導語：如何才能寫好一篇繼電保護裝置的基本組成，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】 繼電 保護 趨勢

我國自上世紀90年代后期開始也開展了配電自動化研究與應用工作，目前，經過十幾年的探索與實踐，配電自動化技術已經比較成熟，為故障的快速和科學處理奠定了良好的基礎。長期以來，在配電自動化系統的故障處理功能研究領域，國內外開展了大量卓有成效的研究。

1 繼電保護的發展現狀

1.1 繼電保護的現狀

繼電保護技術是隨著電力系統的發展而發展起來的。幾十年來，隨著我國電力系統向高電壓、大機組、大電網發展，繼電保護技術及其裝置應用水平獲得很大提高。在20世紀50年代以前，繼電保護是用電磁型的機械元件構成的。隨著半導體器件的發展，利用整流二極管構成的整流型元件和由半導體分立元件組成的保護裝置得到了推廣利用。20世紀70年代以后，利用集成電路構成的裝置在電力系統繼電保護中得到廣泛應用。到80年代后，計算機技術發展很快，利用計算機強大的計算分析能力來分析電力系統的有關電量，判定系統是否發生故障。目前，在電力系統中，微機型繼電保護及自動裝置得到了廣泛應用，它與傳統保護相比有明顯的優越性。

繼電保護技術與其他技術不同的是，新技術不能完全取代老技術。電力系統中運行的繼電保護可以說是“四世同堂”。由于計算機網絡的發展和其在電力系統中的大量采用，給微機保護提供了無可估量的發展空間，微機硬件和軟件功能的空前強大，變電站綜合自動化的提高，電力系統光纖通信網絡的逐步形成，使得微機保護不再是一個孤立的、任務單一的、消極待命的裝置，而是積極參與、共同維護電力系統整體安全穩定運行的計算機自動控制系統的基本組成單元，進入20世紀90年代以來，它在我國已得到了廣泛應用，受到電力系統運行人員的歡迎，已經成為繼電保護裝置的主要形式，從而使得繼電保護成為電力科學中最活躍的分支。電力系統的快速發展又給繼電保護技術提出了艱巨的任務，電子技術、計算機技術、通信技術又為繼電保護技術的發展不斷注人新的活力。

1.2 繼電保護技術的發展趨勢

繼電保護技術的未來趨勢是向微機化、網絡化、一體化的方向發展。電力系統對繼電保護的要求不斷提高，除了實現基本功能外，還應具有故障信息和數據的存儲、對數據的快速處理、與其他繼電保護聯網、共享信息和網絡資源等能力。因此，繼電保護的微機化是保護技術的必然發展趨勢。

保證系統安全穩定運行，就要求各個繼電保護共享全系統的運行和故障信息的數據，各個繼電保護在分析這些信息和故障的基礎上協調動作，才能確保系統的安全穩定運行。實現這種功能的基本條件是將全系統的繼電保護全部用計算機網絡連接起來，實現繼電保護的網絡化。計算機網絡作為信息和數據的通信工具，已成為當前的技術支柱，那么實現繼電保護的網絡化，在當前的技術條件下是完全可能的。

如果實現了繼電保護的微機化和網絡化，繼電保護可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將自身所獲得的信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此，各個繼電保護不但可完成本身基本功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能，即實現了保護、控制、測量、數據通信一體化。

2 繼電保護的目標

2.1 繼電設備的故障

電力系統繼電保護是電力系統安全、穩定運行的可靠保證。電力系統中的電氣設備在運行中，受自然的（如雷擊、風災、機械損傷等）外力破壞、內部絕緣擊穿、人為的（如設備制造上的缺陷、誤操作等）原因等，不可避免地會發生各種形式的短路故障和不正常工作狀態。

電氣設備故障最常見的是短路，其中包括三相短路、兩相短路、大電流接地系統的單相接地短路及電氣設備內部線圈的匝間短路。在大電流接地系統中，電氣設備短路故障以單相接地短路的機會最多。

最常見的異常運行狀態是電氣元件的電流超過其額定值，即電氣元件處于過負荷狀態。長時問的過負荷會使電氣元件的載流部分和絕緣材料的溫度過高，從而加速設備的絕緣老化，或者損壞設備，甚至發展成事故。故障和異常運行狀態都可能發展成系統中的事故。事故是指整個系統或其中一部分的正常工作遭到破壞，以致造成對用戶少送電、停止送電或電能質量降低到不被允許的地步，甚至造成設備損壞和人身傷亡。在電力系統中，為了提高供電可靠性，防止造成上述嚴重后果，要對電氣設備進行正確的設計、制造、安裝、維護和檢修；對異常運行狀態必須及時發現，并采取措施予以消除；一旦發生故障，必須迅速并有選擇性地切除故障元件。

