畢業(yè)設(shè)計（論文）變電站主變壓器的保護設(shè)計（含CAD圖紙）

1、全套cad圖紙等，聯(lián)系153893706摘要21. 緒 論41.1 我國電力工業(yè)發(fā)展概況41.2 變電站的類型41. 3 設(shè)計背景和意義51. 4 馬村110kv變電站的基本概況51.4.1 工程規(guī)模51.4.2 電氣主接線61.4.3 變壓器的選擇與配置82. 變電站繼電保護和自動裝置的配置132.1 繼電保護的任務(wù)與要求132.2 線路繼電保護裝置的配置132.3 變壓器繼電保護裝置的配置142.4 自動裝置的配置143. 短路電流計算163.1 短路電流計算點的確定163.2 短路電流計算173.2.1 等效計算183.2.2 各短路點短路計算214. 變壓器保護的配置與整定計算274.

2、1 變壓器縱聯(lián)差動保護284.1.1 變壓器縱聯(lián)差動保護的原理284.1.2 主變壓器縱聯(lián)差動保護整定計算304.1.3 變壓器差動保護的其他輔助性措施364.2 變壓器非電量保護364.2.1 變壓器主體瓦斯保護364.2.2 調(diào)壓開關(guān)的瓦斯保護374.2.3 瓦斯保護的整定384.2.4 變壓器溫度及壓力保護404.3 變壓器相間短路的后備保護414.4 變壓器接地短路后備保護434.5 變壓器過負荷保護464.6 變壓器過勵磁保護475. 其他二次回路設(shè)計485.1 變電站二次回路概述485.1.1 二次回路的地位和作用485.1.2 二次回路的內(nèi)容485.2 常規(guī)信號系統(tǒng)495.2.1

3、 信號回路的分類及其要求495.2.2 中央信號系統(tǒng)505.3 操作電源系統(tǒng)555.3.1 對操作電源的基本要求555.3.2 操作電源的分類56結(jié) 論57致 謝58參 考 文 獻59摘要變電站是聯(lián)結(jié)電力系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，它用以匯集電源、升降電壓和分配電能，在整個電力系統(tǒng)中起著非常重要的作用。馬村變電站位于焦作市馬村區(qū),是焦作地區(qū)最早的變電站之一。由于本次進行的是馬村變電站二次部分設(shè)計，所以在其一次部分設(shè)計完成的基礎(chǔ)上，通過對馬村變電站電氣接線方式及其所在的系統(tǒng)進行分析，對其進出線路進行相關(guān)的繼電保護設(shè)計。由于負荷較多且有部分重要負荷，所以在對負荷資料進行分析的基礎(chǔ)上，通過短路電流計算，完成了對

4、變電站主變壓器的保護設(shè)計，這是本次設(shè)計的重點。最后，也對變電站的其他二次回路進行了初步設(shè)計。關(guān)鍵詞： 變電站 短路計算 保護 二次回路abstractsubstation is coupling power system interlink,it used to influx power supply, ascend and descend the electric voltage and distribute electrical energy.at wholly power system it rises the very important role.the substation of

5、macun lies in the city of jiao zuo,it is one of the earliest substation.the second part design of the substation is based on lines system and all the load parameter. going through because what this time carry on is macuns transformer substation two times part of design, so at it once part of design

6、the finished foundation up, pass to macun the transformer substation electricity connects the line method and its places of system carry on the analysis, as to its pass in and out the circuit to carry on related after the electricity protection design.because carry more and have parts of importance

7、burden, so at pass the short-circuit electric current calculation towards carrying the data to carry on the analytical foundation ascend, complete to the transformer substation protection design of the main transformer, this is the point that this time design.at last, also to transformer substation

8、of other two times back track carried on the first step design.keyword: transformer substation short circuit calculation protection two times back track1. 緒 論1.1 我國電力工業(yè)發(fā)展概況電是能量的一種表現(xiàn)形式，電力已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動力，并廣泛應(yīng)用到一切生產(chǎn)部門和日常生活方面。電能有許多優(yōu)點：首先，它可簡便地轉(zhuǎn)變成另一種形式的能量，并易于實現(xiàn)有效而精確的控制。其次，電能便于大規(guī)模生產(chǎn)，經(jīng)過高壓輸電線路，還可輸送很長的距離，供給遠方

9、用電。另外，許多生產(chǎn)部門用電進行控制，容易實現(xiàn)自動化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益。重要的是，電能與其他能源相比沒有氣體和噪聲污染，因此電能被稱為“清潔能源”。電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位。建國以來，我國的電力工業(yè)發(fā)展迅速。尤其是1978年以來，改革開放、發(fā)展國民經(jīng)濟的正確決策和綜合國力的提高，使電力工業(yè)發(fā)展取得了突飛猛進、舉世矚目的輝煌成就。到目前，我國的總裝機容量和發(fā)電量均居世界第二位。但是我國目前的電力還不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，必須加快發(fā)展。我國電力工業(yè)自動化水平正在逐年提高。20萬kw及以上大型機組已采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，許多變電站已裝設(shè)微機綜合自動化系統(tǒng)，有些已實現(xiàn)無人值班，電

