110KV变电站继电保护配置及其整定计算电网学专业

摘要对于电力系统而言，其在实际运行的过程中，将会不可避免的出现多样化故障。其中尤为典型的即出现各种类型的短路现象。针对这一问题，本文旨在针对电力系统进行科学合理的综合分析和深入计算，力求深入掌握各类配置所发挥的保护作用，以此来获得某特定的恒定数值，并据此切实保障相关装置的稳定运行。经过细致计算，将能得知，此系统所涉及的多样化装置，均能彼此结合并保持正常运行。在本篇论文中，主要基于实际需求，针对110千伏变电站所涉及的各项电力负荷数据，进行相对深入的细致设计。并且遵循国家以及行业出台的基本规范，针对变电站所应配备的多样化继电保护装置等，进行科学合理的综合设计。与此同时，本文还针对短路电流进行科学精准的计算，并选择恰当适宜的继电保护设备。在此设计过程中，本文首先基于变电站所涉及的基本数据，从性价比方面进行综合考量，以此来选择恰当适宜的变压器，并由此绘制出与之相匹配的110KV电气主接线图。在此之后，本人还依次秉持最大以及最小的运行方式，针对短路电流进行科学有效的精准计算。此外还针对变压器以及若干线路，依次配备相对应的继电保护装置。关键词：继电保护；电气主接线；110KV变电站

AbstractForthepowersystem,inthecourseofactualoperation,diversifiedfailureswillinevitablyoccur.Amongthem,varioustypesofshortcircuitsoccurinparticular.Inresponsetothisproblem,thispaperaimstomakeascientificandreasonablecomprehensiveanalysisandin-depthcalculationofthepowersystem,andstrivetograsptheprotectionfunctionofvariousconfigurationsinordertoobtainacertainconstantvalue,andaccordinglyprotecttherelevantdevicesaccordingly.Stableoperation.Aftercarefulcalculation,itwillbeknownthatthevariousdevicesinvolvedinthissystemcanbecombinedwitheachotherandmaintainnormaloperation.Inthispaper,basedonactualneeds,arelativelyin-depthandmeticulousdesigniscarriedoutforeachpowerloaddatainvolvedina110kVsubstation.Andinaccordancewiththebasicnormsissuedbythestateandtheindustry,scientificandrationalcomprehensivedesignforthediversifiedrelayprotectiondevicesthatshouldbeequippedinthesubstation.Atthesametime,thispaperalsoconductsscientificandaccuratecalculationsforshort-circuitcurrents,andselectsappropriateandappropriaterelayprotectionequipment.Inthisdesignprocess,thispaperfirstlyconsidersthebasicdatainvolvedinthesubstationfromtheperspectiveofcostperformance,inordertoselecttheappropriatetransformer,anddrawamatching110KVelectricalmainwiringdiagram.Afterthat,Ialsofollowedthemaximumandminimumoperatingmodes,andscientificallyandaccuratelycalculatedtheshort-circuitcurrent.Inaddition,forthetransformerandseverallines,thecorrespondingrelayprotectiondevicesaresequentiallyprovided.Keywords：relayprotection;Electricalmainwiring;110KVSubstation哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文)第1章前言1.1课题研究的意义为了使变电站设备故障最小化，必须对变电站提供可靠、完善的性能保护。