1、-摘 要變電站作為電力系統(tǒng)中承擔(dān)升降壓與潮流調(diào)整功能的重要組成部分，一旦發(fā)生故障得不到及時(shí)有效的解決，將會(huì)引起整個(gè)電力網(wǎng)的異常甚至是崩潰。而變壓器作為變電站中的核心設(shè)備，其安全等級(jí)決定了整個(gè)變電站的運(yùn)行效益。所以，一個(gè)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)，將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。本文是對(duì)給定資料的 220kV 變電站主變壓器保護(hù)進(jìn)行配置與整定計(jì)算的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。該設(shè)計(jì)的主要過(guò)程為：通過(guò)對(duì)該變電站原始資料進(jìn)行分析，進(jìn)行電氣一次主接線(xiàn)設(shè)計(jì)后，得到電網(wǎng)簡(jiǎn)化圖，從而有針對(duì)性地對(duì)其主變壓器保護(hù)進(jìn)行配置及整定計(jì)算。其中計(jì)算部分主要包括短路電流計(jì)算、設(shè)備選型參數(shù)計(jì)算、保護(hù)配置的整定計(jì)算；所需繪制的

2、工程圖紙主要有電氣一次主接線(xiàn)圖和變壓器保護(hù)配置圖。關(guān)鍵詞:220kV 變電站設(shè)計(jì)，變壓器保護(hù)，短路計(jì)算，互感器選擇-z-Subject:Theconfiguration andsetting calculation ofMain Transformer in 220kV SubstationSpecialty: Electric Engineering and Automation Name:(Signature)Instructor:(Signature)ABSTRACTSubstation is very important in the powersystem because of it

3、sfunction of changing the voltage and adjusting the trend of po.weWrhen of faults are not be solved timely and effectivel,y they will cause the irregularoperation or even collapse in the powersystem. Thetransformers are regardedas the coreequipments in the substation, its safety level determines the

4、 running benefit of the whole substation. Thats to sa,y a safe, reliable and economic design of transformer protection, will play a crucial role in the operation of the power system.This articleis the instructionand procedure of the configurationand setting calculation of a main transformer protecti

5、on in a 220kV substation. Analyzing the raw data of the substation, determining the main electrical wiring forms, and then we can get the grid simplified diagram, which is used for doing configuration and calculation of the main transformer protection. The part mainly includes the short circuit curr

6、ent calculation, equipment selection, and the setting calculation of the protection configuration. The main electrical wiring diagram and the protecstion configuration diagram will be needed.KEYWORDS： the design of the substat，iotnhe transformer protectio，nthe shortcircuit current calculat，ioenquipm

7、ent selection目錄1緒 論.1.1 變電站設(shè)計(jì)與變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)的背景與現(xiàn)狀11.2 主要設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明.1.3 設(shè)計(jì)的意義與目的.2變電站電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì) .2.1 電氣主接線(xiàn)概述 .2.2 主接線(xiàn)的基本形式.2.3 主接線(xiàn)方案選擇 .3主變壓器的選擇 .4短路電流計(jì)算 .4.1 各元件標(biāo)幺值計(jì)算.4.2 系統(tǒng)等效電路圖 .4.3 短路電流計(jì)算.4.3.1 兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行時(shí) 220kV 側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)的計(jì)算84.3.2 兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行時(shí) 110kV 側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)的計(jì)算94.3.3兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行時(shí) 10kV 側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)的計(jì)算.1.0.4.3.4單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí) 220k

8、V 側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)的計(jì)算 .1.2.4.3.5單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí) 110kV 側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)的計(jì)算 .1.2.4.3.6單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí) 10kV 側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)的計(jì)算.1.3.4.3.7外部最小短路電流的計(jì)算 .1.4.4.4 短路電流計(jì)算結(jié)果.1.7.5互感器的選擇及參數(shù)計(jì)算.1.8.5.1 互感器概述.1.8.5.2 電流互感器的選擇.1.8.5.2.1電流互感器在主接線(xiàn)中的配置原則 .1.8.5.2.2電流互感器的選擇方法.1.9.5.2.3主變 220kV 側(cè)電流互感器的選擇.2.2.5.2.4主變 110kV 側(cè)電流互感器的選擇.2.3.5.2.5主變 10kV 側(cè)電流互感器的選擇.2.4

