电力系统继电保护技术与分析论文(初稿)副本.doc

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1、东北大学继续教育学院毕业设计（论文） 设计（论文）题目： 电力系统继电保护技术与分析 姓名： 杨继风 学 号： C02351011430004 专业： 电气工程及其自动化 学习中心： 山西奥鹏 住址： 山西省寿阳县段王煤业集团公司生活区 ： 15831840666 0354-4934576 Email: 1058924509qq 开题日期： 2016 年 1 月 13 日 指导教师： 会国涛 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目： 电力系统继电保护技术与分析基本内容：本次毕业设计内容为电力系统继电保护技术与分析。对于各科知识的综合运用能力、分析问题的能力和解决实际问题的能力，最终掌继电保

2、护的基本技能1、了解继电保护基本功能及设计的基本目的。2、继电保护装置规划配置及配置原则进行研究。3、掌握变电站电力系统继电保护整定计算、短路计算等的方法。4、运用继电保护对变电站系统进行保护并做出技术分析。指导教师：会国涛2016年2月1日指 导 教 师 评 语从设计 （论文）的选题、内容、论点、论据、结论、实验数据的可靠性、方法的运用、工作量、图件的质量、创新性、科学态度、环境保护、外文资料和计算机应用等方面予以评述：指导教师签字： 指导教师职称：评阅时间 年 月 日目 录内 容 提 要11. 绪 论31.1 继电保护的概述31.1.1继电保护主要特点：31.2继电保护装置具备的基本性能3

3、1.3继电保护基本原理和保护装置的组成41.4 研究的意义及国内外现状52.变电站继电保护和自动装置规划92.1继电保护基本技术要求92.2继电保护装置规划112.3继电保护装置各功能研究16.短路电流计算193.1 标幺制及标幺值计算方法203.2双绕组变压器的参数计算213.3绕组变压器的参数计算223. 4 输电线路参数的计算243. 5短路电流的计算243.5.1 短路的形式243.5.2无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量263. 6短路电流计算过程273.6.1计算过程273.6.2 三相短电流计算284.继电保护及整定计算314.1一般规定314.2 高压供电线路3

4、34.3变压器354.4 电动机375.研究结论与建议39参考文献41内 容 提 要电力系统的安全可靠运行直接关系各行各业的生产、千家万户的生活甚至于人们的生命安全。因此电力系统对继电保护提出了更高的要求。电力系统继电保护技术的发展，历经了电磁型、晶体管型、集成电路型、微机型的发展过程。至今，不同形式的保护还在电力系统中广泛存在并发挥作用。对于微机型继电保护装置由于其性能的优越运行可靠，越来越得到用户的认可从而在配电系统中大量使用。继电保护技术在配网中得到很大的发展，并且超越原有的行业范围，走向多功能智能化，而传统意义上的独立的继电保护装置正在消失。今后的发展方向是高智能化的综合自动化。随着微

5、机继电保护装置的广泛应用和变电站综合自动化水平不断提高，各种智能设备采集的模拟量、开关量、一次设备状态量大大增加，运行人员可以从中获取更多的一、二次设备的实时信息。但是，由于目前的微机型二次设备考虑较多的是对以往设备功能的替代，导致这些设备基本上是独立运行，致使它们采集的大量信息白白流失，未能得到充分利用。 电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用。电网继电保护及故障录波器信息处理系统通常由设在网（省、市）调度中心的主站或设在地区调度（或设备直管单位）的主站和若干个设在其所管辖的变电站、发电厂的子站，通过电力系统的数据通信网络（或专线）连接而成。故障信息系统的任务是收

