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1、湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文220KV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)專(zhuān) 業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù)2010年11月目錄 前言3第一章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的配置 4第一節(jié) 線(xiàn)路繼電保護(hù)配置 4第二節(jié) 自動(dòng)重合閘的配置 5第三節(jié) 微機(jī)保護(hù)裝置簡(jiǎn)介7第二章 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)及主要電氣設(shè)備的選擇 10第一節(jié) 220KV電壓及接線(xiàn)方式10第二節(jié) 所用電接線(xiàn) 11第三節(jié) 高壓斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇說(shuō)明 11第四節(jié) 母線(xiàn)的選擇 12第三章 系統(tǒng)運(yùn)行方式的制定和變壓器中性接地點(diǎn)的選擇13第一節(jié) 系統(tǒng)運(yùn)行方式的制定 13第二節(jié) 變壓器中性接地點(diǎn)的選擇 14第四章 系統(tǒng)最大負(fù)荷的潮流分布 15第一節(jié) 系統(tǒng)中各元

2、件的主要參數(shù)15第二節(jié) 系統(tǒng)潮流分部估算20第五章 最大負(fù)荷電流及短路電流的計(jì)算結(jié)果 21第一節(jié) 各支路最大負(fù)荷電流21第二節(jié) 正序、負(fù)序、零序等值阻抗圖21第三節(jié) 短路計(jì)算點(diǎn)的選擇及計(jì)算結(jié)果表23第六章 繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算及校驗(yàn)23第一節(jié) 高頻保護(hù)的整定計(jì)算原則25第二節(jié) 距離保護(hù)的整定計(jì)算原則25第三節(jié) 零序電流保護(hù)的整定計(jì)算原則27總結(jié) 28參考文獻(xiàn) 29摘要本設(shè)計(jì)對(duì)220KV電網(wǎng)進(jìn)行了繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置整定計(jì)算，根據(jù)本電網(wǎng)的特點(diǎn)和運(yùn)行要求，在滿(mǎn)足繼電保護(hù)“四性”要求的前提下，求得最佳方案，分別配置了零序、距離、高頻以及橫差保護(hù)，最后對(duì)全套保護(hù)進(jìn)行了評(píng)價(jià) The design of

3、the 220KV power grid was relay protection and automatic device setting calculation, according to the power grid characteristics and operational requirements, to meet the relay protection, 4 of the requirements under the premise of the best solution obtained, respectively, equipped with zero-sequence

4、 , distance, high-frequency as well as the transverse differential protection, the last of the full range of protection were evaluated.前 言一、概序電力工業(yè)對(duì)我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的影響很大，因此，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，保證安全發(fā)電、供電，是從事電力事業(yè)人員的重要任務(wù)。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中可能發(fā)生各種故障或出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)，從而在電力系統(tǒng)中引起事故，故障一旦發(fā)生，能迅速而有選擇性地切除故障元件，是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效方法之一，繼電保護(hù)

5、裝置就能滿(mǎn)足這個(gè)要求。繼電保護(hù)裝置是當(dāng)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障或出現(xiàn)不正常工作情況時(shí)，作用于斷路器使其跳閘或發(fā)出某種信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。選擇保護(hù)方式時(shí)，希望能全面滿(mǎn)足可靠性，選擇性，靈敏性和速動(dòng)性的要求，當(dāng)同時(shí)滿(mǎn)足四個(gè)基本要求有困難時(shí)，根據(jù)電力系統(tǒng)的具體悄況，在不影響系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，可以降低某一方面的要求。設(shè)計(jì)各種電氣設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器、母線(xiàn)和線(xiàn)路等）的保護(hù)時(shí)，應(yīng)綜合考慮以下情況，即電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行特性，故障出現(xiàn)的概率及可能造成的后果，電力系統(tǒng)的近期發(fā)展情況，經(jīng)濟(jì)上的合理性，國(guó)內(nèi)、外的成熟經(jīng)驗(yàn)。二、設(shè)計(jì)總原則：本設(shè)計(jì)以原電力部生產(chǎn)司1979年頒布的110220kV電

6、網(wǎng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置運(yùn)行條例和水利電力出版社1993年頒布的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置整定計(jì)算的有關(guān)規(guī)定和要求為依據(jù)。同時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行要求的不同，在滿(mǎn)足繼電保護(hù)“四性”（速動(dòng)性、選擇性、靈敏性、可靠性）的前提下，求得最佳方案，采用性能比較穩(wěn)定的新型設(shè)備，以適應(yīng)電力系統(tǒng)快速發(fā)展的要求。第一章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝盟的配置第一節(jié) 線(xiàn)路繼電保護(hù)配置保護(hù)方式的選擇對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有直接的影響。選擇保護(hù)方式時(shí)，在滿(mǎn)足繼電保護(hù)“四性”要求的前提下，應(yīng)力求采用簡(jiǎn)單的保護(hù)裝置來(lái)達(dá)到系統(tǒng)提出的要求，只有當(dāng)簡(jiǎn)單的保護(hù)不能滿(mǎn)足要求時(shí)，才采用較復(fù)雜的保護(hù)。電力部頒發(fā)的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置枝術(shù)規(guī)程規(guī)定

7、，對(duì)110220kV、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的線(xiàn)路，應(yīng)裝置反應(yīng)接地短路和相間短路的保護(hù)。該規(guī)程又規(guī)定，電力設(shè)備和線(xiàn)路的短路保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時(shí)可再增設(shè)輔助保護(hù)。在110220kV中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，線(xiàn)路的相間短路保護(hù)及單相接地短路保護(hù)均應(yīng)動(dòng)作于斷路器使其跳閘。在下列情況下，應(yīng)裝設(shè)全線(xiàn)任何部分短路時(shí)均能速動(dòng)的保護(hù)裝置：根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求有必要時(shí)；線(xiàn)路發(fā)生三相短路故障，使廠用電或重要用戶(hù)母線(xiàn)電壓低于額定電壓的60%，且其保護(hù)不能無(wú)時(shí)限和有選擇地切除短路故障時(shí)；若某些線(xiàn)路采用全線(xiàn)速動(dòng)保護(hù)能顯著簡(jiǎn)化電力系統(tǒng)保護(hù)，并提高保護(hù)的選擇性、靈敏性和速動(dòng)性時(shí)。規(guī)程規(guī)定，ll0kV線(xiàn)路的后備保護(hù)宜采用

8、遠(yuǎn)后備方式；220kV線(xiàn)路則宜采用近后備方式，如能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)后備方式時(shí)，則宜采用遠(yuǎn)后備方式或同時(shí)采用遠(yuǎn)、近后備結(jié)合的方式。220kV線(xiàn)路的保護(hù)可按以下原則配置。對(duì)于單側(cè)電源單回路線(xiàn)路，可裝設(shè)三相多段式電流電壓保護(hù)作為相間短路的保護(hù)。但若不能滿(mǎn)足靈敏度要求，則應(yīng)裝設(shè)多段式距離保護(hù)。對(duì)于接地短路，宜裝設(shè)帶方向性元件或不帶方向性元件的多段式零序電流保護(hù)，對(duì)某些線(xiàn)路，若裝設(shè)帶方向性接地距離保護(hù)可以明顯改善整個(gè)電力系統(tǒng)接地保護(hù)性能時(shí)，可裝設(shè)接地距離保護(hù)，并輔之以多段式零序電流保護(hù)。對(duì)于雙電源單回路線(xiàn)路，可裝設(shè)多段式距離保護(hù)，若不能滿(mǎn)足靈敏度和速動(dòng)性要求時(shí)，則應(yīng)加裝高頻保護(hù)作為主保護(hù)，把多段式距離保護(hù)作為后備