2.2 繼電保護裝置的任務

繼電保護裝置是一種能反映電力系統中電氣元件發生故障或異常運行狀態，并動作于斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置。它的基本任務有以下兩方面：

（1）當電力系統中被保護元件發生故障時，繼電保護裝置應能自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統中切除，并保證無故障部分迅速恢復正常運行。

（2）當電力系統被保護元件出現異常運行狀態時，繼電保護應能及時反應，并根據運行維護條件，動作于發出信號、減負荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據電力系統及其元件的危害程度規定一定的延時，以免不必要動作和由于干擾而引起的誤動作。

繼電保護裝置的功能，就是將檢測到的電氣量與整定值或設定的邊界進行比較，在越過整定值或邊界時就動作。這里的越過有兩層含義：①對于反應被測量的增加而動作的保護裝置，是指測量的量大于整定值或越過邊界到界外；②對于反應被測量的減小而動作的保護裝置，是指測量的量小于整定值或越過邊界進入界內。

3 對繼電保護的要求

繼電保護的種類有很多，按保護基本工作原理不同歸類：有反映穩態量的常規保護和反應暫態量的新原理保護兩大類。其中，根據所反應參數不同，常規保護有過電流保護、低電壓保護、距離保護、差動保護、高頻保護、方向電流保護、零序保護及氣體保護等；新原理保護有工頻變化量保護和行波保護等。按保護動作原理不同歸類：有機電型保護、整流型保護、晶體管型保護、集成電路型保護及微機型保護等。實際上繼電保護的動作原理也表明了繼電保護技術發展的進程，目前通常把微機保護之前的保護稱為傳統保護或模擬保護，與此相對應，微機保護還可稱為數字保護。

為了能正確無誤而又迅速地切除故障，要求繼電保護具有足夠的選擇性、快速性、靈敏性和可靠性。

3.1 選擇性

系統發生故障時，繼電保護裝置應該有選擇地切除故障部分，非故障部分應能繼續運行，使停電范圍盡量縮小。

繼電保護動作的選擇性，可以通過正確地整定上下級保護的動作時限和電氣動作值的大小來達到配合。一般上下級保護之問的時限差取0.5～0.7s，即同一故障電流通過時，上一級保護的整定時間應比下一級保護整定時間長0.5～0.7s，故下一級開關比上一級開關先動作。

3.2 快速性

快速切除故障可以提高電力系統并列運行的穩定性，減少電壓降低的工作時間。理論上講，繼電保護裝置的動作速度越快越好，但是實際應用中，為防止干擾信號造成保護裝置的誤動作及保證保護問的相互配合，繼電保護不得人為地設置動作時限。目前最快的繼電保護裝置的動作時間約為5ms。

3.3 靈敏性

靈敏性是指繼電保護裝置對其保護范圍內的故障的反應能力，即繼電保護裝置對被保護設備可能發生的故障和不正常運行方式，應能靈敏地感受和很靈敏地反應。上下級保護之間靈敏性必須配合，這也是保證選擇性的條件之一。

3.4 可靠性

為保證繼電保護裝置具有足夠的可靠性，應力求接線方式簡單，繼電器性能可靠，回路觸點盡可能減少。除此之外，還必須注意安裝質量，并對繼電保護裝置按時進行校驗和維護。

以上四個基本要求貫穿整個繼電保護內容的始終，要注意四個基本要求間的矛盾與統一，例如強調快速性時，可能會影響到可靠性和選擇性；強調選擇性時可能會影響到快速性。可以想象，同時滿足四個基本要求的繼電保護裝置，其造價一定昂貴。所以對具體的保護對象，裝設怎樣的繼電保護裝置，在滿足技術條件的同時，還要分析其經濟性。

繼電保護發展到今天，它的構成原理已形成了兩種邏輯：一種為布線邏輯，另一種為數字邏輯。布線邏輯的繼電保護裝置，其功能靠接線來完成，不同原理的繼電保護裝置其接線也不同；數字邏輯的繼電保護裝置其功能由計算（程序）來完成，不同原理的裝置計算方法（程序）不相同，但硬件基本相同。布線邏輯的裝置要實現一種完善的特性（如四邊形阻抗邊界），接線將十分復雜，有些邊界還不可能實現。數字邏輯的裝置其原理是由計算（程序）來實現的，因此，可實現特性完善的裝置。

