变电站综合自动化系统设计 本科毕业设计(论文)

《变电站综合自动化系统设计 本科毕业设计(论文)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变电站综合自动化系统设计 本科毕业设计(论文)（38页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 xxx学院本科毕业设计（论文） 变电站综合自动化系统设计学生姓名： xxxxxx 学生学号： xxxxxxx 院（系）： 电气信息工程学院 年级专业： xxxxxxxxx 指导教师： xxx 讲师 助理指导教师： 二一三年六月 xxx学院本科毕业设计（论文)摘要摘 要变电站是电力系统运行过程中最重要的环节之一，它的运行状况直接影响到整个电力系统的经济性以及可靠性。要提高变电站的运行效率，一个最基本的办法就是要提高变电站管理和运行的自动化水平，实现变电站的综合自动化。本文针对变电站的技术要求，从目前变电站中主流的完全分散式结构形式入手对变电站整体结构布局，分别进行了对一次系统和二次系统的设计。

2、在硬件部分选择带三相变压器组的变压器，这样相比单相变压器组的变压器，造价更低、占地面积更小、运行费用更少，大大降低了投入和运行成本。在软件配置上，选用目前实际运用中反馈很好的RCS-9000变电站综合自动化系统。其特点是集测量、监视、控制、保护和另外自动化运行功能于一体，能满足对35kv-500kv不同变电标准的变电站的稳定运行的需要，为实现变电站自动化无人值班式运行管理提供了可靠的技术条件。关键词 变电站，综合自动化，继电保护配置 xxx学院本科毕业设计（论文)ABSTRACTABSTRACTThe transformer substation is one of the most impo

3、rtant link in the process of operation of power system, its running state directly affects the whole power system economy and reliability. To improve the efficiency of the substation, one of the most fundamental way is to improve the automation level of management and operation of substation, integr

4、ated automation transformer substation.In this paper, according to the requirements of substation substation technology, from the current mainstream fully distributed structure of the overall layout and structure, were designed for a system and the two system. In the part of hardware selection of tr

5、ansformer with three-phase transformer, compared with transformer single-phase transformer group, lower cost, smaller footprint, operation cost less, greatly reducing the investment and operating costs. In the software configuration, the actual use of feedback of RCS-9000 substation integrated autom

6、ation system is very good. Its characteristic is measuring, monitoring, control, protection and automatic operation function in a body, can satisfy the need for stable operation of the 35kv-500kv substation substation of different standards, provides reliable technical condition of transformer subst

7、ation automation unattended operation management. Key words Substation， integrated automation system， The relay protection configuration xxx学院本科毕业设计（论文)目录目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 概述11.1.1变电站综合自动化系统概况11.1.2变电站综合自动化系统目前发展趋势11.2 变电站综合自动化系统的作用和应用范围21.3 实现变电站综合自动化的目的和意义22 变电站的结构形式与控制要求32.1总体结构32.2完全分散式的

8、结构形式32.3电气主接线结构选择42.3.1 电气主接线的基本形式42.3.2电气主接线的选择42.4变电站综合自动化系统主要功能53 变电站综合自动化系统的系统设计73.1 变电站综合自动化系统一次系统73.2 变电站综合自动化系统二次系统84 系统硬件和软件配置104.1 系统硬件主要设备的配置104.1.1 变电站主变压器的选择104.1.2 各级电压母线的选择104.1.3 隔离开关选择114.1.4 电流互感器的选择114.1.5 电压互感器的选择114.1.6 高压断路器选择124.2 系统软件配置125 系统功能的实现145.1 系统保护装置设计145.1.1 继电保护的配置1

9、45.1.2 变压器的继电保护155.2 母线保护185.3 自动重合闸的设置205.4 短路电流的计算205.4.1 短路的危害205.4.2 短路电流计算方法205.4.3 短路电流计算215.5 防雷保护与接地方案设计225.5.1 防雷保护225.5.2 接地装置设计235.6 配电装置235.6.1 配电装置类型235.6.2 对配电装置的基本要求和设计步骤245.6.3 屋内配电装置245.6.4 屋外配电装置246 系统特色和优势26结 论28参考文献29致 谢30 xxx学院本科毕业设计（论文)绪论1 绪论1.1 概述1.1.1变电站综合自动化系统概况变电站是电力系统运行重要的

10、组成部分之一，并且是发电厂与用户之间重要的连接环节，起着变电以及配电的作用。它的运行和管理情况直接影响到整个电力系统是否能安全与经济运行，而变电站综合自动化系统的出现是变电站运行管理中的一次重大变革。它为变电站实现小型化、智能化、扩大监控范围以及为变电站的安全、可靠、合理、经济运行提供了数据采集以及监控支持，同时为实现高水平的无人值班变电站管理打下了基础。变电站综合自动化系统具有结构微机化、功能综合化、操作检测屏幕化、运行管理智能化等特征。变电站综合自动化系统是利用变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、保护装置和远动装置等）经过系统功能的重新组合，利用目前先进的现代电子技术、计算机技术、通

