【正文】 但隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)的電壓等級(jí)不斷提高，輸電距離及傳輸功率不斷增長(zhǎng)，系統(tǒng)的運(yùn)行方式也更加復(fù)雜，三段式電流、電壓保護(hù)在這種電網(wǎng)中應(yīng)用時(shí)難以滿足要求。 在我國(guó)，一般110KV及以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)，均采用中性點(diǎn)直接接地的方式，而35KV及以下的電網(wǎng)，則采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。所以，對(duì)于輸電線路的接地短路故障，應(yīng)裝設(shè)反映接地故障的保護(hù)裝置。加裝了方向元件的電流保護(hù)稱為方向電流保護(hù)。 為此，需要在原有的電流保護(hù)基礎(chǔ)上加裝一個(gè)功率方向判別元件——功率方向繼電器，并且規(guī)定短路功率方向由母線流向線路時(shí)為正方向。在這種網(wǎng)絡(luò)中，由于線路兩側(cè)都存在電源，在線路上發(fā)生短路故障時(shí)，需要用斷路器將兩側(cè)電源全部斷開，才能切除故障。采用電流、電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)代替無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)作為三段式電流保護(hù)的第I段保護(hù)，可以在不增設(shè)保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的前提下，擴(kuò)大保護(hù)范圍。但由于反時(shí)限電流繼電器的動(dòng)作時(shí)限與流過(guò)線圈的短路電流的大小有關(guān)，因而與相鄰線路之間的時(shí)限配合比較復(fù)雜，需要根據(jù)短路電流的實(shí)際數(shù)值大小進(jìn)行配合。反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定原則與定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)相同，即按躲過(guò)線路的最大負(fù)荷電流進(jìn)行整定。這種保護(hù)主要是利用GL型感應(yīng)式電流繼電器的反時(shí)限特性構(gòu)成。過(guò)電流保護(hù)的工作原理可用圖63來(lái)說(shuō)明。定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過(guò)最大負(fù)荷電流進(jìn)行整定，但為了保證選擇性，其動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)，所以定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)往往用作后備保護(hù)，它能作為本線路的近后備保護(hù)，同時(shí)也能作為下一段線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。帶時(shí)限電流速斷保護(hù)的工作原理及整定原則可用圖62進(jìn)行說(shuō)明。圖61 無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)動(dòng)作特性分析②帶時(shí)限電流速斷保護(hù) 由于無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)不能保護(hù)整條線路，就需要增設(shè)新的保護(hù)，用來(lái)切除本段范圍內(nèi)無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)范圍以外的故障，并能作為無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。因此，輸電線路上裝設(shè)繼電保護(hù)時(shí)，在滿足選擇性、可靠性的條件下，應(yīng)該具有盡可能短的動(dòng)作時(shí)間。利用故障相間電壓降低，并當(dāng)電壓低到某一預(yù)定值時(shí)保護(hù)動(dòng)作，可以構(gòu)成輸電線路的欠電壓保護(hù)。利用故障相的電流增大，并當(dāng)電流大到某一預(yù)定值時(shí)保護(hù)動(dòng)作，可以構(gòu)成輸電線路的電流保護(hù)。在《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)定》中各等級(jí)輸電線路的繼電保護(hù)要求做了原則性的規(guī)定，在選擇輸電線路的繼電保護(hù)時(shí)，應(yīng)以《規(guī)定》為參照，結(jié)合具體的電網(wǎng)進(jìn)行全面的考慮。其次，根據(jù)各類保護(hù)的工作特點(diǎn)、性能并結(jié)合輸電線路的電壓等級(jí)、網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及聯(lián)接方式等進(jìn)行選擇，使它們相互配合，構(gòu)成完善的電網(wǎng)保護(hù)。為保證輸電線路安全運(yùn)行，必須采取有效的預(yù)防措施，即應(yīng)給輸電線路裝設(shè)專門的繼電保護(hù)裝置。