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1、<p><b> 機(jī)電工程系</b></p><p> 《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》課程設(shè)計(jì)</p><p> ?。?07 級(jí)本科 1 班)</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 摘 要1</b></p><
2、;p> Abstract2</p><p><b> 第一章 引言3</b></p><p> 第二章 電力系統(tǒng)自動(dòng)化的一般概念4</p><p> 第三章 本課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)5</p><p> 第四章 課程設(shè)計(jì)的目的6</p><p> 第五章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書7
3、</p><p> 第六章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及過程8</p><p><b> 1概述8</b></p><p> 1.1設(shè)計(jì)規(guī)模:8</p><p> 1.2設(shè)計(jì)原始資料:8</p><p> 2 變電所繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置規(guī)劃9</p><p> 2.1
4、系統(tǒng)分析及繼電保護(hù)要求:9</p><p> 2.2本系統(tǒng)故障分析:9</p><p> 2.310kv線路繼電保護(hù)裝置:9</p><p> 2.4主變壓器繼電保護(hù)裝置設(shè)置:10</p><p> 2.5變電所的自動(dòng)裝置:10</p><p> 2.6本設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置原理概述:10</p
5、><p> 3 短路電流計(jì)算12</p><p> 3.1系統(tǒng)等效電路圖:12</p><p> 3.2基準(zhǔn)參數(shù)選定:12</p><p> 3.3阻抗計(jì)算(均為標(biāo)幺值):12</p><p> 3.4短路電流計(jì)算:12</p><p> 4 主變繼電保護(hù)整定計(jì)算及繼電器選擇
6、13</p><p> 4.1瓦斯保護(hù):13</p><p> 4.2縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù):14</p><p> 4.3過電流保護(hù):15</p><p> 4.4過負(fù)荷保護(hù):16</p><p> 4.5冷卻風(fēng)扇自起動(dòng):16</p><p> 第七章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)16</
7、p><p><b> 參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b> 摘 要</b></p><p> 摘 要:隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,繼電保護(hù)器在35kV變電站中的應(yīng)用也越來越廣泛,它不僅保護(hù)著設(shè)備本身的安全,而且還保障了生產(chǎn)的正常進(jìn)行,因此,做好繼電保護(hù)的整定對(duì)于保障設(shè)備安全和生產(chǎn)的正常進(jìn)行是十分重要的。本設(shè)計(jì)以3
8、5KV降壓變電所為主要設(shè)計(jì),主變?nèi)萘繛?300KVA,電壓等級(jí)為35/10KV。分析變電站的原始資料確定變電所主接線路,完成對(duì)主變繼電保護(hù)整定計(jì)算,以及過電流保護(hù),過負(fù)荷保護(hù),冷卻風(fēng)扇自啟動(dòng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)。同時(shí)實(shí)際工作中還存在繼電保護(hù)誤整定的情況。</p><p> 關(guān)鍵詞:變電所;主接線路;繼電保護(hù);整定計(jì)算</p><p><b> Abstract</b>&l
9、t;/p><p> Abstract: With the rapid development of science and technology, pro- protection devices in the 35kV substation are increasingly being used not only protect the safety of the device itself, but also p
10、rotect the normal production,therefore, do relay protection setting the safety and ce- curity equipment for the normal production is very important.The step - down substation main access routes to complete the main tra
11、nsformer relay setting calculations, as well as over-current protection, overload</p><p> Key words: Substation;Main access routes;Relay;Setting calculation</p><p><b> 第一章 引言</b>&