10、力系統(tǒng)已實現(xiàn)調(diào)度自動化。我國電力工業(yè)已進入大機組、大電廠、大電力系統(tǒng)、高電壓和高自動化的新階段。1.2 變電站的類型電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電站根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分成下列幾類：1. 樞紐變電站它位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為330500kv的變電所，稱為樞紐變電站。全站停電后，將會引起系統(tǒng)解列，甚至出現(xiàn)癱瘓。2. 中間變電站高壓側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長距離輸電線路分段，一般匯集23個電源，電壓為220330kv，同時又降壓供給當?shù)赜秒?，這樣

11、的變電站主要起中間環(huán)節(jié)的作用。全站停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。3. 地區(qū)變電站高壓側(cè)電壓一般為110220kv，向地區(qū)用戶供電為主的變電站，這是一個地區(qū)或城市的主要變電站。全站停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。4. 終端變電站在輸電線路的終端，接近負荷點，高壓側(cè)電壓多為110kv，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站。全站停電后，只是用戶受到損失。1. 3 設(shè)計背景和意義馬村區(qū)是焦作市四城區(qū)之一，地域面積122平方公里，總?cè)丝?3.7萬。區(qū)內(nèi)地下資源豐富，礦藏品種多、儲量大。電力資源供應(yīng)充足，轄區(qū)內(nèi)有演馬電廠、焦作鋁廠電廠、馬村變電站、韓王變電站。但是，隨著近幾年整個焦煤礦區(qū)的發(fā)展以及馬村區(qū)自身的發(fā)展，對

12、電力供應(yīng)的需求和電能質(zhì)量要求的提高，“西電東輸”勢在必行，而馬村110kv變電站的建設(shè)正是其中的重要一環(huán)。通過本設(shè)計，從總體上掌握了電力工程設(shè)計的過程，并熟悉了一些設(shè)計方法，為以后從事電力工程設(shè)計工作打下一定的基礎(chǔ)。1. 4 馬村110kv變電站的基本概況1.4.1 工程規(guī)模馬村110kv變電站位于焦作市馬村區(qū)，是焦煤礦區(qū)“西電東輸”的重要組成部分，屬于地區(qū)變電站。馬村變電站共有110kv、35kv和6kv三個電壓等級，其中110kv側(cè)共有7條進線，分別為：韓馬北線、韓馬南線、馬牛南線、馬牛北線、修馬線、修馬線、馬化線，同時與韓王變電站,修武變電站,本莊變電站聯(lián)網(wǎng)；35kv側(cè)共有10條出線和1

13、條備用線，分別為：馬羅線、馬演線、馬鋁南線、馬望線、馬興線、馬方線、熱馬北線、熱馬南線、馬碳線、馬臨線；6kv側(cè)共有14條出線和6條備用線。所接負荷多為工礦企業(yè)，屬一二類負荷居多。1.4.2 電氣主接線110kv和35kv回路采用雙母線分段帶旁路，其接線原理圖如下： 標注：qfc表示母聯(lián)斷路器，qfp表示旁路斷路器這種接線方式的優(yōu)缺點為：優(yōu)點：（1）運行可靠、運行方式靈活、便于事故處理、易擴建。（2）母聯(lián)斷路器可代替需檢修的出線斷路器工作。（3）母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資。缺點：（1）占地大、設(shè)備多、投資大。（2）倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作。6kv回路采用單母線分段接線，其接線原理圖為：標

14、注：qfd表示分段斷路器這種接線方式的優(yōu)缺點為：優(yōu)點：（1）接線簡單清晰，操作方便，使用電器少。（2）配電裝置建造費用低。（3）隔離開關(guān)僅在檢修時作隔離電器用，不用它進行倒閘操作，誤操作少。缺點：（1）任一段母線及母線隔離開關(guān)發(fā)生故障時，要停止該段母線上所有的工作。（2）任一段母線及母線隔離開關(guān)檢修時，也將造成母段上所有回路停電。（3）引出線回路的斷路器檢修時，該回路要停止供電。1.4.3 變壓器的選擇與配置（1） 變壓器的選擇原則a.相數(shù)的確定主變壓器選用三項或是單相，主要考慮技術(shù)經(jīng)濟性和運輸條件確定，在330kv及以下發(fā)電廠和變電站采用三相變壓器，500kv采用單相變壓器b.繞組數(shù)量的確定

15、a.在具有三種電壓的變電站中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電站內(nèi)需裝設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。b.對深入引進負荷中心，具有直接從高壓降為低壓供電條件的變電站，為簡化電壓等級或減少重復(fù)降壓量，可采用雙繞組變壓器。c. 繞組接線組別的確定a.三繞組相間的連接方式有：星型y和三角形d,110kv及以上采用yn;35kv經(jīng)消弧線圈接地采用y或y；610kv采用d或d。b.接線組別同一變不同側(cè)之間的接線形式的關(guān)系常規(guī)型yn,d11(y,d11)或yn,yo,d11(y,yno,d11),此形式限制三次諧波電壓保證供電質(zhì)量且能使機組

