IV第1章緒論1.1課題的目的及意義為了適應(yīng)科技發(fā)展帶來的變化，變電站設(shè)計，特別是變電站繼電保護、自動裝置、通訊系統(tǒng)等的設(shè)計就要充分考慮綜合自動化新要求，變電站二次部分成了綜合自動化的重要組成部分，對保護的要求也越來越高[1]。本設(shè)計旨在對220kV變電站進行繼電保護的設(shè)計，通過對變電站主接線、設(shè)備選擇、短路電流計算、繼電保護的配置與整定計算，在對變電站整體了解的基礎(chǔ)上，可以加深對綜合自動化和繼電保護的認識，符合現(xiàn)代變電站發(fā)展趨勢[2]。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀張會文在《220KV及以上電壓輸電線路的繼電保護靠性擊狀態(tài)檢修》中提到傳統(tǒng)220kV及以上電壓輸電線路的繼電保護可靠性及狀態(tài)檢修過程實現(xiàn)過程復(fù)雜，且容易受到外界環(huán)境的干擾，導致可靠性及狀態(tài)檢修研究結(jié)果不準確[3]。因此研究了一種新的繼電保護可靠性及狀態(tài)檢修過程，根據(jù)220kV及以上電壓輸電線路繼電保護裝置自身特點，對干擾其可靠運行的因素進行分類，構(gòu)建相應(yīng)的故障樹模型。通過馬爾科夫矩陣轉(zhuǎn)移法計算繼電保護裝置的可用度和發(fā)生故障的概率，研究了裝置硬件和軟件的可靠性[4]。經(jīng)實例分析發(fā)現(xiàn)，繼電保護裝置的可用度隨檢修效率、狀態(tài)評估效率和檢修工人效率的增大呈先增加后不變的趨勢。分析了檢修周期對繼電保護裝置可靠性的影響，在此基礎(chǔ)上研究了繼電保護狀態(tài)檢修過程[5]。韓宏亮在《220KV輸電線路繼電保護設(shè)計探討》中指出繼電保護是一項十分重要的工作，也是一項非常重要的工作。文章對220kV高壓輸電線路繼電保護進行了研究，并對其設(shè)計原理及配置模式進行了分析與歸納[6]。李朝全在《220KV點官網(wǎng)輸電線路繼電保護常見問題探討》中指出，高頻保護作為特高壓線路的一種重要保護手段，對提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性、安全性具有重大意義。因此，如何快速、準確處理高頻通道故障成為從事繼電保護工作人員的一項重要課題[7]。ChenZhaohui;DingXiaobing;XueMingjun;ZhangHaoRelayProtectionMethodofHighVoltageTransmissionLineBasedonTime-frequencyAnalysisAbstractSinceChinaenteredtheeraofhigh-voltageACandDChybridpowergrids，manyhigh-voltagetransmissionlineshavebeensuccessfullyconstructed.Duetothehighvoltageandlongtransmissiondistanceofhigh-voltagetransmissionlines，onceafaultoccurs，itwillcauseseriouslosses[8].ChenhaoZhang;GuobingSong;LimingYang;XinzhouDongNon-unittravellingwaveprotectionmethodfordctransmissionlineusingwaveformcorrelationcalculationHighvoltagedc(HVDC)transmission，especiallyvoltagesourceconverter(VSC)-basedHVDCtransmissionrequireshigh-speedoperationforrelayprotection[9].1.3原始資料（1）這座變電站地處平原，交通便利，周圍的環(huán)境很好。這里的最低氣溫是38攝氏度，年平均溫度是20攝氏度，最大的溫度是40攝氏度，土壤的溫度是18攝氏度。