课程设计35kV电网继电保护配置与线路保护整定计算.doc

《课程设计35kV电网继电保护配置与线路保护整定计算.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计35kV电网继电保护配置与线路保护整定计算.doc（26页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、 35kV电网继电保护配置与线路保护整定计算 目录第一章 、本课程设计的主要任务.2 第二章 、课程设计任务书.2 第三章 、课程设计内容及过程. .4 第一节 、变电所继电保护和自动装置配置. .4 一、系统分析及继电保护要求.4 二、本系统故障分析.4 三、主变压器继电保护装置配置.4 四、10KV侧电力电容器组继电保护装置配置.5 五、10KV线路继电保护装置配置.5第二节 、短路电流计算.6 一、基准值的选取.6 二、各元件阻抗标幺值计算.7 三、系统等效电路图.7 四、短路电流的计算.7 五、短路电流计算结果.9第三节 、主变继电器保护整定计算及继电器选择.9 一、瓦斯保护.9 二、

2、三段折线式比率制动特性的变压器差动保护.10 三、后备保护. 14 第四节、10KV侧电力电容器保护装置的整定计算及选型.18 一、无时限电流速断保护.18 二、专用熔断器保护（单只）.18 三、过电压保护.18 第五节、10KV侧出线保护装置的整定计算及选型.19 一、段电流保护.19 二、III段电流保护.19 三、绝缘监察装置.20 第六节、微机成套自动保护装置.21 一、RCS-9671中低压变压器差动保护装置.21 二、RCS-9681中低压变压器后备保护装置.21 三、RCS-9661中低压变压器保护及辅助装置.22 四、RCS-9631系列电容器保护测控装置.22 五、RCS-9

3、611低压馈线保护测控装置. 22 第四章 、课程设计总结.24参考文献.25 第一章 本课程设计的主要任务（1） 本设计为35KV降压变电所。主变容量为8000KVA，电压等级为35/10KV；（2）搜集原始资料；（3）完成对本系统的故障分析；（4）对10kv线路电保护整定计算及继电器选择（5）对短路电流的整定与计算；（6）主变压器继电保护整定计算及继电器选择； （7）完成设计报告。第二章 课程设计任务书一、设计基本资料 本设计为35KV降压变电所。主变容量为8000KVA，电压等级为35/10KV。35KV供电系统图,如图1所示。系统参数：电源I短路容量：= 200MVA；电源短路容量：=

4、250MVA；供电线路： L1=6km，L2=8km，线路阻抗：X=0.4/km。35kv变电所主接线图，如图1所示。 SIIQF2QF1 图1 35kv变电所主接线图10kv母线负荷情况，见表1：负荷名称最大负荷（kva/kvar）功率因数回路数供电方式线路长度（km）1、8（电容器）各2400 电缆 0.032、5各1200 0.85 各 1 电缆 3和5.1 3、6各1000 0.85 各 1电缆 5.54、9各1000 0.85 各 1 电缆 3.27、10各1000 0.85 各 1 电缆 6和4.1注：电缆线路阻抗：XL=0.08/kmB1、B2主变容量、型号为8000kVA之SF

5、1-8000/35型双卷变压器，Y-/11之常规接线方式，具有带负荷调压分接头，可进行有载调压。其中Uk%=7.5。运行方式：正常SI、S全投入运行。已知变电所10KV出线保护最长动作时间为1.5s。二、设计内容： 1. 系统保护配置； 2. 短路电流计算； 选基值、计算各元件标幺值、作序网络图、计算继电保护自动装置的整定、计算所需要的电气参数、作短路电流计算结果表。 3. 继电保护配置及整定计算： 根据继电保护设计技术规程结合本站一次电力系统接线图给35KV 线路及变压器配置相应的继电保护。 根据继电保护整定计算原则对变压器、线路配置的继电保护进行整定计算。 4.编写设计说明书三、设计依据:

6、1设计任务书。2国标GB50062-92电力装置的继电保护和自动装置设计规范。 第三章 课程设计内容及过程 第一节 变电所继电保护和自动装置规划 一、继电保护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。二、本系统故障分析 本设计中的电力系统具有非直接接地的架空线路及中性点不接地的电力变压器等主要设备。 1、就线路来讲，其主要故障为单相接地、两相短路和三相短路。 2、电力变压器的故障，分为外部故障和内部故障两类。 （1）变压器的外部故障常见的是高低压套管及引线故障，它可能引起变压器出线端的相间短路或引出线碰接外壳。 (2）变压器的内部故障有相间短路

