变电站设计-毕业设计

PAGE绪论变电站是电力系统中的一个重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，担负着电能转换和电能重新分配的重要任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。传统变电站一般都采用常规设备。二次设备中的继电保护和自动装置，远动装置等采用电磁式或晶体管式，体积大，设备笨重，因此主控室、继电保护室占地面积较大。常规装置结构复杂，可靠性底，维护工作量大。随着国民经济的持续发展，人民的生活质量和生活水平越来越高，家用电器越来越多地进入千家万户，各工矿企业和居民用户对保证电能质量的要求越来越高。衡量电能质量的主要指标是电压和频率，另外还要考虑谐波的危害。频率主要由发电厂来调节，而合格的电压则需要发电厂和变电站共同来保证，变电站也应该通过调节变压器分接头位置和控制无功补偿设备进行调节，但传统的变电站大多数不具备自动调压手段，因此无法保证电能质量。对于谐波的危害，更没有引起足够的重视和采取有力措施，且缺乏科学的电能质量考核办法。电力系统要做到优质、安全、经济运行，必须及时掌握系统的运行状况，以便采取一系列的自动控制和调节手段，但传统变电站由于远动功能不全，一些遥测、遥信量无法实时送到调度中心，不能满足向调度中心及时提供运行参数的要求。变电站本身又缺乏自动控制和调控手段，因此无法实时控制，不利于系统的安全、稳定运行。随着社会经济的发展，人民生活水平的不断提高，人们对于电能的需求也在迅速递。特别是近几年来，电力需求量出现了巨大的缺口，尤其是夏季用电高峰期。具统计，2004年，全国31个省、自治区、直辖市中有20个出现了“拉闸限电”的现象，使得国民经济和居民生活受到了一定的影响。其主要原因是电力增长率低于了国民经济生产总值增长率。因此加大电力和电网建设是十分必要的。我们本次所做的毕业设计就是针对电能的传输和分配问题，力图解决主变压器和电气主接线形式的选择问题，可能发生的短路电流，线路、变压器和电容器的保护问题，并综合考虑变电站远景的发展问题。从而使用户使用上可靠、优质、价廉的电能。随着电力系统的发展，电网结构越来越复杂，各级调度中心需要获得更多的信息，以准确掌握电网和变电站的运行状况。同时，为提高电力系统的可控性，要求更多地采用远方集中监控和控制，并逐步采用无人值班管理模式。显然，传统的变电站已经远远不能满足现代电力系统的需求，而且不能适应现代电力系统管理模式的要求。采取更先进的技术改造变电站是一种必然趋势。20世纪70年代以前，为了提高电力系统的安全与经济运行水平，各种功能的自动装置被陆续研制出来，如自动重合闸装置，低频自动减载装置，备用电源自投装置和各种继电保护装置等。这些装置采用模拟电路，由晶体管等分立元件组成，这些元件组成的自动装置逐步由大规模集成电路或微机所代替，出现了微机型继电保护装置，微机监控和微机远动装置等。由微机处理器构成的自动装置具有智能化和计算能力强的显著优点，且装置本身具有故障自诊断能力，大大提高了测量的准确性，监控的可靠性和自动化水平。继电保护技术的发展,对整定计算提出了更高的要求,整定中相当部分的系数具有不确定性,传统整定方法中根据专家经验来确定的整定系数值,很可能不是最优系数。所以在设计中，在完成传统的整定基础上应考虑到在条件允许的情况下引进模糊集理论(FuzzySetsTheory),应用面向对象(OOP)技术,开发了一个经过系数寻优的继电保护整定计算专家系统,扩大专家系统整定计算的能力,保证整定结果的准确和可靠。

第1章变电站的设计与分析1.1引言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。变电站在电力系统中起着十分重要的作用，其运行性能的好坏直接影响所处地区经济的发展，是电力系统不可缺少的一部分。1.2电力系统分析电力系统及变电站的设计首先要对电力系统进行分析才能选择正确的方案，即对变电站进行总体分析才能设计比较经济、可靠的变电站方案。根据《35~110KV变电站设计规范》第1.0.3~1.0.6条规定：第1.0.3条：变电站的设计应根据工程的5~10年发展规划进行做到远，近期结合。以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。第1.0.4条：变电站的设计，必须以全出发，统筹兼顾。按照负荷性质，用电容量，工程特点和地区供电条件，综合国情合理地确定设计方案。第1.0.5条：变电站的设计，必须坚持节约用地的原则。第1.0.6条：变电站设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。ZYB市郊变电站是一个110KV地区性城市变电所，向市区及附近工矿企业以及生活用电供电，它由系统1（容量为1500MVA）和系统2（容量为200MVA）供电，同时向变电站甲和变电站乙供电，与系统联系紧密。1.3变电站总体分析1.3.1设计依据根据所发任务书设计ZYB市郊110KV变电站电气二次部分。1.3.2变电站建设的必要性该变电站位于ZYB市郊的工矿企业集中区的中心，为了满足市区生产和生活及市郊工农业生产的供电要求，决定在此新建一所区域性变电站。1.3.3变电站的建设规模根据电力系统规划，本变电站的规模如下:电压等级：110/35/10KV线路回数：110KV近期2回，远景发展2回。35KV近期5回，远景发展2回。10KV近期12回，远景发展2回。1.3.4系统接线简图：图1-1系统接线图1.3.5所址概况该变电站位于ZYB市郊东南郊，交通便利，变电站的西边为10KV负荷密集区，主要有棉纺厂、食品厂、印染厂、针织厂、柴油机厂、橡胶厂及部分市区用电。变电站以东主要有35KV的水泥厂、耐火厂及市郊其它用电。该变电站所址区海拔220m,地势平坦，为非强地震区，输电线路走廊阔，架设方便，全线为黄土层地带，地耐力为2.4kg/，天然容重γ=2g/，内摩擦角θ=23°,土壤电阻率为100Ω·cm,变电站保护地下水位较低，水质良好，无腐蚀性。气象条件：年最高气温＋40℃,年最低气温－20℃，年平均温度＋15℃,最热月平均最高温度＋32℃,最大复水厚度b=10mm，最大风速25m/s，气象区。1.3.6变电站的总体分析变电站的站址选择在市郊东南郊，靠近负荷中心，有利于系统运行性能的提高，降低损耗，提高经济效益；站址选择靠近公路，其附近还有铁路穿越，有良好的交通运输条件；站址所在地的地下水位较底，能很方便的满足生产和生活用水的需要；变电站所处区域地势平坦、全线为黄土层地带，避开了滑坡、滚石、洞穴、明暗河塘、岸边冲刷区等不良的地质条件，有利于线路架设和电气设备的安装，而且为进出线提供了广阔的线路走廊，还有利于变电站的扩建；海拔200米新建变电站是110/35/10KV的降压变电站，由电力系统的结构简图如图1-1可知，变电站在电力系统中的位置相当重要，属于地区变电站。