9、.5.3 電壓互感器的選擇.2.5.5.3.1電壓互感器在主接線(xiàn)中的配置原則 .2.5.5.3.2電壓互感器的選擇方法.2.6.6主變壓器保護(hù) .2.8.6.1 概述.2.8.6.1.1變壓器的故障及不正常運(yùn)行狀態(tài) .2.8.6.1.2變壓器保護(hù)裝設(shè)的原則.2.9.6.2 瓦斯保護(hù) .3.1.6.2.1設(shè)置原則 .3.1.6.2.2動(dòng)作原理 .3.2.6.2.3瓦斯保護(hù)的整定.3.4.6.3 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù).3.5.6.3.1縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理.3.5.6.3.2BCH-2 型縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算 .3.6.6.3.3BCH-1 型縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算 .4.2.6.4 相間故障后備保護(hù).4

10、.6.6.4.1變壓器的過(guò)電流保護(hù).4.6.6.4.2變壓器的復(fù)合電壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù) .4.9.6.5 接地故障后備保護(hù).5.2.6.6 過(guò)負(fù)荷保護(hù).5.4.6.7 過(guò)勵(lì)磁保護(hù).5.5.6.8 變壓器保護(hù)配置結(jié)論.5.5.7結(jié)論與展望.5.7.致.5.8.參考文獻(xiàn).5.9.1緒 論1.1 變電站設(shè)計(jì)與變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)的背景與現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電技術(shù)也有了新的飛躍。我國(guó)變電站設(shè)計(jì)也出現(xiàn)了一些新的趨勢(shì)。其主要表現(xiàn)為：1、變電站接線(xiàn)方案趨于簡(jiǎn)單；2、大量采用新的電氣一次設(shè)備。而由此也使得我國(guó)變電站朝著數(shù)字化、裝配化、智能化、自動(dòng)化大力發(fā)展。而隨著科學(xué)技術(shù)的不

11、斷發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化（無(wú)人值班變電站）也必將最終完全取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變壓器保護(hù)也從傳統(tǒng)的電磁繼電式朝著數(shù)字微機(jī)化的方向轉(zhuǎn)變。特別是數(shù)字信號(hào)處理器的出現(xiàn)，為變壓器外部數(shù)據(jù)的采集與分析提供了更有效的工具。這樣不僅能夠提高微機(jī)型保護(hù)的速度和精度，還為變壓器保護(hù)提供了一個(gè)新的設(shè)計(jì)思想，使得原本復(fù)雜的算法能夠在保護(hù)裝置中實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)代數(shù)學(xué)工具如：模糊理論、小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等理論越來(lái)越多的融入到了變壓器保護(hù)當(dāng)中，一方面為傳統(tǒng)的變壓器保護(hù)提供了更多的解決方法，另一方面，可以提高變壓器保護(hù)“智能化”的程度。而與此同時(shí)，變壓器保護(hù)裝置中新的傳感元件和測(cè)量元件的投入，對(duì)變壓器的故障

12、診斷及預(yù)測(cè)， 運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與分析提供了更為可靠有效的操作方法。大型電力變壓器的繼電保護(hù)從電磁型、整流型、晶體管型、集成電路型發(fā)展到了微機(jī)時(shí)代。計(jì)算機(jī)與信號(hào)處理技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能日益增強(qiáng)，將促成微機(jī)保護(hù)的更進(jìn)一步發(fā)展。而新的測(cè)量技術(shù)，保護(hù)算法的不斷完善，也將為變壓器保護(hù)的智能化、自動(dòng)化提供更為廣闊的發(fā)展空間。1.2 主要設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明本次設(shè)計(jì)任務(wù)主要是對(duì)給定資料的 220kV 變電站主變壓器保護(hù)進(jìn)行配置及整定計(jì)算，所以對(duì)于變電站一次只做初步設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)成品能滿(mǎn)足二次保護(hù)整定計(jì)算即可。本次設(shè)計(jì)中，一次設(shè)計(jì)任務(wù)有：220kV 變電站電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)，主變壓器的選擇，互感器