9、保護(hù)。在正常運(yùn)行方式下，若保護(hù)安裝處短路且無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)裝置能夠動(dòng)作時(shí)，可裝設(shè)此種保護(hù)作為輔助保護(hù)。根據(jù)規(guī)程規(guī)定和系統(tǒng)的具體情況，選擇220k/V線(xiàn)路保護(hù)時(shí)作了如下考慮：由于本系統(tǒng)允許切除故障的時(shí)間為0.ls，為保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，當(dāng)220kV輸電線(xiàn)路任何地點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)切除故障線(xiàn)路的時(shí)間都必須小于0.ls，因而，凡是不能在0.ls內(nèi)切除全線(xiàn)路故障的保護(hù)裝置都不宜作為主保護(hù)?；谶@種考慮，對(duì)雙電源供電的單回路線(xiàn)路和環(huán)網(wǎng)內(nèi)的線(xiàn)路，宜采用高頻保護(hù)作為主保護(hù)。具體而言，環(huán)網(wǎng)內(nèi)的線(xiàn)路AB、AE、BE，雙電源供電線(xiàn)路的CD線(xiàn)、DE線(xiàn)、EF線(xiàn)、FG線(xiàn)、GH線(xiàn)均采用高頻保護(hù)作為主保護(hù)。后備保護(hù)

10、采用距離保護(hù)作為相間短路保護(hù)，零序電流保護(hù)作為接地短路保護(hù)，對(duì)單側(cè)電源的輻射線(xiàn)路HI線(xiàn)可按線(xiàn)路-變壓器組考慮，從而可以采用較簡(jiǎn)單的保護(hù)，因此.對(duì)線(xiàn)路扣可選用距離保護(hù)作為相間短路保護(hù)，零序電流保護(hù)作為接地短路保護(hù)。第二節(jié) 自動(dòng)重合閘的配置在電力系統(tǒng)的故障中，大多數(shù)是送電線(xiàn)路特別是架空線(xiàn)路)的故障。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線(xiàn)路故障大都是瞬時(shí)性”的，在線(xiàn)路被斷開(kāi)以后再進(jìn)行一次合閘能大大提高供電的可靠性。為此，在電力系統(tǒng)中采用了自動(dòng)重合閘(縮寫(xiě)為ZCH)。即當(dāng)斷路器跳閘以后，這種裝置能夠自動(dòng)地將斷路器重新合閘。在電力系統(tǒng)中采用重合閘的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，主要地可歸納如下：大大提高供電的可靠性，減少線(xiàn)路停電的次數(shù).

11、特別是對(duì)單側(cè)電源的單回線(xiàn)路尤為顯著；在高壓輸電錢(qián)路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性；在電網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)程中，有些情況下由于考慮重合閘的作用，可以暫緩架設(shè)雙回線(xiàn)路，以節(jié)約投資；對(duì)斷路器本身，由于機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動(dòng)作而引起的誤跳閘，也能起糾正作用。采用重合閘以后，當(dāng)重合于永久性故障上時(shí)，它也將帶來(lái)一些不利的影響，如：使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊；使斷路器的工作條件變得更加嚴(yán)重，因?yàn)樗诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)，連續(xù)切斷兩次短路電流。自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)：在lkV及以上的架空線(xiàn)路和電纜與架空的混合線(xiàn)路中，當(dāng)具有斷路器時(shí)，應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置；旁路斷路器和兼作旁路的母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)斷路器

12、或分段斷路器，宜裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置；低壓側(cè)不帶電源的降壓變壓器，應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置；必要時(shí)母線(xiàn)可裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。各種自動(dòng)重合閘裝置中，綜合重合閘為較先進(jìn)的一種。本設(shè)計(jì)采用微機(jī)保護(hù)裝置，系統(tǒng)中所有線(xiàn)路均裝設(shè)綜合重合閘。綜合重合閘的一些基本原則：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪窌r(shí)跳開(kāi)單相，然后進(jìn)行單相重合，如重合不成功則跳開(kāi)三相而不再進(jìn)行重合。各種相間短路時(shí)跳開(kāi)三相，然后進(jìn)行三相重合，如重合不成功.仍跳開(kāi)三相，面不再進(jìn)行重合。當(dāng)選相元件拒絕動(dòng)作時(shí)，應(yīng)能跳開(kāi)三相并進(jìn)行三相重合。對(duì)于非全相運(yùn)行中可能誤動(dòng)作的保護(hù)，應(yīng)進(jìn)行可靠的閉鎖，對(duì)于在單相接地時(shí)可能誤動(dòng)作的相間保護(hù)，應(yīng)有防止單相接地誤跳三相的措施。當(dāng)一相跳開(kāi)后重合

13、閘拒絕動(dòng)作時(shí)，為防止線(xiàn)路長(zhǎng)期出現(xiàn)非全相運(yùn)行，應(yīng)將其他兩相自動(dòng)斷開(kāi)。任意兩相的分相跳閘繼電器動(dòng)作后，應(yīng)聯(lián)跳第三相，使三相斷路器均眺閘。無(wú)論單相或三相重合閘，在重合不成功之后，均應(yīng)考慮能加速切除三相.即實(shí)現(xiàn)重合閘后加速。在非全相運(yùn)行過(guò)程中，如又發(fā)生另一相或兩相的故障，保護(hù)應(yīng)能有選擇性地予以切除，上述故障如發(fā)生在單相重合閘的脈沖發(fā)出以前，則在故障切除后能進(jìn)行三相重合。如發(fā)生在單相重合閘脈沖發(fā)出以后，則切除三相不再進(jìn)行重合。對(duì)空氣斷路器或液壓傳動(dòng)的油斷路器，當(dāng)氣壓或液壓低至不允許實(shí)行重合閘時(shí)，應(yīng)將重合閘回路自動(dòng)閉鎖，但如果在重合閘過(guò)程中下降到低于允許值時(shí)，則應(yīng)保證重合閘動(dòng)作的完成。在綜合重合閘的接線(xiàn)中

14、，應(yīng)考慮能實(shí)現(xiàn)綜合重合閘、只進(jìn)行單相重合閘或三相重合閘以及停用重合閘的各種可能性。線(xiàn)路配置：主保護(hù)采用方向高頻；后備保護(hù)距離保護(hù)作為相間短路保護(hù)，零序電流保護(hù)作為接地短路保護(hù)。第三節(jié) 微機(jī)保護(hù)裝置簡(jiǎn)介本系統(tǒng)采用WXB-15型微機(jī)高壓線(xiàn)路保護(hù)裝置。WXB-l5型系列裝置是使用硬件實(shí)現(xiàn)的成套微機(jī)高壓線(xiàn)路保護(hù)裝置，適用于110kV500kV各電壓等級(jí)的輸電線(xiàn)路。主保護(hù)為快速方向高頻保護(hù)。WXB-15型微機(jī)方向高頻保護(hù)的推出，為同一回路配置相同硬件不同原理的雙套主保護(hù)提供了可能。a. 本裝置硬件特點(diǎn)采用了多單片機(jī)并行工作的硬件結(jié)構(gòu)，裝置設(shè)置了四個(gè)硬件完全相同的CPU插件，每個(gè)插件獨(dú)立完成一種保護(hù)功能。