（2）220kV出線6回；110kV出線10回；10kV出線12回；220kV出線負荷均為360MVA；110kV出線負荷均為40MVA；10kV出線負荷均為8.6MVA。（3）系統(tǒng)阻抗：220kV側(cè)的電源是一個無窮大的供電系統(tǒng)，其參考容量是100兆伏安，換算到本地220kV母線的阻抗是0.0156；110kV端的供電能力是800MVA，按100千伏安的標準容量計算出110kV母線的阻抗是0.0291。（4）220kV出線以及110kV出線均為架空出線；10kV出線為電纜出線；該線路的等值電抗為/km，電纜線路阻抗為。1.4研究主要內(nèi)容及方法研究的主要內(nèi)容：（1）主變壓器保護；（2）母線的保護；（3）220kV線路的保護；（4）110kV線路的保護；（5）10kV線路保護。方法：依據(jù)原始數(shù)據(jù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，確定該地區(qū)的負荷和所用電能的大小，從而確定出主變的容量，并按照其容量、負荷的性質(zhì)以及接線方法來確定其保護方式。依據(jù)主接線的運行方法，供電可靠性，和不同等級負荷的距離和重要程度，對母線的保護模式進行了分析，最終得到了總體設(shè)計方案。第2章電氣主接線2.1變電站主接線設(shè)計原則（1）變電所的高壓端線路，應(yīng)使用有最少開關(guān)或無開關(guān)的接線方式。也可以在滿足傳送安全性需求的線環(huán)境中使用布線，但是對基礎(chǔ)系統(tǒng)網(wǎng)來說布線可能不適用于基本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。（2）110kV配電網(wǎng)中，若有6回以上的輸出線路，則應(yīng)采用雙母線接線方式，不再設(shè)置母線。在輸出周期小于6次的情況下，可以采用單母線分段方式。在110kV電網(wǎng)弱電狀態(tài)下，由于斷路器檢修造成重點客戶用電不足，一般不能僅靠切斷總線就能解決，只能通過加固病室網(wǎng)結(jié)構(gòu)或者對重點客戶采取雙源供電方式來解決。白內(nèi)障的保養(yǎng)。（3）10kV電力裝置采用一根獨立的母線將其隔離；如果沒有10千伏的電壓，并且只有電力裝置與變電站相連，那么就會有一條公共線路連接起來。（4）如果有可靠的SF6或其它維護周期較長的斷路器，并且有可迅速替換的手推車式部件，就無需過去了。（5）考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模按照5-10年的商業(yè)發(fā)展規(guī)劃制定大型基站的布線計劃。根據(jù)負荷的大小，對各種工況進行分析，找出主要線路，連接到輸出電路電源數(shù)量。簡而言之，它基于基本設(shè)備的設(shè)計和設(shè)計要求，并具有相關(guān)的技術(shù)細節(jié)和法規(guī)（例如標準），結(jié)合了特殊工作，準確的信息和全面的測試功能，以滿足對先進技術(shù)和經(jīng)濟性能的需求[4]。2.2主接線圖根據(jù)任務(wù)書的資料可知：本變電所220kV側(cè)為雙母線的接線方式，110kV側(cè)為雙母線的接線方式，10kV側(cè)為單母線分段接線模式。圖2-1主接線圖第3章變壓器選擇3.1主變壓器容量的確定主變壓器確定的要求：（1）主變?nèi)萘恳话阋越ǔ珊?~10年的規(guī)劃負荷為依據(jù)，并在10~20年的中長期用電規(guī)劃中加以考慮。將擴展能力提高30%。（2）根據(jù)站點負載種類與網(wǎng)格形狀明確主機容量。對于高負荷的圖象，要考慮到在大容量裝置用完之后，須在設(shè)計應(yīng)允的時間內(nèi)與用戶的能力之內(nèi)，考證剩余變壓器，來偵測使用者的主負荷。在正常運行中，在大型裝置停運的情況下，需要確保剩余轉(zhuǎn)換功率占負荷的75%~85%?；?5%的總負荷選擇站點即：（3-1）由于變電站最大負荷為220MVA，因此主變壓器容量為：在保證可靠度的前提下，綜合經(jīng)濟指標，選擇了180MVA的主變壓器。