如果该变电站出现问题，将会引起环网解列所处地区全部停电，影响工农业的发展，破坏了人民的生活秩序。所以在变电站设计建设时要综合考虑各方面的因素，以保证所建变电站安全可靠、经济合理。1.4变电站负荷分析1.4.1负荷分析根据负荷允许停电程度的不同，可以将负荷分为三个等级，即一级负荷、二级负荷、三级负荷。等级不同，对电力系统供电可靠性与稳定性的要求也不同。当发生停电事故时，一级负荷将造成人身伤亡或回引起对周围环境严重污染；对工厂将造成经济上的巨大损失，如重要的大型的设备损坏，重要产品或用重要原料生产的产品大量报废，还可能引起社会秩序混乱或严重的政治影响。二级负荷会造成较大的经济损失，如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产；还可能引起社会秩序混乱或较严重的政治影响。三级负荷造成的损失不大或不会造成直接经济损失。由此可知，供电的稳定性直接影响经济的发展，负荷等级不同，对供电的要求也不相同：对于一级负荷，必须有二个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。对特别重要的一级负荷应该由二个独立电源点供电。对于二级负荷，一般要有两个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷供电。对于三级负荷，一般只需一个电源供电。1.4.235KV侧负荷分析表1-135KV侧负荷电压等级负荷名称最大负荷（MW）负荷组荷(﹪)自然力率(h)线长(km)备注近期远景一二35KV市郊一2.43.65300.912市郊二34.25300.916水泥厂11.82.415300.920水泥厂21.82.415300.920耐火厂1.21.815300.918备用130.915备用230.915在35KV侧负荷中水泥厂和耐火厂的二类负荷比较大，发生断电时，会造成生产机械的寿命缩短水泥质量下降和一定的经济损失。因此要尽可能保证其供电可靠性。1.4.310KV侧负荷分析表1-210KV侧负荷电压等级负荷名称最大负荷（MW）负荷组成(﹪)自然力率(h)线长(km)备注近期远景一二10KV棉纺厂12.4320400.7555003.5棉纺厂22.4320400.7555003.5印染厂11.82.430400.7850004.5印染厂21.82.430400.7850004.5毛纺厂2.42.420400.7550002.5针织厂1.21.820400.7545001.5柴油机厂11.82.425400.840003柴油机厂21.82.425400.840003橡胶厂1.21.830400.7245003市区11.82.420400.825002市区21.82.420400.825002食品厂1.441.815300.840001.5备用11.80.78备用21.80.78在10KV侧负荷中，印染厂、柴油机厂、毛纺厂、橡胶厂、市区一类负荷比较大；若发生停电对企业造成出现次品，机器损坏，甚至出现设备事故，对市区医院则造成不良政治和社会影响，严重时造成重大经济损失和人员伤亡，必须保证其供电可靠性。

第2章变电站主变压器的选择2.1引言主变压器的选择直接影响到变电站的电气主接线形式和配电装置的结构。所以它的确定除了依据传递容量基本原始资料外，还要根据电力系统5~10年的远景发展计划，输送功率的大小、馈线回路数、电压等级以及接入电力系统中的紧密程度等因素，进行综合分析与合理的选择。2.2变压器容量和台数的选择变压器的容量、台数是选择主变压器的关键问题。如果变压器的容量选择过大，台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能的损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选的过小，将可能满足不了变电站的电力负荷的需要，这在技术上是不合理的，所以在进行主变压器的选择之前，应该了解变压器的选择原则，主要包括变压器台数、容量的确定原则:2.2.1主变台数的考虑原则一、主变压器的台数、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条件综合考虑。二、对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变压器为宜。当技术经济比较合理时主变压器的台数也可以多于两台。三、如果变电站可由中、低压侧电力网中取得足够能量的备用电源时，可以装设一台主变压器。对地区性孤立的一次变电站或大型的工业专用变电站，设计时应考虑装三台的可能性。四、对规划只装两台主变压器的变电站，其主变压器基础宜大于变压器容量的1~2级设计，以便负荷发展时更换主变压器。2.2.2主变容量的考虑原则一、主变压器容量的选择一般应按变电所建成后5~10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期几年发展，对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。二、根据变电站带负荷性质和电网结构来确定主变压器容量，对有重要负荷的变电站应考虑一台主变压器停运时，其余主变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷；对一般性变电站，当一台主变停运时，其余主变压器应能保证全部负荷的60％，即≥0.6远，这里的n代表变压器的台数。三、同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。2.2.3主变压器台数的确定和容量的计算依据变电站所处市区的情况，变电站的电力负荷中含有大量的一级、二级负荷，基于对经济状况、占地面积及变电站位于负荷中心等诸多因素的考虑，选择上两台主变电压器。远表示按远景负荷计算的最大综合负荷，远计算公式为：)式中Kt——同时率，35KV侧取0.9-0.95，6-10KV侧取0.85-0.9；a%——线损率，取5%；——各出线自然力率；——各出线最大负荷一、由负荷资料表的数据按远期负荷经计算得到：35KV中压侧：取Kt=0.90,而且其出线回路数为7回，结合负荷资料表可知：10KV低压侧：取Kt=0.85,其出线回路数为14回，结合负荷资料表可知：由此可知三绕组变压器的计算容量：由选择条件：得：参考《电力工程电气设备手册》故可选用主变的型号为:SFSZL7-25000/110(KVA/KV)由校核条件：可得：所以该条件不满足要求。由此应该选择主变压器的型号为：SFSZL7-31500/110（KVA/KV）由较核条件：满足要求由上述可知，选用型号为SFSZL7-31500/110(KVA/KV)的主变压器合格。二、近期与远景容量问题近期容量问题实际上是考虑第一期上一台主变还是两台。