110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設(shè)計 鄭斌,110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設(shè)計,鄭斌,kv,變電站,部分,部份,二次,回路,系統(tǒng),設(shè)計 畢 業(yè) 設(shè) 計(論文) 系 別 電力工程系 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化專業(yè)07K7班 學生姓名 鄭斌 指導教師 劉寶志 二○一一年六月 題 目 110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設(shè)計 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設(shè)計 摘要 本次《110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設(shè)計》論文中主要包括下面幾個部分內(nèi)容，110kV變電所主變壓器保護、自動重合閘的配置、隔離開關(guān)、測量回路以及電壓互感器和電流互感器結(jié)合上述知識進行的110kV變電所的繼電保護設(shè)計。在論文里，110kV變電站互感器的相關(guān)知識、繼電保護配置、自動重合閘的配置、隔離開關(guān)和測量回路都是二次回路部分的基本內(nèi)容，只有在這些內(nèi)容的基礎(chǔ)上才能進行 110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設(shè)計。 《110kV變電站部分二次回路的系統(tǒng)設(shè)計》論文的編排是很合理的，即先有基礎(chǔ)再有應用。 關(guān)鍵詞：主變壓器保護、自動重合閘、隔離開關(guān)、測量回路、互感器  PARTIAL SECONDARY CIRCUIT DESIGN OF 110 kV SUBSTATION Abstract In《partial secondary circuit design of 110kV substation》the thesis main include underneath a few part of contents,110kV substation main transformer protection of design, automatic reclosing equipment, isolating switch, measurement circuits, with each other the feeling machine knowledge and combine the above-mentioned knowledge to carry on of 110kV substation in the workshop of electricity lord connect line design. In the 110kV substation with each other the feeling machine knowledge, After electricity protection allocation, automatic reclosing equipment and isolation switch, measurement circuit then two back track part of basic contents, only on the foundation of these contents then can carry on 110kV substation in the workshop two subsystem of the design. 《partial secondary circuit design of 110kV substation》the arrange in order of thesis be very reasonable, then have foundation first. Keywords: main transformer protection, automatic reclosing, isolating switches, measurement circuits, transformers I 目 錄 摘要 I Abstract II 緒論 1 1變電站110kv主變壓器保護整定計算與設(shè)計 2 1.1主變壓器原始參數(shù) 2 1.2計算主變壓器參數(shù) 2 1.3 線路電抗原始參數(shù) 3 1.4 線路等值電抗參數(shù)計算 3 1.5 畫出等值電抗圖 4 1.6 計算變器壓高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)短路電流 4 1.7 變壓器差動保護整定計算 5 1.7.1差動保護概念 5 1.7.2 差動保護整定計算 6 1.8 變壓器瓦斯保護 7 1.9 主變壓器后備保護 7 1.9.1 主變壓器后備保護概念 7 1.9.2 過流保護整定計算 8 1.10 主變壓器的保護、測量、控制回路 8 1.10.1 主變壓器的二次系統(tǒng)回路，保護回路 8 1.10.2 主變壓器的二次系統(tǒng)回路，控制回路 11 1.10.3 主變壓器的二次系統(tǒng)回路，信號回路 12 2變電站內(nèi)的常規(guī)控制系統(tǒng)自動重合閘 14 2.1瞬時性故障和永久性故障的概念 14 2.2自動重合閘的重要性 14 2.3自動重合閘的類型 14 2.4自動重合閘主要部分介紹 15 2.5自動重合閘后加速原理過程 17 2.6選用重合閘方式的一般原則： 19 3變電站內(nèi)的常規(guī)控制系統(tǒng)隔離開關(guān) 20 3.1隔離開關(guān)的概述 20 3.2隔離開關(guān)的控制電路 20 4.