保证了整个系统的安全运行。电力系统在运行过程中当一些异常经常发生,如果不是价值往往是更严重的,这样的某一部分电力系统故障,甚至整个系统停止运行,减少部分地区的电力供应不足或电能质量很大，并可能引发系统瘫痪现象的发生，以至于对他人的生命安全带来威胁。从本质上而言，电力系统涵盖若干部件，故而无论怎样细小的部件出现故障，均会对电力系统的实际运行过程，带来尤为直接的实际影响。正因如此，迅速定位故障部件的位置，并对其及时去除将显得至关重要，这将能有效降低该部件对电力系统所产生的实际影响，还能切实保障电力系统在实际运行过程中得以保持相对良好的稳定性。为了更好地满足这一要求，继电保护系统中的各个部件必须实现其所处理的故障信息的资源共享，还可使得多样化保护部件均可成功接收来源于系统所发送的故障数据，从而达到继电保护的良好效果。在此情况下，继电保护装置将能成功获得来源于系统的全部数据信息，并可在第一时间定位故障发生的位置及其所表现出的性质，并以尤为迅猛的速度及时排除故障，这将能切实保障电力系统在实际运行过程中的稳定性。1.2国内外发展状况现如今，电力系统日益获得相对稳定的蓬勃发展，在此背景下，继电保护技术也如火如荼的盛行起来。从本质上而言，电气系统内部必将存在一定的短路现象，并且由于电流的持续攀升，将会对相应保护电动机所涉及的短路电流，进行根本的破坏。故而全球学者纷纷致力于研究出多样化保护方式，来有效保障电力系统的正常运行，这些方法至今依然会在低压线路中，获得相对广泛的实际应用。现如今，因为电力系统逐步获得相对稳定的迅猛发展，故而多样化电气设备应运而生，并且容量日益呈现为攀升之势，与此同时，发电厂和供应网络布线复杂,正常工作电流和短路电流在电力系统越来越多,保险丝的选择性和速度不能满足选择性的要求,然后出现在一个特殊的块设备过电流继电器。在19世纪90年代，主要的电磁过电流继电器安装在断路器上并直接作用于断路器上。十多年来，我国开展了一系列相关的科研工作，到目前为止，这一系列的科研工作取得了显著的进展。西门子的全分布式控制系统是一个具有代表性的研究成果。这项研究特别适合各级变电站,这项研究的主要特征是基于“单元”为基本组成所谓的“单元”分散在附近的一个开关领域各电压等级的主要功能是这些单位对于每一个“单元”,数据收集,继电保护措施在适当的时候,监控数据的各种保护措施,控制操作的各种继电保护的任务。但是上面各种各样的重要功能是基于点，这是继电保护的过程中对串口发送通过电缆或光缆的中心变电所计算机一些变电站没有主控制室)是必不可少的一部分，在这个过程中，中心的计算机命令每个单元接收到中心计算机，计算机必须按照订单的每一步。这个系统最大的优点是易于扩展。此外，要实现无人值守的情况，数据的传输必须具有较强的抗干扰能力。如果上述方案都能得到实施，将从根本上改变根本的革命。1.3本文的研究内容本论文设计110KV变电站继电保护配置及整定计算，此变电站有两个电压等级，一个是110KV，一个是10KV：（1）通过查找文献，针对110KV变电站所涉及的继电保护方面，进行科学有效的合理配置，并针对整定计算所处的基本背景及其实际意义，进行相对深入的细致阐述；（2）实现针对110KV变电站涉及的继电保护方面，所进行的科学有效的合理配置，并由此设计出系统完善的主接线方案，还应基于负荷的分布状态，针对性拟定变压器的实际容量；（3）针对110KV变电站所涉及的短路电流方面，进行科学有效的精准计算；（4）针对110KV变电站所涉及的继电保护方面，进行科学合理的整定计算；第2章继电保护原理概述2.1原理概述对于继电保护而言，其主要将信息量设定为被保护电路所含有的突变信息。一旦该项数值已经到达预先拟定的阙值，则将可使得逻辑控制链路保持在运行状态，并由此发送与之相匹配的报警脉冲。通常情况下，继电保护装置主要涵盖三大部分，其中包含逻辑部分以及相应的执行部分，此外还涉及到测量部分。其基本结构示意图，详见图2-1。