4 結語

繼電保護技術的發展先后經歷了機電型、晶體管型、集成電路型和微機型，從初期的機電型發展到今天的微機型，已經歷了四代的更新。繼電保護的種類雖然很多，但就其基本組成而言，整套繼電保護裝置是由測量部分、邏輯部分和執行部分三部分組成。

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【關鍵詞】輸電線路；電流電壓；保護

1.輸電線路電流電壓保護的基本概況

1.1輸電線路電流電壓保護發展歷史簡介

最早用于輸電線路電流電壓保護的設備是熔斷器，這種繼電保護裝置在19世紀70年代開始廣泛的在輸電線路電流電壓的保護。隨著物理學中對電磁的研究進一步深入，上個世紀初期出現了基于電磁原理的電磁型電流電壓保護裝置。電力系統對電流電壓保護提出新的要求，出現了高靈敏度和高性能的電子型靜態電流電壓保護裝置，但是這種裝置很容易受到外部環境的影響。1965年開始，隨著計算機技術和信息技術的發展，出現了基于大規模集成電路和微處理技術的輸電線路電流電壓保護技術，這一技術的優勢明顯，并在輸電線路電流電壓保護工作中取得了較好的成績。

1.2輸電線路電流電壓保護作用和意義

電流和電壓是輸電線路的核心要素，也是整個電力系統的核心。輸電線路電流電壓保護能夠保證電力的持續供應。輸電線路電流電壓繼電保護裝置夠維持電流電壓在輸電線路中的正常流轉，能夠在輸電線路出現異常時保證線路中的電流電壓在最短時間內恢復正常，并且能夠較為及時的發現線路中電流電壓的異常，并檢測出出現異常的元件。對輸電線電流電壓的保護對保證電力系統的正常安全運行，穩定電流和電壓以及預防故障和事故具有重要意義。

2.輸電線路電流電壓保護存在的問題分析

電力系統具有生產與使用同步的特性，這種特性決定了電力系統中的每一個組成部分都很重要。特別是對電網來說，輸電線路電流電壓保護出現問題造成嚴重的事故，由于輸電線路的設計安裝和外部環境的制約，輸電線路電流電壓保護出現的問題主要有以下幾點。

2.1輸電線路配電變壓器保護存在問題

配電變壓器是輸電線路的源頭，配電變壓器的繼電保護裝置主要有斷路器和負荷開關。這兩種裝置設備各有優缺點，如在費用上來說，負荷開關相對來說較為便宜，而斷路器的價格則較高；在兩者的性能上來說，負荷開關在發生短路現象時不能斷開電流，而斷路器則具備這種功能并且技術性能較好。在使用范圍方面，負荷開關主要用于容量相對較小的配電變壓器，并且和熔斷器相互配合就可以滿足一般配電保護要求，而斷路器則主要用于容量較大的配電變壓器保護，并且要結合瓦斯類繼電保護裝置一起使用。在實際操作中，往往由于追求經濟利益和知識水平有限等原因沒有注意兩者之間的區別，錯誤的選擇使用而影響到輸電線路中電流與電壓的保護。

2.2低壓輸電線路保護的配置及存在問題

我國低壓輸電線路繼電保護主要是階段式電流保護，即第Ⅰ段為電流速斷保護，第Ⅱ段為限時電流速斷保護，第Ⅲ段為過電流保護。它以第Ⅰ段和第Ⅱ段作為主保護，以第Ⅲ段作為輔助保護。當第Ⅰ、Ⅱ段靈敏系數不夠時，可采用電流、電壓聯鎖速段保護。第Ⅰ段保護動作時間短，速動性好，但其動作電流較大，不能保護線路全長，保護范圍最小；第Ⅱ段保護有較短的動作時限，而且能保護線路全長，卻不能作為相鄰元件的后備保護；第Ⅲ段保護的動作電流較前兩段小，保護范圍大，既能保護本線路的全長又能作為相鄰線路的后備保護，靈敏性最好，但其動作時限較長，速動性差。使用Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段組成的階段式電流保護的主要優點是簡單、可靠，并且在一般情況下能夠滿足快速切除故障的要求。輸電線路在輸電過程中起到傳送的作用。一般地，輸電設備的配電線路的電壓等級大部分以10千伏為主，這種10千伏的輸電線路本身的結構和性能存在一定的隱患。如多個變壓器連接到同一條線路上，并且呈現雜亂的放射狀，對電流電壓產生影響；輸電線路的長短不一致導致電流的傳輸距離不同，不利于電流保護；連接在線路上各個變電站或變壓所的出線方式不同，不利于電壓的保護。

