《35KV变电站继电保护优质课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《35KV变电站继电保护优质课程设计.docx（38页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、1绪论1.l变电站继电保护的发展变电站是电力系统的重要构成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运营，是联系发电厂和顾客的中间环节，起着变换和分派电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的重要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置日勺布置，继电保护和自动装置日勺拟定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。继电保护发呈现状，电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的规定，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新日勺活力，因此，继电保护技术得天独厚，在40余年日勺时间里完毕了发展的4个历史阶段。随着电力系统日勺高速发展和计算机技术、通信技术日
2、勺进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化。1.2 继电保护装置的基本规定继电保护及自动装置属于二次部分，它对电力系统的安全稳定运营起着至关重要的作用。对继电保护装置的基本规定有四点：即选择性、敏捷性、速动性、和可靠性。1.3 继电保护的整定继电保护整定的I基本任务就是要对多种继电保护给出整定值，而对电力系统中的所有继电保护来说，则需要编出一种整定方案。整定方案一般可按电力系统的电压级别或者设备来编制，并且还可按继电保护的功能划分小方案进行。本次课程设计的35kV变电站继电保护可分为：相见短路的电压
3、、电流保护，单相接地零序电流保护，短线路纵联差动保护等。整定计算一般涉及动作值的整定、敏捷度的校验和动作时限时整定三部分。并且分为：无时限电流速断保护的整定。动作时限的整定。带时限电流速断保护的整定。2.设计概述：2.1 设计根据：2.1.1 继电保护设计任务书。2.1.2 国标GB50062-92电力装置日勺继电保护和自动装置设计规范。2.1.3 电力系统继电保护（山东工业大学）。2.2 设计规模：本设计为35KV降压变电所。主变容量为6300KVA,电压级别为3510KVo2.3 设计原始资料：2.3.1 35KV供电系统图,如图1所示。2.3.2 系统参数：电源I短路容量：SiDma=2
4、00MVA;电源11短路容量:S11Dma=250MVA;供电线路：1.=1.2=15km,1.3=1.4=IOkm,线路阻抗：Xl=0.4Zkm。SnSi图135KV系统原理接线图2.3.3 35KV变电所主接线图，如图2所示S1Sn所厂图235KV变电所主接线图2.3.4 1OKV母线负荷状况，见下表：负荷名称最大负荷(Kw)功率因数回路数供电方式线路长度(km)织布厂12000.851架空线8胶木厂11000.851架空线7印染厂14000.852架空线13配电所15000.852架空线15炼铁厂13000.852架空线102.3.5BlB2主变容量、型号为630OkVA之SFl6300
5、35型双卷变压器，Y-ll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%=75236运营方式：以Si、Sn全投入运营，线路1.1.1.4全投。D1.l合闸运营为最大运营方式；以SH停运，线路1.3、1.4停运，D1.I断开运营为最小运营方式。2.3.7 已知变电所IOKV出线保护最长动作时间为1.5sO3主接线方案的选择与负荷计算3.1 主接线设计规定电气主接线重要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送和运营等规定而设计时，表白高压电气设备之间互相连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备涉及发电机、变电器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对
6、供电可靠性、运营灵活性及经济合理性等起着决定性作用。对一种电厂而言，电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等，从供电的可靠性、运营的灵活性和以便性、经济性、发展和扩建的也许性等方面，经综合比较后拟定。它的接线方式能反映正常和事故状况下的供送电状况。电气主接线又称电气一次接线图。电气主接线应满足一下几点规定：1）运营时可靠性：可靠性是指一种元件，一种系统，在规定的时间内及一定的条件下完毕预定功能的能力，供电可靠性是电力生产和分派的首要规定，对发电厂、变电所主接线可靠性的规定限度，与其在电力系统中的地位作用则是由其容量，电压级别，负荷大小以及类别等因素决定。具体规定