12、lt;/p><p> 對(duì)于一個(gè)大的電網(wǎng),故障發(fā)生的幾率和和故障帶來的擾動(dòng)是相當(dāng)大的,如果沒有切除故障的保護(hù)裝置,電網(wǎng)是不允許運(yùn)行的,這就是繼電保護(hù)在實(shí)際應(yīng)用中的重要程度,正確安裝保護(hù)裝置的必要性是顯而易見的,但在系統(tǒng)復(fù)雜的內(nèi)部鏈接和與電廠的關(guān)系致使很難檢查正確與否,因此有必要采取檢驗(yàn)手段,保護(hù)十分區(qū)域布置的,這樣整個(gè)電力系統(tǒng)都得到了保護(hù),而不存在保護(hù)死去,當(dāng)故障發(fā)生時(shí),保護(hù)應(yīng)有選擇的動(dòng)作,跳開距離故障點(diǎn)最近開關(guān)。&
13、lt;/p><p> 變電站運(yùn)行要求安全可靠,但是,變電站組成元件數(shù)量多,結(jié)構(gòu)各異,運(yùn)行情況復(fù)雜。因此,受自然條件、設(shè)備及人為因素的影響(如雷擊、倒塌、內(nèi)部過電壓、或者運(yùn)行人員誤操作等),變電站中各設(shè)備會(huì)發(fā)生故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。</p><p> 繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)是:自動(dòng)、迅速、有選擇性的將系統(tǒng)中的故障切除掉,是故障元件損壞程度盡可能降低,并保證系統(tǒng)故障相符部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。反
14、應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài),并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備承受的能力,發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷或者演示跳閘。</p><p> 本設(shè)計(jì)35/10KV系統(tǒng)為雙電源35KV單母線分段接線,10KV側(cè)單母線分段接線,所接負(fù)荷多為化工型,屬一二類負(fù)荷居多。</p><p> 設(shè)計(jì)中的電力系統(tǒng)具有非直接接地的架空線路及中性點(diǎn)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地、兩相接地和三相接
15、地。</p><p> 電力變壓器的故障,分為外部故障和內(nèi)部故障兩類。</p><p> 1)變壓器的外部故障常見的是高低壓套管及引線故障,它可能引起變壓器出線端的相間短路或引出線碰接外殼。</p><p> 2)變壓器的內(nèi)部故障有相間短路、繞組的匝間短路和絕緣損壞。</p><p> 變壓器的不正常運(yùn)行過負(fù)荷、由于外部短路引起的過電
16、流、油溫上升及不允許的油面下降。</p><p> 本課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主要是對(duì)繼電保護(hù)的短路電流計(jì)算通過對(duì)供電系統(tǒng)中變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)越級(jí)跳閘的分析和處理,及對(duì)線路負(fù)荷、參數(shù)等資料的調(diào)研,和對(duì)變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路故障進(jìn)行了研究和分析。是以《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》、《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》為基礎(chǔ)的一門綜合課程設(shè)計(jì)。</p><p> 第二章 電力系統(tǒng)自動(dòng)化的一般概念</p>
17、<p> 電力系統(tǒng)自動(dòng)化是我們電力系統(tǒng)一直以來力求的發(fā)展方向,它包括:發(fā)電控制的自動(dòng)化(AGC已經(jīng)實(shí)現(xiàn),尚需發(fā)展),電力調(diào)度的自動(dòng)化(具有在線潮流監(jiān)視,故障模擬的綜合程序以及SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)的自動(dòng)化,現(xiàn)今最熱門的變電站綜合自動(dòng)化即建設(shè)綜自站,實(shí)現(xiàn)更好的無人值班.DTS即調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)為調(diào)度員學(xué)習(xí)提供了方便),配電自動(dòng)化(DAS已經(jīng)實(shí)現(xiàn),尚待發(fā)展).</p><p> 對(duì)電能生產(chǎn)、傳
18、輸和管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)度和自動(dòng)化管理。電力系統(tǒng)是一個(gè)地域分布遼闊,由發(fā)電廠、變電站、輸配電網(wǎng)絡(luò)和用戶組成的統(tǒng)一調(diào)度和運(yùn)行的復(fù)雜大系統(tǒng)。電力系統(tǒng)自動(dòng)化的領(lǐng)域包括生產(chǎn)過程的自動(dòng)檢測(cè)、調(diào)節(jié)和控制,系統(tǒng)和元件的自動(dòng)安全保護(hù),網(wǎng)絡(luò)信息的自動(dòng)傳輸,系統(tǒng)生產(chǎn)的自動(dòng)調(diào)度,以及企業(yè)的自動(dòng)化經(jīng)濟(jì)管理等。電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要目標(biāo)是保證供電的電能質(zhì)量(頻率和電壓),保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠,提高經(jīng)濟(jì)效益和管理效能。</p><p>