16、或系統(tǒng)并列，不影響通訊和保護設(shè)備。全接型yn,yno,yo(y,yno,yno)或yn,yo(yn,yno)，此形式與35kv并列，相位一致要求：電網(wǎng)改造6kv升壓10kv。d.變壓器電壓調(diào)整方式的選擇a.調(diào)壓方式變壓器的電壓調(diào)整方式是分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來實現(xiàn)，切換方式有兩種：不帶電的切換，稱為無激勵調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在正負5以內(nèi)，另一種是帶負載切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可以達到30b.調(diào)壓方式的確定為了保證變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，通過變壓器的分接頭開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓

17、兩種，一般接于時而為送端，時而為受端，具有可逆工作特點的聯(lián)絡(luò)電壓采用有調(diào)壓方式，保證供電質(zhì)量、母線電壓恒定。 e主變壓器的冷卻方式主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻；強迫油循環(huán)風冷卻；強迫油循環(huán)水冷卻；強迫、導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。小容量變壓器一般采用自然風冷卻，大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻變壓器。在發(fā)電廠水源充足的情況下，為了壓縮占地面積，大容量變壓器也有采用強迫油循環(huán)水冷卻。（2） 主變壓器的臺數(shù)、容量和型式的確定通過前面的介紹，我們考慮到馬村變電站為一個110kv樞紐變電站，故選用兩臺主變壓器并列運行且容量相等。對于變壓器的容量選擇，考慮到此變電站中有重要負荷，我們考慮當一臺停運時

18、，壓器容量在設(shè)計過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負荷 ：對一般性變電站停運時，其余變壓器容量就能保證全部負荷的6070%,s=62.2mv,所以，兩臺主變壓器應(yīng)各自承擔31.1mva，當一臺停運時，另一臺則承擔70%為43.54mva。故選兩臺50mva的主變壓器就可滿足負荷需求。具有三種電壓等級的變電站中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電站內(nèi)需裝設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器采用三繞組。而有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調(diào)壓方式，且規(guī)程上規(guī)定對電力系統(tǒng)一般要求10kv及以下變電站采用一級有載調(diào)壓變壓器。故本站主變

19、壓器選用有載三圈變壓器。110kv電壓變壓器繞組采用y連接；35kv采用y連接，其中性點通過消弧線圈接地。35kv以下電壓變壓器繞組都采用接法。大多數(shù)110kv 變壓器均采用油浸自冷式的冷卻方式，因此應(yīng)選用油浸自冷式的冷卻方式。表1.1 主變銘牌參數(shù)a. #1主變主要銘牌參數(shù)型 式sfsz1050000/110接線組別yn，yn0，d11額定容量（kva）50000/50000/50000短路電壓（%） 10.20/18.10/6.45 額定電壓（kv）11081.25/38.5/6.6冷卻方式油浸自冷式額定電流（a）262/750/4374空載電流(%)0.35 b. #2主變主要名牌參數(shù)型

20、 式sfslb150000/110接線組別y0/y0/-12-11額定容量（kva）50000/50000/50000短路電壓（%）10.04/18.1/6.6額定電壓（kv）11022.5/38.5/6.6冷卻方式油浸自冷式額定電流（a）262.5/750/4374空載電流（%）0.6表1.2 消弧線圈型號表編號型號額定容量線電壓相電壓#1主變中壓側(cè)xdjc-550/35550kva35kv22.2kv#2主變中壓側(cè)xdjc-550/35550kva35kv22.2kv（3） 所用變配置站用變壓器 容量選擇的要求：站用變壓器的容量應(yīng)滿足經(jīng)常的負荷需要和留有10%左右的裕度，以備加接臨時負荷之

21、用?？紤]到兩臺站用變壓器為采用暗備用方式，正常情況下為單臺變壓器運行。每臺工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運行，當任意一臺變壓器因故障被斷開后，其站用負荷則由完好的站用變壓器承擔。s站=84/(1-10%)=93.33kva所以容量選擇100kva的變壓器。兩臺所用變分別由6kv段和6kv段引出。考慮到目前我國配電變壓器生產(chǎn)廠家的情況和實現(xiàn)電力設(shè)備逐步向無油化過渡的目標，可選用干式變壓器。表1.3 所用變的主要銘牌參數(shù)所用變編號型號額定容量（kva）額定電壓（kv）額定電流（a）阻抗電壓（%）聯(lián)結(jié)組別高壓 低壓高壓 低壓1jb6/250/1001006.30.49.62144.34.3y，yn02jb

22、6/250/1001006.30.49.62144.34.3y，yn0（4） 防雷與接地對110kv進線侵入雷電波的保護是在架空線首端裝一組避雷器，并配合進線段上相應(yīng)的保護。主變壓器中性點裝設(shè)一組避雷器及設(shè)間隙保護。35kv及6kv母線分別裝設(shè)避雷器作為出線侵入雷電波的保護。直擊雷由避雷針保護，本變電站裝設(shè)4跟獨立避雷針，每根高度為25米。根據(jù)本變電站的需要，對避雷器的選擇如下表1.4 避雷器型號表電壓等級設(shè)備型號110kvy10w-100/26035kvy5w-52/130w6kvhy5wz-9.9/272. 變電站繼電保護和自動裝置的配置2.1 繼電保護的任務(wù)與要求 繼電保護裝置就是指反應(yīng)