11、信技术以及信息处理技术等来实现对全变电站的主要设备以及输电、配电线路的监视、检测、控制以及保护等功能。变电站综合自动化系统是利用大规模集成电路和多台计算机组成的自动化系统，以替代常规的测量和监视仪表，用计算机保护替代常规的继电保护组屏，从而改变常规的继电器保护装置不能很好的与外界沟通的缺点。所以说，变电站综合自动化系统具有很方便利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能监视、检测和控制变电站内各种设备的运行和操作的功能。1.1.2变电站综合自动化系统目前发展趋势 变电站自动化技术伴随着我国现代科学技术发展，尤其是网络技术、计算机软、硬件技术以及超大规模集成电路技术的发展而不断进步，变电站综合自动化

12、系统目前朝着一次设备智能数字化，二次设备多功能集成化方向发展，同时可靠性和经济性也是变电站自动化技术发展和实现过程中必须所要考虑的问题。一次设备的在线监测，电能质量的监测管理，网络安全技术，变电站综合自动化系统必定会更多的融入现代社会的各种新科技、新观念。其总的发展情况可以从以下几个不同角度来描述：（1)、其子站模块设计朝多功能智能化、综合化方向发展。（2)、通信媒介将更多的引入大型光纤。（3)、系统总体结构朝着全分散和开放式发展。（4)、从传统控制方法向综合智能化方向发展。（5)、从纯粹的屏幕数据监视到多媒体共同监视发展。（6)、从专用设备到总体的控制平台，站内综合管理向全开放式发展1.2

13、变电站综合自动化系统的作用和应用范围变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。为了提高变电站安全稳定运行水平，降低运行维护的成本，提高其经济效益，向用户提供高质量的电能服务，而变电站综合自动化系统正是基于变电站综合自动化技术开始兴起并广泛应用到各个现代化变电站中的。1.3 实现变电站综合自动化的目的和意义变电站综合自动化系统，是将变电站的二次设备经过多功能的重新组合和优化设计，利用先进的计算机技术，自动化技术，现代电子技术，通信及信号处理技术。从而实现对整个变电站的主要设备和输电、配电线路的监视、检测、测量、控制和

14、微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。实现变电站综合自动化以替代常规的测量和监视仪表，用计算机保护替代常规的继电保护组屏，从而改变常规的继电器保护装置不能很好的与外界沟通的缺点。并且变电站综合自动化系统可以采集到较为完整的信息和数据，利用计算机的逻辑判断功能和高速的计算能力，可以很方便的监测和控制变电站内所有运行设备的操作和执行，它具有运行管理智能化，操作监视视频化，功能综合化，结构微机化等优点。运用先进的现代变电站综合自动化技术，降低了电压的不合格率，提高了供电质量，提高了变电站运行管理的自动化水平，减少了控制电缆，缩小了占地面积，为变电站实现无人值班提供了可靠的技术条件。同时要更好

15、的实现变电站的综合自动化由于技术层面和现场环境等条件的限制，但随着技术的不断进步与完善，以及技术人员技术水平的不断提升，变电站综合自动化技术一定会在整个行业领域发挥它应有的巨大作用。32 xxx学院本科毕业设计（论文)变电站的结构形式与控制要求2 变电站的结构形式与控制要求2.1总体结构本变电站采用完全分散式变电站综合自动化系统，站级的监控管理设备装置于控制室内，主变保护和110kV线路、监控装置在主控室集中组屏，35kV、10kV线路及监控装置及电容器保护采用分散布置，安装在开关柜上。测控装置和保护单元之间用LON网连接起来，结构图如图1所示。图1总体结构框图2.2完全分散式的结构形式完全分

16、散式的变电站综合自动化系统，是指以断路器、变压器、母线等一次设备为安装单位，将控制、监测、保护、输入、输出等单元分别安装在一次主设备的开关柜上，安装在主控制室内的主控制单元通过现场总线与各个单元进行现场通信，主控制单元通过以太网和监控主机联系，如图2所示。这种完全分散式结构的综合自动化系统在实现模式上可以分为两种：一种是保护相对独立，控制和测量一体化；另外一种是测量、控制、保护三部分一体。这种完全分散式结构的变电站综合自动化系统的特点是：（1）、综合性强。（2）、系统的各个部件全部是分散独立安装。（3）、减小占地面积（4）、有效减少二次电缆的使用。图2 完全分散式变电站综合自动化系统结构2.3

17、电气主接线结构选择2.3.1 电气主接线的基本形式电气主接线经常用到几种接线方式，是以出线和电源为主体。由于每个变电站的电源回路数和进线、出线回路数都不同。并且各回路线中所传输的能力大小也不一样。因此为方便电能的汇集和分配，在进线和出线分布比较密集的地方，中间环节选择运用母线的连接，这样可让接线比较简单，运行方便，有助于装配与扩建。如果和有母线的接线形式相比，没有汇流母线的接线形式使用的电气设备相对比较少，建设用地更小，一般用于进出线的回路少，不需扩建的变电站。没有汇流母线的接线形式主要有单元接线、角形接线和桥形接线，有汇流母线的接线方式主要为为双母线接线、单母线接线两大类。 2.3.2电气主

