【正文】 1002242683103323647 繼電保護配置規(guī)劃 概述 繼電保護是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要屏障，在此設計變電站繼電保護結(jié)合我國目前繼電保護現(xiàn)狀突出繼電保護的選擇性，可靠性、快速性、靈敏性、運用微機繼電保護裝置及微機監(jiān)控系統(tǒng)提高變電站綜合自動化水平。 變壓器的保護電力變壓器是電力系統(tǒng)普遍使用的重要電器設備。它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)正常運行帶來嚴重的后果,特別是大容量的變壓器一旦因故障而損壞造成的損失會更大。因此必須根據(jù)變壓器的保護的容量和重要程度裝設性能良好、動作可靠的保護。變壓器故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障包括相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路；油箱外部故障包括引線及套管處會產(chǎn)生各種相間短路和接地故障。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要由外部短路或過負荷引起的過電流、油面降低。對于上述故障和不正常工作狀態(tài)變壓器應裝設如下保護： （1） 主變壓器的主保護① 瓦斯保護對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應裝設瓦斯保護，它反應于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路器。② 縱差動保護對變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障，以及發(fā)生匝間短路時，其保護瞬時動作，跳開各側(cè)電源斷路器。，應裝設差動保護。（2） 主變壓器的后備保護① 過電流保護為了反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，所以需裝設過電流保護。② 過負荷保護，當數(shù)臺并列運行或到那度運行，并作為其他負荷的備用電源時，因根據(jù)可能過負荷的情況，裝設過負荷保護。變壓器的過負荷電流，大多數(shù)情況下都是三相對稱的，因此只需裝設單相式過負荷保護，過負荷保護一般經(jīng)追時動作于信號，而且三繞組變壓器各側(cè)過負荷保護均經(jīng)同一個時間繼電器。 線路的保護（1） 220kV線路保護 220kV線路的安全運行，對整個電力系統(tǒng)有著相當重要的影響，所以，本工程為220kV線路保護：① 高頻保護 ② 過電流保護（2） 110kV線路保護 由于110kV側(cè)有四回出線且接線方式為單母線分段，所以穩(wěn)定性要求較高，所以，110kV線路可以配置的保護為距離保護。 ① 主保護：距離Ⅰ段和距離Ⅱ段 ② 后備保護：距離Ⅲ.（3） 10kV線路保護對于10kV母線接線方式為單母線分段，可以配置的保護主要為三段式電流保護① 主保護：無時限電流速斷保護和帶時限電流速斷保護.② 后備保護：定時限過電流保護.8 無功補償 概述電力系統(tǒng)的無功功率平衡是系統(tǒng)電壓質(zhì)量的根本保證。在電力系統(tǒng)中,整個系統(tǒng)的自然無功負荷總大于原有的無功電源,因此必須進行無功補償。合理的無功補償和有效的電壓控制,不僅可保證電壓質(zhì)量,而且將提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性。無功補償設備包括系統(tǒng)中的并聯(lián)電容器、串聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、同步調(diào)相機和靜止型動態(tài)無功補償裝置等。 提高功率因數(shù)的意義 在用電設備中按功率因數(shù)劃分，可以有以下三類：電阻性負荷、電感性負荷、電容性負荷。在用電設備中絕大部分為感性負荷。使用電單位功率因數(shù)小于1。功率因數(shù)降低以后，將帶來以下不良后果：（1） 使電力系統(tǒng)內(nèi)電氣設備的容量不能充分利用，因發(fā)電機和變壓器電流是一定的，在正常情況下是不允許超過的，功率因數(shù)降低，則有功出力將降低，使設備容量不能得到充分利用。（2） 由于功率因數(shù)降低，如若傳輸同樣的有功功率，就要增大電流，而輸電線路和變壓器的功率損耗和電能損耗也隨之增加。