110kV电网继电保护整定计算毕业设计论文.doc

摘 要此次设计针对110kV电网进行继电保护整定计算，让学生进一步的学会如何对线路电网进行整定计算。此设计介绍了继电保护的作用和任务，并对继电保护自动装置的整定原则做了详细的说明，并且根据各种配置原则选出了相应的保护配置。最后还对具体的整定计算方法进行了整定计算。关键字 电力系统，自动装置，整定计算目 录摘 要- 1 -目 录- 2 -绪 论- 3 -第一章 电力系统运行方式概述- 4 -第二章 电力系统继电保护- 5 -2.1 继电保护任务- 5 -2.2 继电保护性能的要求- 5 -2.3 保护的分类- 6 -第三章 继电保护配置选型- 7 -3.1 发电机保护- 7 -3.2 变压器保护- 8 -3.3 母线保护- 10 -3.4 110kV线路保护配置- 11 -3.5备用电源和设备的自动投入装置- 13 -第四章 互感器的选择- 15 -4.1 互感器的用途- 15 -4.2 互感器的特点- 15 -4.3 互感器的配置- 15 -第五章 短路电流计算- 18 -5.1 短路电流计算的目的及规定- 18 -5.2 线路保护整定计算- 19 -5.3 变压器保护整定计算- 24 -第六章 对所选择的保护装置进行综合评价- 26 -6.1 对零序电流保护的评价- 26 -6.2 距离保护的综合评价- 26 -结 论- 27 -谢 辞- 28 -参考文献- 29 -附 录- 30 -绪 论继电保护是一种电力系统的反事故自动装置，它在电力系统中的功用相当于公安人员在人类社会中的作用，地位十分重要，可以说没有继电保护技术的发展，就没有现代电力系统的今天。随着我国电力工业的迅速发展，各大电力系统的容量和电网区域不断扩大，网络接线越发复杂，继电保护装置广泛应用于电力系统、农网和小型发电系统，这一现状对继电保护的选择性、可靠性、快速性以及灵敏性都提出了更高的要求。继电保护装置应在系统发生故障或不正常运行时，迅速准确的切除故障元件或发出信号以便及时处理，因此，继电保护装置是电网及电气设备安全可靠运行的保证。电力系统继电保护的设计与配置是否合理直接影响到电力系统的安全运行。如果设计与配置不当，保护将不能正确工作（误动或拒动），从而会扩大事故停电范围，给国民经济带来严重的恶果，有时还可能造成人身和设备安全事故。因此，合理地选择保护方式和正确地整定计算，对保证电力系统的安全运行有非常重要的意义。建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。本设计题目模拟实际电网要求对110kV电网线路继电保护装置进行配置及整定计算。本设计让我掌握电力系统继电保护基本原理及基本概念，使理论与具体电网实例相结合，加深并巩固所学的专业知识，锻炼我的考虑和解决问题的实际技能，增强对线路继电保护原理的记忆，使得在处理实际问题时更能轻便的应对问题，为我今后参加正式工作奠定扎实的基础。第一章 电力系统运行方式概述电力系统运行方式的变化，直接影响到保护的性能。因此对继电保护进行整定计算前，首先应该分析运行方式。从而使得所选用的保护在各种系统运行方式下，都能满足选择性和灵敏度的要求。对于保护来说，最大运行方式是指电网在某种连接情况下超过保护的电流值最大；最小运行方式是指电网在某种连接情况下超过保护的电流值最小。在整定时，一般根据系统最大运行方式来确定整定值，在灵敏度校验时，一般根据系统最小运行方式来进行。在本次设计中，最大运行方式：全部机组、变压器及线路投入运行；最小运行方式：各厂各容量机组停运一台；中性点运行方式：发电厂各段母线上经常有一台变压器接地运行，中间变电所可取一台主变中性点接地，终端变电所的主变一般不接地。电力系统的电气设备在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会破坏用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。第二章 电力系统继电保护电力系统是由发电机、变压器、母线、输电线路及用电设备等组成的统一整体。电力系统中的各种电器设备（如发电机、变压器、母线及输电线路等）在运行中都有可能发生各种故障或不正常运行状态。继电保护装置是保证电力设备安全运行的基本装备，它在电力系统中的地位是十分重要的，任何电力设备不得在无继电保护的状态下运行。2.1 继电保护任务当电力系统中的电力设备（如发电机、线路等）货电力系统本身发生了故障货危及系统安全稳定的事故时，须向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制断路器发出跳闸命令，以终止这些事故发展。实现这种自动化措施的成套硬件设备，用于保护电力系统的，通称为电力系统安全自动装置；而用于保护电力设备的，一般通称为继电保护装置。继电保护装置具有动作速度快、非调节性的特点。电力系统继电保护的基本任务是：（1） 当电力系统发生故障时，有选择地将故障元件从系统中快速、自动地切除，使其损坏程度减至最轻，以避免故障元件继续遭到破坏，保证系统其他非故障部分能继续运行。