7、、绕组的匝间短路和绝缘损坏。 (3)变压器的不正常运行过负荷、由于外部短路引起的过电流、油温上升及不允许的油面下降。三、 主变压器继电保护装置设置 1、国家标准GB50062-1992规定：10000KVA及以上单台运行的变压器和6300KVA及以上并列运行的变压器，应装设差动保护；6300KVA及以下单独运行的重要变压器，也可装设差动保护；当电流速断保护灵敏度不满足要求时，应装设差动保护装置。本设计中变压器的容量为8000KVA，应选用差动保护作为主保护。 2、变压器为变电所的核心设备，根据其故障和不正常运行的情况，从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发，设置相应的主保护

8、、异常运行保护和必要的辅助保护如下：保护名称作用主保护大差动保护防御变压器绕组、套管和引出线的相间短路瓦斯保护防御变压器内部故障和油面降低后备保护过电流保护反应变压器外部相间故障过负荷保护反应由于过负荷而引起的过电流辅助保护温度保护防止变压器油劣化加速冷却风机自启动防止变压器油温过高四、10KV侧电力电容器组保护配置 1、规定：对400kvar以上的电容器组，设置无时限或带0.10.3s短延时的电流速断保护；对400kvar及以下的电容器组，采用带熔断器的负荷开关进行控制和保护。本设计中电容器组容量为2400kvar,采用无时限电流速断保护作为主保护。 2、电力电容器保护：根据其故障和不正常运

9、行的情况，设置相应的主保护、异常运行保护，保护如下：保护名称作用主保护无时限或带时限过电流保护反应电容器与断路器之间连线的短路专用熔断器保护反应单只熔断器内部极间短路后备保护过电压保护反应母线电压过高，超过110%额定电压单相接地保护反应所接电网接地电容电流大于10A五、10KV线路继电保护装置 1、线路保护一般采用三段式电流保护，本设计中10KV出线侧采用两段式电流保护，即该处选择段和段。 2、保护配置保护名称作用主保护无时限电流速断保护保护本线路的一部分后备保护定时限过电流保护切除电流速断保护范围以外的故障其保护范围为本线路的全部 第二节 短路电流计算一、基准参数选定： 1、基准容量：SB

10、=100MVA 2、基准电压：UB=Uav即: 35kV侧UB1=37KV，10kV侧UB2=10.5KV, 3、短路点基准电流：IB1=SB/(* UB1)=100/(*37)=1.56KA IB2=SB/( *UB2)=100/(*10.5)=5.5KA二、阻抗计算（均为标幺值）： 1、 系统SI: X1=SB/=100/200=0.5 SII X2=SB/=100/250=0.4 2、 线路：L1：X3=X0L1SB/UB12=0.46100/372=0.175 L2：X4=X0L2SB/UB2=0.48100/372=0.234 3、 变压器B1、B2：X5=X6=（Uk%/100）S

11、B/SNT=7.5/100*100/8=0.938 4、10KV线路：X7=X0L1SB/UB22=0.08*0.03*100/10.52=2.177*10-3 X8=X0L2SB/UB22=0.08*3*100/10.52=0.218 X9=X0L3SB/UB22=0.08*5.5*100/10.52=0.399 X10=X0L4SB/UB22=0.08*3.2*100/10.52=0.232 X11=X0L5SB/UB22=0.08*5.1*100/10.52=0.370 X12=X0L6SB/UB22=0.08*5.5*100/10.52=0.399 X13=X0L7SB/UB22=0.

12、08*6*100/10.52=0.435 X14=X0L8SB/UB22=0.08*0.03*100/10.52=2.177*10-3 X15=X0L9SB/UB22=0.08*3.2*100/10.52=0.232 X16=X0L10SB/UB22=0.08*4.1*100/10.52=0.298三、 系统等效电路图SIISIK12K11K10K9K8K7K6K5K4K3K2K110KV35KV0.2320.2980.4350.3990.3700.2320.3990.0021770.0021770.2180.1750.9380.9380.2340.4161514131211109876543

