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1、 矿井变电所主变压器监控系统设计MINE MAIN TRANSFORMER SUBSTATION MONITORING SYSTEM DESIGN学院（部）： 电气与信息工程学院 专业班级： 电气工程及其自动化07-6班学生姓名： 指导教师： 2011 年 5 月 25日矿井变电所主变压器监控系统设计摘要本次毕业设计是有关变电所变配电设计和变电所监控系统微机保护系统方面的内容。其中，变配电设计部分以淮南潘三矿为对象进行了配电选型计算和相关继电保护的计算。对主要设备如主变压器，架空线路，母线和开关柜进行了选型计算及校验，微机保护部分的设计选用plc进行硬件系统配置和软件的设计。本文以第六章作为设
2、计的重点，重点对变压器保护进行了研究和分析，如三段相过电流保护，电流速断保护，纵差保护，零序电流保护等。关键字：继电保护，PLC，变压器MINE MAIN TRANSFORMER SUBSTATION MONITORING SYSTEM DESIGNABSTRACTThe graduation project is about changing power distribution substation transformer substation monitoring system design and microprocessor-based protection systems cont
3、ent. Among them, the part of distribution design change to the Three Huai-nan PAN mine the distribution for the selection of subjects related to computing and the calculation of relay protection. Of major equipment such as main transformers, overhead lines, bus and switchgear for the selection of ca
4、lculation and check, part of the design of microprocessor-based protection system, selected PLC hardware system configuration and software design. Chapter VI of this paper is designed to focus on, with a focus on transformer for research and analysis, protective devices and automatic control functio
5、ns: such as three-phase overcurrent protection, the protection of accelerating charge protection, longitudinal differential protection， zero-sequence current protection. Keywords: Relay，PLC，Transformer目录摘要IABSTRACTII1.绪论11.1概述11.2 变电所监控系统的组成及特点11.2.1 变电所监控系统的组成11.2.2 变电所监控系统的特点21.3变电所监控系统的功能及任务21.3.
6、1变电所监控系统的功能21.3.2变电所监控系统的任务22. 负荷计算42.1 电力系统负荷42.2 负荷计算方法及内容42.3 负荷计算的意义及过程42.3.1 负荷计算的意义52.3.2 负荷计算的过程53.电气主接线的设计83.1 电气主接线的设计原则83.1.1 安全性要求83.1.2 可靠性要求83.1.3 灵活性要求83.1.4 经济性要求83.2 电气主接线的设计步骤93.3 电气主接线的选择94.电气系统一次设备选型124.1 电气设备选择的一般条件124.2.1 补偿电容器的选择134.2.2 主变压器的选择134.2.3 高压架空线的选择144.2.4 母线的选择144.2
7、.5 高压开关柜的选择154.2.6 其它设备的选择165.短路电流计算185.1 短路电流计算185.1.1 最大运行方式下的计算195.1.2 最小运行方式下的计算206 变压器的主保护216.1 变压器故障分析216.2 瓦斯保护216.2.1瓦斯保护的范围216.2.2瓦斯保护的工作原理216.2.3瓦斯保护的装设226.3 温度保护226.3.1变压器的温度保护226.3.2压力式温度计226.3.3 变压器温度计的常见故障及检修236.4电流速断保护236.5 过负荷保护246.6 零序电流保护256.7三相一次重合闸256.8 变压器的纵差动保护266.8.1纵差动保护的原理及接
8、线266.8.2 适用范围276.8.3纵差保护计算276.9 变压器保护及其安装位置306.10. 变压器各个保护动作时限配合307 PLC实现变压器保护327.1可编程控制器概述327.1.1可编程控制器的产生背景及定义327.1.2可编程控制器的基本特点327.1.3可编程控制器的基本结构337.1.4可编程控制器的发展方向347.1.5 PLC控制系统设计流程357.1.6 西门子S7-200D的简介367.2实现PLC保护系统设计377.2.1 硬件设计377.2.2 程序设计397.2.3模拟量输入程序407.2.4保护动作程序428.基于组态王6. 0的变电所监测监控系统438.