6、集管理电网中各运行厂、站中的保护装置、安全自动装置等涉及电网异常时动作的装置的动作信号、断路器的分合信号以及装置的运行异常信号；微机保护装置和故障录波器的故障录波数据和故障报告、保护的定值等；以及对这些数据、信号的综合、统计、计算和分析等处理与管理，实现继电保护运行、管理和电网故障处理的网络信息化、自动智能化，达到为调度员安全、准确、迅速处理电网事故提供信息支持与决策参谋；为继保人员对保护、安全自动装置及故障录波器的动作行为分析和现代化运行管理提供必要的支持。总之，不管发展速度如何，未来的电力保护必定是组装灵活、功能完善、维护简单、人机界面友好的高度智能化的综合自动化保护。随着市场、标准的逐步

7、规范，随着更多的厂家加入这一技术领域，电力保护也必将会以更快的速度向前迈进。关键词：电力系统；综合自动化；继电保护1. 绪 论1.1 继电保护的概述研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。1.1.1继电保护主要特点：继电保护是一门综合性的学科。它奠定理论电工，电机学、电力等基础理论学科，还与电子技术、计算机技术、通信技术各信息学科等新技术有着密切的关系。1.2继电保护装置具备的基本性能继电保护装置必须具备以下5项基本性能：安全性。在不该动

8、作时，不发生误动作。可靠性。在该动作时，不发生拒动作。快速性。能以最短时限将故障或异常消除。选择性。在可能的最小区间切除故障，保证最大限度地向无故障部分继续供电。灵敏性。反映故障的能力，通常以灵敏系数表示。选择继电保护方案时，除设置需满足以上5 项基本性能外，还应注意其经济性。即不仅考虑保护装置的投资和运行维护费，还必须考虑因装置不完善而发生拒动或误动对国民经济和社会生活造成的损失。1.3继电保护基本原理和保护装置的组成 继电保护装置要求能反应电气设备的故障和不正常工作状态并自动迅速地，有选择性地动作于断路器将故障设备从系统中切除，保证无故障设备继续正常运行，将事故限制在最小范围，提高系统运行

9、的可*性，最大限度地保证向用户安全连接供电。继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用，必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”，以实现继电保护的功能。因此，通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护： (1)反映电气量的保护 电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别就可以构成各种不同原理的继电保护装置。

10、例如: 反映电流增大构成过电流保护； 反映电压降低(或升高)构成低电压(或过电压)保护； 反映电流与电压间的相位角变化构成方向保护； 反映电压与电流的比值的变化构成距离保护。 除此以外还可根据在被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、高频保护等。 同理，由于序分量保护灵敏度高，也得到广泛应用。 新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。 (2)反映非电气量的保护 如反应温度、压力、流量等非电气量变化的可以构成电力变压器的瓦斯保护、温度保护等。 继电保护相当于一种在线的开环的自动控制装置，根据控制过程信号性质的不同，可以分模拟型(它

11、又分为机电型和静态型)和数字型两大类。对于常规的模拟继电保护装置，一般包括测量部分、逻辑部分和执行部分。测量部分从被保护对象输入有关信号，再与给定的整定值比较，以判断是否发生故障或不正常运行状态；逻辑部分依据测量部分输出量的性质、出现的顺序或其组合，进行逻辑判断，以确定保护是否应该动作；执行部分依据前面环节判断得出的结果子以执行：跳闸或发信号。1.4 研究的意义及国内外现状电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源，电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好，便于扩建。但是电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现

12、各种故障和不正常运行状态。故障中最常见、危害最大的是各种形式的短路。为此，需要安装各种形式的保护装置，用分层控制方式实施安全监控系统，对包括正常运行在内的各种运行状态实施监控，以确保电力系统安全正常且更好的运行。我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业，在建国后其发展历经了4个历史阶段，50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。自50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的

13、时代。在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所相继研制了不同原理、不同形式的微机保护装置。并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保