變電站內(nèi)的常規(guī)控制測量回路 23 4.1有功功率和無功功率測量 23 4.2有功電能和無功電能的測量 24 5變電站內(nèi)的電壓互感器與電流互感器 28 5.1概述 28 5.2電壓互感器 28 5.3電流互感器 32 結(jié)論 34 參考資料及文獻 35 致謝 36 緒論 電力系統(tǒng)是電能的生產(chǎn)、變化、輸送、再變換、分配和使用的各種電力設(shè)備按照技術(shù)與經(jīng)濟的要求組合成的一個聯(lián)合系統(tǒng) [12]。是國民經(jīng)濟重要部門之一，當代的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)以及在我們?nèi)粘Ｉ钪械氖褂玫募彝ル姎?，都里不開電，隨著祖國的日益爭強，個部門對電力系統(tǒng)的依賴性也越來越來越高，所以供電質(zhì)量將會直接影響到國名經(jīng)濟的飛速發(fā)展[8]，在一次的電力系統(tǒng)事故也進一步證明[6]：提高供電質(zhì)量，供電安全、可靠是二次電力系統(tǒng)的一項重要任務(wù)，同屬也證明二次電力系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中占據(jù)著重要的作用，是電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行比可少的[1]。 本次畢業(yè)設(shè)計，目的在于總結(jié)與回顧大學四年所學的專業(yè)知識，讓自己的所學的知識得到充分的理解，鞏固與強化，熟悉畢業(yè)設(shè)計的過程，掌握設(shè)計所需用到書本里的知識，并把大學四年所學的專業(yè)知識運用起來，完成畢業(yè)設(shè)計里所要求的任務(wù)，最終參加畢業(yè)答辯。 在本次畢業(yè)設(shè)計中我所研究的課題為110kV變電站二次回路的部分系統(tǒng)設(shè)計。主要完成變壓器主變壓器的保護[13]、主變壓器相關(guān)電氣的測量、控制與信號設(shè)計；完成常規(guī)系統(tǒng)（包括變電站內(nèi)斷路器、隔離開關(guān)、自動重合閘及電氣操作的控制[13]，信號測量的二次回路接線[5])的設(shè)計；完成電壓互感器的二次回路設(shè)計。在設(shè)計中，主變壓器保護整定算采用的是主變器的差動保護、速動保護、主變壓器的瓦斯保護以及主變壓器的后備保護(過流保護），而自動重合閘二次回路部分采用的是自動重合閘后加速，隔離開關(guān)主要采用氣動、電動、液壓電動型這三種隔離開關(guān)[2]，測量回路主要采用的是DS-8型三相兩元件式有功電能表測量電路[2]、DX1型三相兩元件無功電能表測量電路以及帶60o相角差的三相無功電能表測量電路[2]。 在本次畢業(yè)設(shè)計中，由于現(xiàn)在自己的能力有限，并且缺乏現(xiàn)場經(jīng)驗，時間倉促，可供查閱的資料有較大的局限性，故設(shè)計中難免存在不周之處，敬請審閱老師批評指正。在畢業(yè)設(shè)計過程中，老師給予了耐心而細致的指導，在此表示衷心謝意！ 1變電站110kV主變壓器保護整定計算與設(shè)計 1.1主變壓器原始參數(shù) a. 變壓器型號參數(shù)：變壓器型號SPLQ-31500/110；接線組別YN，d11，yn；變比110/38.5/6.3kV b. 阻抗電壓：U12%=10.5%，U13%=18%，U23%=6.5% c. 取SB=100MV，UB=115kV d. 圖1-1為某110kV變電站電氣主接線圖 圖1-1 某110kV變電站電氣主接線圖 1.2計算主變壓器參數(shù) a. 計算短路電壓 Us1%=0.5*（10.5+18-6.5)=11% Us2%=0.5*(10.5+6.5-18)=-0.5% Us2%=0.5* (18+6.5-10.5)=7% b. 計算主變壓器各側(cè)電抗標么值 高壓側(cè)：X*T1==11/31500/100=0.350 中壓側(cè)：X*T2==-0.5/31500/100=-0.016 低壓側(cè)：X*T3==7/31500/100=0.22 c. 變壓器參數(shù)計算表1-1： 表1-1 變壓器參數(shù)表表 容量/kVA 繞組型式 短路電壓百分值 等值電抗 短路電壓 17% 0.35 11 31500 三相三繞組 10.5% -0.016 -0.5 6% 0.22 7 1.3 線路電抗原始參數(shù) a. 110kV母線側(cè)：X110=0.411?/km，L1=51km，L2=48 b. 35kV母線側(cè)：X35=0.43?/km，L3=51，L4=48km c. 6kV母線側(cè)：X6=0.4?/km，L5=20，L6=18km 1.4 線路等值電抗參數(shù)計算 X1*==0.158； X2*==0.149； X3*==0.166； X4*==0.156； X5*=2=0.06； X6*==0.05； 計算結(jié)果如下表1-2所示： 表1-2 線等值電抗參數(shù) X*T1 X*T2 X*T3 X1* X2* X3* X4* X5* X6* 0.350 -0.016 0.22 0.158 0.149 0.166 0.156 0.06 0.05 1.5 畫出等值電抗圖 如圖1-2 圖1-2 等值電抗圖 1.6 計算變器壓高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)短路電流 1） 計算基準電流： (1-1) 三相短路電流計算公式： (1-2) 2）高壓側(cè)短路電流： a. 三相短路電流 X1∑*=0.073，I3d=502/X1∑*=6876.712A b. 兩相短路電流 I2d=/2*I3d=5955.41A 3）中壓側(cè)短路電流： a. 