毕业设计 毕业论文：某县城区110kV变电站继电保护设计

毕业设计 毕业论文：某县城区110kV变电站继电保护设计 毕业设计说明书 某县城区110kV变电站继电保护设计 学 生 姓 名: 班 级 学 号: K继保zb082 240085313 所 在 学 院: 专 业 名 称: 电气工程及其自动化(继电保护) 指 导 教 师: 2012 年 06月 南京 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 Undergraduate Design Some county in the city 110 kV substation relay protection design BY JIA Yuan-da Supervised by Professor LI Min School of Kangni College Nanjing Institute of Technology June 2012 Nanjing 南京工程学院康尼学院毕业设计 摘要 随着电力系统的不断发展，变电所在电力系统中发挥着越来越重要的作用。根据配电网的特点，对原零序电流保护整定计算，变压器的保护与整定计算。本设计的任务包括有:110kV变电站的继电保护及自动装置的配置，对XL-1，XL-6线路保护进行整定，对变电所3#进行变压器保护配置及整定。 设计对原始资料进行分析,对110kV变电所进行短路电流的计算，线路相间保护的整定计算及选型，零序电流保护整定计算，并根据主变保护和线路保护的原则，分别对主变和线路进行继电保护和自动装置的整定计算。变压器互感器变比的确定和选型及系统正负零序的序网和等值阻抗图的绘制，为以后的各种整定计算做好充分的准备。 最后对变电所3#进行保护配置及整定计算，采用纵差保护，瓦斯保护为主保护。 关键词 继电保护，运行方式，主保护 II 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 Abstract Along with the continuous power system development, substations in the power system is playing an increasingly important role. This design duty includes: The line protective relay device disposition, to the XL-1, the XL-6 line protection carries on setting, carries on the transformer protection disposition to the transformer substation and setting. The design has first carried on the movement way analysis, the network parameter computation, LH, YH changes compared to the determination and the equivalent impedance diagram draws, setting the computation will prepare for full for later. Designed to carry on system to circulate the analysis of[with] way first, the calculation of the network parameter, transformer with each other the feeling machine change a ratio to really settle and choose the type and system plus or minus zero preface net and equivalent resistance diagram of the prefaces to draw, for later various whole settle a calculation to work well full preparation. Finally 3#110kV carries on the protection disposition to the transformer substation and setting the computation, uses the vertical difference protection, the gas protection primarily protects. Key Words protect after the electricity,circulate a way,the lord protect 南京工程学院康尼学院毕业设计 目 录 摘要 ..................................................................................................................................................... II Abstract ............................................................................................................................................... III 绪论…………………………………………………………………………………………………...1 1 原始资料分析 ........................................................................................................................... - 2 - 1.1系统运行方式分析.............................................................................................................. - 2 - 1.2 各负荷点最大负荷电流的计算 ......................................................................................... - 3 - 2 LH、YH的变比的选择 ........................................................................................................... - 5 - 2.1 各线路LH变比的选择 ..................................................................................................... - 5 - 2.2 变压器两侧LH变比的确定 ............................................................................................. - 6 - 3 110kV电网继电保护配置 ....................................................................................................... - 9 - 3.1 110kV电网线路保护的配置及选型 .................................................................................. - 9 - 3.2 110kV电网变压器保护的配置 ........................................................................................ - 10 - 3.3 110kV电网发电机保护的配置 ........................................................................................ - 12 - 3.4 110kV电网其他的保护配置 ............................................................................................ - 13 - 4 系统参数的计算 ..................................................................................................................... - 15 - 4.1发电厂参数的计算............................................................................................................ - 15 - 4.2变电所参数的计算............................................................................................................ - 15 - 4.3线路参数的计算................................................................................................................ - 17 - 5 线路L1和L6的整定计算和灵敏度校验 ............................................................................ - 20 - 5.1线路L1的距离保护整定计算和灵敏度校验 ................................................................. - 20 - 5.2线路L1零序电流保护整定计算和灵敏度校验 ............................................................. - 22 - 5.3 线路L6的距离保护整定计算和灵敏度校验 ................................................................ - 28 - 5.4 线路L6零序电流保护的整定计算和灵敏度校验 ........................................................ - 30 - 6 变压器保护的配置与整定 ..................................................................................................... - 36 - 6.1变压器可能发生的故障及异常情况 ................................................................................ - 36 - 6.2根据以上各种故障和异常情况配置以下保护 ................................................................ - 36 - 6.3变压器的保护整定………………………………………………………………………….38 设计小结 ....................................................................................................................................... - 46 - IV 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 谢辞 ................................................................................................................ 错误～未定义书签。47 参考文献 ........................................................................................................ 错误～未定义书签。48 绪论 随着电力系统的发展，电网结构日益复杂，机组容量不断增大，电压等级也越来越高，对继电保护的要求必然相应提高，要求选择性更好，可靠性更高，动作速度更快。因而促进了继电保护技术的发展，使保护的新原理、新装置不断问世。继电保护的设计和保护装置的使用不当，有可能会造成人身和设备安全事故，严重的会造成电力系统崩溃。因此继电保护的配置和选型在电网中极为重要。由于电力系统是一个整体，电能的生产、传输、分配和使用是同时实现的，各设备之间都有电或磁的联系。因此，当某一设备或线路发生短路故障时，在瞬间就会影响到整个电力系统的其它部分，为此要求切除故障设备或输电线路的时间必须很短，通常切除故障的时间小到十分之几秒到百分之几秒。只有借助于装设在每个电气设备或线路上的自动装置，即继电保护才能实现。 本次设计是关于110kV变电所及相关线路的短路计算，保护装置的选择及其整定计算。本次设计是在毕业设计任务书的基础上进行的，依靠大学四年所学的专业理论知识，旨在提高自己的技术理论水平，熟悉保护装置的原理及其特点，达到理论联系实际，学以致用的目的。 在进行本次设计的过程中，我参阅了大量的文献资料，得到了老师和同学的帮助，在此特别感谢李敏老师的辛勤指导～ 由于本人水平有限，设计中难免存在不足之处，希望老师多加批评指正 南京工程学院毕业设计 1 原始资料分析 1.1系统运行方式分析 1(县城区110kV变电站继电保护 2(原始数据: (1)整定计算原则及相关说明 (2)电气接线图 电力系统运行方式的变比，直接影响到保护的性能。因此对继电保护进行整定计算前，首先应该分析运行方式。在选择保护方式及对其进行整定计算时，都必须考虑系统运行方式变化的影响。所选用的保护方式，应在各种系统运行好事下，都能满足选择性和灵敏性的需求。发电机、变压器运行方式选择原则:(1)一个发电厂有两台机组时，一般应该考虑全停方式，一台检修，另一台故障;当有三台以上机组时，则选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。对于电厂，还应根据水库运行方式选择。(2)一个发电厂、变电站的母线上无论接几台变压器，一般应考虑其中容量最大的一台停用。 1(最大运行方式 根据系统最大负荷的需求，电力系统中的发电设备都投入运行。对 继电保护来说，是短路时通过保护的短路电流最大的运行方式。最大负 荷为100MVA。 2(最小运行方式 根据系统最新负荷，考虑停一部分设备，使电厂停一台25MVA发 电机及一台63MVA的变压器，对保护来说，是短路时通过保护的短路 电流的最小运行方式。最小负荷为50MVA。 - 2 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 XL-2,,,,20Km110kV XL-3,,,,30KmXL-1,,,40KmS110kV 1# 110kV 7.5MVA35kV2#2×50MVAUd=10.5%Ud=10.5%10kV 10kV XL-4,,,,,30KmXL-6,,,,,30Km XL-5,,,,,30Km 110kV110kVXL-7,,,,,25KmXL-8,,,,,20Km 5#20MVAUd=10.5% 2×31.5MVA 110kV110kV1×63MVA4#Ud=10.5%2×15MVA3#10kV6kV2×20MVAUd=10.5%Ud=10.5% 10kV10kV2×25MW 1×50MWUe=6.6kVCOSφ 0.8X”=0.1347d 1.2 各负荷点最大负荷电流的计算 625*10I= =154A 高fh.max133*110*0.85*10 614*10I= =87A 低fh.max133*110*0.85*10 66*10I= =37A fh.max233*110*0.85*10 616*10I= =99A fh.max333*110*0.85*10 - 3 - 南京工程学院毕业设计 622*10I= =136A fh.max433*110*0.85*10 615*10I= =96A fh.max533*110*0.82*10 各断路器最大、最小运行方式的分析 3#断路器最大运行方式为发电厂机组全投，线路、L、L停。 L674 LLL4#断路器最大运行方式为发电厂机组全投，线路、、停。 567 LL5#断路器最大运行方式为发电厂机组全投，线路、、停。 L674 L6#断路器最大运行方式为发电厂机组全投，线路、停。 L74 L7#断路器最大运行方式为发电厂机组全投，线路、停。 L64 L8#断路器最大运行方式为发电厂机组全投，线路、停。 L74各断路器最小运行方式为发电厂机组停一台发电机，线路全投。 - 4 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 2 LH、YH的变比的选择 2.1 各线路LH变比的选择 粗略的估计系统的潮流分布，估计出每条线路的最大负荷电流确定LH的变比，线路上的功率分布取决于线路带负荷大小 各线路的I如下: fh.max I=154+87=241A fh.maxL1 I=87A fh.maxL2 I=154+87=241A fh.maxL3 I=136/2=68A fh.maxL4 I=68A fh.maxL5 I=37+99=136A fh.maxL6 I=37A fh.maxL7 I=99A fh.maxL8 1) 型式:电流互感器的型式应根据环境条件和产品情况选择。对于35kv及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。 u,u2) 一次回路电压 gn uu为电流互感器安装处的一次回路最大工作电压;为电流互感器额定电压。 gn I,I3) 一次回路电流: g,maxn II为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流;为电流互感器原边额定电g,maxn 流。 4) 准确等级:电流互感器的准确等级的确定，须先知电流互感器二次回路所接测量仪表的类型 及对准确等级的要求，并按准确等级要求的表记类来选择。 故各线路的LH变比如下: n=300/5 n =100/5 L(1..3..6)L(2..4..5..7..8) I1,一次电流选择1.25Ie - 5 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 Ie= Sj/(Uj) 3 =2*25/(*110) 3 =262A = 1.25Ie I1 =327A 各线路PT变比选用300/5 所有母线上的电压互感器变比均选为: 110/3n, ,1100 y0.1/3 2.2 变压器两侧LH变比的确定 1、电流互感器变比的选择: ,一次电流选择I 1.25I e1 S2*20jIe= = 3*1103Uj =210A I= 1.25Ie =263A 1 ？