3.2變壓器技術(shù)參數(shù)表3-1SFPSZ7-180000/220主變壓器參數(shù)阻抗電壓(%)9第4章短路電流計算4.1短路電流計算的目的在變電所電氣的設(shè)計過程中中，短路電流的計算是很重要的一步。其計算目的如下。在電氣主接線的選型中，為了確定各接線形式的優(yōu)劣，必須對其所要求的短路電流作必要的計算。為了保證設(shè)備在正常工作狀態(tài)下的安全可靠運行，同時又要盡可能地節(jié)約成本，選擇合適的電氣設(shè)備時，必須充分考慮短路電流的影響。同時，在對繼電保護工作模式的選擇以及整定計算中，都需要根據(jù)不同的短路電流來整定、校驗。4.2各元件標幺值計算原始資料：取基準容量，，，主變壓器容量為：180/180/90MVA，，，額定電壓：kV接線組別是：YN，yn0，d11；歸算至110kV側(cè)母線：；基準電流：求主變各繞組電抗標幺值：所以，220kV側(cè)電抗（線路）標幺值：110kV側(cè)電抗（線路）標幺值：10kV側(cè)電抗（線路）標幺值:4.3系統(tǒng)等效電路圖（1）兩臺變壓器并列運行時，其等效電路圖為：圖4-1兩臺變壓器并列運行時等效電路圖（2）單臺變壓器運行時，其等效電路圖為：圖4-2兩臺變壓器單列運行時等效電路圖4.4短路電流計算4.4.1兩臺變壓器并列運行時220kV側(cè)d1點短路時，三邊均流變壓器短路電流。過程如圖4-3所示。d1短路時，流過變壓器高壓側(cè)的三相短路電流為：變壓器內(nèi)測得的電壓與高壓端子（額定值）相同。但是，因為低電壓側(cè)連接到負荷，所以在d1短路時不提供短路電流，所以在低電壓端流過的短路電流為0即：圖4-3d1點發(fā)生三相短路時電路化簡圖4.4.2兩臺變壓器并列運行時110kV側(cè)d2高壓側(cè)的短路電流為通過變壓器中部電壓的電流（以標準的數(shù)值表示）等于高電壓。然而，因為低電壓端已經(jīng)與負荷相連，所以d2在短時間內(nèi)并不會產(chǎn)生立即的電流，所以此時在低壓端流過的短路電流是0即：圖4-4d2點發(fā)生三相短路時電路化簡圖4.4.3兩臺變壓器并列運行時10kV側(cè)d3計算低壓側(cè)的短路電流。其簡化過程如下：圖4-5d3點發(fā)生三相短路時電路化簡圖流過變壓器低壓側(cè)的短路電流為：4.4.4單臺變壓器運行時220kV側(cè)d1短路時，運算變壓器的短路電流。其簡化過程見圖4-6。圖4-6單臺變壓器運行d1短路時電路化簡圖d1短路時，流過變壓器高壓側(cè)的電流為：4.4.5單臺變壓器運行時110kV側(cè)d2短路時，變壓器三邊短路電流的計算。其化簡過程如下圖。圖4-7單臺變壓器運行d2短路時電路化簡圖d2短路時流過變壓器高壓側(cè)的短路電流：d2短路時，沒有短路電流，所以低壓側(cè)的短路電流是0。即：4.4.6單臺變壓器運行時10kV側(cè)d3短路時，變壓器高低壓側(cè)短路電流的計算。其簡化過程如下圖所示。圖4-8單臺變壓器運行d3短路時電路化簡圖流過點d3的三相短路電流為d3短路時流過變壓器高壓側(cè)的短路電流：流過變壓器中壓側(cè)的短路電流：流過變壓器低壓側(cè)的短路電流：4.4.7外部最小短路電流的計算為使保護設(shè)備的靈敏度達到0，要求在變壓器差動保護圈短路時，流經(jīng)保護的短路電流最小。在此基礎(chǔ)上提出了一種新的計算方法，在最小運行方式下，當兩相金屬短路時，會產(chǎn)生短路電流。兩臺變壓器并列工作時，將出現(xiàn)兩相短路。兩相短路會出現(xiàn)在220kV側(cè)時的正、負序阻抗為：單臺運行，220kV側(cè)出口處發(fā)生兩相短路時的阻抗：220kV出口二相金屬短路故障電流：110kV側(cè)出口處發(fā)生兩相短路時的正、負序阻抗：110kV側(cè)出口處發(fā)生短路時的短路電流為：10kV側(cè)出口處發(fā)生短路時的網(wǎng)絡(luò)阻抗：10kV側(cè)出口處發(fā)生兩相金屬性短路時的短路電流為：通過上述計算得到的短路電流，也可以作為近后備保護靈敏度的校驗。目前，還需對兩相短路電流進行校核，以校驗遠后備保護的靈敏度。同樣地，也可求出僅有一個在變壓器中短路電流。