2.3輸電線路電流電壓保護工作人員存在問題

對輸電線路電流電壓的保護雖然依靠繼電保護裝置和相關設備來實現，但是維持裝置設備正常工作的工作人員才是輸電線路電流電壓保護的根本保障。由于裝置保護設施設備工作人員和保護人員存在從業技能不高和素質能力不強等是造成的電流電壓保護失誤一個很重要的原因。雖然工作人員具有一定的知識和理論，但是在實際工作中，由于缺乏將理論與實際相結合的能力，加上工作經驗尚淺，在遇到問題時沒有冷靜的思考和果斷的處理，無法解決輸電線路電流電壓保護中的復雜故障問題。另外，如果沒有學習新保護裝置設備的操作，沒有及時更新自身的知識能力，忽略對自動保護裝置的維修和檢查，隨著時間的累積也會輸電線路電流電壓保護造成負面影響。

2.4輸電線路電流電壓保護工作程序存在問題

電網發生短路故障所呈現的基本穩態特征是在保護安裝所檢測到的電流會升高，電壓要降低，阻抗、相位等都會發生變化。中性點非直接接地電網中，輸電線路的相間短路時，短路電流過大，對設備造成很大的危害，保護必須動作于斷路器跳閘。單相接地時，由于故障點的接地電流很小，三相之間的線電壓仍保持對稱，對負荷的供電沒有影響，因此，在一般情況下允許再繼續運行1-2小時，而不必立即跳閘，這也是采用中性點非直接接地運行的主要優點。但是，在單相接地以后，其他兩相對地電壓要升高1.732倍。為了防止故障進一部擴大成兩點接地或相間短路，應及時發出信號，以便于運行人員采取措施予以消除。由此，在單相接地時，一般只要求繼電保護能有選擇性的發出信號，而不必跳閘。但當單相接地對人身安全和設備安全構成威脅時，則應動作于跳閘。輸電線路電流電壓的保護是一個系統復雜的工作，具有一定的規律性和原則性。如保護設備和元件不能按照要求進行安裝和更新，就會對輸電線路電流電壓的保護工作產生影響。從而影響輸電線路電流電壓的保護，為整個電力系統設備的安全埋下巨大的隱患。

通過以上分析可以知道，輸電線路電流電壓保護是電力系統中各個部分共同作用的結果，不論是作為源頭的配電變壓器、作為運送設備的輸電電線，還是工作人員，都對輸電線路電流電壓的保護產生影響。

3.輸電線路電流電壓保護完善措施和建議

通過對輸電線路電流電壓保護中存在的問題進行分析，結合相關工作經驗，對完善輸電線路電流電壓保護提出幾點措施和建議。

3.1輸電線路電流電壓保護要配置合理，具體配置原則遵循以下幾點

根據輸電線路電流電壓保護的要求和電力系統的特點選擇合適的相關設備，如根據電容量的大小選擇是采用負荷開關還是斷電器。具體地，繼電保護配置時要考慮到選擇性性的切除故障，僅將故障元件從電力系統中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統中的無故障部分仍能繼續安全運行；速動性：故障后為防止并列運行的系統失步，減少用戶在電壓降低情況下工作的時間及故障元件損壞程度，應盡量地快速切除故障。靈敏性：繼電保護的靈敏性是指保護裝置對于其應保護的范圍內發生故障的反應能力。（保護不該動作情況與應該動作情況所測電氣量相差越大靈敏度）。一般用靈敏系數Klm來衡量靈敏度。可靠性：繼電保護的可靠性是指保護裝置在電力系統正常運行時不誤動；再規定的保護范圍內發生故障時，應可靠動作；而在不屬于該保護動作的其他任何情況下，應可靠的不動作。

3.2規范輸電線路的連接

根據電力用途不同，輸電線路輸送的電流流量和電壓等級不同，并且不同的輸電線路連接的設備和裝置也存在不同，輸電線路的連接也根據相關要求和操作標準有所不同。在實際操作中，要規范輸電線路的連接標準和要求，根據線路連接兩端的裝置設備特點選擇合適的線路長度和線路連接方法，不能隨意的更改操作標準或者因為追求經濟利益而偷工減料，為以后的安全運行埋下隱患。