（3） 功率因數(shù)過低，線路上電流增大，電壓損耗也將增大，使用電設備的電壓也要下降，影響異步電動機和其他用電設備的正常運行。為了保證供電質(zhì)量和節(jié)能，充分利用電力系統(tǒng)中發(fā)變電設備的容量，減小供電線路的截面，節(jié)省有色金屬，減小電網(wǎng)的功率損耗、電能損耗，減小線路的電壓損失，必須提高用電單位的功率因數(shù)。 補償裝置的確定（1） 同步調(diào)相機：同步調(diào)相機在額定電壓177。5%的范圍內(nèi)，可發(fā)額定容量，在過勵磁運行時，它向系統(tǒng)供給感性的無功功率起無功電源作用，能提高系統(tǒng)電壓，在欠勵磁運行時，它從系統(tǒng)吸收感性的無功功率起無功負荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機，能根據(jù)裝設地點電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸收）無功功率，進行電壓調(diào)節(jié)，但是調(diào)相機的造價高，損耗大，維修麻煩，施工期長。（2） 串聯(lián)電容補償裝置：在長距離超高壓輸電線路中，電容器組串入輸電線路，利用電容器的容抗抵消輸電線的一部分感抗，可以縮短輸電線的電氣距離，提高靜穩(wěn)定和動穩(wěn)定度。但對負荷功率因數(shù)高（COS＞）或?qū)Ь€截面小的線路，由于PR/V分量的比重大，串聯(lián)補償?shù)恼{(diào)壓效果就很小。故串聯(lián)電容器調(diào)壓一般用在供電電壓為35kV或10kV，負荷波動大而頻繁，功率因數(shù)又很低的配電線路上。（3） 靜止補償器補償裝置：它由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就能夠平滑地改變輸出（或吸收）無功功率的靜止補償器，與同步調(diào)機相相比較，運行維護簡單，功率 損耗小，但相對串聯(lián)電容及并聯(lián)電容補償裝置，其造價高維護較復雜。(4) 并聯(lián)電容器補償裝置：并聯(lián)電容器是無功負荷的主要電源之一。它具有投資省，裝設地點不受自然條件限制，運行簡便可靠等優(yōu)點，故一般首先考慮裝設并聯(lián)電容器。由于它沒有旋轉(zhuǎn)部件，維護也較方便，為了在運行中調(diào)節(jié)電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據(jù)負荷的變化，分組投入或切除。由于本次設計的變電站為220kV降壓變電站，從補償?shù)慕嵌葋磉x擇，以上四種均能滿足要求，但是從維護和性能的角度來考慮，選用并聯(lián)電容器補償裝置比較合適。表81 電容器選擇結(jié)果型號額定電壓（kV）額定容量（kvar）額定電容（F）聯(lián)接方式尺寸（mm）BAFH11/18003W11/1800星形聯(lián)接167010351755設計計算書9 主變?nèi)萘康拇_定計算本設計任務中220kv側(cè)以雙回路與系統(tǒng)相連。系統(tǒng)最大方式容量為3800MVA，220kV另有兩回出線，每回出線功率100MVA；110kV架空線4回，2回輸送距離30km，每回輸送功率60MVA；2回輸送距離20km，電纜出線2回，每回輸送功率3MW；架空線3回，每回輸送功率4MW。110kV側(cè)負荷容量S1=602+502=220（MVA）10kV側(cè)負荷容量S2=23/+34/=（MVA）主變傳送的最大容量S=S1+S2=（MVA）根據(jù)設計任務書要求，本設計采用兩臺主變，選擇容量時應滿足當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔70%的負荷保證全變電站的正常供電。由此可得單臺主變最小容量：＝＝(MVA)表91 SFPS7180000/220的變壓器參數(shù)型號SFPS7180000/220聯(lián)接組標號YN，yn，d11空載電流%空載損耗(kW)178額定電壓(kV)高壓中壓低壓220177。2%121額定容量MVA18018090阻抗電壓％高－中高－低中－低1423710 短路計算 三相短路計算220KV110KVX1X2X3X410KVXsk1k2k3X5X6X7S圖101三相短路計算等值電路圖（1） 基準值在短路計算的基本假設前提下，選取SB= 100MVA， 為各級電壓平均值。