7、有：断路器检修时，不适宜影响对系统的供电；断路器或母线故障时以及母线或隔离开关检修时，尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并保证对一二类负荷的供电尽量避免发电厂或变电所所有停运的也许性；对装有大型机组的发电厂或超高压变电所应满足可靠性的特殊规定。2）运营的灵活性：主接线系统应能灵活地适应多种工作状况，特别是当一部分设备检修或工作状况发生变化时，可以通过倒换开关的运营方式，做到调度灵活，不中断向顾客的I供电。在扩建时应能很以便日勺从初期建设到最后接线。3）运营的经济性：主接线系统还应保证运营操作时以便以及在保证满足技术条件的）规定下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投机。尽量做到年运营费小，
8、涉及电能损耗。折旧费及大修费，平常小修费等维修费。其中电能损耗重要由变压器引起，因此，要合理的选择主变压器的形式、容量、台数和避免变压器而增长电能损耗。并在也许的状况下，采用一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。3.2 变电站主接线的选择原则1）当满足运营规定期，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。2）当变电所有两台变压器同步运营时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。3）当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组接线。4）为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同步运营的变电所,应采用变压器分列运营。5）接在线路上的避雷器，不适宜装设隔离开关，但接在母线上的避雷
9、器，可与电压互感器合用一组隔离开关。6）6-IOkV固定式配电装置的浮现侧，在架空线路或有反馈也许的电缆浮现回路中，应装设线路隔离开关。采用610kV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源测装设隔离开关。7）由地区电网供电日勺变配电所电源出线处，宜装设计费用时专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。8）当低压母线为双电源，变压器低压侧开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关改J浮现侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。3.3 接线方案选择对于哮元进线电压为35kV以上的!变电站，一般是经变电站总降压变电所降为IOkV的高压配电电压，然后经下一级变电所，降为一般低压设备所需的电
10、压。总降压变电所主接线图表达变电站接受和分派电能的途径，由多种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线构成，一般用单线表达。主接线对变电所设备选择和布置，运营的可靠性和经济性，继电保护和控制方式均有密切关系，是供电设计中的重要环节。3.3.1 一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所电路图单母分段接线：即用分段断路器或分段隔离开关将母线提成若干段。这种主接线图兼有内外桥式接线的运营灵活性的长处，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，合用与一、二次侧进出线较多的总降压变电所。分段的单母线与不分段的相比较，提高了接线的可靠性和灵活性。两母线可分裂运营（分段断路器断开）也
11、可并列运营（分段断路器接通）。重要顾客可以用双回路接于不同母线段，保证不间断供电。任一母线或母线隔离开关检修，只停运该段，其她段可继续供电，减少了停电范畴。合用范畴:6IOkV配电装置，出线回路数为6回及以上时;3563kV配电装置，出线回路为48回时；110220kV配电装置，出线回路为34回时。多数情形中，分段数和电源数相似。本次设计的35kV变电站浮现回路侧为48回，并且多为一、二级负荷，是持续运营，负荷变动较小，电源进线较短，主变压器不需要常常切换，此外再考虑到此后的长远发展。采用一、二次侧单母线分段的总降压变电所主接线（即全桥式接线）。3.3.2 一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母
12、线分段的总降压变电所主电路图这种主接线，其一次侧的高压断路器跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器的外侧，接近电源方向，因此称为外桥式接线。这种主接线的运营灵活性也较好，供电可靠性同样较高，合用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式接线合用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要常常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环形接线时，也宜采用这种接线，使环形电网的穿越功率不通过进线断路器，这对改善线路断路器的工作及其继电保护日勺整定都极为有利。3.3.3 一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图这种主接线，其一次侧的（高压断路器跨接在两路电源线