3.3提高輸電線路電流電壓保護工作人員的能力和素質

針對人為造成的輸電線路電流電壓保護問題，要加大對工作人員知識和技能的培訓教育，通過系統的學習、講座等方式幫助工作人員構建相關知識框架，同時開展經驗交流活動，工作人員之間就存在的問題和處理的方式方法進行交流，以便更好的掌握技能。另外，很多工作人員出現操作失誤大都是由于缺乏較強的操作能力，因此要定期舉辦情景模擬、操作技能考核等測試方式，以便工作人員熟練掌握。另外，要注重培養工作人員的心理素質，尤其是在出現緊急狀況時的冷靜思考和果斷動手能力，在思想意識上對工作人員進行心理強化，使得工作人能夠在輸電線路電流電壓保護過程出現緊急狀況時能夠采取有效措施。

3.4建立輸電線路電流電壓保護體制

體制是采取措施的依據和保障，因此要對輸電線路電流電壓的保護體制進行完善。首先要制定有關設備定期維護和檢查條例，并且對設施設備的運行狀況做好記錄，并形成階段性結論。其次，實行責任到人的管理體制，建立崗位責任要求和崗位工作標準，保證輸電線路電流電壓保護的每個崗位都有人進行維護工作。再次，要做好繼電保護裝置的保養工作，在保養過程中為了防止出現失誤，最好每次保養都要有兩人參與，這樣既可以保證設施設備的安全，也能夠避免人身觸電事故。再次，重點設備要重點對待，這樣才能提高效率，如要每周記錄一次微機保護的電流電壓值。最后定期檢查和保養相關設備，如定期采取紅外測溫技術對輸電線路進行溫度測試，避免和及時發現由于線路接觸不良造成的發熱；定期檢查監測保護裝置的時間設定是否精確，這樣能夠為以后的故障分析提供支持。

4.結語

隨著電力系統的大力發展，輸電線路電流電壓保護技術得到進一步發展，保護技術以計算機技術和信息科技為基礎，輸電線路電流電壓保護裝置出現智能化、一體化趨勢，這一變化對輸電線路電流電壓保護技術以及相關工作人員提出新的挑戰。在輸電線路電流電壓保護過程中，要注重各個方面，對選擇合適的裝置設備，采取相應的技術，并且要注重定期的維護和保養，從而及時發現隱患和故障，并采取有效措施進行處理。

【參考文獻】

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設計的主要內容包括，變壓器的選擇，變電所電氣主接線的設計、負荷計算等。根據電氣主接線設計應滿足可靠性、靈活性、經濟性的要求，本變電所電氣主接線的高壓側采用高壓電纜，低壓側采用單母線分段的電氣主接線形式，為例減少功率損耗，提高電能的利用率，本變電所采用了變電所集中功率補償的方法進行功率補償，繼電保護設計主要是對變壓器進行電流的速斷保護和過電流保護的設計計算；配電裝置采用成套配電裝置，防雷保護設計則采用的是避雷針直擊雷保護。

【關鍵詞】變電所設計；電氣主接線；負荷計算

1 負荷計算

負荷的確定是為了正確、合理的選擇電氣設備和線路，并為無功補償提高功率因數提供依據，以及合理的選擇變壓器和開關電器等元件。電力負荷及其大小是供電設備設計計算的根本依據，正確合理的進行負荷計算，對于投資的經濟性、技術上的安全可靠性以及以后的經濟運行和維護關系重大。本設計中采用需用系數法來確定計算負荷。

車間照明部分

水銀燈計30盞，每盞450w 8U節能燈70盞，每盞240w

Ps=∑Pe =30×0.45+70×0.24=30.3kw

水銀燈和節能燈的需用系數Kx查表取0.5

Pjs=Kx×Ps=0.5×30.3=15.15kw

Qjs=Pjs× =15.15×1.8=27.27kvar

機床用電部分

數控立車60臺，每臺功率為

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

大森車床24臺，每臺功率為11主機+0.75油泵+1.5x軸+3.5z軸=16.75kw

Ps=∑Pe=60×27.9+24×16.75=2076kw 機床為連續工作制，需用系數Kx查表取0.2，

Pjs=Kx×Ps=0.2×2076=415.2kw

Qjs=Pjs× =415.2×1.73=718.296 kvar

2 無功功率補償

在正常情況下，用電設備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率。如果電網中的無功功率供不應求，用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場。那么，這些用電設備就不能維持在額定情況下工作，用電設備的端電壓要下降，從而影響用電設備的正常運行。從發電機和高壓輸電線路供給的無功功率遠遠滿足不了負荷的需要，所以在電網中要設置一些無功功率補償裝置來補充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設備才能在額定電壓下工作。