13、的配置；二次設(shè)計(jì)任務(wù)有：主變壓器主保護(hù)（瓦斯保護(hù)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)）的配置與計(jì)算，相間后備保護(hù)、接地后備保護(hù)的配置與計(jì)算，以及變壓器其他保護(hù)的配置。目前針對(duì)上述設(shè)計(jì)任務(wù)而言，國(guó)已經(jīng)有了很成熟的技術(shù)。設(shè)計(jì)者所需要做的，便是按照規(guī)程要求，對(duì)多種設(shè)計(jì)方案比較選擇，最終得出能夠經(jīng)濟(jì)、可靠的保護(hù)方案。1.3 設(shè)計(jì)的意義與目的變電站作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，直接影響電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。其主要擔(dān)負(fù)電網(wǎng)運(yùn)行中的“變”，即升、降壓功能，對(duì)電網(wǎng)遠(yuǎn)距離輸電、配電等起著不可或缺的作用。變電站就其在電力系統(tǒng)中的地位和作用，可分為樞紐變電站、中間變電站、地區(qū)變電站。而根據(jù)變電站電壓等級(jí)及種類(lèi)不同，對(duì)其電氣主接線(xiàn)的可

14、靠性、經(jīng)濟(jì)性等要求也不盡相同。從而，針對(duì)變電站具體情況設(shè)計(jì)最為合適的電氣主接線(xiàn)尤為重要。合理的主接線(xiàn)方案，對(duì)保證變電站設(shè)計(jì)方案的安全、靈活、經(jīng)濟(jì)都有著重要的意義。這樣就決定了變電站的電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)是變電站設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的一環(huán)。而電力系統(tǒng)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要能源部門(mén)，變電站設(shè)計(jì)更是電力工業(yè)建設(shè)中必不可少的一個(gè)項(xiàng)目。電力變壓器（主變）是變電站中的重要電氣設(shè)備，其高壓側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長(zhǎng)距離輸電線(xiàn)路分段；低壓側(cè)降壓供給當(dāng)?shù)赜秒娀虻碗妷旱燃?jí)母線(xiàn)。一旦主變壓器發(fā)生故障得不到恰當(dāng)、及時(shí)的處理將導(dǎo)致變電站停電，從而引起整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)解列。同時(shí)大容量的電力變壓器本身也是十分貴重的設(shè)備。因此

15、應(yīng)根據(jù)變壓器容量和電壓等級(jí)及其重要程度，裝設(shè)性能良好、動(dòng)作可靠的繼電保護(hù)裝置。而在電力系統(tǒng)中，變壓器一個(gè)完善合理的保護(hù)配置可使變壓器更安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，從而使電力網(wǎng)能夠更可靠地發(fā)揮其作用，最終保證國(guó)民生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)本次給定變電站相關(guān)資料，從而對(duì)其主變保護(hù)進(jìn)行配置整定的設(shè)計(jì)，將使設(shè)計(jì)者對(duì)變電站、變壓器保護(hù)等知識(shí)有更深一步的了解。同時(shí)可以使設(shè)計(jì)者認(rèn)識(shí)到當(dāng)理論與實(shí)際相結(jié)合時(shí)，必須充分考慮各方面因素。而更重要的是，專(zhuān)業(yè)、細(xì)致的設(shè)計(jì)思考，一旦付諸實(shí)施，其所直接影響的便是經(jīng)濟(jì)效益。這樣的科學(xué)研究（設(shè)計(jì)），必將能培養(yǎng)設(shè)計(jì)者運(yùn)用理論，聯(lián)系實(shí)際，分析問(wèn)題，從而解決問(wèn)題的能力。2.1 電氣主接線(xiàn)概述2變

16、電站電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)電氣主接線(xiàn)又稱(chēng)為電氣一次接線(xiàn)，它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號(hào)，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制的單相接線(xiàn)圖。主接線(xiàn)代表了發(fā)電廠或變電站高電壓、大電流的電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。電氣主接線(xiàn)的優(yōu)劣直接決定了電力系統(tǒng)能否經(jīng)濟(jì)、可靠、安全運(yùn)行。另外，電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)， 將對(duì)其二次保護(hù)裝置、電氣設(shè)備的選型、安全自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，以及其工控方式起到?jīng)Q定性的作用。因此，主接線(xiàn)設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的充分論證比較，綜合考慮各個(gè)方面的影響因素，最終得到實(shí)際工程確認(rèn)的最佳方案。2.2 主接線(xiàn)的基本形式主接線(xiàn)的基本接線(xiàn)形式就是主要電氣設(shè)備常用的幾種接線(xiàn)方式，以