23、電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務(wù)是： （1）發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇地將故障元件（設(shè)備）從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運行。 （2）對不正常運行狀態(tài)，為保證選擇性，一般要求保護經(jīng)過一定延時，并根據(jù)運行維護條件（如有無經(jīng)常值班人員），而動作于發(fā)出信號（減負荷或跳閘），且能與自動重合閘相配合。為保證安全供電和電能質(zhì)量，繼電保護應(yīng)滿足四項基本要求，即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。2.2 線路繼電保護裝置的配置本設(shè)計中的電力系統(tǒng)具有中性點直接接地的架空線路及中性點不接地的電力變壓器等主要設(shè)備。就線路來講，其主要故障為單相接

24、地、兩相接地和三相接地。根據(jù)線路的故障類型，按不同的電壓等級，設(shè)置相應(yīng)的繼電保護裝置如下：（1） 110kv線路保護：高頻閉鎖保護；零序電流保護；距離保護；過電流保護；電流速斷保護。（2） 35kv出線及旁路保護配置：電流速斷保護；限時速斷保護；定時過流保護；三相一次自動重合閘；低頻減載。（3） 6kv出線：限時速斷；定時過流；三相一次自動重合閘；低頻減載。（4） 6kv電力電容器：定時過流；中性點零序電流保護；低電壓及過電壓保護。（5） 雙回路出線保護：采用平行雙回線路橫聯(lián)方向差動保護加電流保護。其中橫聯(lián)方向差動保護為主保護，電流保護作為橫聯(lián)方向差動保護的后備保護。2.3 變壓器繼電保護裝置

25、的配置變壓器為變電所的核心設(shè)備，根據(jù)其故障和不正常運行的情況，從反應(yīng)各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)的安全性出發(fā)，設(shè)置相應(yīng)的主保護、異常運行保護和必要的輔助保護如下：（1） 主保護：瓦斯保護（以防御變壓器內(nèi)部故障和油面降低）、縱聯(lián)差動保護（以防御變壓器繞組、套管和引出線的相間短路）。（2） 后備保護：過電流保護（以反應(yīng)變壓器外部相間故障）、過負荷保護（反應(yīng)由于過負荷而引起的過電流）、復(fù)合電壓閉鎖過電流保護、零序電壓保護、零序電流保護。（3） 異常運行保護和必要的輔助保護：溫度保護（以檢測變壓器的油溫，防止變壓器油劣化加速）和冷卻風機自啟動（用變壓器一相電流的70%來啟動冷卻風機，防止變

26、壓器油溫過高）。2.4 自動裝置的配置1. 針對架空線路的故障多系雷擊、鳥害、樹枝或其它飛行物等引起的瞬時性短路，其特點是當線路斷路器跳閘而電壓消失后，隨著電弧的熄滅，短路即自行消除。若運行人員試行強送，隨可以恢復(fù)供電，但速度較慢，用戶的大多設(shè)備（電動機）已停運，這樣就干擾破壞了設(shè)備的正常工作，因此本設(shè)計在35kv及6kv出線上設(shè)置三相一次自動重合閘裝置（zch）。2. 針對變電所負荷性質(zhì)，縮短備用電源的切換時間，提高供電的不間斷性，保證人身設(shè)備的安全等，本設(shè)計在110kv母聯(lián)斷路器處裝設(shè)備用電源自動投入裝置（bzt）。3. 頻率是電能質(zhì)量的基本指標之一,正常情況下,系統(tǒng)的頻率應(yīng)保持在50hz

27、，運行頻率和它的額定值見允許差值限制在0.5hz內(nèi)，頻率降低會導(dǎo)致用電企業(yè)的機械生長率下降，產(chǎn)品質(zhì)量降低，更為嚴重的是給電力系統(tǒng)工作帶來危害，而有功功率的缺額會導(dǎo)致頻率的降低，因此，為保證系統(tǒng)頻率恒定和重要用戶的生產(chǎn)穩(wěn)定，本設(shè)計35kv及6kv各出線設(shè)置自動頻率減負荷裝置（zpjh），按用戶負荷的重要性順序切除。3. 短路電流計算3.1 短路電流計算點的確定（1） 短路電流的基本概念 在供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)次數(shù)比較多的嚴重事故是短路。所謂短路是指供電系統(tǒng)中一切不正常的相或相與地（中線電接地系統(tǒng)）在電氣上被短接。（2） 短路的基本原因 產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞所致。絕緣損壞是由于

28、絕緣老化、過電壓、機械損傷等造成。其他如操作人員帶負荷拉閘或者檢修后未拆除接地線就送電等無操作，鳥獸在裸露的載流部分跨越以及風雪等自然現(xiàn)象也能引起短路。（3） 短路的形式在三相電力系統(tǒng)中，可能發(fā)生三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。第一種短路稱為對稱短路，一切不對稱短路的計算，在采用對稱分量后，三種統(tǒng)稱不對稱短路，一切不對稱短路的計算，在采用對稱分量法后，都可以歸納為對稱短路計算，就上述幾種短路故障的幾率最小，但在配電系統(tǒng)中，三相短路的后果最嚴重，因而以此驗算電氣設(shè)備的能力。（4） 短路的危害 短路時系統(tǒng)的阻抗要減小，減小的程度由故障發(fā)生在系統(tǒng)中的位置而定。因此電路的短路電流通常比正常