35KV中压侧：取Kt=0.9,由负荷资料表中的35KV侧近期负荷情况可知：10KV低压侧：取Kt=0.85,由负荷资料表中的10KV侧近期负荷情况可知：则三绕组变压器的计算容量为：由以上结果看出，显然，故第一期工程应考虑上一台主变压器。2.3主变压器形式的选择2.3.1变压器绕组数和绕组连接方式的选择在《电力工程电气设计手册》和相应规程指出：具有三种电压等级的变电站中，如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到主变压器容量的15%以上，或在低压侧虽没有负荷，但是在变电站内需要装无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。结合本次设计110KV变电站的实际情况，应选择三绕组变压器。参考《电力工程电气设计手册》和相应规程指出：变压器绕组的连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的连接方式有Y和△型两种，而且为保证消除三次谐波的影响，必须有一个绕组是△型的，我国110KV及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点，所以都需要选择的连接方式。对于110KV变电所的35KV侧也采用的连接方式，而6-10KV侧采用△型的连接方式。故ZYB市郊变电所主变应采用的绕组连接方式为：Y0/Y0/D2.3.2调压方式的确定常用的调压方式有手动调压和有载调压。手动调压用于调整范围±2×2.5%以内；有载调压用于调整范围可达30%，其结构复杂，价格较贵，常用于以下情况：一、接于出力变化大的发电厂的主要变压器。二、接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作的特点联络变压器。三、发电机经常在低功率因数下运行时。规程规定，在满足电压正常波动情况下可以采用手动调压方式(手动调压方式的变压器便于维修)。对于110KV变电站设计由于任务书已经给出系统能保证本站110KV母线的电压波动在±5％之内，所以可以采用手动调压方式。综合以上分析，本设计中ZYB市郊变电站的主变宜采用有载调压方式。2.3.3主变压器的冷却方式根据型号有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。按一般情况，110KV变电站宜选用自然风冷式。2.3.4是否选用自耦变压器选择自耦变压器有许多好处，但是自耦变适用于两个电压级中性点都直接接地的系统中，而本站只有110KV是中性点直接接地系统，且其多用于220KV及以上变电所，发电机及升压联络变压器。它经小阻抗接地，短路电流大，造成设备选择困难和对通信线路的危险干扰，且考虑到现场维护等问题，故不采用自耦变压器。2.3.5变压器各侧电压的选择作为电源侧，为保证向线路末端供电的电压质量，即保证在10%电压损耗的情况下，线路末端的电压应保证在额定值，所以，电源侧的主变压器电压按10%额定电压选择，而降压变压器作为末端可按照额定电压选择。所以，对于110KV的变电站，考虑到要选择节能新型的，110KV侧应该选115KV,35KV侧选38.5KV,10KV侧选10.5KV。

第3章变电站电气主接线的设计3.1引言电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，它要求用规定的设备文字和图形符号，并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系，代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。它的设计的合理性直接影响电力系统运行的可靠性，灵活性及对电器的选择、配电装置、继电保护、自动控制装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，电气主接线的设计很重要。3.2电气主接线设计变电站的主接线应根据变电站所在电网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定以设计任务书为依据，以国家的经济建设方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下、兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。对电气主接线设计的基本要求概括地说应包括电力系统整体及变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性。3.2.1电气主接线的基本要求一、可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，停电会对国民经济各部门带来巨大的损失，会导致产品报废、设备损坏、人身伤亡等，因此主接线的接线形式必须保证供电的可靠性。1、考虑变电站在电力系统中的地位和作用。对于大型超高压变电站，发生事故后影响范围较广，因此其电气主接线应采取供电可靠性高的接线方式。2、变电站接入电力系统的方式。现代化的变电站都接入电力系统运行。其接入方式的选择与容量大小、电压等级、负荷性质以及地理位置和输送电能距离等因素有关。3、由于电能的不可存储性，而负荷的性质按其重要性又有Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类之分。当变电站设备利用率较高，主要供应Ⅰ类、Ⅱ类负荷用电时，必须采用供电较为可靠的接线形式。二、灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行方式的转换。不仅正常运行时能安全可靠的供电，而且在系统故障或电气设备检修及故障时，也能适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。同时设计应留有发展扩建的余地。三、经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。如果使主接线可靠、灵活，必然要选高质量的设备和现代化的自动装置，从而增加了投资。因此，应在满足可靠性和灵活性的基础上做到经济合理。一般从以下几个方面考虑：1、投资省；2、占地面积小；3、电能损耗少；4、扩建和扩展的可能性。随着近年来可耕用地的锐减，国家加大了对土地的管理力度，所以在设计时应不占或少占良田。我国的电力设备生产企业的研发和制造能力较以往已经有了很大的进步，在选用设备时应优先考虑选择国产过关的设备，使国内电力设备制造企业进入一个良性发展循环周期，减少对国外产品的过度信赖。3.2.2电气主接线的选择根据我国能源部关于《220~550KV变电所设计技术规程》SDJ2-88中规定，“变电站的电气主接线应根据该变电站在电力系统中的地位，变电站的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡和扩建的要求。”