18、接线的选择根据安全，可靠，灵活，经济的选择要求，高压侧有4回出线，其中两回备用，需要采用双母线接线或单母线分段接线，中压侧有6回出线，其中两回备用，可以采用双母线接线、单母线分段接线方式，低压侧有11回出线，其中两回备用，可以采用单母线分段、单母线分段带旁路母线的接线方式，经过分析、综合、组合和比较，运用以下电气主接线：110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用单母线分段接线方式，10kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式接线图，如图3：图3 电气主接线图选择2.4变电站综合自动化系统主要功能变电站综合自动化系统的功能主要有以下四个方面：（1）、监测功能监测功能是指变电站综合自动化系统通过

19、对变电站的所有的数据进行收集，显示，分析并打印，使技术人员清楚整个变电站在一定时间或者一个时间段内的运行情况，并以此采取相应的措施。（2）、控制功能 变电站综合自动化系统提供可靠方便的人机对话功能，使技术人员通过计算机很方便的做出对开关，变压器转接头，刀闸等操作。并且软硬件上的自动化设计完全能满足操作上的安全、可靠，准确，快速的技术要求。其中操作方式分为遥控操作和手动操作两种方式。遥控操作方式：当调度端发出遥控开关或遥调变压器分接头的命令后，该系统能可靠的执行。手动操作分为三种方式：键盘操作，把手操作，保护柜操作。正常时利用键盘操作，非正常时通过计算机操作屏自动操作或者是保护柜操作。变电站控制

20、功能的主要是以下的3个方面： 跳闸统计。统计开关的跳闸次数。可分为手动跳闸次数和有事故跳闸次数两种。 无功电压的自动化控制。依据电能网络无功，电压计算和判断是调节变压器分接头位置，还是投切电容器。以让电压和无功满足要求。在电容器，变压器以及电网发生故障时不应该盲目操作。当变压器需要检修时，不应参与操作。接地选相。对于中性点不接地系统，当电网出现单相接地故障时利用零序电流，增量零序电压以及压降来判断接地线路及相别，也可以利用功率方向法等其它方法来判别。为了更好的保证电网的可靠性，应该经过重复采样结果才能确定。确定后，主机报警，并显示和打印。技术人员按照提示，用人工检除的方法跳开开关自动重合，验证

21、主机的判断。（3）、保护功能 微机保护不仅有较高的灵敏性和可靠性，而且其操作简便。特点有以下几个方面： 有事故实时记录功能。能记录事故前后的母线电压和线路电流。 具有实时自我检查功能。能够对主机的各元件进行网络实时检查。 用键盘和LED屏幕显示采样值（电压，电流和开关状态等）和整定值。 电容器保护：包括过流保护，电流速断保护，相间低电压保护，反时限过流保护，相间过电压保护和零序过电压保护等。母线保护：包括和电流比相式和完全电流差动母线保护线路保护：包括定时限过电流保护，电流速断保护，反时限过流保护，高频保护，方向性电流保护，零序电压，电流及方向保护等。变压器保护：包括本体保护，过流保护过负荷保

22、护，带二次谐波制动的比例差动保护，差电流速断保护。零序保护，高压侧备用电源自投和低压侧备电源自投。（4）、远传及数据通信功能 当变电站正常运行或者发生事故及报警等事件时，远传功能会实时的向上级调度传送该站信息，使工作人员很好的清楚该变电站的运行情况。xxx学院本科毕业设计（论文)变电站综合自动化系统的系统设计3 变电站综合自动化系统的系统设计3.1 变电站综合自动化系统一次系统变电站综合自动化系统的一次系统，如图4： 图4 变电站综合自动化系统的一次系统本变电所的电压等级为110kv/35kv/10kV，主要的负载在35kV和10kV的线路上。负荷的计算就是把35kV和10kV电压等级上的总的

23、负载算出来。一方面，为了提高电网的有功功率，也就是降低无功功率，要对电网进行无功补偿，这样就使选择的主变压器的容量减小，降低了成本。另一方面，为使变电所的功率因数不低于0.9，要对系统进行无功补偿，也就是把110kV 和35kv线路上负载的功率因数从0.8提高到0.9，而在具体的补偿中，使用并联电容器的补偿方式。主变压器的容量选择：为了满足供电的可靠性和运行的灵敏性，应选择两台三绕组变压器，并考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。所以每台变压器的额定容量按Sn=0.7PM （PM上一步无功补偿后的视在功率，即供电容量）选择， 同时每台主变压器的容量不应小于一、二级负荷之和，依据上述要求选择所