17、電源和出線(xiàn)為主體。在進(jìn)出線(xiàn)數(shù)較多時(shí)（一般超過(guò)4 回），采用母線(xiàn)作為中間環(huán)節(jié)，可使接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。有匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形式概括地可分為單母線(xiàn)接線(xiàn)和雙母線(xiàn)接線(xiàn)兩大類(lèi)；無(wú)匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形式主要有橋形接線(xiàn)、角形接線(xiàn)和單元接線(xiàn)等。2.3 主接線(xiàn)方案選擇給定變電站原始資料如下：擬建變電站為 220kV 中間變電站，安裝兩臺(tái) 180MVA 變壓器； 220kV 出線(xiàn) 6 回；110kV 出線(xiàn) 10 回；10kV 出線(xiàn) 12 回；220kV 出線(xiàn)負(fù)荷均為 360MVA ；110kV 出線(xiàn)負(fù)荷均為 100MVA ；10kV 出線(xiàn)負(fù)荷均為8.6MVA ；每臺(tái)主變壓器低壓側(cè)安裝所用變壓器一臺(tái)（

18、選用油浸曲折變），容量為400kVA ；安裝所用備用變壓器一臺(tái)（油浸變），其高壓側(cè)電源由變電站外通過(guò) 10kV 架空線(xiàn)路提供。220kV 出線(xiàn)以及 110kV 出線(xiàn)均為架空出線(xiàn)；10kV 出線(xiàn)為電纜出線(xiàn)；氣象資料：年平均氣溫：21.2 極端最高氣溫： 39.3 極端最低氣溫： -3.8 根據(jù)220kV 500kV 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程DL/T 5218-2005 7.1.4:220kV變電所中的 220kV 配電裝置，當(dāng)在系統(tǒng)中居重要地位、出線(xiàn)回路數(shù)位 4 回及以上時(shí)，宜采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)；當(dāng)出線(xiàn)和變壓器等連接元件總數(shù)為 1014 回時(shí)，可在一條母線(xiàn)上裝設(shè)分段斷路器，15 回及以上時(shí)，在兩條主母線(xiàn)上

19、裝設(shè)分段斷路器。由此可得，本設(shè)計(jì)中 220kV 側(cè)配電裝置選用雙母線(xiàn)接線(xiàn)形式。根據(jù)220kV 500kV 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程DL/T 5218-2005 7.1.4:220kV變電所中的 110kV 、66kV 配電裝置（或 35kV 配電裝置），當(dāng)出線(xiàn)回路數(shù)在 6 回以下時(shí)（或 4 7 回時(shí)）宜采用單母線(xiàn)或單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，6 回及以上時(shí)（或8 回及以上時(shí)），宜采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)。采用雙母線(xiàn)或單母線(xiàn)接線(xiàn)的 110220kV 配電裝置，當(dāng)斷路器為少油型時(shí)，除斷路器有條件停電檢修外，應(yīng)設(shè)置旁路母線(xiàn)。當(dāng) 110kV 出線(xiàn)回路數(shù)為 6 回及以上，220kV 出線(xiàn)為 4 回及以上時(shí)，可設(shè)置專(zhuān)用旁路斷路器。本

20、設(shè)計(jì)中，均采用SF 6斷路器，由此可得 110kV 配電裝置側(cè)選用雙母線(xiàn)接線(xiàn)形式。根據(jù)單母線(xiàn)分段的配置原則：當(dāng)變電站有兩臺(tái)主變壓器時(shí)的 610kV 配電裝置宜采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。由此可得，本設(shè)計(jì)中 10kV 側(cè)配電裝置選用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)形式。根據(jù)上述設(shè)計(jì)原則可最終得出該變電站的電氣一次主接線(xiàn)圖，具體圖樣見(jiàn)附錄。3主變壓器的選擇根據(jù)220kV 500kV 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程DL/T 5218-2005 7.2及給定原始資料， 選定本變電站主變壓器為兩臺(tái)額定容量為 180MVA ，可帶負(fù)荷調(diào)壓的三相風(fēng)冷強(qiáng)迫油循環(huán)三繞組節(jié)能型變壓器。主變壓器的技術(shù)參數(shù)如下所示： 型號(hào)：SPFS7-180000/22

21、0額定容量（MVA ）：180額定電壓： 220 1061.5% /121 /11 kV容量比：180/180/90MVA短路電壓：U 1 2 %14 ，U 1 3 %24 ，U 2 3 %9繞組接線(xiàn)組別：YN,yn0,d11該變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地，中壓側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)接地，低壓側(cè)不接地。變壓器絕緣等級(jí)為分級(jí)絕緣，中性點(diǎn)沖擊耐壓為 400kV ，工頻耐壓為 200kV 。4短路電流計(jì)算4.1 各元件標(biāo)幺值計(jì)算原始資料：取基準(zhǔn)容量SS100 MVA ，U230 kV ，U115 kV ，U10.5 kVBjB 1B 2B 3主變壓器容量為：180/180/90MVAU%14 ，U1 2%

