煤礦110kv變電所主變監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)(畢業(yè)設(shè)計(jì))

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　煤礦110kV變電所主變監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　Coal mine 110 KV substation main transformer monitoring system design</p><p>　　學(xué)院（部）：電氣與信息工程學(xué)院</p>

2、<p>　　專業(yè)班級(jí)： 電氣工程08-5班 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012 年 月 日</p><p>　　煤礦110kV變電所主變監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><

3、;b>　　摘要</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是變電所的主變壓器的選擇、主接線的選擇、短路計(jì)算、變電所保護(hù)及監(jiān)控裝置等的選定進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過對(duì)變壓器以及線路保護(hù)配置的選擇，來保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。</p><p>　　其主要采用的保護(hù)有繼電保護(hù)、過電壓保護(hù)、瓦斯保護(hù)、變壓器差動(dòng)保護(hù)。 </p><p>　　本次設(shè)計(jì)是我們?cè)谛Ｆ陂g進(jìn)行

4、的最后一個(gè)非常重要的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也是我們</p><p>　　學(xué)生全面運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行設(shè)計(jì)（或研究）的綜合性訓(xùn)練，同時(shí)還是我們將來走向工作崗位而奠定的基本實(shí)踐。通過本次設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力，以便更好地適應(yīng)工作的需要。</p><p>　　電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與配置是否合理，直接影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，故選擇保護(hù)方式時(shí)，滿

5、足繼電保護(hù)的基本要求。選擇保護(hù)方式和正確的計(jì)算，以保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電氣主設(shè)備，繼電保護(hù)，監(jiān)控系統(tǒng)</p><p>　　Coal mine 110 KV substation main transformer monitoring system design</p><p><b>　　ABSTRACT</b>

6、;</p><p>　　This important task of this design is protective relaying design of sabstation through the protective distribution of the transformer and lines. Ensure the Electric power system’s safe operation.

7、Mainly uses the protection has the gas to protect, the transformer differential motion protection, the electric current, the load, the distance protection. This design is we in school period carries on last the count for

8、 much comprehensive practice teaching link, also is our student comprehensively util</p><p>　　The Electric power system’s protective relaying design and distribution whether is rational directly affect safe

9、operation who selecting protective duty. Should satisfy basic requires of protective relaying selecting protective duty and right calculated setting ensures the electric power system’s safe operation。</p><p>

10、;　　KEYWARDS： electric apparatus，relay protection，monitored control system</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p>&

11、lt;b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 變電所監(jiān)控系統(tǒng)概述1</p><p>　　1.2 變電所監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)及功能2</p><p>　　1.2.1 變電所監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)2</p><p>　　1.2.2變電所監(jiān)控系統(tǒng)的功能2</p><p>　　2 變電所負(fù)荷計(jì)算和

12、變壓器的選擇3</p><p>　　2.1計(jì)算負(fù)荷定義3</p><p>　　2.1.1計(jì)算負(fù)荷目的3</p><p>　　2.1.2計(jì)算負(fù)荷的方法3</p><p>　　2.2礦井用電負(fù)荷計(jì)算（需要系數(shù)法）3</p><p>　　2.3功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)哪康暮头桨?</p><p>　

13、　2.4無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算及設(shè)備選擇6</p><p>　　2.5主變壓器的選型和損耗計(jì)算7</p><p>　　2.5.1變壓器的選型7</p><p>　　2.5.2變壓器的損耗計(jì)算7</p><p>　　3 變電所主接線方案的確定及短路電流的計(jì)算9</p><p>　　3.1變電所主接線的基本要求9&l

14、t;/p><p>　　3.2變電所的主接線設(shè)計(jì)方案和分析9</p><p>　　3.3 110kV架空線的選擇和校驗(yàn)10</p><p>　　3.3.1 110kV架空線的選擇10</p><p>　　3.3.2 110kV架空線的校驗(yàn)10</p><p>　　3.4短路電流及其計(jì)算11</p>&

15、lt;p>　　3.4.1短路電流的種類11</p><p>　　3.4.2計(jì)算短路電流的目的11</p><p>　　3.4.3短路電流的計(jì)算11</p><p>　　4 變電所電氣設(shè)備選擇14</p><p>　　4.1 母線的選擇14</p><p>　　4.1.1 110kV母線的選擇及校驗(yàn)14

16、</p><p>　　4.1.2 10kV母線的選擇及校驗(yàn)15</p><p>　　4.2 變電所一次設(shè)備的選擇和校驗(yàn)16</p><p>　　4.2.1 高壓斷路器的選擇和校驗(yàn)16</p><p>　　4.2.2 高壓隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn)17</p><p>　　4.2.3電流互感器的選擇和校驗(yàn)18<

17、;/p><p>　　4.2.4 電壓互感器的選擇和校驗(yàn)19</p><p>　　5 變電所主變壓器繼電保護(hù)方案20</p><p>　　5.1 電力變壓器故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)20</p><p>　　5.2 電力變壓器繼電保護(hù)的配置20</p><p>　　5.3 電力變壓器瓦斯保護(hù)20</p>

18、<p>　　5.4 電力變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)20</p><p>　　5.5 電力變壓器過電流保護(hù)22</p><p>　　5.6 電力變壓器過負(fù)荷保護(hù)23</p><p>　　5.7 電力變壓器電流速斷保護(hù)23</p><p>　　6 可編程控制器實(shí)現(xiàn)變壓器的保護(hù)24</p><p>　　6.1

19、可編程控制器的概述24</p><p>　　6.1.1可編程控制器的定義24</p><p>　　6.1.2可編程控制器的特點(diǎn)24</p><p>　　6.1.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)25</p><p>　　6.1.5 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域27</p><p>　　6.1.6 S7-200系統(tǒng)概述27&l

20、t;/p><p>　　6.2 變電所PLC保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)29</p><p>　　6.2.1 硬件分析與設(shè)計(jì)29</p><p>　　6.2.2 PLC程序的設(shè)計(jì)31</p><p>　　7 變電所主變監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)33</p><p>　　7.1 變電所監(jiān)控系統(tǒng)原理33</p><p>　

21、　7.2 微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介33</p><p>　　7.3 微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的選擇及設(shè)計(jì)34</p><p><b>　　總結(jié)39</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p><b>　　致謝41</b></p><p&g

22、t;<b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 變電所監(jiān)控系統(tǒng)概述</p><p>　　在我國(guó),微機(jī)繼電保護(hù)的發(fā)展大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段:第一階段為以單CPU硬件結(jié)構(gòu)為主，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由逐次逼近式的AD574芯片構(gòu)成，硬件及軟件的設(shè)計(jì)符合我國(guó)高壓線路保護(hù)裝置的“四統(tǒng)一”設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，特點(diǎn)是采用單CPU結(jié)構(gòu)及多路轉(zhuǎn)換的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模式，以1984年華北電力學(xué)院

