继电保护课程设计.docx
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继电保护课程设计
1引言
中国作为世界上最大规模得电力强国,近年来大力发展能源互联网与智能电网,电力管理水平与服务水平不断得到提高,电力发展得战略规划管理、生产运行管理、电力市场营销管理以及电力企业信息管理水平、优质服务水平等普遍得到提高。
进一步扩大了对外开放,积极实施国际化战略。
本论文主要围绕35kV变电站保护得整定计算展开分析与讨论,应用了电力系统基本常识并主要进行了需要系数法计算负荷、电力网接线方案得选择原则、短路电流得计算、变压器与线路得继电保护配置以及无功功率补偿等。
同时详细介绍了主设备差动保护得整定算法,电气主接线得设计、做出短路点得等效电路图,对设备保护进行了相应得选择与校验。
通过比较各个接线方式得优缺点,确定变电站得主接线方式。
2设计目得及内容
2、1设计目得
通过本课程设计,巩固与加深在《电力系统基础》、《电力系统分析》与《电力系统继电保护与自动化装置》课程中所学得理论知识,基本掌握电力系统继电保护设计得一般方法,提高电气设计得设计能力,为今后从事生产与科研工作打下一定得基础。
2、2设计内容
要求根据所给条件确定变电所整定继电保护设计方案,最后按要求写出设计说明书,绘出设计图样。
设计依据:
2、2、1设计基本资料
35KV供电系统图，如图1所示。
系统参数：
电源I短路容量:
SIDmax=200MVA电源U短路容量：
SHDmax=250MVA；电线路丄仁L2=15km,L3=L4=10km线路阻抗:
XL=0、4Q
/km。
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
1200
0、5
1
架空线
8
胶木厂
1100
0、5
1
架空线
7
印染厂
1400
0、5
2
架空线
13
配电所
1500
0、5
2
架空线
15
炼铁厂
1300
0、5
2
架空线
10
35KV变电所主接线图，如图2所示
10KV母线负荷情况,见下表:
SnS
图235KV变电所主接线图
B1、B2主变容量、型号为6300kVA之SF16300/35型双卷变压器，丫△/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。
2、2、2运行方式
运行方式：
以SI、SU全投入运行,线路L1~L4全投。
DL1合闸运行为最大运
行方式；以SU停运,线路L3、L4停运,DL1断开运行为最小运行方式。
已知变电所10KV出线保护最长动作时间为1、5s。
3变电所继电保护与自动装置规划
3、1系统分析及继电保护要求
本设计300KV系统为双电源35KV单母线分段接线,10KV侧单母线分段接线，所接负荷多为化工型,属一二类负荷居多。
为保证安全供电与电能质量,继电保护应满足四项基本要求,即选择性、速动性、灵敏性与可靠性。
（1）选择性：
继电保护装置应在可能得最小区间将故障部分从系统中切除,以保证
最大限度地向无故障部分继续供电。
（2）快速性：
继电保护装置应能以可能得最短时限将故障部分或异常工况从系统中切除或消除。
（3）灵敏性：
表示继电保护装置反映故障得能力。
通常以灵敏系数k表示。
灵敏系数有两种表达方式，即反映故障参量上升得保护灵敏系数，k=保护区内金属性短路时故障参量得最小计算值/保护得动作参量；反映故障参量下降得保护灵敏系
数,k=呆护得动作参量/保护区内金属性短路时故障参量得最大计算值。
（4）可靠性：
继电保护装置应在该动作时可靠地动作,即不应发生拒动作现象。
3、2本系统故障分析
3、2、1本设计中得电力系统具有非直接接地得架空线路及中性点不接地得电力变压器等主要设备。
就线路来讲,故障一般为单相接地、两相接地与三相接地,其中单相接地最为常见。
3、2、2电力变压器得故障,分为外部故障与内部故障两类。
•变压器得外部故障常见得就是高低压套管及引线故障，它可能引起变压器出线端得相间短路或引出线碰接外壳。
变压器得内部故障有相间短路、绕组得匝间短路与绝缘损坏
3、2、3变压器得不正常运行过负荷、由于外部短路引起得过电流、油温上升及不允许得油面下降。
3、310KV线路继电保护装置
根据线路得故障类型,按不同得出线回路数,设置相应得继电保护装置如下:
3、3、1单回出线保护:
适用于织布厂与胶木厂出线。
采用两段式电流保护,即电流速断保护与过电流保护。
其中电流速断保护为主保护,不带时限,0S跳闸。
3、3、2双回路出线保护:
适用于印染厂、配电所与炼铁厂出线。
采用平行双回线路横联方向差动保护加电流保护。
其中横联方向差动保护为主保护。
电流保护作为横联方向差动保护得后备保护。
3、4主变压器继电保护装置设置
变压器为变电所得核心设备,根据其故障与不正常运行得情况,从反应各种不同故障得可靠、快速、灵敏及提高系统得安全性出发,设置相应得主保护、异常
运行保护与必要得辅助保护如下:
3、4、1主保护:
瓦斯保护（以防御变压器内部故障与油面降低）、纵联差动保护（以防御变压器绕组、套管与引出线得相间短路）。
3、4、2后备保护:
过电流保护（以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得过电流）。
3、4、3异常运行保护与必要得辅助保护:
温度保护（以检测变压器得油温,防止变压器油劣化加速）与冷却风机自启动（用变压器一相电流得70%来启动冷却风机,防止变压器油温过高）。
3、5变电所得自动装置
