继电保护装置的基本组成范文

导语：如何才能写好一篇继电保护装置的基本组成，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【关键词】 继电 保护 趋势

我国自上世纪90年代后期开始也开展了配电自动化研究与应用工作，目前，经过十几年的探索与实践，配电自动化技术已经比较成熟，为故障的快速和科学处理奠定了良好的基础。长期以来，在配电自动化系统的故障处理功能研究领域，国内外开展了大量卓有成效的研究。

1 继电保护的发展现状

1.1 继电保护的现状

继电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的。几十年来，随着我国电力系统向高电压、大机组、大电网发展，继电保护技术及其装置应用水平获得很大提高。在20世纪50年代以前，继电保护是用电磁型的机械元件构成的。随着半导体器件的发展，利用整流二极管构成的整流型元件和由半导体分立元件组成的保护装置得到了推广利用。20世纪70年代以后，利用集成电路构成的装置在电力系统继电保护中得到广泛应用。到80年代后，计算机技术发展很快，利用计算机强大的计算分析能力来分析电力系统的有关电量，判定系统是否发生故障。目前，在电力系统中，微机型继电保护及自动装置得到了广泛应用，它与传统保护相比有明显的优越性。

继电保护技术与其他技术不同的是，新技术不能完全取代老技术。电力系统中运行的继电保护可以说是“四世同堂”。由于计算机网络的发展和其在电力系统中的大量采用，给微机保护提供了无可估量的发展空间，微机硬件和软件功能的空前强大，变电站综合自动化的提高，电力系统光纤通信网络的逐步形成，使得微机保护不再是一个孤立的、任务单一的、消极待命的装置，而是积极参与、共同维护电力系统整体安全稳定运行的计算机自动控制系统的基本组成单元，进入20世纪90年代以来，它在我国已得到了广泛应用，受到电力系统运行人员的欢迎，已经成为继电保护装置的主要形式，从而使得继电保护成为电力科学中最活跃的分支。电力系统的快速发展又给继电保护技术提出了艰巨的任务，电子技术、计算机技术、通信技术又为继电保护技术的发展不断注人新的活力。

1.2 继电保护技术的发展趋势

继电保护技术的未来趋势是向微机化、网络化、一体化的方向发展。电力系统对继电保护的要求不断提高，除了实现基本功能外，还应具有故障信息和数据的存储、对数据的快速处理、与其他继电保护联网、共享信息和网络资源等能力。因此，继电保护的微机化是保护技术的必然发展趋势。

保证系统安全稳定运行，就要求各个继电保护共享全系统的运行和故障信息的数据，各个继电保护在分析这些信息和故障的基础上协调动作，才能确保系统的安全稳定运行。实现这种功能的基本条件是将全系统的继电保护全部用计算机网络连接起来，实现继电保护的网络化。计算机网络作为信息和数据的通信工具，已成为当前的技术支柱，那么实现继电保护的网络化，在当前的技术条件下是完全可能的。

如果实现了继电保护的微机化和网络化，继电保护可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将自身所获得的信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此，各个继电保护不但可完成本身基本功能，而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能，即实现了保护、控制、测量、数据通信一体化。

2 继电保护的目标

2.1 继电设备的故障

电力系统继电保护是电力系统安全、稳定运行的可靠保证。电力系统中的电气设备在运行中，受自然的（如雷击、风灾、机械损伤等）外力破坏、内部绝缘击穿、人为的（如设备制造上的缺陷、误操作等）原因等，不可避免地会发生各种形式的短路故障和不正常工作状态。

电气设备故障最常见的是短路，其中包括三相短路、两相短路、大电流接地系统的单相接地短路及电气设备内部线圈的匝间短路。在大电流接地系统中，电气设备短路故障以单相接地短路的机会最多。