三相短路電流 X1∑*=0.118，I3d=502/X1∑*=4254.237A b. 兩相短路電流 I2d=/2*I3d=3684.278A 4）低壓側(cè)兩短路流： a. 三相短路電流 X1∑*=0.329，I3d=502/X1∑*=1525.8A b. 兩相短路電流 I2d=/2*I3d=1321.413A 1.7 變壓器差動保護整定計算 1.7.1差動保護概念 差動保護能正確區(qū)分被保護元件取內(nèi)、外故障，能瞬時切除保護區(qū)內(nèi)故障。變壓器差動保護用來反應變壓器繞組，引出線及套管的各種短路故障，是變壓器主保護[14]。 圖1-3 三繞組變壓器 圖1-3為變壓器縱差保護單相接線原理圖，差動保護裝置為了獲得動作選擇性，差動繼電器kA的做電流Iop，r必須大于差動回路中出現(xiàn)的最大不平衡電流Iunb，max由于變壓器各側(cè)電壓等級不同，繞組接線方式不同，電流互感 器的型式及變比也不同，以及變壓器的勵磁涌流等原因，是變壓器差動保護不平衡電流較大，而不平衡電流越大，則保護靈敏系數(shù)越低[14]。 1.7.2 差動保護整定計算 變壓器各側(cè)有關(guān)計算數(shù)據(jù)表1-3: 表1-3 變壓器各側(cè)數(shù)據(jù)表 額定電壓/kV 110 38.5 6.3 額定電流/A 165.3 472.4 2886.8 繞組方式 Y Y ? CT接線方式 ? ? Y 選用CT比 300/5 1000/5 3000/5 二次額定電流 4.77 4.091 4.811 a. 確定保護最小動作電流[14]由公式： Iop，r0=Krel*Iunb，max=Krel（Kst*Kerr*Knp+?U+?fs）ITN=1125.852A (1-3) Iop，r0=1125.852A Iop，r0=1125.825/600=1.89A ?U—變壓器跳壓引起誤差取0.05 Kerr—TA的最大誤差取0.1 ?fs—變比引起的誤差取0.05 Knp—非周期分量，取2.0 Krel—可靠系數(shù)取1.3 b. 確定制動性轉(zhuǎn)折點電流Ires0[14] Ires0=（1~1.2)ITN=4.811~5.77 (1-4) c. 確定制動系數(shù)Kres和制動特性斜率m[14] 通常取m=Kres Kres=Krel（Kst*Knp*Kerr+?U+?fs）=0.4 (1-5) Iop，r0*=1.89/502/600=2.25>Kres,滿足要求 d. 校驗靈敏性：確定動作電流，按躲過外部短路穿越性最大不平衡電流整定 Iop=Krel（KstKnpKerr+?U+?fs）*Ik.max=595.076A (1-6) Ks，min=1321.413/595.076=2.22>2，滿足要求 e. 電流速斷保護[14] 通常裝設(shè)在電源側(cè)，按變壓器額定電流5倍來整定： Iop=5*ITN =23A (1-7) 1.8 變壓器瓦斯保護 a. 瓦斯保護概念: 變壓器差動保護雖能保護變壓器內(nèi)外故障，動作速度快速，靈敏系數(shù)高，但其接線復雜，多用于大容量重要變壓器主保護。他并能保護所有內(nèi)部故障，如變壓器油面降低，匝間故障等。因此，采用瓦斯保護作為主保護，對變壓器內(nèi)部故障全面保護[14]。 b. 瓦斯保護的接線原理圖[14] 圖1-4為瓦斯保護接線圖，當氣體繼電器KG輕瓦斯觸點閉合，通過信號繼電器1KS，延遲發(fā)出信號，重瓦斯觸點閉合后，輕信號繼電器2KS、連接片XB接通中間繼電器KM，作用于斷路器跳閘，切除變壓器。 圖1-4 瓦斯保護接線原理 1.9 主變壓器后備保護 1.9.1 主變壓器后備保護概念 變壓器相間短路的后備保護既是變壓保護的后備保護，又是相鄰母線或線路的后備保護。變壓器相間短路的后備保可采用過流保護采用過電流保護、帶低壓的過流保護、復合電壓啟動的過流保護，負序過流保護等[9]。這里才過流保護，一般按裝在電源側(cè)。 1.9.2 過流保護整定計算 a. 變壓器過流保護的原理接線圖[14]1-5 圖1-5 變壓器過流保護接線原理圖 b. 保護裝置動作電流Iop按躲開變壓器[14] 的最大負荷電流ITN，max整定： (1-8) Iop=1.3/0.85*165.3=252.81A c. 對于降壓變壓器通常考慮自啟動序數(shù)Kss，6KV與35KV側(cè)Kss取2.0[14]： Iop=2.58*2=517.62A d. 校驗靈敏性[14] 作為近后備保護取變壓器低壓側(cè)母線作為校驗點：Ks，min=I（2）k，min/517.62=2.55大于2。滿足要求。 作為遠后備保護，相鄰線路末端為校驗點：Ks，min=I（2）k，min/517.62=11.51大于2.滿足要求。 1.10 主變壓器的保護、測量、控制回路 1.10.1 主變壓器的二次系統(tǒng)回路，保護回路 a. 交流電流回路[9]，如圖1-10所示 圖1-10 主變壓器交流電流回路 b. 主變壓器測量交流回路[9]，如圖1-11所示 圖1-11 主變壓器測交流電流回路 1.10.2 主變壓器的二次系統(tǒng)回路，控制回路 主變壓器控制回路[9]如圖1-12所示 圖1-12 主變壓器控制回路 1.10.3 主變壓器的二次系統(tǒng)回路，信號回路 主變壓器信號回路[9]如圖1-13所示 圖1-13 主變壓器的信號回路 2變電站內(nèi)的常規(guī)控制系統(tǒng)自動重合閘 2.1瞬時性故障和永久性故障的概念 （1）永久性故障：當線路被切斷后，故障沒有消除仍然存在，即使再合上斷路器，由于線路故障點沒有消除，線路任被繼電保護裝置再次斷開，并不能恢復正常的供電。這一類故障就為“永久性故障”[1]。 （2）瞬時性故障：當線路故障發(fā)生短路時，被繼電保護裝置迅速斷開后，電弧自行熄滅，線路故障點的絕緣性能重新恢復，此時，如果把斷開線路的斷路器再次合上，線路就能再次正常的供電，這一類故障就為“瞬時性故障”[1]。 