19、 發(fā)展過程 20世紀(jì)50年代以前,電力系統(tǒng)容量在幾百萬千瓦左右,單機(jī)容量不超過10萬千瓦,電力系統(tǒng)自動(dòng)化多限于單項(xiàng)自動(dòng)裝置,且以安全保護(hù)和過程自動(dòng)調(diào)節(jié)為主。例如,電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的各種繼電保護(hù),汽輪機(jī)的危急保安器,鍋爐的安全閥,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié),并網(wǎng)的自動(dòng)同期裝置等。50~60年代, 電力系統(tǒng)規(guī)模發(fā)展到上千萬千瓦,單機(jī)容量超過20萬千瓦,并形成區(qū)域聯(lián)網(wǎng),在系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)調(diào)度和綜合自動(dòng)化方面提出了新的要求。廠內(nèi)自動(dòng)化方面開始
20、采用機(jī)、爐、電單元式集中控制。系統(tǒng)開始裝設(shè)模擬式調(diào)頻裝置和以離線計(jì)算為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)功率分配裝置,并廣泛采用遠(yuǎn)動(dòng)通信技術(shù)。各種新型自動(dòng)裝置如晶體管保護(hù)裝置、可控硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、電氣液壓式調(diào)速器等得到推廣使用。70~80年代,以計(jì)算機(jī)為主體配有功能齊全的整套軟硬件的電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng) (SCADA)開始出現(xiàn)。20萬千瓦以上大型火力發(fā)電機(jī)組開始采用實(shí)時(shí)安全監(jiān)控和閉環(huán)自動(dòng)起停全過程控制。水力發(fā)電站的水庫調(diào)度、大壩監(jiān)測(cè)和電廠綜合自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)控開始得
21、到推廣。各種自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置和繼電保護(hù)裝置中廣泛采用微型計(jì)算機(jī)。</p><p> 第三章 本課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)</p><p> ?。?)本設(shè)計(jì)為35KV降壓變電所。主變?nèi)萘繛?300KVA,電壓等級(jí)為35/10KV;</p><p> ?。?)搜集原始資料;</p><p> ?。?)完成對(duì)本系統(tǒng)的故障分析;</p><
22、p> ?。?)對(duì)10kv線路繼電保護(hù)裝置、主變壓器繼電保護(hù)裝置設(shè)置、變電所的自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì);</p><p> ?。?)對(duì)短路電流的整定與計(jì)算;</p><p> ?。?)主變繼電保護(hù)整定計(jì)算及繼電器選擇;</p><p> ?。?)完成設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p> 第四章 課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>
23、(1)完成對(duì)35KV降壓變電所。主變?nèi)萘繛?300KVA,電壓等級(jí)為35/10KV的設(shè)計(jì);</p><p> (2)學(xué)會(huì)使用VISIO軟件進(jìn)行電氣繪圖;</p><p> (3)通過課程設(shè)計(jì),熟練掌握變壓器縱連差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算和靈敏度的校驗(yàn)以及主變繼電保護(hù)整定計(jì)算及繼電器選擇; </p><p> ?。?)通過課程設(shè)計(jì),培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力,為今后的學(xué)習(xí)打
24、下基礎(chǔ);</p><p> ?。?)通過課程設(shè)計(jì),熟練掌握資料的查詢(圖書、網(wǎng)絡(luò))的方法,同時(shí)使電力網(wǎng)繼電保護(hù)原理課程和電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程中所獲得的知識(shí)在工程設(shè)計(jì)工作中綜合地加以應(yīng)用,從而使理論知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合起來。</p><p> 第五章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p> 1. 課程設(shè)計(jì)題目:某變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)</p><p> 2