22、24 ，U%91 32 3額定電壓： 220 1061.5 % /121 /11 kV 繞組接線(xiàn)組別為：YN,yn0,d11系統(tǒng)阻抗：歸算至 220kV 側(cè)母線(xiàn)： X歸算至 110kV 側(cè)母線(xiàn)： X求主變各繞組電抗標(biāo)幺值：(1) 220(1)1100.0156 ； X0.0291 ； XUk1%1/2 U12%U%1 3U2 3%1/214249Uk 2%1/2 U12%U%2 3U1 3%1/214924U%1/2 U%U%U%1/22491414.5(0) 220(0)1100.03880.0524k3所以，X1 32 3U%U 2 k1N 11 2S14.52202100B0.59.50

23、.0737T H100SNU 2100 1802302B 12XU k3 %U N 2SB0.5 12121000.0031T M100SU 2NB 2100 180 11522XU k 2 %U N 3SB9.5 1121000.0579T L100SNU 2100 180 10.52B 3220kV 側(cè)電抗（線(xiàn)路）標(biāo)幺值： X110kV 側(cè)電抗（線(xiàn)路）標(biāo)幺值： XL 220500.291400.41000.027523021000.121010kV 側(cè)電抗（線(xiàn)路）標(biāo)幺值： XL 110L 1040.0811521000.290210.52該系統(tǒng)存在兩種運(yùn)行方式：兩臺(tái)變壓器單臺(tái)運(yùn)行和兩臺(tái)變壓

24、器并列運(yùn)行。現(xiàn)分別就兩種運(yùn)行方式的短路電流進(jìn)行計(jì)算。本設(shè)計(jì)的主要目的是做變壓器保護(hù)整定計(jì)算，因此，短路電流計(jì)算需做如下說(shuō)明：（1） 所求短路電流為流過(guò)變壓器各側(cè)保護(hù)裝置的短路電流。其目的是：對(duì)變壓器各側(cè)電流互感器進(jìn)行選型配置；計(jì)算變壓器各側(cè)保護(hù)裝置的動(dòng)作電流；對(duì)變壓器后備保護(hù)進(jìn)行靈敏系數(shù)校驗(yàn)。（2） 短路點(diǎn)的選擇。因?yàn)樯鲜瞿康模x取變壓器各側(cè)出口（即與變壓器各側(cè)相連的母線(xiàn)）處以及出線(xiàn)末端為短路點(diǎn)。記 220kV 側(cè)出口母線(xiàn)處為短路點(diǎn) d1，出線(xiàn)末端為短路點(diǎn) d4；記 110kV 側(cè)出口母線(xiàn)處為短路點(diǎn) d2，出線(xiàn)末端為短路點(diǎn)d5；記 10kV 側(cè)出口母線(xiàn)處為短路點(diǎn) d3，出線(xiàn)末端為 d6。（3）

25、 本設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算屬于實(shí)際工程計(jì)算，為簡(jiǎn)化計(jì)算，在滿(mǎn)足工程要求的前提下，在算法中對(duì)系統(tǒng)元件模型和標(biāo)幺參數(shù)計(jì)算作簡(jiǎn)化處理：在元件模型方面， 忽略變壓器和輸電線(xiàn)路的電阻，不計(jì)輸電線(xiàn)路的電容，略去變壓器的勵(lì)磁電流，負(fù)荷忽略不計(jì)；在標(biāo)幺參數(shù)計(jì)算方面，忽略各元件的額定電壓和相應(yīng)電壓級(jí)平均額定電壓的差別，即所有變壓器的標(biāo)幺變比都等于 1。4.2 系統(tǒng)等效電路圖<1>兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，其等效電路圖為：圖 4.1 兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)等效電路圖<2>單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，其等效電路圖為：圖 4.2 兩臺(tái)變壓器單列運(yùn)行時(shí)等效電路圖4.3 短路電流計(jì)算4.3.1 兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行