把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并接在同一電路，當容性負荷釋放能量時，感性負荷吸收能量，而感性負荷釋放能量時，容性負荷吸收能量，能量在兩種負荷之間交換，這樣，感性負荷所吸收的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率得到補償，這就是無功補償的原理。

3 變壓器的選擇

變壓器空載運行時需用較大的無功功率，這些無功功率需由供電系統供給，變壓器容量如果選的過大，不但增加投資，而且變壓器長期處于輕載運行，使空載損耗增加，功率因數降低，網絡損耗增加，若容量選的過小，會使變壓器長期過負載損壞設備。變壓器的正常負載率在40%～70%之間，負載過高，損耗明顯增加，如果變壓器裕度過小，如果負載增加，勢必需要增容，更換大容量的變壓器，這就勢必增加投資，也影響供電。所以說，車間變壓器的選擇，要根據負荷的大小，供電可靠性和電能質量要求來選擇，并兼顧節約電能、降低造價，運行方便等原則。綜合以上各項因素和車間二期規劃需增加一些設備，變壓器采用S9-2000/10的變壓器。

4 變電所電氣主接線

電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流，高電壓的網絡，故又稱為一次接線或電氣主系統，用規定的設備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置的全部基本組成和連接關系的單線接線圖，稱為主接線圖。電氣主接線是變電所設計的首要部分，也是構成電力系統的首要環節。

電氣主接線的基本要求：

4.1 可靠性

所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電，衡量可靠性的客觀標準是運行實踐，經過長期運行實踐的考驗，對變電所采用的主接線經過優選，現今采用主接線的類型并不多，主接線的可靠性不僅要考慮一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。

4.2 靈活性

主接線的靈活性有以下幾方面要求：（1）調度要求 可以靈活的投入和切除變壓器線路，調配電源和負荷，能夠滿足系統在事故運行方式下，檢修方式下以及特殊運行方式下的調度要求。（2）檢修要求 可以方便的停運斷路器，母線及其繼電保護設備，進行安全檢修，且不影響對用戶的供電。（3）擴建要求 可以容易的從初期過度到終期接線，使在擴建時無論一次和二次設備改建量最小。

4.3 經濟性

經濟性主要是投資省，占地面積小，能量損失小。

主接線設計：主接線的基本形式分為兩大類，有匯流母線的接線形式，無匯流母線的接線形式。有匯流母線的接線形式主要有：單母線接線和雙母線接線。單母線接線的特點是整個配電裝置只有一組母線，每個電源線和引出線都經過開關電器接到同一組母線上。

10kv主接線：10kv側兩條銅電纜，一條運行，一條備用，電纜的各種參數均相同，來自供電中心的高壓電經隔離開關，電流互感器接到母線上，然后經隔離開關、計量柜接到變壓器上，期間由隔離開關和斷路器分離。0.4kv主接線，10kv經過變壓器降壓后為0.4kv等級，低壓經隔離開關、電流互感器、而后經過隔離開關、儀表通過低壓母線接到用電設備上。

5 短路計算

電力系統發生短路計算的主要原因是電氣設備絕緣被損壞，以及電力系統的某些故障引起短路，當電力系統短路時，網絡總阻抗減少很多，如6-10kv短路回路中的短路電流可達幾萬甚至幾十萬安，短路必將造成局部停電，短路也引起系統網絡電壓降低，短路點電壓為零，結果可能導致非故障范圍部分或全部用戶供電破壞，為此，需要進行短路計算，以便正確地選擇具有足夠的動穩定性和熱穩定性的電氣設備，以保證在發生可能有的最大短路電流時不致損壞。

6 繼電保護

電力系統的繼電保護是繼電保護技術和繼電保護裝置的統稱。它對保證系統安全運行和電能質量、防止故障擴大和事故發生起著極為重要的作用。本設計采用過流保護和速斷保護。

7 配電裝置

配電裝置是變電所的重要組成部分，在電力系統中起著接受和分配電能的作用，它是電氣主接線的連接方式，由開關電氣、保護和測量電氣、母線和必要的輔助設備組建而成的總體裝置。當系統中發生故障時能迅速切斷故障部分，維持系統正常運行。