13、120.5四、短路电流计算 1、最大运行方式-SII投入运行，T1、T2并列运行，QF1、QF2 均闭合。35KV线路短路阻抗： X17=X2+X4=0.2+0.234=0.63410KV线路短路阻抗： X18=X17+X5/X6=0.634+0.938/0.938=1.10335KV母线上短路电流： Ik1max=IB1/X17=1.56/0.634=2461A10KV母线上短路电流： Ik2max=IB2/X18=5.5/1.103=4986A1#线上短路电流： Ik3max=IB2/(X18+X7)=5.5/(1.103+0.002177)=4977A2#线上短路电流： Ik4max=I

14、B2/(X18+X8)=5.5/(1.103+0.218)=4164A3#线上短路电流： Ik5max=IB2/(X18+X9)=5.5/(1.103+0.399)=3662A4#线上短路电流： Ik6max=IB2/(X18+X10)=5.5/(1.103+0.232)=4120A5#线上短路电流： Ik7max=IB2/(X18+X11)=5.5/(1.103+0.370)=3734A6#线上短路电流： Ik8max=IB2/(X18+X12)=5.5/(1.103+0.399)=3662A7#线上短路电流： Ik9max=IB2/(X18+X13)=5.5/(1.103+0.435)=3

15、576A8#线上短路电流： Ik10max=IB2/(X18+X14)=5.5/(1.103+0.002177)=4977A9#线上短路电流： Ik11max=IB2/(X18+X15)=5.5/(1.103+0.232)=4120A10#线上短路电流： Ik12max=IB2/(X18+X16)=5.5/(1.103+0.298)=3926A 2、最小运行方式-SI投入运行，T1、T2分列运行，QF1断开、QF2 闭合。 电源I最小短路容量：SDImin= 0.8SDImax=0.8*200=160MVA； 电源最小短路容量：SDIImin= 0.8SDIImax=0.8*250=200MV

16、A 系统SI、SII阻抗计算（均为标幺值）： X21=SB/SDImin=100/160=0.625 X22=SB/SDIImin=100/200=0.535KV线路短路阻抗： X23=X21+X3=0.625+0.175=0.810KV线路短路阻抗： X24=X21+X3+X5=0.625+0.175+0.938=1.738 35KV母线上短路电流： Ik1min=IB1/X23=1.56/0.8=1950A10KV母线上短路电流： Ik2min=IB2/X24=5.5/1.738=3165A1#线上短路电流： Ik3min=IB2/(X24+X7)=5.5/(1.738+0.002177)

17、=3161A2#线上短路电流： Ik4max=IB2/(X24+X8)=5.5/(1.738+0.218)=2812A3#线上短路电流： Ik5max=IB2/(X24+X9)=5.5/(1.738+0.399)=2574A4#线上短路电流： Ik6max=IB2/(X24+X10)=5.5/(1.738+0.232)=2792A5#线上短路电流： Ik7max=IB2/(X24+X11)=5.5/(1.738+0.370)=2609A6#线上短路电流： Ik8max=IB2/(X24+X12)=5.5/(1.738+0.399)=2574A7#线上短路电流： Ik9max=IB2/(X24+

18、X13)=5.5/(1.738+0.435)=2531A8#线上短路电流： Ik10max=IB2/(X18+X14)=5.5/(1.738+0.002177)=3161A9#线上短路电流： Ik11max=IB2/(X24+X15)=5.5/(1.738+0.232)=2792A10#线上短路电流： Ik12max=IB2/(X24+X16)=5.5/(1.738+0.298)=2701A五、短路电流计算结果 线路短路电流（A）运行方式最大运行方式最小运行方式35KV侧10KV侧35KV侧10KV侧35KV母线246186751950687510KV母线14144986897.631651、

19、8#14124977896.531612#11814164797.528123、6#10393662730.025744、9#11694120791.927925#10593734740.026097#10143576717.9253110#11133926766.22701 第三节 主变继电器保护整定计算及继电器选择一、 瓦斯保护瓦斯保护作用：用来反映变压器内部故障和油面降低，它反应于油箱内部故障所产生的气体或油箱漏油而动作，其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器，轻瓦斯保护动作于信号。 轻瓦斯保护的动作于信号的轻瓦斯部分，通常按产生气体的容积整定：对于容量为10MVA以上的变压器，整