市郊将要新建的变电站的负荷资料数据及其对负荷的分析情况，基本上决定了该变电站的电气主接线形式，负荷资料需要辩证的分析，因为负荷的发展和增长受政治、经济、工业水平和自然条件等方面的影响。如果设计时，只依据负荷计划数字，而投产时实际负荷小了，就等于积压资金；否则，电源不同，就影响其他工业的发展，因此，电气主接线的质量不仅在于当前是合理的，而应考虑5~10年内质量也是好的。但是，对于电气主接线的基本要求（可靠性、灵活性、经济性）的考虑，让变电站的电气主接线更趋合理化，应尽量满足以下要求：电气主接线应具有足够的灵活性，能适用多种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便，调度灵活、检修安全、扩建发展方便；电气主接线的可靠性应综合考虑，辩证统一，在满足各项技术要求的前提下，尽可能投资省、占地面积小、电能损耗少、年费用为最小。主接线的基本形式，就是电气设备常用的几种连接方式，概括地分为：有汇流母线的接线形式、无汇流母线的接线形式。变电站电气主接线的基本环节是变压器，回线和出线，各个变电站出线的回路数和电源数不同，且每回馈线传送的功率也不一样，在进出线数较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，采用回线作为中间环节，可使主接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。但有回线后，配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多。无汇流回线的接线使用开关电器较少，占地面积小，但只适用于出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电站。依据实际情况的需要，新建变电站随着经济的发展和用电负荷的增加还需要进一步扩建，此外变电站的进出线回路数也比较多，因此，新建变电站电气主接线的设计仅考虑有汇流回线的接线形式。那么，根据设计任务书的要求及其对负荷的分析情况，现将各电压级可能采用的可行性方案列出，进而以优化组合的方式，确定最佳的电气主接线形式。3.2.3电气主接线形式的确定一、110KV侧主接线形式的确定110KV高压侧线路的回数为近期2回，远景2回。为了使进出线断路器在检修时不停电，经过初步考虑拟采用两种方案，即方案1单母线分段和方案2单母线分段带旁路母线的主接线形式。主接线形式如图3-1所示。图3-1单母线分段、单母线分段带旁母的主接线形式两种主接线方案在技术上相当，可将它们在可靠性、灵活性、经济性方面进行比较。其合理性比较结果如表3-1所示。表3-1110KV侧两种方案主接线形式合理性的比较拟定方案方案1单母线分段方案2单母线分段带旁母可靠性1.对重要负荷可以从不同段引出两回馈电线路，由两各电源供电。2.当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不会造成重要负荷停电。3.两段母线同时故障的几率很小。1.无论检修母线、断路器及变压器，都不会造成重要的电力负荷停电。2.使用的电气设备比较少，出现故障的几率也比较底。3.机组配置合理，使传输容量在变压器或线路中的电能损耗为最小。灵活性1.运行方式较简单，具有比较好的调度灵活性。2.当一段母线回路故障或检修时，该母线回路要在检修期间停电。3.扩建时需向两个方向均衡发展。1.可以实现多种运行方式，调度灵活性较好，通过旁路断路器可将旁路母线投入运行，代替故障或检修母线段2.易于扩建或扩展。经济性1.该方案所用设备较少。2.年运行费用较高。3.占地面积相对小。1.该方案所用设备相对较多。2.年运行费用较高。3.占地面积相对较大。通过对以上两种可行性方案的比较可知，110KV电压级，综合考虑各种因素，如用电负荷情况，电气主接线的基本要求以及市区的经济水平等，最后，选定方案2单母分段带旁路母线的主接线形式。这种电气主接线形式可以满足该市区经济发展的需要，而且也进行长远的考虑，随着经济的发展，该市用电总负荷也将会不断增加，现在的总电能已经不能满足各行各业发展的需要，必须进行扩建才能满足需求，因此，电气主接线要留有一定的余量，能够进行再扩建，选择这种电气主接线的形式还是比较合理的。二、35KV侧主接线形式的确定35KV中压侧计划线路回数为近期5回，远景发展2回，经过对该电压等级电力负荷进行分析，初步考虑拟采用两种方案，即方案1单母线分段和方案2单母线分段带旁路母线的主接线形式。主接线形式如图3-1所示。两种主接线方案在技术上相当，可将它们在可靠性、灵活性、经济性方面进行比较。其合理性比较结果如表3-2所示。表3-235KV侧两种方案主接线形式的合理性比较拟定方案方案1单母线分段方案2单母线分段带旁母可靠性同表格3-1同表格3-1灵活性同表格3-1同表格3-1经济性同表格3-1同表格3-1由以上比较结果知道，单母线分段接线与单母线分段带旁路母线接线形式均有较好的可靠性和灵活性，鉴于35KV侧负荷要求，根据《电力工程电气设计手册》第10~2节“6～35KV配电装置”所述，6～10KV配电装置一般均为屋内布置，当出线不带电抗器，一般采用成套开关柜单层布置。且当6～35KV配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜采用旁路设施。所以35KV电压级宜采用方案1单母线分段的主接线形式。三、10KV侧主接线形式的确定由负荷表可知，10KV侧出线回路数较多，而且多为直馈线，电压相对来说较低，用电负荷中含有大量的Ⅰ类、Ⅱ类负荷，为了保证供电的可靠性及灵活性，不至于对重要的电力负荷中断供电，经初步考虑拟采用两种方案，即方案1双母线接线形式和方案2双母线分段接线形式。主接线形式如图3-2所示：图3-2双母线接线与双母线分段接线的主接线形式两种主接线方案在技术上相当，可将它们在可靠性、灵活性、经济性方面进行比较。其合理性比较结果如表3-3所示。表3-310KV侧两种方案主接线形式的合理性比较拟定方案方案1双母线接线方案2双母线分段接线可靠性1.通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修任一组母线而不致中断供电。2.一组母线故障后，能迅速恢复供电。3.使用的电气设备较多，容易发生误操作。1.具有较强的供电可靠性。2.选择轻型的电气设备。3.使用的设备比较多，出现故障的几率比较大。灵活性1.各个电源和回路负荷可以任意分配到某一组母线上。2.可以向双母线左右任何方向扩展。3.可实现多种运行方式。1.运行方式相对简单，并且具有较好的灵活性。2.易于扩建和实现自动化。经济性1.使用的电气设备相对较少，年运行费用较低。2.占地面积比较大，配电装置相对较简单。1.使用的设备较多，投资大，年运行费用较高。2.占地面积比较大。由表中分析可以知道，对于10KV电压级，综合考虑主接线的基本要求，合理考虑ZYB市的各类电力负荷基本情况以及全市的经济状况，通过比较，可以确定10KV侧宜采用方案1双母接线的电气主接线形式。这种主接线形式能够满足市区各级电力负荷的用电要求，考虑了今后随着经济的发展，还有扩建和扩展的可能。综上分析可以得出市区新建变电站的电气主接线形式为：110KV电压级采用单母线分段带旁路母线的主接线形式，35KV电压级采用单母线分段的主接线形式，10KV电压级采用双母线接线的主接线形式。