电流互感器变比选用300/5 2、所有母线上的电压互感器变比均选为: 110/3n, ,1100 y0.1/3 (1)各线路CT变比选用 300/5, 由<<发电厂电气部分课程设计参考资料>>所查得 的型号为:LCW----110其中: L…………………电流互感器 C…………………瓷绝缘 W…………………户外型 电流互感器参数: 表2-1电流互感器参数表 - 6 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 型号 额定电流比 级次组二次负荷/ 10% 倍数 , 合 (50-100)-二次负荷倍数 LCWD-1D/1 1.2 (300-600)/5 10 / , 1.2 15 (2)高压电压互感器(接线方式:Y0/Y0/开口三角): 选择JCC6-110N型电压互感器，单相全密封户外式油浸电压互感器。技术参数如下表[9] 表2-2高压侧电压互感器参数表 一次绕组额定测量绕组额定保护绕组额定剩余电压绕组额定 电压 电压 电压 电压 型号 (V) (V) (V) (V) 100 JCC-110 110000/3100/3100/3 变压器两侧CT的变比确定如下: 1、 变电所1, (额定容量S=50MVA) N 名称 变压器各侧数值 额定电压(KV) 110 35 10 505050额定电流(KA) =0.251 =0.750 =2.624 3*113*1153*38.5 ,变压器接线方式 Y Y ,,LH接线方式 Y 3*2513*750LH计算变比 2653/5 55 LH实际选取变比 300/5 1000/5 3000/5 2、 变电所2, (额定容量S=7.5MVA) N 名称 变压器各侧数值 额定电压(KV) 110 10 7.57.5额定电流(KA) =0.0377 =0.394 3*113*115 ,变压器接线方式 Y ,LH接线方式 Y 3*37.7LH计算变比 394/5 5 - 7 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 LH实际选取变比 100/5 500/5 3、 变电所3, (额定容量S=15MVA) N 名称 变压器各侧数值 额定电压(KV) 110 10 1515额定电流(KA) =0.0754 =0.788 3*113*115 ,变压器接线方式 Y ,LH接线方式 Y 3*75.4LH计算变比 788/5 5 LH实际选取变比 200/5 1000/5 、 变电所4, (额定容量S=20MVA) 4N 名称 变压器各侧数值 额定电压(KV) 110 10 2020额定电流(KA) =0.1004 =1.0498 3*113*115 ,变压器接线方式 Y ,LH接线方式 Y 3*100.4LH计算变比 1049.8/5 5 LH实际选取变比 200/5 1200/5 5、 变电所5, (额定容量S=20MVA) N 名称 变压器各侧数值 额定电压(KV) 110 10 2020额定电流(KA) 3*113*115 ,变压器接线方式 Y ,LH接线方式 Y 3*100LH计算变比 1050/5 5 LH实际选取变比 200/5 1200/5 - 8 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 3 110kV电网继电保护配置 3.1 110kV电网线路保护的配置及选型 3.1.1线路保护的配置 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 及选型 针对本次设计的110kV变电所，其线路保护虽然与220kV的有很多共同之处，但是区别于220kV线路宜采用的近后备保护方式，110kV线路宜采用远后备方式。 110kV线路保护配置一般装设反应相间故障的距离保护和反应接地故障的零序方向电流保护(或接地距离保护)，采用远后备方式。当距离、零序电流保护灵敏度不满足要求或110kV线路涉及系统稳定运行问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 或对发电厂、重要负荷影响很大时，考虑装设全线路快速动作的纵联保护作为主保护，距离、零序电流(或接地距离)保护作为后备保护。必须指出，目前110kV数字式线路保护装置一般同时具有接地距离保护与零序电流保护功能，在零序电流保护整定特别是?段整定出现灵敏度不满足要求的情况下，可考虑通过降低电流定值，延长保护动作时间等 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 进行整定，由于接地距离保护一般灵敏度都能满足要求，因此保护对于接地短路的速动性不会受到影响。 3.1.2线路自动装置的配置原则 1.距离保护 可以应用在任何结构复杂、运行方式多变的电力系统中，能有选择地、较快地切除相同短路故障。在电网结构复杂，运行方式多变，采用一般的电流、电压保护不能满足运行要求时，则应考虑采用距离保护装置。 (1)反映接地短路。110kV线路如果不装设全线的速动保护，则应当装设阶梯式或反时限零序电流速断保护[17]。 (2)反映相间短路。针对本次设计中，单侧电源单回的110kV线路，若不装设全线的速动保护，则可以安装三相多段式电流电压保护作为本线路的主保护及后备保护。在整定后不能满足灵敏度或者速动性的要求时，则应当装设相间距离保护作为本线路的主保护及后备保护。在正常运行方式下，保护安装处短路，且电流速断保护的灵敏系数在1.2以上时，可以考虑装设电流速断保护作为辅助保护。 - 9 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 2.零序保护 中性点直接接地系统中发生接地短路，将发生很大的零序电流分量，零序电流只在故障点与中性点接地的变压器之间流动，并由大地构成回路。零序电流的分布网络就是零序网络。电测电源线路的零序电流保护一般为三段式，终端线路也可以采用两段式: 1)零序电流I段电流定值按躲过本线路末端接地故障最大三倍零序电流整( 定，线路附近有其他零序互感较大的平行线路时，应计互感的作用。 (2)三段式保护的零序电流II段电流定值，应按保本线路末端接地故障时有不小于规定的灵敏系数整定的，还应与相邻线路零序电流?段或?段配合，动作时间按配合关系整定。 (3)三段式保护的零序电流?段作本线路经电阻接地故障和相邻元件接地故障的后备保护，其电流一次定值不应大于300A，在躲过本线路末端变压器其他各侧三相短路最大不平衡电流的前提下，力争满足相邻线路末端故障有灵敏系数的要求，校核与相邻线路零序电流?段或?段的配合情况，动作时间按配合关系整定。 (4)终端线路的零序电流I段保护范围允许伸入线路末端供电变压器(或T接供电变压器)，变压器故障时，线路保护的无选择性动作由重合闸来补救。 (5)终端线路的零序电流最末一段作本线路经电阻接地故障和线路末端变压器故障的后备保护，其电流定值应躲过线路末端变压器其他各侧三相短路最大不平衡电流。 (6)采用前加速方式的零序电流保护各段定值可以不与相邻线路保护配合，其定值根据需要整定，线路保护的无选择性动作由顺序重合闸来补救。 对于110kV输电线路，因三相断路器为同时动作，不存在单相重合闸操作，因此，整定过程中无需考虑单相重合闸时的非全相运行问题。 3.2 110kV电网变压器保护的配置 电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，它的安全运行是电力系统可靠工作的必要条件。虽然它无旋转部件，结构简单，运行可靠性较高，但在实际运行中仍然会发生故障和不正常的工作状态。尤其是大容量的变压器，一旦发生故障，造成的损失将会很大。因此，有必要针对变压器的故障和不正常工作状态，装设性能优良，稳定可靠的继电保护装置。电力变压器运行的可靠性很高。由于变压器发生故障时造成的影响很大，因此应加强其继电保护装置的功能，以 - 10 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 提高电力系统安全运行，按技术 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 的规定电力变压器继电保护装置的配置原则一般为: (1)针对变压器内部的各种短路及油面下降应装设瓦斯保护，其中轻瓦斯瞬时动作于信号，重瓦斯瞬时动作于断开各侧断路器; 2)应装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动( 保护或电流速断保护作为主保护，瞬时动作于断开各侧断路器; (3)对由外部相间短路引起的变压器过电流，根据变压器容量和运行情况的不同以及对变压器灵敏度的要求不同，可采用过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流和单相式低电压起动的过电流保护或阻抗保护作为后备保护，带时限动作于跳闸; (4)对110kV及以上中性点直接接地的电力网，应根据变压器中性点接地运行的具体情况和变压器的绝缘情况装设零序电流保护和零序电压保护，带时限动作于跳闸; 变压器可能发生的故障及异常运行情况有:绕组及其引出线的相间短路，中性点直接接地侧的单相接地短路，绕组的匝间短路，外部相间短路引起的过电流，中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流，中性点过电压，过负荷，油面降低，变压器温度升高及冷却系统故障等。针对上述可能发生的故障及异常运行情况，变压器应装设下列保护: 1. 