20、定容积为250300cm2 。瓦斯保护动作于跳闸的重瓦斯部分，通常按气体继电器的油流速度整定。（油流速度与变压器的容量、接气体继电器导管的直径、变压器冷却方式、气体继电器形式有关）。轻瓦斯保护的动作值按气体容积为250300cm2整定，本设计采用280 cm2。重瓦斯保护的动作值按导油管的油流速度为0.61.5cm2整定，本设计采用0.9 cm2。 瓦斯继电器选用FJ3-80型 。 瓦斯保护的接线原理图如下： 图3.1瓦斯保护的接线原理图二、三段折线式比率制动特性的变压器差动保护：选用BCH-2型差动继电器。1计算变压器各侧额定电流，选出电流互感器的变比，计算电流互感器二次额定电流。列表如下：

21、 变压器各侧数据数据名称各侧数据35KV进线35KV内桥10KV侧变压器额定电流INTY=2SN/UN1=2*8000/35=263.93AINTY=SN/UN1=8000/35= 131.97AINTd=SN/UN2 =8000/10.5 =439.89A变压器接线方式YYCT接线方式YCT计算变比INTY/5 =457.14/5INTY/5 =228.58/5INTd/5=439.89/5选择CT标准变比KTA1500/5300/5600/5CT二次额定电流INTY/KTA1=4.57AINTY/KTA2=3.81AINTd/KTA3=3.67A 电流互感器型号：LZZJB610型，额定电

22、流比分别为500/5、300/5、600/5。 由表可看出I1I2I3。故选大者35KV进线端为基本侧，直接接差动继电器。2确定基本侧动作电流。1) 躲过变压器励磁涌流： IOP=Krel*I1N=1.3*263.93=343.11A2）躲过外部穿越短路最大不平衡电流： IOP=Krel*Idsq=Krel*(IdsqI+IdsqII+IdsqIII) =141.43+70.72+141.43=459.65A式中 IdsqI电流互感器的误差引起的不平衡电流： IdsqI=Kap*KS*fi*IK2.max(3)=1*1*0.1*1414.32=141.43A IdsqII 变压器调压分接头改变

23、时引起的不平衡电流： IdsqII=UIK2.max(3)=0.05*1414.32=70.72A IdsqIII平衡线圈不能对变压器各侧之间电流差值进行完全 补偿引起的不平衡电流： IdsqIII=fI*IK2.max(3)+fII*IK2.max(3) =0.05*1414.32+0.05*1414.32=141.43A3） 躲开电流互感器二次回路断线时的最大负荷电流： IOP=1.3*IL.max= 1.3*263.93=343.11A 式中:Krel可靠系数，一般取1.3； I1N，IL.max变压器于基本侧的额定电流与最大负荷电流； Kap非周期分量引起的误差，取为1； KS电流互感

24、器同型系数，型号相同时取0.5，型号不同时取1； fi电流互感器容许的最大相对误差，取为0.1； U 在变压器高中压侧由于调压改变分接头引起的相对误 差，一般采用调压范围的一半； fI继电器整定匝数与计算匝数不等而引起的相对误差，取为0.05； IK2.max(3)在最大运行方式下，变压器二次母线上短路，归算于 基本侧的三相短路电流值。 选取上述三个条件计算值中最大的作为基本侧的一次动作电流，即Iop1=459.65A。3.确定基本侧差动线圈的匝数。基本侧差动继电器的动作电流为 IOP.ca.KA=IOP1*/KTA1=459.65*/(500/5)=7.96A基本侧差动继电器的线圈匝数（即差

25、动线圈匝数）： Wd.ca=AN/IOP.ca.KA=60/7.96=7.54匝 根据BCH-2继电器实有抽头，选用Wd.s=8匝作为差动继电器的整定匝数。4、确定基本侧实际动作电流。基本侧实际继电器动作电流： IOP.KA=AN/Wd.s=60/8=7.5A基本侧实际一次动作电流： IOP1=KTA1/KW*IOP.KA=500/5/*7.5=433.01A5、确定非基本侧平衡线圈的匝数和工作线圈的匝数。35KV内桥平衡线圈匝数： Wb.ca.1=(I1-I2)/I2*Wd.s=(4.57-3.81)/3.81*8=1.60匝 选择Wb.1=2匝 工作线圈匝数：Wac.1=Wb.1+Wd.s

