某110kV变电站二次部分设计--定稿.doc

南 昌 工 程 学 院 毕毕 业业 设设 计计 (论论 文文) 机械与电气工程学院 系（院） 电气工程及其自动化 专业 毕业设计（论文）题目 某 110kv 变电站二次部分设计 学生姓名 班 级 06 电气工程 学 号 指导教师 胡 雪 云 完成日期 2010 年 06 月 18 日 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 某某 110kv 变电站二次部分设计变电站二次部分设计 the designing of 110kv transformer substation of the second part 总计 毕业设计（论文） 44 页 表 格 5 个 插 图 14 幅 南昌工程学院本科毕业设计（论文） i 摘 要 本设计为某 110kv 变电站二次部分设计，设计的内容主要包括：短路电流的计算、 互感器的选择、主变继电保护的配置及整定、控制系统的设计和中央信号系统的设计。 首先根据任务书所给的一次系统图，分析所有可能的短路故障点，然后对各短路点 分别进行对称短路电流计算和非对称短路电流计算；在对互感器进行选择时，主要是选 择电流互感器和电压互感器，并对其进行热稳定、动稳定校验；主变的保护是本次设计 的重点，主要包括瓦斯保护、纵差动保护、过电流保护、后备保护等，并对各种保护进 行整定计算和校验；本设计第五、六章主要设计控制系统和中央信号系统，通过断路器 的控制实现变电站的自动化操作，并对各种可能出现的故障或不正常运行状态，通过信 号显示，以便及时进行调整。 本设计旨在对变电站二次部分进行设计，实现对电气一次设备进行保护和控制，从 而实现变电站的优化运行。 关键词：关键词： 变电站 二次部分 短路电流 继电保护 南昌工程学院本科毕业设计（论文） ii abstract this design is part of a 110kv substation design, design elements include: short circuit current calculation, the choice of transformer, transformer relay configuration and tuning, control system and the central signal system. first of all, the book under the mandate given by a system diagram of all possible short-circuit point of failure, then the short-circuit points respectively symmetric and asymmetric short-circuit current calculation circuit current calculation; selection in the transformer, the main is to select the current mutual inductance devices and voltage transformer, and its thermal stability, dynamic stability test; main transformer protection is the focus of this design, including gas protection, longitudinal differential protection, overcurrent protection, backup protection, and the kind of protection setting calculation and verification; the design of fifth and sixth chapters primarily designed control system and the central signal system, through the circuit breaker control of substation automation, and a variety of possible failure or abnormal operation state, through the signal display to adjust in time. the designed part of the substation design, implementation, a device for electrical protection and control, in order to achieve optimal operation of substations. keywords:keywords: substation；second part；short-circuit current；relay protection 南昌工程学院本科毕业设计（论文） iii 目 录 摘 要 abstract 第一章 绪 论1 1.1 二次系统的基本概念 .1 1.2 二次系统设计的作用和地位 .1 第二章 短路电流的计算.3 2.1 短路的概念及短路电流的种类 .3 2.1.1 短路的概念 .3 2.1.2 短路的种类 .3 2.1.3 短路的原因 .3 2.2 短路电流的计算方法 .3 2.3 本设计短路电流的计算 .6 第三章 互感器的选择19 3.1 互感器的概念 19 3.2 电流互感器的选择 19 3.3 电压互感器的选择 22 第四章 主变继电保护的配置及整定计算.24 4.1 变压器继电保护的配置 24 4.1.1 变压器的瓦斯保护 24 4.1.2 变压器的纵差动保护和电流速断保护 24 4.1.3 变压器相间短路的后备保护和过负荷保护 24 4.1.4 中性点直接接地电网的零序后备保护 26 4.2 变压器保护的整定计算 26 4.2.1 差动保护的整定计算 26 4.2.2 变压器瓦斯保护的整定 30 南昌工程学院本科毕业设计（论文） iv 4.2.4 过流保护的整定 31 4.2.5 零序过电流保护的整定 32 第五章 控制系统设计34 5.1 断路器的控制、信号回路设计原则 34 5.2 断路器的控制方式和基本要求 34 5.3 断路器控制的基本原理 35 第六章 中央信号系统设计.37 6.1 信号系统 37 6.2 事故信号系统 38 6.3 预告信号系统 39 结 语42 参 考 文 献.43 致 谢44 附图一 主变继电保护接线图 附图二 断路器的控制回路和信号回路展开图 附图三 中央事故音响信号电路图 附图四 中央预告信号电路图 第一章 绪 论 0 第 1 章 绪 论 1.11.1 二次系统的基本概念二次系统的基本概念 变电站的电气设备分为一次设备和二次设备。一次设备（也称主设备）是构成电力系 统的主体，它是直接生产、输送、分配电能的电气设备，包括发电机、电力变压器、断 路器、隔离开关、电力母线、电力电缆和输电线路等。二次设备是对一次设备进行测量、 监测、控制、调节和保护的电气设备，包括测量仪表、控制及信号器具、继电保护和自 动装置等，并通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得电的联系。一次设备及其相 互连接的回路称为一次回路（又称主回路或主系统或主电路），二次设备及其相互连接 的回路称为二次回路（又称二次系统）。 二次系统的功能主要有：测量、监视、控制、调节、保护等。 测量功能包括显示、打印、记录电压、电流、功率及电度等运行量。监视功能指的是 通过文字、声音和灯光等信号显示接线及设备的状态：正常、异常（无需立即停运）或 事故（需要立即停运）。控制功能指的是对断路器实施跳闸（切除）或合闸（投入）操 作，可以由运行人员手动，也可以自动。自动重合闸、备用电源自动投入、发电机自动 同期并列装置属于自动合闸的控制装置。调节功能主要包括发电机组的有功频率调 节、无功电压调节、有载调压变压器分接头的自动调节以及无功补偿等补偿设备的 自动调节。保护功能之通过检查一次接线是否发生事故，当其发生事故时自动实施切除 事故相关部分从而保护电气设备不受破坏，这类控制系统称为继电保护系统。 1.2 二次系统设计的作用和地位二次系统设计的作用和地位 电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、 石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国 民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展 水平的重要标志。 由于电能在工业及国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不 可缺少的组成部分，所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站 经过调整后的电能书送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大 小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 1 发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因 此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。 变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。这就要求变 电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作， 为国民经济服务。 变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些保 护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似故障 时可根据具体情况由系统自动做出判断进行跳闸保护，并且，现在的跳闸保护整定时间 已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速合闸恢复供电。这样不仅保 护了各负荷设备的安全利于延长使用寿命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性， 这对于提高工农业生产效率是十分有效的。可见，变电站的设计是工业效率提高及国民 经济发展的必然条件。 本设计主要是针对变电站一次系统接线进行二次部分设计，实现变电站安全可靠地正 常运行，为各类生产、生活稳定地供电。