23、研制的MDP-1型微機(jī)保護(hù)為代表；第二階段為以多個(gè)單片機(jī)構(gòu)成的多CPU硬件結(jié)構(gòu)為主，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為VFC電壓一頻率轉(zhuǎn)換原理的計(jì)數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件，軟件的設(shè)計(jì)方面，利用多CPU的特點(diǎn)，強(qiáng)化了自檢和互檢功能，使硬件故障可定位到插件，對(duì)保護(hù)的跳閘出口回路，具有完善的抗干擾措施防止拒動(dòng)和誤動(dòng)，代表產(chǎn)品為華北電力學(xué)院研制的WXH-11和WXB-11型保護(hù)；第三階段為以高性能的16位單片機(jī)構(gòu)成的硬件結(jié)構(gòu)為主，具有總線不引出芯片，電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，抗

24、干擾能力進(jìn)一步加強(qiáng)，完善了通信功能，為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的環(huán)境，其代表產(chǎn)品為北京四方公司開發(fā)的CSL-101系列的線路保護(hù)和CST-200系列的變壓器保護(hù)。</p><p>　　目前我國(guó)眾多大中型企業(yè)都面臨技術(shù)改造問題，隨著監(jiān)控的覆蓋面的擴(kuò)大，監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)也日益繁重，系統(tǒng)技術(shù)改造是一項(xiàng)重要的技改工作。此微機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)就是監(jiān)視變電站運(yùn)行生產(chǎn)過程,實(shí)現(xiàn)各類操作控制，完成變電站生產(chǎn)過程

25、的監(jiān)測(cè)與控制。所以該系統(tǒng)首先要能夠?qū)崟r(shí)采集全站生產(chǎn)過程中的各種實(shí)時(shí)信息，更新數(shù)據(jù)庫(kù)，為監(jiān)控系統(tǒng)提供真實(shí)可靠的運(yùn)行信息。能提供正常情況下的運(yùn)行顯示，調(diào)用所有的數(shù)據(jù)，完成各種管理提示及統(tǒng)計(jì)報(bào)表等工作。實(shí)時(shí)監(jiān)視生產(chǎn)過程中的各類異常報(bào)警(如短路、過載、過壓、欠壓、過電流等)信號(hào)，并做出相應(yīng)的處理。</p><p>　　針對(duì)110kV變電所，對(duì)變電站中各種主要設(shè)備和二次保護(hù)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。涉及的主要包括：負(fù)荷計(jì)算與無功補(bǔ)償

26、、主變壓器的選型、110kV架空線和母線的選型及校驗(yàn)、10kV母線的選型、短路電流的計(jì)算、并聯(lián)電容器和高壓開關(guān)柜的選擇、繼電保護(hù)的整定計(jì)算等，其中以變電所主變壓器的微機(jī)監(jiān)控作為重點(diǎn)。110kV變電所采用微機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)后，對(duì)于一次系統(tǒng)沒有影響，一次設(shè)計(jì)仍按常規(guī)設(shè)計(jì)。二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除保護(hù)外，在開關(guān)柜上有測(cè)量與控制信號(hào)，控制室的控制與信號(hào)屏上仍有一套測(cè)量與控制信號(hào)，這兩套測(cè)量信號(hào)與控制都進(jìn)入計(jì)算機(jī)，為了減小二次回路的負(fù)擔(dān)，減少事故隱患，設(shè)計(jì)

27、的工作量，工程投資及日后的維護(hù)工作，取消了保護(hù)屏、信號(hào)屏、控制屏及測(cè)量表計(jì)，僅保留開關(guān)柜上的一部分。</p><p>　　通過對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的分析，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)110kV變電站設(shè)計(jì)的規(guī)則以及已有的成熟經(jīng)驗(yàn)，最終理清了設(shè)計(jì)的思路，該變電站的系統(tǒng)框圖如圖所示。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要包括了三部分的設(shè)計(jì)，即電氣一次部分、PLC控制系統(tǒng)、人機(jī)界面等設(shè)計(jì)。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)可通過上位機(jī)界面進(jìn)行監(jiān)控，

28、通過PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行開、斷的控制，現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行信息也可以通過PLC傳至上位機(jī)進(jìn)行顯示，各部分之間可以進(jìn)行雙向的通信。本變電站設(shè)計(jì)滿足可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求。</p><p>　　1.2 變電所監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)及功能</p><p>　　1.2.1 變電所監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　110KV變電所采用微機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)后，對(duì)于一次系統(tǒng)沒有影響，一次設(shè)計(jì)仍按常規(guī)設(shè)計(jì)

29、。二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除保護(hù)外，在開關(guān)柜上有測(cè)量與控制信號(hào)，控制室的控制與信號(hào)屏上仍有一套測(cè)量與控制信號(hào)，這兩套測(cè)量信號(hào)與控制都進(jìn)入計(jì)算機(jī)，為了減小二次回路的負(fù)擔(dān)，減少事故隱患，設(shè)計(jì)的工作量，工程投資及日后的維護(hù)工作，取消了保護(hù)屏、信號(hào)屏、控制屏及測(cè)量表計(jì)，僅保留開關(guān)柜上的一部分。變電所二次系統(tǒng)功能在采用微機(jī)監(jiān)控后沒有發(fā)生改變，而且在某些方面還得到加強(qiáng)。在采用變電站成套微機(jī)保護(hù)后，二次回路設(shè)計(jì)變化較大。微機(jī)保護(hù)以一個(gè)配電回路為單位，把這一回路

30、的測(cè)量、保護(hù)及控制信號(hào)由一個(gè)獨(dú)立的PLC來完成，形成一個(gè)獨(dú)立完整的微機(jī)監(jiān)控單元。此外，系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性好?？蓪?duì)全廠供電系實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量、監(jiān)控，值班人員可以隨時(shí)觀察到整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，出現(xiàn)事故時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)能立即報(bào)警并進(jìn)行打印記錄，工作人員可以通過這些信息迅速判斷事故發(fā)生地點(diǎn)、查找事故發(fā)生原因 ，并及時(shí)做出相應(yīng)的處理，從而減少停電的時(shí)間。日常工作時(shí)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還可以根據(jù)要求打印出各種測(cè)量數(shù)據(jù)，而不必像以前需要人工抄表記錄，減輕

31、了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，更為重要的是通過</p><p>　　1.2.2變電所監(jiān)控系統(tǒng)的功能</p><p>　　隨著微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，變電所遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的范圍越來越廣，功能也越來越強(qiáng)大。此變電所微機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)有如下功能：</p><p>　　a)數(shù)據(jù)采集功能：系統(tǒng)對(duì)所有的模擬量、開關(guān)量進(jìn)行實(shí)時(shí)和定時(shí)數(shù)據(jù)采集，定時(shí)數(shù)據(jù)可根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔自動(dòng)

