黑山变电所继电保护设计毕业设计论文.docx

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黑山变电所继电保护设计毕业设计论文

黑山变电所继电保护设计

第一章设计说明

1.1继电保护的意义：

我的毕业设计课题是黑山变电所继电保护设计。

在电力改革不断发展的今天，电力工业生产发展的需要和新技术的不断出现，是电力系统继电保护原理新技术不断产生的基本源泉。

因此，继电保护的意义是深远且不容忽视的。

在拿到毕业设计任务书时，我对黑山变电所的主接线进行了仔细地分析，系统引出的两条线路由哪供电，每段母线或线路都采用何种方式运行，主变的具体参数是什么，线路多长，我在脑海中有了具体的概况。

虽然设计的题目与所学的专业知识有一定的差异，但是在实际应用中，无论是发电厂还是变电所以及企业的供电部门，要保证电网的安全运行，继电保护起到了至关重要的作用。

所以说继电保护是电力系统中的重要组成部分,在电力系统中起着尤为重要的作用。

1.2国内发展趋势：

在上学期的专业课学习中，我已经接触并学习了关于继电保护方面的有关内容。

特别是线路上的纵差保护、变压器的纵差保护、变压器油箱内的气体保护以及变压器相间短路的后备保护和过负荷保护。

我们知道，只有将主变的继电保护方案设计合理，具有可行性，整个系统的运行才能够稳定，具备经济效益。

通过对虎石台变电所，顺城集控站和沈阳供电公司的校外实习中，我看到了当今国内的继电保护发展趋势正在迅速发展，据介绍大多数变电站都已实现了微机保护，来进行自动化控制。

所以，在开题报告的国内外发展现状中，我针对我国的继电保护发展趋势对变电站的综合自动化进行了分析，20世纪80年代末，国内研制开发了集成逻辑电路（CMOS）继电保护、测量、控制、信号"四合一"集控台，90年代又开发了全微机保护、测量、控制、信号、远动"五合一"集控台，实现了变电所"遥测、遥信、遥控、遥调"四遥功能，大大提高了变电所自动化水平。

但是与国外相比还存在一定的差距。

GE数字式变电所综合控制自动化系统是由美国电力科学研究院率先提出的，经过3年多时间的研究和现场实验，取得了成功。

该系统的特点是：

采用了数字技术，一回线采用一个综合测量控制保护装置，可靠性大大提高，故障率降低，避免故障扩大，改善供电质量：

运行灵活，系统可以任意组态，用户可通过选择不同的模块及配件来满足需要的特性组合，便于变电所改造和扩容；结构简单，可减少变电所占地面积、节省投资：

采用数字技术，使设备的不检修周期大大延长，减少了年运行费用。

由此可以看出，变电所综合自动化系统正逐步发展并成熟起来，并以取代常规的保护方式，不但增加了系统的运行、可靠，还使经济效益得到了长远的发展。

在对黑山变电所进行继电保护设计中我仍采用传统的继电保护形式，因为无论继电保护的发展多么迅速，仍没有完全取代传统的继电保护方式。

根据我对设计题目的分析和理解，只有正确分析设计课题的各项参数及运行方式，设计出合理的保护方式，才能让系统正常运行。

1.3本次设计思想

1.3.1设计内容

黑山变电所继电保护及自动化装置设计主要包括运行方式分析、短路电流计算、各设备继电保护及自动装置的配置、66KV线路的整定计算、运行方式分析、相关图纸的绘制、外文资料翻译等内容。

在设计任务书中，给出了系统参数，包括系统在最大和最小运行方式下及零序运行下的最大和最小电抗值。

以及变压器的类型、参数、电压等级、接线形式和短路电压；指出了两台变压器同时运行时，10.5KV侧的中性点只一台接地，若只一台运行时运行中的这台变压器中性点必须接地。