瓦斯保护 适用于油浸式变压器，它反应油箱内的故障。当油箱内的故障产生轻微瓦 斯或油面下降时，应瞬时动作于信号;当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧的断路器。 2. 电流速断保护 对6.3MVA以下厂用工作变压器和并列运行的变压器，以及10MVA以下 的厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护动作时限大于0.5s时，应装设此保护。 3. 纵差动保护 适用于6.3MVA以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，以及10MVA以上的厂用备用变压器和单独运行的变压器。它是变压器的主保护。 4. 零序电流差动保护 当纵差动保护对单相接地短路灵敏度不符合要求时，应增设此保护，以提高单相接地短路时保护的灵敏度。 5. 相间短路的后备保护 - 11 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 对降压变压器宜采用过电流保护;当灵敏度不满足要求时，应采用复合电压起动的过电流保护;对63MVA以下的升压变压器和系统联络变压器宜采用复合电压起动的过电流保护，当灵敏度不满足要求时，应采用阻抗保护;对63MVA以上的升压变压器宜采用负序电流和单噢相式低电压起动的过电流保护，当灵敏度不满足要求时，应采用阻抗保护。 对双绕组变压器应装于主电源侧，根据主接线情况，保护可带一段或两段时限。带两段时限时，以较短时限跳母联或分段断路器，使有可能缩小故障影响范围;以较长时限断开变压器各侧的断路器。 6. 单相接地保护 变压器的单相接地保护应按下述原则设置: (1)零序电流保护 对于直接接地系统中的变压器，一般装设零序电流保护，用以反应变压器外部接地短路引起的过电流，同时作为变压器内部接地短路的后备保护，零序电流由两段组成，每段保护一般带两个时限，以较小时限断开母段或分段断路器，以缩小故障影响范围，以较长时限有选择性地断开变压器各侧的断路器。 (2)零序电压保护 适用于110kV及以上中性点不直接接变压器，用以反应外部接地短路引起的过电压。 7.过负荷保护 该保护用于反应对称性负荷引起的过电流，容量为0.4MVA及以上的变压器，当数台并列运行的变压器及其他负荷作备用电源时，应装设过负荷保护。保护按于一相电流上，延时动作于信号，对于无人值班的变电所过负荷保护用减负荷，必要时动作于跳闸。 3.3 110kV电网发电机保护的配置 发电机是电力系统的核心，要保证发电机的安全、可靠运行，就必须对其各种故障和异常工作情况，按照发电机容量及重要程度，装设完备的继电保护装置发电机主要装设以下保护: 、纵联差动保护 1 纵联差动保护作为反应发电机定子绕组及其引出线相间短路故障的主要保护，对发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机装设单独的纵联差动保护;当发电机与变压器之间没有断路器时，可只装设发电机变压器共用纵联差动保护。 2、横联差动保护 - 12 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 发生匝间短路时，被短接线匝内通过的电流可能超过机端三相短路电而传统的纵联差动保护也不能反应，应装设横联差动保护。 3、相间短路后备保护 发电机相间短路的后备保护有:过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流保护和阻抗保护。 4、失磁保护 发电机失磁是指，励磁电流突然消失或下降到静稳极限所对应的励磁电流以下，失磁后对系统和机组来说都有较大的影响。因此对励磁电流突然消失或下降的失磁故障，应装设失磁保护装置。100MW以下，不允许失磁运行的发电机，当采用半导体励磁系统时，宜装设专用的失磁保护。此外，发电机还有定子绕组单相接地保护，励磁回路接地保护，失步保护，逆功率保护，过励磁保护，低频率保护等。 3.4 110kV电网其他的保护配置 母线保护 : 母线上通常都有较多的连接元件，如母线保护误动作，将使这些连接元件都停止运行，从而造成大面积的停电事故。因此，对母线保护应特别强调可靠性的要求。为了防止误动作，应增设简单可靠的闭锁装置。另外，高压母线保护如果动作迟缓，常常会导致电力系统的稳定性遭到破坏，从而使事故扩大化。因此，母线保护必须无延时动作。 重要发电厂或110kV及以上电压重要变电所的35~65kV母线，根据系统稳定要求需要快速切除母线上的故障时或线路上故障使母线电压低于60%额定电压时应装设专用的母线保护。 电容器的保护 : 本设计所讨论的电容器的保护指并联电容器组，为了抑制高次谐波和合闸涌流，一般在电容器组主回路中串接入一只小电抗器。但是电容器组内均装有放电装置，高压电容器通常用电抗器或电压互感器作为放电装置。因此为了保证电力电容器安全运行，应装设相应的保护装置。具体保护要求如下: (1)电容器组和断路器之间连接线的短路，可装设带有短时限的电流速断和三段定时限过流保护(其中第三段可整定为反时限段)或二段定时限过流保护，动作于跳闸。 (2)当电容器组中故障电容器切除到一定数量，引起电容器端电压超过110,额定电压，保护应将整组电容器断开，为此应装设过电压保护，带时限动作与信号跳闸。 (3)电容器内部故障及其引出线的短路，宜对每台电容器分别装设专用的熔断器，熔丝的额定电流可为电容器额定电流的1.5,2.0倍。 (4)电容器组单相接地故障，可利用电容器组所连接母线上的绝缘监察装置进行检验，当电容器组所连接母线有引出线时，可按线路的单相接地保护的规定 - 13 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 装设保护，但安装在绝缘支架上的电容器组，可不再装设单相接地保护。 (5)对电容母线失压应装设低电压保护，带时限动作于信号或跳闸。 (6)对于电网中出现的高次谐波有可能导致电容器过负荷时，电容器组宜装设过负荷保护，带时限动作于信号或跳闸。 (7)电容器组的自动投切功能 (8)单星形电压差动保护 - 14 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 4 系统参数的计算 4.1发电厂参数的计算 S,*B发电机的电抗标幺值计算公式: X,XGdSN对于无穷大容量系统的电抗标幺值计算公式: S*B X,S,,S ''式中: —— 发电机次暂态电抗 Xd —— 基准容量100MVA SB ——发电机额定容量MVA SN ,, ——系统出口母线三相短路容量，取800MVA S 短路电流计算基准值 高压短路电流计算一般只计算各元件的阻抗，采用标 幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值: 基准功率 S=100MVA 基准电压 U=U=115kv基准电抗:avBB 2UBZ,,132.25, BSB ''XXS发电机1#、2# = = * / =0.1347*100/(25/0.8)=0.431 SXd11211B ''XS发电机3 # =* S/ =0.1347*100/(50/0.8)=0.2155 Xd312B 主变1#、2# 变压器电抗标幺值计算公式: U(%)S*KB X,T100SN U(%)式中: —— 变压器短路电压百分值 K —— 基准容量100MVA S B ——变压器额定容量MVA S N ==U%*S/S=10.5%*100/31.5=0.333 XXKBT1T11T21 SX=U%*S/=10.5%*100/63=0.167 T3T31KB XXXX =0.8=08*0.333=0.267, =0.8=0.8*0.167=0.134 T10T11T30T314.2变电所参数的计算 1、变电所1# - 15 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 设1——高压侧 2——低压侧 3——中压侧 1=(%%-%)UUUU+ K1,3K2,3K1K1,22 1 =(10.75%+6.25%) =8.5% 2 1=(%+%-%) UUUUK2K2,3K1,3K1,22 1=(10.75%-6.25%)=2.25% 2 1U=(%+%-%) UUUK3K1,3K2,3K1,22 1=(6.25%-10.75%)=-2.25% 2 ==*/=8.5%*100/50=0.170 XXUSS1112K1BT ==*/=2.25%*100/50=0.045 XXUSS2122K2BT XXU==*/=-2.25%*100/50=-0.045 SS3132K3BT XX=0.8*=0.136 =0.8*=0.036 XX10201121X=-0.036 30 2、变电所2# = =%*/=10.5%*100/7.5=1.4 XXUSS12KBT X=0.8*X=1.12 01 3、变电所3# X= X=U%*S/S=10.5%*100/15=0.7 12KBT X=0.8*X=0.56 01 4、变电所4# X= X=U%*S/S=10.5%*100/20=0.525 12KBT X=0.8*X=0.42 01 5、变电所5# XXUSS= =%*/=10.5%*100/20=0.525 12KBT XX=0.8*=0.401 表4-1 变压器容量变压器类型 短路电压(%) 绕组电抗 - 16 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 (MVA) A厂低 31.5 双绕组 10.5% 0.333 高 63 双绕组 10.5% 0.167 1#变电所 50 三绕组 10.5% 0.21 2#变电所 7(5 双绕组 10.5% 1.4 3#变电所 15 双绕组 10.5% 0.7 4#变电所 20 双绕组 10.5% 