在220kV側(cè)短路時間：一臺運行時，兩相短路的正、負序阻抗：一臺運行時，110kV側(cè)正、負序阻抗：110kV側(cè)出線末端發(fā)生兩相金屬性短路時的短路電流為：一臺運行時，10kV側(cè)正負序阻抗相當于d3短路時網(wǎng)絡(luò)阻抗加上10kV出線的線路阻抗：10kV側(cè)出線末端發(fā)生兩相金屬性短路時的短路電流為：4.5短路電流計算結(jié)果短路電流計算結(jié)果見表4-1。表4-1短路電流計算結(jié)果母線電壓等級及短路點標號220kV（d1）110kV（d2）10kV（d3）變壓器運行方式并列單臺并列單臺并列單臺變壓器出口短路時流過變壓器高壓側(cè)的短路電流（kA）0.6661.10633.0804.187031.474變壓器出口短路時流過變壓器中壓側(cè)的短路電流（kA）0.6661.10633.0804.187026.047變壓器出口短路時流過變壓器低壓側(cè)的短路電流（kA）000049.18244.272變壓器出口側(cè)發(fā)生兩相短路時的短路電流（最小運行方式）（kA）0.9583.62638.341出線末端發(fā)生兩相短路時的短路電流（最小運行方式）（kA）0.8551.80511.491第5章電氣設(shè)備的選擇5.1選擇的基本原則（1）裝置按主要線路的型式排列。（2）根據(jù)裝置的位置及一般的作業(yè)環(huán)境，確定短路情況。（3）所選擇的裝置運行可靠，但在整個系統(tǒng)中性能最差。（4）試著將同種型號的裝置用于同一種裝置，以適應(yīng)該裝置的用途，并備份備份。（5）考慮近期5年發(fā)展的要求（6）應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件校核。（7）努力實現(xiàn)科技進步與經(jīng)濟理性。（8）一般根據(jù)長期工作條件選擇，并根據(jù)短路穩(wěn)定條件進行動態(tài)和熱穩(wěn)定性監(jiān)測，還要考慮絕緣水平的影響[6]。5.2斷路器的選擇表5-1斷路器選擇及主要參數(shù)電壓參數(shù)220kV側(cè)110kV側(cè)10kV側(cè)斷路器型號LW6－220LW14－110SN10-10I額定電壓/kV22011010額定電流/kA315020001000額定短路開斷電流/kA5031.528.9額定關(guān)合電流峰值/kA1008071動穩(wěn)定電流峰值/kA10080714s熱穩(wěn)定電流/kA5031.529固有分閘時間/s0.0360.0250.06燃弧時間/s0.050.050.055.3隔離開關(guān)的選擇表5-2隔離開關(guān)型號選擇及參數(shù)電壓等級型號額定電壓/kV額定電流/A額定動穩(wěn)定電流峰值/kA額定熱穩(wěn)定電流峰值/kA220kV側(cè)GW7-220DW22016008031.5110kV側(cè)GW4－1101101000802510kV側(cè)GN2－10103000100505.4電壓互感器的選擇表5-3電流互感器的選擇結(jié)果電壓等級設(shè)備型號額定變比（kV）最大容量220kVTYD220∕—0.01H2000110kV10kVTYD110∕—0.015H2000600JDZX11—10B5.5電流互感器的選擇表5-4電流互感器的選擇結(jié)果電壓等級型號額定電流比（A）準確級1S熱穩(wěn)定電流（KA）額定動穩(wěn)定電流（KA）220kVLB6—220600∕50.542110110kVLCWD—1101200∕50.57515010kVLMCJ—1010000∕50.575130第6章主變壓器保護設(shè)計6.1主變壓器保護設(shè)計分析6.1.1主變壓器保護設(shè)計目標大型變壓器造價昂貴，一旦發(fā)生故障遭到損壞，其檢修難度大，時間長，會造成巨大經(jīng)濟損失，尤其是單臺容量占系統(tǒng)容量百分比很大情況下，發(fā)生故障后忽然切除變壓器，將給電力系統(tǒng)造成很大擾動，所以，在考慮大型變壓器繼電保護整體配置時，除了確保其安全運行外，還應(yīng)最大程度地縮小故障影響范圍，尤其要預(yù)防保護裝置誤動作或拒絕動作，這么，不僅要求有性能良好保護繼電器，還要求在繼電保護整體配置上盡可能完善、合理[8]。