14、护的时代。微机型继电保护装置的普遍特点可归纳为：维护调试方便，具有自动检测功能;可靠性高，具有极强的综合分析和判断能力可实现常规模拟保护很难做到的自动纠错，即自动识别和排除干扰，防止出于干扰而造成的误动作，并具有自诊断能力，可自动检测出保护装置本身硬件系统的异常部分，配合多重化设计可有效地防止拒动;保护装置自身的经济性;可扩展性强，易于获得附加功能;保护装置本身的灵活性大，可灵活地适应于电力系统运行方式的变化：保护装置的性能得到很好地改善，具有较高的运算和大容量的存储能力等等。这些特点在很大程度上反映了保护软件设计的重要性、灵活性特征。但在实践中，数字保护的元件和保护逻辑大多预先由保护生产厂商

15、设置，这给工程人员的实用化分析和判别带来较多不便。于是国内外保护界均有意将以用户应用作为微机保护的软件设计中的重要部分而加以充分考虑，用户可配置的保护或“透明化设计”。这样一来，一方面，在保护软件方面，新型保护软件的设计强调保护系统多重原理的实现以及保护数据处理流程的透明性(即在一定条件下，配合相应的保护测试软件，继电保护对于用户是开放的)。另一方面，保护将具有多功能特性，增强的网络功能、用户界面的友好等等。新型数字保护应用智能型保护原理(如小波分析原理等)，以高级语言编程为主体构架，采用实时多任务操作系统，实现软件标准化、可编程并具有继承件，避免在不同编程语言环境下重复开发，减少开发工作量，

16、提高开发效率，便于维护;而将汇编语言编程作为辅助编程手段，完成对系统初始化和底层硬件的实时操作，以提高系统的运行效率。2.变电站继电保护和自动装置规划2.1继电保护基本技术要求2.1.1继电保护技术要求（1）起动失灵的保护为线路、过电压和远方跳闸、母线、短引线、变压器（高抗）的电气量保护。（2）断路器失灵保护的动作原则为：瞬时分相重跳本断路器的两个跳闸线圈；经延时三相跳相邻断路器的两个跳闸线圈和相关断路器（起动两套远方跳闸或母差、变压器保护），并闭锁重合闸。（3）失灵保护应采用分相和三相起动回路，起动回路为瞬时复归的保护出口接点（包括与本断路器有关的所有电气量保护接点）。（4）断路器失灵保护应

17、经电流元件控制实现单相和三相跳闸，判别元件的动作时间和返回时间均不应大于20ms。（5）重合闸仅装于与线路相联的两台断路器保护屏（柜）内，且能方便地整定为一台断路器先重合，另一台断路器待第一台断路器重合成功后再重合。（6）断路器重合闸装置起动后应能延时自动复归，在此时间内断路器保护应沟通本断路器的三跳回路，不应增加任何外回路。（7）闭锁重合闸的保护为变压器、失灵、母线、远方跳闸、高抗、短引线保护。 （8）短引线保护可采用和电流过流保护方式，也可采用差动电流保护方式。（9）短引线保护在系统稳态和暂态引起谐波分量和直流分量影响下不应误动作。（10）短引线保护的线路或变压器隔离刀闸辅助接点开入量不应

18、因高压开关场强电磁干扰而丢失信号。对隔离刀闸辅助接点的通断应有监视指示。2.1.2继电保护基本要求为保证安全供电和电能质量，继电保护应满足四项基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。对继电保护装置有哪些基本要求 要求是：选择性、快速性、灵敏性、可靠性。 选择性：系统中发生故障时，保护装置应有选择地切除故障部分，非故障部分继续运行； 快速性“短路时，快速切除故障这样可以缩小故障范围，减少短路电流引起的破坏；减少对用记的影响；提高系统的稳定性； 灵敏性：指继电保护装置对保护设备可能发生的故障和正常运行的情况，能够灵敏的感受和灵敏地作，保护装置的灵敏性以灵敏系数衡量。 可靠性：对各种故障和不正常

19、的运方式，应保证可靠动作，不误动也不拒动，即有足够的可靠。2.2继电保护装置规划2.2.1变压器保护的配置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：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。利用安装在变压器油箱与油枕间的瓦斯继电器来判别变压器内部故障；当变压器内部发生故障时，电弧使油及绝缘物分解产生气体。故障轻微时，油箱内气体缓慢的产生，气体上升聚集在继电器里，使油面下降，