最常见的异常运行状态是电气元件的电流超过其额定值，即电气元件处于过负荷状态。长时问的过负荷会使电气元件的载流部分和绝缘材料的温度过高，从而加速设备的绝缘老化，或者损坏设备，甚至发展成事故。故障和异常运行状态都可能发展成系统中的事故。事故是指整个系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，以致造成对用户少送电、停止送电或电能质量降低到不被允许的地步，甚至造成设备损坏和人身伤亡。在电力系统中，为了提高供电可靠性，防止造成上述严重后果，要对电气设备进行正确的设计、制造、安装、维护和检修；对异常运行状态必须及时发现，并采取措施予以消除；一旦发生故障，必须迅速并有选择性地切除故障元件。

2.2 继电保护装置的任务

继电保护装置是一种能反映电力系统中电气元件发生故障或异常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务有以下两方面：

（1）当电力系统中被保护元件发生故障时，继电保护装置应能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，并保证无故障部分迅速恢复正常运行。

（2）当电力系统被保护元件出现异常运行状态时，继电保护应能及时反应，并根据运行维护条件，动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要动作和由于干扰而引起的误动作。

继电保护装置的功能，就是将检测到的电气量与整定值或设定的边界进行比较，在越过整定值或边界时就动作。这里的越过有两层含义：①对于反应被测量的增加而动作的保护装置，是指测量的量大于整定值或越过边界到界外；②对于反应被测量的减小而动作的保护装置，是指测量的量小于整定值或越过边界进入界内。

3 对继电保护的要求

继电保护的种类有很多，按保护基本工作原理不同归类：有反映稳态量的常规保护和反应暂态量的新原理保护两大类。其中，根据所反应参数不同，常规保护有过电流保护、低电压保护、距离保护、差动保护、高频保护、方向电流保护、零序保护及气体保护等；新原理保护有工频变化量保护和行波保护等。按保护动作原理不同归类：有机电型保护、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等。实际上继电保护的动作原理也表明了继电保护技术发展的进程，目前通常把微机保护之前的保护称为传统保护或模拟保护，与此相对应，微机保护还可称为数字保护。

为了能正确无误而又迅速地切除故障，要求继电保护具有足够的选择性、快速性、灵敏性和可靠性。

3.1 选择性

系统发生故障时，继电保护装置应该有选择地切除故障部分，非故障部分应能继续运行，使停电范围尽量缩小。

继电保护动作的选择性，可以通过正确地整定上下级保护的动作时限和电气动作值的大小来达到配合。一般上下级保护之问的时限差取0.5～0.7s，即同一故障电流通过时，上一级保护的整定时间应比下一级保护整定时间长0.5～0.7s，故下一级开关比上一级开关先动作。

3.2 快速性

快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少电压降低的工作时间。理论上讲，继电保护装置的动作速度越快越好，但是实际应用中，为防止干扰信号造成保护装置的误动作及保证保护问的相互配合，继电保护不得人为地设置动作时限。目前最快的继电保护装置的动作时间约为5ms。

3.3 灵敏性

灵敏性是指继电保护装置对其保护范围内的故障的反应能力，即继电保护装置对被保护设备可能发生的故障和不正常运行方式，应能灵敏地感受和很灵敏地反应。上下级保护之间灵敏性必须配合，这也是保证选择性的条件之一。

3.4 可靠性

为保证继电保护装置具有足够的可靠性，应力求接线方式简单，继电器性能可靠，回路触点尽可能减少。除此之外，还必须注意安装质量，并对继电保护装置按时进行校验和维护。

以上四个基本要求贯穿整个继电保护内容的始终，要注意四个基本要求间的矛盾与统一，例如强调快速性时，可能会影响到可靠性和选择性；强调选择性时可能会影响到快速性。可以想象，同时满足四个基本要求的继电保护装置，其造价一定昂贵。所以对具体的保护对象，装设怎样的继电保护装置，在满足技术条件的同时，还要分析其经济性。

继电保护发展到今天，它的构成原理已形成了两种逻辑：一种为布线逻辑，另一种为数字逻辑。布线逻辑的继电保护装置，其功能靠接线来完成，不同原理的继电保护装置其接线也不同；数字逻辑的继电保护装置其功能由计算（程序）来完成，不同原理的装置计算方法（程序）不相同，但硬件基本相同。布线逻辑的装置要实现一种完善的特性（如四边形阻抗边界），接线将十分复杂，有些边界还不可能实现。数字逻辑的装置其原理是由计算（程序）来实现的，因此，可实现特性完善的装置。