（2） 系統(tǒng)電抗由原始材料可知，在SB=100MVA下Xs＝Xs=（3） 計算變壓器各繞組電抗阻抗電壓％高－中高－低中－低14237各繞組等值電抗% = （Us(12)% + Us(13)%－Us(23)%）= （14+ 23－7）=15% = （Us(12)% + Us(23)%－Us(13)%） = （14+723）=－1% = （Us(13)% + Us(23)%－Us(12)%） = （23+7－14）=8各繞組等值電抗標么值為：=＝=＝＝－==＝K1① 當220kV側(cè)發(fā)生短路即K1點短路，如圖102所示：系統(tǒng)側(cè)到短路點的轉(zhuǎn)移電抗== Xs+ X1= 220kV計算電抗：==圖10—2查曲線得：= =3800/（230）=（230）=（kA）X2=X5=XT1=X3=X6=XT2=X4=X7=XT3=② 當110kV側(cè)發(fā)生短路即K2點短路時，如圖103所示： XT=（X2+X3）/2=（）/2=轉(zhuǎn)移電抗：==X+XT=+=計算電抗：==查曲線得：==3800/（115）=（115）=（kA）③ 當10kV側(cè)發(fā)生短路即K3點短路時，如圖104所示：XT=(X2+X3)/2 =(+)/2=轉(zhuǎn)移電抗：==X+XT=+=計算電抗：==因運算曲線到=，當，可近似認為短路點很遠，因而對發(fā)電機端電壓無影響，與無窮大電源供電類似。即：===1/（kA）220kV10kVXX2X5SK3X7X4圖104220kV110kVXX2X5SK2X6X3圖103表1011 三相短路電流K1K2K3三相短路 兩相短路計算（1） 正序網(wǎng)絡：與三相短路計算相同，電源和電抗參數(shù)都沒有變動。（2） 負序網(wǎng)絡：負序網(wǎng)絡與正序網(wǎng)絡僅有兩點不同。① 所有元件的電抗都用負序電抗X2，實際上，對不旋轉(zhuǎn)的靜止元件X2=X1，只有旋轉(zhuǎn)電機X2稍大于X1，這里可近似采用X2=X1.K1S220kVVV② 負序網(wǎng)絡中原來的電源沒有了（因為這些電源也屬于正序），而是將電源點接地。推動負序電流流動的負序電壓是作用在短路點處，即負序電流是從短路點流出，最后從接地點（即原來電源點）入地返回。負序網(wǎng)絡（最小運行方式下）：系統(tǒng)=X=線路X2=X1=兩相短路附加電抗= =（1） K1點短路，如圖105：圖105220kV110kVSK2轉(zhuǎn)移電抗：===計算電抗：=查曲線得：==（kA） （2） K2點短路，如圖106：圖106轉(zhuǎn)移電抗：== =計算電抗：=220kV110kVX2X2X4K3S1X5X7X5=（kA）===1/ （kA） （3） K3短路，如圖107圖107轉(zhuǎn)移電抗：===計算電抗：=（kA）表1021 兩相短路電流K1K2K3兩相短路11 電氣設備選擇計算 斷路器選擇計算（1） 220kV側(cè)斷路器① 額定電壓選擇：=220kV② 額定電流選擇：≥===(kA)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇LW－220I型SF6斷路器其參數(shù)如下：表1111 LW－220I型SF6斷路器參數(shù)額定電壓額定電流額定開斷電流動穩(wěn)定電流峰值3S熱穩(wěn)定電流固有分閘時間燃弧時間220kV1600A40kA100kA40kA③ 短路熱穩(wěn)定計算時間=++=（s）[= s] 短路切斷計算時間==+=( s)④ 校驗開斷能力= = ==(kA) = s 因 s==（kA）40kA 滿足要求⑤ 校驗動穩(wěn)定==（kA）100kA 滿足要求⑥ 校驗熱穩(wěn)定因= s1 s 故可不計非周期分量的發(fā)熱影響= = == ==(KA) = 滿足要求（2） 110kV側(cè)斷路器① 額定電壓選擇：=110kV② 額定電流選擇：≥ ==根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇SW4－110Ⅲ型斷路器其參數(shù)如下：表1112 SW4－110Ⅲ型斷路器參數(shù)額定電壓額定電流額定開斷電流動穩(wěn)定電流峰值4S熱穩(wěn)定電流固有分閘時間燃弧時間110kV1250A80kA③ 短路熱穩(wěn)定計算時間=++=（s）[= s] 短路切斷時間==+=( s)④ 校驗開斷能力= = = = s 因 s==（kA） 滿足要求⑤ 校驗動穩(wěn)定==17（kA）80kA 滿足要求⑥ 校驗熱穩(wěn)定因= s1 s 故可不計非周期分量的發(fā)熱影響