箱式变电站设计与工艺 第4章 箱式变电站继电保护及二次系统ppt课件.ppt

'箱式变电站设计与工艺第四章箱式变电站继电保护及二次系统 第一节电工基础配电常用电气计算 一、短路回路各元件阻抗的计算1、10kV系统电抗的计算XS=UN2×103/SK式中，XS为系统电抗，单位为mΩ；UN为额定电压，单位为kV，10kV时取UN=10.5kV，0.38kV时取UN=0.4kV；SK为短路容量，单位为MV.A第一节电工基础配电常用电气计算 一、短路回路各元件阻抗的计算2、配电变压器阻抗的计算ZT=uk%UN2×106/100SN式中，ZT为配电变压器的阻抗，单位为mΩ；uk%为配电变压器的阻抗电压百分比，取uk值；UN为配电变压器的额定电压，单位为kV；SN为配电变压器的额定容量，单位为kVA。第一节电工基础配电常用电气计算 一、短路回路各元件阻抗的计算3、导线、电缆阻抗的计算ZL=√（RL2+XL2）式中，RL为导线、电缆阻抗，计算公式：ROL×LXL为导线、电缆的电抗，计算公式：XOL×L第一节电工基础配电常用电气计算 一、短路回路各元件阻抗的计算4、母线阻抗的计算ZM=√（RM2+XM2）式中，RM为母线的电阻，计算公式ROM×LXM为母线的电抗，计算公式XOM×L第一节电工基础配电常用电气计算 一、短路回路各元件阻抗的计算5、断路器阻抗的计算低压断路器的电阻和电抗参考值第一节电工基础配电常用电气计算额定电流/A50100200400630电阻（mΩ）5.51.30.360.150.12电抗（mΩ）2.70.860.280.100.09断路器及刀开关的接触电阻参考值（单位：mΩ）类型额定电流/A5010020040063010002000断路器1.30.750.600.400.25刀开关0.870.500.400.200.150.080.03 二、10kV配电系统短路电流的计算第一节电工基础配电常用电气计算短路：是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地得系统）发生通路的情况。短路的危害后果随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有以下几个方面。（1） 电动力效应（2） 发热（3） 故障点往往有电弧产生（4） 电压大幅下降，对用户影响很大。 二、10kV配电系统短路电流的计算㈠、基准值的计算在计算10kV配电系统短路电流时，一般只计算电力系统、电力架空线路、电力电缆线路、配电变压器等电器元件的电抗，采用标幺值方法计算。为了计算方便，在计算之前，通常应选定短路回路的基准容量、基准电压、基准电流及基准电抗等参数。基准容量SJ：通常选SJ=100MV·A基准电压UJ：一般选取为各级电网电压的平均值。基准电流IJ(kA)：可按式计算：IJ=SJ/(√3*UJ)基准电抗（Ω）计算：XJ=UJ/(√3*IJ)=UJ2/SJ第一节电工基础配电常用电气计算 二、10kV配电系统短路电流的计算10/0.4kV配电系统额定电压时的电压、电流基准值由上式公式取得电网平均电压下的基准电流值见下表第一节电工基础配电常用电气计算额定电压UN（kV）基准电压UJ(kV)基准电流IJ（kA）1010.55.500.40.4144.566.39.16 二、10kV配电系统短路电流的计算第一节电工基础配电常用电气计算标幺制：将电压、电流、功率、阻抗等物理量不用其有名值表示，而用标幺值表示。标幺值： 二、10kV配电系统短路电流的计算第一节电工基础配电常用电气计算㈡、标幺值的计算标幺制：将电压、电流、功率、阻抗等物理量不用其有名值表示，而用标幺值表示。标幺值：标幺值=实际有名值（任意单位）/基准值（与有名值同单位）容量标幺值：S*=S/SJ电压标幺值：U*=U/UJ电流标幺值:I*=I/IJ电抗标幺值:X*=X/XJ 二、10kV配电系统短路电流的计算第一节电工基础配电常用电气计算㈢、短路电流的计算1、三相短路电流有效值的计算三相短路电流有效值（kA）IK=IJ/∑Z*式中，IJ为基准电流，单位为kA，∑Z*为短路点K处电气系统及元气件的阻抗标幺值。 二、10kV配电系统短路电流的计算第一节电工基础配电常用电气计算㈢、短路电流的计算2、两相短路电流的计算两相短路电流与三相短路电流的计算基本相同，一般可先按三相短路电流的计算方法计算，然后按下式计算两相短路电流IK（2）=0.866×IK(3)IK（2）为两相短路电流，单位为kA；IK(3)为三相短路电流，单位为kA。 