值得一提的是，当处于微机保护的环境下，上述部分彼此之间均相互分离，并且涉及到多样化数据的成功采集、深入处理以及恰当保护等若干方面。故障参数量跳闸或故障参数量跳闸或逻辑部分测量部分执行部分逻辑部分测量部分执行部分脉冲信号整定值脉冲信号整定值图2-1继电保护装置基本结构示意图（1）组件测量对比：当针对相关信号进行科学有效的精准测量后，将可获得某特定的逻辑，该逻辑将可精准控制电力保护装置的实际运行状态，即“是”亦或为“非”。（2）针对多样化元件进行科学合理的逻辑判定：例如：在何种情况下，应该应用断路跳闸装置等一系列问题。当面对此类问题时，必须基于一定的逻辑关系，对其所涉及的范围进行科学精准的判定。而若想达到良好的判定效果，必须针对各种类型的测量数据，进行科学合理的综合分析。例如：逻辑信号所含的基本特征等方面。（3）针对组件输出命令的执行判定：针对这一问题，若想达到良好的判定效果，则需要针对电源在保护时所涉及的逻辑指令，进行科学得当的深入分析。值得一提的是，对于电力系统而言，尤为关键的元件即为电力变压器，此元件将可直接影响到电力系统在实际运行过程中的稳定性。但一般情况下，电力变压器需要耗费较为高昂的经济成本，故而当对其进行恰当适宜的选择过程中，必须针对以可靠性及其容量在内的诸多因素进行综合考量。通常情况下，变压器若发生故障必将呈现出两种形式，其中包含内部故障，此外还涉及到外部故障。后者主要涵盖由于外部出线等因素而引发的故障，单相短路是由于绝缘套管断裂或闪络引起的。而前者一般涵盖由于变压器油箱而引发的多样化故障。例如：多样化相绕组彼此之间存在的相间短路故障等。为切实保障故障亦或为不正常操作条件可以限制到最低范围,电力变压器保护应该安装如下：纵向差动保护、气体保护、过电流保护、接地保护、过载保护、过励磁保护和变压器油温、油位、绕组温度、油箱的压力过高,冷却系统、故障等异常的保护。2.2线路保护在电流系统中，若传输线中的电流增加，则是由于传输线短路故障引起的，不仅如此，母线电压的数值还会持续递减。从本质上而言，电流保护即借助于此基本特性来实现，一旦线路中的电流值，已经高于某特定的阙值，则系统将会执行一系列保护动作。若处于高压的条件下，则过流保护以及相应的电流断路保护将存在很大区别，前者主要针对线路以及多样化设备所出现的过载情况等，进行及时有效的保护，而后者则主要针对短路现象，进行恰当的保护。一般情况下，设计者均会将过流保护值设定为较小数值，这是由于，过流保护动作通常均会存在延时。与之相对的是，由于电流断路保护通常为瞬时动作，故而会将其设定为较高的数值。值得一提的是，三段式过流保护通常涵盖下述三大保护形式，其中包含瞬时电流速断保护，此类保护的作用对象为保护线整体长度的85%；与此同时，还包含定时限过电流保护，此类保护的作用对象为首条保护线的整体长度直至第二条保护线长度的15%。除此之外，还包含限时电流速断保护，此类保护的作用对象为首条保护线的整体长度直至第二条保护线的整体长度。唯有将三大保护形式有机结合，才可达到良好的保护效果。2.3本章小结本章主要对变压器保护和线路保护进行分析，并由此来确定故障的发生未知，以此来执行切断操作，为后续的保护配置提供理论依据。

第3章设计电气主接线的方法毋庸置疑的是，对于变电站而言，在其所涉及的电气设计部分中，尤为关键的部分即为针对电气主接线进行科学合理的综合设计。中国政府相关部门有详细的规定,在主电线应在供电可靠性、运行灵活性,方便操作和维护方便，节省投资和过渡或扩大的基础上，考虑变电所在电力系统的状态、电厂规划能力、负载特性和参数。3.1主变压器选择的方法在变电站的综合设计过程中，尤为关键的设备即为主变压器，若并未对此元件进行恰当适宜的选择，将会带来很大的经济负担。变压器、变电站主要电气设备之一,它的重要作用是可以交换两个电压水平，但也要考虑电力系统负荷的增长，因此，在变压器的选择,应根据发展规划的系统一年左右的时间。如何正确选择变压器的容量，使变电站网络经济运行，保证其安全可靠。（1）主变压器相数的选择方法通常情况下，三相变压器将会在变电厂等场合，进行相对广泛的实际应用。注意此设备的电压不得高于330KV，并且不可受到来源于运输条件的局限性。本文选择三相的原因如下:单相变压器配电网复杂，将会有效提高检修工作量；与此同时，单相变压器在实际运行的过程中，将会引发较大的损耗，无法满足经济性要求。主变压器绕组数和接线组的确定因为在此设计过程中，变电站涉及到110KV以及10KV两类，故而本文经由综合考量，决定配备双绕组变压器。