二次系统是电力系统安全生产、经济运行、可 靠供电的重要保障，它是变电站中不可缺少的重要组成部分，它是实现人与一次系统的 联系监视、控制，使一次系统能安全经济地运行。 因此，对变电站进行二次部分设计，实现变电站安全可靠运行显得非常必要。 第二章 短路电流的计算 2 第二章 短路电流的计算 2.1 短路的概念及短路电流的种类短路的概念及短路电流的种类 2.1.1 短路的概念 所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的 大电流。电力系统不可避免会发生短路事故，短路事故威胁着电网的正常运行，并有可 能损坏电气设备。因此，在电力系统的设计和运行中，都要对供电网络进行短路电流计 算，以便正确地选用和调整继电保护装置，正确地选择电气设备，确保电力系统的安全、 可靠运行。 2.1.2 短路的种类 供电系统中短路的类型与其电源的中性点是否接地有关，短路的基本类型有以下几种： （1）三相短路； （2）两相短路； （3）两相接地短路； （4）单相接地短路； 三相短路是对称短路，此时三相电流和三相电压仍然是对称的，只是三相电流特大， 三相电压降低而已。除三相短路外的其他短路都是不对称性短路，每相电流和电压数值 不相等，相角也不同。 2.1.3 短路的原因 产生短路的原因可分为两大类：一是内因，二是外因。所谓内因，指电力系统中 各元件本身的绝缘水平低，在电网中出现过电压或雷击时，绝缘遭到破坏而形成的短路。 所谓外因，即不是电力系统中元件本身的原因，如外力破坏、自然灾害、运行人员误操 作、动物跨接载流部分等。 2.22.2 短路电流的计算短路电流的计算方法方法 1、为了简化短路电流的计算方法，在保证计算精度的情况下，忽略次要因素的影响， 做出以下规定： （1）认为变压器是理想变压器，变压器的铁心始终处于不饱和状态，即电抗值不随 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 3 电流的变化而变化。 （2）每一个电压级采用平均电压，这个规定在计算短路电流时，所造成的误差很小。 （3）计算高压系统短路电流时，一般只计及发电机、变压器、线路等元件的电抗， 因为这些元件 x/3r 时，可以略去电阻的影响。 （4）在简化系统阻抗时，距短路点远的电源与近的电源不能合并，两个容量相差很 大的电源不能够合并。 2、短路电流的标幺值计算法 短路电流计算，根据电力系统的实际情况，可以采用标幺值或有名值计算，在高压 系统中通常采用标幺值计算。 所谓标幺值，是实际值与基准值之比。即 位）基准值（与分子相同单 实际值（任意单位） 标幺值 标幺值是无名值，采用标幺值进行计算式，必须选定各电气量的基准值，如果选定 基准阻抗、电源、电压、功率分别为：、，则它们之间的关系为 b z b i b u b s （2-1） bbb uis3 （2-2） b b b i u z 3 因此，当选定基准量后，其电流、电压、功率、电抗的标幺值由下式计算： 标幺值电流： （2-3 b i i i * ） 标幺值电压： （2-4） b u u u * 标幺值功率： （2-5） b s s s * 标幺值阻抗： （2-6） b z z z * 式中： 第二章 短路电流的计算 4 s、u、i、x以有名单位表示的容量(mva)、电压(kv)、电流(ka) 、电抗（）； 以基准量表示的容量(kva)、电压(kv)、电流(ka)、电抗（）。 bb xiu、 bb s 基准容量可采用电源容量或某一固定容量，为了计算一致，采用=100 mva 为基 b s 准容量，基准电压采用短路点所在级的线路平均额定电压，即=。电力系统各元件 b u av u 阻抗值的计算公式见表 2-1。 表 2-1 电力系统各元件阻抗值的计算公式 计算公式 序号元件名称给定参数 通用式 =100mva b s 1发电机 额定容量超变 n s 电抗百分数% n d x n b n d n d s sx x 100 % n n d n d s xx 1 % 2变压器 额定容量阻抗 d u 电压百分比% d u n bd b s s x u x 100 % n db s ux 1 % 3架空线路 平均电压 av u 每千米电抗 0 x 线路长度 l 2 0 av b u s lxx 2 5 . 42 av u l x 此外，从短路点故障电流的计算公式，可以看到故障相短路点短路电流的绝对值与 它的正序分量的绝对值成正比，即 （2-7） )( 1 )( )( n ka n n k imi 值，见表 2-2。 n m短路的的种类而异，各种简单比例系数，其值视短路 n m 表 2-2 各种类型短路的值 n m 代表符号短路类型直接短接 n m 1 k单相接地短路3 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 5 2 k两相短路3 1 . 1 k两相接地短路 2 02 02 13 xx xx 3 k三相短路1 3、短路电流的有名值计算法 在有名值计算法中，每个电气元件的单位是有名的，而不是相对值。在比较简单的 网路低电压电网，常采用有名值计算法计算短路电流。采用此方法计算，须将各电压等 级的电气元件参数都归算到同一电压等级上来。凡涉及发电机、变压器、电动机、电抗 器等元件的百分数电抗值（铭牌上一般有标出）均应换算成有名值来计算。 本设计采用标幺值计算法，有名值算法不作详述。 