【導(dǎo)讀】電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。其主要采用的保護(hù)有繼電保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、瓦斯保護(hù)、變壓器差動(dòng)保護(hù)。學(xué)生全面運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)（或研究）的綜合性訓(xùn)練，同時(shí)還是我們將來(lái)走向工作崗位而奠定的基本實(shí)踐。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。保護(hù)方式時(shí)，滿足繼電保護(hù)的基本要求。選擇保護(hù)方式和正確的計(jì)算，以保證電力系統(tǒng)

　　

【正文】 —— ) 1000/1105 GGW ? 110 1000 50 29 29 （ 2）高壓隔離開(kāi)關(guān)的熱穩(wěn)定校驗(yàn) ttfkt II ? 式中： tI —— 設(shè)備在 st 內(nèi)的熱穩(wěn)定電流， 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。所以校驗(yàn)合格。 （ 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)小于高壓隔離開(kāi)關(guān)極限通過(guò)電流50kA，所以校驗(yàn)合格。 電流互感器的選擇和校驗(yàn) 電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測(cè)量?jī)x表和繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是 :一次繞組匝數(shù)少 (有的只有一匝，利用一次異體 穿過(guò)其鐵心 )，導(dǎo)體相當(dāng)粗。而二次繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)體較細(xì)。它接入電路的方式是 :將一次繞組串聯(lián)接入一次電路 。而將二次繞組與儀表、繼電器等的電流線圈串聯(lián)，形成一個(gè)閉合回路，由于一次儀表、繼電器等的電流線圈阻抗很小，所以電流互感器一作時(shí)二次回路接近短路狀態(tài)。二次繞組的額定電流一般為 5A。 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 ? 。 查《煤炭電工手冊(cè)》關(guān)于常用電流互感器熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定簡(jiǎn)化計(jì)算方法，可得在假想時(shí)間為 時(shí) 110?LCWDL 型電流互感器允許通過(guò)的短路穩(wěn)態(tài)電流為 12kA 大于線路最大短路電流 ，允許通過(guò)的短路沖擊電流為 遠(yuǎn)大于線路中三相短路的沖擊電流 所以校驗(yàn)合格。 電壓互感器的選擇和校驗(yàn) 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 電壓互感器一次側(cè)是并接在主接線高壓測(cè)，二次線圈與儀表和繼電器電壓線圈串聯(lián)，一次側(cè)匝數(shù)很多，阻抗很大，因而，它的接入對(duì)被測(cè)電路沒(méi)有影響。二次側(cè)線圈匝數(shù)很少，阻抗很小，而并接的儀表和繼電器的線圈阻抗大，在正常運(yùn)行時(shí)，電壓互感器接近于空在運(yùn)行。二次繞 組的額定電壓一般為 110kV。 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。具體參數(shù)：額定電壓（一次繞組為 3110 kV,二次繞組 3100 V，剩余電壓繞組 100V）；額定頻率（ 50 或 60HZ）。 電壓互感器電壓為開(kāi)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)。 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(kāi)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。油箱內(nèi)部故障包括變壓器油箱內(nèi)繞組的相間短路、匝間短路、 接地短路以及鐵心的燒損等。油箱外部故障主要是指引出線之間發(fā)生的各種相問(wèn)短路，引出線因絕緣套管閃絡(luò)或破碎而通過(guò)油箱外殼發(fā)生的單相接地短路。變壓器發(fā)生故障，必將對(duì)電力網(wǎng)和變壓器帶來(lái)危害，特別是發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，短路電流產(chǎn)生的高溫電弧不僅會(huì)燒毀繞組絕緣和鐵芯，而且使絕緣材料和變壓器油劇烈氣化，從而可能引起爆炸。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。 變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)土要包括 :過(guò)負(fù)荷 。汕箱漏油造成的汕面降低 。外部短路引起的過(guò)電流和中性點(diǎn)過(guò)電壓 。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。 電力變壓器繼電保護(hù)的配置 為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并將故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)的影響限制到最小范圍，按照規(guī)程規(guī)定，變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護(hù) :1)反映油箱內(nèi)部故障和油面降低的非電量保護(hù)，又稱瓦斯保護(hù)； 2)反映變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，或電流速斷保護(hù)； 3)作為變壓器外部相間短路和內(nèi)部短路的后備保護(hù)的過(guò)電流保護(hù)； 4)反映中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中外部接地短路的變壓器零序電流保護(hù)； 5)反映大型變壓器過(guò)勵(lì)磁的變壓器過(guò)勵(lì)磁保護(hù)及 過(guò)電壓保護(hù)； 6)反映變壓器過(guò)負(fù)荷的變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù) 。7)反映變壓器非全相運(yùn)行的非全相保護(hù)等。 電力變壓器瓦斯保護(hù) 電力變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，在故障點(diǎn)電流和電弧的作用下，將是變壓器油和其他絕緣材料因受熱而分解出瓦斯氣體從油箱流向油枕，當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體而導(dǎo)致油箱內(nèi)部壓力升高，迫使變壓器油經(jīng)管道涌向油枕。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)。 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。 