25、. 課程設(shè)計(jì)考核方法及成績(jī)?cè)u(píng)定:</p><p> 課程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)學(xué)生必須寫出設(shè)計(jì)報(bào)告,課程設(shè)計(jì)的成績(jī)分三部分。</p><p> 現(xiàn)場(chǎng)考核:考查學(xué)生分析問題的能力,占成績(jī)20%。</p><p> 書面考核:考察課程設(shè)計(jì)報(bào)告的質(zhì)量,占成績(jī)60%。</p><p> 紀(jì)律考核:考察學(xué)生的出勤情況和工作態(tài)度,占成績(jī)20%。</p&
26、gt;<p> 3.設(shè)計(jì)報(bào)告的主要內(nèi)容包括:</p><p> 報(bào)告通一采用A4打印紙,其版面要求如下:頁邊距:上為2.2,下為2.2,左為2.2,右為2.2;頁眉頁腳均為1.1;文檔網(wǎng)格選“指定行和字符網(wǎng)格”,字符每行39,行為每頁35。字體要求:每部分的標(biāo)題統(tǒng)一用四號(hào),正文用小四。設(shè)計(jì)內(nèi)容布置按下面格式進(jìn)行。</p><p><b> 目錄:</b&
27、gt;</p><p> 設(shè)計(jì)中文摘要及摘要英文翻譯</p><p><b> 引言</b></p><p> 電力系統(tǒng)自動(dòng)化的一般概念</p><p> 本課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)</p><p><b> 課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>
28、;<b> 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b> 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及過程</b></p><p><b> 課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> 第六章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及過程</p>
29、<p><b> 1概述</b></p><p><b> 1.1設(shè)計(jì)規(guī)模:</b></p><p> 本設(shè)計(jì)為35KV降壓變電所。主變?nèi)萘繛?300KVA,電壓等級(jí)為35/10KV。</p><p> 1.2設(shè)計(jì)原始資料:</p><p> 1.2.1 35KV供電系統(tǒng)圖,
30、如圖1所示。</p><p> 1.2.2系統(tǒng)參數(shù):電源I短路容量:= 200MVA;電源Ⅱ短路容量:=250MVA;供電線路: L= L=15km,L= L=10km,線路阻抗:X=0.4Ω/km。</p><p> 圖1 35KV系統(tǒng)原理接線圖</p><p> 1.2.3 35kv變電所主接線圖,如圖2所示</p><p>
31、圖2 35kv變電所主接線圖</p><p> 1.2.4 10kv母線負(fù)荷情況,見下表:</p><p> 1.2.5 B1、B2主變?nèi)萘?、型?hào)為6300kVA之SF1-6300/35型雙卷變壓器,Y-Δ/11之常規(guī)接線方式,具有帶負(fù)荷調(diào)壓分接頭,可進(jìn)行有載調(diào)壓。其中Uk%=7.5。</p><p> 1.2.6運(yùn)行方式:以SI、SⅡ全投入運(yùn)行,線路L1~
32、L4全投。DL1合閘運(yùn)行為最大運(yùn)行方式;以SⅡ停運(yùn),線路L3、L4停運(yùn),DL1斷開運(yùn)行為最小運(yùn)行方式。</p><p> 1.2.7已知變電所10KV出線保護(hù)最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間為1.5s。</p><p> 2 變電所繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置規(guī)劃</p><p> 2.1系統(tǒng)分析及繼電保護(hù)要求: </p><p> 本設(shè)計(jì)35/10KV系統(tǒng)為雙電
33、源35KV單母線分段接線,10KV側(cè)單母線分段接線,所接負(fù)荷多為化工型,屬一二類負(fù)荷居多。</p><p> 2.1.1為保證安全供電和電能質(zhì)量,繼電保護(hù)應(yīng)滿足四項(xiàng)基本要求,即選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。</p><p> 2.2本系統(tǒng)故障分析:</p><p> 2.2.1本設(shè)計(jì)中的電力系統(tǒng)具有非直接接地的架空線路及中性點(diǎn)不接地的電力變壓器等主要設(shè)備。就
34、線路來講,其主要故障為單相接地、兩相接地和三相接地。</p><p> 2.2.2電力變壓器的故障,分為外部故障和內(nèi)部故障兩類。</p><p> ?變壓器的外部故障常見的是高低壓套管及引線故障,它可能引起變壓器出線端的相間短路或引出線碰接外殼。</p><p> ?變壓器的內(nèi)部故障有相間短路、繞組的匝間短路和絕緣損壞。</p><p>
