220KV10KV变电所电气设计

1、目 录前 言2内容摘要 31 电气主接线41.1主接线设计原则及要求41.2主接线设计方案52 变压器的选择72.1本站主变压器台数确定82.2所用变压器的容量的确定83 短路电流计算83.1 短路电流计算的目的、规定和步骤83.2 短路电流的计算方法103.3 短路电流计算表124 电力变压器的保护134.1 保护配置的原则134.2 瓦斯保护144.3 纵差动保护或电流速断保护144.4过电流保护154.5 零序保护165 主要电气设备选型175.1 电气设备选择的基础知识175.2 高压电气设备选择及校验186 计量柜二次回路276.3 补偿柜二次回路296.4 出线柜的设计32结 论3

2、3参考文献34前 言此次设计的特点是：对专业知识进行更好的巩固与吸收，我们进行了为期十天的设计。在这次设计中是对学习电气化专业综合性很好的一次训练，通过三年的学习，为此次设计打下了坚实的理论基础。设计题目“变电站220/10kv电力变压器保护设计”，它主要包括电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选型、变压器各项整定计算等几个部分。通过这次设计巩固了所学课程的理论知识并掌握了电气设计基本方法，培养了独立分析和解决问题的能力，提高了工作能力和工程设计的基本技能。在设计过程中我们不但遇到了不少的难题，同时也发现了自己知识结构的薄弱环节，但在查资料后圆满的完成此次设计。本次使我得到了很大的进步，掌握

3、了更多的专业知识。但是由于基础较差，设计中存在一些错误。望老师予以指正。内容摘要本次设计是变电站220/10kv电力变压器保护设计。着重培养学生对电力系统的基本设计能力，也特别注重培养对三年来所学的综合应用。全部内容共分六章，第一章概述，第二章电气主接线设计，第三章短路计算，第四章主要电气设备选择，第五章电力变压器保护，第六章中央信号设计，第七章配电装置设计以及计算书和电气设备主接线图的绘制。通过本次设计，我学习了设计的基本方法，巩固三年以来学过的知识，培养独立分析，并加深对变电站的理解。 本次设计历时十天，查阅了大量的相关资料，现已完成。在本人水平有限，有不足之处请老师见谅。关键词:电气主接

4、线 短路计算 电气设备选择 变压器整定计算 1 电气主接线1.1主接线设计原则及要求变电所电气主接线是指变电所的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、和设备的控制方法的拟定将会产生直接的影响。1.1.1主接线设计原则第一变电所根据510年电网发展规划进行设计。在有一、二级负荷的变电所中宜采用双路电源供电装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设三台主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部

5、负荷，并应保证用户的一、二级负荷。变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠，运行灵活，操作检修方便，节约投资和便于扩建等要求。主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度。主接线应满足在调度，检修及扩建时的灵活性。主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理（即投资省、占地面积小，电能损失少）。35110kv线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组成或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或单母分段的接线。3563kv线路为8回及以上时，亦

6、可采用双母线接线。110kv线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。在采用单母线、单母线分段或双母线的35110kv主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当110kv线路为6回及以上时，3563为8回及以上时，可装设专用的旁路断路器。主变压器35110kv回路中的断路器，有条件时亦可接入旁路母线。采用sf6断路器的主接线不宜设旁路设施。当变电所装有两台主变压器时，610kv侧宜采用单母线分段。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当635kv配电装置采用手车式高压开关柜时

7、，不宜设置旁路设施。1.1.2主接线设计的基本要求在设计主接线时应使其满足供电的可靠性、灵活性和经济性三相基本要求：（1）可靠性供电可靠性是电力系统生产和分配的重要要求，所以研究主接线可靠性应满足要求是：重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析，主接线的可靠性的衡量标准是运行实践。其次，主接线的可靠性在很大程度上取决予设备的可靠程度，采用可靠性高的用电设备可以简化接线。最后，要考虑设计的变电所在电力系统中的地位和作用。在短路器检修时，不宜影响对系统的供电。在短路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间的长短，应尽量保证对重要用户的供电，避免全部停电的可靠性。(2)灵活