4 结语

继电保护技术的发展先后经历了机电型、晶体管型、集成电路型和微机型，从初期的机电型发展到今天的微机型，已经历了四代的更新。继电保护的种类虽然很多，但就其基本组成而言，整套继电保护装置是由测量部分、逻辑部分和执行部分三部分组成。

篇2

【关键词】输电线路；电流电压；保护

1.输电线路电流电压保护的基本概况

1.1输电线路电流电压保护发展历史简介

最早用于输电线路电流电压保护的设备是熔断器，这种继电保护装置在19世纪70年代开始广泛的在输电线路电流电压的保护。随着物理学中对电磁的研究进一步深入，上个世纪初期出现了基于电磁原理的电磁型电流电压保护装置。电力系统对电流电压保护提出新的要求，出现了高灵敏度和高性能的电子型静态电流电压保护装置，但是这种装置很容易受到外部环境的影响。1965年开始，随着计算机技术和信息技术的发展，出现了基于大规模集成电路和微处理技术的输电线路电流电压保护技术，这一技术的优势明显，并在输电线路电流电压保护工作中取得了较好的成绩。

1.2输电线路电流电压保护作用和意义

电流和电压是输电线路的核心要素，也是整个电力系统的核心。输电线路电流电压保护能够保证电力的持续供应。输电线路电流电压继电保护装置够维持电流电压在输电线路中的正常流转，能够在输电线路出现异常时保证线路中的电流电压在最短时间内恢复正常，并且能够较为及时的发现线路中电流电压的异常，并检测出出现异常的元件。对输电线电流电压的保护对保证电力系统的正常安全运行，稳定电流和电压以及预防故障和事故具有重要意义。

2.输电线路电流电压保护存在的问题分析

电力系统具有生产与使用同步的特性，这种特性决定了电力系统中的每一个组成部分都很重要。特别是对电网来说，输电线路电流电压保护出现问题造成严重的事故，由于输电线路的设计安装和外部环境的制约，输电线路电流电压保护出现的问题主要有以下几点。

2.1输电线路配电变压器保护存在问题

配电变压器是输电线路的源头，配电变压器的继电保护装置主要有断路器和负荷开关。这两种装置设备各有优缺点，如在费用上来说，负荷开关相对来说较为便宜，而断路器的价格则较高；在两者的性能上来说，负荷开关在发生短路现象时不能断开电流，而断路器则具备这种功能并且技术性能较好。在使用范围方面，负荷开关主要用于容量相对较小的配电变压器，并且和熔断器相互配合就可以满足一般配电保护要求，而断路器则主要用于容量较大的配电变压器保护，并且要结合瓦斯类继电保护装置一起使用。在实际操作中，往往由于追求经济利益和知识水平有限等原因没有注意两者之间的区别，错误的选择使用而影响到输电线路中电流与电压的保护。

2.2低压输电线路保护的配置及存在问题

我国低压输电线路继电保护主要是阶段式电流保护，即第Ⅰ段为电流速断保护，第Ⅱ段为限时电流速断保护，第Ⅲ段为过电流保护。它以第Ⅰ段和第Ⅱ段作为主保护，以第Ⅲ段作为辅助保护。当第Ⅰ、Ⅱ段灵敏系数不够时，可采用电流、电压联锁速段保护。第Ⅰ段保护动作时间短，速动性好，但其动作电流较大，不能保护线路全长，保护范围最小；第Ⅱ段保护有较短的动作时限，而且能保护线路全长，却不能作为相邻元件的后备保护；第Ⅲ段保护的动作电流较前两段小，保护范围大，既能保护本线路的全长又能作为相邻线路的后备保护，灵敏性最好，但其动作时限较长，速动性差。使用Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段组成的阶段式电流保护的主要优点是简单、可靠，并且在一般情况下能够满足快速切除故障的要求。输电线路在输电过程中起到传送的作用。一般地，输电设备的配电线路的电压等级大部分以10千伏为主，这种10千伏的输电线路本身的结构和性能存在一定的隐患。如多个变压器连接到同一条线路上，并且呈现杂乱的放射状，对电流电压产生影响；输电线路的长短不一致导致电流的传输距离不同，不利于电流保护；连接在线路上各个变电站或变压所的出线方式不同，不利于电压的保护。