24、用变压器以满足变电工程中运行的需要。短路电流的计算：短路电流的计算主要是为了选择电气设备、校验电气设备的热稳定性和动稳定性，进行继电保护的设计和调整。对于整个电网来说，要考虑在不同地点同时发生短路时的情况，将设计的主接线按其阻抗的形式转化为电力系统界限的示意图，再根据所选主变的参数、线路的阻抗进行短路电流的计算。一次设备的选择与校验：按正常运行的条件进行选择，对110kV、35kV和10kV的母线按经济的电流密度算出其截面，按照截面面积和环境的要求选择适合的母线；对断路器的选择依据其额定电压、额定电流和开断电流来选择，隔离开关按其通过的额定电流必须大于此回路的电流来选择，电压互感器和电流互感器

25、均依据一次侧和二次侧的电压和电流进行选择；对所选的母线和电气设备要进行热稳定性和动稳定性的校验，看所选的母线和设备是否满足设计的要求，校验时遵循短路时的情况来校验。3.2 变电站综合自动化系统二次系统电气二次设备室内布置主变变压器保护柜、直流柜、交流柜、汇控柜、通信电源柜、通信机柜等。二次回路测量、监控、保护均采用AC110V/5A和DC220V/5A。110kv侧不设置电压互感器，110kv桥段路器备自投电压取自10kv母线。10kv系统应无电源线。各原件就地测量表计均利用保护或测控装置所带的显示功能。其中点了个计量仅为内部考核使用。如用计费专用电能计量应另行设计安装.110kv屋内间隔式隔

26、离开关和配电装置断路器之间防误操作采用电磁闭锁;10kv部分利用开关柜本身的而机械五防闭锁装置，故不需要再另加闭锁措施。根据测量仪表的配置原则变电所的测量仪表配置如下：线路：10 kV 线路引出线：装设电流表、有功电度表和无功电度表各 1 只。35 kV 线路引出线：装设电流表、有功电度表、有功功率表和无功电度表各1 只。变压器：低压侧：装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电度表、无功电度表各 1 只。中压侧：装设仪表与低压侧相同。高压侧：装设电流表 1 只。110 kV 线路引出线：装设电压表 1 只，监视 110 kV 线路电压。母线：10 kV 母线：各分段装设 1 只电压表。35

27、kV 母线：各分段装设 1 只电压表。110 kV 母线：装设 1 只切换测量三个线电压的电压表。其他回路:10kV母线和35 kV母线分段断路器各装设电流表 1 只xx学院本科毕业设计（论文)系统硬件和软件配置4 系统硬件和软件配置 4.1 系统硬件主要设备的配置 4.1.1 变电站主变压器的选择（1 ）、绕组数的选择变电站具有三种电压等级，若在低压侧虽没有负荷或者通过主变各绕组的功率达到该变压器容量的15%以上，但是在变电站内应该装无功补偿设备时，主变压器需要选用双绕组变压器。（2 ）、绕组连接方式的选择变压器绕组的联结方式应该和系统电压的相位相同，否则就不能并列运行。电力系统中变压器绕组

28、采用的联结方式有型和*形两种。高压绕组为型联结时. 型形联结的绕组可以消除三次谐波的影响。而采用全*形的变压器用于中性点不直接接地系统时，三次谐波没有通路，将引起正弦波电压畸变，使电压的峰值增大，危害变压器的绝缘，并对继电保护整定的准确性和灵敏度有影响。高压绕组为*形联结时，用符号Y表示，如果将中性点引出则用表示，对于低/中压绕组则用及表示.因此本文采用*/型的绕组连接方式。（3 ）、相数的选择变压器有三相变压器组和单相变压器组。单相变压器组由三个单相的变压器组成，造价高、占地多、运行费用高。在110kv及以下的变电站中，一般选择三相变压器。只有受变压器的制造和运输条件的限制时，才考虑采用单相

29、变压器组。因此本文选择变压器组SC10-2000/110变压器（三相成型固体浇注式，10-容量系列，2000-额定容量，110-高压绕组电压等级kv。4.1.2各级电压母线的选择选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容： （1）、选择母线的材料，结构和排列方式； （2）、选择母线截面的大小； （3）、检验母线短路时的热稳定和动稳定； （4）、对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕； （5）、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。110kV母线一般采用软导体型式。根据设计要求，本变电站110kV的最终回路较多，因此110kV母线

30、应选硬导体为宜。故本文选择LMY-125型矩形铝导线。4.1.3隔离开关选择隔离开关的选择，由于隔离开关没有灭弧装置，不能用来开断和接通负荷电流及短路电流，故没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同。因此选用户外单相式GW13-110T隔离开关（110额定电压，T统一设计）。4.1.4 电流互感器的选择（1）、额定电压的选择：电流互感器的额定电压不得低于其安装回路的电网额定电压，即 （2）、额定电流的选择：电流互感器的额定电流不得低于其所在回路的最大持续工作电流，即 为了保证电流互感器的准确级，应尽可能接近，因此选择LRGBJ-110（