8、性主接线应满足在调度、检修和扩建时的灵活性。首先，调度时应灵活的投入和切除发电机、变压器和线路调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。其次，检修时可以方便的停运断路器、母线等进行安全检修而不致影响电力网运行和对用户的供电。最后，扩建时可以容易的从初期接线过度到最终接线。(3)经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下作到经济合理。首先，投资省主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资，适当限制短路电流以便选择价格合理的电器设备。其次，占地面积小电器主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架导线、绝缘子，及安装费用。最

9、后，电能损耗小、经济合理的选择主变压器的形式、容量和台数避免两次变压而增加电能损失。1.2主接线设计方案1.2.1两种方案的优缺点根据要求拟定一个可行性方案，并依据对主接线的要求，接线方案的优缺点来选择。方案一：单母分段带旁路接线图方案二：双母线接线图(1)单母分段带旁路接线的优缺点优点:1）母线经断路器分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电.2）一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电,通过旁路母线代替故障段母线,缩短停电时间。缺点：3）闸操作比较复杂容易导致误操作. 4）接线所用设备多,配电装置复杂,经济性较差.(2)双母线接线的优缺点双

10、母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。由于母线继电器保护的要求，一般某一组母线连接，以固定连接的方式运行。优点：1）供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2）调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3）扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会

11、如单母线分段那样导致出线交叉跨越。4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：1）增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。1.2.2方案的比较和方案的确定（1）可靠性的比较1) 220kv侧属于架空进线,方案一中的双母要比方案二中的单母带旁更加可靠。2) 10kv侧两个方案都是用的双母线接线不用比较。3) 10kv侧、类负荷占65%要求可靠性较高，不充许停电,如检修断路器方案二可以在不停电的情况下操作,而方案一就得考虑到

12、过载所带来的后果。（2）灵活性的比较1) 220kv方案二带旁路要比双母线灵活。2) 10kv侧、类负荷占65%灵活性要求较高，两种方案均一样。经济性比较方案一的综合投资为z=1741.48 （万元）方案二的综合投资为z=1826.14 （万元）方案一的年运行费用为u=57.69 （万元）方案二的年运行费用为u=58.76 （万元） z1<z2 u1<u2经过以上各个方面的比较最后确定方案一为本次变电站设计的最终方案。1.3 经济比较经济比较对技术上较好的方案，分别进行投资及年运行费计算后，在通过经济比较，选出经济上最优的方案。在诸方案中，z与u均为最小的方案优先选用。做z大的方案

13、而u小，或分之，则应进一步进行经济比较，比较的方法有下述两种：1.3.1 静态比较法：抵偿年限法：在两方案中，如综合投资z1z2，而年运行费u1u2，则可用抵偿年限t确定最优方案。根据当前国家经济政策，t规定5到8年为限。t小与5到8年的，采用z大的方案一为最经济，应为方案一多投资的费用，可在t年内由节约的年运行费予以补偿。若t大于5到8年，表明方案一每年节约的年运行费，不足以在短期内将多用的投资偿还，在以选用初期投资小的方案二为宜。计算费用最小法：入在技术上相当的方案多于两个，可取t=5到8年，然后分别计算各方案的计算费用c，其中c最小的方案为最经济的方案（1）计算综合投资z：z=z0(1+

14、a/100)（万元）z0=1024.4 57.1×2+(600+100)+50+5×32=1024.457.1×2为两台变压器的价格600+100为双母线加一回馈线投资的钱数50+5×32为屋内配电投资a为不明显的附加费用比例系数，一般220kv取70，110kv取90。z=1024.4(1+70/100)=1741.48(万元)（2）变压器年电能损失总值a=n(p0+kq0)t0+1/2n(p+kq)×(smax/sn)²(kw·h)sn=一台变压器的容量（kva）smax=n台变压器承担的最大总负荷t0变压器全年实际运行