第4章短路电流的计算4.1引言在电力供电系统中，短路能给电力系统带来很大的危害。短路的形式可以分为三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地。在短路电流计算过程中，三相短路电流最大。本章将以三相短路电流计算为例讲解。在供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，通常可达数千安，短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆；在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将造成发电机失去同步，而使整个电力系统的运行解列。4.2计算短路电流的目的计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电器设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。为了达到上述目的，须计算出下列各短路参数：—次暂态短路电流，用来作为继电保护的整定计算和校验断路器额定断流容量。应采用（电力系统在最大运行方式下）继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。—三相短路冲击电流，用来检验电器和母线的动稳定。—三相短路电流有效值，用来检验电器和母线的热稳定。—次暂态三相短路容量，用来检验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据。4.3短路电流的计算方法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：所有的电源电动势相位角均相等，电流的频率相同，短路前，电力系统的电势和电流是对称的。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，即电抗值不随电流的变化而变化，输电线路的分布电容略去不计。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，唯一例外的是电抗器，应该采用加于电抗器端点的实际额定电压，因为电抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多，否则，误差偏大。短路点离同步调相机和同步电动机较近时，应该考虑对短路电流值的影响，有关感应电动机对电力系统三相短路冲击电流的影响：在母线附近的大容量电动机正在运行时，在母线上发生三相短路，短路点的电压立即降低。此时，电动机将变为发电机运行状态，母线上电压低于电动机的反电势。在简化系统阻抗时，距短路点远的电源与临近的电源不能合并；以供电电源为基准的电抗标幺值大于3,可以认为电源容量为无限大容量的系统,短路电流的周期分量在短路全过程中保持不变。4.4短路电流的计算过程一般情况下，最大短路电流出现在三相短路的情况下，实际上应该将各短路点短路时的电流值计算出并进行比较，以得出最大的短路电流值。结合本次设计的实际情况，我们按最严重母线短路来考虑，在母线上三相短路电流最大，因此，设三个短路电流计算点f1、f2、f3。f1位于110KV母线上,f2位于35KV母线上，f3位于10KV母线上。4.4.1基准参数的计算选择基准容量＝100MVA选择基准电压＝115KV＝38.5KV＝10.5KV则基准电流===0.87KA===2.3KA===9.5KA基准电抗===132Ω===14.8Ω===1.1Ω一、计算各条线路的阻抗值：经过查电力系统阻抗表可知（参见《供配电设计手册》97页）各种线形的单位电抗：LGJ185：=0.416Ω/KMLGJ240：=0.407Ω/KM所以可把两种线型的单位电抗都近似等效为：=0.4Ω/KM则各线路的阻抗为：=×=70×0.4=28Ω=×=10×0.4=4Ω=×=50×0.4=20Ω=×=10×0.4=4Ω=×=10×0.4=4Ω线路阻抗标幺值为：二、计算系统的电抗值系统电抗标幺值为：三、计算变压器的电抗参考《电力工程电气设备手册》主变型号为SFSZL7-31500/110(KVA/KV)的变压器的技术参数可知：先求各绕组的短路电压：再分别求出各绕组的电抗：最后可求出三绕组变压器各侧绕组的电抗标幺值为：110KV侧35KV侧10KV侧4.4.2短路电流的计算按同时上两台变压器，系统的等值电路图如图4-1所示：因为同时上两台变压器所以图4-1中：===0.34===-0.008===0.21 图4-1对图4-1等值电路图进行化简可得：因为35KV侧变压器绕组电抗值为负数，所以可以忽略不计，把它等效为导线。于是可得化简后的等效电路图如图4-2所示：图4-2将图4-2等值电路图中的三角形化为星形可得：化简后的等效网络图如图4-3所示：图4-3图4-4进一步化简网络可得：最后化简得到的等值电路图如图4-4所示：图4-5图4-6一、求110KV侧发生短路，即f1点短路时的短路电流当f1点短路时由图4-4可得等值电路图如图4-5所示：将图4-5进行星形到三角形的转化转化后的等值网络图如图4-6所示：由此可得：系统S1相对于短路点f1的转移阻抗为：系统S2相对于短路点f1得转移阻抗为：由转移阻抗再分别求出系统S1、S2相对于短路点f1的计算电抗：由短路电流通过的时间等于继电保护动作时间与断路器全开断时间之和可知：=+=++=4.0s+0.05s+0.06s=4.11s>4s所以取4s1、查短路电流运算曲线得各系统0s短路电流标幺值：=0.43=1.22则f1点总的短路电流为：2、查短路电流运算曲线得各系统=4s短路电流标幺值：=0.46=1.28则f1点总的短路电流为：3、查短路电流运算曲线得各系统=2s短路电流标幺值：=0.43=1.18则f1点总的短路电流为：4、查短路电流运算曲线得各系统t=∞s短路电流标幺值：=0.46=1.38则f1点总的短路电流为：5、由0s时的短路电流可求冲击电流为：——冲击系数，取=1.8二、求35KV侧发生短路，即f2点短路时的短路电流当f2点短路时的等值电路图如图4-7所示：将图4-7化简得图4-8：将图4-8进行星形到三角形的转化得：转化后的等值网络图如图4-9所示：图4-7图4-8图4-9则：系统S1相对于短路点f2的转移阻抗为：系统S2相对