0.525 5#变电所 20 双绕组 10.5% 0.525 4.3线路参数的计算，见表(4-2) 算例(XL-1): S=100MVA B U=115KV av 线路1的电抗值标么值: S 100B X=0.4L=0.4*40 122115U av =0.121 X=3X=0.363 01 其他的线路计算与XL-1线路一致，所以得到以下结果并以表格的形式列出 如下: 表4-2 线路 阻抗 长度 正序电抗 零序电抗 XL-1 0.4 40 0.121 0.363 - 17 - 南京工程学院毕业设计 XL-2 0.4 20 0.060 0.18 XL-3 0.4 30 0.091 0.273 XL-4 0.4 30 0.091 0.273 XL-5 0.4 30 0.091 0.273 XL-6 0.4 30 0.091 0.273 XL-7 0.4 25 0.076 0.227 XL-8 0.4 20 0.060 0.18 电抗器参数: U=6KV I=1A S=100MVA NNN U=10.5 av USBNX=0.06 rU23INAV 1006=0.06 210.53 =0.188 - 18 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 系 统 等 值 阻 抗 图 - 19 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 5 线路L1和L6的整定计算和灵敏度校验 110kV线路一般配置反应相间的故障的距离保护和反应接地故障的零序方向保护(或基地距离保护)，采用远后备方式。 当距离、零序电流保护灵敏度不满足要求或110kV线路设计系统稳定运行问题或对发电厂、重要负荷影响很大时，可考虑装设全线速动的纵联保护作为主保护，距离、零序电流(或接地距离)保护作为后备保护。 5.1线路L1的距离保护整定计算和灵敏度校验 对于线路来说，采用距离保护第?、?段作为主保护，第?段其动作时间一般在2s以上，作为后备保护，用来反映相间短路故障。 (1)相间距离?段的整定计算:距离保护段为无延时的速动段，它应该只反应本线路的故障，下级线路出口发生短路故障时，应可靠不动作，所以其测量元件的整定阻抗，应该按躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定。 IIZ,KZsetrelL (3.16) IZset式中 —距离?段的整定阻抗 IIKKrelrel—可靠系数，由于距离保护为欠量动作，所以<1，考虑到继电器误差、互感器误差和参数测量误差等因素，一般取0.8 ZL—本线路的正序阻抗 以线路L1为例来介绍整定过程: IIZ,KZ,0.8，0.4*40,12.8, (3.17) .setrelLFA1 (2)相间距离?段的整定计算:距离保护?段的整定阻抗，应按以下两个原则进行(一般其中最小值为整定值) a.与相邻线路距离保护第?段的动作阻抗相配合 即 IIIIIZ,K(Z，KZ)setrelLb.minset.n (3.18) IIK为可靠系数rel式中 —— ，一般取0.8; ZL—— 本线路的正序阻抗; - 20 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 Kb.min—— 最小分支系数;取1 IZset.n—— 相邻线路距离保护的第?段。 III,则=0.8+0.8=0.8*8+0.8*1*12.8=16.64 ZZZK.lb.minsetsetn b.与相邻变压器的快速保护相配合:当被保护线路的末端母线接有变压器时， 距离?段应与变压器的快速保护(一般是差动保护)相配合，其动作范围不应超 出变压器快速保护的范围。 II'K=Z+ ZKKZrellb.minrelTset K式中 ——可靠系数，取0.8; rel ' ——可靠系数，取0.7; Krel ——变压器低压侧母线故障时，实际可能的最小分支系数，取1; Kb.min ——变压器的等值正序阻抗; ZT III,ZZZ=0.8+0.7K=0.8*8+0.7*1*0.7*132.25=71.2025 .lb.minsetsetn II,取以上两个计算值中较小者为II段整定值，即取Z=16.64 setc. 灵敏性校验:按本线路末端短路求灵敏系数为 IIZ16.64setK====1.3,1.25 sen12.8ZL8 满足要求。 动作延时，与相邻保护3的I段配合，则 错误～未找到引用源。=错误～未找到引用源。 它能同时满足于相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求。 (3)相间距离?段的整定计算 a 按躲开最小负荷阻抗来整定 电流互感器二次回路断线的最大负荷电流: S50T5I,2,2，,0.502(kA) L,max3U3，115 其中为110kV侧的最大负荷电流，U——线路的平均额定电压，取115Kv。 IL,max 0.9U/3IIIN Z,setIIIKKKIcos(,),,relresssL.maxlset式中 U——母线额定相电压; N IIIKrel——III可靠系数，一般取1.2-1.3; - 21 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 K——阻抗继电器的返回系数，一般取1.1; res I——流过被保护线路的最大负荷电流; L.max K——电动机的自启动系数，取2; ss 25: 错误～未找到引用源。 ——负荷阻抗角，; 78: 错误～未找到引用源。——整定阻抗角，; 0.9U/3IIIN则: Z,setIIIKKKIcos(,,,)relressL.maxlset 0.9，110/3= ,143.77,,,1.2，1.1，2，0.502，cos(78,25) 灵敏度校验 1)当作为本线路末段短路的近后备保护时: IIIZ143.77IIIset满足要求。 K,,,1.3setZ12.8l7 )动作时间 2 IIIt,1，0.5,1.5s 5.2线路L1零序电流保护整定计算和灵敏度校验 110kV线路发生接地故障时，会产生零序电压和零序电流。零序电流保护反映中性点接地系统中发生接地短路时零序电流分量，零序电流保护接于电流互感器的零序过滤器，零序电压的特点是故障点的电压最高，至变压器中性点接地处为零;零序电流只在故障点与中性点接地的变压器之间流动，并由大地构成回路。根据系统发生接地故障出现零序电流这一特征，可以构成零序电流保护，它反应零序电流增大而动作。从原理上讲，零序电流保护与反应相间短路的电流保护类似，一般也有三段构成，不同的是，零序电流保护只反应相电流中的零序分量。对于110kV输电线路，因三相断路器为同时动作，不存在三相重合闸操作，因此，整定过程中无须考虑单相重合闸时的非全相运行问题。 以线路L为例: 1 当L线路末端发生接地短路时，画正序网络图如下: 1 - 22 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 a) 正序阻抗图 - 23 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 b)正序阻抗化简图 最大运行方式下: X,(0.84，0.121)//((0.2155，0.167)//(0.431，0.333)//(0.431，0.333)，0.091),0.2081d, 最小运行方式下: X,(1.06，0.121)//((0.2155，0.167)//(0.431，0.333)//(0.431，0.333)，0.091),0.2171x, a)零序阻抗图 - 24 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 化简得: X,((0.266//0.266//0.135)，0.273)//(0.4，0.363),0.2350, II(1)无时限零序电流速断保护(零序1段)动作电流一般按如下原则整定: 0.op1)躲过被保护线路末端接地短路时流过本保护的最大零序电流，即 IIo.maxK=*3 Irel.oopnTA K ——可靠系数，取1.3 rel ——电流互感器变比， 300/5 nTA LI ——区外接地短路的最大三倍零序电流，对于线路取本线路末端7o.max 接地短路时最大三倍零序电流。系统应为最大运行方式，即短路点看进去的正序、 (1)(1.1)II负序等值阻抗为最小。在故障分析中推得:当,时，,;当ZZK0K010,, (1)(1)(1.1)(1.1)IIII=时，=;当,时，,，故当?时，ZZZZZZK0K0K0K0111000,,,,,,取单相接地短路时的电流;当?时，取两相接地短路时的电流。 ZZ10,, 则有:Z> Z，所以选择两相接地故障， 1Σ0Σ 当发生两相接地短路时: - 25 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 EZ1,1，，,1,,2,I,，，I,0.6531kA0 ZZZ，Z,2,,0,,2,,0,Z，,1,Z，Z,2,,0, 流过线路L1末端的最大零序电流为I=0.6531kA 0.max III错误～未找到引用源。=K×3I=1.3×3×0.6531=2.54709kA rel0.max0.op即: 2) 保护范围: 零序电流?段 的保护范围计算，通常用图解法决定，也可参照相间电流保 护?段 的计算方法。保护范围应不小于线路全长的25% ~20% 。 I(1)3I,I，满足灵敏性要求。 0,min0.op 3) 整定的作延时为:零序电流?段的动作时间为保护装置的固有动作时限。 It,0s。 0 (2)零序电流保护?段保护的整定 零序电流段的?段的整定原则，除了对本线路末端接地故障有足够的灵敏度且动作时间满足规定要求外，为本线路进行单相重合闸时不应误动作当相邻线路接地故障时，在故障和重合闸过程中不会误动作。