26、時(shí) 220kV 側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)的計(jì)算d1 點(diǎn)短路時(shí)，分別流過(guò)變壓器高、中、低壓三側(cè)的短路電流。其簡(jiǎn)化過(guò)程如圖4.3 所示。d1 短路時(shí)，流過(guò)變壓器高壓側(cè)的三相短路電流為：Id1 T H111000.666 (kA)20.1885流過(guò)變壓器中壓測(cè)的電流與高壓側(cè)相同（標(biāo)幺值）。而低壓側(cè)因?yàn)榻迂?fù)荷，d1 短路時(shí)不提供短路電流，所以流過(guò)低壓側(cè)的短路電流為 0，即：Id1 T MId1 T H0.666 (kA)I0d1 T L0.0431d1220kVV10kVk 010.07680.0768110kV0.1501d1220kV0.07680.0768110kV220kV0.1501圖 4.3 d1點(diǎn)發(fā)

27、生三相短路時(shí)電路化簡(jiǎn)圖4.3.2 兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行時(shí) 110kV 側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)的計(jì)算d2 發(fā)生短路時(shí)，分別計(jì)算流過(guò)變壓器高、中、低壓三側(cè)的短路電流。其簡(jiǎn)化過(guò)程如圖 4.4 所示。d2 短路時(shí)流過(guò)變壓器高壓側(cè)的短路電流為Id 2 T M111003.080 (kA)20.0815流過(guò)變壓器中壓測(cè)的電流與高壓側(cè)相同（標(biāo)幺值）。而低壓側(cè)因?yàn)榻迂?fù)荷，d2 短路時(shí)不提供短路電流，所以流過(guò)低壓側(cè)的短路電流為 0，即：Id 2 T MId 2 T H3.080 (kA)I0d 2 T LkV10kV100.07680.0431220kV0.07680.0815d2110kVd2110kV圖 4.4 d2

28、點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)電路化簡(jiǎn)圖4.3.3 兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行時(shí) 10kV 側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)的計(jì)算d3 發(fā)生短路時(shí)，計(jì)算流過(guò)變壓器低壓側(cè)的短路電流。其簡(jiǎn)化過(guò)程如圖 4.5 所示。0.0431220kV 0.07680.0737d30.057910kV0.0031110kV0.15010.0431220kV1.5081 d30.07680.080710kV0.0634110kV0.1501圖 4.5 d3點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)電路化簡(jiǎn)圖流過(guò)變壓器低壓側(cè)的短路電流為：1100I(3)d 3 max0.111849.182 (kA)4.3.4 單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí) 220kV 側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)的計(jì)算點(diǎn) d1 發(fā)生短路時(shí)，

29、分別計(jì)算流過(guò)變壓器高、中、低壓三側(cè)的短路電流。其簡(jiǎn)化過(guò)程如圖 4.6 所示。220kV10kVd1220kV0.2269圖 4.6 單臺(tái)變壓器運(yùn)行d1 短路時(shí)電路化簡(jiǎn)圖d1 短路時(shí)，流過(guò)變壓器高壓側(cè)的電流為：Id1 T H11001.1063 (kA)0.2269流過(guò)變壓器中壓測(cè)的電流與高壓側(cè)相同。而低壓側(cè)接負(fù)荷，d1 短路時(shí)不提供短路電流，所以流過(guò)低壓側(cè)的短路電流為 0，即：Id1 T MId1 T H1.1063 (kA)I0d1 T L4.3.5 單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí) 110kV 側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)的計(jì)算點(diǎn) d2 發(fā)生短路時(shí)，分別計(jì)算流過(guò)變壓器高、中、低壓三側(cè)的短路電流。其化簡(jiǎn)過(guò)程如圖 4.7 所

30、示。10kV110kV0.1199110kVd2圖 4.7 單臺(tái)變壓器運(yùn)行d2 短路時(shí)電路化簡(jiǎn)圖d2 短路時(shí)流過(guò)變壓器高壓側(cè)的短路電流：Id 2 T H11004.187 (kA)0.1199流過(guò)變壓器中壓側(cè)的電流與高壓側(cè)相同。低壓側(cè)接負(fù)荷，d2 短路時(shí)不提供短路電流，所以流過(guò)低壓側(cè)的短路電流為 0。即：Id 2 T MId 2 T H4.187 (kA)I0d 2 T L4.3.6 單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí) 10kV 側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)的計(jì)算d3 短路時(shí)，計(jì)算流過(guò)變壓器高、中、低壓三側(cè)的短路電流。其簡(jiǎn)化過(guò)程如圖 4.8。kVkV圖 4.8 單臺(tái)變壓器運(yùn)行d3 短路時(shí)電路化簡(jiǎn)圖流過(guò)點(diǎn) d3 的三相短路電流為