31、装入式，改进式，保护用，设计序号）北京瑞恒公司电流互感器4.1.5电压互感器的选择电压互感器是二次回路中测量和保护用的电压源，通过它反映系统的运行状况，它的作用是将一次高压变为二次侧的低电压便于测量。依据电力工程设计手册对电压互感器配置的规定：（1）、电压互感器的配置与数量和配置、主接线方式有关，并应满足测量、保护周期和自动装置的要求。电压互感器应能在运行方式改变时，保护装置不得失压，周期点的两侧都能提取到电压。（2）、6220kV电压等级的一组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路上是否需要装设压互，应视各回出线外侧装设压互的情况和需要确定。（3）、当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一

32、相上应装设压互。又根据导体和电器选择技术规定：电压互感器应按下列技术条件选择和校验：一次回路电压、二次电压、二次负荷。电压互感器的型式应按下列使用条件选择: 继电保护及测量的要求。 320kV屋内配电装置宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。 110kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。 因此选用110kv三相户外油浸式带补偿三绕组电容式电压互感器JSJB1-110（无锡电容厂）。4.1.6 高压断路器选择高压断路器在高压回路中起着保护和控制的作用，是高压电路中较为重要的电器设备。在挑选高压断路器断时，考虑到系列产品的问题，既需要尽

33、可能用同一型号系列的高压断路器，这样可以减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择高压断路器时需要满足下面4个基本要求： （1）、在合闸操作时应为良导体，这样不仅可以长期通过负荷电流，就算通过短路电流，也能具备足够的动稳定性和热稳定性。 （2）、在跳闸过程中需要具备很好的绝缘性。 （3）、需要有尽可能短的分段时间以及足够的断路能力。 （4）、应具有足够长的电气寿命和折旧寿命，并要求体积小、重量轻、结构简单、安装维护方便。因此最后选择LW14-110（SF6断路器，户外，额定电压） 4.2 系统软件配置采用RCS-9000变电站综合自动化系统，RCS-9000是新一代的，集测量、监视、控制、保

34、护和另外自动化运行功能于一体的35kv-500kv 变电站综合自动化系统。RCS-9000变电站综合自动化系统主要功能有：信息传送与处理、备自投、低频减载、自动同期、大型高压线路和低压馈线保护及测控和电压无功控制等自动控制功能；保护及故障信息管理和处理、异常和事故报警及处理、数据统计和处理；RCS-9000是完全分散式结构形式系统，它分为3层结构体系。其保护监控单元由一电源、输入插件、cpu插件、交流插件、继电器出入口回路、液晶显示面板等模块构成。这些装置可以安装在变电站的间隔里，能够长期稳定的运行在潮湿、强电磁干扰和高温的恶劣环境中。通信层采用标准通信规约。可以方便的实现不同厂家的设备互连。

35、为了保证通信的可靠性因此采用双网通信的方式。变电站层主要是位于变电站控制室里的总控单元。可以同时用不同的规约向两个或者两个以上的集控站和调度所发送报文。系统功能强大，可以很好的满足变电站自动化的要求。内部单元监控装置将测控、保护和一些其他功能按对象进行设计，可以通过光缆、通信电缆或者总控单元联系并且就地安装在开关柜里，因此不需要接往控制室的测量、控制、大量信号其他电缆，提高了系统的安全性和可靠性，也节约了投资成本。xx学院本科毕业设计（论文)系统功能的实现5 系统功能的实现5.1 系统保护装置设计5.1.1 继电保护的配置（1）、继电保护的基本知识在变电所的设计和运行中，当电力系统发生故障和不

36、正常运行的可能性，如设备的相间短路、对地短路及过负荷等故障。为了保证用户的可靠供电，防止电气设备的损坏及事故扩大，应尽快地将故障切除。这个任务靠运行人员进行手动操作控制是无法实现的，必须由继电保护装置自动地、迅速地、有选择性地将故障设备切除，而当不正常运行情况时，要自动地发出信号以便及时处理，这就是继电保护的任务。（2）、110kv线路的继电保护配置及整定计算 110kV线路继电保护配置：根据故障点距离保护装置处的距离来确定其动作电流的，较少受运行方式的影响，在110220kV电网中得到广泛的应用。因此本设计中，采用三段式阶梯时限特性的距离保护。距离保护的第一段保护范围为本线路长度的80-85

37、，T约为0.1S，第二段的保护范围为本线路全长并延伸至下一线路的一部分，T约为0.50.6S，距离第一段和第二段构成线路的主保护。距离保护的第三段作为相邻线路保护和断路器拒动的远后备保护，和本线路第一段和第二断保护的近后备例如对线路L1进行整定计算：对距离保护的II段进行整定计算：原网络图可等效为：断的整定计算与相邻下级的段相配合灵敏性校验：5.1.2 变压器的继电保护变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障，油箱内部故障包括相间短路，绕组的匝数短路和单相接地短路，外部故障包括引线及套管处会产生各相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或过负荷引起的过电流油面降低和过励磁