20、继电器动作，接点闭合，这时让其作用于信号，称为轻瓦斯保护；故障严重时，油箱内产生大量的气体，在该气体作用下形成强烈的油流，冲击继电器，使继电器动作，接点闭合，这时作用于跳闸并发信，称为重瓦斯保护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。主变压器纵联差动保护按照循环电流的原理构成。在变压器两侧都装设电流互感器，其二次绕组按环流原则串联，差动继电器并接在回路壁中，在正常运行和外部短路时，二次电流在臂中环流，使差动保护在正常运行和外部短路时不动作，由电流互感器流入继电器的电流应大小相等，相位相反，使得流过继电器的电流为零；在变压器内部发生相间短路时，从电流互感器流

21、入继电器的电流大小不等，相位相同，使继电器内有电流流过。但实际上由于变压器的励磁涌流、接线方式及电流互感器误差等因素的影响，继电器中存在不平衡电流，变压器差动保护需解决这些问题，方法有：靠整定值躲过不平衡电流采用比例制动差动保护。采用二次谐波制动。采用间歇角原理。采用速饱和变流器。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）。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。反映大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及过电压保护。反映变压器过负荷的变压器过负荷（信号）保护。反映变压器非全相运行的非全相保护。2.2.2 35

22、kV及以下中性点非直接接地电网中线路保护配置35kV（包括66kV）有以下中性点非直接接地电网线路的相间短路保护必须动作于断路器跳闸，单相接地时，由于接地电流小，三相电压仍能保持平衡，对用户没有很大影响。因此，单相接地保护一般动作于信号，但单相接地对人身和设备的安全产生危害时，就应动作于断路器跳闸。2.2.3相间短路的电流、电压保护根据有关规程，相间短路保护应该按下列原则配置：(1) 保护的电流回路的电流互感器采用不完全星形接线，各线路保护用电流互感器均装设在A、C两相上，以保证在大多数两点接地情况下只切除一个故障接地点。(2) 采用远后备保护方式。(3) 线路上发生短路时，如厂用电或重要用户

23、的母线电压低于50%60%额定电压时，应快速切除故障，以保证非故障部分的电动机能继续运行。相间短路的电流电压保护通常是三段式保护。第段为无时限电流速断保护或无时限电流闭锁电压速断保护；第段为带时限电流速断保护或带时限电流闭锁电压速断保护；第段为过电流保护或低电压闭锁的过电流保护。但根据被保护线路在电网中的地位，在能满足选择性、灵敏性和速动性的前提下，也可只装设、段，、段或只装设第段保护。2.2.4单相接地零序电流保护中性点非直接接地系统发生单相接地时，由于接地电流小，一般只在发电厂和变电所的母线上装设单相接地监视装置。2.2.5短线路纵差动保护34km及以下的短线路（包括110kV及以上电压等

24、级），无论是采用电流电压保护还是采用距离保护，常常都不能满足选择性、灵敏性和速动性的要求。在这种线路上经常需要采用纵差动保护以适应系统运行的需要。发电厂厂用电源线（包括带电抗器的电源线），一般距离较短，宜装设纵联差动保护。2.2.6母线保护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，与其他电气设备一样，母线及其绝缘子也存在着由于绝缘老化、污秽和雷击等引起的短路故障，此外还可能发生由值班人员误操作而引起的人为故障，母线故障造成的后果是十分严重的。当母线上发生故障时，将使连接在故障母线上的所有元件被迫停电。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。一般说来，低压