2.2自動重合閘的重要性 在電力系統(tǒng)，輸電線路，架空線路是榮易發(fā)生短路故障的元件[10]，因此，電力系統(tǒng)，輸電線路的可靠性是相當重要的，應盡可能的提高它們的供電可靠性，自動重合閘裝置是一個能很好提高電力系統(tǒng)以及輸電線路供電可靠性的有效裝置。 多年來，電力系統(tǒng)以及輸電線路運行已經(jīng)證明，架空線路大多數(shù)的短路故障都是瞬時性故障，大約的90％以上都是此類故障，而永久性故障卻不到10％[4]。所以，繼電保護裝置切除短路故障點后，電弧將會立即自動熄滅，大部分情況下短路處的絕緣性能都可以自己恢復[7]。所以，再次將斷路器自動重合，不但能提高系統(tǒng)供電的安全性和可靠性，減少停電損失，還能提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，增加了高壓線路上的送電額定容量，同時也能糾正有時由于斷路器或者是繼電保護造成的誤動作跳閘。 2.3自動重合閘的類型 自動重合閘按它的功能來分為三類 1) 單相重合閘 對于110kV及其以上的接地電力系統(tǒng)中，通常架空線路的線纜間距還是比較大，因此相間故障發(fā)生的機率很小，然而單相接地故障發(fā)生的機會幾率卻是很高，約占總系統(tǒng)故障的90％[4]，所以，對于輸電線路，一般不采用快速非同期三相重合閘，而采用的是檢查同期重合閘，對于由于恢復供電時間長且滿足不了系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行的要求，可采用單相重合閘方[8]。 單相重合閘指的是當輸電線路發(fā)生單相接地短路故障時，繼電保護裝置動作只斷開有故障相的斷路器，然后再單相重合，如故障是瞬時性故障，那么重合閘成功，如果故障是永久性的，且系統(tǒng)又不準許非全相長時間運行的話，那么單相重合閘后，繼電保護裝置動作使三相斷路器跳開，不再進行重新合閘。 采用單相重合閘時，如果發(fā)生的是相間短路故障，則都跳開三相斷路器，且不再進行三相重合閘，如果其它原因跳開了三相斷路器，也不會再進行重合閘。 2) 三相重合閘 三相重合閘：不管在輸電線路、配電線路上發(fā)生單相（接地）短路故障還是相間短路故障時，繼電保護都將會把線路上三相斷路器同時跳閘，然后啟動自動重合閘同時再重新合上三相斷路器的方式。若為瞬時性故障，重合閘成功；若為永久故障，繼電保護將再次動作，跳開故障線路處得三相斷路器。是否再重合要視情況而定，一般多數(shù)情況下只重合閘動作一次，稱為三相一次自動重合閘裝置，只有在有沒人值班的變電所，沒有備用電源的單回線重要負荷供電線，斷路器遮斷額定容量允許時，方能采用三相二次重合閘裝置[8]。 3) 綜合重合閘 將單相重合閘和三相重合閘綜合在一起，就是綜合重合閘，若發(fā)生單相接地短路故障的時候，采用單相重合閘；如果發(fā)生相間短路的時候，則采用三相重合。 綜合重合閘裝置經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，具有單相重合閘、三相重合閘、綜合重合閘和直跳（既輸電線路上發(fā)生任何類型的短路故障時，繼電保護可以通過重合閘裝置的出口處，斷開三相，而不再重合）等四種運行方式。綜合重合閘在110kv及其以上的高壓電力系統(tǒng)和高壓輸電線路中，已得到廣泛應用[8]。 2.4自動重合閘主要部分介紹 a. 工作充電回路：如圖2-1所示。 圖2-1 工作充電回路 工作充電回路的作用是使電容C充滿電，為工作放電回路做好準備，充電時間大約15～25s。 b. 啟動回路:如圖2-2所示 圖2-2 啟動回路 啟動回路的作用是當發(fā)生故障后，跳閘位置繼電器的常閉節(jié)點合上，從而使J線圈得電，為工作放電回路做好準備。 c. 工作放電回路：如圖2-3所示 圖2-3 工作放電回路 工作放電回路的作用是使ZJ的電壓線圈得電。 d. 自動重合回路：如圖2-4所示 圖2-4 重合閘回路 自動重合閘回路的作用是使HC得電，即使斷路器合閘成功。 2.5自動重合閘后加速原理過程 一幫架空線的故障為瞬時性故障。當繼電保護切除故障后，短路點的絕緣性能通常都可以得到恢復。因此采用自動重合閘繼電器KAC，使斷路器再次自動合閘，便能恢復送電。對于110kV的輸電線路，一般都應裝設(shè)三相一次重合閘，如下圖2-5所示[1]。 圖2-5 三相一次自動重合閘接線原理圖 正常運行，開關(guān)處于合閘狀態(tài)，QF3常閉觸點斷開，控制開關(guān)SA處在合閘后位置，其觸點21、23接通，信號燈HL亮，電容C經(jīng)充電電阻R4充電，經(jīng)15~25s時間，充電至額定的直流電壓，這時KAC處于準備動作狀態(tài)。 瞬間故障，保護動作使開關(guān)跳閘，其輔助常閉觸點QF3閉合，由于SA還處于“合閘”位置，其觸點21、23仍導通，所以重合閘由開關(guān)的輔助觸點與SA觸點不對應啟動，時間繼電器KT經(jīng)本身的瞬時常閉觸點KT2瞬時斷開，使限流電阻R5串入KT線圈電路中，這時KT繼續(xù)保持動作狀態(tài)，經(jīng)整定的延時，以保證線路故障點的絕緣恢復和開關(guān)準備再次合閘，當KT的常開觸點KT1接通，構(gòu)成了電容C對中間繼電器KM電壓線圈的放電回路。KM動作，其常開觸點閉合，使操作電源經(jīng)KM2、KM1觸點、KM電流自保持線圈、信號繼電器KS和壓板XE1向合閘接觸器KMC發(fā)出合閘脈沖，斷路器合閘。同時由KS給出重合閘動作信號。斷路器合上后，若是瞬時性故障，重合成功。輔助觸點QF2、QF3斷開，繼電器KS、KT相繼返回，其觸點打開。電容C重新充電，經(jīng)15~25s時間充好電，準備下一次動作。這說明裝置是能夠自動復歸的。 斷路器重合于永久性故障時，保護再次動作，使斷路器跳閘，KAC重新啟動，KT觸點閉合，由于旁路的電容正在充電，因此電流不會流經(jīng)中間繼電器KM，保證了只重合一次。 手動跳閘時，控制開關(guān)SA處于“跳閘”后位置，此時SA觸點21-23斷開，KAC不啟動；同時，2、4觸點閉合，使電容C對R6放電，KM不能動作。