2.3输电线路电流电压保护工作人员存在问题

对输电线路电流电压的保护虽然依靠继电保护装置和相关设备来实现，但是维持装置设备正常工作的工作人员才是输电线路电流电压保护的根本保障。由于装置保护设施设备工作人员和保护人员存在从业技能不高和素质能力不强等是造成的电流电压保护失误一个很重要的原因。虽然工作人员具有一定的知识和理论，但是在实际工作中，由于缺乏将理论与实际相结合的能力，加上工作经验尚浅，在遇到问题时没有冷静的思考和果断的处理，无法解决输电线路电流电压保护中的复杂故障问题。另外，如果没有学习新保护装置设备的操作，没有及时更新自身的知识能力，忽略对自动保护装置的维修和检查，随着时间的累积也会输电线路电流电压保护造成负面影响。

2.4输电线路电流电压保护工作程序存在问题

电网发生短路故障所呈现的基本稳态特征是在保护安装所检测到的电流会升高，电压要降低，阻抗、相位等都会发生变化。中性点非直接接地电网中，输电线路的相间短路时，短路电流过大，对设备造成很大的危害，保护必须动作于断路器跳闸。单相接地时，由于故障点的接地电流很小，三相之间的线电压仍保持对称，对负荷的供电没有影响，因此，在一般情况下允许再继续运行1-2小时，而不必立即跳闸，这也是采用中性点非直接接地运行的主要优点。但是，在单相接地以后，其他两相对地电压要升高1.732倍。为了防止故障进一部扩大成两点接地或相间短路，应及时发出信号，以便于运行人员采取措施予以消除。由此，在单相接地时，一般只要求继电保护能有选择性的发出信号，而不必跳闸。但当单相接地对人身安全和设备安全构成威胁时，则应动作于跳闸。输电线路电流电压的保护是一个系统复杂的工作，具有一定的规律性和原则性。如保护设备和元件不能按照要求进行安装和更新，就会对输电线路电流电压的保护工作产生影响。从而影响输电线路电流电压的保护，为整个电力系统设备的安全埋下巨大的隐患。

通过以上分析可以知道，输电线路电流电压保护是电力系统中各个部分共同作用的结果，不论是作为源头的配电变压器、作为运送设备的输电电线，还是工作人员，都对输电线路电流电压的保护产生影响。

3.输电线路电流电压保护完善措施和建议

通过对输电线路电流电压保护中存在的问题进行分析，结合相关工作经验，对完善输电线路电流电压保护提出几点措施和建议。

3.1输电线路电流电压保护要配置合理，具体配置原则遵循以下几点

根据输电线路电流电压保护的要求和电力系统的特点选择合适的相关设备，如根据电容量的大小选择是采用负荷开关还是断电器。具体地，继电保护配置时要考虑到选择性性的切除故障，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行；速动性：故障后为防止并列运行的系统失步，减少用户在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度，应尽量地快速切除故障。灵敏性：继电保护的灵敏性是指保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反应能力。（保护不该动作情况与应该动作情况所测电气量相差越大灵敏度）。一般用灵敏系数Klm来衡量灵敏度。可靠性：继电保护的可靠性是指保护装置在电力系统正常运行时不误动；再规定的保护范围内发生故障时，应可靠动作；而在不属于该保护动作的其他任何情况下，应可靠的不动作。

3.2规范输电线路的连接

根据电力用途不同，输电线路输送的电流流量和电压等级不同，并且不同的输电线路连接的设备和装置也存在不同，输电线路的连接也根据相关要求和操作标准有所不同。在实际操作中，要规范输电线路的连接标准和要求，根据线路连接两端的装置设备特点选择合适的线路长度和线路连接方法，不能随意的更改操作标准或者因为追求经济利益而偷工减料，为以后的安全运行埋下隐患。