32、轉(zhuǎn)存于硬盤作為歷史記錄，并能報(bào)表打印。</p><p>　　b）數(shù)據(jù)處理功能：系統(tǒng)能對(duì)模擬量進(jìn)行合理性的校驗(yàn)和上下限比較，對(duì)開關(guān)量進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描，對(duì)事件記錄輸出并報(bào)警，對(duì)重要的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并存盤。</p><p>　　c)可通過監(jiān)控主機(jī)的鍵盤和鼠標(biāo)對(duì)斷路器進(jìn)行控制操作。</p><p>　　2 變電所負(fù)荷計(jì)算和變壓器的選擇</p><p>

33、<b>　　2.1計(jì)算負(fù)荷定義</b></p><p>　　所謂負(fù)荷計(jì)算，是指對(duì)某一線路中的實(shí)際用電負(fù)荷的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行分析，從而求出該線路的計(jì)算負(fù)荷的過程。負(fù)荷計(jì)算與計(jì)算負(fù)荷，是兩個(gè)不同的概念，不可混淆。在現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范中，負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容不僅包括確定計(jì)算負(fù)荷，還包括確定尖峰電流和確定一極、二級(jí)負(fù)荷的容量已及季節(jié)性負(fù)荷的容量。</p><p>　　2.1.1計(jì)算負(fù)荷目的

34、</p><p>　　計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)，計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如一計(jì)算負(fù)荷確定過大，將使電器和異線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費(fèi)，如計(jì)算負(fù)荷確定過小又將使電器和導(dǎo)線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計(jì)算負(fù)荷重要性。</p><p>　　2.1.2計(jì)算負(fù)荷的方法</p><p&

35、gt;　　目前供配電系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算方法一般有需要系數(shù)法、單位指標(biāo)法、二項(xiàng)式法、綜合系數(shù)法、利用系數(shù)法。前二種方法在國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)單位的使用最為普遍，而且需要系數(shù)法以其計(jì)算簡(jiǎn)單、適用面廣、需要系數(shù)數(shù)據(jù)齊全等特點(diǎn)，在用戶供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，尤其適用于變（配）電所的負(fù)荷計(jì)算。</p><p>　　采用需用系數(shù)法計(jì)算用電設(shè)備組的負(fù)荷時(shí)，應(yīng)將性質(zhì)相同的用電設(shè)備劃作一組，并根據(jù)該組用電設(shè)備的類別，查出相應(yīng)的需用系數(shù)K!，然后按

36、照表一給出的公式求出該組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。因此此設(shè)計(jì)采用的是需用系數(shù)法來對(duì)電力負(fù)荷計(jì)算的。</p><p>　　2.2礦井用電負(fù)荷計(jì)算（需要系數(shù)法）</p><p>　　1、單個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷公式如下：</p><p><b>　　kW</b></p><p><b>　　kvar</b>&

37、lt;/p><p><b>　　kVA</b></p><p><b>　　A</b></p><p>　　2、配電干線或者分變電所的計(jì)算負(fù)荷公式如下：</p><p><b>　　kW</b></p><p><b>　　kvar</b&g

38、t;</p><p><b>　　kVA</b></p><p>　　式中，、、——該用電設(shè)備組的有功，無功和視在計(jì)算負(fù)荷；</p><p>　　——用電設(shè)備組的設(shè)備有功功率，kW；</p><p><b>　　——需要系數(shù)；</b></p><p>　　——用電設(shè)備組

39、功率因數(shù)角對(duì)應(yīng)的正切值；</p><p>　　、——有功功率、無功功率同時(shí)系數(shù)，分別取0.9和0.95；</p><p>　　——用電設(shè)備組額定電壓（線電壓），kV；</p><p><b>　　取 ，計(jì)算負(fù)荷</b></p><p>　　2.3功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)哪康暮头桨?lt;/p><p>　　功率

40、因數(shù)是用電的一項(xiàng)重要電氣指標(biāo)。提高負(fù)荷的功率因數(shù)可以使發(fā)、變電設(shè)備和輸電線路的供電能力得到充分發(fā)揮，并能降低各級(jí)線路和供電變壓器的功率損失和電壓損失，因而具有重要意義。若功率因數(shù)偏低，在保證供用電設(shè)備的有功功率不便的前提下，電流將增大。這樣電能損耗和導(dǎo)線截面增加，提高了電網(wǎng)初期投資的運(yùn)行費(fèi)用。電流增大同樣會(huì)引起電壓損失的增大。為了減少電能轉(zhuǎn)化的損耗，降低投資，一般采用電力電容器進(jìn)行補(bǔ)償。</p><p>　　2.

41、4無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算及設(shè)備選擇</p><p>　　由負(fù)荷表2-1得，計(jì)算有功負(fù)荷為，計(jì)算視在負(fù)荷為。由公式得，22487.4/27936.14=0.80，=0.74則功率因數(shù)=0.80<0.9，功率因數(shù)過小，需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。功率因數(shù)暫取0.95。則功率因數(shù)角 =18.19 tan =0.34此時(shí)因有功功率24986kw不變,則需補(bǔ)償?shù)臒o功為=9994.4kvar。</p><p>

42、　　查《電氣設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》補(bǔ)償裝置選由北京電力電容器廠生產(chǎn)BFFH11-5100-3W型集成并聯(lián)電容器</p><p>　　需用臺(tái)數(shù) </p><p>　　式中——單臺(tái)電容器的額定容量，kvar；</p><p>　　——電容器的實(shí)際工作電壓，kV；</p><p>　　——電容器的額定電壓，kV 。</p>&

43、lt;p><b>　　利用上式得 </b></p><p>　　由于變電所采用單母線分段式接線，每相所需臺(tái)數(shù)： （n取大于等于二的偶數(shù)），所以需用六臺(tái)設(shè)備其中三臺(tái)備用。</p><p>　　表2-2 BFFH11-5100-3W型集成并聯(lián)電容器參數(shù)</p><p>　　補(bǔ)償后：有功功率 P=22487.4kW</p>&l

44、t;p>　　無功功率 Q=16575.43-15300=1275.43kvar</p><p><b>　　視在功率 </b></p><p><b>　　功率因素 </b></p><p>　　電容器的補(bǔ)償方式采用集中補(bǔ)償方式，將電容器集中裝設(shè)在企業(yè)總變電所的母線上，以專用開關(guān)控制。這種補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)是電容器的利用

45、率較高，管理方便，能夠減少電源線路和變電所主變壓器的無功負(fù)荷。接線情況應(yīng)采用中性點(diǎn)不接地的星型或雙星型接線。此時(shí)電容器的額定電壓應(yīng)按電網(wǎng)的相電壓選擇。</p><p>　　2.5主變壓器的選型和損耗計(jì)算</p><p>　　2.5.1變壓器的選型</p><p>　　具有一類負(fù)荷的變電所，應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。根據(jù)«煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范»

