【10kV工厂供配电系统设计研究10000字（论文）】

第八章继电保护与二次设计继电保护是对一次系统进行测量、控制和保护，防止一次系统发生故障，以及在发生故障后及时切断回路，防止故障进一步扩大[16]。8.1继电保护概述在继电保护设计中，主变压器保护是重点，本设计以主变压器继电保护设计为例，对继电保护设计进行说明和计算。主变压器继电保护一般包括差动保护、瓦斯保护、过电流保护等，通过对这些保护进行设计和整定计算，对于主变压器保护具有重要意义。8.2变压器保护设计8.2.1差动保护差动保护的基本原理，简单的说就是利用电流的矢量和零这一特点，如果有不正常电流，比如短路电流，电流的矢量和不是零，从而控制相应的开关动作，切断回路，保证变压器的安全使用。图8.1为电力变压器差动保护的原理图：图8.1电力变压器差动保护原理图纵向差动保护反映了变压器导体的故障状态。如果单机或双机变压器符合相关法规的规定，则备用保护时间超过0.5秒时，应安装快速跳闸保护装置。如果电流快速跳闸保护不满足变压器要求，则必须安装纵向差动保护。1）躲开变压器的励磁涌流式中：——可靠系数取1.3；——变压器基本侧的额定电流。2）躲开电流互感器二次断线产生的不平衡电流式中：——可靠系数，取1.3；——变压器最大负荷电流，在变压器最大负荷电流不能确定的情况下，用变压器额定电流。3）确定外部短路时的最大不平衡电流式中：∆U——变压器调分接头引起的误差；——同型系数（同型号取0.5，不同型号取1）；——平衡线圈的误差（计算变比和实际变比不同取0.05）；——变压器外部短路时的最大电流。确定基本侧二次动作电流：式中：——取为1；——基本侧一次动作电流。基本侧差动线圈的计算匝数：式中：——继电器的动作安匝，一般取60安匝。取，其中，继电器的实际动作电流为：一次动作电流为：4)确定继电器平衡线圈的匝数实用匝数取。5）平衡线圈的相对误差计算可得：＜0.05结论：满足要求。4）灵敏度校验变压器0.4kV侧流入继电器的电流：10kV侧继电器动作电流：保护范围内短路最小灵敏度大于2，满足要求。8.2.2瓦斯保护瓦斯保护的原理，简单的说，就是当变压器内发生故障，产生的热量会让变压器油蒸发形成蒸汽，从而触动气体流量开关，通过继电保护，产生保护动作，让断路器跳闸，这也是油变压器常用的一种保护装置，很久以前一直沿用到现在，具有保护简单、价格低廉等优点。瓦斯保护分为轻保护和重保护，轻保护一般动作的结果是进行报警，重保护一般动作的结果是跳闸。如图8.2所示。图8.2瓦斯保护原理图8.2.3过电流保护过电流保护也是变压器保护的重要保护措施。激活保护后，主要是将断路器连接在变压器的两侧，以防止故障进入变压器。保护的浪涌电流设置为与最大可能的负载电流匹配，以避开变压器。过电流保护通常用作备用保护。如果当前值大于我们设定的特定值，则保护装置将被激活，并且操作结果可能会使断路器跳闸或发出警报信号。该保护一般用于容量较小的降压变压器上，其单相原理接线如图5.3所示。图8.3过电流保护原理图（1）对于过电流保护，保护动作后，跳开变压器两侧的断路器。保护的启动电流按照躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定，即式中：可靠系数，一般采用1.2-1.3；：返回系数，一般采用0.85；：变压器的最大负荷电流。取10A。保护一次侧动作电流为：过电流时间取0.5s，当时间大于0.5s时，增加速断保护。灵敏系数：结论：满足要求。（2）电路速断保护：保护装置的动作电流：瞬动电流倍数：取12倍。结论：满足要求。8.3测量二次回路本变电站的测量：电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数。电能计量一般都在低压侧进行计量，位置在低压总开关的上侧，其计量原图如图8.4所示。图8.4测量回路二次原理图8.4断路器控制二次回路开关电气设备的控制操作通过操作机构完成。开关设备上的大多数隔离开关都是在现场手动操作的，而断路器的断开和闭合是通过控制回路完成的。根据操作位置，它分为本地控制和中央控制。集中控制实际控制是移动内部面板上的控制开关，通过控制回路将指令发送到距离几十到几百米的断路器安装位置，然后通过断路器的执行机构打开和关闭断路器。当前，控件通常分为三类：1）根据控制位置，有中央控制和本地控制两种类型。2）根据断路器的不同，监视模式分为两种：照明监视和声音监视。3）根据控制电路的布线，分为不适合控制开关固定位置的布线和自动与控制开关触点重叠的布线。使用LW2，LW5和其他系列控制开关来实现对操作员的强大一对一控制是一种在我国已经使用很长时间的方法，并且它是大多数操作员所熟悉的方法。实践证明，该方法是安全可靠的。8.5信号回路设计在配电室的控制中，除了使用各种设备监视电气设备的运行状态外，还必须使用音频和光信号设备来反映运行状态。该设备正常且异常，它是主监视器。会议室与生产车间进行通信并传输设备信息。值班人员根据信号特征进行准确的分析，判断和处理，以确保电源正常工作。8.6微机综合保护装置微机综合自动化系统是近几年才提出来的新概念，其内容主要是将变电站的二次设备通过智能控制和设计（比如单片机、芯片等），通过合理的组合和设计，再与计算机进行配合，最终实现对变电站的自动化控制。这主要体现在测量、计量和控制上。比如，在以往的控制中，主要依靠人力来判断故障、并人为进行控制。微机保护与综合自动化系统结构设计可以让控制由计算机进行，免除了人力、提高了效率，也大大增加了可靠性。其模式主要分为分布式系统结构、集中式系统结构和分层分布式结构，就目前来说，主要采用后者。

结束语本设计中，对于10kV系统的控制主要采用综合保护装置，其基本原理是通过电流互感器、电压互感器等采集二次信号，然后通过综合保护装置进行判断和控制。本设计中的综合保护装置具有判断断路器试验位置、工作位置，接地刀位置，保护跳闸，差动保护、过电流保护等功能。使用微机综合保护装置可以大大提高配电室电气系统设计的自动化，甚至可以实现无人值班，自动检测故障并自行进行处理，让发生故障的电力系统重新回归正常运行。

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