26、=2+8=10匝10KV侧平衡线圈匝数： Wb.ca.2=(I1-I3)/I3*Wd.s=(4.57-3.67)/3.67*8=1.96匝 选择Wb.2=2匝 工作线圈匝数： Wac.2=Wb.2+Wd.s=2+8=10匝6、确定整定匝数与计算匝数不等引起的相对误差。 f(35)=(Wb.1-Wb.ca.1)/(Wb.ca.1+Wd.s)=(2-1.60)/(1.60+8) =0.0420.05 满足要求 f(10)=(Wb.2-Wb.ca.2)/(Wb.ca.2+Wd.s)=(2-1.96)/(1.96+8) =0.0042 满足要求 9、大差动保护的接线图： 三、 后备保护1、 定时限过电

27、流保护 装于电源处1）动作电流整定： 躲过变压器最大的负荷电流： Iopl= KrelITLmax/Kre=1.3*1.2*263.93/0.85=484.39A 继电器的动作电流： Iop.K=Kw* Iopl/KTA1=484.39/（500/5）=4.84A 电流互感器型号：LZZJB610型，额定电流比为500/5。 电流继电器的型号选择：DL-11/6型。2） 动作时限整定：按时限阶梯原则整定，应比下一级各引出线过电流保护动作时 限最长者大一个时限阶梯。 动作时限： t=tLmax+t=1.5+2=3.5s 时间继电器型号选择：选用DS-112型时间继电器，其时间调整范围为0.25

28、3.5s。3）灵敏度校验：作为本级变压器近后备保护，应按K2点短路进行校验： IK2.min(3)=3165A,归算到35KV侧为IK2.min(3)=897.58A Ks = Ik2.min(2)/ Iopl=/2*897.58*/484.39=1.601.5 满足要求作为相邻元件远后备保护，应按K9点短路进行校验： IK9.min(3)=2531A,归算到35KV侧为IK9.min(3)=717.90A Ks = Ik9.min(2)/ Iopl=/2*717.90*/484.39=1.281.2 满足要求 装于QF1处1）动作电流整定： 躲过变压器最大的负荷电流： Iopl= KrelI

29、TLmax/Kre=1.3*1.2*263.93/0.85/2=242.19A 继电器的动作电流： Iop.K=Kw* Iopl/KTA1=242.19/（500/5）=2.42A 电流互感器型号：LZZJB610型，额定电流比为500/5。 电流继电器的型号选择：DL-11/6型。2) 动作时限整定：按时限阶梯原则整定，应比下一级各引出线过电流保护动作时 限最长者大一个时限阶梯。 动作时限： t=tLmax+t=1.5+1.5=3s 时间继电器型号选择：选用DS-112型时间继电器，其时间调整范围为0.25 3.5s。3）灵敏度校验：作为本级变压器近后备保护，应按K2点短路进行校验： IK2

30、.min(3)=3165A,归算到35KV侧为IK2.min(3)=897.58A Ks = Ik2.min(2)/ Iopl=/2*897.58/242.19=3.211.5 满足要求作为相邻元件远后备保护，应按K9点短路进行校验： IK9.min(3)=2531A,归算到35KV侧为IK9.min(3)=717.90A Ks = Ik9.min(2)/ Iopl=/2*717.90/242.19=2.571.2 满足要求装于10KV处1）动作电流整定： 躲过线路最大的负荷电流： Iopl= KrelITLmax/Kre=1.3*1.2*439.89/0.85=807.33A 继电器的动作电

31、流： Iop.K=Kw* Iopl/KTA1=807.33/（500/5）=8.07A 电流互感器型号：LZZJB610型，额定电流比为500/5。 电流继电器的型号选择：DL-11/10型。3） 动作时限整定：按时限阶梯原则整定，应比下一级各引出线过电流保护动作时 限最长者大一个时限阶梯。 动作时限： t=tLmax+t=1.5+1=2.5s 时间继电器型号选择：选用DS-112型时间继电器，其时间调整范围为0.25 3.5S。3）灵敏度校验： 作为相邻元件远后备保护，应按K9点短路进行校验： Ks = Ik9.min(2)/ Iopl=/2*2531*/807.33=2.71.2 满足要求装于QF2处1） 线路最大的负荷电流：负荷名称最大负荷电流（A）1、8I1max=I8max=S/(*UN2)=2400/(*10)=138.56A2、5I2max=I5max=S/(*UN2)=1200/(*10)=69.28A3、6I3max=I6max=S/(*UN2)=1000/(*10)=57.74