35、; 2.2.3變壓器的不正常運(yùn)行過負(fù)荷、由于外部短路引起的過電流、油溫上升及不允許的油面下降。</p><p> 2.310kv線路繼電保護(hù)裝置:</p><p> 根據(jù)線路的故障類型,按不同的出線回路數(shù),設(shè)置相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置如下:</p><p> 2.3.1單回出線保護(hù):適用于織布廠和膠木廠出線。采用兩段式電流保護(hù),即電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)。其中電流
36、速斷保護(hù)為主保護(hù),不帶時(shí)限,0S跳閘。</p><p> 2.3.2雙回路出線保護(hù):適用于印染廠、配電所和煉鐵廠出線。采用平行雙回線路橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)加電流保護(hù)。其中橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)為主保護(hù)。電流保護(hù)作為橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)的后備保護(hù)。</p><p> 2.4主變壓器繼電保護(hù)裝置設(shè)置:</p><p> 變壓器為變電所的核心設(shè)備,根據(jù)其故障和不正常運(yùn)行的情況,從
37、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(hù)、異常運(yùn)行保護(hù)和必要的輔助保護(hù)如下:</p><p> 2.4.1主保護(hù):瓦斯保護(hù)(以防御變壓器內(nèi)部故障和油面降低)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)(以防御變壓器繞組、套管和引出線的相間短路)。</p><p> 2.4.2后備保護(hù):過電流保護(hù)(以反應(yīng)變壓器外部相間故障)、過負(fù)荷保護(hù)(反應(yīng)由于過負(fù)荷而引起的過電流)。</p&
38、gt;<p> 2.4.3異常運(yùn)行保護(hù)和必要的輔助保護(hù):溫度保護(hù)(以檢測(cè)變壓器的油溫,防止變壓器油劣化加速)和冷卻風(fēng)機(jī)自啟動(dòng)(用變壓器一相電流的70%來啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī),防止變壓器油溫過高)。</p><p> 2.5變電所的自動(dòng)裝置:</p><p> 2.5.1針對(duì)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(shí)性短路,其特點(diǎn)是當(dāng)線路斷路器跳閘而電壓消失后,隨
39、著電弧的熄滅,短路即自行消除。若運(yùn)行人員試行強(qiáng)送,隨可以恢復(fù)供電,但速度較慢,用戶的大多設(shè)備(電動(dòng)機(jī))已停運(yùn),這樣就干擾破壞了設(shè)備的正常工作,因此本設(shè)計(jì)在10KV各出線上設(shè)置三相自動(dòng)重合閘裝置(CHZ),即當(dāng)線路斷路器因事故跳閘后,立即使線路斷路器自動(dòng)再次重合閘,以減少因線路瞬時(shí)性短路故障停電所造成的損失。</p><p> 2.5.2針對(duì)變電所負(fù)荷性質(zhì),縮短備用電源的切換時(shí)間,提高供電的不間斷性,保證人身設(shè)備
40、的安全等,本設(shè)計(jì)在35KV母聯(lián)斷路器(DL1)及10KV母聯(lián)斷路器(DL8)處裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置(BZT)。</p><p> 2.5.3頻率是電能質(zhì)量的基本指標(biāo)之一,正常情況下,系統(tǒng)的頻率應(yīng)保持在50Hz,運(yùn)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(huì)導(dǎo)致用電企業(yè)的機(jī)械生長(zhǎng)率下降,產(chǎn)品質(zhì)量降低,更為嚴(yán)重的是給電力系統(tǒng)工作帶來危害,而有功功率的缺額會(huì)導(dǎo)致頻率的降低,因此,為保證系統(tǒng)頻率恒定和
41、重要用戶的生產(chǎn)穩(wěn)定,本設(shè)計(jì)10KV出線設(shè)置自動(dòng)頻率減負(fù)荷裝置(ZPJH),按用戶負(fù)荷的重要性順序切除。</p><p> 2.6本設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置原理概述:</p><p> 2.6.1 10KV線路電流速斷保護(hù):</p><p> 根據(jù)短路時(shí)通過保護(hù)裝置的電流來選擇動(dòng)作電流的,以動(dòng)作電流的大小來控制保護(hù)裝置的保護(hù)范圍;有無時(shí)限電流速斷和延時(shí)電流速斷,采用二相
42、二電流繼電器的不完全星形接線方式,本設(shè)計(jì)選用無時(shí)限電流速斷保護(hù)。</p><p> 2.6.2 10KV線路過電流保護(hù):</p><p> 利用短路時(shí)的電流比正常運(yùn)行時(shí)大的特征來鑒別線路發(fā)生了短路故障,其動(dòng)作的選擇性由過電流保護(hù)裝置的動(dòng)作具有適當(dāng)?shù)难訒r(shí)來保證,有定時(shí)限過電流保護(hù)和反時(shí)限過電流保護(hù);本設(shè)計(jì)與電流速斷保護(hù)裝置共用兩組電流互感器,采用二相二繼電器的不完全星形接線方式,選用定時(shí)