38、等。对于上述故障和不正当工作状态，变压器应装设以下保护：（1）、瓦斯保护为了反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的保护。它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。（2）、纵差动保护为了反应变压器绕组和引出线的相间短路以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速动保护。纵差动保护适用于并列运行的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。（3）、复合电压启动的过电流保护为了反映外部短

39、路引起的变压器过电流和作为变压器主保护的后备保护，根据变压器容量的不同和系统短路电流的不同，须装设不同的过电流保护。三绕组变压器在外部故障时，应尽量减小停电范围，因此在外部发生短路时，要求仅断开故障侧的断路器，而使另外两侧继续运行。而当内部发生故障时，保护应起到后备作用。复合电压启动的过电流保护，既能反应不对称短路的故障，也能反应对称短路的故障；并且其灵敏度也较高。（4）、变压器的继电保护整定计算 瓦斯保护轻瓦斯保护的动作值采用气体体积表示。通常气体体积的整定范围为250-350.对于容量在10MVA以上的变压器，整定值多采用250，气体体积的调整可通过改变重锤的位置来实现。 重瓦斯保护的动作

40、值采用油流流速表示。一般整定范围在0.6-1.5m/s，在整定流速时均以导油管中油速为准，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0.6-1.5m/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，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度为0.4-0.5m/s。因此，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定为1m/s左右。 瓦斯保护的主要优点是能反映变压器油箱内各种故障，灵敏度高，结构简单，动作迅速。但它的缺点是不能反映变压器油箱外故障如变压器引出端上的故障或变压器与断路器之间连接导线的故障。因此，瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护，须与差动保

41、护配合共同作为变压器的主保护。 纵联差动保护变压器的纵联差动保护用来反映变压器绕组、引出线上的各种短路故障，是变压器的主保护之一。变压器的纵差动保护的工作原理与线路纵差保护的工作原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小，即比较相量。 要实现变压器的纵差动保护，必须适当选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比。 引起变压器纵联差动保护准确工作的因素主要流过差动回路中的不平衡电流。这些不平衡电路主要有：由变压器两侧接线不同产生的不平衡电流；由变压器调节分接头产生的不平衡电流；变压器两侧电流互感器型号不同产生的不平衡电流；变压器的励磁涌流。 纵差动保护的整定计算：躲过外部短路

42、时的最大不平衡电流，即 式中，可靠系数，取1.3 变压器外部短路时差动回路中最大的不平衡电流，其值为：式中，由于采用的电流互感器变比或平衡线圈的匝数与计算值不同，所引起的相对误差；单相变压器 ，Yd11接线的三相变压器 有变压器带负荷调压所引起的相对误差，去电压调整范围的一半； 电流互感器允许的最大相对误差： 考虑短路电流非周期分量影响系数 电流互感器同型系数，取值为1 保护范围外最大电流 躲过变压器最大的励磁涌流，即： 式中，可靠系数，取1.3 变压器的额定电流 励磁涌流的最大倍数（即励磁涌流与变压器的额定电流的比值），因为变压器的励磁涌流比较大大，通常情况下需要采用其它措施来减少纵差保护的

43、影响：有一种是通过具有变流器与速饱的差动继电器，能减小励磁涌流产生的不平衡电流，此时取=1；另一种通过鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别，在时差动保护被励磁涌流闭锁时，此时在整定时可以不考虑励磁涌流的影响，此时取=0，不考虑避开电流互感器二次回路断线时的最大负荷电流，即： 式中， 可靠系数，取1.3； 变压正常运行时的最大负荷电流。在最大负荷电流不确定时，可取变压器额定电流。 变压器某侧电流互感器二次回路断线时，另一侧电流互感器的二次电流全部流入差动继电器中，要引起保护的误动作。有的差动保护采用断线的措施，在电流互感器二次回路断线时将其差动保护闭锁，此时可以不考虑这个条件。取上述整定值大的作为保

44、护动作电流的整定值。所有电流指的都是二次侧的值。灵敏系数校验：纵差动保护灵敏系数按下式校验，即式中，为各种运行方式下变压器保护范围内部故障时，流经差动继电器的最小差动电流；灵敏系数一般不应低于2不满足灵敏度要求时，需要采用具有制动特性的差动继电器。 5.2 母线保护（1）、母线保护的要求需要有效快速地切除故障母线。应能方便、可靠的配合母线运行方式的变化，起接线应尽可能简单。对于中性点非直接接地系统仅需要反映相间短路，可采用两相式接线。对于中性点直接接地系统，需要反映单相接地短路和相间短路，需采用三相式接线；母线保护很多运用差动保护原理，动作后断开连接在此母线上的全部断路器。 母线是电力系统汇集