29、工作電流大幾十倍甚至幾百倍。在大的電力系統(tǒng)中，短路電流可達幾萬安培甚至幾十萬安培。這樣大的電流對電氣設(shè)備有很大危害： 短路要產(chǎn)生很大的電動力和很大的熱量，而使故障元件和短路回路中的其他元件損壞； 短路時，電壓突然下降，影響電網(wǎng)電氣設(shè)備的正常運行； 短路可造成用電負荷甚至廣大的供電區(qū)域停電，越靠近電源短路所造成的停電范圍越大，所造成經(jīng)濟損失也越大；嚴重的短路要影響整個電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，使并列運行的發(fā)電機組失去同步。（5）研究短路的目的為了限制短路的危害和縮小故障影響的范圍，在變電站和供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，必須進行短路計算，以解決下列技術(shù)問題：a.選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路計算校驗其

30、穩(wěn)定性和機械強度。b.選擇合理繼電保護裝置，使之能正確的切除短路故障。c.確定限流措施，當短路電流過大造成設(shè)備選擇困難或不夠經(jīng)濟時，可采取限制短路電路的措施。d.確定合理的主接線方案和主要運行方式等在本次設(shè)計中，研究短路電流的目的主要是為了選擇合理繼電保護裝置，使之能正確的切除短路故障。3.2 短路電流計算由短路電流計算接線圖可畫出正序阻抗圖。要畫出正序阻抗圖必須知道系統(tǒng)阻抗標幺值、線路阻抗標幺值、變壓器阻抗標幺值。系統(tǒng)電抗實質(zhì)上是電源、電力網(wǎng)絡(luò)與上級供電變壓器等折算到供電母線上的綜合電抗，它因電力網(wǎng)聯(lián)結(jié)方式復(fù)雜而不能簡單計算，并與系統(tǒng)的運行方式有關(guān)。系統(tǒng)電抗可由當?shù)仉姌I(yè)部門直接提供，系統(tǒng)的阻

31、抗標幺值已知為0.3和變壓器的阻抗標幺值就要根據(jù)公式計算出來。k1k1k1t1t2馬村變電站一次系統(tǒng)等效電路圖如圖3.1所示。已知：e1、e2引出線分別是修馬i、ii和韓馬南、北，他們都是雙線路引線，修馬i、ii線路長度分別是8.014km、8.014km，韓馬南、北分別是6.1km、6.7km，線路型號lgjq-240。查表知 lgjq-240 x=0.4/km選基準: 3.2.1 等效計算（1） 變壓器等效計算利用“近似”進行計算。在計算過程中，1代表高壓側(cè)，2代表中壓側(cè)，3代表低壓側(cè)。首先根據(jù)三次短路實驗所測得的兩兩繞組間的短路電壓百分值、，分別求出個繞組的短路電壓百分值：主變：uk(1

32、-2)(%)=10.2 uk(1-3)(%)=18.1 uk(2-3)(%)=6.45 =(10.20+18.10-6.45) =10.925 =(10.20+6.45-18.10) =0.725 =(18.10+6.45-10.20) =7.175則各繞組電抗標幺值為: 主變：uk(1-2)(%)=10.04 uk(1-3)(%)=18.1 uk(2-3)(%)=6.6 =(10.04+18.10-6.6) =10.77 =(10.04+6.6-18.10) =0.73 =(18.10+6.6-10.04) =7.33則各繞組電抗標幺值為: （2） 線路阻抗計算修馬、的線路阻抗：韓馬南、北的

33、線路阻抗： （3） 所變等值阻抗計算所變短路電壓百分比：（4） 電源等值阻抗計算修武變：韓王變：圖3.2馬村變電站一次系統(tǒng)等效電路圖3.2.2 各短路點短路計算沖擊系數(shù)時，（1） k1點短路時：圖4.3 k1點短路時等值電路轉(zhuǎn)換圖 三相短路沖擊電流:三相短路全電流:短路容量：設(shè)校驗熱效應(yīng)計算時間 短路電流熱效應(yīng)（2） k2點的短路計算圖4.4 k2點短路時等效電路圖所以三相短路沖擊電流:三相短路全電流:短路容量設(shè)校驗熱效應(yīng)計算時間 短路電流熱效應(yīng)（3） k3點的短路計算圖4.5 k3點短路時等效電路圖=0.181+0.156=0.337所以三相短路沖擊電流:三相短路全電流:短路容量設(shè)校驗熱效應(yīng)

34、計算時間 短路電流熱效應(yīng)（4） k4點的短路計算圖4.6 k4點短路時等效電路圖三相短路沖擊電流:三相短路全電流:短路容量：設(shè)校驗熱效應(yīng)計算時間 短路電流熱效應(yīng)表3.1 三相短路電流計算結(jié)果短路點編號1234工作電壓（kv）1103560.4三相最大短路電流（ka）3.236.3530.003.66三相短路沖擊電流（ka）8.2416.2776.799.36三相短路全電流（ka）4.879.5945.35.53短路容量（mva）971.48406.9327.352.534. 變壓器保護的配置與整定計算變壓器是電力系統(tǒng)普遍使用的重要電氣設(shè)備。它的安全運行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)供電和穩(wěn)定運行，特別是大