3.3提高输电线路电流电压保护工作人员的能力和素质

针对人为造成的输电线路电流电压保护问题，要加大对工作人员知识和技能的培训教育，通过系统的学习、讲座等方式帮助工作人员构建相关知识框架，同时开展经验交流活动，工作人员之间就存在的问题和处理的方式方法进行交流，以便更好的掌握技能。另外，很多工作人员出现操作失误大都是由于缺乏较强的操作能力，因此要定期举办情景模拟、操作技能考核等测试方式，以便工作人员熟练掌握。另外，要注重培养工作人员的心理素质，尤其是在出现紧急状况时的冷静思考和果断动手能力，在思想意识上对工作人员进行心理强化，使得工作人能够在输电线路电流电压保护过程出现紧急状况时能够采取有效措施。

3.4建立输电线路电流电压保护体制

体制是采取措施的依据和保障，因此要对输电线路电流电压的保护体制进行完善。首先要制定有关设备定期维护和检查条例，并且对设施设备的运行状况做好记录，并形成阶段性结论。其次，实行责任到人的管理体制，建立岗位责任要求和岗位工作标准，保证输电线路电流电压保护的每个岗位都有人进行维护工作。再次，要做好继电保护装置的保养工作，在保养过程中为了防止出现失误，最好每次保养都要有两人参与，这样既可以保证设施设备的安全，也能够避免人身触电事故。再次，重点设备要重点对待，这样才能提高效率，如要每周记录一次微机保护的电流电压值。最后定期检查和保养相关设备，如定期采取红外测温技术对输电线路进行温度测试，避免和及时发现由于线路接触不良造成的发热；定期检查监测保护装置的时间设定是否精确，这样能够为以后的故障分析提供支持。

4.结语

随着电力系统的大力发展，输电线路电流电压保护技术得到进一步发展，保护技术以计算机技术和信息科技为基础，输电线路电流电压保护装置出现智能化、一体化趋势，这一变化对输电线路电流电压保护技术以及相关工作人员提出新的挑战。在输电线路电流电压保护过程中，要注重各个方面，对选择合适的装置设备，采取相应的技术，并且要注重定期的维护和保养，从而及时发现隐患和故障，并采取有效措施进行处理。

【参考文献】

篇3

设计的主要内容包括，变压器的选择，变电所电气主接线的设计、负荷计算等。根据电气主接线设计应满足可靠性、灵活性、经济性的要求，本变电所电气主接线的高压侧采用高压电缆，低压侧采用单母线分段的电气主接线形式，为例减少功率损耗，提高电能的利用率，本变电所采用了变电所集中功率补偿的方法进行功率补偿，继电保护设计主要是对变压器进行电流的速断保护和过电流保护的设计计算；配电装置采用成套配电装置，防雷保护设计则采用的是避雷针直击雷保护。

【关键词】变电所设计；电气主接线；负荷计算

1 负荷计算

负荷的确定是为了正确、合理的选择电气设备和线路，并为无功补偿提高功率因数提供依据，以及合理的选择变压器和开关电器等元件。电力负荷及其大小是供电设备设计计算的根本依据，正确合理的进行负荷计算，对于投资的经济性、技术上的安全可靠性以及以后的经济运行和维护关系重大。本设计中采用需用系数法来确定计算负荷。

车间照明部分

水银灯计30盏，每盏450w 8U节能灯70盏，每盏240w

Ps=∑Pe =30×0.45+70×0.24=30.3kw

水银灯和节能灯的需用系数Kx查表取0.5

Pjs=Kx×Ps=0.5×30.3=15.15kw

Qjs=Pjs× =15.15×1.8=27.27kvar

机床用电部分

数控立车60台，每台功率为

Ps=∑Pe =18.5主机+3.7油泵+0.2排屑+1.5水泵+1.5x轴+2.5z轴=27.9kw

大森车床24台，每台功率为11主机+0.75油泵+1.5x轴+3.5z轴=16.75kw

Ps=∑Pe=60×27.9+24×16.75=2076kw 机床为连续工作制，需用系数Kx查表取0.2，

Pjs=Kx×Ps=0.2×2076=415.2kw

Qjs=Pjs× =415.2×1.73=718.296 kvar

2 无功功率补偿

在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场。那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压要下降，从而影响用电设备的正常运行。从发电机和高压输电线路供给的无功功率远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功功率补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。