15、小时数，一般可取8000；0为一台变压器的空载的短路有功损耗200(kw)q0i0（%）sn/100（kvar）；=1.015%*60000/100=609为一台变压器的短路有功损耗（kw）638q0ud（%）sd/100=13×60000/100=7800a=n(p0+kq0)t0+1/2n(p+kq)×(smax/sn)²(kw·h)=2×(281+0.1×609)×8000+1/2(1020+0.1×7800)×(60000/60000)² ×4600=9610400（3）计算年

16、运行费用uu=aa*10-4u1+u2(万元)u1小修、维护费，一般为（0.0220.042）zu2折旧费，一般为（0.0050.058）za电能电价，一般可取0.060.08元/（kw·h）a变压器年电能损失总值9610400 (kw·h)u=aa*10-4u1+u2(万元)=0.06*9610400*10-4+0.022+0.005=57.69经济比较方案2、220采用单母分段带旁路接线（1）计算综合投资zz=z0（1+a/100）（万元）650单母分段带旁路接线的投资价格z0=57.1×2(650+100)+50+32×5=1074.2(万元)z=

17、1024.4(1+70/100)=1826.14（2）变压器年电能损失总值a=9610400（3）计算年运行费用uu=aa*10-4u1+u2(万元)u1小修、维护费，一般为（0.0220.042）zu2折旧费，一般为（0.0050.058）za电能电价，一般可取0.060.08元/（kw·h）a变压器年电能损失总值9610400(kw·h)u=aa*10-4u1+u2(万元)=0.06*9610400*10-4+0.042+0.058=58.76 10kv侧方案一和方案二相同 不用比较表1-1 方案对比方案编号z万元变压器年电能损失总值年运行费用u万元方案一1741.48

18、961040057.69方案二182676结论:通过两种方案的技术比较和经济比较由上表可知方案一比方案二经济,z1<z2,u1<u22 变压器的选择主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综合考虑确定。主变压器容量一般按变电所、建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期的负荷发展。对于城网变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得跔容量的备用电源时，可装设一台主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，

19、当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三相三绕组变压器。110kv及以上电压的变压器绕组一般均为yn连接；35kv采用yn连接或d连接，采用yn连接时，其中性点都通过消弧线圈或小电阻接地。2.1本站主变压器台数确定本所有两个电压等级，2台变压器采用双绕组接线方式。由于近年经济的飞速发展，用户对电的需求增长迅速，又考虑到送入市区的220k电力十分昂贵，城市规划提供的所址路径十分困难，为充分利用条件将有可能采用分裂变压器以尽量加大输送容量。2.2所用变压器

20、的容量的确定（1）枢纽变电所，总容量为60mva及以上的变电所，装有水冷却或强迫油循环冷却的主变压器以及装有同步调相机的变电所，应装设两台所用变压器。如能够从变电所外引入可靠的备用电源，可只装一台所用变压器。应装设备用电源自动投入装置。（2）对于本次设计总容量为60mva的变电所应装设两台变压器一台所用一台备用，应装设备用电源自动投入装置。当一台变压器出现故障时，另一台利用空气开关自动投入。所用变压器的选择：资料：所用变率为0.6%，pm -变电所的最大计算负荷s所=(0.6%×pm)/cos=(0.006×70)/0.88=477（kva）查发电厂电气部分课程设计参考资料

21、p58表3-6.选sjl1500其参数如下:表2-1 变压器型号参数型号容量空载电流 阻抗电压（%）连接组sjl1-5002.14y/y0-12两台双绕组标准容量电力变压器,一台投入一台备用,接于10kv母线侧。3 短路电流计算3.1 短路电流计算的目的、规定和步骤短路是电力系统最常见的故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相或中性点接系统中相与地之间的短路。短路形成的原因：（1）设备绝缘损坏：正常运行时电力系统各部分绝缘是足以承受所带电压的，且具有一定的裕度。但电气设备在制造时可能存在某些缺陷；在运输、保管和安装的过程中，绝缘可能受到机械损伤；长期低电压过电流运行的设备绝缘会迅速老化等原因，使