为使它并联工作，我们的系统电压相位和连接方法必须相同。D11接线10KV。110KV以上电压采用YN接线方式。选择主变压器冷却方式强制油循环空气冷却的方法是该变电站的选择。一般情况下，主变压器所选择的尤为典型的冷却方式，主要涵盖强制油循环风冷以及相应的自然风冷等方式。其中，前者通常适用于表现为大容量的变压器，而后者通常适用于表现为小容量的变压器。确定压力调节方法选择有载调压变压器有两个原因。原因如下:在很多情况下，普通变压器抽头是不够的，因为量程小的调压变压器是普通类型的，调压时其变化方向与实际变化方向相反。普通变压器的调节比较不方便，但对于有载变压器，这些问题是可以解决的。3.1.1主变压器台数的选择在选择主变压器的数量时，必须秉持下述基本准则：如果某变电站的所处位置，白天和黑夜所承载的负荷变化差异过大，则最好配备两台变压器。通常情况下，常规的车间变电均需配备单台变压器即可，然而，若其所承载的容量过大，也可配备高于两台的变压器，并选择三级负荷的基本方式。整体而言，当选择变压器合理数量的过程中，必须针对未来有可能承载的负荷量进行综合考量。现如今，绝大多数变电站均配备高于两台的主变压器，以备于后期单台出现故障时，另一台变压器提供电源。由原始数据可知，由于主要是110KV接收的功率，所以本次设计主要是110KV母线上通过主变压器传输的功率。为了保证供电的可靠性，我们应该考虑如何选择主变压器的数量，因为如果失去了所有的电力，该地区的电网将会中断。最后我们选择了两台主变压器，其中一台可以保证60%的供电正常，当另一台主变压器维修或故障时，将能切实保障供电过程中的可靠性。3.1.2主变压器容量的选择若从宏观角度入手，则需使得变压器趋于标准化，尽可能规避其出现容量过大的情况。与此同时，在选择主变压器容量时，应考虑变电站的位置。如果是郊区，则应结合城市规划考虑未来一年左右的负荷增长，甚至对未来年度负荷发展做出相应的变化。在此次设计过程中，本文主要基于恒定不变的总负荷，来针对性选择恰当适宜的主变压器容量。由于该系统表现为10KV，并且最大负荷达到35MW，故而变压器容量将可基于下述基本公式进行计算：（3-1）在上述公式中：S一主要代表计算负荷容量，单位为KVA；Se—主要代表变压器的实际容量，单位为KVA；—主要代表负荷率（通常均取值为85%）。变压器的实际容量如下：（3-2）通常情况下，主变压器的实际容量将会由变电站呈现出的网络结构等因素来决定，即便处于系统停止运行的状态下，主变压器也能切实保障核心用户负载的1级和2级，而且,当然,这是其他设计变压器容量和负载能力可以时间后,这也是有重要变电站负荷的要求:即在一个变压器离线,其他应该确保原来的至少三分之二的电力供应的能力。因为70%的负荷是其中一个停止工作时产生的，，因此，若将两台主变压器均设定为31.5MVA，必将能够切实满足变电站所提出的一系列需求。3.1.3主变压器选择结果通过查阅相关资料，本文在经由综合考量后，决定将主变压器选定为SFZ9-31500/110型号，并将数量设定为两台，其所涉及的各项参数，详见表3-1。表3.1变压器各项参数细表型号SFZ9-31500/110额定容量(MVA)调压方式额定电压（KV）空载损耗（KW）负载损耗（KW）短路阻抗冷却方式31.5有载调压高压低压10.524.8133.210.5%强油导向风冷3.2电气主接线设计原则基于预先拟定的设计要求，应将变电站所涉及的核心设备进行紧密衔接，并将主电路设定为可生产及其分配电能的某特定电路。其中，主接线图主要代表借助于标准图形符号来绘制的某特定电路图。在电气主接线过程中，必须遵循下述要求。(1)可靠性必须切实保障电能的质量、持续性以及安全性。(2)灵活性可以兼容多样化运行方式，并能简洁操作。(3)经济性基于上述两大特性的基础上，需尽可能降低不必要的支付成本。(1)单项投资节余；(2)面积小；(3)功耗小。我们应该根据设计规范，必须开发政策和全国电力建设是基于现有的“安全可靠,负担得起的”，与本国国情，严格执行技术法规和标准，对原始数据的准确把握,结合工程实践的特点，经济，设计的灵活性和可靠性。3.3主接线方案的初步拟定3.3.1110KV侧电压接线《30~110KV变电所设计规范》中规定，当30~110KV变电所线路为2倍或2倍以下时，应采用线路互感器组、线路支路连接或桥形。当超过两个循环时，使用单母线、单母线段连接或桥接扩展。双母线双接线的应用是在110KV线路6次以上时。本设计提出的方案如表3-2所示。。