2.32.3 本设计短路电流的计算本设计短路电流的计算 1、基准值的选取 （1）基准容量：=100 mva b s （2）基准电压：（通常选线路的平均电压，=1.05） b u av u n u =115 kv，=37 kv，=10.5 kv 1b u 2b u 3b u （3）基准电流： b b b u s i 3 ka=0.502 ka 1153 100 1 b i ka=1.560 ka 373 100 2 b i ka=5.499 ka 5 . 103 100 3 b i （4）基准阻抗： b b b s u z 2 110kv 侧：=132.25 b z110 100 1152 第二章 短路电流的计算 6 35kv 侧：=13.69 b z35 100 372 10kv 侧：=1.1025 b z10 100 5 . 10 2 2、各元件阻抗的计算 （1）主变压器阻抗 已知：%=17.5，%=10.5，%=6.5 低高k u 中高k u 低中k u 得各绕组短路电抗百分值： %= 10.75 高k u 2 %u%u% kk低中中高低高 k u 2 5 . 65 .10 5 . 17 %= -0.25 中k u 2 %u%u kk低高中高低中 k u 2 5 .175 . 6 5 . 10 % = = 2 5 .105 . 6 5 . 17 = 6.75低 k u 2 %u%u% kk中高低中低高 k u 转化得到各绕组短路电抗有名值： 110 kv 侧：= = 0.246 1t x 100 %uk高 n n s u 2 2 115 110 35 kv 侧：= = -0.0068 0 2t x 100 %uk中 n n s u 2 2 37 5 . 38 10 kv 侧：= = 0.169 3t x 100 %uk低 n n s u 2 2 5 . 10 5 . 10 （2）系统电抗标幺值： 110 kv 侧：= 0.11 1s x 35 kv 侧：= 0.237 2s x （3）线路等值阻抗计算： = = 0.045 1 . 1 z 1 . 2 z 2 115 100 154 . 0 = = 0.146 1 . 9 z 1 . 10 z 2 37 100 54 . 0 （4）正（负）序等值网络图见图 2-1 所示 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 7 3、各元件零序标幺值计算 （1）变压器 只有 110kv 侧有零序阻抗为 = 0.246+0.169= 0.415 0 . 3 z 0 . 7 z 2-1 系统正负序等值电路图 经简化得如下图： 2-2 系统正（负）序等值电路简化图 （2）系统 = 0.23 0 . 11 z （3）线路 =3= 30.045= 0.135 0 . 2 z 0 . 1 z 1 . 1 z 第二章 短路电流的计算 8 （4）零序等值网络图见图 2-3 所示 2-3 系统零序等值简化网络图 4、各母线短路电流计算 （1）点短路 1 k 最大运行方式下短路电流计算 a、正（负）序等值电路图见图 2-4 2-4 k1 点正（负）序等值电路图 经简化得如下图： 2-5 k1 点正（负）序等值电路简化图 b、零序等值电路图见图 2-6 2-6 k1 点零序等值电路图 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 9 = 0.110.456= 0.089 1 z 2 z = 0.230.468= 0.154 0 z 1）三相短路电流 提供：= = 9.091 1 s )3( k i 11 . 0 1 提供：= = 2.193 2 s )3( k i 456 . 0 1 2）两相短路电流 提供： = = 1 s )2( 1 i )2( 2 i546 . 4 091. 9 2 1 = = 7.873 )2( k i3 )2( 1 i 提供： = = 2 s )2( 1 i )2( 2 i097 . 1 193 . 2 2 1 = = 1.899 )2( k i3 )2( 1 i 3）两相接地短路电流 m=3 512 . 1 1 2 20 20 zz zz = = 6.803 )1 . 1( 1 i 02 02 1 1 zz zz z =m= 10.286 )1 . 1( k i )1 . 1( 1 i 侧： = 1 s )1 . 1( 1 i481. 5 566 . 0 456 . 0 803 . 6 侧： = 2 s )1 . 1( 1 i322 . 1 566 . 0 11. 0 803 . 6 = )1 . 1( 2 i )1 . 1( 1 i313 . 4 z2 0 0 z z 侧：= 4.313 1 s )1 . 1( 2 i475 . 3 566 . 0 456 . 0 侧：= 2 s )1 . 1( 2 i838 . 0 566 . 0 11. 0 313 . 4 = )1 . 1( 0 i )1 . 1( 1 i490 . 2 z2 0 2 z z 第二章 短路电流的计算 10 侧：= 1 s )1 . 1( 0 i670 . 1 698 . 0 468 . 0 490 . 2 侧：= 2 s )1 . 1( 0 i820 . 0 698 . 0 23. 0 490 . 2 4）单相接地短路电流 m=3 = = )1( 1 i z 1 049 . 3 328. 0 1 = m= 3= 9.146 )1( k i )1( 1 i )1( 1 i 侧：= 1 s )1( 1 i )1( 2 i456 . 