46、規(guī)定，礦井變電所的主變壓器一般選用兩臺(tái)，當(dāng)其中一臺(tái)停止運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)應(yīng)能保證安全及原煤生產(chǎn)用電，并不得少于全礦計(jì)算負(fù)荷的80%。</p><p>　　補(bǔ)償后總負(fù)荷 變壓器的額定容量 查《電氣設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》選用合肥ABB變壓器有限公司生產(chǎn)型號(hào)為SF7-25000/110 兩臺(tái)</p><p>　　表2-3 SF7-25000/110型主變參數(shù)</p><p>　　

47、2.5.2變壓器的損耗計(jì)算 </p><p>　　由表2-3知： </p><p>　　(1) 主變壓器SF7-25000/110的有功功率因數(shù)損耗的計(jì)算：</p><p>　　式中 ——變壓器的有功功率損耗，kW；</p><p>　　——變壓器在額定電壓時(shí)的空載損耗，kW；</p>&l

48、t;p>　　——變壓器在額定負(fù)荷時(shí)的短路損耗，kW；</p><p>　　——變壓器的額定容量，kVA；</p><p>　　——變壓器的實(shí)際負(fù)載容量，kVA。</p><p>　　(2) 主變壓器SF7-25000/110的無功功率損耗的計(jì)算：</p><p>　　式中 ——變壓器的無功功率損耗，kvar ；</p>

49、<p>　　——變壓器在空載時(shí)的無功功率損耗，kvar ；</p><p>　　——變壓器在額定負(fù)荷時(shí)的無功功率損耗，kvar</p><p>　　——變壓器的空載電流百分?jǐn)?shù)；</p><p>　　——變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)；</p><p>　　——變壓器的額定容量，kVA；</p><p>　　——變壓

50、器的實(shí)際負(fù)載容量，kVA。</p><p><b>　　(3) 全礦總負(fù)荷</b></p><p>　　全礦的功率因數(shù)為 0.988 。</p><p>　　3 變電所主接線方案的確定及短路電流的計(jì)算</p><p>　　3.1變電所主接線的基本要求</p><p>　　變電所的主接線是由各種電

51、氣設(shè)備(變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等)及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分，它與電源回路數(shù)、電壓和負(fù)荷的大小、級(jí)別以及變壓器的臺(tái)數(shù)容量等因素有關(guān)。</p><p>　　安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)是對(duì)變電所主接線的基本要求。</p><p>　　3.2變電所的主接線設(shè)計(jì)方案和分析</p><p>　　變電所常用接線的基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式

52、接線等多種。</p><p>　　礦井變電所的主變壓器一般選用兩臺(tái)。當(dāng)一臺(tái)停止運(yùn)行時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證礦井全部一、二級(jí)負(fù)荷用電需求。當(dāng)有兩回進(jìn)線的變電所的各級(jí)電壓母主線，一般采用單母線分段制。</p><p>　　所以綜合分析本變電所的設(shè)計(jì)要求，電氣主接線采用單母線分段式主接線。</p><p>　　圖3-1 單母線分段接線</p><

53、p>　　3.3 110kV架空線的選擇和校驗(yàn)</p><p>　　3.3.1 110kV架空線的選擇</p><p>　　按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。線路中通過的最大負(fù)荷電流：</p><p><b>　　(A)</b></p><p>　　煤礦生產(chǎn)時(shí)間為全年不間斷生產(chǎn)，屬于一級(jí)負(fù)荷。其鋼芯鋁線的電流密度，所以導(dǎo)線

54、的經(jīng)濟(jì)截面面積：</p><p>　　查相關(guān)資料選用截面積為的導(dǎo)線， 110kv架空線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-150的導(dǎo)線。</p><p>　　表3-1 110kV LGJ/150型架空線線具體規(guī)格（GB1179-1974）</p><p>　　3.3.2 110kV架空線的校驗(yàn)</p><p>　　（1）按允許載流量校驗(yàn)導(dǎo)線截面積</p&

55、gt;<p>　　為了保證線路運(yùn)行安全，架空線必須滿足長(zhǎng)期發(fā)熱條件，即導(dǎo)線中實(shí)際可能通過的最大工作電流不會(huì)超過導(dǎo)線由長(zhǎng)期發(fā)熱條件所決定的允許電流。即：</p><p>　　式中——— 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度（25）時(shí)，導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)允許電流；</p><p>　　———導(dǎo)線的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流；</p><p>　　———溫度校正系數(shù)，（為電氣設(shè)備長(zhǎng)時(shí)工作最高溫度，

56、為電氣設(shè)備規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度，為實(shí)際環(huán)境溫度 ）查表可知;=445 A =70 =25 =35 =0.880 </p><p>　　導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)允許電流=4450.88=391.6 A > 符合條件。</p><p>　　(2)按電壓損失校驗(yàn)</p><p>　　根據(jù)《煤礦電工手冊(cè)》可得110kV架空線LGJ-150在cosψ=0.988時(shí)電壓損失百分?jǐn)?shù)&

57、lt;0.05，因此符合校驗(yàn)要求。</p><p>　?。?）按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)</p><p>　　110kV鋼芯鋁絞線最小允許截面為16，所選LGJ-150完全符合要求。</p><p>　　（4）按電暈校驗(yàn)導(dǎo)線</p><p>　　查閱《煤礦電工手冊(cè)》，因?yàn)樗O(shè)計(jì)的煤礦110kV變電所所在地海拔不超過1000m，并且導(dǎo)線直徑不小于9.6，一

58、般不要驗(yàn)算電暈。</p><p>　　3.4短路電流及其計(jì)算</p><p>　　3.4.1短路電流的種類</p><p>　　在供電系統(tǒng)中，可能發(fā)生的主要短路種類有四種:三相回路、兩相回路、兩相接地短路和單相接地短路。三相短路是指供電系統(tǒng)中三相導(dǎo)體間的短路，用表示。兩相短路是指供電系統(tǒng)中任意兩導(dǎo)體的短路，用表示。單相接地短路是指供電系統(tǒng)中任意一相導(dǎo)體經(jīng)大地與中性點(diǎn)

59、或中性線發(fā)生的短路，用表示。兩相接地短路是指中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，任意兩相在不同地點(diǎn)發(fā)生單相接地而產(chǎn)生的短路，用表示。</p><p>　　在供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)單相短路故障的機(jī)率最大，但是由于三相短路所產(chǎn)生的的短路電流最大，危害最嚴(yán)重，因而短路電流計(jì)算的重點(diǎn)是三相短路電流的計(jì)算。</p><p>　　3.4.2計(jì)算短路電流的目的</p><p>　　短路產(chǎn)生的后果很嚴(yán)

60、重，為了限制短路的危害和縮小故障影響的范圍，在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，必須進(jìn)行短路電流計(jì)算，以解決下列技術(shù)問題:</p><p>　?、龠x擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。</p><p>　　②設(shè)置和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確地切除短路故障。</p><p>　?、鄞_定限流措施，當(dāng)短路電流過大造成一設(shè)備選擇困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)候，可以采取限