35、容量變壓器，一旦因故障而損壞造成的損失就更大。因此必須針對變壓器的故障和異常工作情況，根據(jù)其容量和重要程度，裝設(shè)動作可靠，性能良好的繼電保護裝置。變壓器故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障包括相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路；油箱外部故障包括引線及套管處會產(chǎn)生各種相間短路和接地故障。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要是由外部短路或過負荷引起的過電流、油面降低和過勵磁。對于上述故障和不正常工作狀態(tài)，根據(jù)dl400繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護：（1）反映內(nèi)部短路和油面降低的非電量（氣體）保護，又稱瓦斯保護；（2）反映變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短

36、路的縱聯(lián)差動保護，或稱電流速斷保護；（3）作為變壓器外部相間短路和內(nèi)部保護的后備保護的過電流保護（或帶有復(fù)合電壓起動的多電流保護或負序電流保護或阻抗保護）；（4）反映中性點直接接地系統(tǒng)中外部接地短路的變壓器零序電流保護；（5）反映大型變壓器過勵磁的變壓器過勵磁保護及過電壓保護；（6）反映變壓器過負荷的變壓器過負荷保護；（7）反映變壓器非全相運行的非全相保護等。4.1 變壓器縱聯(lián)差動保護4.1.1 變壓器縱聯(lián)差動保護的原理縱聯(lián)差動保護是變壓器主保護之一。變壓器縱聯(lián)差動保護是反映被保護變壓器各端流入和流出電流的相量差，按照循環(huán)電流的原理構(gòu)成。在變壓器兩側(cè)都裝設(shè)電流互感器，其二次繞組按環(huán)流原則串聯(lián)，

37、差動繼電器并接在回路壁中，在正常運行和外部短路時，二次電流在臂中環(huán)流，使差動保護在正常運行和外部短路時不動作，由電流互感器流入繼電器的電流應(yīng)大小相等，相位相反，使得流過繼電器的電流為零；在變壓器內(nèi)部發(fā)生相間短路時，從電流互感器流入繼電器的電流大小不等，相位相同，使繼電器內(nèi)有電流流過。但實際上由于變壓器的勵磁涌流、接線方式及電流互感器誤差等因素的影響，繼電器中存在不平衡電流，變壓器差動保護需解決這些問題，方法有：（1）靠整定值躲過不平衡電流（2）采用比例制動差動保護。（3）采用二次諧波制動。（4）采用間歇角原理。（5）采用速飽和變流器。對6.3mva及以上廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，10m

38、va及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護，對高壓側(cè)電壓為330kv及以上變壓器，可裝設(shè)雙重差動保護。變壓器縱聯(lián)差動保護的原理接線圖為：本設(shè)計采用較經(jīng)濟的bch-2型帶有速飽和變流器的繼電器，以提高保護裝置的勵磁涌流的能力。bch-2型差動繼電器由電磁型電流繼電器、三柱鐵芯和幾個線圈組成。中間柱截面較大，易于飽和，在其上面繞有四個線圈：差動線圈、兩個平衡線圈和一個短路線圈。差動線圈接于變壓器差動保護的差回路中，當安匝磁勢達到一定值時，二次繞組感應(yīng)的某一電勢值使電流繼電器起動。平衡線圈的作用是消除變壓器兩側(cè)電流互感器的計算變比與實際變比不一致所產(chǎn)生的不平衡安匝磁勢。短路線圈的

39、作用是提高差動繼電器躲過勵磁涌流的能力?？v聯(lián)差動保護應(yīng)符合下列要求：（1）應(yīng)能躲過勵磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流；（2）應(yīng)在變壓器過勵磁時不誤動；（3）差動保護范圍應(yīng)包括變壓器套管及其引出線。如不能包括引出線時，應(yīng)采取快速切除故障的輔助措施。4.1.2 主變壓器縱聯(lián)差動保護整定計算（1） 根據(jù)前面變壓器選型，可得主變壓器名牌參數(shù)如下：主變：型號 sfsz1050000/110 接線 yn/yn0/d11 擋位 11081.25/38.5/6.6 短路電壓（%） 高中10.20 高低18.10 中低6.45 短路損耗（kw） 高中185.4 高低200 中低158.6 空載電流（%） 0.3

40、5 空載損耗（kw） 40 冷卻方式 油浸風冷主變：型號 sfslb150000/110 接線 y0/y0/-12-11 擋位 11022.5/38.5/6.6 短路電壓（%） 高中10.04 高低18.10 中低6.6 短路損耗（kw） 高中264.8 高低282.7 中低223.9 空載電流（%） 0.6 空載損耗（kw） 60.95 冷卻方式 油浸風冷根據(jù)第3章的計算結(jié)果，可得兩臺主變壓器的等值阻抗圖為:（2） 計算變壓器各側(cè)在50mva容量下的一、二次電流值并選擇電流互感器的變比。計算結(jié)果如下表：變壓器各側(cè)一、二次電流及差回路電流名稱變 壓 器 各 側(cè) 數(shù) 據(jù)額定電壓（kv）11038