把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷之间交换，这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率得到补偿，这就是无功补偿的原理。

3 变压器的选择

变压器空载运行时需用较大的无功功率，这些无功功率需由供电系统供给，变压器容量如果选的过大，不但增加投资，而且变压器长期处于轻载运行，使空载损耗增加，功率因数降低，网络损耗增加，若容量选的过小，会使变压器长期过负载损坏设备。变压器的正常负载率在40%～70%之间，负载过高，损耗明显增加，如果变压器裕度过小，如果负载增加，势必需要增容，更换大容量的变压器，这就势必增加投资，也影响供电。所以说，车间变压器的选择，要根据负荷的大小，供电可靠性和电能质量要求来选择，并兼顾节约电能、降低造价，运行方便等原则。综合以上各项因素和车间二期规划需增加一些设备，变压器采用S9-2000/10的变压器。

4 变电所电气主接线

电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统，用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线图。电气主接线是变电所设计的首要部分，也是构成电力系统的首要环节。

电气主接线的基本要求：

4.1 可靠性

所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践，经过长期运行实践的考验，对变电所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多，主接线的可靠性不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。

4.2 灵活性

主接线的灵活性有以下几方面要求：（1）调度要求 可以灵活的投入和切除变压器线路，调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下，检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。（2）检修要求 可以方便的停运断路器，母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。（3）扩建要求 可以容易的从初期过度到终期接线，使在扩建时无论一次和二次设备改建量最小。

4.3 经济性

经济性主要是投资省，占地面积小，能量损失小。

主接线设计：主接线的基本形式分为两大类，有汇流母线的接线形式，无汇流母线的接线形式。有汇流母线的接线形式主要有：单母线接线和双母线接线。单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线，每个电源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上。

10kv主接线：10kv侧两条铜电缆，一条运行，一条备用，电缆的各种参数均相同，来自供电中心的高压电经隔离开关，电流互感器接到母线上，然后经隔离开关、计量柜接到变压器上，期间由隔离开关和断路器分离。0.4kv主接线，10kv经过变压器降压后为0.4kv等级，低压经隔离开关、电流互感器、而后经过隔离开关、仪表通过低压母线接到用电设备上。

5 短路计算

电力系统发生短路计算的主要原因是电气设备绝缘被损坏，以及电力系统的某些故障引起短路，当电力系统短路时，网络总阻抗减少很多，如6-10kv短路回路中的短路电流可达几万甚至几十万安，短路必将造成局部停电，短路也引起系统网络电压降低，短路点电压为零，结果可能导致非故障范围部分或全部用户供电破坏，为此，需要进行短路计算，以便正确地选择具有足够的动稳定性和热稳定性的电气设备，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。

6 继电保护

电力系统的继电保护是继电保护技术和继电保护装置的统称。它对保证系统安全运行和电能质量、防止故障扩大和事故发生起着极为重要的作用。本设计采用过流保护和速断保护。

7 配电装置

配电装置是变电所的重要组成部分，在电力系统中起着接受和分配电能的作用，它是电气主接线的连接方式，由开关电气、保护和测量电气、母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。当系统中发生故障时能迅速切断故障部分，维持系统正常运行。

8 防雷保护设计

雷电所引起的大电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重危害，因此，在变电所和高压线路中必须采取有效措施，以保证电气设备安全。

配电所的防雷保护，包括对直击雷和对沿电力线路的雷电侵入波保护。对于配电所直击雷的保护采用避雷针是很有效的。而雷电波的侵入则采用阀型避雷器保护。

9 总结

本设计主要通过计算工厂的计算负荷，确定变压器的容量，同时简单的介绍了主接线的设计和功率补偿、继电保护等内容。

参考文献：

[1]陈化钢，电气设备及其运行.合肥工业大学出版社，2004.