61、制短路電流的措施。</p><p>　?、艽_定合理的主接線方案和主要運(yùn)行方式等。</p><p>　　3.4.3短路電流的計(jì)算</p><p>　　短路電流計(jì)算需計(jì)算主變壓器兩側(cè)110kV和10kV母線處短路點(diǎn)的短路電流。</p><p><b>　　取，。</b></p><p>　　圖3-2

62、短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖 圖3-3 短路電流計(jì)算等效電路圖</p><p>　　由于電源、是無限容量，不必計(jì)算其電抗。</p><p>　　110kV架空線的電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　，L=30km（取架空線30km）</p><p>　　主變壓器的電抗標(biāo)幺值：</p><p><b>

63、　　點(diǎn)短路時(shí)： </b></p><p><b>　　短路電流 </b></p><p><b>　　短路容量</b></p><p><b>　　沖擊電流 </b></p><p><b>　　短路電流的有效值為</b></p>

64、<p><b>　　點(diǎn)短路時(shí)：</b></p><p>　　最大運(yùn)行方式，即兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行</p><p><b>　　短路電流</b></p><p><b>　　短路容量</b></p><p><b>　　沖擊電流</b></p

65、><p><b>　　短路電流的有效值為</b></p><p>　　最小運(yùn)行方式下,即變壓器分裂運(yùn)行</p><p><b>　　短路電流</b></p><p><b>　　短路容量</b></p><p><b>　　沖擊電流</b&g

66、t;</p><p><b>　　短路電流的有效值為</b></p><p>　　表3-2 短路電流的計(jì)算結(jié)果</p><p>　　4 變電所電氣設(shè)備選擇</p><p><b>　　4.1 母線的選擇</b></p><p>　　4.1.1 110kV母線的選擇及校驗(yàn)<

67、;/p><p>　　母線截面按允許載流量選擇，由計(jì)算負(fù)荷可得其最大持續(xù)電流為：</p><p>　　母線的選擇正常工作時(shí)允許載流量選擇： 查《煤礦電工手冊(cè)》選管形鋁母線（圓形可以防電暈的產(chǎn)生），其具體參數(shù)見下表：</p><p>　　表4-1 管形鋁母線水平放置參數(shù)</p><p><b>　　(1) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)</b>&l

68、t;/p><p>　　A </p><p>　　A---所選母線截面積mm；C ---材料熱絕緣系數(shù)；</p><p>　　k---集膚效應(yīng)系數(shù)；I---短路電流；t---短路電流作用的假想時(shí)間。</p><p>　　C、k、I查《煤礦電工手冊(cè)》可

69、知C取87，k取1，I取33.5 kA。假想斷路器固有分閘時(shí)間為0.15s,電弧燃燒持續(xù)時(shí)間為0.05s,主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.05s,所以t=0.15+0.05+0.05=0.25s</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　所選母線截面積A=539 mm m

70、m，滿足熱穩(wěn)定要求。</p><p><b>　　(2) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　查《煤礦電工手冊(cè)》母線的動(dòng)穩(wěn)定簡(jiǎn)化計(jì)算表可知，當(dāng)所選矩形鋁母線水平放置時(shí)，支持點(diǎn)間距離為100CM，相間距離為25CM時(shí)，母線允許通過的短路沖擊電流為：86kA，大于可能通過的三相短路沖擊電流28.48kA，所以所選母線規(guī)格以及放置要求滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。</p>

71、<p>　　4.1.2 10kV母線的選擇及校驗(yàn)</p><p>　　按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇母線截面，由計(jì)算負(fù)荷可得其最大持續(xù)電流為：</p><p>　　母線的選擇正常工作時(shí)允許載流量選擇： 查《煤礦電工手冊(cè)》選矩形鋁母線尺寸 。其具體參數(shù)見下表：</p><p>　　表4-2 矩形鋁母線水平放置參數(shù)</p><p><

72、;b>　　(1) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　A---所選母線截面積mm；C ---材料熱絕緣系數(shù)；</p><p>　　k---集膚效應(yīng)系數(shù)；I---短路電流；t---短路電流作用的假想時(shí)間。</p><p>　　C、k、I查《煤礦電工手冊(cè)》可知C取87，k取1.05，I取12.65 kA。假想斷路器固有分閘時(shí)間為0.5s,電弧燃燒持

73、續(xù)時(shí)間為0.05s,主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.05s,所以t=0.15+0.05+0.05=0.25s</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　所選母線截面積A=962.1 mm mm，滿足熱穩(wěn)定要求。</p><p>　　(2) 動(dòng)穩(wěn)定

74、校驗(yàn)</p><p>　　查《煤礦電工手冊(cè)》母線的動(dòng)穩(wěn)定簡(jiǎn)化計(jì)算表可知，當(dāng)所選矩形鋁母線水平放置，支持點(diǎn)間距離為100CM，相間距離為25CM時(shí)，母線允許通過的短路沖擊電流為：102kA，大于可能通過的三相短路沖擊電流55.08kA，所以所選母線規(guī)格以及放置要求滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。</p><p>　　4.2 變電所一次設(shè)備的選擇和校驗(yàn)</p><p>　　4.2.1

75、高壓斷路器的選擇和校驗(yàn)</p><p>　　高壓斷路器(QF)除在正常情況下通斷電路外，主要是在發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)而快速的將故障切除，以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。常用的高壓斷路器有油斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器。</p><p>　?。?）高壓斷路器的開斷電流選擇 </p><p>　　校驗(yàn)斷路器的斷流能力時(shí)，宜選取斷路器實(shí)際開斷時(shí)間的短路電流作為校驗(yàn)條件。因此，高

76、壓斷路器允許的開斷電流和開斷容量應(yīng)該滿足:</p><p>　　其中——制造保證的最高工作電壓，kV</p><p>　　——電路正常工作電壓，kV</p><p>　　——設(shè)備的額定電流，A</p><p>　　——正常工作持續(xù)電流，A</p><p>　　——設(shè)備額定斷流容量，MVA</p><

77、p>　　——次暫態(tài)三相短路容量，MVA</p><p>　　結(jié)合第三章短路電流的計(jì)算所得數(shù)據(jù)，根據(jù)《煤炭電工手冊(cè)》選擇戶外少油斷路器為110kV高壓側(cè)斷路器。具體參數(shù)如下：</p><p>　　表4-3 戶外少油斷路器具體參數(shù)</p><p>　?。?）高壓斷路器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)</p><p>　　式中： ——設(shè)備在內(nèi)的熱穩(wěn)定電流，kA&

78、lt;/p><p>　　——三相短路穩(wěn)態(tài)電流，kA</p><p>　　設(shè)計(jì)中110kV側(cè)三相短路電流為11.17kA，參考《煤礦電工手冊(cè)》中關(guān)于熱穩(wěn)定校驗(yàn)的簡(jiǎn)化算法，當(dāng)假想時(shí)間在（0.1——1.75s）時(shí)，允許通過的短路穩(wěn)態(tài)電流為23.6kA，該值遠(yuǎn)大于通過線路的最大短路穩(wěn)態(tài)電流。所以校驗(yàn)合格。</p><p>　?。?）高壓斷路器的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)</p>