于短路点f2得转移阻抗为：由转移阻抗再分别求出系统S1、S2相对于短路点f2的计算电抗：短路电流通过的时间为：=+=++=3s+0.03s+0.06s=3.09s>3s所以取3s1、查短路电流运算曲线得各系统0s短路电流标幺值：=0.17=0.48由于，直接由得===0.17则f2点总的短路电流为：2、查短路电流运算曲线得各系统=3s短路电流标幺值：=0.17=0.48由于，直接由得===0.17由于没有3s的运算曲线，所以用2s和4s的运算曲线平均值来确定=3s的短路电流标幺值：则f2点总的短路电流为：3、查短路电流运算曲线得各系统=1.5s短路电流标幺值：=0.17=0.495由于，直接由得===0.17由于没有1.5s的短路电流运算曲线，所以用0s和2s的运算曲线平均值来确定=1.5s的短路电流标幺值：则f2点总的短路电流为：4、查短路电流运算曲线得各系统t=∞s短路电流标幺值：=0.17=0.51由于，直接由得===0.17则f2点总的短路电流为：5、由0s时的短路电流可求冲击电流为：三、求10KV侧发生短路，即f3点短路时的短路电流当f3点短路时的等值电路图如图4-10所示：将图4-10化简得图4-11：图4-10图4-11图4-12将图4-11进行星形到三角形的转化得：转化后的等值网络图如图4-12所示：由此可得：系统S1相对于短路点f3的转移阻抗为：系统S2相对于短路点f3的转移阻抗为：由转移阻抗再分别求出系统S1、S2相对于短路点f3的计算电抗：短路电流通过的时间为：=+=++=1s+0.03s+0.06s=1.09s>1s所以取1s1、查短路电流运算曲线得各系统0s短路电流标幺值：=0.142=0.36由于，直接由得===0.142则f3点总的短路电流为：2、查短路电流运算曲线得各系统=1s短路电流标幺值：=0.142=0.34由于，直接由得===0.17则f3点总的短路电流为：3、查短路电流运算曲线得各系统=0.5s短路电流标幺值：=0.142=0.32由于，直接由得===0.142则f3点总的短路电流为：4、查短路电流运算曲线得各系统t=∞s短路电流标幺值：=0.142=0.36由于，直接由得===0.142则f3点总的短路电流为：5、由0s时的短路电流可求冲击电流为：4.4.3短路点电流计算结果列表表4-1短路电流计算结果短路点f14.47KA4.42KA4.75KA4.85KA11.38KAf25.29KA5.76KA5.35KA5.35KA13.47KAf315.66KA15.22KA15.44KA15.66KA39.86KA

第5章线路保护整定计算5.1引言电力网中的架空线路和电缆线路的主要故障就是相间短路，它包括两相短路、三相短路、两相或三相接地短路以及不同地点的两点接地短路等。输电线路发生相间短路时，最主要的特征是电源至故障点之间的电流会增大，故障母线上电压会降低，利用这一特征可构成输电线路相间短路的电流、电压保护。它们主要用于35KV及以下的中性点非直接接地电网中单侧电源辐射形线路。对单侧电源辐射形线路上的电流、电压保护采用的测量方式是：以流过被保护线路靠电源一侧的电流来判断故障点的电流，以母线上的电压来反映发生故障后电压的降低。单相接地时，只在接地点流过不大的电容电流，并不破坏系统电压的对称性，故对电网中电气设备的运行和对用户的连续供电没有多大影响，可视为异常状态，运行规程也规定，允许带单相接地运行1~2h。所以本设计主要考虑输电线路相间短路的电流、电压保护。本章分别对35KV输电线路和10KV输电线路做了保护的整定计算。5.235KV线路保护整定计算5.2.1整个网络电抗值的计算：一、系统电抗：最大运行方式下：最小运行方式下：二、线路阻抗：近似取各线路的单位电抗都为则：设35KV侧到水泥厂长度为20km线路的电抗为则：三、变压器电抗（按同时上两台变压器）：根据所选主变型号为SFSZL7-31500/110(KVA/KV)的变压器的技术参数可知：则可得网络等值电路图如图5-1所示： 图5-15.2.3系统网络的化简对图5-1进行网络化简：化简后的等值电路图如图5-2所示：图5-2对图5-2进行星型到三角型的转化：化简后的等值电路如图5-3所示：图5-4图5-3对图3进一步化简可得：最大运行方式时：最小运行方式时：最大运行方式时系统的阻抗最小，而最小运行方式时的系统阻抗最大。所以与分别有两种取值。化简后的等值电路如图5-4所示：根据任务书中负荷资料情况，按35KV侧水泥厂远景最大负荷来选择水泥厂的降压变压器。参考《电力工程电气设备手册》可选35KVSZ7系列有载调压变压器，其型号为：SZ7—2500/35根据该型号变压器的技术参数可知：按上两台变压器可求变压器的电抗为：此时的网络等值电路如图5-5所示：因为S1、S2两个系统的电压等级相同，所以可合并为一个电源，化简后的等值电路如图5-6所示：系统最大运行时：系统最小运行时：把、从110KV侧归算到35KV侧可得：系统最大运行时：系统最小运行时：由此可得到图5-7所示的等值电路图：将和串联化简后可得：最大运行方式：最小运行方式：化简后的电路图如图5-8所示：图5-5图5-6图5-7图5-85.2.435KV侧到水泥厂长度为20km线路的保护整定计算过程：图5-9根据前面所述并参照图5-9对本段线路进行电流的Ⅲ段保护整定。一、电流的Ⅰ段保护，即电流速断保护的整定：动作电流为：灵敏性校验：满足要求动作时间：二、电流的Ⅱ段保护，即限时电流速断保护的整定：动作电流为：灵敏性校验：满足要求动作时间：△三、电流的Ⅲ段保护，即定时限过电流保护的整定：动作电流：灵敏性校验：近后备：满足要求远后备：满足要求动作时间：△5.310KV线路保护整定计算5.3.1系统网络化简当对10KV侧线路进行保护的整定计算时系统的等值电路图可参考35KV侧计算时的网络等效图，所以由图5-4可近似得出图5-10所示的等值电路图：网络中各电抗参数如下：系统最大运行方式时：系统最小运行方式时：最大运行方式时系统的阻抗最小，而最小运行方式时的系统阻抗最大。所以与分别有两种取值。设10KV侧到棉纺厂长度为3.5km的线路电抗为则：图5-10根据任务书中负荷资料情况，按10KV侧棉纺厂远景最大负荷来选择水泥厂的降压变压器。参考《电力工程电气设备手册》可选10KV级S7系列变压器，其型号为：S7—3150/10(KVA/KV)根据该型号变压器的技术参数可知：按上两台变压器可求该变压器的电抗为：所以图5-10可以等效为图5-11所示的等值电路图：因为S1、S2两个系统的电压等级相同，所以可合并为一个电源，化简后的等值电路如图5-12所示：系统最大运行时：系统最小运行时：图5-11把、从110KV侧归算到10KV得：系统最大运行时：系统最小运行时：由此可得到图5-13所示的等值电路图：将和串联化简后可得：最大运行方式：最小运行方式：化简后的电路图如图5-14所示：图5-12图5-13图5-145.3.210KV侧到棉纺厂长度为3.5km线路的保护整定计算过程：图5-15 根据前面所述并参照图5-15对本段线路进行电流的Ⅲ段保护整定。一、电流的Ⅰ段保护，即电流速断保护的整定：动作电流为：灵敏性校验：满足要求动作时间：二、电流的Ⅱ段保护，即限时电流速断保护的整定：动作电流为：灵敏性校验：满足要求动作时间：△三、电流的Ⅲ段保护，即定时限过电流保护的整定：动作电流：灵敏性校验：近后备：满足要求远后备：满足要求动作时间：△