并对线路的参数进行了给定。

通过这些要求，使我在对黑山变电所进行继电保护配置说明中，有了更为具体的思路。

1.3.2设计手段

根据设计任务书的要求，我仔细阅读任务书中的原始资料及依据，了解系统参数、变压器参数、接线方式及各侧电压等级。

针对实际情况结合变电所主接线图，查阅有关书籍，按照任务书中的要求，选择合适的系统运行方式，根据所选的运行方式进行相关计算。

在继电保护及自动装置的设计中，主要包括两部分计算，即短路电流计算和整定计算。

短路电流计算是继电保护设计与计算工作中的重要内容。

只有算出正确的短路电流值，才能确保继电保护装置设计与整定的正确性，从而保证继电保护装置按预期要求其保护作用。

继电保护整定计算的基本任务，就是要对各种类型的继电保护给出整定值；而对电力系统中的继电保护来说，则需编制出一个合理的整定方案。

在计算过程中，由于各种继电保护适应电力系统运行变化的能力不同，因而继电保护方案也不同。

在设计过程中可能会遇到一些实际问题，要选择出合理的解决方法和措施。

黑山变电所是将由富荣电厂和新立变电所引出的66KV母线经两台双绕组变压器降为10KV电压等级，再经其线路输送到用户供本地区用电。

在设计时，要明确设计任务，在工程建设中统一贯彻国家的基本建设方针、技术经济政策和基本建设程序。

做出切合实际、安全适用、保证系统安全、稳定。

其次，要有严谨的科学态度认真完成每一项设计工作，从黑山变电所主接线部分到保证继电配置合理、准确，能及时反应故障并适时发出信号进行跳闸，每一步都要认真设计，保证安全。

1.3.3设计前期小结

从黑山变电所的一次设备出发，主要有66KV母线、10KV母线，双绕组变压器两台、还有相应支路的断路器、隔离开关和母线互感器等。

我对保护的配置主要分为三大部分。

即母线保护部分、变压器保护部分、自动装置和线路保护部分并根据其本身的配置原则和方针进行了比较和说明。

在设计的过程中，难免会出现一些实际问题，根据自身情况，总结出下列需要解决的

问题。

在此次计算中，由于所计算的短路电流是在变压器单独或并列运行方式下进行计算，缺少这方面实例的计算方法，并结合实际，学习电力系统短路计算。

对继电保护设计中的规程、要求及现场的具体位置，性能要求等方面的设计有所欠缺，在设计的过程中，逐步学习设计规程，按要求设计，学习其方法。

还有在对主变和母线的整定计算与灵敏度校验中缺少实际经验欠缺，应多查找资料，对具体问题进行分析，增加此方面的知识并向老师请教。

把现场可能出现的实际问题应用在设计中，解决保护配置问题。

设计与现场的差距不同，考虑的不一定全面，如何解决现场带来的问题？

再有现场的设备安装位置与配置，在设计图纸中的相对位置如何确定？

现场的经验太少，因此要设计的内容就是现场所出的问题，如何出现在现场的问题，在本次设计中得到。

以上是我设计前期的思想，根据我对专业知识的掌握，我对本次设计进行了有计划的布置，为下一步拟采用的方法进行了铺垫。

对每天的设计任务进行认真的完成，由于专业知识的有限，在设计的同时仍要不断的学习，使设计更为完善和合理。

因此，我还参考如下资料进行设计，力争做得更好。

1.4黑山变电所运行方式分析

通过对黑山变电所主接线的分析可知，由富荣电厂和新立变电所引出端至66KV采用了内桥接线方式，内桥接线的特点是线路的投入和切除比较方便，变压器的投入和切除比较复杂，内桥接线适用于较长的线路和变压器不需要经常切换的场合。

由双绕组变压器引出线10KV侧采用单母分段接线，其优点是用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。

当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。

1.5黑山变电所继电保护与自动装置的配置方案：

通过对黑山变电所运行方式进行分析可知，黑山变电所由两个电源供电，分别从富荣电厂和新立变电所供给。

由引出端线路送至66KV送电线，采用内桥接线；由66KV侧系统经T1和T2两台变压器分别向10KV配电线路送电，10KV侧采用单母分段运行方式，再经大新输电线路和大兴输电线路送至用户处。

从黑山变电所中的一次设备出发，主要有66KV母线、10KV母线，双绕组变压器两台（T1和T2）、还有大新、大兴等输电线路，相应支路的断路器、隔离开关和母线互感器等。