2 566. 0 456. 0 049 . 3 = )1( 0 i044. 2 698. 0 468. 0 049 . 3 侧：= 2 s )1( 1 i )1( 2 i593 . 0 566 . 0 11. 0 049 . 3 = )1( 0 i005 . 1 698. 0 23 . 0 049. 3 （2）点短路 2 k 最大运行方式下短路电流计算： a、正负序等值电路图见图 2-7 所示 2-7 k2 点正负序等值电路图 b、零序等值电路图见图 2-8 所示 2-8 k2 点零序等值电路图 = 0.1330.433= 0.102 1 z 2 z = 0.2980.4= 0.171 0 z 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 11 1）三相短路电流 提供： = = 7.519 1 s )3( k i 133 . 0 1 提供： = = 2.309 2 s )3( k i 433 . 0 1 2）两相短路电流 提供： = = 1 s )2( 1 i )2( 2 i760 . 3 519 . 7 2 1 = = 6.511 )2( k i3 )2( 1 i 提供： = = 2 s )2( 1 i )2( 2 i155 . 1 309 . 2 2 1 = = 2.0 )2( k i3 )2( 1 i 3）两相接地短路电流 m =3 516 . 1 1 2 20 20 zz zz = = 6.024 )1 . 1( 1 i 02 02 1 1 zz zz z = 9.132 )1 . 1( k i )1 . 1( 1 mi 侧： = 1 s )1 . 1( 1 i608 . 4 566 . 0 433. 0 024 . 6 侧： = 2 s )1 . 1( 1 i416 . 1 566 . 0 133 . 0 024 . 6 = )1 . 1( 2 i )1 . 1( 1 i773 . 3 z2 0 0 z z 侧： = 1 s )1 . 1( 2 i886. 2 566 . 0 433. 0 773. 3 侧：= 2 s )1 . 1( 2 i887 . 0 566 . 0 133 . 0 773 . 3 = )1 . 1( 0 i )1 . 1( 1 i251 . 2 z2 0 2 z z 侧： = 1 s )1 . 1( 0 i722 . 1 566 . 0 433 . 0 251. 2 侧： = 2 s )1 . 1( 0 i529 . 0 566 . 0 133 . 0 251 . 2 第二章 短路电流的计算 12 4）单相接地短路电流 m=3 =2.667 )1( 1 i z 1 375 . 0 1 =m=3=8.0 )1( k i )1( 1 i )1( 1 i 侧： = 1 s )1( 1 i )1( 2 i04 . 2 566 . 0 433 . 0 667. 2 = )1( 0 i528 . 1 698 . 0 4 . 0 667 . 2 侧： = 2 s )1( 1 i )1( 2 i627 . 0 566 . 0 133 . 0 667 . 2 = )1( 0 i139. 1 698 . 0 298 . 0 667 . 2 （3）点短路)( 43 kk a、最大运行方式下短路电流 a、正（负）序等值电路图见图 2-9 所示 2-9 正（负）序等值电路图)( 43 kk 经简化得如下图： 2-10 正（负）序等值电路简化图)( 43 kk = 0.2560.31+0.085= z 0.225 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 13 1）三相短路电流 =4.444 )3( k i z 1 225 . 0 1 提供： = 1 s )3( k i434 . 2 566 . 0 31 . 0 444 . 4 提供： = 2 s )3( k i01 . 2 566. 0 256. 0 444. 4 2）两相短路电流 = )2( 1 i )2( 2 i 2 1 )3( k i222 . 2 444 . 4 2 1 提供： = = 1 s )2( 1 i )2( 2 i217. 1 566 . 0 31. 0 222. 2 提供： = = 2 s )2( 1 i )2( 2 i005 . 1 566 . 0 256 . 0 222 . 2 = = 3.849 )2( k i3 )2( 1 i 提供： =2.108 1 s )2( k i3 )2( 1 i 提供： =1.741 2 s )2( k i3 )2( 1 i b、（）短路时保护最大电流，此时低压侧分裂运行 3 k 4 k a、正负序等值电路图见图 2-11 2-11 正（负）序等值电路图)( 43 kk 经简化得如下图： 2-12 正（负）序等值电路简化图)( 43 kk 第二章 短路电流的计算 14 = 0.2560.31+0.169= 0.309 1 z 2 z 1）三相短路电流 = )3( k i z 1 236 . 3 309 . 0 1 提供： = 1 s )3( k i772 . 1 566 . 0 31 . 0 236 . 3 提供： = 2 s )3( k i464 . 1 566 . 0 256 . 0 236 . 3 2）两相短路电流 = )2( 1 i )2( 2 i 2 1 )3( k i618 . 