15、采用電壓頻率轉(zhuǎn)換原理構(gòu)成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它具有工作穩(wěn)定、精度高、接口簡(jiǎn)單和調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。跳閘出口回路采用三取二方式，提高了整套保護(hù)裝置的可靠性。采用液晶顯示、菜單操作、使人機(jī)對(duì)話(huà)更加簡(jiǎn)單、靈活。 具有RS232接口，可將全站微機(jī)保護(hù)就地聯(lián)網(wǎng)。保護(hù)配置示意圖如表1所示。表1 保護(hù)配置示意圖CPUCPU1CPU2CPU3CPU4 保護(hù)功能型號(hào)高頻距離高頻零序高頻負(fù)序方向高頻相間距離接地距離零序綜重WXB-15WXB-15Ab. 各種保護(hù)配置及其特點(diǎn)快速方向高頻保護(hù)它是由突變量方向元件、零序和負(fù)序方向元件完成的快速方向高頻保護(hù)構(gòu)成WXB-l5系列微機(jī)保護(hù)裝置的主保護(hù)，由CPU1實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，可選用允

16、許式或閉鎖式。突變量方向元件具有明確的方向性且動(dòng)作迅速。距離保護(hù)它是由三段式相間距離和接地距離構(gòu)成的距離保護(hù)作為各套保護(hù)的基本配置，由CPU，實(shí)現(xiàn)。用于切除出口短路故障的快速I(mǎi)段的距離元件動(dòng)作時(shí)間不大于llms，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生第一次故障時(shí)，采用電壓記憶保證方向性。若在振蕩期間發(fā)生故障，剛采用負(fù)序方向元件把關(guān)，僅在出口完全三相對(duì)稱(chēng)短路時(shí)采用偏移特性。阻抗特性采用四邊形特性。零序保護(hù)零序保護(hù)由CPU3實(shí)現(xiàn)，由四段全相運(yùn)行時(shí)的零序保護(hù)和兩段非全相運(yùn)行時(shí)的不靈敏段零序保護(hù)構(gòu)成。裝置設(shè)置了3U0零序保護(hù)突變量閉鎖元件，以防止CT斷線(xiàn)時(shí)零序保護(hù)誤動(dòng)。綜合重合閘綜合重合閘由CPU.實(shí)現(xiàn)，設(shè)有單重、三笪、綜重和停

17、用四種方式，裝置還設(shè)有M、N、P端子，以供外部不能選相的保護(hù)經(jīng)本裝置綜重的選相元件選相跳閘。本裝置各套保護(hù)均設(shè)有獨(dú)立的選相元件，由相電流差突變量選相元件及阻抗選相元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。綜重的選相元件僅供外部無(wú)選相能力的保護(hù)經(jīng)本裝置出口處時(shí)使用。c. 主要技術(shù)數(shù)據(jù)額定數(shù)據(jù) 直流電壓：220V或110V (訂貨注明)交流電壓：相電壓：100/V開(kāi)口電壓：100V交流電流：5A或lA （訂貨注明）頻率：50Hz整定范圍 距離元件：0.0599.9電流元件：0.05A99.9A 時(shí)詞元件：保護(hù)跳閘時(shí)間：接地故障為0l2s；相間故障為04.5s（其他為015.9s)。精確工作范圍距離元件：精確工作電壓0. 5V；

18、.精確工作電流(0.120)In或(0.240) In。零序方向元件，最小動(dòng)作電壓2V（固定）；最小動(dòng)作電流0.1In。突變量方向元件：最小動(dòng)作電壓4V；最小動(dòng)作電流0.3In。第二章 電器主接線(xiàn)設(shè)計(jì)及主要電氣設(shè)備的選擇第一節(jié) 220KV電壓級(jí)接線(xiàn)方式220KV有五回線(xiàn)路，預(yù)留一回備用，因而220KV母線(xiàn)的接線(xiàn)形式可選用雙母線(xiàn)接線(xiàn)形式，雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)，雙母線(xiàn)帶旁母（設(shè)有專(zhuān)門(mén)旁路斷路器）的接線(xiàn)形式。1雙母線(xiàn)特點(diǎn)雙母線(xiàn)接有兩組母線(xiàn)，并且可以互為備用。每一電源和出線(xiàn)的回路，都裝有一臺(tái)斷路器，有兩組母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)，可分別與兩組母線(xiàn)連接。兩組母線(xiàn)之間的聯(lián)絡(luò)，通過(guò)母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)斷路器來(lái)（簡(jiǎn)稱(chēng)母聯(lián)斷路器）來(lái)QFC來(lái)

19、實(shí)現(xiàn)。采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)，有兩組母線(xiàn)后，使運(yùn)行的可靠性和靈活性大為提高。其特點(diǎn)有：（1）供電可靠。（2）調(diào)度靈活。（3）擴(kuò)建方便。我國(guó)的各級(jí)電壓配電裝置采用雙母線(xiàn)的具體條件如下：（1） 出線(xiàn)帶電抗器的610KV配電裝置；（2） 3560KV配電裝置當(dāng)出線(xiàn)回?cái)?shù)超過(guò)8回時(shí)，或連接電源較多，負(fù)荷較大時(shí)，可采用雙母線(xiàn)；（3） 110220KV配電裝置當(dāng)出線(xiàn)回?cái)?shù)超過(guò)5回時(shí)，一般采用雙母線(xiàn)。2 雙母線(xiàn)分段優(yōu)缺點(diǎn)雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)比雙母線(xiàn)接線(xiàn)的可靠性更高，當(dāng)一段工作母線(xiàn)發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動(dòng)跳開(kāi)，而后將故障段母線(xiàn)所連的電源回路的斷路器跳開(kāi)，該段母線(xiàn)所連的出線(xiàn)回路停電；隨后，將故障母線(xiàn)所連的電

20、源回路和出線(xiàn)回路切換備用母線(xiàn)上，即可恢復(fù)供電。這樣，只是部分短時(shí)停電，而不必全部短期停電。雖然這種接線(xiàn)具有很高的可靠性和靈活性，但增加了母聯(lián)斷路器和分段斷路器的數(shù)量，配電裝置接資較大。分段雙母線(xiàn)的應(yīng)用范圍：（1）當(dāng)配電裝置的進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)總數(shù)為1216時(shí)，在一組母線(xiàn)上設(shè)置分段斷路器；（2）當(dāng)配電裝置的進(jìn)、出線(xiàn)總數(shù)達(dá)到17回以上時(shí)，在兩組母線(xiàn)上設(shè)置分段斷路器。3 雙母線(xiàn)帶旁母的特點(diǎn)帶有專(zhuān)門(mén)旁路斷路器的接線(xiàn)，多裝了價(jià)高的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，增加了投資，然而這對(duì)于接入旁路母線(xiàn)的一路回?cái)?shù)較多，且對(duì)供電可靠性有特殊需要的場(chǎng)合是十分必要的。不采用專(zhuān)用旁路母線(xiàn)的接線(xiàn)，雖然可以節(jié)約建設(shè)投資，但是檢修出線(xiàn)斷路器的倒閘

21、操作十分繁雜，而且對(duì)于無(wú)論是單母線(xiàn)分段接線(xiàn)還是雙母線(xiàn)接線(xiàn)，在檢修期間均處于單母線(xiàn)不分段運(yùn)行狀況，極大地降低了可靠性。單母線(xiàn)帶有專(zhuān)用旁路斷路器的旁路母線(xiàn)接線(xiàn)極大地提高了可靠性，便這增加了一臺(tái)旁路斷路器的投資。第二節(jié) 所用電接線(xiàn)所用電接線(xiàn)的原則是：所用電接線(xiàn)應(yīng)保證對(duì)所用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電；接線(xiàn)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的要求；設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使所用接線(xiàn)具有可行性和先進(jìn)性；在設(shè)計(jì)所用電接線(xiàn)時(shí)，還應(yīng)對(duì)所用電的電壓等級(jí)、中性點(diǎn)接地方式、所用電源及其引接和所用電接線(xiàn)形式等問(wèn)題進(jìn)行分析和論證。所用負(fù)荷根據(jù)供電重要性可分為三類(lèi)：經(jīng)常連續(xù)、