（2） 反映电力系统的不正常工作状态，在有人值班的情况下，一般发出报警信号，提醒值班人员进行处理；在无人值班情况下，继电保护装置可视设备承受能力作用于减负荷货延时跳闸。2.2 继电保护性能的要求继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。2.2.1 可靠性可靠性是指保护该动作时应动作，不该动作时不动作。 为保证可靠性，宜选用性能满足要求、原理尽可能简单保护方案，并应具有必要的检测、闭锁和告警等措施，以便于整定、调试和运行维护。 2.2.2 选择性选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。 为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件(如起动与跳闸元件、闭锁与动作元件)，其灵敏系数及动作时间应相互配合。 当重合于本线路故障，或在非全相运行期间健全相又发生故障时，相邻元件的保护应保证选择性。在重合闸后加速的时间内以及单相重合闸过程中发生区外故障时，允许被加速的线路保护无选择性。 在某些条件下必须加速切除短路时，可使保护无选择性动作，但必须采取补救措施。例如采用自动重合闸或备用电源自动投入来补救。 发电机、变压器保护与系统保护有配合要求时，也应满足选择性要求。2.2.3 灵敏性灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。灵敏系数应根据不利正常(含正常检修)运行方式和不利的故障类型计算。 2.2.4 速动性速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果。2.3 保护的分类电力系统中的电力设备和线路，应装设短路故障和异常运行保护装置。电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可再增设辅助保护。 2.3.1 主保护主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 2.3.2 后备保护 后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。 a.远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备。 b.近后备是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；是当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。2.3.3 辅助保护辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。2.3.4 异常运行保护异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。第三章 继电保护配置选型根据继电保护装置的类别和有关规定和原则配置相应的保护设备。3.1 发电机保护发电机是电力系统的核心，要保证发电机的安全、可靠运行，就必须针对各种故障和异常工作情况，按照发电机容量及重要程度，装设完善的继电保护装置。3.1.1发电机主要保护 发电机保护主要包括：（1） 反映相见短路的纵差保护；（2） 反映定子绕组的匝间短路保护；（3） 反映定子单相接地短路的定子接地保护；（4） 反映发电机外部相见短路的后背保护及过负荷保护；（5） 反映励磁回路接地的励磁回路一点和两点接地保护；（6） 反映低励磁或失磁的失磁保护；（7） 反映定子绕组过电压保护；（8） 反映发电机失步保护；（9） 反映逆功率的逆功率保护；（10） 反映低频率的低频保护；（11） 反映定子铁芯过励磁的过励磁保护等。3.1.2 发电机保护的配置原则电力系统中，发电机是十分重要和贵重的电气设备，它的安全运行对电力系统的正常工作、用户的不间断供电、保证电能质量等方面，都起着极其重要的作用。发电机保护应满足以下配置原则：（1）1MW以上的发电机，应装纵联差动保护。（2）对发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机装设单独的纵联差动保护；当发电机与变压器之间没有断路器时，100MW及以下发电机，可装设发电机变压器组共用纵联差动保护，100MW及以上发电机，除发电机变压器组共用纵联差动保护外，发电机还应装设单独的纵联差动保护，对200300MW的发电机变压器组可在变压器上增设单独的纵联差动保护，即采用双重快速保护。（3）对300MW及以上汽轮发电机变压器组，应装设双重快速保护，即装设发电机纵联差动保护、变压器纵联差动保护和发电机变压器组共用纵联差动保护；当发电机与变压器之间有断路器时，应装设双重发电机纵联差动保护。（4）与母线直接连接的发电机，当单相接地故障电流大于允许值时，应装设有选择性的接地保护装置。