43、限過電流保護(hù),作為電流速斷保護(hù)的后備保護(hù),來切除電流速斷保護(hù)范圍以外的故障,其保護(hù)范圍為本線路全部和下段線路的一部分。</p><p> 2.6.3平行雙回線路橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù):</p><p> 通過比較兩線路的電流相位和數(shù)值相同與否鑒別發(fā)生的故障;由電流起動(dòng)元件、功率方向元件和出口執(zhí)行元件組成,電流起動(dòng)元件用以判斷線路是否發(fā)生故障,功率方向元件用以判斷哪回線路發(fā)生故障,雙回線路運(yùn)行
44、時(shí)能保證有選擇的動(dòng)作。該保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0S,由于橫聯(lián)保護(hù)在相繼動(dòng)作區(qū)內(nèi)短路時(shí),切除故障的時(shí)間將延長(zhǎng)一倍,故加裝一套三段式電流保護(hù),作為后備保護(hù)。</p><p> 2.6.4變壓器瓦斯保護(hù):</p><p> 利用安裝在變壓器油箱與油枕間的瓦斯繼電器來判別變壓器內(nèi)部故障;當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí),電弧使油及絕緣物分解產(chǎn)生氣體。故障輕微時(shí),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
45、下降,繼電器動(dòng)作,接點(diǎn)閉合,這時(shí)讓其作用于信號(hào),稱為輕瓦斯保護(hù);故障嚴(yán)重時(shí),油箱內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體,在該氣體作用下形成強(qiáng)烈的油流,沖擊繼電器,使繼電器動(dòng)作,接點(diǎn)閉合,這時(shí)作用于跳閘并發(fā)信,稱為重瓦斯保護(hù)。</p><p> 2.6.5變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù):</p><p> 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),差動(dòng)繼電器并接在回路壁中,在正常運(yùn)行
46、和外部短路時(shí),二次電流在臂中環(huán)流,使差動(dòng)保護(hù)在正常運(yùn)行和外部短路時(shí)不動(dòng)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(shí),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(shí)際上由于變壓器的勵(lì)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(dòng)保護(hù)需解決這些問題,方法有:</p><p> (1)靠整定值躲
47、過不平衡電流</p><p> ?。?)采用比例制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)。</p><p> ?。?)采用二次諧波制動(dòng)。</p><p> ?。?)采用間歇角原理。</p><p> (5)采用速飽和變流器。</p><p> 本設(shè)計(jì)采用較經(jīng)濟(jì)的BCH-2型帶有速飽和變流器的繼電器,以提高保護(hù)裝置的勵(lì)磁涌流的能力。</p
48、><p><b> 3 短路電流計(jì)算</b></p><p> 3.1系統(tǒng)等效電路圖:</p><p><b> 圖</b></p><p><b> 圖</b></p><p> 3系統(tǒng)等效電路圖 (各阻抗計(jì)算見3.3)</p>&
49、lt;p> 3.2基準(zhǔn)參數(shù)選定:</p><p> S=1000MVA,U= U即:35kv側(cè)U=37kv,10kv側(cè)U=10.5kv。</p><p> 3.3阻抗計(jì)算(均為標(biāo)幺值):</p><p> 1) 系統(tǒng):X1=100/200=0.5 X2=100/250=0.4</p><p> 2) 線路:L1,L2:X
50、3=X4=l1X1SB/VB2=0.4×15×100/372=0.438</p><p> L3,L4: X5=X6=l3SB/VB2=0.4×10×100/372=0.292</p><p> 3) 變壓器:B1,B2:X7=X8=(Uk%/100)SB/S=0.075×100/6.3=1.19</p><p&
51、gt; 3.4短路電流計(jì)算:</p><p> 1)最大運(yùn)行方式:系統(tǒng)化簡(jiǎn)如圖4所示。 </p><p> 其中: X9=X2+X3∥X4=0.719 X10= X1+X5∥X6=0.546</p><p> X11=X10∥X9=0.31 X12=X11+X7=1.5&l
52、t;/p><p> 據(jù)此,系統(tǒng)化簡(jiǎn)如圖5所示。</p><p> 故知35KV母線上短路電流: </p><p> 10KV母線上短路電流: </p><p><b> 折算到35KV側(cè):</b></p><p> 對(duì)于d3點(diǎn)以煉鐵廠計(jì)算:</p><p> 圖4
53、 圖5</p><p> 2) 最小運(yùn)行方式下:系統(tǒng)化簡(jiǎn)如圖6所示。</p><p> 因SⅡ停運(yùn),所以僅考慮SⅠ單獨(dú)運(yùn)行的結(jié)果;</p><p> 所以35KV母線上短路電流: I</p><p> 所以10KV母線上短路電流: </p><p> 折算到