22、短時(shí)不經(jīng)常、連續(xù)不經(jīng)常。所用電系統(tǒng)接線(xiàn)通常都采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)形式，并多以成套配電裝置接受和分配電能。第三節(jié) 高壓斷路器機(jī)隔離開(kāi)關(guān)的選擇說(shuō)明1、變壓器220KV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇最大持續(xù)工作電流為Imax=1.05SN/31/2/UN=1.05150/31/2/220=0.41KA查表可選SW6220/1200型少油斷路器短路時(shí)間：tk=0.06+0.06+0.06=0.18A周期分量熱效應(yīng)：QP=非周期分量熱效應(yīng)：QnP=短路電流的熱效應(yīng)：Qk= QP+Qnp=SW6220/1200型斷路器GW6220D/1000-50型隔離開(kāi)關(guān)UN 220KVIN 1200AInbr 21KAInc

23、l 55KAItt2 2124=1764KA2Sies 55KAUN 220KVIN 1000AItt2 2124=1764KA2Sies 55KA2、220KV進(jìn)線(xiàn)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)選擇最大負(fù)荷電流為：Imax=1.05SN/31/2UN=1.05213/31/2/220=0.58KA查表可選SW6220/1200型少油斷路器SW6220/1200型斷路器GW6220D/1000-50型隔離開(kāi)關(guān)UN 220KVIN 1200AInbr 21KAIncl 55KAItt2 2124=1764KA2Sies 55KAUN 220KVIN 1000AItt2 2124=1764KA2Sies 55K

24、A第四節(jié) 母線(xiàn)的選擇1220KV側(cè)母線(xiàn)的選擇最大工作電流為：0.41KA J=1.07S=4102/1.07=766mm2故可選擇2根型號(hào)為L(zhǎng)GJ400/20的導(dǎo)線(xiàn)，其載流量為1600A。2.220KV側(cè)進(jìn)線(xiàn)的選擇最大工作電流為： Imax=0.41KAS=410/1.07=383mm2故可選擇1根型號(hào)為L(zhǎng)GJ400/20的導(dǎo)線(xiàn)，其載流量為800A。第三章 系統(tǒng)運(yùn)行方式的制定和變壓器中性接地點(diǎn)的選擇第一節(jié) 系統(tǒng)運(yùn)行方式的制定在選擇保護(hù)方式及進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，都必須考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式變化帶來(lái)的影響，所選用的保護(hù)方式應(yīng)在各種運(yùn)行方式下，都能滿(mǎn)足選擇性和靈敏性的要求。對(duì)過(guò)量保護(hù)來(lái)說(shuō)，通常都是根據(jù)系統(tǒng)最大

25、運(yùn)行方式來(lái)確定保護(hù)的整定值，以保證選擇性，因?yàn)橹灰谧畲筮\(yùn)行方式下能保證選擇性，在其他運(yùn)行方式下也一定能保證選擇性。靈敏度的校驗(yàn)應(yīng)根據(jù)最小運(yùn)行方式來(lái)進(jìn)行，因?yàn)橹灰谧钚∵\(yùn)行方式下，靈敏度符合要求，在其他運(yùn)行方式下，靈敏度也一定滿(mǎn)足要求，對(duì)某些保護(hù)(如電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)和電流速斷保護(hù))，在整定計(jì)算時(shí)還要按正常運(yùn)行方式來(lái)決定動(dòng)作值或計(jì)算靈敏度。a. 最大運(yùn)行方式根據(jù)系統(tǒng)最大負(fù)荷的需要，電力系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備都投入運(yùn)行(或大部分投入運(yùn)行)且選定的接地中性點(diǎn)全部接地的系統(tǒng)運(yùn)行方式稱(chēng)為最大運(yùn)行方式。對(duì)繼電保護(hù)來(lái)說(shuō)，是短路時(shí)通過(guò)保護(hù)的短路電流最大的運(yùn)行方式。b. 最小運(yùn)行方式根據(jù)系統(tǒng)最小負(fù)荷，投入與之相適

26、應(yīng)的發(fā)電設(shè)備，且系統(tǒng)中性點(diǎn)只有少部分接地的運(yùn)行方式為最小運(yùn)行方式。在有水電廠的系統(tǒng)中，要考慮水電廠運(yùn)行受水能狀態(tài)限制的運(yùn)行方式。對(duì)繼電保護(hù)來(lái)說(shuō)，是短路時(shí)通過(guò)保護(hù)的短路電流最小的運(yùn)行方式。c. 正常運(yùn)行方式根據(jù)系統(tǒng)正常負(fù)荷的需要，投入與之相適應(yīng)數(shù)量的發(fā)電機(jī)、變壓器和線(xiàn)路的運(yùn)行方式稱(chēng)為正常運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式在一年內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)。規(guī)定下列運(yùn)行方式：I：電廠A、H、D、B所有機(jī)組和變壓器均投入運(yùn)行。A系統(tǒng)、D系統(tǒng)按最大容量發(fā)電，選定的接地中性點(diǎn)全部接地，環(huán)網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行。I1：在I基礎(chǔ)上AE停運(yùn)；I2：在I基礎(chǔ)上BE停運(yùn)：I3：在I基礎(chǔ)上AB停運(yùn)；II：電廠B、D、H停一半機(jī)組，I、II系統(tǒng)按最小容

27、量發(fā)電，電廠A停1100和150機(jī)組，調(diào)相機(jī)停一半，各站變壓器均停一半（按與電廠容量配合原則）閉環(huán)運(yùn)行。II1：在II基礎(chǔ)上A停運(yùn)。線(xiàn)路運(yùn)行方式如表2所示。表2 線(xiàn)路的運(yùn)行方式示意線(xiàn) 路名稱(chēng)最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式A BA側(cè)保護(hù)： I2 B側(cè)：I1IIA EA側(cè)： I2 E側(cè)：I3IIB EB側(cè)： I1 E側(cè)：I3IIC DIIID EIIIE FIIIF GIIIG HIIIH IIII第二節(jié) 變壓器中性接地點(diǎn)的選擇大接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)，零序電流的大小與分布和變壓器中性接地點(diǎn)的數(shù)目與位置有密切的關(guān)系，中性接地點(diǎn)的數(shù)目越多，意味著系統(tǒng)零序總阻抗越小，零序電流越大，中性接地點(diǎn)的位置不同，則意

28、味著零序電流的分布不同。通常，變壓器中性接地位置和數(shù)目按以下兩個(gè)原則考慮：一是使零電流保護(hù)裝置在系統(tǒng)的各種運(yùn)行方式下保護(hù)范圍基本保持不變，且具有足夠的靈敏度和可靠性；二是不使變壓器承受危險(xiǎn)的過(guò)電壓，為此，應(yīng)使變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目和位置盡可能保持不變。變壓器中性接地點(diǎn)的位置和數(shù)目的具體選擇原則如下：a. 對(duì)單電源系統(tǒng)，線(xiàn)路末端變電站的變壓器一般不應(yīng)接，這樣可以提高線(xiàn)路首端零序電流保護(hù)的靈敏度。b. 對(duì)多電源系統(tǒng)，要求每個(gè)電源點(diǎn)都有一個(gè)中性點(diǎn)接地，以防接地短路的過(guò)電壓對(duì)變壓器產(chǎn)生危害。c. 當(dāng)一個(gè)變電站有多臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將一部分變壓器中性點(diǎn)接地，另一部分不接地。這樣，當(dāng)接地運(yùn)行的變壓器檢修停運(yùn)