25、母线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单母线分段时，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，因此在超高压电网中普遍地装设专门的母线保护装置。母线保护的基本配置为：（1）母线差动保护（2）母联充电保护（3）母联过流保护（4）母联失灵与母联死区保护（5）断路器失灵保护我省母联充电保护和母联过流解列保护是单独配置的，充电保护是相电流保护，母联过流解列保护要相电流和零序过流保护。2.2.7备用电源自投装置保护发备用电源自动投入装置是保证供电可靠性的重要设备。电源备自投装置采集断路器位置、电压、电流等信息，如判断出配电装置已失去主电源将自动

26、合上备用电源。微机型电源备自投装置的工作原理和微机保护基本相同。备用电源备自投装置主要用于110kV及以下的中低压配电系统中，因此其主接线方案是根据变电所、发电厂厂用电的主要一次接线方案设计的。和一次接线方案相对应，电源备自投装置主要有低压母线分段开关、内桥开关、线路三种备自投方案。2.2.8其它安全自动装置保护继电保护装置动作后切除故障后可能引起电力系统无功和有功的不平衡和是电力设备的超载运行。这些将导有可能导致导致系统的稳定破坏或设备的损坏。安全自动装置是自动装置的一种，它通过采集相关间隔的电压、电流及位置信息分析电力系统是否存在影响安全稳定的隐患并执行预先设置好的策略，如切除机组、切除负

27、荷等以达到防治电力系统失去稳定性和避免电力系统发生大面积停电的目的，包括低频低压切负荷、过载联切、振荡解列、失步解列等。安全自动装置的基本工作原理和继电保护装置是相同的。在国外也有将安全自动装置称作系统保护，以区别于继电保护装置。如果说继电保护是电力系统的第一道防线，那么安全自动装置是电力系统的第二道防线。2.3继电保护装置各功能研究 继电保护装置是实现继电保护的基本条件,要实现继电保护的作用,就必须要具备有科学先进、行之有效的继电保护装置,所谓“工欲善其事,必先利其器”,有了设备的支持,才真正具备了维护电力系统的能力。因此,要做好继电保护的工作,就必须要重视保护的设备。而设备的质量问题,直接

28、决定了继电保护的效果,因而必须对继电保护的装置提出较高的要求。1.继电保护装置的灵敏性。即要求继电器保护装置,可以及时的把继电保护设备,因为种种问题而出现的故障和运行异常的情况,灵敏的反映到保护装置上去,及时有效的反映其保护范围内发生的故障。以便相关部门和人员采取及时有效的防治措施。2.可靠性。即要求继电器保护装置的正常,不能发生误动或拒动等不正常的现象,在继电器接线和回路接点上要保证其简练有效。 3.快速性。即要求继电设备能在最短时间内,消除故障和异常问题,以此保证系统运行的稳定,同时可以把故障设备的损坏降到最低限度,以最快的速度启动正常设备的正常运转,避免出现由局部故障而造成全面故障的情况

29、出现。 4.选择性。即在要求继电器在系统发生故障后,可能选择性的断开离故障点最近的开关或断路器,有目标的,有选择性的切除故障部分,在实现最小区间故障切除的同时,保证系统其它正常部分最大限度地继续运行。5.重要性。不仅要在选用上考虑其是否达到基本运行条件的要求,还要在日常的检测和维护上做好工作。 （1）首先,要全面了解设备的初始状态。继电保护设备的初始状态,影响其日后的正常和有效运行。因此必须注意收集整理设备图纸、技术资料以及相关设备的运行和检测数据的资料。对设备日常状态的检修,要对设备生命周期中各个环节都必须予以关注,进行全过程的管理。一方面是保证设备正常的、安全有效的使用,避免投入具有缺陷的

30、设备。同时在恰当的时机进行状态检修,以便能真正的检测出问题的所在,并及时的找到应对方案。另一方面,在设备使用投入前,要记录好设备的型式试验和特殊试验数据、各部件的出厂试验数据、出厂试验数据以及交接试验数据和运行记录等信息。 （2）其次,要对设备运行状态数据进行及时全面的统计分析。首先要了解设备出现故障的特点和规律,进而通过对继电保护装置运行状态的日常数据的分析,预先判断分析故障出现的部分和时间,在故障未发生时,及时的排查。因此状态检修数据管理就显得非常重要,要把设备运行的记录、设备状态监测与诊断的数据等结合起来,通过正确的完整的技术数据进行状态检修。通过数据的把握和设备运行规律的把握,可以科学