22、电气设备的绝缘受到削弱或损坏，造成带电部分的相与相或相与地形成通路。（2）恶劣的自然条件，大气过电压（雷击）引起闪络，大风和复冰引起倒杆和短线等造成短路。（3）工作人员误操作如设备检修未拆除地线就加电压、运行人员带负荷拉刀闸等。其它原因在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一

23、时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需用短路电流。3.1.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算

24、。在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。接地装置的设计，也需用短路电流。3.1.2 短路电流计算的一般规定（1）计算的基本情况：1）电力系统中所有电源均在额定负载下运行。2）短路发生在短路

25、电流为最大值时的瞬间。3）所有电源的电动势相位角相等。4）应考虑对短路电流值有影响的所有元件。（2）接线方式：计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（3）计算容量：应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑工程建成后510年）。（4） 短路种类：一般按三相短路计算（5）短路计算点：在正常接线方式中，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。对于带电抗器的610kv出线与厂用分支线回路母线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应该取电抗器前。选择其导体和电器时，短

26、路计算点一般取在电抗器后。根据以上原则，可选各级电压母线、各出线为短路点。3.1.3 短路点的选择 变电站共分4个短路计算点，分别在220kv母线侧，10kv母连侧，10kv所用变侧，10kv出线侧。3.1.4 计算步骤(1)选择计算短路点(2)画等值网络（次暂态网络）图1）首先去掉系统中的所有负载分支、线路电容、电抗及元件的电阻 。2）选取基准容量sb和基准电压ub(一般取各级的平均额定电压)3）将各元件电抗换算为同一基准值的标么值。4）绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。(3)化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与

27、短路点之间的电抗，即转移电抗xif。(4)求计算电抗xjs(5)由运算曲线查出(各电源供给的短路电流周期分量标幺值运算曲线只作到xjs=3.5)。(6)计算无限大容量(或xjs3)的电源供给的短路电流周期分量。(7)计算短路电流周期分量有名值和短路容量。(8)计算短路电流冲击值。(9)绘制短路电流计算结果表。3.2 短路电流的计算方法3.2.1 基准值计算高压短路电流计算一般只计及元件（即发电机、变压器、电抗器、线路等）的电抗，采用标么值计算。为了计算方便，通常取基准容量sb =100mva或sb =1000mva，基准电压ub一般取有名值的平均电压，当基准容量sb与基准电压ub选定后，基准电

28、流:ib=sb/ub基准电抗:xb=ub/ib常用基准值表3-1 常用基准值电气量基 准 值sb(mva)100ub(kv)23010.5ib(ka)0.255.5353.3 短路电流计算表短路点编号基值电压ub(kv)基值电流ib(kv)支路名称转移电抗xif(标幺值)基准电流in(ka)os短路电流周期 分量稳态短路电流0.2s短路电流短路电流冲击值ich(ka)全电流最大有效值 l0h(ka)短路容量s"kva）标幺值i"*有名值i"(ka)标幺值i*有名值i(ka)标幺值i0.2*有名值i0.2(ka)公式uavsb/ubi"*ini*ini0.