29、時(shí)，不接地變壓器可以接地運(yùn)行，從而使接地點(diǎn)的數(shù)目和位置相對(duì)不變。d. 對(duì)有三臺(tái)以上變壓器的220kV或110kV雙母線(xiàn)運(yùn)行的發(fā)電廠，一般按兩臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，并把它們分別接于兩組不同母線(xiàn)上，當(dāng)其中一臺(tái)中性點(diǎn)接地變壓器停用時(shí)，將另一臺(tái)不接地的變壓器的中性點(diǎn)直接接地。系統(tǒng)中HI線(xiàn)路屬于單電源供電，其線(xiàn)路末端變壓器不接地。調(diào)相機(jī)35kV側(cè)變壓器中的性點(diǎn)不接地，除此之外，變壓器均采用部分接地方式，一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地，另一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)不接地。變壓器中性點(diǎn)接地情況如表3所示。表3 變壓器中性點(diǎn)接地情況表變 電 站 名 稱(chēng)ABDEFGHI變壓器臺(tái)數(shù)42222221220kV側(cè)中性點(diǎn)接地變壓器臺(tái)

30、數(shù)21111110第四章 系統(tǒng)最大負(fù)荷的潮流分布第一節(jié) 系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)計(jì)算系統(tǒng)中各元件的參數(shù)標(biāo)么植時(shí)，取基準(zhǔn)視在功率SR=100MVA，基準(zhǔn)電壓UR=UaN=230kV，其準(zhǔn)電流IR=SR/UR=0.251kA，基準(zhǔn)電抗XR=U/SR=2302/100=529。a. 發(fā)電機(jī)及等值系統(tǒng)的參數(shù)表4 發(fā)電機(jī)及等值系統(tǒng)的參數(shù)電機(jī)或系統(tǒng)名稱(chēng)電廠及系統(tǒng)的總?cè)萘?MVA每臺(tái)機(jī)額定功率P/MVA額定電壓Ue/KV定額功率因數(shù)cos正序電抗負(fù)序電抗最大最小%標(biāo)么值%標(biāo)么值A(chǔ)廠300150210025010.50.800.8518.3312.390.1560.198240.1900.2419B廠80404

31、2010.50.8015.10.6040.8758D廠200100210010.50.8518.330.1560.190H廠250125212513.80.8521.50.1460.178I 系統(tǒng)800.5241150.850.27(0.524)0.3294(0.639)II 系統(tǒng)2001502300.850.31(0.35)0.3782(0.427)E站60302301118.70.62318.50.617F站60302301118.70.62318.50.617注 表中，括號(hào)內(nèi)的數(shù)據(jù)為最小運(yùn)行方式時(shí)的電抗標(biāo)么值。負(fù)序電抗按下列情況計(jì)算：對(duì)水電廠（B）的發(fā)電機(jī)，X2=1.45Xd，對(duì)系統(tǒng)的汽

32、輪發(fā)電機(jī)（A、C、H、D）和I、II系統(tǒng)，X2=1.22Xd。計(jì)算舉例：對(duì)凝汽式火電廠A、機(jī)組容量Sel=50/0.8=62.5MVA，Se2=100/0.85=117.647MVA。250MW的機(jī)組：正序電抗xd=12.39，折合到230kV的基準(zhǔn)值正序的標(biāo)么電抗值為XF1=0.19824負(fù)序電抗標(biāo)么值為X2=1.220.19824=0.24192100MW的機(jī)組：正序電抗xd=18.33，折合到230kV的基準(zhǔn)值正序電抗標(biāo)么值為XF2=0.156負(fù)序電抗標(biāo)么值為X2=1.220.156=0.190對(duì)B，一有多年調(diào)節(jié)水庫(kù)的梯級(jí)電站，機(jī)組容量Se=20/0.8=25MVA。正序電抗xd=15.

33、1，折合到230kV的基準(zhǔn)值正序電抗標(biāo)么值為XF3=0.604b. 變壓器的參數(shù)及計(jì)算舉例閘管變流設(shè)備一般都是通過(guò)變壓器與電網(wǎng)連接的，因此其工作頻率為工頻初級(jí)電壓即為交流電網(wǎng)電壓。經(jīng)過(guò)變壓器的耦合，晶閘管主電路可以得到一個(gè)合適的輸入電壓，是晶閘管在較大的功率因數(shù)下運(yùn)行。變流主電路和電網(wǎng)之間用變壓器隔離，還可以抑制由變流器進(jìn)入電網(wǎng)的諧波成分，減小電網(wǎng)污染。在變流電路所需的電壓與電網(wǎng)電壓相差不多時(shí)，有時(shí)會(huì)采用自耦變壓器；當(dāng)變流電路所需的電壓與電網(wǎng)電壓一致時(shí)，也可以不經(jīng)變壓器而直接與電網(wǎng)連接，不過(guò)要在輸入端串聯(lián)“進(jìn)線(xiàn)電抗器”以減少對(duì)電網(wǎng)的污染。變壓器的參數(shù)計(jì)算之前，應(yīng)該確定負(fù)載要求的直流電壓和電流，

34、確定變流設(shè)備的主電路接線(xiàn)形式和電網(wǎng)電壓。先選擇其次級(jí)電壓有效值U2，U2數(shù)值的選擇不可過(guò)高和過(guò)低，如果U2 過(guò)高會(huì)使得設(shè)備運(yùn)行中為保證輸出直流電壓符合要求而導(dǎo)致控制角過(guò)大，使功率因數(shù)變??；如果U2過(guò)低又會(huì)在運(yùn)行中出現(xiàn)當(dāng)=min時(shí)仍然得不到負(fù)載要求的直流電壓的現(xiàn)象。通常次級(jí)電壓、初級(jí)和次級(jí)電流根據(jù)設(shè)備的容量、主接線(xiàn)結(jié)構(gòu)和工作方式來(lái)定。由于有些主接線(xiàn)形式次級(jí)電流中含有直流成分，有的又不存在，所以變壓器容量（視在功率）的計(jì)算要根據(jù)具體情況來(lái)定。變壓器次級(jí)相電壓U2的計(jì)算整流器主電路有多種接線(xiàn)形式，在理想情況下，輸出直流電壓Ud 與變壓器次級(jí)相電壓U2有以下關(guān)系d UV B U K U K 2 = （

35、5.39）其中KUV為與主電路接線(xiàn)形式有關(guān)的常數(shù)；KB為以控制角為變量的函數(shù)，設(shè)整流器在控制角=0和控制角不為0 時(shí)的輸出電壓平均值分別為Ud0和Ud，則KUV= Ud0/ U2，KB=Ud/Ud0。在實(shí)際運(yùn)行中，整流器輸出的平均電壓還受其它因素的影響，主要為：電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。整流元件（晶閘管）的正向壓降。直流回路的雜散電阻。換相重疊角引起的電壓損失。整流變壓器電阻的影響。 變壓器次級(jí)相電流有效值I2的計(jì)算一般的工業(yè)生產(chǎn)用晶閘管設(shè)備的負(fù)載都為電感性的，負(fù)載電流基本上是直流，因而晶閘管電流為方波。變 壓器的各相繞組與一個(gè)（半波）或兩個(gè)（橋式）晶閘管連接，所以變壓器次級(jí)電流也為方波，其有效值I2與