因此，預(yù)防輸電線路故障歷來(lái)是供電企業(yè)的一項(xiàng)重要工作。 ⑥其他非電量保護(hù)：對(duì)變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行有關(guān)變壓器的標(biāo)準(zhǔn)要求，專設(shè)可作用于信號(hào)或動(dòng)作于跳閘的非電量保護(hù)。長(zhǎng)時(shí)間或多次反復(fù)過(guò)勵(lì)磁，將因過(guò)熱而使絕緣老化。對(duì)400KVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并做為其他符合的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷情況，裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。發(fā)生接地故障時(shí)，變壓器中性點(diǎn)將出現(xiàn)零序電流，母線將出現(xiàn)零序電壓，變壓器的接地后備保護(hù)通常都是反應(yīng)這些電氣量構(gòu)成的。變壓器的相間短路后備保護(hù)通常采用過(guò)電流保護(hù)、低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)以及負(fù)序過(guò)電流保護(hù)等，也有采用阻抗保護(hù)作為后備保護(hù)的情況。除了主保護(hù)外，變壓器還應(yīng)裝設(shè)相間短路和接地短路的后備保護(hù)。對(duì)于2000KVA以上的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)的靈敏性不能滿足要求時(shí)，也應(yīng)裝設(shè)縱差動(dòng)保護(hù)。瓦斯保護(hù)能夠保護(hù)變壓器油箱內(nèi)的各種輕微故障（例如繞組輕微的匝間短路、鐵芯燒損等），但像變壓器絕緣子閃絡(luò)等油箱外面的故障，瓦斯保護(hù)不能反應(yīng)。氣體排出的多少以及排出速度，與變壓器故障的嚴(yán)重程度有關(guān)。 基于以上內(nèi)容，對(duì)于變壓器油箱內(nèi)部油、氣、溫度等特征的非電量以及某些不正常運(yùn)行狀態(tài)可能損傷變壓器，故需要裝設(shè)專門的保護(hù)。油箱內(nèi)故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯的燒損等。 變壓器的故障可以分為油箱外和郵箱內(nèi)兩種故障。它的故障將對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響，同時(shí)大容量的電力變壓器也是十分貴重的設(shè)備。 在電力系統(tǒng)中廣泛的用變壓器來(lái)升高或降低電壓。 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)是： 1）自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到損壞，保證其他無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行； 2）能反映電氣設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)或跳閘。繼電保護(hù)裝置（Relay Protection），就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。 電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、母線以及用電設(shè)備，一旦發(fā)生故障，迅速而有選擇性地切除故障設(shè)備，技能保護(hù)電氣設(shè)備免遭損壞，又能提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，是保證電力系統(tǒng)及其設(shè)備安全運(yùn)行最有效的方法之一。其二是當(dāng)電網(wǎng)或電氣設(shè)備發(fā)生故障，或出現(xiàn)影響安全運(yùn)行的異常情況時(shí)，自動(dòng)切除故障設(shè)備和消除異常情況的技術(shù)與裝備，其特點(diǎn)是動(dòng)作速度快，其性質(zhì)是非調(diào)節(jié)性的，這就是通常理解的“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置”。 綜上所述，本站各電壓級(jí)所選擇的避雷器的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表55所示：表55 各電壓級(jí)避雷器選擇統(tǒng)計(jì)結(jié)果 型號(hào)組合方式額定電壓KV滅弧電壓KV工頻放電電壓KV5KA沖擊電流下的殘壓幅值FCZ—110單獨(dú)元件110126255290345332FZ—35單獨(dú)元件354182~98134FZ—10單獨(dú)元件1026314545 隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行、故障期間以及故障后的恢復(fù)過(guò)程中，許多控制操作日趨高度自動(dòng)化。 