13、之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器的内侧，接近变压器，因此称为内桥式接线。这种接线的运营灵活性较好，供电可靠性也较高，合用于一、二级负荷工厂。这种内桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多，并且变电所的变压器不需要常常切换的总降压变电所。3.3.4 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线接线较之采用单母线接线，供电可靠性和运营灵活性大大提高，但开关设备也大大增长，从而大大增长了初投资，因此双母线接线电力系统在工厂变电所中很少运用重要用于电力系统的枢纽变电所。并且对于35kV的配电装置，此接线方式的回路数多在8回以上或者连接电源较多，负荷较大时。3.4 35k
14、V变电所主接线简图SnSi备布木染所厂图335KV变电所主接线图3.5 负荷计算3.5.1 负荷计算的内容和目的1）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一种假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，一般采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的根据。2）尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流的周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的根据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有
15、代表性的一昼夜内电能消耗最多的一种班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。3.5.2 负荷计算的措施负荷计算日勺措施有需要系数法、运用系数法及二项式法等几种。需要系数法公式简朴，计算以便，合用于各类变、配电所和供配电干线以及长期运营并且负荷平稳的有用电设备和生产车间（如锅炉引风机、水源泵站、集中空压站）日勺负荷计算。但不适合用电设备台数少，各台间容量悬殊且工作制度不同步的电力负荷计算。二项式法将负荷分为基本部分和附加部分，后者系考虑一定数量大容量设备的影响。合用于机修类用电设备的计算，其她各类车间和车间变电所设计亦常采用。二项式法所得计算成果一般偏大。运用系
16、数法以概率论为基本，根据设备运用率并考虑设备台数以及各台间功率差别的影响拟定计算负荷与平均负荷间的偏差量(这反映在最大系数中不小于1的部分)，从而求得最大负荷。这种计算措施更具客观性和普遍性，合用于多种类型负荷的计算，所求得的成果更接近实际，但由于国内对运用系数缺少切实的工作和数据的积累，计算措施自身也较上述两种措施复杂，故尚未得到广泛采用。在本次设计中采用需要系数法拟定。3.5.3 本次设计的负荷计算取：Kp=0.95KZq=0.97根据原始数据表可算出：XP3Oi=6500kW;贝(IQ30i=P3i*tanacrcos0.85=6500*0.62=4028.3kVarP3o=K*pp3=
17、O.95*63OO=5985kVQ3=K*qq3Q=O.97*4O28.3=39O7.5kVarS3o=(P3q2+Q3q2)=7147.6kVAI3o=S3o3Un=412.7ACOS(P=P3oS3o=O.84由于规程规定cos0.9,而由上面计算可知cos0.84411水RIKH蚪器其他娥瓦斯保护的接线原理图差动保护：（主保护）作用：用来反映变压器绕组和引出线上的相间短路、中性点直接接地系统中系统侧绕组和引出线的单相接地短路以及绕组匝间短路、容量在100OokVA及以上的变压器应装设纵差动保护。变压器差动保护动作电流应满足如下三个条件1）应躲过变压器差动保护区外浮现的最大短路不平衡电流2
18、）应躲过变压器H勺励磁涌流3）在电流互感器二次回路端线且变压器处在最大负荷时，差动保护不应动作结合设计规定和实际条件只对其做纵差动保护的整定，所选继电器型号为BCH-2型差动继电器。计算变压器各侧的一次及二次电流值（在额定容量下）并选择电流互感器的变比，可按下表计算。由于35kV侧二次电流大，因此以35kV侧为基本侧。6.3.1 计算Ie及电流互感器变比，列表如下（表6.1）S=6300kVAUc=35kVU2c=IOkV名称各侧数据Y(35KV)(IOKV)额定电流Ile=S/3Ule=103.9Al2E=SGU2e=346.4A变压器接线方式YCT接线方式YCT计算变比3Iie5=180/
19、5I2e5=346.45实选CT变比n1200/5400/5实际额定电流Iienl=4.50Ahe/n1=4.33A不平衡电流Ibp4.50-4.33=0.17A拟定基本侧基本侧非基本侧由上表可以看出，35kV侧电流互感器的二次回路额定电流不小于IOkVA侧。因此35kV为基本侧。6.3.2 拟定基本侧动作电流：D躲过外部故障时的最大不平衡电流IdzlKIbp(1)运用实用计算式：Idzi=K(KfzqKtfiU+fza)Id2Imax式中：Kk可靠系数，采用1.3；KfZq一非同期分量引起的误差，采用1;Klx-同型系数，CT型号相似且处在同一状况时取0.5,型号不同步取1,本设计取1。 U变压器调压时所产生的相对误差，采用调压百分数的;一半，本设计取0.05。 fza一继电器整定匝书数与计算匝数不等而产生的相对误差，暂无法求出，先采用中间值0.05。代入数据得Idz=1.3(l10.1+0.05+0.05)1.04=270.4（八）2)躲过变压器空载投入或外部故障后电压恢复时的励磁涌流Idzi=KIe(2)式中：Kk可靠系数，采用1.3；Ie变压器额定电流：代入数据得Idzi=1.3103.9=135.1（八）3)躲过电流互改器二次回路短线时的最大负荷电流Idz1=KTfhmax(3)式中：KK一可靠系数，