表3-2方案方案110KV10KV主变台数方案一桥式（内桥）单母线分段2台桥式接线桥式接线如图3-1所示图3-1内桥接线和外桥接线工作灵活、可靠、设备简单、使用电器少、施工成本低等优点，通常体现于桥梁布线的过程中。值得一提的是，桥梁布线极易衍生为双母线布线等。故而为切实降低不必要的经济成本，当配电装置表现的出线数量较小时，最好选择电桥接线。当出线数量随着负荷的增加而增加时，再衍生为双母线连接方式。①电桥接线的基本特征如下:无论从线路输入方面来看，亦从线路切断方面来看，均尤为便捷。归根结底，在于电桥中紧密连接断路器。另一个优点是电路其余部分的工作不会受到影响，而且操作简单，便于电路故障的排除或投资;但对于变压器这种情况则不同，若想排除较为复杂的故障，则必须使得线路短暂停电。②适用于外部桥接的条件:需要频繁开关变压器和较短线路的条件。如果系统有一座桥通过主干线和通过发电厂或变电站的高压侧，或者桥的线路连接到环形电网，则应使用外部桥接。3.3.210KV侧电压接线当变电站内存在两台主变压器时，分段母线将应用于6~10KV侧，这是35~110KV变电站设计规范中规定的。当线路后退或以上时，使用双总线。当不允许在断电期间维修断路器时，可以设置旁路设施。对于此类变电站而言，其中的10KV侧包含15条线路，并依次经由与之相匹配的母线进行分割。单母线分段接线对于此类接线方式而言，其基本示意图详见图3-2。图3-2单母线分段接线基本示意图此类方式的优势如下:各项操作相对便捷，并且便于后期扩建，设备操作较少简单。不足之处:（1）当维护或故障发生在母线或隔离开关上时，全部电路停止工作，这将导致全站或全长度的长时间断电，是性能可靠性差的表现;（2）并联运行的电流不能被运行分开，相对较大的短路电流会出现在线路的一侧短路，这是调度不方便的体现。3.4本章小结在此章节中，旨在针对变电站所含的主接线，进行科学合理的综合设计，并针对布线过程应该秉持的基本准则等，进行相对深入的细致阐述。还应选择恰当适宜的主接线形式，并基于负荷分布确定变压器容量和机组数量，确定主接线形式。第四章短路电流计算对于任何可能会对多样化电气设备产生实质性影响的危害，均应进行综合考量，其中尤为典型的即为短路现象。当处于三相系统之中，通常情况下，将会出现两相短路以及相应的单相接地短路等短路形式。4.1短路故障产生的原因当所有异常相之间都存在通径条件时，就会发生短路，这是电力系统中的一个严重故障。造成系统短路的原因有很多，如下:电力系统设备具有相当的裕度，在正常运行时，其绝缘足以承受电压。然而，设备绝缘损坏的原因有很多，例如在储存、安装或运输过程中可能发生的机械损坏，或者长期的低压过电流可能加速绝缘部件的老化。（2）除此之外，短路还可能因为不可抗力的自然环境所诱发。4.2短路故障的危害事实上，短路将会引发不可预知的后果，若其存在于供电系统当中，必将影响到系统的正常运行状态。若由于热效应而引发短路现象，则将存在多样化设备由于过热而损坏，因为大量的热量会由于巨大的短路电流通过导体而产生。电动效应由于电动势效应发生在短路电流中，因此产生了导体间的电动势。若相关电力设备并未含有足够的强度结构，则长此以往将会引发机械变形。电压降如果由于短路而出现电压逐步降低的现象，则将会对人们的正常生活，产生尤为直接的影响。磁效应通常情况下，若电力系统出现不对称短路的情况，则经由电流而产生的磁效应，将会影响到周边的其他电路。电源故障一旦出现停电现象，将会给各方带来不可估量的经济损失。特别由于短路而产生的停电，将带来不利的影响。系统崩溃如果由于短路而出现大规模的停电现象，则将会影响到系统表现出的稳定性，甚至会使得系统崩溃。4.3短路电流计算的目的（1）选择电器和导线其中包含断路器、变压器、保险丝等的选择。并应该针对三相冲击电流及其载流导体等，进行科学合理的精准计算和恰当选择。（2）确定中性点接地方式此时需要借助单相短路来确定。（3）确定继电保护装置当正确安装保护装置后，需要了解短路电流和其他短路电流在发生短路故障的支路中的分布情况，并计算出最小短路电流，同时也要计算出以最大方式的运行情况下，所表现出的最大短路电流，此外还涉及到两相短路电流等。4.4关于短路电流的计算（1）计算情况①首先，电源必须基于额定负载的条件下，保持稳定的正常运行。②其次，全部同步电机必须配备性能优良的自动调节励磁装置。③此外，在短路电流达到极大值的情况下，必须达到瞬时短路的效果。④最后，除却电弧电阻，全部元件均会对后期获得的短路电流值，产生一定程度的影响。