電力變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 對(duì)于 及以上的廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器， 10MVA 及以上廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，以及 2MVA 及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不符合要安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 求的變壓器，應(yīng)該裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，并將縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)。 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)。 （ 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 。具體計(jì)算結(jié)果如下表： 表 51 計(jì)算結(jié)果表 序號(hào) 數(shù)值名稱 各側(cè)數(shù)值 110kV 側(cè) 10kV 側(cè) 1 變壓器一次額定電流（ A） 131110325000 ?? 144310325000 ?? 2 電流互感器接線方式 △ Y 3 電流互感器的計(jì)算變比 522751313 ?? 51443 4 選 用電流互感器的變比 605300? 30051500? 5 電流互感器二次回路 流入繼電器的電流（ A） ?? ? 由表 51 可以看粗， 10kV 側(cè)的二次回路額定電流大于 110kV 側(cè)，因此 10kV 側(cè)作為基本側(cè)，即通常所說(shuō)的第Ι側(cè)。平衡線圈 ?bW 接于 10kV 側(cè)，平衡線圈 ?bW 接于 110kV側(cè)。 （ 2）計(jì)算差動(dòng)保護(hù)裝置基本側(cè)的動(dòng)作電流： ①按躲過(guò)最大不平衡電流的條件： ? ?? ?AKIUKKKI TAKSW300/ff 3 m a x2imr e lac???????????????? ?）（ ②按躲過(guò)勵(lì)磁涌流條件： AK IKKI TA N e lac ????? ③按躲過(guò)正常最大負(fù)荷下電流互感器二次回路斷線的條件： AK IKKI TA M A XL 13 e lac ????? 取上述三個(gè)條件計(jì)算值中最大者作為基本側(cè)的動(dòng)作電流，即 AI ? 。 （ 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。 （ 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。 （ 6）核算由于實(shí)用匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差 f? ： ????? 因此可不必再重新計(jì)算動(dòng)作電流。 （ 7）短路線圈抽頭，選取 CC。 （ 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)。 歸算至 110kV 側(cè)的 10kV 母線兩相短路電流為 : ? ? ? ? AII KK 3 3 m m ???? 流入繼電器的電流為： ? ? AK KII CKK 2 m m ????? ? 則最小靈敏系數(shù)為 。 ? ? in ?????K ,故可選用此種保護(hù)方式進(jìn)行縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 電力變壓器過(guò)電流保護(hù) 本設(shè)計(jì)試用三個(gè) DL11 型電流繼電器和一個(gè) DS112 型時(shí)間繼電器做為電力變壓器的保護(hù)裝置。 （ 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。 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。 （ 2）靈敏度校驗(yàn)： ? ? oc c2 m mrm ??? ????? KI KIKK （ 3）動(dòng)作時(shí)限，應(yīng)比變電所 10kV 母線配出線的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段。 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。 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)。它是在 供電線路出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)動(dòng)作于跳閘的保護(hù)。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速；缺點(diǎn)是不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，并且保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。 電流速斷保護(hù)應(yīng)躲過(guò)下一條線路出口處發(fā)生三相短路所發(fā)生的最大短路電流，是以三相電流中的最大相電流為判斷依據(jù)的，其保護(hù)判據(jù)如下： sdzsdzmaxt≥ I≥tI 式中 maxI 最大相電流， ；),m a x ( cbam ax IIII ? sdzI 電流速斷 保護(hù)動(dòng)作定值； sdzt 電流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限； t 動(dòng)作延時(shí)。 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)。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?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 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。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。 (2) 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) PLC 是專門應(yīng)用于工業(yè)控制過(guò)程中的，所以在硬件設(shè)計(jì)制造時(shí)就已經(jīng)考慮了其運(yùn)行要求和應(yīng)用環(huán)境，使其具有極高的可靠性和極強(qiáng)的抗干擾能力。 (3)硬件配套齊全，易于使用，適應(yīng)性強(qiáng) 目前絕大多數(shù)的 PLC 都是用梯形圖語(yǔ)言，易學(xué)易用。 PLC 既可以用于開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)，也能滿足連續(xù)的流程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系 統(tǒng)等，功能強(qiáng)大、通用性好，可以滿足絕大多數(shù)的工業(yè)過(guò)程控制的要求。 (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)。