9、1 引言438.2 工业组态软件的选择及特点438.3 变配电监测监控系统主要窗口及实现功能438.4 基于组态王的变电所监控系统组成原理448.4.1 分布式控制系统组成448.4.2 监控系统的硬件构成448.4.3 组态王软件与单片机的通信468.4.4 监控组态软件的设计与实现478.5 系统主要性能指标48总结49参考文献50致谢511.绪论1.1概述80年代以来，我国微型计算机及其应用技术发展很快，在电力系统继电保护和自动装置的领域里影响深远。虽然我国在计算机保护方面的研究工作起步较晚，但进展迅速，并卓有成效。在我国,微机继电保护的发展大体上经历了三个阶段:第一阶段为以单CPU硬件
10、结构为主，数据采集系统由逐次逼近式的AD574芯片构成，硬件及软件的设计符合我国高压线路保护装置的“四统一”设计标准，特点是采用单CPU结构及多路转换的ADC模数转换模式，以1984年华北电力学院研制的MDP-1型微机保护为代表；第二阶段为以多个单片机构成的多CPU硬件结构为主，数据采集系统为VFC电压一频率转换原理的计数式数据采集系统硬件，软件的设计方面，利用多CPU的特点，强化了自检和互检功能，使硬件故障可定位到插件，对保护的跳闸出口回路，具有完善的抗干扰措施防止拒动和误动，代表产品为华北电力学院研制的WXH-11和WXB-11型保护；第三阶段为以高性能的16位单片机构成的硬件结构为主，具
11、有总线不引出芯片，电路简单的特点，抗干扰能力进一步加强，完善了通信功能，为变电站综合自动化系统的实现提供了强有力的环境，其代表产品为北京四方公司开发的CSL-101系列的线路保护和CST-200系列的变压器保护。本课题针对110KV变电所，对变电站中各种主要设备和二次保护进行研究和设计。涉及的主要包括：负荷计算、主变压器的选型、110kV架空线和母线的选型及校验、10kV母线的选型、短路电流的计算、并联电容器和高压开关柜的选择、继电保护的整定计算等，其中以变电所主变压器的微机监控作为重点。1.2 变电所监控系统的组成及特点1.2.1 变电所监控系统的组成110KV变电所微机远程监控系统由主站设
12、备（PC机）和远端设备PLC监控单元两部分构成。系统硬件由主机及其外部设备，多台PLC智能控制单元及其外部设备，RS-485接口组成。远端设备安装在变电所内（每路一台），主要完成对模拟量的采集和检测，将运行状态和数据发送给主站，并能接收主站发送来的命令。主站设备是一台装有监控软件的PC机，安装在控制中心或值班室，进行设置参数或控制，通过串口和远端设备相连。远端设备站软件可以管理整个系统的所有远端设备，如，当远端送来的被控对象出现异常信息时，主站会提示报警，将数据存入数据库中，并能提供历史数据查询及数据曲线的绘制等。上位机与下位机的通信采用主从式RS-485接口通信网络。1.2.2 变电所监控系
13、统的特点110KV变电所采用微机远程监控系统后，对于一次系统没有影响，一次设计仍按常规设计。二次系统的设计除保护外，在开关柜上有测量与控制信号，控制室的控制与信号屏上仍有一套测量与控制信号，这两套测量信号与控制都进入计算机，为了减小二次回路的负担，减少事故隐患，设计的工作量，工程投资及日后的维护工作，取消了保护屏、信号屏、控制屏及测量表计，仅保留开关柜上的一部分。变电所二次系统功能在采用微机监控后没有发生改变，而且在某些方面还得到加强。在采用变电站成套微机保护后，二次回路设计变化较大。微机保护以一个配电回路为单位，把这一回路的测量、保护及控制信号由一个独立的PLC来完成，形成一个独立完整的微机
14、监控单元。此外，系统抗干扰能力强，可扩展性好。可对全厂供电系实现远距离测量、监控，值班人员可以随时观察到整个供电系统的运行情况，出现事故时监控系统能立即报警并进行打印记录，工作人员可以通过这些信息迅速判断事故发生地点、查找事故发生原因 ，并及时做出相应的处理，从而减少停电的时间。日常工作时微机监控系统还可以根据要求打印出各种测量数据，而不必象以前需要人工抄表记录，减轻了工作人员的劳动强度，更为重要的是通过测控可合理地进行负荷调配、节约电能、降低能耗、优化运行。1.3变电所监控系统的功能及任务1.3.1变电所监控系统的功能随着微机技术的不断发展，特别是网络技术的应用，变电所远程监控系统的范围越来