此段保护一般是起后备保护作用。零序电流保护?段保护按满足以下条件整定: III0.op限时零序电流速断保护(零序?段)，其动作值应与相邻线路零序?段配合 IIKIIIrel即 I,I0.op0.op.nK0.b II0.op.n式中 —— 相邻线路零?段一次定值; IIKrel —— 可靠系数，取1.1; —— 分支系数，其值为相邻线路零序?段保护末端接地短路时，故K0.b 障线路的零序电流与流过被保护线路的零序电流之比，取最小值。当相邻变压器或中性点改为不接地运行时，则该支路即从零序等效网络中断开时K=1 0.b动作时限: IIIt,t，,t 零序?的灵敏度应按被保护线路末端接地短路时流过保护的最小3倍零序电流来校验，即 3IK0.minsenK,，要求为1.3,1.5 senIII0.op - 26 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 II0.min3I3，0.6531 0.opI,,,1.507kA senK1.3 I ——本线路末端短路时在小方式运行下的最小零序电流 0,min 动作时间:当与相邻线路?段配合时，整定时间要长一些，即 1111,t =+t t0..opn0.op 11t式中 —相邻线路零序电流保护第?段的最大动作时间。 0..opn ,按其他条件整定时，动作时间只是时间的级差t。 (2)定时限零序过电流保护(零序?段)，零序?段是接地短路的后备保护，在 IIII0.op.n中性点直接接地电网的终端线路上，也可作为主保护。其定值一般按躲过线路末端三相短路时流过本保护的最大不平衡电流来整定，即 IIIIIII,KI0.oprelunb.max ，，3I,KKIunb.maxapererrk.max IIIKrel式中 —— 可靠系数，取1.2,1.3; Iunb.max—— 本线路末端三相短路时，流过保护的最大不平衡电流; Kaper—— 非周期分量系数，取1,2; Kerr—— 电流互感器误差，取0.1; ，，3Ik.max—— 本线路末端三相短路时，流过保护的最大短路电流。 E13，，1,,,，0.502,2.413kAI k.maxZ0.2081, ，，3I,KKI,1.5，0.1，2.413,0.362kA unb.maxapererrk.max IIIIIII,KI,1.2，0.362,0.4344kA 0.oprelunb.max 2)零序?段的灵敏度校验: - 27 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 I33*0.65310,minIIIK,,,1.5满足要求。 senIIII0.43441op I式中 ——本线路末端短路时在小方式运行下的最小零序电流。 0,min nest ——下一级线路末端短路时在小方式运行下的最小零序电流。 I0,min 3) 零序电流保护?段的动作时间: III t,1，0.5,1.5s0 5.3 线路L6的距离保护整定计算和灵敏度校验 对于线路来说，采用距离保护第?、?段作为主保护，第?段其动作时间一般在2s以上，作为后备保护，用来反映相间短路故障。 (1)相间距离?段的整定计算:距离保护段为无延时的速动段，它应该只反应本线路的故障，下级线路出口发生短路故障时，应可靠不动作，所以其测量元件的整定阻抗，应该按躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定。 IIZ,KZsetrelL (3.16) IZset式中 —距离?段的整定阻抗 IIKKrelrel—可靠系数，由于距离保护为欠量动作，所以<1，考虑到继电器误差、互感器误差和参数测量误差等因素，一般取0.8 ZL—本线路的正序阻抗 以线路L6为例来介绍整定过程: IIZ,KZ,0.8，0.4*30,9.6, (3.17) .setrelLFA1 (2)相间距离?段的整定计算:距离保护?段的整定阻抗，应按以下两个原则进行(一般其中最小值为整定值) a.与相邻线路距离保护第?段的动作阻抗相配合 即 IIIIIZ,K(Z，KZ)setrelLb.minset.n (3.18) IIK为可靠系数rel式中 —— ，一般取0.8; ZL—— 本线路的正序阻抗; Kb.min—— 最小分支系数;取1 IZset.n—— 相邻线路距离保护的第?段。 - 28 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 III,则=0.8+0.8=0.8*8+0.8*1*9.6=14.08 ZZZK.lb.minsetsetn b.与相邻变压器的快速保护相配合:当被保护线路的末端母线接有变压器时， 距离?段应与变压器的快速保护(一般是差动保护)相配合，其动作范围不应超 出变压器快速保护的范围。 II'=K+ ZZKKZrellrelb.minTset 式中 K——可靠系数，取0.8; rel ' ——可靠系数，取0.7; Krel ——变压器低压侧母线故障时，实际可能的最小分支系数，取1; Kb.min ——变压器的等值正序阻抗; ZT III,=0.8+0.7=0.8*8+0.7*1*0.525*132.25=48.6 ZZZK.lb.minsetnset II,取以上两个计算值中较小者为II段整定值，即取Z=14.08 setc. 灵敏性校验:按本线路末端短路求灵敏系数为 IIZ14.08setK====1.467,1.25 sen9.6ZL8 满足要求。 动作延时，与相邻保护3的I段配合，则 错误～未找到引用源。=错误～未找到引用源。 它能同时满足于相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求。 (3)相间距离?段的整定计算 a 按躲开最小负荷阻抗来整定 电流互感器二次回路断线的最大负荷电流: S20T5I,2,2，,0.2008(kA) L,max3U3，115 其中为110kV侧的最大负荷电流，U——线路的平均额定电压，取115Kv。 IL,max 0.9U/3IIIN Z,setIIIKKKIcos(,,,)relresssL.maxlset式中 U——母线额定相电压; N IIIKrel——III可靠系数，一般取1.2-1.3; K——阻抗继电器的返回系数，一般取1.1; res I——流过被保护线路的最大负荷电流; L.max K——电动机的自启动系数，取2; ss - 29 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 25: 错误～未找到引用源。 ——负荷阻抗角，; 78: 错误～未找到引用源。——整定阻抗角，; 0.9U/3IIIN则: Z,setIIIKKKIcos(,,,)relressL.maxlset 0.9，110/3= ,179.16,,,1.2，1.1，2，0.2008，cos(78,25) 灵敏度校验 1)当作为本线路末段短路的近后备保护时: IIIZ179.16IIIset满足要求。 K,,,1.3setZ9.6l7 2)动作时间 IIIt,1，0.5,1.5s 5.4 线路L6零序电流保护的整定计算和灵敏度校验 零序电流保护反映中性点接地系统中发生接地短路时零序电流分量，零序电 流保护接于电流互感器的零序过滤器，通常有多段组成，对110kv电压等级，线 路采用两段式保护。 a)正序阻抗图 - 30 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 b)正序阻抗化简图 最大运行方式下: X,(0.84，0.121，0.091)//((0.2155，0.167)//(0.431，0.333)//(0.431，0.333)，0.091，0.525)1d, =0.79 最小运行方式下: X,(1.06，0.121，0.091)//((0.2155，0.167)//(0.431，0.333)//(0.431，0.333)，0.091，0.525)1x, =0.7955 - 31 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 a) 零序阻抗图 X0? UK0 b)零序阻抗化简图 化简得:X,(0.266//0.266//0.135//(0.4，0.363，0.273)，(0.273，0.42) 0, - 32 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 =0.7559 II(1)无时限零序电流速断保护(零序1段)动作电流一般按如下原则整定: 0.op 1)躲过被保护线路末端接地短路时流过本保护的最大零序电流，即 IIo.max=K*3 Irel.oopnTA K ——可靠系数，取1.3 rel ——电流互感器变比， 300/5 nTA L ——区外接地短路的最大三倍零序电流，对于线路取本线路末端I7o.max 接地短路时最大三倍零序电流。系统应为最大运行方式，即短路点看进去的正序、 (1)(1.1)II负序等值阻抗为最小。在故障分析中推得:当,时，,;当ZZK0K010,, (1)(1)(1.1)(1.1)IIII=时，=;当,时，,，故当?时，ZZZZZZK0K0K0K0111000,,,,,,取单相接地短路时的电流;当?时，取两相接地短路时的电流。 ZZ10,, 则有:Z> Z，所以选择两相接地故障， 1Σ0Σ EZ1,1，，,1,,2,I,，，I,0.4611kA 0ZZZ，Z,2,,0,,2,,0,Z，,1,Z，Z,2,,0, 流过线路L6末端的最大零序电流为I=0.4611kA 0.max III错误～未找到引用源。=K×3I=1.3×3×0.4611=1.799kA rel0.max0.op即: 2) 保护范围: 零序电流?段 的保护范围计算，通常用图解法决定，也可参照相间电流保 护?