54、35KV側(cè): </p><p> 對(duì)于d3以煉鐵廠進(jìn)行計(jì)算:</p><p><b> 折算到35KV側(cè):</b></p><p><b> 圖6</b></p><p> 4 主變繼電保護(hù)整定計(jì)算及繼電器選擇</p><p><b> 4.1瓦斯保護(hù):&
55、lt;/b></p><p> 輕瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值按氣體容積為250~300整定,本設(shè)計(jì)采用280。</p><p> 重瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值按導(dǎo)油管的油流速度為0.6~1.5整定本,本設(shè)計(jì)采用0.9。</p><p> 瓦斯繼電器選用FJ3-80型。</p><p> 4.2縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù):</p><p>
56、; 選用BCH-2型差動(dòng)繼電器。</p><p> 4.2.1 計(jì)算Ie及電流互感器變比,列表如下:</p><p> 4.2.2確定基本側(cè)動(dòng)作電流:</p><p> 1)躲過外部故障時(shí)的最大不平衡電流 …………………(1)</p><p> 利用實(shí)用計(jì)算式: </p><p> 式中:—可靠系數(shù),采
57、用1.3; </p><p> —非同期分量引起的誤差,采用1;</p><p> — 同型系數(shù),CT型號(hào)相同且處于同一情況時(shí)取0.5,型號(hào)不同時(shí)取1,本設(shè)計(jì)取1。</p><p> ΔU—變壓器調(diào)壓時(shí)所產(chǎn)生的相對(duì)誤差,采用調(diào)壓百分?jǐn)?shù)的一半,本設(shè)計(jì)取0.05。</p><p> Δ—繼電器整定匝書數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差,暫無
58、法求出,先采用中間值0.05。</p><p> 代入數(shù)據(jù)得 躲過變壓器空載投入或外部故障后電壓恢復(fù)時(shí)的勵(lì)磁涌流</p><p> ……………………………………………………(2)</p><p> 式中:—可靠系數(shù),采用1.3; </p><p><b> —變壓器額定電流:</b></p>&l
59、t;p> 代入數(shù)據(jù)得 </p><p> 3)躲過電流互改器二次回路短線時(shí)的最大負(fù)荷電流</p><p> ……………………………………………………(3)</p><p> 式中: —可靠系數(shù),采用1.3; </p><p> —正常運(yùn)行時(shí)變壓器的最大負(fù)荷電流;采用變壓器的額定電流。</p><
60、;p><b> 代入數(shù)據(jù)得 </b></p><p> 比較上述(1),(2),(3)式的動(dòng)作電流,取最大值為計(jì)算值,</p><p> 即: </p><p> 4.2.3確定基本側(cè)差動(dòng)線圈的匝數(shù)和繼電器的動(dòng)作電流</p><p> 將兩側(cè)電流互感器分別結(jié)于繼電器的兩組平衡線圈
61、,再接入差動(dòng)線圈,使繼電器的實(shí)用匝數(shù)和動(dòng)作電流更接近于計(jì)算值;以二次回路額定電流最大側(cè)作為基本側(cè),基本側(cè)的繼電器動(dòng)作電流及線圈匝數(shù)計(jì)算如下:</p><p> 基本側(cè)(35KV)繼電器動(dòng)作值 </p><p><b> 代入數(shù)據(jù)得 </b></p><p> 基本側(cè)繼電器差動(dòng)線圈匝數(shù) </p><
62、p> 式中:為繼電器動(dòng)作安匝,應(yīng)采用實(shí)際值,本設(shè)計(jì)中采用額定值,取得60安匝。</p><p> 代入數(shù)據(jù)得 </p><p> 選用差動(dòng)線圈與一組平衡線圈匝數(shù)之和較小而相近的數(shù)值,作為差動(dòng)線圈整定匝數(shù)。</p><p><b> 即:實(shí)際整定匝數(shù)</b></p><p> 繼電器的實(shí)際動(dòng)作電流
63、 </p><p> 保護(hù)裝置的實(shí)際動(dòng)作電流 </p><p> 4.2.4確定非基本側(cè)平衡線圈和工作線圈的匝數(shù)</p><p><b> 平衡線圈計(jì)算匝數(shù)</b></p><p> 故,取平衡線圈實(shí)際匝數(shù)</p><p><b> 工作線圈計(jì)算匝數(shù)</b>&l
64、t;/p><p> 4.2.5計(jì)算由于整定匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差</p><p> 此值小于原定值0.05,取法合適,不需重新計(jì)算。</p><p> 4.2.6初步確定短路線圈的抽頭</p><p> 根據(jù)前面對(duì)BCH-2差動(dòng)繼電器的分析,考慮到本系統(tǒng)主變壓器容量較小,勵(lì)磁涌流較大,故選用較大匝數(shù)的“C-C”抽頭,實(shí)際應(yīng)用中
65、,還應(yīng)考慮繼電器所接的電流互感器的型號(hào)、性能等,抽頭是否合適,應(yīng)經(jīng)過變壓器空載投入試驗(yàn)最后確定。</p><p> 4.2.7保護(hù)裝置靈敏度校驗(yàn)</p><p> 差動(dòng)保護(hù)靈敏度要求值</p><p> 本系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下,10KV側(cè)出口發(fā)生兩相短路時(shí),保護(hù)裝置的靈敏度最低。</p><p> 本裝置靈敏度 滿足要求。<