篇4

关键词：静止型动态无功补偿装置；谐波电流；无功负荷

中图分类号：C35文献标识码： A

1．引言

原八矿6KVⅠ段母线电网谐波现状如下：

经过测试5、7、11次谐波电流超标，谐波电流值与国标值比较如表1所示。其他各项电能质量指标如表2所示。

表1谐波电流值与国标值比较

谐波次数 5 7 11

测试值（A） 82.29 38.76 36.81

国标值（A） 54.06 38.16 25.44

表2其他各项电能质量指标

最大值 最小值 95%概率大值 国标

限值

谐波电压畸变率(%) 3.89 1.13 3.36 4.0

短时闪变 0.75 0.20 0.50 0.9

长时闪变 0.50 0.35 0.50 0.7

电压三相不平衡度(%) 0.32 0.19 0.31 2.0

功率因数：平均功率因数约为0.57。

最大无功冲击：7.22Mvar。

经过测试，十二矿6kV母线Ⅰ段功率因数仅为0.57左右，未达到国家标准，此外5、7、11次谐波电流超标。

2.八矿6KV电网谐波危害

随着八矿二水平的开发，八矿新副井二台1300KW直流提升机（ASCS-3晶闸管直流调速系统）投运后，八矿供电系统的谐波危害将更加严重，功率因数将进一步降低。

因此，八矿供电系统采用静止型动态无功补偿装置来进行无功补偿是一种比较切实可行的方案。其重要特点是能自动连续平滑调节补偿无功功率，改善电压波动、抑制谐波、提高功率因数。为保证SVC系统投入后八矿在二水平设备增容的情况下也能确保电能质量达到最佳效果，因此按照八矿投入110/6.3KV，25MVA变压器，2*1300KW直流绞车后的运行要求进行如下设计。

3. 八矿6KV电网供电系统参数

1）主变参数： 25MVA；

110/6.3KV；

209.9/3849A；

YN.d11；

调压范围：±2×2.5%

风冷；

空载损耗:25.28kw；

空载电流:0.4%；

负载损耗:118.8kw；

Ud=15%；

主接线方式：单母线分段。

6KV侧最小短路容量：177.78MVA。

2）主井提升机

（1）电机：2100KW

（2）数量2台

3）.副井提升机

（1）电机：800KW

（2）数量2台

4）新副井提升机

（1）电机：1300KW

（2）数量2台

5）脉动数

主、副井均为12脉动可控整流调速传动。

4. 八矿6KV母线上的无功负荷计算：

晶闸管变流器（直流供电主井和副井绞车）是6kV母线上的主要冲击负荷。绞车重载提升起动时，以较大的起动转矩拖动绞车电机从静止状态开始加速，产生最大的无功冲击，使供电系统出现很大的电压波动和幅值很大的谐波电流，此时功率因数很低仅0.1～0.2左右。在稳定运行阶段无功负荷减少，功率因数提高：主井、副井绞车为0.74左右。

1）主井绞车最大无功冲击（感性）

两台主井绞车在重载提升起动时，起动转矩（起动电流）约为电机额定转矩（额定电流）的1.37倍。电动机额定功率为：Pe=2100kW，参照设备的电机、供电变压器参数，计算出每台主井绞车起动时最大视在功率为。