36、負(fù)載電流Id成正比關(guān)系，比例系數(shù)決定于電路的接線(xiàn)形式，所以 （1）如果負(fù)載為電阻性，則負(fù)載電流、晶閘管電流和變壓器次級(jí)電流都不是方波，不能采用上式計(jì)算，要通過(guò)電路分析求取電流的方均根值。如果是電動(dòng)機(jī)負(fù)載，式（1）中的Id應(yīng)取電動(dòng)機(jī)的額定電流而不是堵轉(zhuǎn)電流，因?yàn)槎罗D(zhuǎn)電流僅出現(xiàn)在啟動(dòng)后的很短的一段時(shí)間，這段時(shí)間變壓器過(guò)載運(yùn)行是允許的。變壓器次級(jí)相電流有效值I1的計(jì)算整流變壓器的初、次級(jí)電流都是非正弦波，對(duì)于不同的主電路接線(xiàn)形式兩者的關(guān)系是不一樣的。主電路為橋式接線(xiàn)時(shí)變壓器次級(jí)繞組電流中沒(méi)有直流分量，初、次級(jí)電流的波形相同，其有效值之比就是變壓器的變比Kn。在半波電路中，變壓器的次級(jí)電流是單方向的，

37、包含著直流分量Id2和交流分量Ia2，i2= id2+ ia2，而直流成分是不能影響初級(jí)電流i1的。i1僅與ia2有關(guān)，i1= ia2/Kn?，F(xiàn)以三相半波電路為例說(shuō)明初級(jí)電流的計(jì)算方法。設(shè)負(fù)載為電感性，電感量足以消除負(fù)載電流的波動(dòng)，i2的波形如圖5-11 所示。次級(jí)電流的有效值為/ 3 2 d I = I ，次級(jí)電流中的直流成分為/ 3 d 2 d I = I ，根據(jù)電路理論，次級(jí)電流中的交流成分有效值為 ( 2)初級(jí)電流與次級(jí)交流電流之間成正比關(guān)系，為(3)當(dāng)變比為1時(shí)，I1與Ia2之間的關(guān)系稱(chēng)為網(wǎng)側(cè)電流變換系數(shù)KI1，I1可表示為變壓器容量的計(jì)算變壓器的容量即變壓器的視在功率，對(duì)于繞組電流

38、中含有直流成分的變壓器，由于初、次級(jí)的電流有效值之比不是變壓器的變比，而兩側(cè)的電壓之比卻為變比，所以初級(jí)和次級(jí)的容量是不同的。設(shè)變壓器初級(jí)容量為S1、次級(jí)容量為S2；初級(jí)和次級(jí)的相數(shù)分別為n1和n2，初、次級(jí)容量的計(jì)算公式分別為 (5) （6）變壓器的等效容量為初、次級(jí)容量的平均值，為S= (7)c. 輸電線(xiàn)路的參數(shù)及計(jì)算舉例d. 電流互感器和電壓互感器變化電壓互感器是一種可以將高電壓變?yōu)榈碗妷?，用于測(cè)量和保護(hù)回路中，我國(guó)規(guī)定PT的二次電壓為100V,一次電壓根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。其實(shí)PT也就相當(dāng)于一個(gè)降壓變壓器的作用，由于在出廠時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了封裝，因此生產(chǎn)出的成品其變比是固定的，不可改變第二節(jié)

39、 系統(tǒng)潮流分布估算為了確定各線(xiàn)路的最大負(fù)荷電流并選擇電流互感器的變化，應(yīng)計(jì)算系統(tǒng)在最大開(kāi)機(jī)情況下的潮流分布。為了簡(jiǎn)便，不計(jì)線(xiàn)路損耗。潮流分布計(jì)算結(jié)果如表5所示。表5 系統(tǒng)潮流分布和L1變比的選擇線(xiàn)路名稱(chēng)最大開(kāi)機(jī)情況下的潮流分布/MVA最大負(fù)荷電流/kAL1的變化nLA B160+j112.9490.492600/5A E228+j175.0920.7221 200/5B E228+j175.0920.7221 200/5D C30+j18.6430.089600/5D E170+j105.3060.502600/5E F170+j120.0640.522600/5G F30j5.0640.07

40、6600/5H G17+j104.9360.501600/5H I80+j500.237600/5注：表中線(xiàn)路名稱(chēng)的第一個(gè)字母表示送端，如線(xiàn)路HI表示功率的方向從H變電站送到I變電站。第五章 最大負(fù)荷電流及短路電流計(jì)算結(jié)果第一節(jié) 各支路最大負(fù)荷電流1. 已知系統(tǒng)的化簡(jiǎn)取Sj=500MVA,220KV線(xiàn)路電抗為0.4/KmXL1=.0.4100500/2202=0.413XL2=0.4120500/2202=0.496XL3=0.490500/2202=0.372XL4=0.480500/22020.5=0.165XC1=0.42500/1000=0.21XC2=0.38500/500=0.48

41、XC3=0.34500/1500=0.113將整個(gè)系統(tǒng)化簡(jiǎn)，計(jì)算出總電抗為0.1592. 變壓器阻抗的計(jì)算UK1-2%=25.4% UK1-3%=15.5% UK2-3%=7.92%UK1%=1/2(UK1-2%+UK1-3%-UK2-3%=1/2(25.4+15.5-7.92)%=16.49%UK2%=1/2(UK1-2%+UK2-3%-UK1-3%=1/2(25.4+7.92-15.5)%=8.91%UK3%=1/2(UK2-3%+UK1-3%-UK1-2%=1/2(7.92+15.5-25.4)%=-1.98%UK%=5.5%XT1=UK1%UN2/100SNSj/SN=16.49220

42、2/(100150) 500/150=0.55XT2=UK2%UN2/100SNSj/SN=8.912202/(100150) 500/150=0.297XT3=UK3%UN2/100SNSj/SN=-1.982202/(100150) 500/150=0.066XT4=UK4%UN2/100SNSj/SN=N2202/(10015010-3) 500/63010-3=43.65第二節(jié) 正序、負(fù)序、零序等值阻抗圖根據(jù)系統(tǒng)中各元件參數(shù)計(jì)算結(jié)果和變壓器中性點(diǎn)接地的情況，本系統(tǒng)的正序等值阻抗圖如圖2.7所示。圖1： 正序等值阻抗圖第三節(jié) 短路電流計(jì)算結(jié)果短路電流計(jì)算主要對(duì)各線(xiàn)路在最大、最小運(yùn)行方式下

43、的短路進(jìn)行計(jì)算。短路類(lèi)型分為三相短路、二相短路、二相短路接地和單相短路接地。為了校驗(yàn)零序I段的保護(hù)范圍，在各線(xiàn)路中點(diǎn)短路，然后求此線(xiàn)路在單相短路接地，兩相短路接地時(shí)流過(guò)保護(hù)的零序電流。此外，還有距離保護(hù)和零序電流保護(hù)最大、最小分支系數(shù)的求取，求取時(shí)需要針對(duì)具體保護(hù)，考慮開(kāi)機(jī)情況及斷線(xiàn)與否，不考慮聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的斷線(xiàn)問(wèn)題（聯(lián)絡(luò)線(xiàn)斷開(kāi)，則系統(tǒng)分裂為兩個(gè)獨(dú)立的部分）。短路電流計(jì)算結(jié)果如表6 所示（表中KK=0.5，表示保護(hù)線(xiàn)路中點(diǎn)短路保障）。表6 線(xiàn)路AB的短路電流計(jì)算結(jié)果 保護(hù)側(cè) 故障點(diǎn) 序 短 電運(yùn)行方式 路電流 流流過(guò)B側(cè)保護(hù)的電流/kA流過(guò)A側(cè)保護(hù)的電流/kAA母線(xiàn)故障KK=0.5B母線(xiàn)故障KK=0