29、2*in2.55i"1.25i"i"und12300.25220kv系统远期最大运行方式近期最小运行方式 0.140.160.257.146.131.791.537.146.131.791.537.146.131.791.534.553.912.712.33680.18584.15d210.55.510kv系统远期最大运行方式近期最小运行方式0.510.535.51.961.8810.7810.321.961.8810.7810.321.961.8810.7810.3227.4126.31 16.3815.68186.62178.71d310.55.510kv厂用

30、电系统远期最大运行方式近期最小运行方式13.2113.235.5 0.080.080.420.42 0.080.080.420.42 0.080.080.420.421.011.010.640.647.247.24d410.55.510kv出线系统远期最大运行方式近期最小运行方式1.561.585.50.640.633.583.490.640.633.543.490.640.633.543.499.028.89 5.385.3061.2660.404 电力变压器的保护4.1 保护配置的原则对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：（1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接

31、地侧的单相接地短路；（2）绕组的匝间短路；（3）外部相间短路引起的过电流；（4）中性点直接接地电网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；（5）过负荷；（6）油面降低；（7）变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。（8）800kva及以上的油浸式变压器和400kva及以上的建筑物内（车间内）油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。当变压器安装处电源侧无断路器或短路开关时，可作用于信号。对变压器引出线、套管及内部的短路故障，应装设相应的保护装置，并应符合下列规定：10000kva及以上的单独运行变

32、压器和6300kva 及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护。6300kva及以下单独运行的重要负荷的变压器，亦可装设纵联差动保护。10000kva及以下的变压器可装设电流速断保护和过电流保护。2000kva及以上的变压器，当电流速断灵敏系数不符合要求时，宜装设纵联差动保护。上述各项规定的保护装置，应动作于断开变压器的各侧断路器。400kva及以上，一次电压为10kv及以下，绕组为三角星形连接的变压器，可采用两相三继电器式的过流保护。对于设置在负荷端或分变电所的电压在10kv及以下容量在800kva及以下的变压器亦可采用熔丝保护。变压器的纵联差动保护应符合下列要求：应能躲过励磁涌

33、流和外部短路产生的不平衡电流。差动保护范围应包括变压器套管及其引出线。如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。但在63 kv或110 kv电压等级的终端变电所和分支变电所，以及具有旁路母线的电气主接线，在变压器断路器退出工作，由旁路断路器代替时，纵联差动保护可利用变压器套管内的电流互感器，引出线可不再采取快速切除故障的辅助措施。对由于外部相间短路引起的变压器过电流，应装设相应的保护装置。保护装置动作后，应带时限动作于跳闸，并应符合下列规定：过电流保护宜用于降压变压器。复合电压起动的过电流保护或低电压闭锁的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流不符合灵敏性要求的降压变压器

34、。外部相间短路保护应符合下列规定：双绕组变压器，应装于主电源侧。根据主接线情况，保护装置可带一段或两段时限，以较短的时限动作于缩小故障范围，以较长的时限动作于断开变压器各侧断路器。三绕组变压器，宜装于主电源及主负荷侧。主电源侧的保护应带有两段时限，以较短的时限断开未装保护侧的断路器。当不符合灵敏性要求装设方向元件。中性点直接接地的110 kv电力网中，当低压侧有电源的变压器中性点直接接地运行时，对外部单相接地引起的过电流，应装设零序电流保护，并应符合下列规定：零序电流保护可由两段组成，每段应各带两个时限，并均应以较短的时限动作于缩小故障范围；以较长的时限有选择性地动作于断开变压器各侧断路器。双

35、绕组及三绕组变压器的零序电流保护应接到中性点引出线上的电流互感器上。电力变压器的故障，异常运行状态及其保护方式电力变压器是电力系统的重要组成元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常工作运行带来严重的的影响。电力变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障.油箱内部故障包括绕组的相间短路,中性点直接接地侧的接地短路和匝间短路.变压器油箱内部故障危害很大,故障处的电弧不仅烧坏绕组绝缘和铁心,而且使绝缘材料和变压器油强烈气化,可能引起油箱爆炸.油箱外部故障,主要是绝缘套管和引出线上发生的相间短路和中性点直接接地侧的接地短路。变压器的异常运行状态主要有:过负荷,外部短路引起的过电流,外部接地短路引起中