31、地制定设备的检修方案,提高保护装置的安全系数和使用周期,保证电力系统的正常运行。（3）再次,要了解继电设备技术发展趋势,采用新的技术对设备进行监管和维护。在电力事业高度发展,继电保护日益严峻,继电保护设备不够完善的情况下,必须加强对新技术的应用,唯此才能保证保护装置的科学有效,在电力系统的保护中发挥应有的贡献。 (4)而且,目前我国在线监测技术上,使用还不够成熟,在日常的状态检修工作中还不能做出准确的判断,只能依靠在线数据与离线数据的相互配合,进行综合分析评价。因此,对各种新技术的使用是必要的,比如在离线监测装置和技术上的使用,运用红外热成像技术、变压器绕组变形测试等,进行日常的设备监测与维护

32、,可以更有效的分析设备的状态,有利于设备和系统的安全。.短路电流计算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之间发生通路的情况。产生短路的原因有以下几个方面：1、元件损坏2、气象条件恶化3、人为事故4、其它在三相系统中可能发生的短路有：1、三相短路f(3) 2、两相短路f(2) 3、两相接地短路f(1,1)。三相短路也称为对称短路,系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其它类型的短路都是不对称的路。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,三相短路机会最少。从短路计算方法来看,一切不对称短路的计算在采用对称分量法后,都归结为对称

33、短路的计算。短路计算的目的:1、选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备为了合理的配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数,必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析.在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值,还必须知道在网络中的分布情况.有时还要知道系统中某些节点的电压值2、在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时,为了比较各种不同方案的接线图,确定是否需要采取限制短路电流的措施,都要进行必要的短路电流计算。3、进行电力系统暂态稳定计算,研究短路对用户工作的影响等,也包含有一部分短路计算，在实际工作中,根据一定的任务进行短路计算时必须首先确定计算条件.所谓计算条件是指短路发生时系统的运行方

34、式,短路的类型和发生地点,以及短路发生后所采取的措施.3.1 标幺制及标幺值计算方法 所谓标幺制，就是把各个物理量均用标幺制来表示的一种相对单位制3.1.1 标幺制的概念 标幺制（per unit）电路计算中各物理量和参数均以其有名值与基准值的比值表示无量纲体制。例如物理量A，有其相应基准值AB，则A的标幺值A*A/AB。3.1.2标么值的折算. 进行电力系统计算时,除采用有单位的阻抗、导纳、电压、电流、功率等进行运算外,还可采用没有单位的阻抗、导纳、电压、电流、功率等的相对值进行运算.前者称有名制,后者称标么制.标么制之所以能在相当宽广的范围内取代有名制,是由于标么制具有计算结果清晰、便于迅

35、速判断计算结果的正确性、可大量简化计算等优点。 标么值=实际有名值（任意单位）/基准值（与有名值同单位）对于直接电气联系的网络,在制订标么值的等值电路时,各元件的参数必须按统一的基准值进行归算.由于各元件的额定值可能不同,因此,必须把不同基准值的标么阻抗换算成统一基准值的标么值.现统一选定的基准电压和基准功率分别为V和S,则电抗的实际有名值换算成标么值,即在工程计算中规定,各个电压等级都以其平均额定电压V作为基准电压.根据我国现行的电压等级,各级平均额定电压规定为3.15, 6.3, 10.5, 15.75, 37, 115, 230, 345, 525KV3.2双绕组变压器的参数计算 变压器