第6章电力变压器保护整定6.1引言变压器是电力系统中的重要电器设备之一。尽管它是静止设备，结构可靠，但运行经验表明，在实际运行中，仍可能发生各种故障和不正常运行状况，对整个电力系统带来严重的影响。因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设可靠的保护装置。电力变压器多为油浸式的，其高低压绕组均在油箱内，故变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障两种。内部故障主要有绕组的相间短路、匝间短路和单相接地故障等；外部故障主要是绝缘套管和引出线上的相间短路以及在中性点直接接地侧的单相接地短路等。变压器发生内部故障是很危险的，因为故障电流产生的电弧，不仅会破坏绕组的绝缘，烧毁铁芯，而且将引起绝缘材料和变压器油的急剧气化，从而可能导致变压器油箱的爆炸。变压器的不正常工作情况主要是：由于外部短路引起的过电流，长时间的过负荷和不允许的油面降低等。它将使变压器绕组温度升高，绝缘加速老化，缩短使用寿命，甚至引起变压器内部故障，因此必须采取措施加以消除。6.2变压器的保护方式根据变压器的故障类型和异常运行状态，变压器一般应装设下列保护装置。6.2.1瓦斯保护容量为800KVA及以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯保护，作为变压器油箱内部故障和油面降低的主保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，保护装置应瞬时作用于信号；当产生大量瓦斯时，瓦斯保护应动作于断开变压器各电源侧断路器。容量为400KVA及以上的车间内油浸式变压器，也应装设瓦斯保护。6.2.2纵差动保护和电流速断保护容量在1000KVA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；对于容量为6300KVA及以上单独运行的重要变压器，也可装设纵联差动保护，作为变压器内部绕组、绝缘套管及引出线上相间短路的主保护。对于容量在1000KVA及以下的变压器，其过电流保护时限大于0.5s时，可采用电流速断保护代替差动保护，但是，如果容量在2000KVA及以上的变压器，电流速断的灵敏度不能满足要求时，则仍应装设差动保护。6.2.3过电流保护对于由外部相间短路引起变压器的过电流，应装设过电流保护装置，保护装于主电源侧，同时也作为上述主保护的后备保护。根据主接线情况，保护装置可带一段和两段时限，动作后，以较短的时限动作于缩小故障影响范围，以较长的时限动作于变压器两侧开关。6.2.4过负荷保护容量在400KVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能出现过负荷的情况，装设过负荷保护。变压器过负荷，大多数情况下时三相对称的，因此，保护可接于一相电流上，延时作用于信号。对无人值班的变电站，必要时过负荷保护可动作于切除一些次要负荷或跳闸。6.3变压器保护整定计算6.3.1变压器瓦斯保护及整定一、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，油箱内的气体通过瓦斯继电器流向油枕。目前，国内采用的瓦斯继电器有浮筒档板式和开口档板式两种形型式，均有两对触点引出，可以并联使用。瓦斯保护装置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。变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量气体，强烈的油流冲击档板，继电器触点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，跳开变压器侧断路器。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下降时，继电器动作，同样发生“轻瓦斯动作”信号。二、瓦斯保护的整定1、一般瓦斯继电器气体容积整定范围为200~300cm2，变压器的容量在100KVA以上时，一般正常整定值为2500cm3，气体容积整定值利用调节重锤的位置来改变的。2、重瓦斯保护油流速度的整定重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为0.6~1.5m/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，由于穿越故障电流的影响，在导油管中油流速度约为0.4~0.5m/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。6.3.2变压器差动保护的整定计算变压器纵联差动保护在正常运行和外部故障时，由于变压器的励磁电流、接线方式和电流互感器误差等因素的影响，使差动继电器中有不平衡电流流过，且这种不平衡电流远比发电机及线路差动保护的大。因此，减小或消除不平衡电流对差动保护的影响是变压器差动保护中很重要的问题之一。差动保护的主要元件是差动继电器，根据变压器差动回路在外部故障及励磁涌流情况下不平衡电流很大的特点，目前广泛采用具有速饱和变流器的BCH型差动继电器，其类型如下：带短路线匝的BCH-2型差动继电器；带磁制动特性的BCH-1型差动继电器；多侧磁制动特性的BCH-4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。其中BCH－2型继电器是利用短路线圈的二次传变作用使继电器躲过励磁涌流的能力得到提高。由于一般中小型变压器励磁涌流的倍数较大，因此往往采用躲过励磁涌流的能力较强的BCH－2型差动继电器，所以对本设计所选的变压器采用BCH－2型继电器构成的纵联差动保护。BCH－2型继电器构成的变压器纵联差动保护的整定计算。一、基本侧电流的确定。在变压器的各侧中选二次侧电流最大的一侧为基本侧。各侧二次电流的计算方法如下：1、按额定电压及变压器的最大容量计算各侧一次额定电流为：高压侧（110KV侧）：中压侧（35KV侧）：低压侧（10KV侧）：2、选择电流互感器变比为：式中：——高压侧（110KV侧）计算变比；——中压侧（35KV侧）计算变比；——低压侧（10KV侧）计算变比；——电流互感器接线系数，三角形接线时为，星型接线时为1。由电流互感器的计算变比选择实际变比为：3、电流互感器二次电流分别为：高压侧：中压侧：低压侧：因为110KV侧二次额定电流最大，所以选择110KV侧为基本侧。