二、10kV配电系统短路电流的计算第一节电工基础配电常用电气计算㈢、短路电流的计算3、三相短路冲击电流的计算iImp=√2KImp×IK 二、10kV配电系统短路电流的计算第一节电工基础配电常用电气计算㈢、短路电流的计算4、三相短路电流最大有效值的计算Iimp=K’Imp×IK=√［1+2(KImp-1)2］×IK 二、10kV配电系统短路电流的计算第一节电工基础配电常用电气计算㈢、短路电流的计算5、短路容量计算三相短路容量（MV·A）SK=√3UAV×IK 三、低压短路电流的计算第一节电工基础配电常用电气计算㈠、短路电流有效值的计算短路电流有效值计算:IK=Uav/√3∑Z式中，IK为短路电流有效值，单位为kA；Uav为平均电压，单位为kV，取0.4kV；∑Z为短路点处阻抗值，单位为mΩ。 三、低压短路电流的计算第一节电工基础配电常用电气计算㈠、短路电流最大有效值的计算Iimp=K‘impIK式中,Iimp为短路电流最大有效值，单位为kA;IK为三相短路电流有效值，单位为kA；K‘imp为短路电流最大有效值冲击系数。 三、低压短路电流的计算第一节电工基础配电常用电气计算㈠、短路容量的计算SK=√3UNIK式中,SK为短路容量，单位为MVA；UN为额定电压，单位为kV,一般取平均UN=UAV=0.4kV；IK为三相短路电流有效值,单位为kA。 四、电气设备的校验第一节电工基础配电常用电气计算㈠、短路动稳定校验电气设备的短路动稳定应满足以下条件：imax≥iimpImax≥Iimp式中，imax为电气设备允许通过的极限峰值电流，单位为kA；iimp为三相短路冲击电流的计算值，单位为kA；Imax为电气设备允许通过的极限电流有效值，单位为kA；Iimp为三相短路电流最大有效计算值，单位为kA。 四、电气设备的校验第一节电工基础配电常用电气计算㈡、短路热稳定校验电气设备的短路热稳定应满足以下条件：I2tt≥I2∞tic式中，It为电气设备的热稳定试验电流，单位为kA；t为电气设备的热稳定试验时间，单位为s；I∞为短路电流稳定值，取三相短路电流有效值，单位为kA；tic为短路发热假想时间，单位为s，一般取短路保护动作时间与断路器动作时间之和。（真空断路器取0.1～0.15s） 四、电气设备的校验第一节电工基础配电常用电气计算㈢、短路容量校验选用的电气设备允许的短路容量应大于设备回路的短路容量。Smax＞Sk式中，Smax为电器设备允许的短路容量，单位为MVA；Sk为电器设备回路计算的短路容量，单位为MVA。 第二节继电保护 一、供电线路的继电保护1、过电流保护过电流保护用来做为线路相间短路保护。当发生短路故障时，保护装置作用于高压断路器使之跳闸，切断故障点。第二节继电保护 一、供电线路的继电保护1、过电流保护⑴、动作电流的整定：公式：Idz=KK×Kjx×IHm/(Kf×Ki)式中：Idz：动作电流（安培）；Kk：可靠系数，通常取1.15~1.25Kjx：保护装置的接线系数IHm：线路最大负荷电流（包括正常过负荷电流和电动机自启动电流）（安培）；可根据具体情况取为线路计算电流的1.5~3倍。Kf：继电器返回系数；Ki：电流互感器变流比；，第二节继电保护 一、供电线路的继电保护1、过电流保护⑵、动作时限的整定：带时限的过电流保护的动作时限，应保证前后两级保护装置动作的选择性。对于定时限过电流保护，取时限级差ᅀt=0.5秒。对于反时限过电流保护，取时限级差ᅀt=0.7秒。第二节继电保护 一、供电线路的继电保护2、速断保护：速断保护的作用是保障本段线路发生短路时，使电路迅速切断。速断保护和过电流保护相配合，作为辅助保护。速断保护动作电流按下式计算：Idz=KK×Kjx×Idm/Ki式中，KK：可靠系数，对电磁式（DL-10系列）继电器可取1.2~1.3；对感应式（GL10/20系列）继电器可取1.4~1.6；Kjx：保护装置的接线系数Idm：为本段线路末端发生三相短路的短路电流（安培）。Ki：电流互感器变流比；第二节继电保护 一、供电线路的继电保护3、单相接地保护：⑴中性点不接地系统的电容电流在实际计算中，常用经验公式计算一相接地电容电流：Ic=U(Ik+35IL)/350（安培）式中：U：线路的线电压（千伏）Ik：具有同一电压Ｕ的有电联系的架空线路总长度（公里）。IL：具有同一电压Ｕ的有电联系的电缆线路总长度（公里）。