6.1.2主變壓器保護設(shè)計標準變壓器繼電保護整體配置設(shè)計時，必需清楚其可能發(fā)生故障及異常運行狀態(tài)，針對其可能發(fā)生故障及異常運行狀態(tài)進行對應(yīng)保護配置[6]：6.2主變壓器主保護6.2.1瓦斯保護油浸式變壓器油箱發(fā)生故障時，因短路點電弧的作用，使油液及其他絕緣材料發(fā)生斷裂，形成氣態(tài)氣體，并從油罐向油枕流動。防止這種氣體隨著原油流動而流動的保護被稱為氣體保護。燃氣繼電器是氣體保護的計量繼電器。瓦斯氣體容積的整定當氣體繼電器中的氣體積累達到一定量時，它會起作用并發(fā)送信號。一般情況下，工作氣的體積是由變壓器的容量決定的，通常氣繼電器的體積是250-300。對于10MVA以上的變壓器，通常設(shè)定值為250立方米。用重錘的位置調(diào)節(jié)充氣平臺的重量，如表6-1所示。表6-1繼電器容積變壓器容量()導油管直徑()整定圍()正常整定值(m3)125100～1201101～1050185～21522010以上80220～2802506.2.2縱差動保護按循環(huán)流原則設(shè)計的變壓器縱保護裝置?？v向保護需要在縱向差動保護范圍內(nèi)，為保證縱向差動保護不失效，流入獨立腔的電流可忽略，為保證正常操作，需對二者中的電流互感器的均值偏差進行適當選取，使得在正常操作及外誤差下，兩種頻率均相同。圖6-1三繞組變壓器內(nèi)部故障時的電流分布變壓器縱差保護采用的是多個通道，其裝置的工作原理、結(jié)構(gòu)、工作特性及適用場合均有較大的差別。光纖縱差保護是一種最簡便的保護方式，它以光纖為通訊信道進行縱差保護，尤其是對線路的短路設(shè)置和互鎖有顯著的優(yōu)越性。光纖差動保護在電纜保護中的應(yīng)用。BCH-1差動保護下圖顯示BCH-1制動器支架空轉(zhuǎn)安培數(shù)。圖6-2BCH-1型差動繼電器的制動特性曲線及求其動作安匝的圖解法1-最小制動特性曲線；2-最大制動特性曲線本次設(shè)計中以BCH-1型主體的差動整定電流計算如下：（1）確認線圈的接入方法：表6-2變壓器差動保護參數(shù)計算結(jié)構(gòu)母線電壓等級（KA）及短路點220（d1)110(d2)10(d3)變壓器額定電壓（KA）22012111額定電流電流互感器接線方式DDY選用電流互感器型號LB6-220LCWD-10LMCJ-10選用電流互感器變比600/51200/510000/5電流互感器一次電流計算值（A)電流互感器二次側(cè)額定電流選用220kV側(cè)作為主側(cè)。（2）動作電流。①空載投入電壓恢復(fù)時的勵磁涌流②避越外部短路時的最大不平衡電流（6-1）其中為不平衡電流，當三繞組變壓器兩側(cè)皆有電源時，（6-2）1）電流互感器誤差引起的不平衡電流：（6-3）綜上可得：=1×1×0.1×2459=245.9A2）變壓器調(diào)壓分接頭改變時引起的不平衡電流：（6-4）歸算到基本側(cè)為。綜上可得：3）平衡線圈不能彌補由于兩個變壓器兩端的電流不同而產(chǎn)生的無窮大的充量：（6-5）目前，當10kV側(cè)的母線短路時，當前短缺26.047kA和44.272kA。在主側(cè)計算為及。綜上可得：=0.05×1302+0.05×2214=175.8A所以最終可得需避越的不平衡電流為③躲過電流互感器二次回路斷線時的最大負荷電流（6-6）=1.3×472=613.6A因此，得到的基本側(cè)動作電流計算值為（3）初級側(cè)不同電路的最新操作：差動線圈匝數(shù)：實際整定匝數(shù)選用繼電器的實際動作電流：保護裝置的實際動作電流：（4）確定非基本側(cè)工作線圈和平衡線圈匝數(shù)：平衡線圈匝數(shù)：，,實際工作線圈匝數(shù)：(5)計算由于整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差：實際相對誤差，應(yīng)將的實際值代入，計算動作電流，驗算保護裝置的動作選擇性=0.091×1302+0.03×2214=185A所以基本側(cè)的二次動作電流為：差動線圈匝數(shù)：5匝由于精確整定結(jié)果與原結(jié)果近似相等，所以最終整定為5匝。