因此，手動跳閘不重合。 手動合閘于線路故障，保護動作于跳閘，電容C來不及充電到KM動作所需要的電壓，不會起動重合閘。 防止KAC出口中間繼電器KM觸點KM2與KM1被卡住，而出現(xiàn)斷路器多次重合于故障線路上（即“跳躍”），可采用“防跳”措施。 1）采用兩對常開觸點KM1和KM2串聯(lián)，若其中一對觸點卡住，另一對能正常斷開，不至發(fā)生斷路器“跳躍”現(xiàn)象。 2）跳閘線圈YT回路中，又串接了防跳繼電器KL的電流線圈，當斷路器事故跳閘時，KL動作。當KM兩個串聯(lián)的常開觸點被粘住時，KL的電壓線圈經(jīng)自身的常開觸點KL1而帶電自保持，從而使其常閉觸點KL2、KL3也保持斷開，使合閘接觸器KMC不會接通，達到了“防跳”的目的。 當線路低頻減載及母線差動等保護裝置動作后不需重合閘時，設(shè)重合閘閉鎖回路。雙側(cè)電源重合閘裝置，還應防止兩側(cè)電源的非同期合閘。對于單回聯(lián)絡(luò)線，可在重合閘的“不對應”啟動回路中，串入同期或無壓檢定繼電器的觸點，只有當線路跳閘后線路無壓，或?qū)?cè)與本側(cè)在同期情況下，才能啟動重合閘裝置；若是雙回平行聯(lián)絡(luò)線，可以用上述同期或無壓檢定，也可用平行另一回線有電流才允許啟動重合閘的電流檢定方式。 重合閘后加速接線原理，如圖2-6為后加速原理接線圖，當為永久性故障時，加速繼電器KAC旁路KT的觸點，可以使重合閘于故障后，瞬時跳閘。 圖2-6 自動重合閘后加速接線原理 2.6選用重合閘方式的一般原則： 選用重合閘方式的一般原則如下： 1)重合閘方式必須根據(jù)具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行條件，經(jīng)過分析后選定[1]。 2)凡是選用簡單的三相重合閘方式能滿足具體系實際需要的，線路都應當選用三相重合閘方式。持別對于那些處于集中供電地區(qū)的密集環(huán)網(wǎng)中，線路跳閘后不進行重合閘也能穩(wěn)定運行的線路，更宜采用整定時間適當?shù)娜嘀睾祥l。對于這樣的環(huán)網(wǎng)線路，快速切除故障是第一位重要的問題[1]。 3)當發(fā)生單相接地故障時，如果使用三相重合閘不能保證系統(tǒng)穩(wěn)定，或者地區(qū)系統(tǒng)會出現(xiàn)大面積停電，或者影響重要負荷停電的線路上，應當選用單相或綜合重合閘方式。 4)在大機組出口一般不使用三相重合閘[1]。 5)自動重合閘配置原則:a.旁路斷路器和兼用作旁路母聯(lián)斷路器或分段斷路器，應裝設(shè)自動重合閘裝置；b.1kV及以上架空線路和電纜與架空混合線路，在具體斷路器的條件下，當用電設(shè)備允許且無備用電源自動投入時，應裝設(shè)自動重合閘裝置；c.必要時，母線故障也可以采用自動重合閘裝置；d.低壓側(cè)不帶電源的降壓變壓器，可裝設(shè)自動重合閘裝置[1]。 3變電站內(nèi)的常規(guī)控制系統(tǒng)隔離開關(guān) 3.1隔離開關(guān)的概述 隔離開關(guān)的控制分就地控制和遠方控制兩種。110kV及以下的隔離開關(guān)一般采用就地控制；220kV及以上的隔離開關(guān)既可采用就地控制也可以采用遠方控制[2]。 隔離開關(guān)控制回路構(gòu)成原則如下[2]： a. 由于隔離開關(guān)沒有滅弧機構(gòu)，不允許用來切斷和接通負載線路電流，因此控制回路必須受相應的斷路器的閉鎖，以保證斷路器在合閘狀態(tài)下，不孟操作隔離開關(guān)。 b. 為防止帶接地合閘，控制回路必須受接地刀閘的閉鎖，以保證接地刀閘在合閘狀態(tài)下，不能操作隔離開關(guān)。 c. 操作脈沖應是短時的，完成操作后，應能自動解除。 d. 隔離開關(guān)應有所處狀態(tài)的位置信號。 3.2隔離開關(guān)的控制電路 隔離開關(guān)的操作機構(gòu)一般有氣動、電動和電動液壓操作三種形式，相應的控制電路也有三種。 a. 氣動操作控制電路[2] 對于GW4-10、GW4-220和GW7-330等型式的戶外高壓隔離開關(guān)，常采用CQ2型氣動操作機構(gòu)，其控制電路如圖3-1所示。 圖中，SB1、SB2為合、跳閘按鈕；YC、YT為合、跳閘線圈，QF為相應斷路器輔組常閉觸電；QS為隔離開關(guān)的輔助觸點；S1、S2為隔離開關(guān)合、跳閘終端開關(guān)；P為隔離開關(guān)QS的位置指示其。 圖3-1 氣動操作隔離開關(guān)控制電路 隔離開關(guān)合閘操作時，在具備合閘條件下，即相應的斷路QF在跳閘位置（其輔助常閉觸點閉合）；接地刀閘QSE在斷開位置（其輔助常閉觸點閉合）；隔離開關(guān)QS在跳閘終端位置（器輔助常閉觸點QS和跳閘終端開關(guān)S2閉合是）是，按下合閘按鈕SB1，合閘線YC帶電，隔了開關(guān)進行合閘，并通過YC的常開觸點自保持，使隔離開關(guān)合閘到位。隔離開關(guān)合閘后，跳閘終端開關(guān)S2斷開（同時S1合上為跳閘作好準備），合閘線圈失電返回自動解除合閘脈沖；隔離開關(guān)輔助常開觸點閉合，使位置指示其P處于垂直的合閘位置。 隔離開關(guān)的跳閘操作與合閘過程類似，，不在論述。 b. 電動操作控制電路[2] 對于GW4-220D/100型式的戶外高壓隔離開關(guān)，采用CJ5型電動操作機構(gòu)，器控制電路圖如圖3-2所示。 圖3-2 電動操作隔離開關(guān)的控制電路 圖中，KM1、KM2為合、跳閘解除器，K為熱繼電器；SB為緊急解除按扭；其他符號意義與圖3-1相同。 