31、I (3)110044.272 (kA)d 3 max0.1242d3 短路時(shí)流過(guò)變壓器高壓側(cè)的短路電流：Id 3 T H110031.474 (kA)0.04310.07370.0579流過(guò)變壓器中壓側(cè)的短路電流：I110026.047 (kA)d 3 T M0.15010.00310.0579流過(guò)變壓器低壓側(cè)的短路電流：Id 3 T L4.3.7 外部最小短路電流的計(jì)算I (3)d 3 max44.272 (kA)為了校驗(yàn)保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)，需求出變壓器差動(dòng)保護(hù)圍短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最小短路電流。即系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線(xiàn)路出口側(cè)發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)的短路電流。兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，計(jì)算 22

32、0kV 側(cè)出口處發(fā)生兩相短路時(shí)的正、負(fù)序阻抗：X(1) HX(2) H0.15010.0768/20.1885變壓器單臺(tái)運(yùn)行時(shí)，計(jì)算 220kV 側(cè)出口處發(fā)生兩相短路時(shí)的正、負(fù)序阻抗：X(1) HX(2) H0.15010.00310.07370.2269比較可得單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的等值阻抗較大。所以選擇單臺(tái)變壓器運(yùn)行方式為其最小運(yùn)行方式。220kV 側(cè)出口處發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)的短路電流I(2)d 220X(1) HX(2) H10011000.226922300.958 (kA)110kV 側(cè)出口處發(fā)生兩相短路時(shí)的正、負(fù)序阻抗：X(1) MX(2) M0.04310.07370.0

33、0310.1199110kV 側(cè)出口處發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)的短路電流為：I(2)d 110X(1) MX(2) M10011000.119921153.626 (kA)10kV 側(cè)出口處發(fā)生兩相短路時(shí)的正、負(fù)序阻抗等于 d3 短路時(shí)的網(wǎng)絡(luò)阻抗：X(1) LX(2) L0.124210kV 側(cè)出口處發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)的短路電流為：1001100I(2)38.341 (kA)d 10X(1) LX(2) L0.1242210.5以上所求短路電流還可作近后備保護(hù)靈敏度校驗(yàn)用。現(xiàn)仍需計(jì)算校驗(yàn)遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏性需要的線(xiàn)路末端的兩相短路電流。同理，計(jì)算只有一臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)的短路電流。220kV 側(cè)出線(xiàn)末

34、端處發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)的短路電流：?jiǎn)闻_(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，計(jì)算 220kV 側(cè)出線(xiàn)末端發(fā)生兩相短路的正、負(fù)序阻抗：X(1) MX(2) M0.15010.07680.02750.2544I (2)d 220X(1) HX(2) H10011000.254422300.855 (kA)單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，計(jì)算 110kV 側(cè)出線(xiàn)末端發(fā)生兩相短路時(shí)的正、負(fù)序阻抗：X(1) MX(2) M0.04310.07370.00310.12100.2409110kV 側(cè)出線(xiàn)末端發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)的短路電流為：I (2)d 110X(1) MX(2) M10011000.240921151.805 (kA)單臺(tái)變

35、壓器運(yùn)行時(shí)，10kV 側(cè)出線(xiàn)末端發(fā)生兩相短路時(shí)的正、負(fù)序阻抗等于 d3 短路時(shí)的網(wǎng)絡(luò)阻抗加上 10kV 出線(xiàn)的線(xiàn)路阻抗：X(1) LX(2) L0.12420.2902 0.414410kV 側(cè)出線(xiàn)末端發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)的短路電流為：I (2)d 10X(1) LX(2) L10011000.4144210.511.491 (kA)4.4短路電流計(jì)算結(jié)果短路電流計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 4-1。表 4-1短路電流計(jì)算結(jié)果0.6661.10633.0804.18726.047000049.18244.2720.9583.62638.3410.8551.80511.4915.1 互感器概述5 互感器的選擇及

36、參數(shù)計(jì)算互感器是電力系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器。互感器將高電壓、大電流按比例變成低電壓（ 100V 、100V）和小電流（5A、1A ），其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表與繼電保護(hù)裝置等。為了確保工作人員在接觸測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置時(shí)的安全，互感器的每一個(gè)二次繞組必須有一可靠的接地，以防繞組間絕緣損壞而使二次部分長(zhǎng)期存在高電壓。互感器包括電流互感器和電壓互感器兩大類(lèi)，結(jié)構(gòu)上主要是電磁式的。此外，電容式電壓互感器在超高壓系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。非電磁式的新型互感器（如電子式互感器、光電式互感器）尚未進(jìn)入廣泛的工業(yè)實(shí)用階段。5.2 電流互感器的選擇本設(shè)計(jì)中電流互

