流/kA兩臺(tái)發(fā)電機(jī)同時(shí)運(yùn)行一臺(tái)變壓器停運(yùn)，另一臺(tái)變壓器單獨(dú)工作線路處開環(huán)運(yùn)行線路處開環(huán)運(yùn)行線路處開環(huán)運(yùn)行綜上所述：系統(tǒng)S側(cè)（處短路時(shí)）的最大運(yùn)行方式為：線路處開環(huán)運(yùn)行。最小運(yùn)行方式為：當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)停運(yùn)，另一臺(tái)單獨(dú)工作時(shí)。發(fā)電機(jī)變壓器側(cè)（處短路時(shí)）的最大運(yùn)行方式為：兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)。最小運(yùn)行方式為：線路處開環(huán)運(yùn)行。變壓器側(cè)（處短路時(shí)）的最大運(yùn)行方式為：當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)停運(yùn)，另一臺(tái)單獨(dú)工作時(shí)。最小運(yùn)行方式為：線路處開環(huán)運(yùn)行。 各種運(yùn)行方式下各線路電流計(jì)算由圖418可知，系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗為：=所以系統(tǒng)折算到110kV的最小阻抗為：由圖421可知，系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗為：=系統(tǒng)折算到110kV的最小阻抗為：輸電線路長(zhǎng)為100kM，因此 （）短路電流為：同理，根據(jù)已知條件得： 輸電線路短路電流為： 輸電線路短路電流為： 輸電線路短路電流為：(1)各輸電線路在最小運(yùn)行方式下的兩相和三相短路電流系統(tǒng)電抗 =發(fā)電機(jī)電抗 =各輸電線路三相短路電流為：輸電線路三相短路電流為：同理可得，輸電線路三相短路電流為： 輸電線路三相短路電流為： 輸電線路三相短路電流為：各輸電線路兩相短路電流為：輸電線路兩相短路電流為：輸電線路兩相短路電流為：輸電線路兩相短路電流為：輸電線路兩相短路電流為：(2)各輸電線路在最大運(yùn)行方式下的三相短路電流輸電線路三相短路電流為： 同理可得，輸電線路三相短路電流為：輸電線路三相短路電流為：輸電線路三相短路電流為：5電網(wǎng)輸電線路的整定 繼電保護(hù)整定計(jì)算的目的繼電保護(hù)裝置與安全自動(dòng)裝置(一下簡(jiǎn)稱繼電保護(hù))屬于而次系統(tǒng),但是,它是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。它對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行起著極為重要的作用,特別是在現(xiàn)代的超高壓,大容量的電力系統(tǒng)中,對(duì)繼電保護(hù)提出了更高的要求,重點(diǎn)是提高起速動(dòng)性?？傊?電力系統(tǒng)一時(shí)一刻也不能離開繼電保護(hù),沒有繼電保護(hù)的電力系統(tǒng)是不能運(yùn)行的。 繼電保護(hù)整定計(jì)算的步驟 (1)按繼電保護(hù)功能分類擬定短路計(jì)算的運(yùn)行方式，選擇短路類型，選擇分支系數(shù)的計(jì)算條件。(2)進(jìn)行短路故障計(jì)算，錄取結(jié)果。(3)按同一功能的保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算，選取整定值并做出定值圖。(4)對(duì)整定結(jié)果分析比較，以選出最佳方案；最后應(yīng)歸納出存在的問題，并提出運(yùn)行要求。(5)畫出定制圖。對(duì)于110kV及以上電壓級(jí)的輸電線路，我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以直接考慮用距離保護(hù)，所以這里的110kV側(cè)我直接進(jìn)行距離保護(hù)的整定計(jì)算和靈敏度校驗(yàn)。取=，=,=1, =。線路的最大靈敏角根據(jù)經(jīng)驗(yàn)也一般取60o～80o,取=80o。 對(duì)于輸電線路L3距離Ⅰ段： 距離Ⅲ段：最小負(fù)荷阻抗為：動(dòng)作阻抗為: 由于=80o，== o。 整定阻抗 所以， ,滿足要求。要對(duì)零序保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算必須先求出發(fā)生接地短路故障時(shí),故障點(diǎn)的最大零序電流,而只有發(fā)生接地故障時(shí),才會(huì)出現(xiàn)零序電流,所以只考慮單相短路和兩相接地短路。當(dāng)點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，空載不包括在各序網(wǎng)絡(luò)中。變壓器中性點(diǎn)接地應(yīng)包括在零序網(wǎng)絡(luò)中。正序網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)過程如下： 將支路122和23并聯(lián)得等值電勢(shì)和輸入電抗： 正序網(wǎng)絡(luò)如圖51所示。 圖51 正序網(wǎng)絡(luò)負(fù)序網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)過程如下： 負(fù)序網(wǎng)絡(luò)輸入電抗： 負(fù)序網(wǎng)絡(luò)如圖52所示。 圖52 負(fù)序網(wǎng)絡(luò)零序網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)過程如下： 零序網(wǎng)絡(luò)輸入電抗： 零序網(wǎng)絡(luò)如圖53所示。