79、<p><b>　　須滿足</b></p><p>　　式中：——設(shè)備極限通過的電流峰值，kA</p><p>　　——三相短路沖擊電流，kA</p><p>　　設(shè)計(jì)中110kV側(cè)三相短路沖擊電流為28.48kA，遠(yuǎn)小于高壓斷路器極限通過電流41kA，所以校驗(yàn)合格。</p><p>　　4.2.2 高壓隔離開

80、關(guān)的選擇和校驗(yàn)</p><p>　　高壓隔離開關(guān)是在無載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設(shè)備，以及對(duì)被檢修的高壓母線、斷路器等電器設(shè)備與帶電的高壓線路進(jìn)行電氣隔離的設(shè)備。</p><p>　?。?）高壓隔離開關(guān)的選擇 </p><p>　　高壓隔離開關(guān)依據(jù)允許的額定電壓和額定電流的要求選擇:</p><p>　　其中——制造保證的最高工作電壓

81、，kV</p><p>　　——電路正常工作電壓，kV</p><p>　　——設(shè)備的額定電流，A</p><p>　　——正常工作持續(xù)電流，A</p><p>　　參考《煤炭電工手冊(cè)》中相關(guān)信息，選擇戶外隔離開關(guān),型號(hào)為。</p><p>　　表4-4 戶外高壓隔離開關(guān)具體參數(shù)</p><p>

82、;　?。?）高壓隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定校驗(yàn)</p><p>　　式中： ——設(shè)備在內(nèi)的熱穩(wěn)定電流，kA</p><p>　　——三相短路穩(wěn)態(tài)電流，kA</p><p>　　設(shè)計(jì)中110kV側(cè)三相短路電流為11.17kA，參考《煤礦電工手冊(cè)》中關(guān)于熱穩(wěn)定校驗(yàn)的簡(jiǎn)化算法，當(dāng)假想時(shí)間在（0.1——3..5s）時(shí)，允許通過的短路穩(wěn)態(tài)電流最小為16.7kA，該值大于通過線路的最大短

83、路穩(wěn)態(tài)電流。所以校驗(yàn)合格。</p><p>　?。?）高壓斷路器的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)</p><p><b>　　須滿足</b></p><p>　　式中：——設(shè)備極限通過的電流峰值，kA</p><p>　　——三相短路沖擊電流，kA</p><p>　　設(shè)計(jì)中110kV側(cè)三相短路沖擊電流為28.48k

84、A，遠(yuǎn)小于高壓隔離開關(guān)極限通過電流50kA，所以校驗(yàn)合格。</p><p>　　4.2.3電流互感器的選擇和校驗(yàn)</p><p>　　電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測(cè)量?jī)x表和繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:一次繞組匝數(shù)少(有的只有一匝，利用一次異體穿過其鐵心)，導(dǎo)體相當(dāng)粗。而二次繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)體較細(xì)。它接入電路的方式是:將一次繞組串聯(lián)接入一

85、次電路;而將二次繞組與儀表、繼電器等的電流線圈串聯(lián)，形成一個(gè)閉合回路，由于一次儀表、繼電器等的電流線圈阻抗很小，所以電流互感器一作時(shí)二次回路接近短路狀態(tài)。二次繞組的額定電流一般為5A。</p><p>　　電流互感器的選擇條件:</p><p>　　(1)額定電壓大于或等于線路實(shí)際工作電壓； </p><p>　　(2)額定電流大于或等于長(zhǎng)時(shí)最大工作電流的1.2~1

86、.5倍</p><p>　　(3)一次側(cè)總?cè)萘繎?yīng)不小于該精度等級(jí)所規(guī)定的額定容量</p><p>　　對(duì)于35kV以上的室外配電裝置一般采用瓷絕緣箱式結(jié)構(gòu)的電流互感器，查《煤炭電工手冊(cè)》選擇型電流互感器，其額定電流為200A，精確度為0.5/D/D.</p><p>　　(4)電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)</p><p>　　電流互感器選定

87、后需要進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)，其中電流互感器的熱穩(wěn)定是由一定時(shí)間內(nèi)熱穩(wěn)定倍數(shù)來表明，它是互感器的熱穩(wěn)定電流和互感器的原邊電流之比值即。</p><p>　　查《煤炭電工手冊(cè)》關(guān)于常用電流互感器熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定簡(jiǎn)化計(jì)算方法，可得在假想時(shí)間為3.5s時(shí)型電流互感器允許通過的短路穩(wěn)態(tài)電流為12kA大于線路最大短路電流11.17kA，允許通過的短路沖擊電流為38.1kA遠(yuǎn)大于線路中三相短路的沖擊電流28.48kA所以校驗(yàn)合

88、格。</p><p>　　4.2.4 電壓互感器的選擇和校驗(yàn)</p><p>　　電壓互感器一次側(cè)是并接在主接線高壓測(cè)，二次線圈與儀表和繼電器電壓線圈串聯(lián)，一次側(cè)匝數(shù)很多，阻抗很大，因而，它的接入對(duì)被測(cè)電路沒有影響。二次側(cè)線圈匝數(shù)很少，阻抗很小，而并接的儀表和繼電器的線圈阻抗大，在正常運(yùn)行時(shí)，電壓互感器接近于空在運(yùn)行。二次繞組的額定電壓一般為110kV。</p><p&

89、gt;　　查閱相關(guān)技術(shù)參數(shù)，選取型電壓互感器，該電壓互感器為單相三繞組戶外用串級(jí)油浸式全密封性互感器。具體參數(shù)：額定電壓（一次繞組為kV,二次繞組V，剩余電壓繞組100V）；額定頻率（50或60HZ）。</p><p>　　電壓互感器電壓為開路運(yùn)行的儀用變壓器，其一次側(cè)、二次側(cè)均采用熔斷器保護(hù)；因此，電壓互感器不需要進(jìn)行短路動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。</p><p>　　表4-5變電所一次設(shè)備的

90、選型表</p><p>　　5 變電所主變壓器繼電保護(hù)方案</p><p>　　5.1 電力變壓器故障類型和不正常運(yùn)行狀態(tài)</p><p>　　變壓器的故障分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障包括變壓器油箱內(nèi)繞組的相間短路、匝間短路、接地短路以及鐵心的燒損等。油箱外部故障主要是指引出線之間發(fā)生的各種相問短路，引出線因絕緣套管閃絡(luò)或破碎而通過油箱外殼發(fā)生的單相