（5）对于采用发电机变压器组单元接线的发电机，容量在对100MW以下的，应装设保护区小于90%的定子接地保护；容量在100MW以上的，应装设保护区为100%的定子接地保护。（6）1MW以上的水轮发电机，应装设一点接地保护装置。（7）100MW以下的汽轮发电机，对一点接地故障，可采用定期检测装置。对两点接地故障，应装设两点接地保护装置。（8）转子内冷汽轮发电机和100MW及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路一点接地保护装置，每台发电机装设一套，并可装设两点接地保护装置，每台发电机装设一套，对旋转整流励磁的发电机，应装设一点接地故障定期检测装置。（9）100MW以下，不允许失磁运行的发电机，当采用半导体励磁系统时，宜装设专用的失磁保护。（10）100MW以下但失磁对电力系统有重大影响的发电机及100MW及以上的发电机应装设专用的失磁保护。对600MW的发电机可装设双重化的失磁保护。3.1.3 发电机保护配置根据发电机的保护配置原则，给本线路配置发电机-变压器组保护装置，选择RCS-985A/B/C/AW大型发电机变压器组保护装置(南瑞继保公司）。其保护功能有：RCS-985数字式发电机变压器保护装置提供了一个发电机变压器单元所需要的全部电量保护，保护范围涉及发电机、主变压器、高厂变、励磁变（励磁机）。对于一个大型发变组单元，配置两套RCS-985保护装置，实现主保护、后备保护、异常运行保护的全套双重化，操作回路和非电量保护装置独立组屏。两套RCS-985分别取自不同的TA，主保护、后备保护共用一组TA，出口对应不同的跳闸线圈。3.2 变压器保护3.2.1 变压器保护变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备。它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，特别是大容量变压器，一旦因故障而损坏造成的损失就更大。因此必须针对变压器的故障和异常工作情况，根据其容量和重要程度，装设动作可靠，性能良好的继电保护装置。一般包括：（1）反映内部短路和油面降低的非电量（气体）保护，又称瓦斯保护；（2）反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护，或电流速断保护；（3）作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护（或带有复合电压起动的过电流保护或负序电流保护或阻抗保护）；（4）反映中性点直接接地系统中外部接地短路的变压器零序电流保护；（5）反映大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及电压保护；（6）反映变压器过负荷的变压器过负荷保护；（7）反应变压器非全相运行的非全相保护等。3.2.2 变压器保护配置原则1. 瓦斯保护瓦斯保护用来反映变压器邮箱内部的故障，当变压器邮箱内部发生故障时，油分解产生气体或当变压器油面降低时，瓦斯保护应动作。容量在800kVA及以上的油浸式变压器和容量在400kVA及以上的车间内油浸式变压器一般都应装设瓦斯保护。2. 电流速断保护电流速断保护用来反映变压器内部绕组、引出线及套管处的相间短路故障，容量在10000kVA以下单台运行的变压器和容量在6300kVA以下并列运行的变压器，一般装设电流速断保护。3. 纵联差动保护纵联差动保护用来反映变压器内部绕组、引出线及套管处的相间短路故障，容量在10000kVA以上单台运行的变压器和容量在6300kVA及以上并列运行的变压器，都应装设纵联差动保护。当电流速断保护灵敏度不满足要求时，也应装设纵联差动保护。4. 过电流保护过电流保护用来反映变压器内部和外部的故障，作为瓦斯保护、纵联差动保护或电流速断保护的后备保护。1) 过流保护宜用于降压变压器，保护的整定值，应考虑事故时间可能出现的过负荷。2) 负荷电压启动的过电流宜用于升压变压器期、系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。3) 负序电流和单相式低电压启动的过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器。4) 当复合电压启动的过电流保护或负序电流和单相式低电压启动的过电流保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。5. 过负荷保护过负荷保护用来反映变压器的对称过负荷，对于容量在400kVA及以上的变压器，保护装置只接在某一相的电流回路中并且动作于信号。6. 温度保护装置为了监视变压器的上层油温不超过规定值（一般为85）而装设。当变压器的上层油温超过油温规定值时，温度保护装置动作发出信号或自动开启变压器冷却风扇。3.3.3 变压器保护选型1.变压器保护选型原则 在实际使用中可根据电网实际运行情况，除去非电量（气体）保护必须投跳外，应选择合理、可靠的主保护运行方式。2.选型方案 选用的变压器组保护是RCS-9679中低压变压器保护装置（南京南瑞继保公司）。