8 防雷保護設計

雷電所引起的大電壓將會對電氣設備和變電所的建筑物產生嚴重危害，因此，在變電所和高壓線路中必須采取有效措施，以保證電氣設備安全。

配電所的防雷保護，包括對直擊雷和對沿電力線路的雷電侵入波保護。對于配電所直擊雷的保護采用避雷針是很有效的。而雷電波的侵入則采用閥型避雷器保護。

9 總結

本設計主要通過計算工廠的計算負荷，確定變壓器的容量，同時簡單的介紹了主接線的設計和功率補償、繼電保護等內容。

參考文獻：

[1]陳化鋼，電氣設備及其運行.合肥工業大學出版社，2004.

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關鍵詞：靜止型動態無功補償裝置；諧波電流；無功負荷

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

1．引言

原八礦6KVⅠ段母線電網諧波現狀如下：

經過測試5、7、11次諧波電流超標，諧波電流值與國標值比較如表1所示。其他各項電能質量指標如表2所示。

表1諧波電流值與國標值比較

諧波次數 5 7 11

測試值（A） 82.29 38.76 36.81

國標值（A） 54.06 38.16 25.44

表2其他各項電能質量指標

最大值 最小值 95%概率大值 國標

限值

諧波電壓畸變率(%) 3.89 1.13 3.36 4.0

短時閃變 0.75 0.20 0.50 0.9

長時閃變 0.50 0.35 0.50 0.7

電壓三相不平衡度(%) 0.32 0.19 0.31 2.0

功率因數：平均功率因數約為0.57。

最大無功沖擊：7.22Mvar。

經過測試，十二礦6kV母線Ⅰ段功率因數僅為0.57左右，未達到國家標準，此外5、7、11次諧波電流超標。

2.八礦6KV電網諧波危害

隨著八礦二水平的開發，八礦新副井二臺1300KW直流提升機（ASCS-3晶閘管直流調速系統）投運后，八礦供電系統的諧波危害將更加嚴重，功率因數將進一步降低。

因此，八礦供電系統采用靜止型動態無功補償裝置來進行無功補償是一種比較切實可行的方案。其重要特點是能自動連續平滑調節補償無功功率，改善電壓波動、抑制諧波、提高功率因數。為保證SVC系統投入后八礦在二水平設備增容的情況下也能確保電能質量達到最佳效果，因此按照八礦投入110/6.3KV，25MVA變壓器，2*1300KW直流絞車后的運行要求進行如下設計。

3. 八礦6KV電網供電系統參數

1）主變參數： 25MVA；

110/6.3KV；

209.9/3849A；

YN.d11；

調壓范圍：±2×2.5%

風冷；

空載損耗:25.28kw；

空載電流:0.4%；

負載損耗:118.8kw；

Ud=15%；

主接線方式：單母線分段。

6KV側最小短路容量：177.78MVA。

2）主井提升機

（1）電機：2100KW

（2）數量2臺

3）.副井提升機

（1）電機：800KW

（2）數量2臺

4）新副井提升機

（1）電機：1300KW

（2）數量2臺

5）脈動數

主、副井均為12脈動可控整流調速傳動。

4. 八礦6KV母線上的無功負荷計算：

晶閘管變流器（直流供電主井和副井絞車）是6kV母線上的主要沖擊負荷。絞車重載提升起動時，以較大的起動轉矩拖動絞車電機從靜止狀態開始加速，產生最大的無功沖擊，使供電系統出現很大的電壓波動和幅值很大的諧波電流，此時功率因數很低僅0.1～0.2左右。在穩定運行階段無功負荷減少，功率因數提高：主井、副井絞車為0.74左右。

1）主井絞車最大無功沖擊（感性）

兩臺主井絞車在重載提升起動時，起動轉矩（起動電流）約為電機額定轉矩（額定電流）的1.37倍。電動機額定功率為：Pe=2100kW，參照設備的電機、供電變壓器參數，計算出每臺主井絞車起動時最大視在功率為。