36、性点过电压,油面降低及过电压或频率降低引起的过励磁等。4.2 瓦斯保护800kva及以上的油浸式变压器和400kva及以上的建筑物内（车间内）油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。当变压器安装处电源侧无断路器或短路开关时，可作用于信号。（1）瓦斯保护的优缺点优点：动作快、灵敏度高、安装接线简单，能反应油箱内部发生的各种故障。缺点：不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。因此，瓦斯保护相互配合，相互补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内、外及引出线上发生的各种故障。（2）变压器瓦斯保护装置及

37、整定瓦斯继电器的类型：瓦斯继电器又称气体继电器，瓦斯继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中，油箱内气体通过瓦斯继电器流回油枕。瓦斯保护接线由信号回路和跳闸回路组成，变压器内部发生轻微故障时，继电器触点闭合，发出瞬时“轻瓦斯动作”信号；变压器内部严重故障时，油箱内产生大气体，强烈的油流冲击挡板，继电器触点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，跳开变压器各侧断路器，因重瓦斯继电器触点有可能瞬时接通，故跳闸回路中一般要加自保持回路，变压器严重漏油使油面降低时，继电器动作，同样发生“轻瓦斯动作”信号。瓦斯保护的整定一般瓦斯继电器气体容积整定范围为250300cm3变压器容量在10000kva以上时，一般正常

38、整定值为250cm3，气体容积整定值是利用调节重锤的位置来改变的。重瓦斯保护油流速度的整定：重瓦斯动作的油流速度整定范围为0.61.5m/s，在整定流速时，均以导油管中的流速为准，而不依据继电器处的流速，根据运行经验，管中油流速度整定为0.61m/s时，保护反映变压器内部故障是相当灵敏的，但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度约为0.40.5m/s。因此，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定在1m/s左右。对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应根据容量的不同，装设纵差动保护或电流速断保护。纵差动保护适用于：并列运行的变压器，容量为6300kva以

39、上时；单独运行时，容量为10000kva以上时；电流速断保护用于10000kva以下的变压器，保护的时限大于0.5s时。4.3 纵差动保护或电流速断保护4.3.1 纵差动保护纵差动保护或电流速断保护用来反应变压器绕组,套管及引出线的短路故障,保护动作于跳开各电源侧断路器：10000kva及以上的单独运行变压器和6300kva及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护。6300kva及以下单独运行的重要负荷的变压器，亦可装设纵联差动保护。10000kva及以下的变压器可装设电流速断保护和过电流保护。2000kva及以上的变压器，当电流速断灵敏系数不符合要求时，宜装设纵联差动保护。400kva及以

40、上，一次电压为10kv及以下，绕组为三角星形连接的变压器，可采用两相三继电器式的过流保护。(1)变压器的纵联差动保护应符合下列要求：应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流。差动保护范围应包括变压器套管及其引出线。如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。但在63 kv或110 kv电压等级的终端变电所和分支变电所，以及具有旁路母线的电气主接线，在变压器断路器退出工作，由旁路断路器代替时，纵联差动保护可利用变压器套管内的电流互感器，引出线可不再采取快速切除故障的辅助措施。(2)国内广泛应用有下列几种类型继电器构成的差动保护： 带短路线圈的bch2型差动继电器 带磁制动特性的bch1型

41、差动继电器 多侧磁制动特性的bch4型差动继电器 鉴别涌流间断角的差动继电器 二次谐波制动的差动继电器由bch2型继电器构成的差动保护：bch2型差动继电器是具有带短路线匝的速饱和变流器，它能可靠地躲过变压器励磁涌流及保护区外故障时的不平衡电流，可以用作双绕组变压器的差动保护。(3)变压器纵差动保护的整定计算原则在正常运行情况下，为防止电流互感器二次回路断线时引起差动保护误动作，保护装置的起动电流应大于变压器的最大负荷电流if·max,当负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流in，装置的起动电流为idz=kk·if·max躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流