（2）接线方式通常情况下，布线均需借助于短路电流进行细致计算。（3）短路计算点值得一提的是，短路计算点的基本含义为：最大短路电流经由相关设备，此时表现出的接线均完全正常的位置。（4）短路计算方法通常情况下，此类方法适用于三相短路计算中的短路电流计算。在中频条件下，当短路电流的分量可以计算出来，仅需依次计算即可。（5）短路计算步骤其一，选择恰当适宜的计算短路点。其二，对全部构件进行编号，并据此绘制出与之相匹配的等效网络。其三，简化当前的等值网络。其四，精准计算电抗。对电源的无限容量的短路电流周期分量的标幺值进行计算。对其他三相短路电流和短路容量进行计算。对短路电流冲击值进行计算短路电流参数计算全体元素的参数由标准值计算线路（4-1）变压器（4-2）系统（4-3）4.5最大运行方式下的短路电流计算（1）确定参考值（4-4）（4-5）计算短路时核心元件的电抗①电力系统②架空线路（4-6）（4-7）③电力变压器（4-8）④绘制等效电路图，计算各元件的数量和电抗标准值，并标出短路计算点，详见图4-1。图4-1最大运行方式下系统等效电路图（3）计算各短路电流①查找短路点测试对象:110KV进线，电桥电器。K1点短路等效阻抗图详见图4-2。图4-2K1点短路等效阻抗图总电抗标幺值三相短路电流周期分量有效值计算（4-9）计算其他三相短路电流（4-10）（4-11）计算三相短路容量（4-12）短路时间计算（4-13）短路电流热效应计算（4-14）②求K2点短路校验对象：主变压器高压侧电器。K2点的短路等效阻抗图详见图4-3。图4-3K2点短路等效阻抗图总电抗标么值计算三相短路电流周期分量有效值（4-15）计算其他三相短路电流（4-16）（4-17）计算三相短路容量（4-18）计算短路时间（4-19）计算短路电流热效应（4-20）③求K3点短路校验对象：主变压器低压侧电器。K3处短路等效阻抗图详见图4-4。图4-4K3点短路等效阻抗图总电抗标么值计算三相短路电流周期分量有效值（4-21）计算其他三相短路电流（4-22）（4-23）计算三相短路容量（4-24）计算短路时间（4-25）计算短路电流热效应（4-26）④求K4点短路校验对象：10KV段电器及10KV母线。K4处短路等效阻抗图详见图4-5。图4-5K4点短路等效阻抗图总电抗标么值计算三相短路电流周期分量有效值（4-27）计算其他三相短路电流（4-28）（4-29）计算三相短路容量（4-30）计算短路时间（4-31）计算短路电流热效应（4-32）⑤求K5点短路校验对象：10KV出线侧电器。K5处短路等效阻抗图，详见图4-6。图4-6K5点短路等效阻抗图总电抗标么值计算三相短路电流周期分量有效值（4-33）计算其他三相短路电流（4-34）（4-35）计算三相短路容量（4-36）计算短路时间（4-37）计算短路电流热效应（4-38）4.6最小运行方式下短路电流计算由于WL1>WL2,乙变电站退出运行时，以乙变电站所在线路作为最小运行方式。（1）确定参考值（4-39）（4-40）（2）计算短路电路中核心元件的电抗标准值①电力系统②架空线路（4-41）③电力变压器（4-42）④绘制等效电路图，计算各元件的数量和电抗标准值，并标出短路计算点，详见图4-7。图4-7最小运行方式下系统等效电路图（3）各点短路电流的计算①求K1点短路，K1等效阻抗图，详见图4-8。图4-8K1点短路等效阻抗图总电抗标幺值计算三相短路电流周期分量有效值（4-43）计算其他三相短路电流（4-44）（4-45）计算三相短路容量（4-46）计算短路时间（4-47）计算短路电流热效应（4-48）②求K2点短路K2点短路等效阻抗图如图4-9所示。图4-9K2点短路等效阻抗图总电抗标么值计算三相短路电流周期分量有效值（4-49）计算其他三相短路电流（4-50）（4-51）计算三相短路容量（4-52）计算短路时间（4-53）计算短路电流热效应（4-54）③求K3，K4点短路K3，K4点短路等效阻抗图如图4-10所示。图4-10K3,K4点短路等效阻抗图总电抗标么值计算三相短路电流周期分量有效值（4-55）计算其他三相短路电流（4-56）（4-57）计算三相短路容量（4-59）计算短路时间（4-60）计算短路电流热效应（4-61）④求K5点短路K5点短路等效阻抗图如图4-11所示。图4-11K5点短路等效阻抗图总电抗标么值计算三相短路电流周期分量有效值（4-62）计算其他三相短路电流（4-63）（4-64）计算三相短路容量（4-65）计算短路时间（4-66）（4-67）4.7本章小结在此章节中，旨在针对短路电流进行科学合理的细致计算，并针对短路电流计算所秉持的基本规定等，进行相对深入的细致阐述。