15、越广，功能也越来越强大。此变电所微机远程监控系统有如下功能：a)数据采集功能：系统对所有的模拟量、开关量进行实时和定时数据采集，定时数据可根据设定的时间间隔自动转存于硬盘作为历史记录，并能报表打印。b）数据处理功能：系统能对模拟量进行合理性的校验和上下限比较，对开关量进行实时扫描，对事件记录输出并报警，对重要的历史数据进行处理并存盘。c)可通过监控主机的键盘和鼠标对断路器进行控制操作。1.3.2变电所监控系统的任务目前我国众多大中型企业都面临技术改造问题，随着监控的覆盖面的扩大，监控系统的任务也日益繁重，系统技术改造是一项重要的技改工作。此微机远程监控系统的主要任务就是监视变电站运行生产过程,
16、实现各类操作控制，完成变电站生产过程的监测与控制。所以该系统首先要能够实时采集全站生产过程中的各种实时信息，更新数据库，为监控系统提供真实可靠的运行信息。能提供正常情况下的运行显示，调用所有的数据，完成各种管理提示及统计报表等工作。实时监视生产过程中的各类异常报警(如短路、过载、过压、欠压、过电流等)信号，并做出相应的处理。此外，此系统不仅要在本地完成监视现场运行数据，对现场仪表进行标定，对操作参数进行修改，实现各种先进控制，方便地完成对控制系统的监视、设置参数等功能，而且在远程和异地也能实现控制系统操作和运行数据的传输，实现资源共享。2. 负荷计算2.1 电力系统负荷电力系统负荷是指电力系统
17、在某一时刻各类用电设备消耗的功率的总和。它们包括异步电动机、同步电动机、整流设备、电热设备和照明设备等。由于消耗功率有有功功率、无功功率、视在功率之分，因此电力系统负荷也包含有功负荷、无功负荷、视在负荷三种，其单位发别用kW、Kvar、KVA或MW、Mvar、MVA表示。为了叙述的方便，若非特殊说明，下述中的“负荷”泛指这三类负荷。2.2 负荷计算方法及内容负荷计算是供配电系统设计的基础，一般需要计算设备容量、有功功率、无功功率、视在功率等。目前，负荷计算的方法主要有：需用系数法、二项式法、利用系数法等。需用系数法是在大量的测量与统计的基础上，给出各类负荷的需用系数，然后把设备功率乘以需用系数
18、，直接求出计算负荷。这种方法简单易行，在变（配）电所的设计中被普遍采用。但是，当用电设备台数少而功率相差悬殊时，其计算结果往往偏小，因而这种方法一般只适用于整个工程的负荷计算。二项式法是把计算负荷看作由两个分量组成，一个分量是平均负荷，另一分量是数台大功率设备工作对负荷影响的附加功率。这种方法虽然也比较简单，但由于过分突出大型设备对电气负荷的影响，使计算结果往往偏大，而且方法本身所推荐的公式和系数，仪限于机械加工工业，与变（配）电工程内负荷情况相差较大，使用起来比较困难。利用系数法是采用利用系数求出最大负荷的平均功率，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这
19、种方法是以概率论和数理统计作为理论根据的，计算结果比较接近实际，适用范围较广，但囚计算过程繁琐，实际工程中一般不使用。本设计是以整个变电所为对象,故宜选用需用系数法来进行负荷计算。计算时我们需要将用电设备分组，求出各组用电设备的总安装容量，然后查表得到各组用电设备的需用系数及对应的功率因数和功率因数正切值，则2.3 负荷计算的意义及过程2.3.1 负荷计算的意义由于在设备设计时，与设备配套的电动机的容量通常留有一定的裕度，即使电动机功率完全符合设备的配套要求，由于使用的情况不同，也会影响电力负荷的大小。因此，要进行工程的供电设计，必须首先将这些原始资料变成电力设计所需要的假想负荷即计算负荷，然
20、后根据计算负荷按允许发热条件来确定发电机组和变压器的容量，选择供电系统的导线截面，确定提高功率因数的措施，选择及整定保护设备以及校验供电电压的质量等等。所以，电力负荷的计算是整个供电工程设计的依据。在方案设计与初步设计时，其电力负荷计算过小或过大，都会引起严重的后果。如负荷计算过低可能使供电元件过热，加速其绝缘损坏，增大电能损耗，引起电气线路走火，引发重大事故，影响供电系统的正常工作，甚至影响工程的战时指挥、通信联络等战时作用的发挥。反之，如果负荷计算过大，将使发电机组和变压器的容量过大，以及供电线路截面过大，相应的保护整定值就会定得过高，从而降低了电气设备保护的灵敏度；也会使工程的一次性投资