36、的参数一般是指其等值电路中的电阻RT，电抗XT，电导GT和电纳BT ，变压器的变比K。根据铭牌上所给的短路损耗PS，短路电压VS%，空载损耗PO，空载电流IO%。前两个数据由短路试验得到，用以确定RT和XT；后两个数据由空载试验得到，用以确定GT和BT。电阻RT：变压器作短路试验时,将一侧绕组短接,在另一侧绕组施加电压,使短路绕组的电流达到额定值.由于此时外加电压较小,相应的铁耗也小,可以认为短路损耗即等于变压器通过额定电流时原、副方绕组电阻的总损耗.在电力系统计算中,常用变压器三相额定容量和额定线电压进行参数计算,则公式为:RT=PSKWVN2KV103/SN2KVA电抗XT: 当变压器通过

37、额定电流时,在电抗上产生的电压降的大小,可以用额定电压的百分数表示,对于大容量变压器,其绕组电阻比电抗小得多,则公式:XT=VS%VN2KV103/100/SNKVA电导GT:变压器的电导是用来表示铁芯损耗的.由于空载电流相对额定电流来说是很小的,绕组中的铜耗也很小,所以近似认为变压器的铁耗就等于空载损耗,则公式为:GTS=P0KW10-3/VN2KV电纳BT: 变压器的电纳代表变压器的励磁功率.变压器空载电流包含有功分量和无功分量,与励磁功率对应的是无功分量.由于有功分量很小,无功分量和空载电流在数值上几乎相等.BTS=I0%SNKVA10-3/100/VN2KV变压比KT: 在三相电力系统

38、计算中,变压器的变压比通常是指两侧绕组空载线电压的比值.对于星形和三角形接法的变压器,变压比与原副方绕组匝数比相等;对于星三角形接法的变压器,变压比为原副方绕组匝数比的倍.根据电力系统运行调节的要求,变压器不一定工作在主抽头上,因此,变压器运行中的实际变比,应是工作时两侧绕组实际抽头的空载线电压之比.3.3绕组变压器的参数计算三绕组变压器等值电路中的参数计算原则与双绕组变压器的相同,下面分别确定各参数的计算公式.3.3.1 电阻参数计算 电阻R1,R2,R3:为了确定三个绕组的等值阻抗,要有三个方程,为此,需要有三种短路试验的数据.三绕组变压器的短路试验是依次让一个绕组开路,按双绕组变压器来作

39、.通过查手册可得短路损耗分别为,则有PS1=1/2(PS(1-2)+PS(3-1)-PS(2-3)PS2=1/2(PS(1-2)+PS(2-3)-PS(3-1)PS3=1/2(PS(2-3)+PS(3-1)-PS(1-2) 求出各绕组的短路损耗后,便可导出双绕组变压器计算电阻相同形式的算式,即:Ri=PsiKWVN2KV103/SN2KVA 2.3.2电抗参数计算 电抗X1,X2,X3:和双绕组变压器一样,近似地认为电抗上的电压降就等于短路电压.在给出短路电压力 后,与电阻的计算公式相似,各绕组的短路电压为VS1%=1/2(VS(1-2)%+VS(3-1)%-VS(2-3)%)VS2%=1/2

40、(VS(1-2)%+VS(2-3)%-VS(3-1)%)VS3%=1/2(VS(2-3)%+VS(3-1)%-VS(1-2)%)各绕组的等值电抗为:Xi=Vsi%VN2KV103/100/SNKVA3. 4 输电线路参数的计算 输电线路的参数有四个:反映线路通过电流时产生有功功率损失效应的电阻;反映载流导线周围产生磁场效应的电感;反映线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生有功功率损失的电导;反映带电导线周围电场效应的电容.输电线路的这些参数通常可以认为是沿全长均匀分布的,每单位长度的参数为r、x、g 及b.当线路长为l(km)时,R=rl;X=xl;G=gl;B=bl由于沿绝