其保护功能有：差动速断保护；比率差动保护（经二次谐波制动）；高、低侧复压过流保护（各三段）；过负荷发信，过载闭锁有载调压，过负荷起动风冷和零序过电压报警；8路非电量保护，其中四路可以直接跳闸(通过选配F3插件，可到10路非电量保护，六路可以直接跳闸)；路不按相操作断路器的独立的跳合闸操作回路。3.3 母线保护3.2.1 母线保护工作原理发电厂和变电所的母线是电力系统中的一个重要组成元件，当母线上发生故障时，将使连接在故障母线上的所有元件在修复故障母线期间，或转换到另一组无故障的母线上运行以前被迫停电。此外，在电力系统中枢纽变电所的母线上故障时，还可能引起系统稳定的破坏，造成严重的后果。3.2.2 母线保护的配置原则一般说来，不采用专门的母线保护，而利用供电元件的保护装置就可以把母线故障切除。当双母线同时运行或母线分段单母线时，供电元件的保护装置则不能保证有选择性地切除故障母线，因此应装设专门的母线保护,具体情况如下：1.在110KV及以上的双母线和分段单母线上，为保证有选择性地切除任一组（或段）母线上所发生的故障，而另一组（或段）无故障的母线仍能继续进行，应装设专门的母线保护。2.110KV及以上的单母线，重要发电厂的35KV母线或高压侧为110KV及以上的重要降压变电所的35KV母线，按照装设全线速动保护的要求必须快速切除母线上的故障时，应装设专用的母线保护。为满足速动性和选择性的要求，母线保护都是按差动原理构成的。所以不管母线上元件有多少，实现差动保护的基本原则仍是适用的，即： （1）在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连接元件中，流入的电流和流出的电流相等，或表示为I总=0； （2）当母线上发生故障时，所有与电源连接元件都向故障点供给短路电流，而在供电给负荷的连接元件中电流等于零，因此，I总=Id。 （3）如从每个连接元件中电流的相位来看，则在正常运行以及外部故障时，至少有一个元件中的电流相位和其余元件中的电流相位是相反的，具体地说，就是电流流入的元件和电流流出的元件这两者的相位相反。而当母线故障时，除电流等于零的元件以外，其它元件中的电流则是同相位的。3.2.3 母线保护的选型根据母线线路的类型并且结合实际情况，装设必要的母差保护，应选择RCS-915A/GA 型微机母线保护类型装置（南京南瑞继保公司）。PCS-915A/GA 型微机母线保护装置，适用于各种电压等级的单母线、单母分段、双母线等各种主接线方式，母线上允许所接的线路与元件数最多为25个（包括母联），并可满足有母联兼旁路运行方式主接线系统的要求。RCS-915GA 型微机母线保护装置设有母线差动保护、母联死区保护、分段死区保护、母联失灵保护、分段失灵保护、起动分段失灵以及断路器失灵保护等功能。3.4 110kV线路保护配置110kV线路保护配置一般装设反应相间故障的距离保护和反应接地故障的零序方向电流保护（或接地距离保护），采用远后备方式。当距离、零序电流保护灵敏度不满足要求或110kV线路涉及系统稳定运行问题或对发电厂、重要负荷影响很大时，考虑装设全线路快速动作的纵联保护作为主保护，距离、零序电流（或接地距离）保护作为后备保护。必须指出，目前110kV数字式线路保护装置一般同时具有接地距离保护与零序电流保护功能，在零序电流保护整定特别是段整定出现灵敏度不满足要求的情况下，可考虑通过降低电流定值，延长保护动作时间等方法进行整定，由于接地距离保护一般灵敏度都能满足要求，因此保护对于接地短路的速动性不会受到影响。3.4.1 110kV线路保护配置规则1. 距离保护 距离保护是反应故障点到保护安装处的距离，并且根据故障距离的远近确定动作时间的一种保护装置，当短路点距离保护安装处较近时，保护动作时间较短；当短路点距离保护安装处较远时，保护动作时间较长，从而保证动作的选择性。测量故障点至保护安装处的距离，实际上就是用阻抗测量元件测量故障点至保护安装处的阻抗，因此距离保护又称为阻抗保护。2. 相间距离保护整定一般规则（1） 相间距离保护为三段式。一些相间距离保护在这三段式的基础上还设有不经振荡闭锁的相间距离段和距离段保护。（2） 启动元件按本线路末端或保护动作区末端非对称故障有足够灵敏度整定，并保证在本线路末端发生三相短路时，能可靠启动。其灵敏系数具体要求如下：1） 负序电流分量启动元件在本线路末端发生金属性两相短路时，灵敏系数大于4。2） 单独的零序或负序电流分量启动元件在本线路末端发生金属性单相和两相接地故障时，灵敏系数大于4。3） 负序电流分量启动元件在距离段保护动作区末端发生金属性两相短路故障时，灵敏系数大于2。4） 单独的零序或负序电流分量启动元件在距离段保护动作区末端发生金属性单相和两相接地故障时，灵敏系数大于2。5） 相电流突变量启动元件在本线路末端发生各类金属性短路故障时灵敏系数大于4；在距离段保护动作区末端各类金属性故障时，灵敏系数大于2。（3） 继电保护四统一接线的短时开放式振荡闭锁回路元件的整定。1） 判别振荡用的相电流元件定值按可靠躲过正常负序电流整定。