21、增加，过大的设备在长期负荷率严重不足的情况下运行也不经济。因此，负荷计算的正确与否，将直接关系到工程的供电质量和经济指标，必须认真对待。一般说来，当电力负荷值大于实际使用负荷的10%时，变压器容量要增加11%12%，电线电缆等有色金属的消耗量也要增加10%一20%，同时还会增加变压器无功功率所造成的有功电力损耗。由此可见，电力负荷计算在供电设计中，特别是在确定变压器容量时所占据的重要位置。故正确地选择计算负荷方法与特征参数，对电气设计具有特别重要的意义。2.3.2 负荷计算的过程原始资料负荷计算表见表2-1：顺序设备负荷名称电压(kv)高压电动机总台数/工作台数设备容量需用系数Costan使用
22、容量型式额定容量(kw)总容量(kw)工作容量(kw)Pj(kw)Qj(kvar)Sj(kva)1主井提升机10同步40001/1400040000.950.90.483800182442152副井提升机10直流1700/22002/2390039000.90.61.3335104668.35840.63通风机10同步30002/1600030000.742-0.9-0.482226-1068.52469.24压风机10同步5505/4275022000.75-0.9-0.481650-79218305瓦斯泵10异步8004/2320016000.750.750.88120010561598.
23、56制冷降温系统10200020000.70.750.88140012321864.97地面低压系统0.3880000.80.750.886400563285258井下高压负荷1060000.80.71.02480048966856.49变电所总计2498617447.830475表21 潘北矿变电所原负荷表其具体计算如下：1.主井提升机的容量计算： 2.副井提升机的容量计算： 3.通风机的容量计算： 4.压风机的容量计算： 5.瓦斯泵的容量计算： 6.制冷降温系统的容量计算： 7.地面低压系统的容量计算： 8井下高压负荷的容量计算： 9变电所总得容量计算： 3.电气主接线的设计电气主接线又称
24、为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最佳方案。3.1 电气主接线的设计原则电气主接线设计的基本原则为：以下达的设计任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展的方针，严格按
25、照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确地掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。因此，变电所主接线的设计必须满足安全、可靠、灵活、经济的基本要求。3.1.1 安全性要求安全包括设备安全和人身安全。因此，电气主接线必须遵照国家标准和电气设计规范，正确设计电气回路，合理选择电气设备，严格配置正常监视系统和故障保护系统，全面考虑各种保障人身安全的技术措施。3.1.2 可靠性要求可靠就是变电所的主接线应能满足各级负荷对供电可靠性的要求。提高供电可靠性的途径很多，例如，设置备用电源并采用备用电源自动投入装置、多路并联供电等。电气设备是供电系统中最薄弱的元件，为了使供电系统工作可靠，接
26、线方式应力求简单清晰，减少电器设备的数目。3.1.3 灵活性要求灵活就是在保障安全可靠的前提下，主接线能够适应不同的运行方式。例如负荷较轻时，能方便地切除不必要的变压器，而在负荷增大时，又能方便的投入，以利于经济运行。检修时操作简单，不致中断供电等。3.1.4 经济性要求经济是在满足以上要求的前提下，尽量降低建设投资和年运行费用。但是，在投资增加不多或经济许可的情况下，应尽量提高供电可靠性，减少停电损失。确定供电方式还应考虑未来用电负荷的发展。有的工厂和企业是分期建设的，由于没有分析研究进一步发展情况下如何做到使原有的接线方式易于合理改造，致使接线方式零乱、复杂，互不衔接而影响了供电的可靠性和
27、灵活性，在基建投资上也造成极大的浪费。3.2 电气主接线的设计步骤电气主接线的设计是发电厂、变电站整体设计的重要内容之一。实际的发电厂、变电站的工程设计是按照工程基本建设程序设计的，按实施进程一般分为四个阶段：初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计。其设计工作量大、专业划分较细。考虑到我们学生的设计时间不长，以实际工程设计的方式完成全部设计工作显然是不可能的。因此，在设计内容上主要侧重教学需要，掌握主要的和基本的电力工程设计与工程计算方法，这相当于实际电气初步设计的程度。电气主接线设计的一般步骤：1原始资料分析。根据下达的设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，各电压等级拟订可采用