在起动瞬间有功功率近似为0，故最大的无功冲击约为：

Qmax1≈4447kvar。

每台主井绞车稳态额定功率提升时，无功约为Qf1＝1852kvar。

2）副井绞车在稳定提升时的无功功率（感性）

另两台副井绞车电动机额定功率为Pe=800kW×2，cosφ=0.75，则在稳定提升时的无功功率为。

参照上述主井的计算方法可得每台额定功率为800kW的副井绞车在起动瞬间最大的无功冲击约为：Qmax2≈1694kvar。

每台副井绞车稳态额定功率提升时,无功约为Qf2=705.5kvar。

3）新副井绞车在稳定提升时的无功功率（感性）

二台新副井绞车电动机额定功率为Pe=1300kW，cosφ=0.75，则在稳定提升时的无功功率。

参照上述主井的计算方法可得每台额定功率为1300kW副井绞车在起动瞬间最大的无功冲击约为： Qmax3≈2097kvar。

每台副井绞车稳态额定功率提升时,无功约为Qf3=1147 kvar。

4）其它设备提高功率因数所需的无功补偿容量（容性）

为充分利用主变的供电能力，其它负荷总功率取：sqt=3717.5KVA。

补偿前：cosφ1=0.77，tgφ1=0.8286

补偿后：cosφ2=0.95， tgφ2=0.3287

所需的容性无功补偿容量为。

5）.电压波动在国标允许值时的允许无功波动

6kV系统允许的电压波动取d=2.5%，在最小短路容量Skmin=177.78MVA时允许的无功波动为。

表3 电压波动及闪变的限值

d%

LV MV HV

1r≤ 4 3

1＜r≤10 3 2.5

10＜r≤100 2 1.5

100＜r≤1000 1.25 1

6）容性无功补偿容量计算

最严重的情况确定为：一套主井绞车处于重载提升状态，一套副井绞车和其它负荷正常运行。此时为了把电压波动限制在2.5%以下，应该补偿的容性无功为。

=2×4447＋2×1694＋2×2097＋1430.97－4444.5

=13462.47kvar≈13000kvar

7）滤波器的基波补偿容量、晶闸管控制的相控电抗器容量

选取滤波器的基波有效补偿容量为11000kvar。

相控电抗器的可调容量为11000kvar。

5.SVC系统方案设计

1）SVC系统组成

宽带软件的状态界面如图1所示：

图1 宽带软件的状态界面

2）SVC控制系统的基本组成

SVC控制系统的基本组成如图2所示：

图2 SVC控制系统的基本组成简图

SVC连接到系统中，电容器（滤波器FC）提供固定容性无功功率Qc，补偿电抗器通过具有完好线性特征的的电流决定了从补偿电抗器输出的感性无功值QTCR，感性无功与容性无功相抵消，只要QN（系统）=QV（负载）-QC+QTCR=恒定值（或0），功率因数就能保持恒定，电压几乎不波动。最重要的是精确控制可控硅的触发角，获得所需要的电抗器的电流。根据采集的进线电流及母线电压经乘法器后得出要补偿的无功功率，计算机发出触发脉冲、光纤传输至脉冲放大单元，经放大后触发可控硅，得到所补偿的无功功率。

3）可调相控电抗器（TCR）产生连续变化感性无功的基本原理

SVC控制系统的基本组成如图3所示：

图3 SVC控制系统的基本组成简图

假设负荷消耗感性无功QL，负荷的最大感性无功为Qlmax，若取QC=Qlmax，即系统先将负荷的最大感性无功用电容补偿。当负荷变化时，电容与负载共同产生一个容性无功冲击，QP=QC-QL，这时，用一个可调电抗（电感）来产生相对应的感性无功QB，抵消容性无功冲击，这样在负荷波动过程中，就可以保证：QS=QC-QB-QL=0

6.安装前后的经济效益分析

1）静止型动态无功功率补偿装置安装前

八矿在没有安装静止型动态无功功率补偿装置（SVC）前，每月有功电量平均值约为20万kwh，无功电量平均值约为50kvarh；平均功率因数为0.34；每月平均电度电费和基本电费总额12万元；按照“功率因数低于0.9标准按比例增收电费”的规定，每月平均增收电费比例69%，增加功率因数（俗称“力率”）电费多支出9.7万元。

2）静止型动态无功功率补偿装置SVC安装后

八矿在安装静止型动态无功功率补偿装置（SVC）后，使技术性能指标满足了中华人民共和国《电能质量 公用电网谐波》（GB/T 14549－93）的要求外，系统的平均功率因数也达到了0.90以上，按照“功率因数大于0.9标准按比例减收电费”的规定，企业每月减少电费支出约9万元以上。

参考文献：

1.中华人民共和国国家标准GB/T14549-93《电能质量 公用电网谐波》

2.中华人民共和国国家标准GB12326-90《电能质量 电压允许波动和闪变》