42、综上所述,选bch2型差动继电器差动保护的动作电流：idz=464a灵敏度校验：klm=3.292结论：差动保护满足灵敏度的要求。1号.2号主变差动保护定值如下：220kv侧 300/5 wed=5(匝)10kv 侧 4000/5 wph=1(匝)4.4过电流保护(1)为了反映变压器外部故障而引起的变压器组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备保护，变压器应装设过电流保护。根据变压器容量和系统短路电流水平的不同，实现保护的方式有：过电流保护，低电压起动的过电流保护，复合电压起动的过电流保护及负序过电流保护等。对于由外部相间短路引起的变压器过电流，可采用下列保护作为后备保护

43、，其中，过电流保护宜用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷。复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器和系统联络变压器，负序电流保护和单相式低电压起动的过电流保护，可用于6300kva及以上的升压变压器。(2)中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路的零序电流110kv及以上中性点直接接地电网中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器上装设零序电流保护，作为变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。(3)过负荷电流保护对于400kva及以上的变压器，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

44、荷保护，过负荷保护应接于一相电流上，带时限动作于信号。(4)低电压起动的过电流保护只当电流元件和电压元件同时动作后，才能起动时间继电器，经过预定的延时后，起动出口中间继电器动作于跳闸，低电压元件的作用是保证在上述一台变压器突然切除或电动机自起动时不动作，因而电流元件的整定值就可以不考虑，可能出现的最大负荷电流，而是按大于变压器的额定电流整定，即idz=kk/ka×ie·b低电压元件的起动值应小于在正常运行情况下母线上可能出现的最低工作电压，同时，外部故障切除后，电动机自起动的过程中，它必须返回。(5)复合电压起动的过电流保护这种保护是低电压起动过电流保护的一个发展，它将原来

45、的三个低电压继电器改由一个负序电压继电器和一个接于线电压上的低电压继电器组成。保护装置中电流元件和相间电压元件的整定原则与低电压起动过电流保护相同。复合电压起动的过电流保护有下列优点：负序电压电器的整定值小，在不对称短路时，电压元件灵敏系数高。当经过变压器后面发生不对称短路时，电压元件的工作情况与变压器采用的接线方式有关。在三相短路时，如果由于瞬间出现负序电压，使继电器动作，当负序电压消失后，低电压继电器又接于线电压上，这时只要低电压继电器不返回，就可以保证保护装置继续处于动作状态。由于低电压继电器返回系数kh>1，实际上相当于灵敏系数能提高kh=（1.151.2）倍。保护的动作电流id

46、z=307.26灵敏度校验：klm=4.33>1.2 满足要求动作时限：t=3.5+0.5=4s选dl-31/10型电流继电器4.5 零序保护4.5.1中性点直接接地电网的零序后备保护配置及接线对于变压器高压侧和相邻元件单相接地短路，应装设变压器零序保护作为相邻元件，变压器高压绕组和引线的后备保护。零序保护装置与变压器中性点绝缘水平和接地方式有关。降压变电所变压器的零序保护：分级双绕组变压器，先跳开高压分段断路器，如接地故障在接地运行的一台变压器处，则使接地运行的一台变压器高压侧断路器跳闸。零序段：i'dz.0=6.52kat=主保护时间+t+分闸时间+熄弧时间t=0.5s+0.

47、04s+14ms=0.554s校验：klm=2.85>1.5(满足)零序段：i”dz.0=7.12ka校验：klm=2.5>1.5(满足)t2=0.5+0.5+0.04+0.014=1.054s此次220/10kv大降压变电所的主变保护列表如下：表4-1 220/10kv大降压变电所的主变保护保护种类保护范围瓦斯保护（主保护之一）油箱内的各种故障，油面降低，铁芯烧损等纵差动保护（主保护之一）变压器绕组、套管及引出线过电流保护（复合电压起动的过电流保护）外部相间短路零序电流保护外部接地短路10kv屋内配电装置。采用两层配式布置，一层布置电流互感器、断路器；二层布置隔离开关、母线。5