41、缘子的泄漏很小,可设G=0.3. 5短路电流的计算3.5.1 短路的形式在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。其中三相短路，属对称性短路；其它形式的短路，属非对称短路。1、三相短路：用文字符号k(3)表示，如图。2、两相短路：用是k (2)表示，如图。 3、单相短路，用k (1)表示，如图4、两相接地短路：是指中性点不接地系统中两不同相均发生单相接地而形成的两相短路，如图e所示；也指两相短路后又接地的情况，如图f所示；都用是k(1.1) 表示。它实质上就是两相短路，因此也可用是k (2)表示 。3.5.2无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程和物理量1、无限大容

42、量电力系统定义：无限大容量电力系统，指其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。近似：如果电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗510，或电力系统容量超过用户供电系统容量50倍时，可将电力系统视为无限大容量系统。工厂供电系统一般来说，由于工厂供电系统的容量远比电力系统总容量小，也就是说可将电力系统视为无限大容量的电源。2、短路有关的物理量1.短路电流周期分量：2.短路电流非周期分量：3.短路全电流：4.短路冲击电流： 5.短路稳态电流：3. 6短路电流计算过程3.6.1计算过程 1、首先要绘出计算电路图

43、。并计算短路电路中各元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值一般是分子标序号，分母标阻抗值。2、绘出计算电路图、元件编号、绘等效电路、计算阻抗和总阻抗、计算短路电流和短路容量。3.6.2 三相短电流计算最大运行方式：如两电站的六台机组全部投入运行，中心变电所在地母线上的系统等值标么电抗为。城关变电所总负荷为（侧），由金河电站供给、青岭电站供给。剩余的经中心变电所送入系统。最后化简所得的电抗为：X32=0.712；X33=10.791；X34=5.047解：根据题意解得三相短路电流系统：I*j= 1/X*j = 1/0.712 =1.4

44、06I(3)s.max=IjI*j =7.731青岭：X*js= X*jSe/Sj = 1.079 查表得：I*e=0.98 I(3)q.max=I ” = I*eSe/1.73Up =0.541金河：X*js= X*jSe/Sj = 0.757 查表得：I*e=1.353 I(3)j.max=I ” = I*eSe/1.73Up =1.1153.5.2两相短路电流计算最小运行方式：两电站都只有一台机组投入运行，中心变电所母线上的系统等值标么电抗为城关变电所总负荷为（侧），由金河电站供给、青岭电站供给。剩余的经中心变电所送入系统。化简电抗图，得出两相正负序电抗图后，合并得出：X31=0.826

45、；X32=10.804；X33=11.562解：根据题意解得三相短路电流系统：I*j= 1/X*j = 1/1.661 =0.602Is=IjI*j =3.310I(3)s.min= 1.73Is5.733青岭：X*js= X*jSe/Sj = 1.163 查表得：I*e=0.911 I ” = I*eSe/1.73Up =0.25 I(3)q.min=1.73I ” = 0.433金河：X*js= X*jSe/Sj = 0.815 查表得：I*e=1.265 I ” = I*eSe/1.73Up =0.261 I(3)j.min=1.73I ” = 0.452 4.继电保护及整定计算4.1一

46、般规定计算继电保护装置的动作值，应依据使保护装置动作达到有选择性、快速性、灵敏性和可靠性的四个基本要求为原则，综合分析全部数据合理的确定保护动作值。 1.选择性：当系统发生故障时，保护装置只将故障设备切除，保证无故障部分继续运行，尽量减少停电面积，要求上、下级保护之间的配合达到如下要求： 1）时间阶梯差： t=t1-t2 式中 t1上级保护动作时限（秒）; t2下级保护动作时限（秒）。 对定时限继电器t取0.50.7秒，反时限继电器t取0.61.0秒。2）配合系数： 式中：Idz.1下级保护动作电流（安）； Idz.1下级保护动作电流（安）； 3）反时限继电器或定、反时限继电器的上、下级配合，要通过计算，绘制出实现特征性曲线，在曲线上要求时限和定制均达到1）、2）项的配合条件。 2.快速性：保护装置应以足够小