綜上所述： 110KV側(cè)采用FCZ110型避雷器 35KV側(cè)采用FZ35型避雷器 10KV側(cè)采用FZ10型避雷器避雷器配置原則： 配電裝置每組母線上，一般應(yīng)裝設(shè)避雷器； 220KV及以下的變壓器到避雷器的電氣距離超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一臺(tái)避雷器； 以下情況中中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避雷器：①直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)分級(jí)絕緣，且裝設(shè)有隔離開關(guān)時(shí)；②直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)為全絕緣，但變電所為單進(jìn)線且為單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)；③不接地或經(jīng)過(guò)消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進(jìn)線變壓器中性點(diǎn)。 ①額定電壓：避雷器的額定電壓必須與安裝處的電力系統(tǒng)等級(jí)相同； ②滅弧電壓：滅弧電壓是保證避雷器能夠在工頻持續(xù)電流第一次經(jīng)過(guò)零點(diǎn)零值時(shí)，根據(jù)滅弧條件與允許限制避雷器最高工頻電壓； ③放電電壓：在工頻放電電壓要規(guī)定其上下限，如果太高意味著放電電壓也高，將使其保護(hù)性能變壞；太低意味著滅弧電壓降低，將會(huì)造成不能可靠地切斷工頻續(xù)流； ④殘壓：在防雷設(shè)計(jì)中以5KV以下的電壓作為避雷器的最大殘壓； ⑤保護(hù)比：保護(hù)比等于殘壓與滅弧電壓之比，它是說(shuō)明避雷器保護(hù)性能的參數(shù)，越小表明保護(hù)性能高； ⑥直流電壓下的電導(dǎo)電流：運(yùn)行中的避雷器通常用于測(cè)量直流電壓下的電導(dǎo)電流方法來(lái)判斷分路電阻的性能。FS型主要用于配電系統(tǒng)，F(xiàn)Z型主要用于發(fā)電廠和變電所。表54 各電壓級(jí)接地刀閘的選擇結(jié)果型號(hào)UN (KV)IN (A)IES (KA)5s熱穩(wěn)定電流 (KA)操動(dòng)機(jī)構(gòu)型號(hào) GW5110/6301106305020CS17GW435/20003520006025CS17GN210/2000010200008536CS62 避雷器的選擇 電氣設(shè)備的絕緣配合基于避雷器的保護(hù)水平，設(shè)備承受的雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓均由避雷器來(lái)限制，即選用設(shè)備的絕緣水平取決于避雷器保護(hù)性能。對(duì)于35KV及以上隔離開關(guān)的接地刀，應(yīng)根據(jù)其安裝處的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電壓損失校驗(yàn)： （59）殘余電壓校驗(yàn)： （510）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：電抗器的動(dòng)穩(wěn)定電流不小于通過(guò)電抗器的最大三相短路電流，即；熱穩(wěn)定校驗(yàn)：電抗器允許的最大短路熱效應(yīng)不小于電抗器實(shí)際的最大短路熱效應(yīng)，即。 確定電抗器的百分值： 首先按照限制短路電流的要求初步選擇電抗器的百分值，然后進(jìn)行電壓損失和殘余電壓校驗(yàn)，在滿足以上條件下確定電抗器的百分值。 按額定電壓選擇： 電抗器的額定電壓不小于裝設(shè)電抗器回路所在電網(wǎng)的額定電壓。為了保證供電電壓質(zhì)量，一般要求正常工作時(shí)電抗電壓損失的百分值不大于5％。1）所有變壓器高壓側(cè)熔斷器屬成套設(shè)備，選用RN1—110型熔斷器進(jìn)行保護(hù)；2）35KV側(cè)電壓互感器選取RW9—35型高壓熔斷器；3）10KV側(cè)電壓互感器屬成套設(shè)備，選取RN2—10型高壓熔斷器。 電壓互感器的選擇 電壓互感器的選擇應(yīng)滿足繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和測(cè)量?jī)x表的要求。 由于10KV側(cè)選用為戶內(nèi)成套設(shè)備，所以此處電流互感器的選取應(yīng)與開關(guān)柜配套，故選擇型號(hào)為L(zhǎng)ZZBJ1—12/150/5的電流互感器。 10KV側(cè)電流互感器的選擇1）主變壓器側(cè)電流互感器的選擇 由于10KV側(cè)選用為戶內(nèi)成套設(shè)備，所以此處電流互感器的選取應(yīng)與開關(guān)柜配套，故選擇型號(hào)為L(zhǎng)MZ—12/1500/5的電流互感器。2)35KV出線側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)選取LZZB7—35，500/5。LZZB7—35，700/5，：1s熱穩(wěn)定電流 動(dòng)穩(wěn)定電流 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)合格。