1 236. 3 2 1 = =2.802 )2( k i3 )2( 1 i 提供： = 1 s )2( 1 i )2( 2 i886 . 0 566 . 0 31 . 0 618 . 1 =1.535 )2( k i3 )2( 1 i 提供： = = 2 s )2( 1 i )2( 2 i732 . 0 566 . 0 256 . 0 618 . 1 =1.268 )2( k i3 )2( 1 i （4）点短路 5 k a、最大运行方式下短路电流 a、正（负）序等值电路图见图 2-13 所示 2-13 正（负）序等值电路图 5 k = 0.2560.31= 0.137 1 z 1）三相短路电流 =7.3 )3( k i z 1 137. 0 1 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 15 提供： = 1 s )3( k i906 . 3 256. 0 1 提供： =3.226 2 s )3( k i 31 . 0 1 2）两相短路电流 = )2( 1 i )2( 2 i 2 1 650 . 3 )3( k i =6.322 )2( k i3 )2( 1 i 提供： = 1 s )2( 1 i )2( 2 i953 . 1 906. 3 2 1 = )2( k i383 . 3 953 . 1 3 提供： = 2 s )2( 1 i )2( 2 i613 . 1 226. 3 2 1 = )2( k i794 . 2 613 . 1 3 （5）点短路 6 k a、最大运行方式下短路电流 a、正（负）序等值电路图见图 2-14 所示 2-14 正（负）序等值电路图 6 k = 0.3290.237=0.138 1 z 2 z 1）三相短路电流 =7.246 )3( k i z 1 138 . 0 1 第二章 短路电流的计算 16 提供： =3.04 1 s )3( k i 329 . 0 1 提供： =4.219 2 s )3( k i 237 . 0 1 2）两相短路电流 提供： = 1 s )2( 1 i )2( 2 i 2 1 )3( k i52 . 1 04 . 3 2 1 =2.633 )2( k i3 )2( 1 i 提供： = 2 s )2( 1 i )2( 2 i 2 1 )3( k i11 . 2 219. 4 2 1 =3.655 )2( k i3 )2( 1 i 表 2-3 短路电流计算结果如下表 1 k 2 k( ) 3 k 4 k 5 k 6 k 侧 1 s9.0917.5192.4343.9063.04 三相短路k i 侧 2 s2.1932.3092.013.2264.219 侧 1 s4.5463.761.2171.9531.52 （ 1 i 2 i ） 侧 2 s1.0971.1551.0051.6132.11 侧 1 s7.8736.5112.1083.3832.633 两相短路 k i 侧 2 s1.8992.01.7412.7943.655 侧 1 s5.4814.608 1 i 侧 2 s1.3221.416 侧 1 s3.4752.886 2 i 侧 2 s0.8380.887 侧 1 s1.6701.722 0 i 侧 2 s0.8200.529 两相接地 k i 10.2869.132 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 17 续表 2-3 1 k 2 k( ) 3 k 4 k 5 k 6 k 侧 1 s2.4562.04 （ 1 i 2 i ） 侧 2 s0.5930.627 侧 1 s2.0441.528 0 i 侧 2 s1.0051.139 单相接地 k i 9.1468.0 第三章 互感器的选择 18 第三章 互感器的选择 3.13.1 互感器互感器的概念的概念 互感器(instrument transformer)就是按比例变换电压或电流的设备。互感器的功能是将 高电压或大电流按比例变换成标准低电压(100v)或标准小电流(5a 或 10a，均指额定值)， 以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。互感器还可用来隔开 高电压系统，以保证人身和设备的安全。 3.23.2 电流互感器的选择电流互感器的选择 （1）电流互感器的使用原则 1）电流互感器的接线应遵守串联原则：即一次绕阻应与被测电路串联，而二次 绕阻则与所有仪表负载串联； 2）按被测电流大小，选择合适的变化，否则误差将增大。同时，二次侧一端必须 接地，以防绝缘一旦损坏时，一次侧高压窜入二次低压侧，造成人身和设备事故； 3）二次侧绝对不允许开路； 4）为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障录波等装置的需要，在 发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母联断路器、旁路断路器等回路中均设具有 28 个二次绕阻的电流互感器。对于大电流接地系统，一般按三相配置；对于小电流接 地系统，依具体要求按二相或三相配置。 （2）电流互感器的选择 1）电流互感器的准确级。指在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时 的最大电流误差。根据测量时误差的大小可划分为不同的准确级。