48、主要电气设备选型导体和电器的选择设计，同样必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。5.1 电气设备选择的基础知识5.1.1 一般原则（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。（2）应按当地环境条件校核。（3）应力求技术先进和经济合理。（4）扩建工程应尽量使新老电器型号一致。（5）选择导体时应尽量减少品种。（6）选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格，在特殊情况下用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。5.1.2 有关的几项规定导体和电器应按正常运行情况选择

49、，按短路条件验算其动、热稳定，并按环境条件校核。电器的基本使用条件。（1）在正常运行条件下,按各回路最大持续工作电流选择。（2）验算导体和电器时，所用短路电流的有关规定见节（短路电流）（3）验算导体和110kv以下电缆短路热稳定时，所用的计算时间，一般采用后备保护动作。时间加相应的断路器全分闸时间。电器和110kv及以上充油电缆的短路电流计算时间，一般采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间。断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。（4）验算短路热稳定时，导体的最高允许温度可参照发电厂电气部分课程设计参考资料p106表5-1所列数值。表5-1 导体的最高允许温度导体种类和材料

50、短路时导体允许工作温度（c0）导体最长允许工作温度（c0）热稳定系数c值母线（铝）2007087（5）验算短路动稳定时，硬导体的最大应力大于表所列数值。表5-2 导体和电器的选择材料硬铜硬铝钢最大允许应力137×10669×106157×106（6）环境条件。选择导体和电器时，应按当地环境条件校核。5.1.3 电器选择的基本要求在选择导体和电器时，一般按发电厂电气部分课程设计104页表57所列各项进行选择和校验。（1）技术条件：选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压和过电流的情况下保持正常运行。1）长期工作条件：电压：选用的电器在允许最高工作电压umax

51、不低于该回路的最高运行电压ug,即umaxug电流：选用的电器额定电流in不得低于所在回路在各种可能方式下的持续工作电流ig,即：inig2）短路稳定条件：校验的一般原则：电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相严重时，则应按严重情况校验。用熔断器保护的电器可不校验热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互感器，可不验算动、热稳定。（2）短路的热稳定条件：it²ti²tdzit-t秒内设备允许通过的热稳定电

52、流有效值(ka)t-设备允许通过的热稳定电流时间(s)校验短路热稳定所用的计算时间tdz按下式计算：tdz=tb+tdtb-继电保护装置后备保护动作时间（s）td-断路器全分闸时间（s）3.短路的动稳定计算：imaxichich-短路冲击电流峰值（ka）imax-电器允许的极限通过电流峰值（ka）5.2 高压电气设备选择及校验5.2.1高压断路器的选择断路器型式的选择：除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6220kv的电网一般选用少油断路器，电压110330kv电网，可选用sf6或空气断路器，大容量机组釆用封闭母

53、线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。（1）断路器选择的具体技术条件如下：1）电压：ugun ug-电网工作电压2）电流：ig.maxin ig.max-最大持续工作电流3）开断电流：ip.tinbript-断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量inbr-断路器额定开断电流动稳定：ichimaximax-断路器极限通过电流峰值ich-三相短路电流冲击值热稳定：i²tdzit²ti-稳态三相短路电流tdz-短路电流发热等值时间it-断路器t秒热稳定电流其中tdz=tz+0.05"²由"=i"/i和短路电流计算时间t，可从发

54、电厂电气部分课程设计参考资料p112，图51查出短路电流周期分量等值时间，从而可计算出tdz。5.2.2 隔离开关的选择隔离开关形式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较然后确定。参数的选择要综合考虑技术条件和环境条件。（1）选择的具体技术条件如下：1）电压： ugun ug-电网工作电压2）电流： ig.maxin ig.max-最大持续工作电流3）动稳定：ichimax4）热稳定：i²tdzit²t5.2.3 互感器的选择互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。互感器的作用：（1）一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构轻巧，价格便宜，并便于屏内安装。（2）使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。图5-1 断路器控制回路（1）电压互感器的选择1