⑵单相接地保护的动作电流：保护装置一次侧的动作电流为：Idz１=KKIＣ式中，KK：可靠系数，对于不带时限的接地保护，通常取为４~５；带时限时取1.5~2。。IＣ：按Ic=U(lk+35lL)/350计算，其中lk、lL采用被保护线路的长度。第二节继电保护 二、电力变压器的继电保护1、过电流保护通常采用一次侧两相两继电器（ＧＬ-１５（２５）型）和两相一继电器（ＧＬ-１５（２５）型）两种接线方式。其继电器的动作电流，都应该躲过变压器最大可能的过负荷电流，继电器动作电流：Idz=KK×Kjx×Ｋｇｆ×Ｉ１ｅＢ/(Kf×Ki)式中，Ｉ１ｅＢ——变压器一次侧额定电流（安培）Ｋｇｆ——过负荷倍数，可取：1.5～3；KK——可靠系数，取1.2；Kjx——接线系数；Ki——变流比；Kf——返回系数，取0.8第二节继电保护 二、电力变压器的继电保护2、电流速断保护：保护装置的动作电流应躲过变压器低压侧的最大短路电流（换算到高压侧之值）。整定电流：Idz=KK×Kjx×Ｉ（３）ｄ/Ki式中，KK——可靠系数，取1.5；Ｉ（３）ｄ——低压母线上的三相短路电流（换算到高压侧之值）（安培）Kjx——接线系数Ki——变流比；第二节继电保护 二、电力变压器的继电保护3、瓦斯继电器保护：瓦斯继电器是变压器重要的主保护，安装在变压器油枕下的油管中。轻瓦斯主要反映在运行或者轻微故障时由油分解的气体上升入瓦斯继电器，气压使油面下降，继电器的开口杯随油面落下，轻瓦斯干簧触点接通发出信号，当轻瓦斯内气体过多时，可以由瓦斯继电器的气嘴将气体放出。重瓦斯主要反映在变压器严重内部故障（特别是匝间短路等其他变压器保护不能快速动作的故障）产生的强烈气体推动油流冲击挡板，挡板上的磁铁吸引重瓦斯干簧触点，使触点接通而跳闸。第二节继电保护 二、电力变压器的继电保护4、配电变压器的接地保护：在大电流接地系统中，为了防止配电所的母线和引出线发生单相接地或两相接地，以及变压器中性点接地侧线圈内部接地，一般应在变压器上装设零序后备保护。变压器零序过电流保护一般接于变压器低压中性点处的电流互感器上。第二节继电保护 三、母线的继电保护变电站中对母线的保护，通常采用过电流保护。当母线上某一点发生短路故障时，保护装置作用于母线断路器，使之跳闸。1、动作电流：母线分段断路器过电流保护的动作电流为：Idz=KK*ＩＨｍ／Ｋｆ式中，KK——可靠系数，取为1.2；Ｋｆ——返回系数，取为0.8～0.85；ＩＨｍ——母线分段断路器中流过的最大负荷电流（考虑到电动机自起动）（安培）第二节继电保护 三、母线的继电保护（２）动作时限：母线分段断路器过电流保护装置的动作时限应大于其馈电线路动作时间ｔＬ一个时限级差。即：ｔＭ=ｔＬ＋ᅀｔ式中，ｔＭ——母线分段断路器过电流保护的动作时限（秒）；ᅀｔ——时限级差（秒）。第二节继电保护 第三节箱式变电站二次接线原理图 一、高压电压互感器接线原理图1、两个单相电压互感器VV接法第三节箱式变电站二次接线原理图 一、高压电压互感器接线原理图1、两个单相电压互感器VV接法第三节箱式变电站二次接线原理图 一、高压电压互感器接线原理图2、三个单相电压互感器星形接法：第三节箱式变电站二次接线原理图 一、高压电压互感器接线原理图2、三个单相电压互感器星形接法：第三节箱式变电站二次接线原理图 二、电流测量接线原理图1、一个电流表、三个电流互感器测三相电流第三节箱式变电站二次接线原理图 二、电流测量接线原理图1、一个电流表、三个电流互感器测三相电流第三节箱式变电站二次接线原理图 二、电流测量接线原理图2、三个电流表、三个电流互感器测三相电流第三节箱式变电站二次接线原理图 三、低压电压测量接线原理1、测量三相相电压2、测量三相线电压第三节箱式变电站二次接线原理图LW5-16YH1/2LW5-16YH3/3 四、计量回路接线原理1、高压计量（两个单项电压互感器和两个电流互感器）第三节箱式变电站二次接线原理图 四、计量回路接线原理2、高压计量（三个单相电压互感器和三个电流互感器）第三节箱式变电站二次接线原理图 四、计量回路接线原理3、低压计量接线原理图第三节箱式变电站二次接线原理图 五、高压带电显示控制回路接线原理图第三节箱式变电站二次接线原理图 六、变压器瓦斯保护回路第三节箱式变电站二次接线原理图 七、典型空气断路器合、分原理图1、DW15型万能式空气断路器第三节箱式变电站二次接线原理图 七、典型空气断路器合、分原理图2、DW17型万能式空气断路器第三节箱式变电站二次接线原理图 七、典型空气断路器合、分原理图3、DW45型万能式空气断路器第三节箱式变电站二次接线原理图'