3、5、1针对架空线路得故障多系雷击、鸟害、树枝或其它飞行物等引起得瞬时性短路,其特点就是当线路断路器跳闸而电压消失后,随着电弧得熄灭,短路即
自行消除。
若运行人员试行强送,随可以恢复供电,但速度较慢,用户得大多设备（电动机）已停运，这样就干扰破坏了设备得正常工作，因此本设计在10KV各出线上设置三相自动重合闸装置（CHZ）即当线路断路器因事故跳闸后，立即使线路断路器自动再次重合闸,以减少因线路瞬时性短路故障停电所造成得损失。
3、5、2针对变电所负荷性质,缩短备用电源得切换时间,提高供电得不间断性,保证人身设备得安全等，本设计在35KV母联断路器（DL1及10KV母联断路器（DL8）处装设备用电源自动投入装置（BZT）。
3、5、3频率就是电能质量得基本指标之一,正常情况下,系统得频率应保持在50Hz运行频率与它得额定值见允许差值限制在0、5Hz内，频率降低会导致用电企业得机械生长率下降,产品质量降低,更为严重得就是给电力系统工作带来危害,
而有功功率得缺额会导致频率得降低,因此,为保证系统频率恒定与重要用户得生产稳定，本设计10KV出线设置自动频率减负荷装置（ZPJH按用户负荷得重要性顺序切除。
3、6本设计继电保护装置原理概述
3、6、110KV线路电流速断保护:
就是根据短路时通过保护装置得电流来选择动作电流得,以动作电流得大小来控制保护装置得保护范围;有无时限电流速断与延时电流速断,采用二相二电流继电器得不完全星形接线方式,本设计选用无时限电流速断保护。
3、6、210KV线路过电流保护:
就是利用短路时得电流比正常运行时大得特征来鉴别线路发生了短路故障,其动作得选择性由过电流保护装置得动作具有适当得延时来保证,有定时限过电流保护与反时限过电流保护;本设计与电流速断保护装置共用两组电流互感器,采用二相二继电器得不完全星形接线方式,选用定时限过电流保护,作为电流速断保护得后备保护,来切除电流速断保护范围以外得故障,其保护范围为本线路全部与下段线路得一部分。
3、6、3平行双回线路横联方向差动保护:
就是通过比较两线路得电流相位与数值相同与否鉴别发生得故障;由电流起动元件、功率方向元件与出口执行元件组成,电流起动元件用以判断线路就是否发生故障,功率方向元件用以判断哪回线路发生故障,双回线路运行时能保证有选择得动作。
该保护动作时间0S,由于横联保护在相继动作区内短路时,切除故障得时间将延长一倍,故加装一套三段式电流保护,作为后备保护。
3、6、4变压器瓦斯保护:
就是利用安装在变压器油箱与油枕间得瓦斯继电器来判别变压器内部故障;当变压器内部发生故障时,电弧使油及绝缘物分解产生气体。
故障轻微时,油箱内气体缓慢得产生,气体上升聚集在继电器里,使油面下降,继电器动作,接点闭合,这时让其作用于信号,称为轻瓦斯保护;故障严重时,油箱内产生大量得气体,在该气体作用下形成强烈得油流,冲击继电器,使继电器动作,接点闭合,这时作用于跳闸并发信,称为重瓦斯保护。
3、6、5变压器纵联差动保护:
就是按照循环电流得原理构成。
在变压器两侧都装设电流互感器,其二次绕组按环流原则串联,差动继电器并接在回路壁中,在正常运行与外部短路时,二次电流在臂中环流,使差动保护在正常运行与外部短路时不动作,由电流互感器流入继电器得电流应大小相等,相位相反,使得流过继电器得电流为零；在变压器内部发生相间短路时，从电流互感器流入继电器得电流大小不等，相位相同，使继电器内有电流流过。
但实际上由于变压器得励磁涌流、接线方式及电流互感器误差等因素得影响，继电器中存在不平衡电流，变压器差动保护需解决这些问题，方法有：
•靠整定值躲过不平衡电流
•采用比例制动差动保护。
•采用二次谐波制动。
•采用间歇角原理。
•采用速饱与变流器。
本设计采用较经济得BCH2型带有速饱与变流器得继电器，以提高保护装置得励磁涌流得能力。
4短路电流得计算
4、1系统得等效电路图（以标幺值记）
图3系统等效电路图
4、2系统基准参数选定
SB=100MVA,U=Uav即:
35kV侧UB=37KV,10kV侧U=10、5KV。
4、3阻抗计算（均为标幺值）1）系统:
Xi=100/200=0、5X2=100/250=0、4
22
2）线路:
L1,L2:
X3=X4=IiXiSb/Vb=0、4X15X100/37=0、438
L3,L4:
X5=X6=l3SB/Vb2=0>4X10X100/372=0、292
3）变压器：
B1,B2:
X7=X8=（Uk%/1OO）SMS=O、075X100/6、3=1、19
4、4短路电流得计算
1）最大运行方式：
系统化简如图4所示。
15KVdl/
/7⑻
7匸沖
[
/
/d3
图4
其中：
X9=X2+X3/X4=0、719
X1O=X1+X5//X6=0、546
X1仁X1O//X9=0、31
X12=X11+X壬1、5
据此，系统化简如图5所示
故知35KV母线上短路电流：
ld1max=IB1/X11=1、56/O、31=5、O32（kA）
1OKV母线上短路电流：
Id2max=IB2/X12=5、5/1、5=3、667（kA）
折算到35KV侧：
ld21max=IB1/X12=1、56/1、5=1、04（kA）
对于d3点以炼铁厂计算
Id3max=5、5/（1、5+3、628/2）=1、660（kA）
IGKV
$XL=1.8W
JT
图5最大运行方式下得等效电路
2）最小运行方式下：
系统化简如图6所示。
因SU停运,所以仅考虑SI单独运行
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