41、.56.6額定電流（a）電流互感器接線電流互感器計算變比電流互感器實選變比600/52000/55000/5二次額定電流(a)不平衡電流(a)4.37-3.78=0.594.37-3.25=1.120 由以上計算可知，6kv側(cè)二次電流最大，作為基本側(cè)。（3） 計算各側(cè)外部短路時的短路電流值 根據(jù)第3章的計算結(jié)果可知：當110kv母線發(fā)生三相短路故障時，最大短路電流為當35kv母線發(fā)生三相短路故障時，最大短路電流為當6kv母線發(fā)生三相短路故障時，最大短路電流為（4） 確定差動保護的動作電流。a. 按躲過變壓器空投和當外部故障切除后電壓恢復(fù)時，變壓器的勵磁涌流計算為式中 可靠系數(shù)，取1.3； 變壓

42、器基本側(cè)的額定電流。代入數(shù)值得=1.34374=5686.2（a）b. 按躲過外部短路時的最大不平衡電流計算。式中 可靠系數(shù)，對于bch2型繼電器，取1.3； 兩側(cè)電流互感器電流誤差引起的不平衡電流式中 非周期分量的影響系數(shù)，取為1； 電流互感器的同型系數(shù)，取為1； 電流互感器最大允許誤差，取10%； 變壓器外部短路流過變壓器的最大短路電流； 變壓器調(diào)節(jié)接頭引起的不平衡電流，一般取0.05；代入數(shù)值計算得 =1.3（10.1+0.05+0.05）30000 =7800（a）c.躲過電流互感器二次斷線產(chǎn)生的最大不平衡電流式中 可靠系數(shù)，對于bch2型繼電器，取1.3； 變壓器最大負荷電流，在變壓

43、器最大符合電流不能確定的情況下，用變壓器的額定電流。代入數(shù)值計算得 =1.34374=5686.2（a）由以上計算過程可知，變壓器差動保護一次動作電流為=7800a（5） 基本側(cè)繼電器線圈匝數(shù)計算基本側(cè)直接接差動線圈，其余兩側(cè)接相應(yīng)的平衡線圈?；緜?cè)繼電器的動作電流為式中 電流互感器接線系數(shù)，其值為流入繼電器的電流與電流互感器二次側(cè)電流的比，當電流互感器的二次側(cè)接成三角形時，?。划旊娏骰ジ衅鞯亩蝹?cè)接成星形時，取1； 基本側(cè)一次動作電流； 基本側(cè)電流互感器變比。代入數(shù)值計算得 =7.8（a） 基本側(cè)差動線圈的計算匝數(shù)式中 繼電器的動作匝數(shù)，一般取60安匝。差動線圈的實際匝數(shù)應(yīng)向小整定，取匝 繼

44、電器的實際動作電流為（a） 保護實際動作電流（一次值）為（a）（6） 其他側(cè)工作線圈和平衡線圈匝數(shù)的計算 a. 110kv側(cè)平衡線圈的計算 = =1.1（匝）按四舍五入取整，110kv側(cè)平衡匝數(shù)為1匝。 b. 35kv側(cè)平衡線圈的計算 =7 =2.41（匝）按四舍五入取整，35kv側(cè)平衡匝數(shù)為2匝。c. 平衡線圈的誤差 =（1.1-1）/（1.1+7） =0.0120.05 =（2.41-2）/（2.41+7） =0.0430.05 d. 計算制動線圈匝數(shù) = =2.1（匝）制動線圈的實際匝數(shù)應(yīng)向上調(diào)整，取匝。（7） 靈敏度校驗，保護范圍內(nèi)部短路最小靈敏度應(yīng)大于2。式中 保護范圍內(nèi)故障，流過基

45、本側(cè)的最小短路電流； 差動保護一次動作電流。代入數(shù)值計算得4.1.3 變壓器差動保護的其他輔助性措施（1） 差動電流速斷。當變壓器發(fā)生嚴重故障時，差動電流可能大于最大勵磁涌流，這時便不需要再進行是否勵磁涌流的判別，而該由差動元件直接出口。這是因為對于長線或附近裝設(shè)有精止補償電容器的場合，在變壓器發(fā)生內(nèi)部嚴重故障時，由于諧振也會短時出現(xiàn)較大的衰減的二次諧波電流，或者因主電流互感器及中間電流互感器嚴重飽和而產(chǎn)生二次諧波電流，諧波比制動元件可能會誤閉鎖保護，直到二次諧波衰減后才返回開放出口；同時，諧波制動元件本身固有延時也較大。這些情況對快速切除嚴重故障是不利的，利用差動電流速斷元件直接出口能克服這

46、個不足。（2）電流互感器斷線閉鎖。大型變壓器對差動保護的靈敏系數(shù)要求較高，如要求能靈敏地動作于變壓器內(nèi)部匝間短路故障，因而最小差流動作值均低于額定電流，并且三相比率制動元件均以“或”門出口方式，而不宜采用任意兩相“與”門出口方式。因此，在電流互感器斷線時會誤動作。為此，變壓器差動保護需要附設(shè)專門的電流互感器斷線閉鎖裝置。4.2 變壓器非電量保護變壓器非電量保護主要包括瓦斯保護、溫度及壓力保護等。4.2.1 變壓器主體瓦斯保護 變壓器瓦斯保護是反映變壓器油箱內(nèi)部氣體的數(shù)量和流動的速度而動作的保護，保護變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障，特別是對繞組的相間短路和匝間短路。其利用安裝在變壓器油箱與油枕間的瓦