具体划分可查表。 2）额定容量。保证互感器的准确级，互感器二次侧所接负荷应不大于该准确级 2 s 所规定的额定容量，即： 2n s edjyf rrrrz 2 () （3-1） 2n s 2 s2 2e i f z2 测量仪表电流线圈电阻 y r 继电器电阻 j r 连接导线电阻 l r 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 19 接触电阻，一般取0.1 e r 3）按一次回路额定电压和电流选择 当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择比回路中正常工作电流大1/3 左右，以保证测量仪表得到最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示。 电流互感器的一次额定电流和电压必须满足： （3-2） nwn uu 1 （3-3） max.1gn ii 电流互感器的一次所在的电网额定电压 nw u 电流互感器的一次额定回路最大动作电流 max.g i 为了确保所供仪表的准确度，互感器的工作电流应尽量接近此额定电流。 4）热稳定校验。电流互感器常以允许通过一次额定电流的倍数，故热稳定应按 1n i r k 下式校验： （3-4） dzanr tiik 2 2 1 5）动稳定校验。电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（）的（动 1 2 n i d k 稳定电流倍数）倍，表示其内部稳定能力，故内部稳定可按下式校验：。 cjnd iik 1 2 短路电流不仅在电流互感器内部产生作用力，而且由于其相邻之间电流的相互作用使绝 缘瓷帽受到力的作用。 在满足额定容量的情况下，选择二次连接导线的允许最小截面为： （3-5） 2 2 )( m rrrz ljs s ejgn （3）计算如下： 110kv侧 1）额定电压kvuu nwn 110 2）额定电流 0.1736ka)110331.5(1.05)u3(05. 105 . 1 nmax. 本 siii gn 根据以上数据，可以初步选择lb7-110型户外独立式电流互感器，其技术参数如下： 第三章 互感器的选择 20 额定电流比：1000/5a 热稳定倍数：75 动稳定倍数：150 3）热稳定校验： d t=2.05 s d q=3071.9 （ka2.s） 1=（7510001000）21=5625（ka2.s） d q 2 nri k 满足热稳定要求。 4）动稳定校验： cj i=98.697 ka 1502100010-3=212.1（ka） cj i ed ik2 满足动稳定要求。 故选择 lb7-110型户外独立式电流互感器能满足要求，由上述设计可列表如下表3-1 所示。 （4）电流互感器一次电流选择 当电流互感器单独用于保护回路时，其电流应大于该电气设备可能出现的最大长期负 荷电流，对于 y、d 接线的变压器差动回路需计算使所选用的各侧电流互感器在变压器以 额定容量运行时，其各侧电流互感器的二次电流，使差动继电器达到平衡，一般将变压 器 y 侧的电流互感器的额定一次电流增大倍。3 表3-1 电流互感器的选择结果 lb7-110 产品数据计算数据 nwn uu 110 kv110 kv max.gn ii 1000 a173.6 a cjnd iik 1 2212.1 ka98.697 ka dnr qik1 2 5625 ka2.s3071.9 ka2.s 1）电流选择如下： 设 备 项 目 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 21 差 动： 110 kv 侧=a取 400a n i3642103 38.5kv 侧=a 取 1200a n i10396003 10.5kv 侧=2199取 3000a n i 过流过负荷： =210a取 300a 110.n i =300 a取 400a 5 . 38.n i 2 600 =2199 a取 3000a 5 . 10.n i 零序：=取 2000a max. 0n i1715502139. 13 2）准确级选择 所谓准确度是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大误差。对于 不同的测量仪表，应选用不同准确度的电流互感器。 准确度选择的原则如下： 计费计量用的电流互感器其准度为 0.20.5 级； 用于监视各进出线回路中负荷电流大小的电流表应选用 1.03.0 级电流互感器。 因此，差动，选用 d 级 过流过负荷，选用 3 级 零序接地保护采用专用的电流互感器。 （5）二次电流选择 根据电流互感器的特点，二次电流全部选 5a。 3.33.3 电压互感器的选择电压互感器的选择 1、电压互感器的选择原则 （1）一次回路电压选择。为了确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压 互感器一次绕组所接电网电压应在（1.1-0.9）范围内变动。 n u （2）按二次回路电压选择。电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标 准，仪表的要求。 第三章 互感器的选择 22 （3）按容量的选择。