2） 振荡闭锁整组复归时间应大于下一线路重合周期加上重合于永久性故障保护动作的最长时间，并留有一定裕度。（4） 保护动作区末端金属性相间短路的最小短路电流，应大于距离保护相应段最小精确工作电流的两倍。（5） 相间距离段的定值按可靠躲过本线路末端相间故障整定，一般为本线路阻抗的0.80.85。（6） 相间距离段定值按本线路末端发生金属性相间短路故障有足够灵敏度整定，并于下一线路相间距离段或纵联保护配合，动作时间取0.5s左右。若配合有困难时，可与线路相间距离段配合整定。（7） 相间距离段保护中应与本线路末端故障有足够灵敏度的延时段保护，其灵敏系数应满足如下要求：1）20km以下线路不小于1.5；2）2050km线路不小于1.4；3）50km以上线路不小于1.3。（8） 相间距离段定值按可靠躲过本线路的最大事故负荷电流对应的最小阻抗整定，并于下一线路相间距离段配合。当下一线路相间距离、段采用短时开放原理时，本线路相间距离段可能失去选择性，若配合有困难可与下一线路相间距离段配合。相间距离段动作时间应大于系统振荡周期，在环网中本线路相间距离段与下一线路相间距离段之间整定配合时，可是当选取解列点。相间距离保护之间按金属性短路故障进行整定配合，不计及故障电阻影响。3. 零序电流保护 中性点直接接地系统中发生接地短路，将发生很大的零序电流分量，零序电流只在故障点与中性点接地的变压器之间流动，并由大地构成回路。零序电流的分布网络就是零序网络。利用零序电流分量构成保护，可作为一种主要的接地短路保护。因为它不反映三相和两相短路，在正常运行和系统发生震荡时也没有零序分量发生，所以它有较好的灵敏度。另一方面，零序电流保护仍有电流保护的某些弱点，即它受电力系统运行变化的影响较大，灵敏度将因此降低；特别是在短距离的线路上以及复杂的环网中，由于速动段的保护范围太小，甚至没有保护范围，致使零序电流保护各段的性能严重恶化，使保护动作时间很长，灵敏度很低。所以当零序电流保护的保护效果不能满足电力系统要求时，则应装设接地距离保护。接地距离保护因其保护范围比较固定，对本线路和相邻线路的保护效果都会有所改善。110KV线路零序电流保护整定原则（单侧电源为例）：电测电源线路的零序电流保护一般为三段式，终端线路也可以采用两段式：（1） 零序电流I段电流定值按躲过本线路末端接地故障最大三倍零序电流整定，线路附近有其他零序互感较大的平行线路时，应计互感的作用。（2） 三段式保护的零序电流II段电流定值，应按保本线路末端接地故障时有不小于规定的灵敏系数整定的，还应与相邻线路零序电流段或段配合，动作时间按配合关系整定。（3） 三段式保护的零序电流段作本线路经电阻接地故障和相邻元件接地故障的后备保护，其电流一次定值不应大于300A，在躲过本线路末端变压器其他各侧三相短路最大不平衡电流的前提下，力争满足相邻线路末端故障有灵敏系数的要求，校核与相邻线路零序电流段或段的配合情况，动作时间按配合关系整定。（4） 终端线路的零序电流I段保护范围允许伸入线路末端供电变压器（或T接供电变压器），变压器故障时，线路保护的无选择性动作由重合闸来补救。（5） 终端线路的零序电流最末一段作本线路经电阻接地故障和线路末端变压器故障的后备保护，其电流定值应躲过线路末端变压器其他各侧三相短路最大不平衡电流。（6） 采用前加速方式的零序电流保护各段定值可以不与相邻线路保护配合，其定值根据需要整定，线路保护的无选择性动作由顺序重合闸来补救。3.4.2 110kV线路保护的选择根据选型原则选择合适的保护类型。 1 选型原则：110kV系统线路保护现按后备保护原则考虑实施，只配置一套线路微机保护，不须配置三段式电流保护。保护的主要功能为相间距离保护、接地距离保护、零序电流保护和三相一次重合闸。2 选型方案:110kV系统线路保护选择PCS-941线路保护装置（南京南瑞继保公司）。本次配置只负责整定了距离保护和零序保护，其他保护在此没有具体整定。同时本次设计距离保护中全部采用方向阻抗圆特性，它能够正确的判断出正方向上的短路故障，在整定阻抗的方向上，动作阻抗最大，正好等于整定阻抗。具有的保护功能：PCS-941系列包括完整的三段相间和接地距离保护、四段零序方向过流保护和低周保护；装置配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能、频率跟踪采样功能；装置还带有跳合闸操作回路以及交流电压切换回路。3.5备用电源和设备的自动投入装置3.5.1 备自投装置的装设原则备用电源和备用设备自动投入装置是当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动地将被用电源或备用设备投入工作，使用户不至于停电的一种装置，简称AAT装置。主要用于110kV以下中低压配电系统中，是保证电力系统连续可靠供电的重要设备之一。一般在下列情况下，应装设备用电源和备用设备的自动投入装置：（1）装有备用电源的发电厂厂用电源和变电所所用电源。（2）由双电源供电，其中一个电源经常断开作为备用的变电所。（3）降压变电所内有备用变压器或有互为备用的母线段。（4）有备用机组的某些重要辅机。