47、斯繼電器來判別變壓器內(nèi)部故障；當變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，電弧使油及絕緣物分解產(chǎn)生氣體。故障輕微時，油箱內(nèi)氣體緩慢的產(chǎn)生，氣體上升聚集在繼電器里，使油面下降，繼電器動作，接點閉合，這時讓其作用于信號，稱為輕瓦斯保護；故障嚴重時，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，在該氣體作用下形成強烈的油流，沖擊繼電器，使繼電器動作，接點閉合，這時作用于跳閘并發(fā)信，稱為重瓦斯保護。輕瓦斯保護應(yīng)瞬時動作于信號，重瓦斯保護應(yīng)瞬時動作于斷開各側(cè)斷路器。其接線原理圖為：瓦斯繼電器kg的上觸點為輕瓦斯保護，接通后發(fā)信號；下觸點為重瓦斯保護，觸點閉合后經(jīng)信號繼電器ks、連接片xb啟動中間繼電器km，km動作后兩對觸點閉合，分別經(jīng)斷路器qf

48、1、qf2的輔助觸點接通各自的跳閘回路，跳開變壓器兩側(cè)的斷路器。為了防止變壓器換油或進行實驗時誤動作，可利用連接片xb將跳閘回路切換到信號4.2.2 調(diào)壓開關(guān)的瓦斯保護由于主變選擇的是有載調(diào)壓運行方式，所以在調(diào)整電壓的過程中，由于開關(guān)動觸頭接觸不良或過度電阻損壞而不能有效地滅弧等，都將引起絕緣油的分解產(chǎn)生大量的氣體。為了防止故障范圍擴大，需要在調(diào)壓開關(guān)上裝設(shè)瓦斯保護，將油枕從內(nèi)部隔離成兩部分，調(diào)壓開關(guān)油箱與油枕相通，并在連通管上裝設(shè)瓦斯繼電器。其接線圖為圖中1.油枕、2.調(diào)壓開關(guān)、3.變壓器瓦斯繼電器、4.調(diào)壓開關(guān)瓦斯繼電器調(diào)壓開關(guān)瓦斯保護動作于跳閘，與變壓器重瓦斯保護共同作用于出口中間繼電器

49、bcj，其展開圖為圖中wsj瓦斯繼電器、xj信號繼電器、bcj保護出口繼電器（跳閘繼電器）4.2.3 瓦斯保護的整定瓦斯保護繼電器安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道中，本次設(shè)計選用的是fj380型開口杯擋板式瓦斯繼電器。用開口杯代替密封浮筒，克服了浮筒滲油的缺陷，用干簧接點代替水銀接點，防止震蕩時誤動作，是一種有較好抗震結(jié)構(gòu)的瓦斯繼電器。（1） 輕瓦斯保護氣體容積的整定瓦斯繼電器中的氣體積聚達到一定容積時，就動作并發(fā)出信號，一般瓦斯繼電器氣體容積的整定范圍為250300cm，變壓器容量在10mva以上時，一般正常整定值為250 cm。氣體容積整定是通過調(diào)節(jié)重錘位置來改變的。下表為輕瓦斯保護氣

50、體容積的整定值氣體容量整定值變壓器容量（mva）導(dǎo)油管直徑（mm）整定范圍（cm）正常整定值（cm）1251001201101105018521522010以上80220280250（2）重瓦斯保護動作流速的整定重瓦斯保護動作的油流速度整定范圍為0.61.5，運行經(jīng)驗證明，導(dǎo)油管中流速整定為0.61時，對變壓器內(nèi)部故障是相當靈敏的，但是，在變壓器外部故障時，由于穿越性短路電流的影響，在導(dǎo)油管中油流速度約為0.40.5，如果繞組固定不緊，還可能風大些，因此，為了防止穿越性故障時瓦斯保護誤動作，可將流速整定在11.1左右。下表為油流速度整定值油流速度整定值變壓器容量（mva）導(dǎo)油管直徑（mm）整定

51、范圍（）正常整定值（）1250.751.250.90110500.811.351.010以上800.951.551.1根據(jù)上述瓦斯保護原理分析及整定原則論述，可得本次設(shè)計主變瓦斯保護定值如下表保護名稱保護定值動作時限/動作情況主油箱重瓦斯保護0.90s/跳三側(cè)開關(guān)調(diào)壓開關(guān)重瓦斯保護10s/跳三側(cè)開關(guān)輕瓦斯保護300cm報信號瓦斯保護裝置結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟，對緩慢發(fā)展的故障，其靈敏性比變壓器的差動保護優(yōu)越，能夠反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種類型的故障（如鐵芯局部燒壞、繞組匝間短路、內(nèi)部斷線、絕緣逐漸老化及油面下降等），但對變壓器油箱外部套管引出線上的短路不能反應(yīng)，對絕緣突發(fā)性擊穿的反應(yīng)不及差動保護；而且在強烈地震期間和變壓器新投入時，瓦斯保護不能投到跳閘位置。因此，瓦斯保護不能作為變壓器的唯一主保護，一般與差動保護共同使用構(gòu)成變壓器的主保護。4.2.4 變壓器溫度及壓力保護對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行電力變壓器標準的要求，裝