隔離開關(guān)合閘操作時，在具備合閘條件下，即相應的斷路器QF在跳閘位置（其輔助常閉觸點閉合），接地隔離開關(guān)QSE在斷開位置（器輔助常閉觸點閉合），隔離開關(guān)QS在跳閘終端位置（器跳閘終端開光S2閉合）并無跳閘操作（即KM2的常閉觸點閉合）時，按下合閘按鈕SB1，啟動合閘接觸器KM1，使三相交流電動機M正方向轉(zhuǎn)動，進行合閘，并通過KM1的常開觸點自保持，使隔離開關(guān)合閘到位。隔離開關(guān)合閘到位后，跳閘終端開關(guān)S2斷開，合閘接觸器KM1失電返回，電動機M停止轉(zhuǎn)動。這就保證了隔離開關(guān)合閘到位，自動接觸合閘脈沖。 隔離開關(guān)的跳閘操作與合閘操作類似，不再論述。 在合、跳閘操作的過程中，由于某些原因，需立即停止合、跳閘接操作時，可按下緊急接觸按鈕SB，使合、跳閘接觸器失電，電動機立即停止轉(zhuǎn)動。 電動M啟動后，若電動機回路故障，則熱繼電器K動作，其常閉觸點斷開控制回路，停止操作。此外，利用KM1、KM2的常閉觸點相互閉鎖跳閘、合閘回路，以避免操作程序混亂。 c. 電動液壓操作控制電路[2] 對于GW6-200G、GW7-200和GW7-300等戶外型式高壓隔離開關(guān)，可采用電動液壓型操作機構(gòu)，器控制電路如圖3-3所示 圖3-3 電動液壓操作隔離開關(guān)的控制電路 隔離開關(guān)的跳閘、合閘操作與電動型操作類似。 4.變電站內(nèi)的常規(guī)控制測量回路 4.1有功功率和無功功率測量 a. 三相電路有功功率測量[2] 對于負載為星形連接的三相交流電路有功功率瞬時值p可用下式表示 (4-1) 式中Uu、Uv、Uw—U、V、W相電壓瞬時值，V； Iu、Iv、Iw—U、V、W相電流瞬時值，A。 實際上功率表的讀數(shù)不是瞬時值，而是有效值，則三相電路有功功率有效值P為 (4-2) 當三相電壓對稱，星型的負載平衡時， (4-3) U為線電壓有效值，I為線電壓有效值，cosa為功率因數(shù)。 圖4-1 功率表的測量回路 如圖4-1所示，為了保證功率表的指針偏轉(zhuǎn)正向，電流線圈有“· ”標志的端子接于電源側(cè)，另一端子接負載側(cè)。電壓線圈有“·l”標志的端子與電流線圈有“·l”標志的端子接于電源的同一極上，另一端子接到負載的另一端功率表的接法 功率表的接法分直接接入和互感器接入兩種，如圖4-2和圖4-3所示。 圖4-2 直接接 圖4-3 經(jīng)互感器接入 在三相電路中，通常采用三相兩元件式功率表測量三相有功功率。常見的是鐵磁電動式三相有功功率表，可直接反映三相有功功率，如1D-W型2.5級方形表、16D-W和163D-W型1.5級槽形表。它們都有兩個獨立元件，每個元件相當于一直單相有功功率表，有四個電流端子和三個電壓端子，經(jīng)護感器接入一次電路中，如圖4-4和4-5所示。 圖4-4 集中表示 圖4-5 分散表示 個元件所測的有功功率 第一元件： (4-4) 第二元件： (4-5) 當三相功電壓完全對稱，負載平衡時，可得 (4-6) b. 三相電路無功功率測量[2] 對于負載為星形連接的三相交流電路，其無功功率有效值為 (4-7) 當三相電壓對稱，負載平衡時，有 (4-8) 4.2有功電能和無功電能的測量 在三相電路中的有功電能Awh,在三相電壓對稱負載平衡時可將式 (4-9) 改寫為 (4-10) 在三相電路中的無功電能Avarh，在三相電壓對稱負載平衡時可將式 (4-12) 改寫為 (4-13) 式中t—為通電時間。 由于測量電路的接線原理與測量功率相同，指示所選用的表計不同而已。所以，為簡化起見，在分析接線原理時用有效值P表示。 a. 三相電路有功電能測量[2] 1) 三相四線制電路有功電能的測量 在三相四線制電路中，可用一只三相三元件的有功功率表測量三相有功電能。它由三個獨立元件構(gòu)成，其測量電路如圖4-6所示。 圖4-6 三元件三相有功電能表測量電路 在三相四線制電路中，用一只三相三元件有功電能表測量三相有功電能是，不論電壓是否對稱，負載是否平衡，都能直接反映三相四線制電路所消耗的有功電能。 在三相四線制電路中，也可用一只三相兩元件式有功功率表測量三相有功電能，它由兩個獨立元件構(gòu)成，其測量電路如圖4-7所示。 圖4-7 三相兩元件式有功電能表的測量電路 由圖4-7可知各元件所測電能為 第一元件 (4-14) 第二元件 (4-15) 若三相電壓對稱，得 (4-16) 2) 三相三線制電路有功電能測量 在三相三線制電路中，常用一只三相兩元件式有功電能表測量電能，DS-8型三相兩元件式有功電能表測量電路圖4-8所示 圖 4-8DS-8型三相兩元件式有功電能表測量電路圖 圖中第一元件電路線圈接入U相電流?u，電壓線圈跨接在U、V相間；第二元件電流線圈接入W相電流?w，電壓跨接在W、V相間。 三相電路無功電能測量 在三相電路中，通常采用三相無功電能表測量三相無電能。常見的三相無功電能有帶附加電流線圈DX1型和電壓線圈帶60o相角差X2型兩種。它們內(nèi)部電路都采用跨相90o的接線方式。 1) 帶有附加電流線圈的三相無功電能表測量電路 圖4-9所示DX1型三相兩元件無功電能表測量電路，其特點：每個元件都有兩線圈，即附加了個V相電流線圈。由圖b可知各元件所測電能為 圖 4-9DX1型三相兩元件無功電能表測量電路 第一元件 (4-17) 第二元件 (4-18) 在三相電壓對稱情況下，可得兩元件測的總功率為 (4-19) 2) 帶60o相角差的三相無功電能表測量電路 圖4-10所示DX2型三相兩元件無功電能表測量電路，其特點：在電壓線圈回路中串聯(lián)接入R1、R2電阻器，使電壓線圈流過的電流與其電壓60o角，相當于把加入電壓線圈的電壓（ùvw、ùuw)超前旋轉(zhuǎn)30o角。 圖 4-10帶60o相角差的三相無功電能表測量電路 由圖4-10的相量圖可知第一元件接入U相電流?u，V和W相間電壓ùvw；第二元件接入W相電流?w，U和W相間電ùuw。 每個元件所測電能為 第一個元件 (4-20) 第二個元件 (4-21) 在三相電壓對稱且負載平衡時，可得 (4-20) 5變電站內(nèi)的電壓互感器與電流互感器 5.1概述 為了了解電氣設(shè)備在運行過程中的情況，需要測量各種電氣參數(shù)，如電流、電壓等；為了保證電力系統(tǒng)的安全、可靠運行，預防電氣設(shè)備的的損壞和事故的擴大，需要設(shè)置一系列的保護裝置，而許多保護裝置也需要電氣參數(shù)的輸入。