（6）計算線圈匝數(shù)：根據(jù)的不相等尺寸選擇合適的制動系數(shù)：制動線圈的計算匝數(shù)制動線圈實際整定匝數(shù)選取。制動系數(shù)的實際值（7）校驗保護裝置的靈敏度該系統(tǒng)具有較低的檢測能力，保護裝置的檢測靈敏度較低，兩相電路出現(xiàn)在220kV側(cè)顯示屏上。計算工作安匝數(shù)：由BCH-1型差動繼電器制動特性曲線（圖7-3）可得出當安匝時，相應(yīng)的動作安匝安匝。靈敏度計算表明，符合要求。6.3相間后備保護6.3.1過電流保護為避免因短時間隔循環(huán)誤差和備份保護造成的大量修改，以及在臨近母線備份或線路安全時，需要增加極限保護。在供電的主要一側(cè)，至少要有一到兩個安全裝置。短時工作是為了將誤差的影響降到最低，而對切斷變壓器一邊的斷路器則是長時間的限制（1）低壓側(cè)過流保護整定。①過電流保護電流的整定計算：為保證準確性，過保護設(shè)備的有效能量應(yīng)當防止其進入設(shè)備。當故障切除后或饋線重合閘，應(yīng)適當考慮自啟動系數(shù)。即（6-7）最大負荷電流：（6-8）即那么②過電流保護靈敏系數(shù)校驗該側(cè)保護的靈敏系數(shù)可按下式校驗（6-9）近后備靈敏系數(shù)校驗：遠后備靈敏系數(shù)校驗：由以上計算可知，當對低電壓側(cè)施加較大的保護時，只能作為一種緊備用保護，用于相變變壓器的短路。對中壓測而講，其最大的負荷電流值為：所以該側(cè)動作電流為：近后備靈敏系數(shù)校驗：。遠后備靈敏系數(shù)校驗：。通過以上分析可以看出，在這臺變壓器的中壓側(cè)上，使用了過流保護后，其靈敏度達不到規(guī)定的標準，還需要另外的機構(gòu)。（2）高壓側(cè)過流保護整定。其最大的負荷電流值為：所以該側(cè)動作電流為：近后備靈敏系數(shù)校驗：，不符合要求遠后備靈敏系數(shù)校驗：，不符合要求。6.3.2復(fù)合電壓起動過電流保護根據(jù)《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》GB/T14285—2006中4.3.5規(guī)定：110kV～500kV降壓變壓器、升壓變壓器及系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，相間短路后備保護用過電流保護不能滿足靈敏性要求時，宜采用復(fù)合電壓起動的過電流保護或復(fù)合電流保護[9]。圖6-3復(fù)合電壓起動的過電流保護原理接線圖該保護方案是針對低壓啟動過電流保護而研制的，將三個低電壓繼電器替換為負向過電壓繼電器，并將其替換為與線路電壓連接的低壓繼電器。當負序式過電壓保護是由負向電壓造成的多個不對稱短路所致，與過流繼電器一起，可以實現(xiàn)不對稱故障的保護。（1）保護定值計算①電流定值的整定計算（高壓側(cè)）：②動作電壓整定計算(1)躲過正常運行時最低電壓整定：（6-10）由此可得(2)按躲過電動機自起動時的電壓整定：綜上，選擇作為動作電壓。(3)負序調(diào)壓計算在沒有測量到的情況下，負序電壓分量應(yīng)該是經(jīng)過不對稱電壓校正的。可按下式整定：（6-11）（2）保護靈敏系數(shù)校驗①電流元件靈敏系數(shù)校驗從以上檢查結(jié)果可以看出，該電流單元滿足靈敏度的要求。②低電壓元件靈敏系數(shù)校驗式如下：（6-12）當變壓器并列工作時，保護圍末端出現(xiàn)三相短路保護安裝處的殘壓最高。殘壓大小為所以低電壓元件的靈敏系數(shù)為：符合靈敏度要求。③負序電壓元件靈敏系數(shù)按下式校驗（6-13）在低壓設(shè)備單機工作中，當保護圍端部出現(xiàn)金屬短路時，保護裝置中負序電壓最小。所以負序電壓元件的靈敏系數(shù)為：第7章母線保護7.1母線保護設(shè)計分析7.1.1母線保護設(shè)計標準母線保護一般有兩種方式，一種是將電力元件保護用作母線故障保護，另一種則是使用特種母線保護。采用饋線元件作為備用保護，對有故障母線進行切除既簡便又經(jīng)濟。