3.5.2 AAT装置的两种备用方式备用电源的备用方式有两种：第一种备用方式是装设有专用的备用电源或设备，称为明备用，如图3-1中的（a）、（b)、（d）所示。明备用电源通常只用一个，根据实际情况和备用电源的容量不同，有时一个明备用电源可以同时为两个或几个工作电源做备用。第二种备用方式是不装设专用的备用电源或设备，是工作电源或设备之间的互为备用，称为暗备用，如图3-1中的（c）、（e）、（f）所示。图3-1 应用AAT装置典型一次接线图第四章 互感器的选择4.1 互感器的用途 互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况，其作用是：1） 将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于屏内安装。2） 使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。4.2 互感器的特点 4.2.1. 电流互感器的特点1） 一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测量电路的负荷，而与二次电流大小无关；2） 电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。4.2.2. 电压互感器的特点1） 容量很小，类似于一台小容量变压器，但结构上需要有较高的安全系数；2） 二次侧所接测量仪表和继电器电压线圈阻抗很大，互感器近似于空载状态下运行，即开路状态。4.3 互感器的配置 4.3.1 互感器的配置原则1） 为满足测量和保护装置的需要，在变压器出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器；2） 在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如：发电机和变压器的中性点；3） 对直接接地系统，一般按三相配制。对三相直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；4） 60220kV 电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器；5） 当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。4.3.2 电流互感器的选择依据1） 电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和的影响，使一次电流与在数值和相位上都有差异，即测量结果有误差，所以选择电流互感器应根据测量时误差的大小和准确度来选择。2） 电流互感器10%误差曲线电流互感器 10%误差曲线是对保护级（BlQ）电流互感器的要求与测量级电流互感器有所不同。对测量级电流互感器的要求是在正常工作范围内有较高的准确级，而当其通过故障电流时则希望早已饱和，以便保护仪表不受短路电流的损害，保护级电流互感器主要在系统短路时工作，因此准确级要 求不高，在可能出现短路电流范围内误差限制不超过10%。电流互感器的10%误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过10%的条件下，一次电流的倍数与电流互感器允许的最大二次负载阻抗关系曲线。3） 额定容量为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷应不大于该准确级所规定的额定容量。既： -测量仪表电流线圈电阻；-继电器电阻；-连接导线电阻；-接触电阻一般取0.1。4） 按一次回路额定电压和电流选择电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表的最佳工作电流互感器的一次额定电压和电流选择必须满足，为了确保所提供仪表的准确度，互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流。-电流互感器所在电网的额定电压；，-电流互感器的一次额定电压和电流；-电流互感器一次回路最大工作电流。5） 种类和型式的选择选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，再根据安装地点（屋内、屋外）和安装方式（穿墙式、支持式、装入式等）来选择。根据上述规定，本次设计中的电流互感器变比选择为600/5。4.3.3 电压互感器的选择依据（1）电压互感器的准确级和容量 电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，功率负荷因数为额定值时，电压误差的最大值。由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗，导致测量结果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。