圖53 零序網(wǎng)絡(luò) 所以，各序的輸入阻抗分別為：= = =單相短路時(shí)，因?yàn)?，電源電?shì)用次暫態(tài)電勢(shì)：取，所以0秒時(shí)的短路正序電流為：處發(fā)生短路時(shí)，短路點(diǎn)的零序電流為：兩相短路時(shí)，因?yàn)?，電源電?shì)用次暫態(tài)電勢(shì)：取，所以0秒時(shí)的短路正序電流為：處發(fā)生短路時(shí)，短路點(diǎn)的零序電流為：綜上所示，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)的短路點(diǎn)最大零序電流為：故110kV發(fā)生短路時(shí)各線路的零序電流保護(hù)整定如下：零序Ⅰ段： 零序Ⅲ段： 線路 線路 線路 線路 其中，是可靠系數(shù)，；是非周期分量影響系數(shù)，~，其它為1； 是電流互感器的同型系數(shù)，不同為1； 是電流互感器誤差，；6 變壓器保護(hù)與整定電力變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電氣設(shè)備，它的安全運(yùn)行是電力系統(tǒng)可靠工作的必要條件。電力變壓器有區(qū)別于發(fā)電機(jī)，它無旋轉(zhuǎn)部件，是一種靜止的電氣設(shè)備，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠性較高，發(fā)生故障的機(jī)會(huì)相對(duì)較少。但是，變壓器是連續(xù)運(yùn)行的，停電機(jī)會(huì)很少，而且絕大部分安裝在室外，受自然環(huán)境影響較大。另外，變壓器時(shí)刻受到外接負(fù)荷的影響，特別是受電力系統(tǒng)短路故障的威脅較大。因此，電力變壓器在運(yùn)行中，仍然有可能發(fā)生各種類型的故障或出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)。它的故障對(duì)電力系統(tǒng)的安全連續(xù)運(yùn)行會(huì)帶來嚴(yán)重的影響。特別是大容量變壓器的損壞，對(duì)系統(tǒng)的影響更為嚴(yán)重。因此，考慮到變壓器在電力系統(tǒng)中的重要地位及故障和不正常工作狀態(tài)可能造成的嚴(yán)重后果，必須根據(jù)電力變壓器容量和重要程度裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。 電力變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài) 變壓器的故障類型變壓器的故障可以分為油箱外和油箱內(nèi)兩種故障。 變壓器的不正常工作狀態(tài)變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：①變壓器外部短路引起的過電流；②負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間超過額定容量引起的過負(fù)荷；③風(fēng)扇故障或油箱漏油等原因引起冷卻能力的下降；④外加電壓過高或頻率降低引起過勵(lì)磁等。這些不正常運(yùn)行狀態(tài)會(huì)使繞組和鐵芯過熱。此外，對(duì)于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的星形接線變壓器，外部接地短路時(shí)有可能造成變壓器中性點(diǎn)過電壓，威脅變壓器的絕緣；大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常運(yùn)行工況下會(huì)使變壓器過勵(lì)磁，引起鐵芯和其它金屬構(gòu)件的過熱。變壓器處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)根據(jù)其嚴(yán)重程度，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的措施，以確保變壓器的安全。 變壓器的保護(hù)配置本次設(shè)計(jì)所采用的變壓器型號(hào)均分別為：SDL31500/1SFSL31500/1SFL20000/1SFL20000/110。對(duì)于這種大型變壓器而言，它都必需裝設(shè)單獨(dú)的變壓器差動(dòng)保護(hù)，這是因?yàn)樽儔浩鞑顒?dòng)保護(hù)通常采用三側(cè)電流差動(dòng)，其中高電壓側(cè)電流引自高壓熔斷器處的電流互感器，中低壓側(cè)電流分別引自變壓器中壓側(cè)電流互感器和低壓側(cè)電流互感器，這樣使差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍為三組電流互感器所限定的區(qū)域，從而可以更好地反映這些區(qū)域內(nèi)相間短路，高壓側(cè)接地短路以及主變壓器繞組匝間短路故障。所以我們用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為兩臺(tái)變壓器的主保護(hù)，其接線原理圖如圖61所示。正常情況下,=即：（變壓器變比） 所以這時(shí)Ir=0，實(shí)際上，由于電流繼電器接線方式，變壓器勵(lì)磁電流，變比誤差等影響導(dǎo)致不平衡電流的產(chǎn)生，故Ir不等于0 ，針對(duì)不平衡電流產(chǎn)生的原因不同可以采取相應(yīng)的措施來減小。盡管縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)有很多其它保護(hù)不具備的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)大型變壓器內(nèi)部產(chǎn)生嚴(yán)重漏油或匝數(shù)很少的匝間短路故障以及繞組斷線故障時(shí)，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)不能動(dòng)作，這時(shí)我們還需對(duì)變壓器裝設(shè)另外一個(gè)主保護(hù)——瓦斯保護(hù)。