在電力系統(tǒng)中，一次回路的電氣參數(shù)往往是高電壓、大電流，直接測量既不安全，也不方便?；ジ衅骶褪前岩淮位芈返母唠妷骸⒋箅娏髯儞Q為統(tǒng)一標準的二次低電壓、小電流，以供給連接于互感器二次回路的測量儀表、繼電保護和自動裝置等的一種電氣設(shè)備[2]。 互感器雖然歸類于一次設(shè)備，但卻連接在一、二次回路之間，在一、二次回路之間起著橋梁的作用 。互感器的作用有： 電量變換[2]。互感器將一次回路的高電壓、大電流變換為二次回路標準的低電壓、小電流供給二次設(shè)備，從而使二次設(shè)備實現(xiàn)標準化、小型化； 電氣隔離[2]?；ジ衅魇歉鶕?jù)電磁感應的原理進行工作的，因此，其一、二次繞組間只有磁的聯(lián)系而沒有電的直接聯(lián)系，從而實現(xiàn)了一、二次電氣設(shè)備之間的電氣隔離。 此外，為了確保二次設(shè)備和在二次回路上工作的人員的安全，要求互感器二次側(cè)均要設(shè)置安全接地，這樣即使互感器一、二次間發(fā)生電氣擊穿，也能將一次回路的高電壓、大電流引入大地，保證二次設(shè)備和在二次回路上工作的人員的安全。互感器分為電壓互感器（TV、YH、PT）和電流互感器（TA、LH、CT）兩種，電壓互感器的二次額定電壓為100V，電流互感器的二次額定電流為5A或1A[2]。 5.2電壓互感器 電壓互感器是一種將一次回路的高電壓變換為二次回路標準的低電壓（額定二次側(cè)電壓通常為100kV或V）的電氣設(shè)備。對二次電壓回路來說，電壓互感器相當于一個輸出電壓正比于一次回路電壓、內(nèi)阻很小（相對于二次回路的負載來說）的電壓源。電壓互感器一次繞組匝數(shù)很多，二次繞組匝數(shù)較少（相對于一次繞組而言）,電壓互感器在電路中的符號如圖b所示，用“TV”來表示，一、二次繞組絕緣套管分別標記 “●”的兩個端子為同名端或同極性端[2]。 a. 電壓互感器接線原則[2] 1) 電壓互感器一、二次側(cè)均采用并聯(lián)連接方式 電壓互感器的一次繞組必須以并聯(lián)連接方式接入一次主回路；電壓互感器二次回路上連接的設(shè)備也必須采用并聯(lián)連接的方式接入由其二次繞組供電的二次回路。 電壓互感器一、二次側(cè)必須設(shè)置保護電器 2) 一般情況下，電壓互感器的一、二次側(cè)均采用熔斷器或自動開關(guān)作為保護電器。對于110KV及以上電壓等級的電網(wǎng)，電壓互感器一次繞組經(jīng)電容分壓式接入一次主回路時，其一次側(cè)不設(shè)置熔斷器。 3) 電壓互感器的二次側(cè)必須有一點接地 為了防止電壓互感器一、二次繞組間發(fā)生絕緣擊穿，從而使一次系統(tǒng)的高電壓、大電流串入二次回路，可能造成二次設(shè)備損壞和人員傷亡的事故，電壓互感器的二次側(cè)必須設(shè)置一點接地作為保護接地，其一次側(cè)的接地情況根據(jù)具體接線方式有不同要求。 電壓互感器二次繞組的接地方式有兩種：中性點接地方式和B相接地方式。當采用B相接地方式時，中性點需要裝設(shè)擊穿保險絲 在我國，110kV及以上電壓等級的電網(wǎng)均為大接地電流系統(tǒng)，電源中性點直接接地。這類電網(wǎng)中的電壓互感器二次側(cè)通常采用中性點接地方式，這類電網(wǎng)一旦發(fā)生了單相接地故障，保護直接動作于跳閘，因此不需要裝絕緣監(jiān)察裝置 35kV及以下電壓等級的電網(wǎng)（400V電網(wǎng)除外）均為小接地電流系統(tǒng)，電源中性點不接地或經(jīng)消弧線圈。這類電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，允許繼續(xù)運行不超過兩個小時。在這類電網(wǎng)中，電壓互感器的二次側(cè)有些采用中性點接地方式，當需要考慮同期并網(wǎng)也可以采用B相接地方式。小接地電流系統(tǒng)需要裝絕緣監(jiān)察裝置來反映單相接地故障。 b. 電壓互感器的接線方式[2] 1) 一臺單相電壓互感器接線方式 圖5-1所示為由一臺單相電壓互感器組成的單相接線方式。其中圖5-1(a)所示為該接線方式原理圖，圖5-1(b)所示為該接線方式在一次系統(tǒng)圖（電氣主接線圖等）上的表示方法。 圖5-1 單相電壓互感器接線方式 圖中一次繞組連接在A、B相的相間（即線電壓）。這種接線方式中電壓互感器的一次側(cè)不能接地，二次側(cè)采用B相接地。 單相接線方式只能測量線電壓，不能測量相電壓，適用于35kV及以下的中性點非直接接地方式。以35kV或10kV電壓等級并網(wǎng)的發(fā)電廠的聯(lián)絡(luò)線線路側(cè)電壓互感器常采用這種接線方式作為測量和同期系統(tǒng)使用。這種接線方式中，電壓互感器一次繞組的額定電壓為所接入一次系統(tǒng)的額定線電壓，二次繞組的額定電壓為100V 2) 兩臺電壓互感器構(gòu)成的V/V接線方式 圖5-2所示為由兩臺單相電壓互感器構(gòu)成的V/V接線方式，其中圖2－2(a)所示為該接線方式原理圖，圖5-2(b)所示為該接線方式在一次系統(tǒng)圖上的表示方法。 圖5-2 兩臺電壓互感器構(gòu)成的V/V接線方式 圖中一次繞組接線在AB、BC相間，反映的是A、B相的相間電壓和B、C相的相間電壓,這種接線方式電壓互感器的一次側(cè)不能接地，二次側(cè)采用B相接地。電壓互感器的V/V接線方式只能測量線電壓，不能測量相電壓，適用于35kV及以下的中性點非直接接地系統(tǒng)，此外，發(fā)電廠的400V廠用電母線電壓互感器常常采用這種接線方式。這種接線方式中，電壓互感器一次繞組的額定電壓為所接入一次系統(tǒng)的額定線電壓，二次繞組的額定電壓為100V c. 