最后，基于系统的两类模式，针对短路电流进行科学有效的精准计算。第五章变电站继电保护计算对于电力系统而言，其若想在实际运行的过程中保持良好的稳定性，必须优先切实保障电力变压器在实际运行过程中的安全性。这是由于，变压器对于电力系统而言尤为关键，并将在未来一段时期获得相对广泛的实际应用。外部短路、绕组相间短路、中性点电压过载以及相应的冷却系统故障等，均属于变压器的典型故障。5.1变压器的保护配置和整定计算（1）主保护①气体保护若800kVA反应式变压器含有的油箱出现故障，则在此情况下，应配备具有液位下降气体保护能力的气体保护装置。该保护装置可在油箱内部发生故障导致油位或气位轻微下降时快速产生信号；当产生大量气体时，变压器两侧的断路器断开。安装气体保护还应包括400kVA以上的容量，在车间内安装油扩散变压器。②电流短路保护具有电流断流保护的变压器，其备份时限不得高于0.5s。与此同时，工作变压器不得高于6.3MVA。此外备用变压器不得高于10MVA。其中电流断路保护装置由暂态电流继电器组成。当保护为两相时，即电源侧为中性且不直接接地时。它可用于三相系统的中性点直接接地系统采用两相三维电器的布线方式，这非常有利于提高接地故障的灵敏度系数的导线变压器的高压侧的乐器③纵向差动保护纵差保护是变压器的一项重要保护措施，旨在切实规避不平衡电流等现象。如果某特定变压器在此方面表现为保护状态，则意味着该设备运行正常。（2）对后备电力变压器的保护①零序电流保护值得一提的是，零序电流保护还能作为备份保护相邻组件，如果变压器中性点接地运行在这个时刻，或10KV及以上电网中性点接地，将直接短路，在这个时候把它旁边的升压或降压变压器具有保护作用。②过载当变压器超过400KVA时，应安装过载保护装置，并可当做为备用电源。若数个变压器均处于并排运行的情况下，则需要安装与之相匹配的过载保护装置。当处于某些没有人值夜的变电站，则需设定过载保护，便于后期跳闸。5.1.1气体保护通常情况下，浸变压器采用的典型保护措施即为气体保护。若油箱出现短路现象，并由此引发故障，则多样化绝缘材料将会进行高温分解并形成气体，以此来达到良好的保护效果。如果在变压器容量超过10MVA的情况下，通常情况下，整定体积将会设定为250~300ml。主要影响因素有变压器容量、油循环方式、油管直径和气体继电器类型。其中，尤为典型的即为QJ型气体继电器。在此设计过程中，主要选择挡板式气体继电器等基本元件，下述内容将着重于阐述此类元件的工作原理。一旦储罐出现故障则将会形成很多气体，油的流动会撞击挡板。当油气流速达到一定值时，挡板会被冲到一定位置。当挡板上的永磁体靠近干簧点时，断路器跳闸时触点闭合，发出重气信号。轻触点的作用值由气体体积设定，可在250-300cm范围内调节。重气触头的工作值由油的流速决定。一般变压器的设定范围为0.6-1m/s。强制浸油冷却的变压器，应设置在1.2~1.5m/s范围内，以防止油泵启动时气体继电器发生误动作。对于q11-80型继电器，松开调节螺丝14，改变弹簧长度9，调整重气动作值。气体保护装置即对内部燃料箱的响应，外部需要差动保护才可协同工作。5.1.2纵向差动保护纵差保护是变压器的主要保护措施之一，工作时间为0。（1）变压器纵向差动保护的工作电流，需秉持下述基本原则:①躲避变压器的励磁涌流，取值如下（5-1）本文中（5-2）②为规避不平衡电流的外部故障，则（5-3）-可靠系数，设定为1.3;-变压器出现外部故障时的最大不平衡电流;（5-4）-考虑非周期分量对短路电流影响系数，面对BCH-2型差动维电器，则=1；

一均匀系数。若差动保护两侧电流互感器型号相同，则K,=0.5,若不同，则=1；-电流互感器的最大允许相对误差。=0.1；-变压器分接头改变引起的相对误差；一由平衡线圈实际匝数和计算值差值而引起的相对误差，为0.05；-外部故障时通过变压器的最大短路电流的RMS周期分量。（5-5）（5-6）③电流互感器二次回路断开时，逸出差动电路电流，即（5-7）取1.3；-变压器的最大负载电流。若不能确定，则取值为变压器的额定电流。（5-8）综上所述，取上述三个条件的最大值作为保护运行电流的设定值，则（2）检查灵敏度（5-9）变压器出现故障时的最小短路电流。（5-10）完全满足灵敏度要求。5.1.3过电流保护过流保护通常安装于安装在变压器电源两侧，可有效预防内部故障。