二、计算各侧外部短路时的最大短路电流由所选的变压器型号为SFSZL7-31500/110（KVA/KV）可知其各参数为：额定电压：KV额定容量：31.5WVA连接组号：YNyn0d11阻抗电压：US12%=10.5US13%=17.5US23%=6.5则系统接线图如图6-1所示：图6-１将系统网络图等效化简后得出如图6-2所示的等值电路图，其电抗值参照线路计算时的数值。系统最大运行方式下：X1=18.1ΩX2=48.43Ω系统最小运行方式下：X1=18.5ΩX2=51.73ΩX3=1.6ΩXT1=45.13ΩXT2=-0.12ΩXT3=0.24Ω图6-2图6-3因为S1、S2两系统电压等级相同，所以可以合并为一个电源，其等效电路图为图6-3所示：最大运行方式下：最小运行方式下：对图3进行化简得到如图4所示的等效电路图：最大运行方式下：X5=X3+X4=1.6+13.2=14.8Ω最小运行方式下：X5=X3+X4=1.6+13.6=15.2Ω1、计算当35KV外部短路时的最大和最小短路电流为：将35KV侧的电抗归算到基本级（110KV）侧，则：图6-4因为35KV侧变压器的电抗为负值，所以可以忽略不计，由此可得：2、计算当10KV外部短路时的最大和最小短路电流为：将10KV侧的电抗值归算到基本侧（110KV）侧，则：因为35KV侧外部短路发生三相短路时的短路电流最大，所以就取最大外部短路电流为：三、保护装置动作电流的确定。保护装置的动作电流可按下面三个条件决定：1、躲过变压器的励磁涌流Kk——可靠系数，取1.3；INB——基本侧变压器的额定电流。2、躲过电流互感器二次回路断线时变压器的最大负荷电流Kk——可靠系数,取1.3；ILmax——变压器基本侧的最大负荷电流,当无法确定时,可用基本侧变压器的额定电流。3、躲过外部短路时的最大不平衡电流式中fi——电流互感器容许最大相对误差，采用0.1；Ktx——电流互感器同型系数，型号相同时取0.5，不同时取1；Kfzq——非同期分量引起的误差,取为1；——变压器的高中压侧由于改变分接头引起的相对误差,一般采用调压范围的一半。取上述三个条件的最大值作为保护动作电流的计算值，即Idz.js=1755A4、基本侧继电器匝数的确定。基本侧继电器的动作电流可按下式计算：基本侧继电器的匝数为：所以按继电器实际抽头选用差动线圈的整定匝数为：根据选用的基本侧工作线圈匝数，计算出继电器的实际动作电流和保护的一次动作电流为：5、确定非基本侧工作线圈和平衡线圈的匝数选取实际工作线圈匝数为：计算由于整定匝数与计算匝数不等产生的相对误差相对误差，所以应将实际值代入公式重新计算动作电流得：则基本侧的动作电流为：差动线圈的匝数为：由于精确计算匝数大于原整定匝数，故仍可选取6、保护的灵敏性校验。当系统最小运行方式下，10KV侧出口处发生两相短路时，保护装置的灵敏系数最底。则：满足要求

第7章母线保护7.1引言在发电厂和变电站中，户外和户内配电装置的母线是电能集中与分配的重要环节，它的安全运行对不间断供电具有极为重要的意义。虽然对母线进行着严格的监视和维护，但它仍有可能发生故障。母线故障的原因一般是：母线绝缘子及套管闪络；电压互感器或装于母线与断路器之间的电流互感器故障；母线隔离开关在操作时绝缘子损坏；运行人员的误操作等。母线故障是发电厂和变电站中电气设备最重要的故障之一，它将使连接在故障母线上的所有元件，在故障母线修复期间或切换到另一组母线所必须的时间内停电；枢纽变电站高压母线故障时。由于母线电压降低，若不快速切除故障，将破坏电力系统的稳定运行。7.2母线故障的保护方式母线保护方式总的可分为两大类：一类为利用供电元件的保护来切除母线故障，另一类为装设母线的专用保护装置。7.2.1利用供电元件的保护当发电厂和变电站的母线上短路时，若连接在母线上的供电元件的保护装置能够保证系统所要求的快速性、选择性、灵敏性的条件，并且在主要发电厂厂用电母线上残余电压不低于允许值（一般要求不底于50%～60%Urat）时，一般不需要装设母线专用保护，而利用供电元件的保护切除母线故障。这种母线保护方式简单、经济，但切除故障的时间较长。因此，它只应用于不太重要的较低电压的网络中。7.2.2装设专门的母线保护在下列情况下，母线应装设专用保护装置：一、110KV及以上电压等级电网的发电厂、变电站双母线和分段单母线；二、110KV及以上的单母线，重要的发电厂或110KV及以上重要变电站的35KV～66KV母线，按电力系统稳定和保证母线电压等要求，需要快速切除母线故障时；三、35～66KV电网中重要变电站的35～66KV双母线或分段单母线，当母联或分段断路器上装设解列装置和其它自动装置后，仍不满足电力系统安全运行时；四、对于发电厂和主要变电站的1～10KV分段单母线或并列运行的双母线，须快速而有选择性地切除一段或一组母线上的故障，或因线路断路器系按电抗器后短路选择不允许切除线路电抗器前的短路时。母线专用保护应能保证快速性和选择性，并应有足够的灵敏性和工作可靠性。按差动原理构成的母线保护得到了广泛的应用。在直接接地系统中，母线保护采用三相式接线，以便反应相间短路。在非直接接地系统中可采用两相式接线。7.3母线保护的原理为满足速动性和选择性的要求，母线保护都是按差动原理构成的。实现母线差动保护所必须考虑的特点是在母线上一般连接着较多的电气元件（如线路、变压器、发电机等）。因此，就不像发电机的差动保护那样，只用简单的接线加以实现。但不管母线上元件有多少，实现差动保护的基本原则仍是适用的，即：在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有的元件中，流入的电流和流出电流相等，或表示为∑I=0；当母线上发生故障时，所有与电源连接的元件都向故障点供给短路电流，而在供电给负荷的连接元件中电流等于零，因此，∑I=Id（短路点的总电流）；如从每个连接元件中电流的相位来看，则在正常运行以及外部故障时，至少有一个元件中的电流相位和其余元件中的电流相位是相反的，具体说来，就是电流流入的元件和电流流出的元件这两者的相位相反。而当母线故障时，除电流等于零的元件以外，其它元件中的电流则是同相位的。先结合以上原则，举例说明如下。7.3.1完全电流差动母线保护在母线的所有连接元件上装设具有相同变比和特性的电流互感器。因为在一次侧电流总和为零时，母线保护用电流互感器必须具有相同的变比，才能保证二次侧的电流总和也为零。所有互感器的二次线圈在母线侧的端子互相连接，另一端的端子也互相连接，然后接入差动继电器。这样，继电器中的电流即为各个二次电流的向量和。在正常运行及外部故障时，流入继电器的是由于各互感器的特性不同二引起的不平衡电流；而当母线上故障时，则所有与电源连接的元件都向短路点供给短路电流，于是流入继电器的电流为即为故障点的全部短路电流，此电流足够使继电器动作而起动出口继电器，使断路器一一跳闸。差动继电器的起动电流应按如下条件考虑，