28、的数个主接线方案。2对拟订的各方案进行技术、经济比较，选出最好的方案。各主接线方案都应该满足系统和用户对供电可靠性的要求，最后确定何种方案，要通过经济比较，选用年运行费用最小的作为最终方案，当然，还要兼顾到今后的扩容和发展。3绘制电气主接线图。按工程要求，绘制工程图，图中采用新国标图形符号和文字代号，并将所有设备的型号、主要参数、母线及电缆截面等标注在图上。3.3 电气主接线的选择采用单母线分段接线，其接线如图3-1所示。根据电源的数目和容量，母线可分为23段。当负荷量较大且出线回路很多时，还可以用几台分段断路器将母线分成多段。段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用的断路器数量越多，其配电装
29、置和运行也就越复杂，所需费用就越高。与一般单母线接线相比，单母分段接线增加了分段断路器QF以及两侧的隔离开关。W1W2QS1 QF QS2L1 L2 L3 L4图3-1 单母分段接线图QF1QF2QF3QF4QF5QF6QF7QF8110KV110KV10KV10KV图3-2 电气系统一次设备主接线图单母分段接线能够提高供电的可靠性和灵活性。当任一段母线或某一台母线隔离开关故障及检修时，自动或手动跳开分段断路器QF,仅有一半线路停电，另一段母线上的各回路仍可正常运行。重要负荷分别从两段母线上各引出一条供电线路，就保证了足够的供电可靠性。两段母线同时故障的几率很小，可以不予考虑。当可靠性要求不高
30、时，也可以用隔离开关QS将母线分段，故障时将会短时全厂停电，待拉开分段隔离开关后，无故障线路即可恢复运行。单母线分段接线除具有简单、经济和方便的优点外，可靠性又有一定的提高，因此，在中、小、型发电厂和变电所中仍被广泛应用，具体应用如下：（1）610kv配电装置总出线回路数为6回及以上，每一分段上所接容量不宜超过25MW.（2）3560KV配电装置总出线回路数为48回时。（3）110220KV配电装置总出线回路数为34回时。单母线分段接线的缺点主要有：（1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开接在该分段上的全部电源和出线，这样就减少了系统的发电量，并使该段单回路供电的用户停电。（2）任
31、一出线断路器检修时，该回路必须停止工作。由以上述所述，本实验电气设备一次主接线图可选择如图3-2所示。4.电气系统一次设备选型4.1 电气设备选择的一般条件电气设备应能满足正常、短路、过电压和特定条件下安全可靠地要求，并力求技术先进和经济合理。通常电气设备选择分两步，第一按正常工作条件选择，第二按短路情况校验其热稳定性和电动力下的动稳定性。1.按正常工作条件选择电器（1）额定电压电器的额定电压是其铭牌上标明的线电压，电器允许最高工作电压不应小于所在电网的最高工作电压。由于实际电网的线路首端通常高于末端电压5%10%，加上调压和负荷的波动，因此规定了电网最高运行电压不得超过电网额定电压的1.1倍
32、。因此选择是应满足。一般电器的最高工作电压，当额定电压在220KV及以下时为1.15,额定电压为330500KV时为1.1,因此选择电器时可采用式：（2）额定电流导体和电器的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备长期工作允许的电流。应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即：（3）环境条件对电器和导体额定值的修正环境温度（或冷却介质温度）影响散热条件，我国目前生产的电器的额定环境温度=40，裸母线的=25，如环境温度高于40，不超过60时，其长期允许电流按下式修正。式中，实际环境温度()； 长期发热允许温度； 环境温度为40时电器的额定电流。选电器时，还应考虑电器安装场所的环境条