三臺單相雙繞組電壓互感器接線方式[2] 三臺單相雙繞組電壓互感器構(gòu)成的接線方式有多種。根據(jù)電壓互感器的繞組數(shù)量可分為雙繞組（一組一次繞組，一組二次繞組）和多繞組（一組一次繞組，多組二次繞組）兩種。 圖5-3所示為三臺單相雙繞組電壓互感器的兩種接線方式 圖5-3 三臺單相雙繞組電壓互感器接線原理圖 圖5-3(a)所示為三臺單相雙繞組電壓互感器的構(gòu)成的Y/Y0接線方式原理接線圖，圖5-3(b)所示為該接線方式在一次系統(tǒng)圖上的表示方法。 這種接線方式中，電壓互感器的一次側(cè)中性點不接地，二次側(cè)中性點直接接地。這種接線方式既能測量線電壓也能測量相電壓，但不能供中性點非直接接地系統(tǒng) 的絕緣監(jiān)察裝置使用。這種接線方式既適用于中性點非直接接地系統(tǒng)，也適用于中性點直接接地系統(tǒng)。這種接線方式中，電壓互感器一次繞組的額定電壓為所接入一次系統(tǒng)的額定相電壓，二次繞組的額定電壓為V。 圖5-3(c)所示為三臺單相雙繞組電壓互感器的構(gòu)成的Y0/Y0接線方式原理接線圖，圖5-3(d)所示為該接線方式在一次系統(tǒng)圖上的表示方法。 這種接線方式中，電壓互感器的一次側(cè)中性點直接接地，二次側(cè)中性點也直接接地。這種接線方式既適用于中性點非直接接地系統(tǒng)，也適用于中性點直接接地系統(tǒng)。當用于中性點直接接地系統(tǒng)時，這種接線方式既能測量線電壓，也能測量相電壓；當用于中性點非直接接地系統(tǒng)，這種接線方式只能測量線電壓，而不能測量相電壓，但能供一次系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置使用。這種接線方式中，電壓互感器一次繞組的額定電壓為所接入一次系統(tǒng)的額定相電壓，二次繞組的額定電壓為V。 5.3電流互感器 由于電力設(shè)備上通過的電流大多數(shù)為數(shù)值很高的大電流，為了便于測量，采用電流互感器進行變換，其二次側(cè)額定電流值為5A（或1A）。 a. 電流互感器的極性 電流互感器極性的一般采用減極性原則標注，即：一、二次繞組中的電流在鐵心中產(chǎn)生的磁通方向相反。如圖5-4和圖5-5所示，則L1與K1為一對同極性端子。 圖5-4電流互感器的極性接線 圖5-5電流互感器的電路圖 電流互感器在電路中的符號如下圖所示，用“TA”來表示,一次繞組一般用一根直線表示，一次繞組和二次繞組分別標記 “●”的兩個端子為同名端或同極性端。 b. 電流互感器的接線方式 電流互感器在電力系統(tǒng)中根據(jù)所要測量的電流的不同，就有了不同的接線方式，最常見的有以下幾種，如圖5-6所示。 圖5-6 兩相星型接線 圖5-7 兩相電流差接線 1) 兩相星型接線 如圖5-6所示。兩相星形接線又稱不完全星形接線，這種接線只用兩組電流互感器， 一般測量兩相的電流，但通過公共導線，也可測第三相的電流。主要適用于小接地電流的三相三線制系統(tǒng)，在發(fā)電廠、變電所6~10kV饋線回路中，也常用來測量和監(jiān)視三相系統(tǒng)的運行狀況。 2) 兩相電流差接線 如圖5-7所示。兩相電流差接線也稱為兩相交叉接線。由相量圖可知，二次側(cè)公共線上電流為Ia- Ic，其相量值為相電流的 倍。這種接線很少用于測量回路，主要應用于中性點不直接接地系統(tǒng)的保護回路。 3) 三相星型接線 如圖5-8所示。三相星形接線又稱完全星形接線，它是由三只完全相同的電流互感器構(gòu)成。由于每相都有電流流過，當三相負載不平衡時，公共線中就有電流流過，此時,公共線是不能斷開的，否則就會產(chǎn)生計量誤差。該種接線方式適用于高壓大接地電流系統(tǒng)、發(fā)電機二次回路、低壓三相四線制電路 圖5-8 三相星型接線 電流互感器使用注意事項[3]。 電流互感器的接線應保證正確性。一次繞組和被測電路串聯(lián)，而二次繞組應和連接的所有測量儀表、繼電保護裝置或自動裝置的電流線圈串聯(lián)，同時要注意極性的正確性，一次繞組與二次繞組之間應為減極性關(guān)系，一次電流若從同名端流入，則二次電流應從同名端流出。 電流互感器二次側(cè)所接負載是測量儀表、繼電器的電流線圈等，它們匝數(shù)少、阻抗小，通過的電流非常大，因此電流互感器在正常運行狀態(tài)下近似于短路狀態(tài)。 電流互感器的二次繞組絕對不允許開路。這是因為電流互感器正常工作時，二次電流有去磁作用，使合成磁勢很小。當二次繞組開路時，二次電流的去磁作用消失，一次電流將全部用來激磁，這時，將在二次側(cè)產(chǎn)生超過正常值幾十倍的磁通，結(jié)果會使鐵芯過熱而損壞互感器。同時，由于鐵芯中磁通的急劇增加，在二次繞組上產(chǎn)生過電壓，可能達到數(shù)百甚至數(shù)千伏，將危及人身和設(shè)備安全。因此，為了防止二次繞組開路，規(guī)定在二次回路中不準裝熔斷器等開關(guān)電器。如果在運行中必須拆除測量儀表或繼電器及其他工作時，應首先將二次繞組短路。 電流互感器的二次側(cè)必須可靠接地，但接地點只允許有一個。這是為了防止一、二次繞組之間絕緣損壞或擊穿時，一次高電壓竄入二次回路，危及人身和設(shè)備安全。 結(jié)論 變電站二次系統(tǒng)分回路是電力系統(tǒng)以及輸電線路可靠穩(wěn)定運行的重要保障，因此對變電站二次系統(tǒng)的研究是十分比要。 1）在進行變壓器主保護的設(shè)計時，我主要先去圖書館查閱相關(guān)繼電保護的書籍，并理解相關(guān)變壓主保護整定算的相關(guān)公式的應用，在變壓器差動保護整定計算，應考慮變壓器各方面的數(shù)據(jù)參數(shù)來求取變壓器的不平衡電流。 2）對于自動重合閘、隔離開關(guān)、測量回路以及電壓互感器我主要進行了電路原理的研究，在自動重合閘方面，由于三相一次重合閘在變