圖61 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理示意圖瓦斯保護(hù)主要用來保護(hù)變壓器的內(nèi)部故障，它由于一方面簡(jiǎn)單，靈敏，經(jīng)濟(jì)；另一方面動(dòng)作速度慢，且僅能反映變壓器油箱內(nèi)部故障，就注定了它只有與差動(dòng)保護(hù)配合使用才能做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，效果更佳。瓦斯保護(hù)的工作原理：瓦斯繼電器又稱氣體繼電器。瓦斯繼電器安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道中，油箱內(nèi)的氣體通過瓦斯繼電器流向油枕。以往使用的浮筒式瓦斯繼電器，由于浮筒的密封性不良而經(jīng)常漏油，抗震性能差，常常造成瓦斯繼電器誤動(dòng)作。目前，國(guó)內(nèi)采用的瓦斯繼電器有浮筒擋板式和開口杯擋板式兩種型式，均有兩對(duì)觸點(diǎn)引出，可以并聯(lián)使用。瓦斯保護(hù)裝置接線由信號(hào)回路和跳閘回路組成。變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，繼電器觸點(diǎn)閉合，發(fā)出瞬時(shí)“輕瓦斯動(dòng)作”信號(hào)。變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，強(qiáng)烈的油流沖擊擋板，繼電器觸點(diǎn)閉合，發(fā)出重瓦斯跳閘脈沖，跳開變壓器各側(cè)斷路器。因重瓦斯繼電器觸點(diǎn)有可能瞬時(shí)接通，故跳閘回路中一般要加自保持回路。變壓器嚴(yán)重漏油使油面降低時(shí)，繼電器動(dòng)作，同樣發(fā)出“輕瓦斯動(dòng)作”信號(hào)。 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)整定對(duì)于本次設(shè)計(jì)來說，變壓器的主保護(hù)有縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)，其中瓦斯保護(hù)一般不需要進(jìn)行整定計(jì)算，所以僅對(duì)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行整定如下：(1)避越變壓器的勵(lì)磁涌流： 其中為可靠系數(shù)，而為變壓器的額定電流。(2)避越外部短路時(shí)的最大不平衡電流：其中Ktx為電流互感器同型系數(shù)，型號(hào)不同時(shí)取1，這里為避免以后更換設(shè)備的方便故取1；為非周期分量引起的誤差，取1；；； 為變壓器外部最大運(yùn)行方式下的三相短路電流，由前面的計(jì)算結(jié)果知=995。(3)校驗(yàn)保護(hù)的靈敏系數(shù):當(dāng)系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下,線路處開環(huán)運(yùn)行發(fā)生兩相短路時(shí),保護(hù)裝置靈敏系數(shù)最低,即:顯然靈敏度滿足要求。其中是變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)短路時(shí)總的最小短路電流有名值(歸算到基本側(cè))。是保護(hù)的接線系數(shù),這里取1 。 瓦磁保護(hù)的整定當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，有輕瓦斯產(chǎn)生，瓦斯繼電器KG的上觸點(diǎn)閉合，作用于預(yù)告信號(hào)；當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，重瓦斯沖出，瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)閉合，經(jīng)中間繼電器KC作用于信號(hào)繼電器KS，發(fā)出警報(bào)信號(hào)，同時(shí)斷路器跳閘。瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)閉合，也可利用切換片XB切換位置，只給出報(bào)警信號(hào)。瓦斯保護(hù)有重瓦斯和輕瓦斯之分，它們裝設(shè)于油箱與油枕之間的連接導(dǎo)管上。其中輕瓦斯按氣體容積進(jìn)行整定，整定范圍為：250～300cm3,一般整定在250cm3 。重瓦斯按油流速度進(jìn)行整定，整定范圍為：～,一般整定在1m/s 。瓦斯保護(hù)原理如圖62所示。圖62 瓦斯保護(hù)原理示意圖(1)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過流保護(hù),下面對(duì)它進(jìn)行整定與靈敏性校驗(yàn):過電流元件動(dòng)作值按躲開廠變額定電流整定,即: 對(duì)于、：其中Krel是可靠系數(shù),~,是返回系數(shù),最小運(yùn)行方式下,線路開環(huán)運(yùn)行兩相短路時(shí),保護(hù)的靈敏性校驗(yàn):，滿足要求。對(duì)于、：最小運(yùn)行方式下, 線路開環(huán)運(yùn)行兩相短路時(shí),保護(hù)的靈敏性校驗(yàn):，滿足要求。(2)過負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算：,IN為保護(hù)安裝側(cè)變壓器的額定電流。