44、.5Id1Id2Id33Id0Id1Id2Id33Id0最大運(yùn)行方式d（3）2.0542.6766d（2）1.0271.0271.33831.3383d（1）0.67870.67870.83621.37070.65550.65552.25823.1785d（1.1）1.36330.69030.82911.17321.59741.07921.78482.6619最小運(yùn)行方式d（3）1.13101.5133d（2）0.56550.56550.75660.7566d（1）0.42990.42990.53291.02230.47120.47121.62152.3121d（1.1）0.81560.315

45、40.61991.00650.97760.53561.52122.2765第六章 繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算及校驗(yàn)第一節(jié) 高頻保護(hù)的整定計(jì)算原則系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，高頻保護(hù)將某種電量（簡(jiǎn)稱(chēng)判別量）轉(zhuǎn)換為高頻電波，再借助于通常傳給對(duì)側(cè)，然后，線(xiàn)路每一側(cè)按照對(duì)側(cè)與本側(cè)判別量之間的關(guān)系來(lái)判斷區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障。由于選取的判別量不同，判別量的傳送方式和采用通道的情況不同，出現(xiàn)了各種型號(hào)的高頻保護(hù)裝置。目前廣泛采用的高頻保護(hù)按其工作原理的不同可以分為兩大類(lèi)，即方向高頻保護(hù)和相差高頻保護(hù)。方向高頻保護(hù)的原理是比較被保護(hù)線(xiàn)路兩端的功率方向；相差高頻保護(hù)的原理是比較兩端電流的相位，本系統(tǒng)采用方向高頻保護(hù)。高頻保護(hù)要以?xún)?/p>

46、側(cè)判別量之間的關(guān)系來(lái)判斷故障的性質(zhì)，因此，線(xiàn)路兩側(cè)的高頻保護(hù)相當(dāng)于一個(gè)整體，必須同時(shí)運(yùn)行。為了使保護(hù)具有良好的動(dòng)作特性，要求線(xiàn)路兩側(cè)電流互感器的變比和型號(hào)相同，兩側(cè)保護(hù)的型號(hào)相同，保護(hù)裝置的整定值也相同。高頻負(fù)序功率方向保護(hù)的原理框圖如圖2.8所示。它的主要組成元件有兩個(gè)，一個(gè)是起動(dòng)元件，它在外部故障時(shí)起動(dòng)發(fā)讀機(jī)；另一個(gè)是方向元件，它在正向適中時(shí)準(zhǔn)備好跳閘回路。起動(dòng)元件采用反向（方向由線(xiàn)路指向母線(xiàn)）負(fù)序功率方向繼電器KA_，方向元件采用正向（方向由母線(xiàn)指向線(xiàn)路）負(fù)序功率方向繼電器KA+，為提高保護(hù)的可靠性，加裝了負(fù)序電流元件I2，在內(nèi)部故障時(shí)，KA不動(dòng)作，外部故障時(shí)，近故障側(cè)的KA_動(dòng)作，發(fā)出

47、高頻信號(hào)閉鎖兩側(cè)表保護(hù)，使之不跳閘。這種保護(hù)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，需進(jìn)行整定計(jì)算的動(dòng)作參數(shù)主要有起動(dòng)元件KA_，方向元件KA+和負(fù)序電流元件I2三者的動(dòng)作值，其整定辦法如下所述。圖2 高頻閉鎖負(fù)序功率方向保護(hù)原理框圖正向負(fù)序功率元件KA+的整定采用相敏負(fù)序功率元件時(shí)，正向負(fù)序功率元件的整定可簡(jiǎn)化為按負(fù)序電流進(jìn)行計(jì)算。其整定值按下述兩條件確定并選其中較大者。保證被保護(hù)線(xiàn)路末端故障時(shí)有足夠的靈敏度 Idz(+)= (2.1)式中，I2min為被保護(hù)線(xiàn)路末端短路時(shí)，流經(jīng)本側(cè)的最小負(fù)序電源；躲開(kāi)空載線(xiàn)路兩相先合閘時(shí)出現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)負(fù)序電容電流（I2c） Idz(+)=KkI2cL （2.2）式中，Kk為計(jì)及負(fù)序電

48、容電流暫態(tài)過(guò)程的可靠系數(shù)，取2.53； L為被保護(hù)線(xiàn)路的全長(zhǎng)，以km計(jì)。 I2c為線(xiàn)路一側(cè)投入電源時(shí)，由于三相觸頭不同時(shí)合閘引起的負(fù)序電容電流每公里長(zhǎng)度的穩(wěn)態(tài)值。查表可知，線(xiàn)路電壓為220kV 等級(jí)，此時(shí)二相先合閘時(shí)的充電電容電流值為0.127A/km。第二節(jié) 距離保護(hù)的整定計(jì)算原則距離保護(hù)是以反映從故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間阻抗大小的，阻抗繼電器為主要元件，動(dòng)作時(shí)限具有階梯特性的保護(hù)裝置。當(dāng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的實(shí)際阻抗小于整定值時(shí)，故障點(diǎn)發(fā)生在保護(hù)范圍之內(nèi)，保護(hù)動(dòng)作。配上方向元件及時(shí)間元件，即組成了具有階梯特性的距離保護(hù)裝置。當(dāng)故障線(xiàn)路中的電流大于阻抗繼電器的允許精工電流時(shí)，保護(hù)裝置的動(dòng)作性

49、能與通過(guò)保護(hù)裝置的故障電流大小無(wú)關(guān)。距離保護(hù)的整定計(jì)算 距離段的整定計(jì)算：當(dāng)被保護(hù)線(xiàn)路中無(wú)分支接線(xiàn)時(shí)，按保護(hù)范圍不伸出線(xiàn)路末段整定（8085%保護(hù)線(xiàn)路的正序阻抗計(jì)算）。即Zdz=KkZL(Kk=0.8-0.85)。當(dāng)線(xiàn)路變壓器組，按保護(hù)范圍不伸出變壓器整定。即Zdz=Kk（ZL+ ZB） Kk=0.7第段的動(dòng)作時(shí)限為繼電器本身的固有時(shí)限，通常取tdz0.06s當(dāng)線(xiàn)路末段變電站為兩臺(tái)及以上變壓器并列運(yùn)行且變壓器均裝設(shè)有差動(dòng)保護(hù)時(shí)，可以按躲開(kāi)線(xiàn)路末段或按躲開(kāi)終端變電站其它母線(xiàn)故障來(lái)整定計(jì)算。即：Zdz=KkZx1 Zdz=KkZxL+KkbZb (Kk=0.8-0.85) Kkb =0.75Zb：

50、并聯(lián)阻抗 ZxL：線(xiàn)路正序阻抗 距離段的整定計(jì)算1） 按與相鄰線(xiàn)路距離保護(hù)段整定值配合來(lái)整定。Zdz=KkZL+ KkKfzminZdzZdz:相鄰線(xiàn)路距離保護(hù)段動(dòng)作阻抗。Kk =0.8 Kk=0.80.85。Kfzmin:最小分支系數(shù),取最小值。 Kfzmin =(IBC/IAB) minA B CIAB IBC2） 躲過(guò)相鄰變壓器其它側(cè)母線(xiàn)故障整定。Zdz =KkZzL+ KbKLZb 其中 Kk=0.8-0.85 。Kb=0.7。KL：變壓器低壓側(cè)D母線(xiàn)故障時(shí)最小分支系數(shù),一般取KL=0.5(見(jiàn)下圖)A B DIAB IBDKL =(IBD/IAB) min3） 與相鄰線(xiàn)路距離保護(hù)段整定