33、件，如户内户外、海拔、污秽、地震等。2.按短路情况校验热稳定和动稳定（1）热稳定的校验电器设备一般由厂家提供了热稳定电流和热稳定时间t，回路中短路电流产生的热效应，则热稳定校验式为t（2）动稳定的检验短路冲击电流通过电器产生的电动力，应不超过厂家的规定，即应满足动稳定。算式由厂家给出的允许参数值的形式决定，如式中，短路冲击电流的幅值及其有效值； ，厂家给出的动稳定电流幅值及有效值。4.2 电气设备选择4.2.1 补偿电容器的选择由=24986=17447.8=30475可知:= =0.698 则=0.820.9，可以选择=0.95作为计算基准。为了提高系统功率因数，应并联电容器作为补偿装置。应
34、该补偿的无功功率为：=9220查资料知应该选择型号为TBB10-1200/200的电容柜，并且电容柜的数量为：个实际补偿的容量为：Q=8*1200=9600。此时功率因数0.90符合要求。4.2.2 主变压器的选择系统经过无功补偿后总的无功为：实际的视在功率为：查资料可知变压器型号可选择为：SFL1-31500/110，拟选用两台,其接法为YN,y0。该变压器参数如表4-1所示：表4-1 变压器参数容量/电压(KVA/KV)短路损耗空载损耗空载电流(%)阻抗电压(%)31500/110190310500.6710.54.2.3 高压架空线的选择由以上变压器参数，可以得出则在110KV侧：则线路
35、上电流为：根据规定，当最大负荷利用小时数h，长度超过20m以上，均应按经济电流密度选择架空线。由经济电流密度曲线可查得导体的经济电流密度A/mm。则：查表可知选LGJ-185型架空线。4.2.4 母线的选择按长期发热允许电流选择母线截面，由所选变压器可得其最大持续电流为：=1818.7A计算40C时的温度修正系数：K=0.816查表选用两条()的矩形铝导体， I=2375A=0.816(1) 热稳定校验假想断路器固有分闸时间为0.5s,电弧燃烧持续时间为0.05s,主保护动作时间为0.06s,所以短路持续时间=0.15+0.05+0.06=0.26s所选母线截面满足热稳定要求。(2) 动稳定校
36、验计算导体固有震动频率：故,求母线的相间应力 满足动稳定要求。4.2.5 高压开关柜的选择通过每个设备负荷的高压开关柜的电流根据上述公式通过各设备负荷的开关柜的电流计算如下:1 主井提升机：2 副井提升机：3 通风机：4 压风机：5 瓦斯泵：6 制冷降温系统： 7 井下高压负荷：根据上述计算值，查资料选取各设备开关柜和进线开关柜如下：设备开关柜型号:GG-1A(F2)ZS01 额定工作电流：50-1200A额定工作电压: 10KV隔离开关：GN19-10C1Q真空断路器：ZN7-10X操动机构：CD10电流互感器：LAJQ-10高压避雷器：HY5W-10外形尺寸(mm)：12813150205
37、04.2.6 其它设备的选择表4-2 各种电气设备的选择计算数据高压断路器隔离开关电压互感器电流互感器LW21-126CGWJ3-126JCC-110LCW-110U=110KV126KV110KV110KV110KVIJ=165.3A 2000A 630A300/540KA动稳定校验动稳定倍数=150热稳定校验55KA55KA4020.711624短路时间为短路保护装置实际最大的动作时间与断路器的断路时间之和，即 ,过流保护动作时间为0.5-0.7s,保护动作时间小于30ms 取0.6s，分闸时间0.06s5.短路电流计算系统图及等效电路图:图5-1 系统原理图图5-2 等效电路图5.1 短
38、路电流计算选定基准容量：，基准电压： 点短路基准电流为： 点短路基准电流为：最大运行方式和最小运行方式下系统阻抗为： 架空线电抗标幺值：变压器电抗标幺值：则总阻抗为处：处： 5.1.1 最大运行方式下的计算A. 三相短路i. 处：短路电流有名值：冲击电流：冲击电流有效值：ii. 处：短路电流有名值：冲击电流：冲击电流有效值：B. 两相短路i. 处： 短路电流有名值： 冲击电流： 冲击电流有效值： ii. 处： 短路电流有名值： 冲击电流： 冲击电流有效值： 5.1.2 最小运行方式下的计算A. 三相短路i. 处：短路电流有名值：冲击电流：冲击电流有效值：ii. 处：短路电流有名值：冲击电流：冲