段 的计算方法。保护范围应不小于线路全长的25% ~20% 。 I(1)3I,I，满足灵敏性要求。 0,min0.op 3) 整定的作延时为:零序电流?段的动作时间为保护装置的固有动作时限。 It,0s。 0 (2)零序电流保护?段保护的整定 零序电流段的?段的整定原则，除了对本线路末端接地故障有足够的灵敏度且动作时间满足规定要求外，为本线路进行单相重合闸时不应误动作当相邻线路接地故障时，在故障和重合闸过程中不会误动作。此段保护一般是起后备保护作 - 33 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 用。零序电流保护?段保护按满足以下条件整定: III0.op限时零序电流速断保护(零序?段)，其动作值应与相邻线路零序?段配合 IIKIIIrel即 I,I0.op0.op.nK0.b II0.op.n式中 —— 相邻线路零?段一次定值; IIKrel —— 可靠系数，取1.1; —— 分支系数，其值为相邻线路零序?段保护末端接地短路时，故K0.b 障线路的零序电流与流过被保护线路的零序电流之比，取最小值。当相邻变压器或中性点改为不接地运行时，则该支路即从零序等效网络中断开时=1 K0.b动作时限: IIIt,t，,t 零序?的灵敏度应按被保护线路末端接地短路时流过保护的最小3倍零序电流来校验，即 3IK0.minsenK,，要求为1.3,1.5 senIII0.op II0.min3I3，0.4611 0.opI,,,1.064kA senK1.3 I ——本线路末端短路时在小方式运行下的最小零序电流 0,min 动作时间:当与相邻线路?段配合时，整定时间要长一些，即 1111,t =+t t0..opn0.op 11t式中 —相邻线路零序电流保护第?段的最大动作时间。 0..opn ,按其他条件整定时，动作时间只是时间的级差t。 (2)定时限零序过电流保护(零序?段)，零序?段是接地短路的后备保护，在 IIII0.op.n中性点直接接地电网的终端线路上，也可作为主保护。其定值一般按躲过线路末端三相短路时流过本保护的最大不平衡电流来整定，即 IIIIIII,KI0.oprelunb.max - 34 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 ，，3I,KKIunb.maxapererrk.max IIIKrel式中 —— 可靠系数，取1.2,1.3; Iunb.max—— 本线路末端三相短路时，流过保护的最大不平衡电流; Kaper—— 非周期分量系数，取1,2; Kerr—— 电流互感器误差，取0.1; ，，3Ik.max—— 本线路末端三相短路时，流过保护的最大短路电流。 E13，，1,,,，0.502,0.635kAI k.maxZ0.791, ，，3I,KKI,1.5，0.1，0.635,0.093kA unb.maxapererrk.max IIIIIII,KI,1.2，0.093,0.116kA 0.oprelunb.max 2)零序?段的灵敏度校验: I33*0.46110,minIIIK,,,1.5满足要求。 senIIII0.1161op I式中 ——本线路末端短路时在小方式运行下的最小零序电流。 0,min nest ——下一级线路末端短路时在小方式运行下的最小零序电流。 I0,min 3) 零序电流保护?段的动作时间: IIIt,1，0.5,1.5s 0 - 35 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 6 变压器保护的配置与整定 本设计配置变电所3#，两台并联运行双绕组变压器，变压器变比为115/11KV，接线Y/?，容量为2*15MVA 6.1变压器可能发生的故障及异常情况 绕组及其引出线的相间短路和在组间的匝间短路，外部相间短路的过电流，过负荷，过励磁，中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压，油面下降。 变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。 6.2 根据以上各种故障和异常情况配置以下保护 1瓦斯保护 用来反应变压器油箱内部故障及油面降低，其中轻瓦斯保护作用信号，其动 2作的大小用气体容积表示，整定范围为250~300cm。重瓦斯作用于跳开变压器各侧断路器，其动作值得大小用油流速度来表示，整定范围一般为0.6~1.5m/s。 2纵差动保护或电流速断保护 对于变压器绕组，引出线及套管的各种短路故障，应装设纵差动保护或电流速断保护，变电所3#是容量为2*15MVA的并列运行的变压器应装设纵差动保护。计算变压器各侧一次电流，选择电流互感器的变比，确定各侧额定二次电流。 计算结果如下: 额定电压(KV) 110 10 1515额定电流(KA) =0.0754 =0.788 3*113*115 PT接线方式 ? Y - 36 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 3*75.4136.364788PT计算变比 = 555 PT实际变比 40 200 3*75.43*788差动臂电流 =2.176 =22.78 6060 由于10KV侧的二次额定电流大，故选取该侧为基本侧。 3过电流保护或负序电流保护(相间短路的后备保护) 对于变压器油箱内部故障时，采用过电流保护，当灵敏度不满足要求时，应采用复合电压起动的过电流保护。 4零序电流保护 对于直接接地系统中的变压器，一般装设零序电流保护，用以反应变压器外部接地短路引起的过电流同时作为变压器内部接地短路的后备保护，零序电流由两段组成，每段保护一般带两个时限，以较小时限断开母线或分段断路器，以缩小故障影响范围，以较长时限有选择地断开变压器各侧的断路器。 5过负荷保护 该保护用于反应对称性负荷引起的过电流，容量为0.4MVA及以上的变压器，当数台并列运行的变压器及其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护，保护按于一相电源上，延时动作于信号，对于无人值班的变电所过负荷保护用减负荷，必要时动作于跳闸。 6零序电压保护 适用于110KV及以上中性点不直接接变压器，用以反应外部接地短路 引起 - 37 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 的过电压。 6.3 变压器保护的整定 1瓦斯保护 瓦斯保护是油浸式变压器的主保护之一。当变压器壳内故障产生轻微气体或油面下降时，轻瓦斯保护应瞬时动作与信号;当变压器壳内故障产生大量气体时，重瓦斯保护应动作于断开变压器各侧断路器。带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，也应装设瓦斯保护。轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯动作于断开变压器各侧断路器。国内采用瓦斯继电器有浮筒挡板式和开口档板两种型式，均有两个触点引出，可并联使用。 ?一般瓦斯继电器气体容积整定范围为250~300cm3，变压器容量在10000KVA以上时，一般正常整定值为250cm3，气体容量整定是利用调节重锤的位置来改变的。 ?重瓦斯保护动作的油流速度，整定范围为0.6~1.5m/s,整定流速时均以导油管中的流速为准，为防止穿越性故障时瓦斯保护动作，可将油流速度整定为1m/s左右。 瓦斯保护能反映油箱内各种故障，自动作速度，灵敏性高，接线简单，但它不能反映油箱外的引出线和套管上的故障。 2纵差动保护整定 采用二次谐波制动的变压器纵差动保护，其特点是: (1)用二次谐波电压制动来消除励磁涌流的影响。 (2)用穿越制动来消除不平衡电流的影响。 I?、 最小动作电流整定: k.op.0 根据设计前页，变电所3#的LH变比确定，确定变压器基侧: - 38 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 110KV侧: I=75.4A eB I=75.4*/(200/5) 3eb =3.26A 10KV侧: I=788A eB I=788/(1000/5) eb =3.94A 可见:10KV侧二次额定电流较大，选取该侧为基本侧，最小动作电流整定原 I则:在最大负荷时，保护不应误动，即继电器为最小动作电流必须躲过最大k.op.0负荷不平衡电流I，即: 2r I=K(2 K +?U+?m)I k.op.0reltan2r 一般情况下: I =(0.2~0.5)I k.op.02r =0.2*3.47 =0.694A ?、制动特性曲线转折点电流?的整定 zb.o ?=(1~1.2)I =1*788 eBzb.o =788A ?、制动系数K的选择 zh KK K=K(+?U+?f) Kkaperzhst1TA =1.3*(1*1*0.1+0.05+0.05) =0.26 I =0.694*(1000/5) dz.min =138.8A I =788A =arctgm=arctg K,zh.ozh =arctg0.26 。 =14.6 K式中 —— TA的同型系数，取1.0; st K—— TA的非周期系数，取1; aper —— TA的比值误差，取0.1; KTA I—— 靠近故障侧TA的最大外部短路周期分量电流二次值; k.max ,U、,f1—— 由于?、侧?侧的TA变比不完全匹配而产生的误差，初选可取 - 39 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 ,U,,f1,0.05 作出比率制动特性如下图: IV.