91、接地短路。變壓器發(fā)生故障，必將對(duì)電力網(wǎng)和變壓器帶來危害，特別是發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，短路電流產(chǎn)生的高溫電弧不僅會(huì)燒毀繞組絕緣和鐵芯，而且使絕緣材料和變壓器油劇烈氣化，從而可能引起爆炸。因此變壓器發(fā)生故障時(shí)，必須將其從電力系統(tǒng)中盡快切除。</p><p>　　變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)土要包括:過負(fù)荷;汕箱漏油造成的汕面降低;外部短路引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓;對(duì)于大容量變壓器，因鐵芯額定工作磁通密度和飽和磁通密度比較接近，

92、當(dāng)系統(tǒng)電壓過高或系統(tǒng)頻率降低時(shí)產(chǎn)生的過勵(lì)磁等。</p><p>　　5.2 電力變壓器繼電保護(hù)的配置</p><p>　　為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并將故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)的影響限制到最小范圍，按照規(guī)程規(guī)定，變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護(hù):1)反映油箱內(nèi)部故障和油面降低的非電量保護(hù)，又稱瓦斯保護(hù)；2)反映變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，或電流速斷保護(hù)；3)作為變壓器外

93、部相間短路和內(nèi)部短路的后備保護(hù)的過電流保護(hù)；4)反映中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中外部接地短路的變壓器零序電流保護(hù)；5)反映大型變壓器過勵(lì)磁的變壓器過勵(lì)磁保護(hù)及過電壓保護(hù)；6)反映變壓器過負(fù)荷的變壓器過負(fù)荷保護(hù);7)反映變壓器非全相運(yùn)行的非全相保護(hù)等。</p><p>　　5.3 電力變壓器瓦斯保護(hù)</p><p>　　電力變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，在故障點(diǎn)電流和電弧的作用下，將是變壓器油和其他絕緣

94、材料因受熱而分解出瓦斯氣體從油箱流向油枕，當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體而導(dǎo)致油箱內(nèi)部壓力升高，迫使變壓器油經(jīng)管道涌向油枕。這種利用油箱內(nèi)部故障時(shí)產(chǎn)生瓦斯氣體的特征而構(gòu)成的保護(hù)就稱瓦斯保護(hù)。</p><p>　　瓦斯保護(hù)的主要原件就是氣體繼電器，它安裝在油箱和油枕之間的連接管道中，為保證氣體順利經(jīng)氣體繼電器進(jìn)入油枕，變壓器頂蓋與水平之間應(yīng)有1%—1.5%的坡度，連接管道應(yīng)有2%-4%的坡度，綜合考慮選用型復(fù)合

95、式氣體繼電器。</p><p>　　5.4 電力變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)</p><p>　　對(duì)于6.3MVA及以上的廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，以及2MVA及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)該裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，并將縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)試采用三個(gè)BCH-2型繼電器作為縱

96、聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。</p><p>　?。?）計(jì)算出變壓器兩側(cè)一次額定電流，選出電流互感器的變比，確定二次回路的額定電流和。具體計(jì)算結(jié)果如下表：</p><p><b>　　表5-1計(jì)算結(jié)果表</b></p><p>　　由表5-1可以看粗，10kV 側(cè)的二次回路額定電流大于110kV側(cè)，因此10kV側(cè)作為基本側(cè)，即通常所說的第Ι側(cè)。平衡線圈接于10

97、kV側(cè)，平衡線圈接于110kV側(cè)。</p><p>　　（2）計(jì)算差動(dòng)保護(hù)裝置基本側(cè)的動(dòng)作電流：</p><p>　?、侔炊氵^最大不平衡電流的條件：</p><p>　?、诎炊氵^勵(lì)磁涌流條件：</p><p>　?、郯炊氵^正常最大負(fù)荷下電流互感器二次回路斷線的條件：</p><p>　　取上述三個(gè)條件計(jì)算值中最大者作為

98、基本側(cè)的動(dòng)作電流，即。</p><p>　?。?）確定基本側(cè)線圈的計(jì)算匝數(shù)：</p><p>　　，取為3匝，其中，差動(dòng)線圈實(shí)用匝數(shù)為2匝，平衡線圈實(shí)用匝數(shù)為1匝。</p><p>　　（4）確定基本側(cè)實(shí)際動(dòng)作電流：</p><p>　　(5)確定非基本計(jì)算平衡線圈匝數(shù)：</p><p>　　，非基本側(cè)平衡線圈的實(shí)用匝

99、數(shù)為2匝。</p><p>　?。?）核算由于實(shí)用匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差：</p><p>　　因此可不必再重新計(jì)算動(dòng)作電流。</p><p>　　（7）短路線圈抽頭，選取C-C。</p><p>　　（7）校驗(yàn)靈敏系數(shù)：應(yīng)按照系統(tǒng)最小運(yùn)行方式10kV側(cè)兩相短路電流校驗(yàn)。</p><p>　　歸算至110k

100、V側(cè)的10kV母線兩相短路電流為:</p><p>　　流入繼電器的電流為：</p><p><b>　　則最小靈敏系數(shù)為;</b></p><p>　　,故可選用此種保護(hù)方式進(jìn)行縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。</p><p>　　5.5 電力變壓器過電流保護(hù)</p><p>　　本設(shè)計(jì)試用三個(gè)DL-11型電流繼

101、電器和一個(gè)DS-112型時(shí)間繼電器做為電力變壓器的保護(hù)裝置。</p><p><b>　　（1）動(dòng)作電流： </b></p><p>　　式中：——可靠系數(shù)，GL型繼電器去1.4；DL型繼電器取1.2；只在用計(jì)算法計(jì)算時(shí)考慮；</p><p>　　——過負(fù)荷系數(shù)，用近似法計(jì)算時(shí)取2-4,本次計(jì)算取2。</p><p>　

102、　——變壓器一次額定電流</p><p><b>　　——接線系數(shù)</b></p><p>　　——返回系數(shù)，取0.85</p><p>　　——過流保護(hù)電流互感器變比。</p><p><b>　?。?）靈敏度校驗(yàn)：</b></p><p>　?。?）動(dòng)作時(shí)限，應(yīng)比變電所1

103、0kV母線配出線的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段。</p><p>　　5.6 電力變壓器過負(fù)荷保護(hù)</p><p><b>　　（1）動(dòng)作電流：</b></p><p>　?。?）動(dòng)作時(shí)限取15S，動(dòng)作于預(yù)告信號(hào)回路。</p><p>　　5.7 電力變壓器電流速斷保護(hù)</p><p>　　電

104、流速斷保護(hù)是對(duì)于僅反應(yīng)于電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)。它是在供電線路出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)動(dòng)作于跳閘的保護(hù)。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速；缺點(diǎn)是不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，并且保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。</p><p>　　電流速斷保護(hù)應(yīng)躲過下一條線路出口處發(fā)生三相短路所發(fā)生的最大短路電流，是以三相電流中的最大相電流為判斷依據(jù)的，其保護(hù)判據(jù)如下：</p><p>　　式中-------最大相電流，