39、击电流有效值：B. 两相短路i. 处：短路电流有名值： ii. 处：短路电流有名值： 6 变压器的主保护6.1 变压器故障分析电力变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障有绕组的相间短路、匝间短路、单相接地短路。这些故障所产生的电弧可能烧坏绕组的绝缘和铁心，使绝缘材料和变压器油气化，可能引起油箱爆炸，酿成火灾。油箱外部故障主要是套管和引出线上发生的相间短路与接地短路。变压器的不正常工作情况主要有：变压器过负荷，外部故障引起的过电流，油箱内部的油面降低等。根据故障分析变压器一般装设相应的保护装置。6.2 瓦斯保护6.2.1瓦斯保护的范围瓦斯保护的范围是变压器内部多相短路、匝间短
40、路，匝间与铁心或外皮短路，铁心故障(发热烧损)，油面下降或漏油，分接开关接触不良或导线焊接不良。瓦斯保护的优点是不仅能反映变压器油箱内部的各种故障，而且还能反映差动保护所不能反映的不严重的匝间短路和铁心故障。此外，当变压器内部进入空气时也有所反映。因此，是灵敏度高、结构简单、动作迅速的一种保护。其缺点是不能反映变压器外部故障(套管和引出线)，因此瓦斯保护不能作为变压器各种故障的唯一保护。瓦斯保护抵抗外界干扰的性能较差，例如剧烈的震动就容易误动作。如果在安装瓦斯继电器时未能很好地解决防油问题或瓦斯继电器不能很好地防水，就有可能漏油腐蚀电缆绝缘或继电器进水而造成误动作。6.2.2瓦斯保护的工作原理
41、瓦斯保护（气体保护）反应油箱内部部故障及油面降低而动作。其中轻瓦斯保护作用于信号，重瓦斯保护作用于跳闸。瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁心故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同。瓦斯保护就是利用反应气体状态的瓦斯继电器(又称气体继电器)来保护变压器内部故障的。在瓦斯保护继电器内，上部是一个密封的浮筒，下部是一块金属档板，两者都装有密封的水银接点。浮筒和档板可以围绕各自的轴旋转。在正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内
42、，处于上浮位置，水银接点断开.档板则由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于瓦斯继电器的上部空间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通延时信号，这就是所谓的“轻瓦斯”;当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使水银触点闭合，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的“重瓦斯保护”。重瓦斯动作，立即切断与变压器连接的所有电源，从而避免事故扩大，起到保护变压器的作用。6.2.3瓦斯保护的
43、装设瓦斯保护主要由安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中的瓦斯继电器（气体继电器）构成如图6-1所示。为了不妨碍气流的运动，在安装具有瓦斯继电器的变压器时，要把油枕一侧的滚轮垫高，使变压器顶盖与水平面的坡度为，通往油枕的连接管道的 坡图6-1瓦斯继电器安装位置1-瓦斯继电器；2-变压器油枕；3-变压器本体；4-连接管道;度为。这样，当油箱内部故障时,可使气体易于进入油枕，并能防止气泡积聚在顶盖内. 6.3 温度保护6.3.1变压器的温度保护电力变压器在运行中。它的运行温度是极其重要的。变压器的油温越高，油的劣化速度越快，另一方面变压器油的温度越高。也会使变压器绕组绝缘老化、变脆，电器特性变坏。
44、为此，规定变压器上的油层温度最高允许为95一般情况下为85所以必须对运行中的变压器上层油温加以监视为了对变压器油温的监视。就必须要安装温度计 。用于测量变压器上层油温度的温度计基本有3种：玻璃 管温度计、压力式温度计和电阻温度计。所有温度计的测温元件都应放入变压器箱盖上的温度计座内并在温度计座内注入变压器油，然后进行密封处理。 一般有玻璃管温度计，压力式温度计，和电阻式温度计。因为此处变压器容量大于1000KVA，所以在此选用压力式温度计。6.3.2压力式温度计 压力式温度计又称信号温度计采用 wrZ型电接点压力温度计。这种温度计的探头为一封闭温包，根据测量范围不同，在温包内充以相应的蒸发液体(例如，氯甲烷、乙醚、丙酮等或压力氮气)。温度计、温包和连接两者的毛细管共同构成一个测温封闭系统测量时将温