灵敏度检验: ,,上图直线动作为: I=138.8 0 I788 dzzh I=138.8+0.26 I I>788 dzzhzh 在运行公式确定中,选取电流容量最小,开环运行,且双绕组变压器单台运行为最小公式,计算变压器低压侧母线发生两相短路时的最小短路电流: Z=(0.121+0.091)//(0.216+0.167)+0.045+0.7 1, - 40 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 =0.881 当系统在最小运行方式下,10.5kV侧母线两相短路归算到110kV侧流入继电器 的电流为: 13==0.983 Idz.minZ 21, 最小运行方式下变压器低压侧最大三相短路电流: 100000'I=0.983*=0.983*502=493.466A dz.min3*115 I根据制动特性查得对应于的保护动作电流 Idz.mindz 由 = 138.8 A , 0??788 IIdzzh 138.8+0.26 A , ,788 IIzhzh '则差动保护装置的最小灵敏系数为: =/ =343.68/138.8 KIIlmdzdz.min =2.476,2 故: 灵敏度满足要求 3过流保护的整定: 为了防止变压器外部故障引起的过电流及作为变压器之后备保护，在变压器 上装设带低电压或不带低电压闭锁的过电流保护装置。如果其灵敏度不满足要求， 或为了简化保护接线，也可以装设带复合电压启动的过电流保护。 ?过流保护的动作应躲过变压器流过最大负荷? fh.max ?=(K / K)? relredzfh.max ?为流过变压器的最大负荷电流考虑以下情况; fh.max a 对并联运行的变压器应考虑以下情况: 3# 变电所两台变压器并列运行，则 ?=[n/(n-1)] I fh.maxeB ?=( K / K) [n/(n-1)] I relredzeB =(1.2/0.85)*2*788 - 41 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 =2224.9A b 对于降压变压器，应考虑电动机自起动电流。 ?=K I K— —可靠系数，取1.2错误～relfh.maxdzeB 未找到引用源。2.3; ?=( K / K) K I K— —返回爱变压器系数，取relreredzdzeB 0.85错误～未找到引用源。0.95; =(1.2/0.85)*2.5*788 =2781.2A 取?较大值2781.2A dz (2)校验灵敏度:作为近后备当?=658.76A kmin 则K=658.76/2781.2=0.237<1.5 lm ?灵敏度不满足要求。 故过电流不能满足灵敏度要求时，应采用复合电压起动对过电流保护。 ?复合电压起动的过流保护的整定: a、 电流元件的动作电流 Krel I,IopNKre =1.1/0.85*75.4=97.6A 式中 I——变压器的额定电流; e K— —可靠系数，取1.1错误～未找到引用源。1.2; rel K— —返回系数，取0.85错误～未找到引用源。0.95。 re ?=97.6/40 dz =2.44A b、电压元件的动作电压 - 42 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 U =(0.6~0.7)Ue.2 dz.j =0.7*110 =77V c、负序电压元件的动作电压 Udz.2=(0.06~0.07)Ue.2 =7.7V d 、检验灵敏度:U= 115kv I=502A bb (2)?=658.76A dmin K658.76/97.6=6.7>1.5 故灵敏度满足要求 sen = 电压元件装在低压侧，只要检验U 即可，化至低压侧得 dz.j (2)(2)U= ?*U/I dmindminbb =658.76*115*1000*1100*502 =137.2V 电压元件检验:K=137.2/77 =1.78,1.5 故灵敏度满足要求 4零序电流保护整定: 由主接线图可知，3#变电所所谓终端变，接地短路不需要与下级配合，故零序 过电流保护的动作值按躲过最大不平衡电流计算，即: I.maxdIKKf = dz.jKtxinT (3)(2)?=I =?/(1.73/2) ddmind.max =760.7A - 43 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 式中 K——可靠系数，取1.5;k ——电流互感器误差，取0.1; K取0.5 fitx I——变压器外部短路故障时，流过变压器的最大短路电流。 d.max 则? =1.5*0.5*0.1*760.7/40=1.426A dz.j b 、电压元件动作电压为 U =(0.05~0.1)3 U/n.n dz.jyoe0 U 式中 ——电压互感器零序一次额定电压，在中性点接地时为额定相电0.e 压。 U1.e n.n——电压互感器零序电压变比，在中性点接地时为 y00.01 故:U =(0.05~0.1)(3*110/1.73)/(110/1.73*0.01) dz.j =15~30V 综上整定值为: U =20V dz.j c 、动作时限的整定: 1*双绕组变压器的零序过电流保护只带一端时限，整定要比母线引出线上 零序过电流保护后备的最大时限大一个?t。 2*对于降压变压器一般装设带两段 时限的零序时限的零序过电流保护， 第一段时限比引出线保护后备段的最大动作时限大一个?t，动作于母线分段 或母联断路跳闸，第二段比第一段大一个?t，动作于出口中间继电器断开各 侧断路器。 3*一般情况下，1s跳开中性点接地的变压器。 - 44 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 5过负荷保护整定: 过负荷保护都延时动作于信号变压器过负荷电流在大多数情况下是三相对称的，其动作电流只须整定躲过额定电流。 ?= K I/ K =1.05*788/0.85 kdzhe =973.4A ? =?/40 dz.jdz =24.34A 为防止保护装置在外部短路及短时过负荷时作用于信号，其时限比过电流保护大一个?t。 6零序电压保护的整定: 全绝缘变压器的接地故障保护除了装设零序电流保护外，还增设了零序电压保护，作为变压器中性点不接地运行时的保护。 a 、零序电压元件的动作值应躲开部分中性点接地系统中发生接地短路，保护安装处可能出现的最大零序电压。 U,2U dz.0e.xt 注:整定值不能大于电压互感器的饱和电压，一般为200V左右。 b、动作时限整定: 由于零序电压保护仅在系统中发生接地短路，且中性点接地的变压器已全部断开后才能动作的，因此保护的动作时限无需与电网中其它接地保护动作时限相配合，可以整定很小。为躲开电网单相接地时暂态过程中的影响，保护通常带0.3~0.5s的延时。 - 45 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 设计小结 光阴似箭，光阴荏苒，我在南京工程学院电气工程及其自动化(继电保护)专业的学习生涯就进入尾声了。通过毕业设计，我深刻感受到作为电力专业高等学府，南京工程学院在教学管理上的 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 和严谨，学校的毕业设计安排合理、规范，实施认真负责，特别是老师要求十分严格。毕业设计是严肃的，学生应当以严谨治学态度来对待。从我通过自己动脑筋以及老师同学的帮助，解决了许多问题，巩固和深化了自己的知识结构，也深深的体会到团结合作的重要性。有了很大的进步，这不仅体现在专业知识的加深，更体现在工作态度和能力的完善。 本设计在李敏老师的指导下完成，主要参考资料有:《电力系统继电保护设计指导》，《电气工程专业毕业设计指南——继保分册》，《《电力系统故障分析》，《电力系统继电保护与安全自动装置整定》等。 本人在设计时与组员一起讨论问题，仔细认真地完成了设计，但因能力有限，缺陷与错误也难免，望老师给出批评与建议。 一份耕耘，一份收获。通过自己的努力，老师的精心指导加上同学之间的互相帮助，我终于将设计任务完成了。在此要感谢我的指导老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样;他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。 同时感谢同学对我的帮助和指点。 通过这次毕业设计，培养了我们运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神，增强工程观念，为以后的工作打下了结实的基础。在今后的工作中，我将更严格要求自己，努力工作～ - 46 - 贾元达:某县城区110kv变电站继电保护设计 谢辞 本文是在李敏老师的悉心指导下完成的。在整个指导过程中，李老师不辞辛劳、循循善诱、严谨踏实的作风使我获益匪浅，在此致以最诚挚的谢意～ 论文期间，我还得到了其他几位同学的热心帮助，使我在做论文时能够快速上手，在此表示衷心的感谢～正是李老师耐心的指导才使我的毕业设计得以顺利完成，在此谨向李老师表示深深的谢意～其次我要感谢我的同学。不管是在设计过程中，还是生活中，都给予了我很大的帮助。通过他们耐心的讲解，和很多实际问题的帮助，使我的论文更加完善。 最后再次感谢大家在我的毕业设计中，给予我极大的帮助，使我对整个毕业设计的思路有了总体的把握，并耐心的帮我解决了许多实际问题，使我有了很大的收获。感谢多年来传授我知识的老师们，更要感谢那些对我学习上支持和鼓励的人。同时感谢所有关心帮助过我的同学、老师和学校。 总之，在以后的学习生活中我将以加倍的努力对给予我帮助的学校、老师及同学们的回报。 - 47 - 南京工程学院康尼学院毕业设计 参考文献 [1] 熊信银、范锡普.发电厂电气部分，北京:中国电力出版社.2004.9. 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