在起動瞬間有功功率近似為0，故最大的無功沖擊約為：

Qmax1≈4447kvar。

每臺主井絞車穩態額定功率提升時，無功約為Qf1＝1852kvar。

2）副井絞車在穩定提升時的無功功率（感性）

另兩臺副井絞車電動機額定功率為Pe=800kW×2，cosφ=0.75，則在穩定提升時的無功功率為。

參照上述主井的計算方法可得每臺額定功率為800kW的副井絞車在起動瞬間最大的無功沖擊約為：Qmax2≈1694kvar。

每臺副井絞車穩態額定功率提升時,無功約為Qf2=705.5kvar。

3）新副井絞車在穩定提升時的無功功率（感性）

二臺新副井絞車電動機額定功率為Pe=1300kW，cosφ=0.75，則在穩定提升時的無功功率。

參照上述主井的計算方法可得每臺額定功率為1300kW副井絞車在起動瞬間最大的無功沖擊約為： Qmax3≈2097kvar。

每臺副井絞車穩態額定功率提升時,無功約為Qf3=1147 kvar。

4）其它設備提高功率因數所需的無功補償容量（容性）

為充分利用主變的供電能力，其它負荷總功率取：sqt=3717.5KVA。

補償前：cosφ1=0.77，tgφ1=0.8286

補償后：cosφ2=0.95， tgφ2=0.3287

所需的容性無功補償容量為。

5）.電壓波動在國標允許值時的允許無功波動

6kV系統允許的電壓波動取d=2.5%，在最小短路容量Skmin=177.78MVA時允許的無功波動為。

表3 電壓波動及閃變的限值

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）容性無功補償容量計算

最嚴重的情況確定為：一套主井絞車處于重載提升狀態，一套副井絞車和其它負荷正常運行。此時為了把電壓波動限制在2.5%以下，應該補償的容性無功為。

=2×4447＋2×1694＋2×2097＋1430.97－4444.5

=13462.47kvar≈13000kvar

7）濾波器的基波補償容量、晶閘管控制的相控電抗器容量

選取濾波器的基波有效補償容量為11000kvar。

相控電抗器的可調容量為11000kvar。

5.SVC系統方案設計

1）SVC系統組成

寬帶軟件的狀態界面如圖1所示：

圖1 寬帶軟件的狀態界面

2）SVC控制系統的基本組成

SVC控制系統的基本組成如圖2所示：

圖2 SVC控制系統的基本組成簡圖

SVC連接到系統中，電容器（濾波器FC）提供固定容性無功功率Qc，補償電抗器通過具有完好線性特征的的電流決定了從補償電抗器輸出的感性無功值QTCR，感性無功與容性無功相抵消，只要QN（系統）=QV（負載）-QC+QTCR=恒定值（或0），功率因數就能保持恒定，電壓幾乎不波動。最重要的是精確控制可控硅的觸發角，獲得所需要的電抗器的電流。根據采集的進線電流及母線電壓經乘法器后得出要補償的無功功率，計算機發出觸發脈沖、光纖傳輸至脈沖放大單元，經放大后觸發可控硅，得到所補償的無功功率。

3）可調相控電抗器（TCR）產生連續變化感性無功的基本原理

SVC控制系統的基本組成如圖3所示：

圖3 SVC控制系統的基本組成簡圖

假設負荷消耗感性無功QL，負荷的最大感性無功為Qlmax，若取QC=Qlmax，即系統先將負荷的最大感性無功用電容補償。當負荷變化時，電容與負載共同產生一個容性無功沖擊，QP=QC-QL，這時，用一個可調電抗（電感）來產生相對應的感性無功QB，抵消容性無功沖擊，這樣在負荷波動過程中，就可以保證：QS=QC-QB-QL=0

6.安裝前后的經濟效益分析

1）靜止型動態無功功率補償裝置安裝前

八礦在沒有安裝靜止型動態無功功率補償裝置（SVC）前，每月有功電量平均值約為20萬kwh，無功電量平均值約為50kvarh；平均功率因數為0.34；每月平均電度電費和基本電費總額12萬元；按照“功率因數低于0.9標準按比例增收電費”的規定，每月平均增收電費比例69%，增加功率因數（俗稱“力率”）電費多支出9.7萬元。

2）靜止型動態無功功率補償裝置SVC安裝后

八礦在安裝靜止型動態無功功率補償裝置（SVC）后，使技術性能指標滿足了中華人民共和國《電能質量 公用電網諧波》（GB/T 14549－93）的要求外，系統的平均功率因數也達到了0.90以上，按照“功率因數大于0.9標準按比例減收電費”的規定，企業每月減少電費支出約9萬元以上。

參考文獻：

1.中華人民共和國國家標準GB/T14549-93《電能質量 公用電網諧波》

2.中華人民共和國國家標準GB12326-90《電能質量 電壓允許波動和閃變》