（1）动作电流设定原理:①最大负载电流，并能避免变压器为（5-11）安全系数，通常设定为1.1~1.3；返回系数，通常设定为0.86~0.95:-变压器最大二次负荷电流值。若n台变压器容量相同，则（5-12）②设定电机在降压变压器低压侧启动时的最大自起动电流（5-13）为6~10kV电压水平负荷自起动系数，为1.6~2.5。在此设计过程中，将进行如下计算（5-14）（5-15）③行动时限0.4-0.7为运行时间限制，大于变压器提供线路保护装置的最大运行时间限制。灵敏度测试计算变压器低压母线故障时的最小短路电流二次值（5-16）（5-17）满足灵敏度要求。5.1.5过载保护（1）过载保护电流定值在同一时间允许继电器操作信号，不管它安装在哪一边。跳闸或断开负载部分的动作电流通过设置如下公式计算，即（5-18）在上述公式中：-主要代表可靠系数，本文将其设定为1.05；-主要代表返回系数，本文将其设定为0.85；-主要代表保护安装侧所表现出的额定电流。（5-19）转换为二次侧，由CT=300/5得（5-20）过载保护时间固定定时限或逆时限过载保护的运行时间应大于有相位故障的后备保护的最大运行时间，并应与变压器允许的过载时间相匹配。在此之后，本文还将过电流保护所能达到的最大时限+1，在此情况下，为：（5-21）5.1.6设备选型当选择恰当适宜的变压器时，需要秉持的基本准则如下：应当以电网当前呈现的运行状态为基础，以此实现针对性选型。如果必须切换非电(气)保护，则可进行忽略。保护选型:在本篇论文中，经由综合考量决定选择南瑞继宝RCS-978变压器保护方式，对于此类方式而言，其将能针对综合自动化变电站，进行科学有效的保护，还可实现远程控制。基本特征①此装置表现出尤为迅猛的运行速度和可靠性，这可以从其高采样率和故障过程中对所有继电器进行实时计算来保证。②设备具有跳闸前的多项功能，如保护CPU，完成采集输入，逻辑判断等。它的保护功能是独立的、完整的，因为它有自己的启动元件。③通过以下例子可以看出设备的报表处理能力:可以保存64个动作报表;可处理64条用户记录；将能处理高达256条SOE位移记录。(2)设备保护配置对于此类设备而言，其将能实现差动速断保护以及相应的比率差动保护等。5.210kV线路整定计算在这项研究中,10KV线路保护的目的是使用瞬时电流速度打破保护作为第一部分保护,并加速故障删除第一行:年底固定时间过电流保护作为第三部分的备份保护整个线和相邻的低水平。由于瞬时电流断流保护的时限为0，不能保护整条线路的长度:定时过电流保护的时限为0.5s，可以保护整条线路的长度，并作为相邻线路的远备保护。因此，本设计主要选择定时过电流保护等基本方式。5.2.1无时限电流速断保护的整定计算I段(1)动作电流设定原则①为避免线路故障结束设定，无时限电流电流断路保护时间仅为固有保护时间，0为设定时间。为了在外部短路时快速切断限流保护，其工作电流应在避免外部短路时达到最大短路电流，即（5-22）一可靠系数，取1.1~1.3；一当电路的末端短路时，最大短路电流。本文中，（5-23）②基于相邻变压器的保护设置。当相邻的元件为变压器时，可和变压器保护兼容来进行调整，拓宽保护范围。当对变压器施加纵向差动保护时，则（5-24）一可靠系数，设定为1.2~1.4；一变压器低压侧母线短路时流过线路的最大短路电流。在本文中，（5-25）为保证灵敏度，设定动作电流为7.4KA。（2）灵敏度检验（5-26）——在最小工作方式系统中，短路发生在被保护电路的两相端子处，处于保护状态最小短路电流。本文中（5-27）灵敏度满足要求5.2.2定时限电流速断保护的整定计算（III段）（1）动作电流设定原则基于最大负载电流，可流过的电流为（5-28）——通过保护的最大负载电流；——可靠系数，设定为1.05~1.25；——返回系数，设定为0.85；——自启动负荷系数，设定为1~5。故而（5-29）（5-30）（2）动作时限的设定原则（5-31）式中——相邻元件过电流保护的最大延时。本文中（5-32）（3）灵敏度校验（5-33）本文中（5-34）5.2.3保护装置的选择基于保护装置的工作性能，选择南瑞继保RCS-9612A电路保护装置。功能特点功能齐全，动作迅猛、可靠性高。（2）保护配置①方向阻挡过流保护。②显著的过载功能。③三段零序过流保护。5.3本章小结在此章节中，旨在针对变电站所涉及的继电保护部分，进行科学合理的综合设计。本章之初，主要针对变压器等位置所应配备的相应保护方式，进行相对深入的设计与必要的整