LVQB—110，300/5，：1s熱穩(wěn)定電流 動(dòng)穩(wěn)定電流 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)合格熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 熱穩(wěn)定校驗(yàn)合格2）110KV進(jìn)線側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)選取LVQB—110，400/5，校驗(yàn)同上。斷路器滿足要求。 斷路器型號(hào)為ZN63A—12/T630A—20。斷路器滿足要求。 斷路器型號(hào)為ZN63A—12/T1250A—。隔離開關(guān)滿足要求。GW14—35（D）型隔離開關(guān)參數(shù)如下： 動(dòng)穩(wěn)定電流 2s熱穩(wěn)定電流 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)合格。斷路器滿足要求。ZW8—： 三秒熱穩(wěn)定電流 額定短路開斷電流 額定峰值耐受電流 額定短路關(guān)合電流 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)合格。隔離開關(guān)滿足要求。GW7—110型隔離開關(guān)參數(shù)如下： 動(dòng)穩(wěn)定電流 5s熱穩(wěn)定電流 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)合格。斷路器滿足要求。 斷路器和隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn) 110KV側(cè)1） 斷路器的選擇及校驗(yàn)d1點(diǎn)的短路參數(shù)： 查設(shè)備手冊(cè)試選LW35—126型六氟化硫斷路器。⑤冶金廠出線 ，查表得：鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度為 查設(shè)備手冊(cè)表選擇LGJ—16鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度+70℃的長(zhǎng)期載流量為105A，滿足最大工作電流的要求。③電機(jī)廠出線 ，查表得：鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度為 查設(shè)備手冊(cè)表選擇LGJ—16鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度+70℃的長(zhǎng)期載流量為105A，滿足最大工作電流的要求。3） 10KV側(cè)出線的選擇及校驗(yàn)①礦機(jī)廠出線 ，查表得：鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度為 查設(shè)備手冊(cè)表選擇LGJ—16鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度+70℃的長(zhǎng)期載流量為105A，滿足最大工作電流的要求。2） 主變壓器引接線的選擇及校驗(yàn) 10KV側(cè)主變壓器引接線按主變壓器的持續(xù)工作電流計(jì)算，按經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選取。3）35KV出線的選擇及校驗(yàn)35KV側(cè)出線： 查表得：鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度為： 查設(shè)備手冊(cè)表選擇LGJ—150鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度+70℃的長(zhǎng)期載流量為445A，滿足最大工作電流的要求。2） 主變壓器引接線的選擇及校驗(yàn) 35KV側(cè)主變壓器引接線按主變壓器的持續(xù)工作電流計(jì)算，按經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選取。在最高允許溫度+70℃的長(zhǎng)期載流量為539A，滿足最大工作電流要求。2） 主變壓器引接線的選擇和校驗(yàn) 110KV側(cè)主變壓器引接線按主變壓器的持續(xù)工作電流計(jì)算，按經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選取。 式中，相應(yīng)環(huán)境溫度為℃時(shí)的導(dǎo)體長(zhǎng)期允許載流量，溫度修正系數(shù)，一般為 根據(jù)計(jì)算出的導(dǎo)體長(zhǎng)期允許載流量，可選110KV主母線進(jìn)線導(dǎo)線為L(zhǎng)GJ—185/10鋼芯鋁絞線。下面分別進(jìn)行選取： 110KV側(cè)載流導(dǎo)體的選擇1）110KV側(cè)主母線的選擇及校驗(yàn) 對(duì)于110KV側(cè)主母線按照發(fā)熱選取。 本次載流導(dǎo)體設(shè)計(jì)包含兩部分：軟導(dǎo)體、硬導(dǎo)體。 繪制網(wǎng)絡(luò)等值電路如圖42： 圖42 短路電流計(jì)算網(wǎng)絡(luò)等值電路圖 線路電抗的計(jì)算：