37、感器均采用電磁式電流互感器，其工作原理與變壓器相似。其特點(diǎn)有以下兩點(diǎn)：（1） 電流互感器一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測(cè)電路的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無(wú)關(guān)。（2） 電流互感器二次繞組所接儀表的電流線(xiàn)圈阻抗很小，所以正常情況下電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。5.2.1 電流互感器在主接線(xiàn)中的配置原則（1） 為了滿(mǎn)足測(cè)量和保護(hù)裝置的需要，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線(xiàn)、母線(xiàn)分段及母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)有電流互感器。對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置；對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，依據(jù)保護(hù)、測(cè)量與電能計(jì)量要求按二相或三相配置。（2） 保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地

38、點(diǎn)應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的死區(qū)來(lái)設(shè)置。如有兩組電流互感器，應(yīng)盡可能設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)圍之中。（3） 為了防止電流互感器套管閃絡(luò)造成母線(xiàn)故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線(xiàn)側(cè)或變壓器側(cè)，盡可能不在緊靠母線(xiàn)側(cè)裝設(shè)電流互感器。（4） 為了減輕部故障對(duì)發(fā)電機(jī)的損傷，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線(xiàn)側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)部故障，用于測(cè)量?jī)x表的電流互感器宜裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)。5.2.2 電流互感器的選擇方法電流互感器的選擇主要考慮以下幾點(diǎn)：參數(shù)選擇、種類(lèi)和型式選擇、一次回路額定電壓和電流的選擇、準(zhǔn)確級(jí)和額定容量的選擇、熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。1

39、. 參數(shù)選擇電流互感器應(yīng)按表 5-1 所列技術(shù)條件選擇，并按表中使用環(huán)境條件校驗(yàn)。表 5-1電流互感器的參數(shù)選擇電流互感器的二次額定電流有 5A 和 1A 兩種，一般弱電系統(tǒng)用 1A ，強(qiáng)電系統(tǒng)用 5A， 當(dāng)配電裝置距離控制室較遠(yuǎn)時(shí)也可考慮用 1A。二次級(jí)的數(shù)量決定于測(cè)量?jī)x表、保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置的要求。一般情況下，測(cè)量?jī)x表與保護(hù)裝置分別接于不同的二次繞組，避免相互影響。2. 種類(lèi)和型式的選擇選擇互感器時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)（如屋、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇其型式。320kV 屋配電裝置的電流互感器，應(yīng)采用瓷絕緣或樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)；35kV 及以上配電裝置宜采用油浸瓷箱式絕緣

40、結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器；有條件安裝于斷路器或變壓器瓷套管，且準(zhǔn)確級(jí)滿(mǎn)足要求時(shí)，應(yīng)采用廉價(jià)、動(dòng)熱穩(wěn)定性好的套管式電流互感器。3. 一次回路額定電壓和電流的選擇一次回路額定電壓U和電流IN1NU應(yīng)滿(mǎn)足U， IINSN1Nmax測(cè)量用電流互感器的一次額定電流不應(yīng)低于回路正常最大負(fù)荷電流，且應(yīng)盡可能比電路中的正常工作電流大 1/3 左右，以保證測(cè)量?jī)x表在正常運(yùn)行時(shí)，指示在刻度標(biāo)尺的3/4 最佳位置，并且過(guò)負(fù)荷時(shí)能有適當(dāng)提示。4. 準(zhǔn)確級(jí)和額定容量的選擇為了保證測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度，互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)。對(duì)測(cè)量精確度要求較高的大容量發(fā)電機(jī)和變壓器、系統(tǒng)干線(xiàn)、發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量、電網(wǎng)或供電企業(yè)之間的電量交換的關(guān)口計(jì)量點(diǎn)，宜用0.2 級(jí)；裝于重要回路（如中小型發(fā)電機(jī)和變壓器、調(diào)相機(jī)、廠用饋線(xiàn)、有收費(fèi)電能計(jì)量的出線(xiàn)等）中的互感器，準(zhǔn)確級(jí)應(yīng)采用0.20.5 級(jí)；對(duì)供運(yùn)行監(jiān)視、100MW 及以下發(fā)電機(jī)組的廠用電、較小用電負(fù)荷以及供電企業(yè)部考核經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析的電