（2）按一次回路电压选择 为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1.10.9）范围内变动，即应满足：（3）按二次回路电压选择 电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。（4）电压互感器及型号选择 电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在635kV屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110220kV配电装置中一般采用半级式电磁式电压互感器。110kV及以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，也可采用电容式电压互感器。（5）按容量的选择 互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级），应不小于互感器的二次负荷，即：式中、仪表的有功功率和无功功率。考虑上述各因素，也结合实际情况，我们选择电压互感器的变比为110000/100。第五章 短路电流计算电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。5.1 短路电流计算的目的及规定5.1.1 有关短路点及短路形式的选择选择变压器两侧为短路点，分别计算三相短路、两相短路及接地短路故障时短路点的电气量及保护安装处的与继电保护整定有关电气量。5.1.2 短路电流计算目的1） 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。2） 在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。3） 在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。4） 在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5） 按接地装置的设计，也需用短路电流。5.1.3 短路电流计算的一般规定1） 验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按只在切换过程中可能并列运行的接线方式。2） 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3） 选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点时，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。4） 导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。5.1.4 短路计算基本假设1） 正常工作时，三相系统对称运行；2） 所有电源的电动势相位角相同；3） 电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小而发生变化；4） 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5） 元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6） 系统短路时是金属性短路。5.2 线路保护整定计算5.2.1 各线路最大负荷电流的计算根据线路最大负荷电流的计算公式计算出各线路的最大负荷电流。计算结果如下表：表5-1 各线路最大负荷电流线路L1L2L3L4L5L6L7L8最大符负荷电流（kA）0.1540.0620.1230.1850.0490.3700.3400.2475.2.2 系统参数计算(1)基准值的选取高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：基准容量: 基准电压： 基准电流： 基准阻抗： （2）根据系统网络图绘制等值阻抗图，如下图：(3) 标么值的计算表5-2 各主要元件标么值计算结果名称编号标么值正序负序零序发电机G10.250.25G20.250.25线路L10.0640.0640.160L20.0300.0300.076L30.0510.0510.129L40.0670.0450.166L50.0450.0450.113L60.0610.0610.151L70.0760.0760.189L80.0760.0760.189变压器T10.1670.1670.134T20.1670.1670.134T30.7000.7000.560T41.0501.0500.840T51.0501.0500.840T60.7000.7000.560T70.3330.3330.266T80.5250.5250.420T90.5250.5250.4205.2.3 距离保护的整定计算（1）相间距离段的整定计算：距离保护段为无延时的速动段，