互感器的二次容量(对应所要求的准确级)应不小于互感器的 2n s 二次负荷s2，即： 22 ssn 电压互感器应接一次回路电压、二次回路，安装地点和使用条件，二次负荷及准确 级要求进行选择。 选择如下： 2、110kv侧电压互感器： 母线侧电压互感器选用 jdcf-110 型电压互感器,它是单相、四绕组、串级式绝缘、陶 瓷、 “分”列式（有测量和保护“分”开的二次绕组）户外安装油浸式全密封型互感器， 适用于交流 50hz 有效接地电力系统，作电压、电能测量和继电保护用。一次线圈分两部 分绕在上、下铁芯上，二次线圈在下铁芯上。三个二次绕组为：测量绕组、保护绕组和 剩余电压绕组。其一级绕组额定电压为 110/3kv，测量绕组额定电压为 0.1/3kv，保 护绕组额定电压为 0.1/3kv，剩余电压绕组 0.1kv。测量用准确级为 0.2 级，额定二次负 荷 100va，保护用准确级为 0.5 级，额定二次负荷 250va。 （1）一次电压选择 110kv 侧：=kv p v 3 110 10kv 侧：=kv p v 3 10 （2）二次电压选择 110kv 主二次绕组：=v p v 3 100 辅助二次绕组：=100 v p v 10kv主二次绕组：=v p v 3 100 辅助二次绕组：=v p v 3 100 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 23 第四章 主变继电保护的配置及整定计算 4.14.1 变压器继电保护变压器继电保护的配置的配置 电力变压器是电力系统的重要组成元件，它的安全运行是电力系统可靠工作的必要条 件。电力变压器是一种静止的电气设备，结构比较可靠，发生故障的机会相对较少。电 力变压器在运行中，可能发生故障和不正常的工作状态。因此，电力变压器应按照其容 量和重要程度装设相应的继电保护装置。 变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。变压器的保护主要有瓦斯保护、 纵差动保护、相间短路的后备保护和过负荷保护，以及中性点直接接地电网的零序后备 保护。 4.1.1 变压器的瓦斯保护 对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所 产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器 各电源侧的断路器。 应装设瓦斯保护的变压器容量界限是：800kva 及以上的油浸式变压器和 400kva 及 以上的车间内油浸式变压器。同样对带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，也应装设 瓦斯保护。 4.1.2 变压器的纵差动保护和电流速断保护 对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应根据容量的不同，装设纵联差动保护或电 流速断保护。 容量为 10000kva 以下的变压器，可装设电流速断保护作为变压器相间短路保护的主 保护，且其过电流保护的时限大于 0.5s。 并列运行，容量为 6300kva 以上的变压器，应装设纵联差动保护作为变压器的主保 护而以过电流保护作为其后备保护。 通常可以采用 bch 型差动继电器保护，它的有点是简单、可靠、快速动作。采用 bch 型差动继电器保护时，在变压器 y 侧的电流互感器都接成三角形，在变压器侧的 电流互感器接成星型。常用的 bch 型继电器有以下两种： （1）由带加强型速饱和变流器的差动继电器（bch-2 型）构成的纵差动保护； （2）由带制动特性的差动继电器（bch-1 型）构成的纵差动保护。 4.1.3 变压器相间短路的后备保护和过负荷保护 变压器相间短路的后备保护既是变压器主保护的后备保护，又是相邻母线或线路的后 第四章 主变继电保护的配置及整定计算 24 备保护。根据变压器容量的大小和系统短路电流的大小，变压器相间短路的后备保护可 采用过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护或负序电流保 护等。 1、变压器的后备保护 （1）过电流保护 一般用于降压变压器、保护装置的整定值，应考虑事故状态下可能出现的过负荷电 流； 负序电流保护和单相式低电压启动的过电流保护，用于 6300kva 及以上的升压变压 器。 （2）零序电流保护 接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护。110kv 及以上中性直接接地电 网中，如果变压器中性点接地运行，应装设反映外部接地短路的变压器零序电流保护。 （3）配置原则 对于三绕组变压器的后备保护，当变压器油箱内部故障时，应跳开各侧断路器，当油 箱外部故障时，应只跳开近故障点侧的变压器断路器，使变压器其余两侧继续运行。 1）对单侧电源的三绕组变压器，应设置两套后备保护，分别装于电源侧和负荷侧。 2）对于多侧电源的三绕组变压器，应在三侧都装设后备保护。 2、变压器的过负荷保护 变压器的过负荷保护反应变压器对称过负荷引起的过电流。保护用一个电流继电器接 于一相电流，经延时动作于信号。对 400kva 以上的变压器，当数台并列运行，或单独运 行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。对于无 经常值班人员的变电站，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