66、;/p><p><b> 4.3過電流保護(hù):</b></p><p> 1)保護(hù)動(dòng)作電流按躲過變壓器額定電流來整定</p><p> 式中:—可靠系數(shù),采用1.2;</p><p> —返回系數(shù),采用0.85;</p><p> 代入數(shù)據(jù)得 </p><p>
67、; 繼電器的動(dòng)作電流 </p><p> 電流繼電器的選擇:DL-21C/10</p><p> 靈敏度按保護(hù)范圍末端短路進(jìn)行校驗(yàn),靈敏系數(shù)不小于1.2。</p><p><b> 靈敏系數(shù):</b></p><p><b> 滿足要求。</b></p><p>
68、;<b> 4.4過負(fù)荷保護(hù):</b></p><p> 其動(dòng)作電流按躲過變壓器額定電流來整定。動(dòng)作帶延時(shí)作用于信號(hào)。</p><p> 延時(shí)時(shí)限取10s,以躲過電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)。</p><p> 當(dāng)過負(fù)荷保護(hù)起動(dòng)后,在達(dá)到時(shí)限后仍未返回,則動(dòng)作ZDJH裝置。</p><p> 4.5冷卻風(fēng)扇自起動(dòng):</
69、p><p> 即,當(dāng)繼電器電流達(dá)到3.15A時(shí),冷卻風(fēng)扇自起動(dòng)。</p><p> 第七章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)</p><p> 一、完成了對(duì)變電所的自動(dòng)裝置、10kv線路繼電保護(hù)裝置、主變壓器繼電保護(hù)裝置設(shè)置的設(shè)計(jì);對(duì)短路電流的整定與計(jì)算以及主變繼電保護(hù)整定計(jì)算及繼電器選擇。</p><p> 二、通過本次課程設(shè)計(jì)對(duì)繼電保護(hù)和電力系統(tǒng)自動(dòng)化的
70、課程設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的了解和掌握,通過對(duì)課本和參考書籍的翻閱,進(jìn)一步提高了利用手頭資料親自完成設(shè)計(jì)的能力,學(xué)會(huì)了分析原理接線圖和展開圖的分析,也學(xué)會(huì)了運(yùn)用VISIO畫電氣工程圖,對(duì)繼電保護(hù)有了更深層次的理解和掌握。</p><p> 三、在設(shè)計(jì)中必須做到明確設(shè)計(jì)目的和題目要求;細(xì)心,做到嚴(yán)謹(jǐn)、精確,反復(fù)修改,精益求精;使所學(xué)的理論知識(shí)更加透徹,從而加深對(duì)其的理解;在設(shè)計(jì)中緊扣繼電保護(hù)的四要求:速動(dòng)性、靈敏性、可靠
71、性、安全性。</p><p> 四、通過課程設(shè)計(jì),本次課程設(shè)計(jì)以學(xué)生親自動(dòng)手設(shè)計(jì)為主,通過積極查閱相關(guān)資料,科學(xué)的分析問題。因此培養(yǎng)了學(xué)習(xí)積極性、獨(dú)立分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力、合作溝通的能力,也增強(qiáng)了老師、同學(xué)的交流溝通。 </p><p> 五、這次課程設(shè)計(jì)不僅是我們的理論知識(shí)得到了加強(qiáng)和鞏固,而且使我們對(duì)VISIO有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí),同時(shí),也提高了我的綜合思維能力,
72、使我明白了學(xué)以致用的重要性。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] 孫國凱. 田有文.《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理》[M].北京:中國電力出版社,2008</p><p> [2] 毛錦慶.《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答》第二版 [M].北京:中國電力出版社, 1999</p><p>
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74、版社,2004</p><p> [7] 王葵、孫瑩《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》第二版[M] .北京:中國電力出版社,2007</p><p> [8] 黃益莊.《變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)》[M] .北京:中國電力出版社,2000 </p><p> [9] 涂光瑜.《汽輪發(fā)電機(jī)及電氣設(shè)備》[M] .北京:中國電力出版社,1998</p><p>
75、 [10] 楊冠城.《電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理》[M] .北京:水利電力出版社,1995</p><p> [11] 方富淇.《配電網(wǎng)自動(dòng)化》[M] .北京:水利電力出版社,2000</p><p> [12] 丁書文、黃訓(xùn)誠《變電所綜合自動(dòng)化原理及應(yīng)用》[M] .北京:中國電力出版社,2003</p><p> 機(jī)電工程系本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表</p&
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