45、和分配电能的重要元件，母线如果发生故障，所有连接在母线上的元件将会停电。如果在枢纽变电站的母线上出现故障，甚至会损坏整个变电站系统，使故障更大程度的扩大，后果想到严重。 对主要变电站的310 kV 分段母线及并列运行的双母线，通常可以由变压器的后备保护和发电机实现对母线的保护。以下情况下，应该安装专门的母线保护：一是当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时，二是必须要快速而有选择的切除一组或是一段母线上的故障，这样保证电力网和发电厂的安全运行和重要负荷的可靠供电时。（2）、母线完全电流差动保护及整定计算母线完全电流差动保护常用作单母线或是只有一组母线经常运行的双母线的保护。母线上连接的元件都

46、装设有相同变比、相同特性的电流互感器，所有电流互感器的二次绕组的同极性端连接在一起，差动继电器KD的绕组和电流互感器的二次绕组并联。母线差动保护范围是各电流互感器之间的一次电力设备。正常运行或外部故障时，流入母线的电流等于流出母线的电流，即。流入差动继电器的电流只是由于电流互感器特性不同而引起的不平衡电流，差动继电器不会动作。发生内部故障时，所有带电源的连接元件都会向短路点供给短路电流，这时流入继电器的电流为，即故障点的全部短路电流，差动继电器KD动作，时连接在母线上断路器全部跳闸。差动继电器的动作电流按一下两个条件考虑，并选择其中较大的一个进行整定： 按躲过外部故障时的最大不平衡电流整定母线

47、所有连接元件的电流互感器应满足10%误差曲线的要求，差动继电器的动作电流按下式计算 其中，可靠系数，一般取1.3 保护范围外部故障时，流过母线完全差动电流保护用电流互感器的最大短路电流； 母线保护用电流互感器变比。 按躲过电流互感器二次回路断线整定连接元件较多，接线复杂，出现电流互感器二次回路断线的几率较大，差动继电器的动作电流大于任一元件中最大的负荷电流，即 灵敏系数校验保护元件的灵敏系数要求在最小运行方式下，母线保护范围内部短路时，最小灵敏系数应大于2。保护装置的灵敏系数用下式校验满足要求式中，母线上连接元件最少时，母线故障的最小短路电流。5.3 自动重合闸的设置电力系统的运行经验表明，架

48、空线路故障大多是瞬时故障。在线路上发生瞬时故障时，线路被保护断开后，由自动重合闸装置再进行一次合闸，恢复供电，从而大大提高供电的可靠性。重合闸在电力系统中有重要的作用：（1）、大大提高供电的可靠性，减少停电次数，特别时对单侧电源的单回线路尤为显著。（2）、提高电力系统并列运行的稳定性。（3）、弥补输电线路耐雷水平将定的影响。在电力系统中，10KV线路一般不装设避雷线，35KV线路一般只在进线端1-2km范围内装设避雷线，线路耐雷水平较低，装自动重合闸后，可提高供电可靠性。（4）、对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸，能其纠正的作用。5.4 短路电流的计算5.4.1 短路的危害

49、(1)、电网运行中部分地域的电压大为降低，影响电能用户工作或影响工厂产品质量。(2）、故障点所燃起的电弧和短路电流会损坏故障元件。(3)、影响电力系统并列运行的稳定性，会造成系统震荡甚至整个系统崩溃。（4）、短路电流会影响正常运行的元件，由于电动力的作用和发热，造成这些元件的减小其使用的寿命或者损坏。5.4.2短路电流计算方法在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路电流最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠工作，因此作为选择检验电气设备的短路

50、计算中，以三相短路计算为主。三相短路用文字符号k表示。在计算电路图上，将短路所考虑的额定参数通通标示出来，并对各元件依次统一编号，然后找出短路计算点，选择短路计算点时要保证需要进行短路校检的电路元件尽可能的有短路电流的经过。并且在等效的电路图上，应该将需要运算的短路电流所经过的一些主要电气元件标示出来，由于将电力系统当做有限大容量电源，短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串并联的方法即可将电路化简，求出求等效总阻抗，在换算成计算电抗，根据计算曲线查出短路电流标幺值，在换算成有名值。5.4.3 短路电流计算首先需要确定短路点：为了方便校检以及选择电气设备选取的短路点为10kv ，35kv，1

51、10kv及母线。例如下面短路计算电路图5： 图5短路计算电路短路电流计算方法包括有有名制法、图表法和标幺制法。本设计采用标幺制法进行短路计算断流容量： SC=100MVA短路点短路计算电压： Uc1=63KV Uc2=10.5KV短路电流 It2t=2024=1600（KA）2S Ic2=Sd/31/2Uc2=5.5kA计算电抗： 电源电抗，主变压器电抗。架空线路电抗K1点短路电流计算： 系统最大运行方式时:三相短路冲击电流：ish=2.55 Ik1(3)=2.551.528=3.9kA第一个周期短路全电流：Ish=1.51Ik1(3)=1.511.528=2.32kA三相短路容量：Sk1(3