另外，在雙母線并聯(lián)或單母線分段的情形下，不能保證只拆除有問題的母線，因此，對于重要公共汽車，根據(jù)"條例"中所述的專用母線保護，必須為重要的公共汽車裝設(shè)專門的母線保護。7.1.2母線保護配置在設(shè)計母線保護時，必須弄清母線的運行方式。按照變電所主接線的運行模式，220kV側(cè)為雙母線接線，110kV側(cè)為雙母線接線，10kV側(cè)為單母線分段接線。為改善供電可靠性，一般采取兩母線運行方式（母線斷路器運行），也就是將各母線的電源與受電段（約1/2）固定相連。為此，220kV側(cè)的運行方式為雙母線（母線斷路器）,110kV側(cè)為單母線，10kV側(cè)為單母線。母線保護普遍采用差動保護，以適應(yīng)快速、選擇性的要求。。7.2220kV側(cè)母線的保護在這種情況下，如果某一母線出現(xiàn)了故障，則保護設(shè)備只能切斷故障母線，但其它正常母線和與之相連的全部元件仍能正常工作。圖所示為兩條母線的一種不同的安全措施的原理。安全裝置的主體包括三個方面。第一套由電流變壓器TA1、TA2、TA5及KD1組成，用以在I類總線上選擇故障。第二個集合由差分轉(zhuǎn)移構(gòu)成的電流TA3、TA4、TA6。等級II和第3組的故障是由于現(xiàn)有TA1~TA6裝置以及作為啟動全部安全性部件的KD3變體傳送造成的。在所有的總線組都被壓縮的時候，KD3會被激活。KD1至KD1KD2增加直流電，并引發(fā)QF5總線失效，若總線上發(fā)生故障，則不能正常運行。在下列情形中，您可以使用它作為完全安全性的出發(fā)點。保護的動作情況分析如圖7-1所示。圖7-1雙母線電流差動保護單相原理接線圖（1）在正常運行和固定連接模式下，每個差動繼電器KD1至KD3只承載低于設(shè)定值的不平衡電流，保護功能不動作。（2）元件的固定連接（如母線I到母線II的開關(guān)L2）被破壞后，如果區(qū)外有短路，啟動元件KD3因電流不平衡而不動作，整個保護裝置不會誤動作，但如果有內(nèi)部短路，KD1、KD2和KD3都會啟動通過，所以它開始跳閘，并消除了所有兩組非選擇性總線。由上述分析可知，雙母線電流差動保護通過固定聯(lián)接元件實現(xiàn)對故障節(jié)點的快速選擇性剔除，使得正常節(jié)點仍然可以供電，然而，當故障發(fā)生時，故障節(jié)點不能被選取，從而制約了其操作與調(diào)度的靈活性，這也是該類線路的局限性。但是，該方案在保護較小的輸入線路時仍表現(xiàn)出色。7.3110kV側(cè)母線的保護經(jīng)過分析，110kV側(cè)雙母線配線，單母線投入運行（母聯(lián)開關(guān)未投入），該運行模式下，雙母線僅有一條母線同時啟動，而母線全差動保護的情況時有發(fā)生。單母線全電流差動保護原理配線如圖7-2，圖7-2單母線的完全電流差動保護的原理接線圖根據(jù)以下原則設(shè)置不同傳輸?shù)奶幚頃r間：靈敏度計算：，式中－母線短路時最小短路電流。7.410kV側(cè)母線的保護一個獨立的310KV母線，應(yīng)該采用后備保護措施，以只保護與供電部分線路相連的電流。安全包括兩個方面：使用沒有時間限制或時間限制的當前安全性。如果傳感器因子不滿足標準，則該部件將被過保護。7.4.1無時限電流速斷保護的整定(Ⅰ段）基于電磁型繼電器的無時限電流速斷保護單相原理圖如下圖所示。圖7-3無時限電流速斷保護單相原理接線圖（1）動作電流的整定原則①躲過外部短路時的最大短路電流，即（7-2）本設(shè)計中，取=1.3×49.182=66.94A②與相鄰變壓器保護（縱聯(lián)差動保護）配合整定，即（7-3）本設(shè)計中，=1.4=1.4×49.182=68.85A（2）校驗靈敏度（7-4）本設(shè)計中靈敏度符合要求。7.4.2定時限電流速斷保護的整定(Ⅲ段）（1）動作電流的整定躲過線路可能流過的最大負荷電流，即（7-5）本設(shè)計中（2）動作時限的整定按階梯原則整定，即（7-6）本設(shè)計中（7-7）（3）校驗靈敏度本設(shè)計中第8章線路保護8.1線路保護整定計算在不同的線路上，設(shè)置了不同的保護裝置，因為保護結(jié)構(gòu)的不同，所以整定計算也是相同的。