51、值配合來(lái)整定。ZdzKkZxL +KkKbZdz. 保護(hù)配合時(shí)間:tt+t4） 按保證被保護(hù)范圍末段短路時(shí)有足夠的靈敏度整定。Zdz =KLmZL KLm:靈敏系數(shù)當(dāng)L50Km時(shí)，KLm1.5，當(dāng)L50-200Km時(shí)，KLm1.4，當(dāng)L=200Km時(shí)，KLm1.3。5） 距離段靈敏度計(jì)算KLm = Zdz / ZL1.3-1.5線(xiàn)路終端無(wú)相鄰元件配合可不整定段，但考慮發(fā)展也可設(shè)段。 距離保護(hù)段的整定計(jì)算1）動(dòng)作阻抗按躲過(guò)最小負(fù)荷阻抗Zfhmin整定。對(duì)全阻抗繼電器:對(duì)方向阻抗繼電器:Kk=0.7，Kh: 返回系數(shù)，取1.151.25 Kzg:負(fù)荷自啟動(dòng)系數(shù)Ue: 電網(wǎng)額定電壓lm:靈敏角fh:

52、負(fù)荷阻抗角2）段的靈敏度系數(shù)作近后備時(shí)：KLm = Zdz / ZL1.5作遠(yuǎn)后備時(shí)：Klm = Zdz / (ZL+KzhmaxZLz)1.2KZhmax：相鄰線(xiàn)路末段短路時(shí),實(shí)際可能的最大分支系數(shù)。保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為：tdz=tdzxLmax +tt取0.3-0.6秒。說(shuō)明：本系統(tǒng)中有一條平行線(xiàn)BC,、段整定時(shí)間要考慮相繼動(dòng)作情況，精工電流校驗(yàn)Kjg=Idmin/Ijg2及阻抗繼電器二次動(dòng)作阻抗和分接點(diǎn)選擇。 第三節(jié) 零序電流保護(hù)的整定計(jì)算原則統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的線(xiàn)路中，接地故障占故障次數(shù)的70%以上。因此，接地短路保護(hù)是高壓輸電線(xiàn)路的重要保護(hù)之一。接地短路的保護(hù)可以采用帶零

53、序電流補(bǔ)償?shù)慕拥鼐嚯x保護(hù)或高頻保護(hù)，也可以采用零序電流保護(hù)。運(yùn)行方式及中性點(diǎn)的選擇零序電流的分布只取決于零序網(wǎng)絡(luò)，零序電流的大小則與正、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。在計(jì)算零序電流的大小時(shí)，尤其要注意中性點(diǎn)運(yùn)行方式和接地點(diǎn)的選擇。計(jì)算的運(yùn)行方式及中性點(diǎn)接地原則前面已經(jīng)提及，現(xiàn)在只提出平行線(xiàn)路零序互感的問(wèn)題。 當(dāng)d點(diǎn)發(fā)生接地短路時(shí)，第、回線(xiàn)零序電流方向相同，可見(jiàn)產(chǎn)生零序互感磁通是起助磁作用的，其線(xiàn)路零序電抗都要增大。 I0 I0 平行線(xiàn)路內(nèi)部故障 I0 I0 當(dāng)d點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，第、回電流方向相反，這時(shí)，零序磁通是起去磁作用的，故其線(xiàn)路零序電抗均要減少。由此可見(jiàn)，求I0max時(shí)，應(yīng)取I1kbmin，并具體問(wèn)題具體

54、分析對(duì)待?？?結(jié)本設(shè)計(jì)方案是根據(jù)有關(guān)的運(yùn)行及整定條例進(jìn)行的，力求達(dá)到繼電保護(hù)裝置的可靠性、選擇性、速動(dòng)性、靈敏性等“四性”的要求，確保技術(shù)指標(biāo)。既要注意經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也要考慮到電網(wǎng)的發(fā)展。一.距離保護(hù)是反映保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)距離(或阻抗)，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。當(dāng)短路點(diǎn)離保護(hù)安裝處近時(shí)，其測(cè)量阻抗小，動(dòng)作時(shí)間較短，當(dāng)短路點(diǎn)離保護(hù)安裝處遠(yuǎn)時(shí)，其測(cè)量阻抗大，動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，這就保證了有選擇性的切除故障線(xiàn)路。另外，距離保護(hù)受到運(yùn)行方式變化的影響較小，故作為相間故障的主保護(hù)，有足夠的靈敏性和快速性。適用于多電源、運(yùn)行方式多變化的復(fù)雜電網(wǎng)。二、高頻保護(hù)是以輸電線(xiàn)路載波通道作為通信通道

55、的縱聯(lián)保護(hù)。將線(xiàn)路兩端的電流相位(或功率方向)轉(zhuǎn)化為高頻信號(hào)，然后利用輸電線(xiàn)路本身構(gòu)成一高頻(載波)通道，將此信號(hào)送到對(duì)端，進(jìn)行比較。因?yàn)樵摫Ｗo(hù)不翻印于被保護(hù)線(xiàn)路范圍以外的故障，在定值選擇上也不需要與下一條線(xiàn)路相配合，故不帶動(dòng)作延時(shí)，是一種無(wú)時(shí)限的快速原理保護(hù)。三、零序保護(hù)作為接地故障的主保護(hù)。一般當(dāng)發(fā)生接地故障、振蕩、非全相運(yùn)行等情況下，電網(wǎng)才出現(xiàn)零序分量。因此，零序保護(hù)可以比較靈活反映。側(cè)故障不會(huì)反映到側(cè),動(dòng)作時(shí)間的整定可以從算起.因此,保證了快速性要求。另外，零序保護(hù)接線(xiàn)簡(jiǎn)單，可靠性高。線(xiàn)路遇到的接地故障比其它故障相對(duì)多,這就顯得零序保護(hù)尤為重要。四、在電力系統(tǒng)中，大多數(shù)是架空線(xiàn)路的故障

56、。且運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線(xiàn)路故障大都是“瞬時(shí)性”的，在線(xiàn)路被繼電保護(hù)快速斷開(kāi)以后，電弧即行熄滅，故障點(diǎn)的絕緣強(qiáng)度重新恢復(fù)。此時(shí)，如果把斷開(kāi)的線(xiàn)路斷路器再合上，就能夠恢復(fù)正常的供電。由此可見(jiàn)，在線(xiàn)路被斷開(kāi)以后再進(jìn)行依次合閘，就有可能大大地提高供電的可靠性。所以，采用了重合閘裝置（ZCH）。這樣就大大提高了供電可靠性，減少了線(xiàn)路停電的次數(shù)，還可以對(duì)斷路器本身由于機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動(dòng)作而引起地跳閘起到糾正作用，也可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。眾所周知，繼電保護(hù)的整定計(jì)算對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和對(duì)重要用戶(hù)的可靠連續(xù)供電等方面有著重要的作用和意義。對(duì)于保護(hù)工作者來(lái)說(shuō)，更需要把理論與實(shí)際結(jié)合起來(lái)，不僅要考慮到整個(gè)裝置的經(jīng)濟(jì)性，更要考慮到對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我感到收獲很大，對(duì)電力系統(tǒng)的知識(shí)有了更深一步的了解。熟練掌握了各種保