105、</p><p>　　------電流速斷保護(hù)動(dòng)作定值；</p><p>　　------電流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限；</p><p>　　---------動(dòng)作延時(shí)。</p><p>　　由短路電流計(jì)算得知，處最大運(yùn)行方式下三相短路電流為21.6kA，由此我們可對(duì)電流速斷保護(hù)做整定計(jì)算：</p><p><b>

106、　　一次動(dòng)作電流</b></p><p>　　裝置動(dòng)作電流整定值:</p><p>　　6 可編程控制器實(shí)現(xiàn)變壓器的保護(hù)</p><p>　　6.1可編程控制器的概述</p><p>　　6.1.1可編程控制器的定義</p><p>　　可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)

107、。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。</p><p>　　6.1.2可編程控制器的特點(diǎn)</p><p>　　可編程控制器能夠適應(yīng)工作需要及工業(yè)環(huán)境， 與一般的控

108、制裝置相比，具有顯著的特點(diǎn)：</p><p>　?。?）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)</p><p>　　梯形圖是使用最多的可編程控制器的編程語言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似。梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花很短時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。</p><p>　　(2) 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)</p>

109、<p>　　PLC 是專門應(yīng)用于工業(yè)控制過程中的，所以在硬件設(shè)計(jì)制造時(shí)就已經(jīng)考慮了其運(yùn)行要求和應(yīng)用環(huán)境，使其具有極高的可靠性和極強(qiáng)的抗干擾能力。</p><p>　　(3)硬件配套齊全，易于使用，適應(yīng)性強(qiáng)</p><p>　　目前絕大多數(shù)的PLC都是用梯形圖語言，易學(xué)易用。PLC既可以用于開關(guān)量控制系統(tǒng)，也能滿足連續(xù)的流程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)等，功能強(qiáng)大、通用性好，可

110、以滿足絕大多數(shù)的工業(yè)過程控制的要求。</p><p>　　(4)擴(kuò)充方便，配置靈活</p><p>　　目前的PLC系統(tǒng)不僅提供了各種不同功能的擴(kuò)展單元和模塊，而且有的PLC還具有網(wǎng)絡(luò)通信功能，從而使得PLC從固定輸入/輸出口數(shù)量擴(kuò)展到數(shù)量更多的輸入/輸出口、從單機(jī)系統(tǒng)到復(fù)雜系統(tǒng)和熱備用系統(tǒng)，甚至通過網(wǎng)絡(luò)通信連接多主機(jī)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　(5)體積小

111、、能耗低、重量輕、操作維護(hù)方便</p><p>　　PLC是把微電子技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)控制過程中的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低，并且由于其的強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。PLC的各種控制功能通過軟件編程完成，從而能適應(yīng)各種復(fù)雜情況下的控制要求，也便于控制系統(tǒng)的改進(jìn)和修正。</p><p>　　6.1.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p>&

112、lt;p>　　按照組成形式方式分，PLC一般分為整體式和模塊式兩種類型，這兩種形式的PLC在邏輯結(jié)構(gòu)上基本相同。整體式PLC是由CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存和電源等組成，按照PLC的性能又分為若干型號(hào)，按照I/O口點(diǎn)數(shù)又分為若干規(guī)格。模塊式PLC是由CPU模塊、I/O口擴(kuò)展模塊、內(nèi)存模塊、電源模塊、底板和機(jī)架等組成。無論那種類型的PLC，都屬于總線式的開放結(jié)構(gòu)，I/O能力可以根據(jù)用戶的需要來進(jìn)行擴(kuò)展和組合。PLC組成圖如圖所

113、示：</p><p>　　圖6-1 可編程控制器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　（1）CPU模塊</b></p><p>　　中央處理器(CPU)是PLC控制系統(tǒng)的核心，它由處理器、電源及存儲(chǔ)器三部分組成。處理器部分主要用來完成邏輯判斷、算數(shù)運(yùn)算等功能。它采用掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入狀態(tài)表或寄存器中，同時(shí)可診斷

114、電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)以及編程過程的語法錯(cuò)誤。PLC運(yùn)行時(shí)，CPU從存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)指令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生響應(yīng)的控制信號(hào)去啟閉有關(guān)的控制電路，分時(shí)、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比較和運(yùn)算等任務(wù)，然后根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果，更新有關(guān)的標(biāo)志位和輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，再根據(jù)輸出狀態(tài)表的位狀態(tài)和數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能。</p><p><b>　?。?）

115、存儲(chǔ)器</b></p><p>　　在CPU內(nèi)部有兩種存儲(chǔ)器，內(nèi)部存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器。前者用于存放操作系統(tǒng)、監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋及功能子程序的調(diào)用管理程序、系統(tǒng)參數(shù)等;后者主要用來存儲(chǔ)通過編程器輸入的用戶程序。PLC的用戶存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量通常以字(16位、32位)或字節(jié)(8位)為單位來表示。CPU內(nèi)提供了一定量的用戶程序存儲(chǔ)器。當(dāng)用戶程序量較大時(shí)，可對(duì)用戶存儲(chǔ)器進(jìn)行擴(kuò)展。</

116、p><p>　?。?）輸入/輸出模塊</p><p>　　將工業(yè)過程信號(hào)與CPU聯(lián)系起來的接口稱為I/O接口。它包括數(shù)字量I/O接口和模擬量I/O接口。數(shù)字量輸入接口的任務(wù)是將外部過程信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC的內(nèi)部電平信號(hào)；數(shù)字量輸出接口的任務(wù)是將PLC的內(nèi)部電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成外部過程信號(hào)。模擬量輸入接口的任務(wù)是將外部過程的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC的內(nèi)部數(shù)字信號(hào)；模擬量輸出接口的任務(wù)是將PLC的內(nèi)部數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)

117、換成外部過程的模擬信號(hào)。對(duì)于不同的工業(yè)過程，相應(yīng)有各種類型的I/O接口。</p><p><b>　　（4） 通訊接口</b></p><p>　　PLC配有各種類型的通訊接口，可實(shí)現(xiàn)“人—機(jī)”或“機(jī)—機(jī)”之間的對(duì)話。通過這類通訊接口，可以與打字機(jī)、監(jiān)視器、其它PLC或計(jì)算機(jī)等相連。當(dāng)與打印機(jī)相連時(shí)，可將系統(tǒng)參數(shù)、過程信息等輸出打印；當(dāng)與監(jiān)視器相連時(shí)，可將過程動(dòng)、靜圖

118、像顯示出來；當(dāng)與其它PLC相連時(shí)，可以組成多機(jī)系統(tǒng)或聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠的自動(dòng)控制；當(dāng)與計(jì)算機(jī)相連時(shí)，可組成多級(jí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)過程控制、數(shù)據(jù)采集等功能。通訊接口的使用，使PLC與外部設(shè)備的連接能力加強(qiáng)，從而豐富了PLC的功能。</p><p><b>　?。?）智能模塊</b></p><p>　　為了滿足更加復(fù)雜的控制的需要，PLC配有許多智能UO。如Pm模塊、定