1.5.1母线保护的配置原则

根据中华人民共和国行业标准《继电保护和安全自动装置技术规程》DL400-91号规定：

母线保护和断路器失灵保护。

对发电厂和变电所35～110KV电压的母线，在下列情况下应装设专用的母线保护：

110KV单母线，重要发电厂或110KV以上重要变电所的35～66KV母线，按要求，需要快速切除母线上的故障。

35～66KV电力网中，主要变电所的35～66KV双母线或分段单母线需快速而有选择地切除一段或一组母线上故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电时。

对220～500KV母线，应装设能快速有选择地切除故障的母线保护。

母线故障是电气设备最严重的故障之一。

它将使连接于故障母线上的所有元件被迫停电。

当未装设专用的母线保护时，如果母线故障，只能依靠相邻元件保护的后备作用切除故障，这将延长故障切除时间，并且往往会扩大停电范围，对电网安全运行不利，因此在35～500KV的发电厂或变电所母线上，在下列情况下，应装设专用的母线保护装置。

（1）110KV及以上双母线。

（2）110KV及以上单母线，重要发电厂或110KV及以上重要变电所的35～66KV母线需按下述各条要求快速切除母线上故障时；

1、根据系统稳定要求；

2、在该母线上发生故障时，将使相邻变电所或相邻母线上的残余电压低于允许值（一般约为60%额定电压），而各供电元件以第二段或后备保护的动作时限切除该母线的故障时，将使重要用户的电气设备由于电压的剧烈降低而被大量切除；

3、根据系统保护全局性要求，如果在该母线上采用专用母线保护，能

显著简化电网保护，并提高保护水平。

（3）35～66KV电网中，主要变电所的35～66KV双母线或分段单母线，当在母联或分段断路器上装设解列装置，并考虑与自动重合闸或备用电源自动投入配合后，仍不能满足电力系统安全运行的要求时。

专用母线保护设计要求同样根据中华人民共和国行业标准《继电保护和安全自动装置技术规程》DL400-91号规定：

专用的母线保护应根据母线的重要程度全部或部分地满足以下要求：

（1）对于双母线并列运行的发电厂或变电所，母线保护应保证先跳开母联断路器，以防止线路保护在某些情况下失去选择性。

（2）母线保护动作后，对不带分支的线路应采取措施，促使对侧全线速动保护跳闸。

（3）当有平行线接于双母线的不同母线，当母线保护动作时，应闭锁横联差动保护，以防止其误动作。

（4）母线保护不限制母线的运行方式，在双母线破坏固定连接运行时，母线保护装置能有选择性地动作。

（5）在一组母线或一段母线充电合闸时，应能快速而有选择性地断开有故障的母线；在母线倒闸操作时，如果一条线路两组隔离开关同时跨接两组母线时，母线发生故障，保护装置能快速切除两组母线上所有连接元件；如果一条线路两组隔离开关非同时跨接两组母线，母线发生故障，保护装置仍具有高度选择性。

（6）母线保护对电流互感器的变比、饱和特性等尽可能不提出特殊要求，例如采用

可适应不同变比的电流互感器，母线保护也不会因电流互感器饱和而在外部故障时误动

作，在内部故障时拒绝动作。

（7）在外部短路不平衡电流作用下，或者当交流电流回路断线时，母线保护不应误动作。

（8）对构成环路的各类母线保护连接方式（如一个半断路器方式，双母线双分段方式及环形母线连接方式等），当母线短路时，该母线上所接元件的电抗可能自母线流出时，母线保护不应因此而拒动。

（9）母线保护的动作时限应满足系统稳定的要求。

（10）当母线采用自动重合闸时，应保证重合于故障母线时具有足够

的灵敏度，必要时可装设灵敏元件。

（11）母线保护电流互感器的配置应和母线上其他连接元件（线路、变压器）保护用的电流互感器的配置相协调，防止出现无保护区。

根据国家技术规程标准，以上是母线保护应能满足的相应要求，因为母线保护除应满足其速动性和选择性外，还特别强调可靠性，可靠性是保证电网安全的重要保障。

在选择母线保护配置方案时，尽量简化其结构，以此为依据，选用差动保护来作为母线的主保护。

1.5.1.166KV侧母线保护配置方案及论证：

母线保护方案共有以下几种：

（一）按循环电流原理构成的电流差动保护；

（二）母线电