52、)=Sd/Xk1*=100/0.602=166.11MVA三相短路周期分量有效值：Ik1(2)=0.866Ik(3)=0.8661.528=1.32kA系统最小行方式时:ish=2.55 Ik1(3)=2.553.23=8.24kAIsh=1.51Ik1(3)=1.513.23=4.91kASk1(3)=Sd/Xk1*=100/0.285=350.88MVAIk1(2)=0.866Ik(3)=0.8663.23=2.8kAK2点短路电流计算：系统最大运行方式时:ish=2.55 Ik2(3)=2.555.23=13.34kAIsh=1.51Ik2(3)=1.515.23=7.95kAIk2(2

53、)=0.866Ik(3)=0.8665.23=4.53kAIk2(3)= Id/Xk2*=)=5.5/1.052=5.23kA系统最小运行方式时:ish=2.55 Ik2(3)=2.557.48=19.07kAIsh=1.51Ik2(3)=1.517.48=11.37kAIk2(2)=0.866Ik(3)=0.8667.48=6.48kAIk2(3)= Id/Xk2*=100/0.735=136.05MVA5.5 防雷保护与接地方案设计5.5.1防雷保护（一）直击雷保护直击雷过电压：雷电直接击中电气线路、设备或建筑物而引起的过电压，又称直击雷。在雷电的主放电过程中，其传播速度极快（约为光速的5

54、0%-10%），雷电压幅值达10-100MV，雷电流幅值达数百千安，伴以强烈的光、热、机械效应和危险的电磁效应以及强烈的闪络放电，具有强烈的破坏性和对人员的杀伤性。110KV配电装置、主变压器为户外布置、采用在构架上设置2支避雷针，及其余设备均为户内布置，采用配电楼屋顶设避雷带，和避雷针联合作为防直击雷保护，确保户外主变压器、110KV配电装置在其联合保护范围内。避雷带采用16的热镀锌圆钢，避雷针与建筑物钢筋隔离，并采用3根引下线与主接地网相连接，连接点与其他设备接地点的电气距离应满足规范要求。（二） 侵入波保护雷电波入侵(高电位侵入):架空线路遭受雷击或感应累的影响,在线路上形成沿线路传播的

55、高电压行波.此种电压波入侵到建筑物内或进入电气设备造成过电压。据统计城市中雷击事故的50%-70%是由于这种雷电波侵入造成的。因此，在工厂中应予以重视，对其危害给予足够的防护。为防止线路侵入雷电波的过电压，在110KV进线，35KV母线及10KV每段母线上分别安装氧化锌避雷器。为保护主变压器中性点绝缘，在主变110KV侧中性点装设氧化锌避雷器。5.5.2接地装置设计本变电站主接地网以水平接地体加垂直地极构成，水平接地体采用16热镀锌圆钢，垂直接地极用50502500和50503000两种长度的热镀锌角钢，布置尽量利用配电室以外的空地。变电站主接地网的接地电阻应满足R0.5的要求。根据相关资料有

56、，土壤电阻率为100欧，根据公式：取，则有，满足如实测接地电阻值不能满足要求，则需扩大接地网面积或采取其他降阻措施。所有设备的底座或基础槽钢均采用16的热镀锌圆钢焊接并接入主接电网，与主接地网可靠焊接。带有二次绕组的设备底座应采用两根接地引下线，与电网两个不同点可靠焊接。施工中应保证避雷针（网）引下线与主接地网的地下连接点至变压器和10KV及以下设备的接地线与接地网的地下连接点沿接地体的长度不小于15m。变电站四周与人行道相邻处，设备与主网相连接的均压带。主控室内采取防静电接地及保护接地措施。5.6 配电装置5.6.1 配电装置类型按配电装置的设备装设地点，可分为屋内配电装置与屋外配电装置两大

57、类。屋内配电装置的特点是：所有电气设备放置在屋内，安全净距小，可采用分层布置，占地面积小；外界污秽气体及灰尘对电气设备的影响较小；操作、维护与检修都在室内进行，工作条件好，不受气候影响；土建工程量大，投资较大。屋外配电装置的特点是：所有电气设备放置在屋外，土建工程量小，相应的投资较小，建设工期短；扩建方便；相间及设备之间距离大，便于带电作业；受外界环境影响，设备的运行条件及人员进行操作维护的工作条件较差，而且占地面积大。按照配电装置的安装方法，又可以分为装配式配电装置和成套式配电装置。5.6.2对配电装置的基本要求和设计步骤（1）、基本要求 在配电装置设计中，必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循国家颁发的有关规程、规范、及技术规定，做到安全可靠、技术先进、经济合理和维修方便。 根据其在电力系统中的地位、环境条件和运行、安装检修的要求，合理的制定布置方案和选用设备，保证足够的安全距离。应采用行之有效的新技术、新设备、新布置和新材料 保证运行安全和操作巡视方便。 必须坚持节约用地的原则，应布置紧凑、少占地（尤其是良田） 节省材料、降低造价。 根据工程特点、规模和发展规划，远近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的要求。（2）设计基本步骤 选择配电装置的型式 根据电压等级、电气设备的型式、出线多