在設(shè)計中，用110kV的一條線路距離保護和10kV的一條線路電流保護作為一個例子。8.2220kV線路保護（1）高頻保護長效保護措施能夠在任意時刻消除被保護線路的故障，但其一般只適用于短距離線路，因為其無需與線路等長的輔助導線。在高壓供電情況下，迅速排除短路故障，把通過電纜上的電壓轉(zhuǎn)化成高頻信號，再加上一個高頻率的信號，就可以把這個符號傳送到另外一個地方。這種防護被稱作“高安全性”，如果你已經(jīng)使用了它。由于這并不意味著被保護的通話傳送線是錯誤的，所以當你選擇了一個固定的數(shù)值時，你就不必再去找下一個調(diào)用了，這樣就不會有延遲了。今天，高周波防護已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用：高周波防護、高周波防、高周波防雷、高周波防沖擊、高頻率變動電流等。高頻保護是指對被保護線路兩端的短時供電方向進行比較。目前，高頻率、高頻率的阻擋電流防護裝置，主要包括遙控、零電流、高頻收發(fā)裝置等，具有較高頻率的防護功能。在高頻率下，保護速率的差值就是將被保護線路上的電流頻率之比。簡稱差頻保護。（2）電流平衡保護在供電端，橫向差保護的靈敏度常常達不到要求；所述電流測定單元響應(yīng)為二線電流差。利用這一特點，提出了一種平衡電流的方法。均流保護是并聯(lián)差動保護的又一種，它的工作原理是將兩支路的電流幅值進行比較。電流平衡保護基礎(chǔ)工作原理：圖8-1電流平衡保護原理圖原理圖8-1，在圖中，KAB是兩個步驟來平衡事實。如果同一電纜能正常運行或出現(xiàn)外部故障，則在N1、N2的兩個繞組中，其電流模式是相同的，“天平”在同一位置，因此，安全措施是無效的。若L1線纜發(fā)生失效（如K1點出錯），這一I1>I2，此時正確的KAB連線被切斷，為了排除L1差錯而停用QF1，而該安全措施無效。在第二級撥盤故障時，左邊的KAB名被關(guān)閉，第二級錯誤被排除。8.3110k線路保護8.3.1距離保護在線路保護中，線路阻抗與線路的阻抗之間存在著很好的線性關(guān)系。在理想的情況下，在金屬性短路的情況下，在故障點安裝的線路阻抗，也就是短路阻抗，就是保護安裝上的電壓和電流之比，也就是測試阻抗。若將測得的阻抗與指定的保護范圍界限相比較，則可找出短路故障的具體位置，并在此基礎(chǔ)上進行邏輯判定，然后才能判定保護是否應(yīng)動作及怎樣動作。頻繁傳輸?shù)淖杩箘幼鞯奶卣骶哂袌A形特征、直線特性、多邊形特性等[10]。圖8-2阻抗繼電器基本原理8.3.2距離保護整定計算（1）按發(fā)燒條件要求導線最小許可截面積110kV回路，負荷為40MW，，單側(cè)電源兩條回路，線路（架空）均為30KM。線路需輸送電流（2）依據(jù)經(jīng)濟電流密度要求導線最小許可截面積為保證電力供應(yīng)的可靠度，當一條線斷電時，另外一條線要保證它的正常運轉(zhuǎn)，因此，各條線必須按照最大的負載選取一條線。線路需要傳輸247A的電流，根據(jù)數(shù)據(jù)，鋼芯鋁線的年最大使用時間是4200，而經(jīng)濟電流密度J是1.15，因此，導線的經(jīng)濟截面：所以必需選擇LGJ-240導線才能夠滿足要求。LGJ-240單位電阻0.132、架空線路電抗通常取為0.4/km阻抗為（3）相間距離保護第I段整定計算②相間距離保護第Ⅰ段動作時間為：③安全線第一步到階段的氣氛由線條表示，占受保護線條總長度的80％-85％（4）相間距離保護II段整定計算①和相鄰變壓器縱差保護配合取全部計算結(jié)果中的最低值，使得各部件的短路保護分配盡可能接近標準值。②遠程安全第二階段的持續(xù)時間為：③相間距離保護第Ⅱ段靈敏度校驗：④當不滿足理解要求時，可以將它們鏈接到相鄰行之間的空間保護的第二階段。此時：（8-2）這時，相間距離保護第Ⅱ動作時間為：（8-3）（5）相間距離保護III段整定計算②相間距離保護第Ⅲ段動作時間為：③逐步驗證遠程安全性的第三部分：看成近后備時看成遠后備時8.410kV線路保護目前的安全分為兩個階段，其中既有目前的應(yīng)急安全，也有越來越多的安全措施。帶時限電流速斷保護保護裝置的一次動