35KV变电所继电保护的设计.docx

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1、1.1变电站缰电爱护的发展变电站是电力系统的重要组成部分，它干脆影响整个电力系统的平安与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和安排电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定干脆关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装苴的布巴，继电爱护和自动装置.的确定，是变电站电气部分投资大小的确定性因素。继电爱护发呈现状，电力系统的E速发展对维电爱护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发屣又为继电爱护技术的发展不断注入新的活力，因此，继电爱护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电爱护

2、技术面临着进一步发展的趋势，国内外继电受护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，爱护、限制、测量、数据通信一体化和人工智能化。2.1 设计依据：(1)继电爱护设计任务书。(2)国标GB50062-92电力装置的维电爱护和自动装置设计规范讥(3)电力系统继电爱护B(山东工业高校)。2.2 设计椁本设计为35KV降压变电所。主变容量为6300KVA,电压等级为35/10KV。2.3 设计原始资料：2.4 3.135KV供电系统图,如图1所示.2.5 3.2系统参数：电源I短路容量：S1.a=200MVA:电源I1.短路容量：Stfc,.=250MVA;供电线路：1.i=1.=I5km,1.=1.=I

3、Okm,线路阻抗:X1=O.4Qkn,SnSi|待设计变电所|图135KV系统原理接线图35KV变电所主接线图，如图2所示Sn2.3.4IoKV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103主接线方案的选择3.1 主接线设计要求电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满意预定的功率传送和运行等要求而设计的，表明高压电气设备之间相瓦连接关系的传送电能的电路。电路中的高乐电气设备包括发电

4、机、变电器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电牢靠性、运行敏然性及经济合理性等起若确定性作用。对一个电厂而言，电气主接线在电厂设计时就依据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等，从供电的牢兆性、运行的敏槌性和便利性、经济性、发展和扩建的可能性等方面，经综合比较后确定。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。电气主接线应满意一下几点要求：(1)运行的军旅性：牢靠性是指一个元件，一个系统，在规定的时间内及肯定的条件下完成预定功能的实力，供电牢靠性是电力生产和安排的首要要求，对发电厂、变电所主接线车兼性的要求程度，与其在电力系统中的地位作

5、用则是由其容量，电压等级，负荷大小以及类别等因素确定。详细要求有：断路器检修时，不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，尽量削减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开发电厂或变电所全部停运的可能性：对装有大型机组的发电厂或超高压变电所应满意牢靠性的特殊要求。(2)运行的敏捷性：主接线系统应能敏捷地适应各种工作状况，特殊是当一部分设备检修或工作状况发生改变时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度敏捷，不中断向用户的供电。在扩建时应能很便利的从初期建设到最终接线。(3)运行的经济性：主接线系统还应保证运行操作的便利以及在保证满意技术条件的要求卜.，做

6、到经济合理，尽量削减占地面积，节约投机。尽量做到年运行费小,包括电能损耗。折旧费及大修费，日常小修费等修理费。其中电能损耗主要由变压泯引起，因此,要合理的选择主变压器的形式、容量、台数和避开变压器而增加电能损耗。并在可能的状况卜.，实行一次设计，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)当满意运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节约投资。(2)当变电全部两台变压器同时运行时，二次侧应采纳断路器分段的单母线接线。(3)为了限制配出线短路电流，具有多台主变压枝同时运行的变电所，应采纳变压器分列运行。(4)接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关，但接在母线上的避需器，可与

7、电压互感器合用一组隔离开关.(5)6IOkV固定式配电装置的出现场在架空线路或有反馈可能的电缆出现回路中，应装设线路隔离开关。采纳610kV熔断器负荷开关固定式配电装设时，应在电源测装设隔离开关。(6)由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设计费用的专用电压、电流互感器(一般都安装计量柜)。当低压母线为双电源，变压罂低压侧开关和母线分段开关采纳低压断路器时，在总开关的出现fW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，通常是经变电站总降压变电所降为IOkV的面压配电电压，然后经下一级变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降用变电所

8、主接线图表示变电站接受和安排电能的路径，由各种电力设%(变压器,避宙器、断路器、互感淞、隔离开关等)及其连接线组成，通常用单线表示。主接线对变电所设备选择和布置，运行的牢旅性和经济性，继电爱护和限制方式都有亲密关系，是供电设计中的重要环节。3.4 35kV变电所主接线筒图S11S14短路电流计算4.1系痴锹电路图：如图4所示SnOI1.2d1.0.5S13640.21.70.2920.438d1.OI1.7一II 3II h0.438/7811.19ID1.6Z/zId27I1.7Xi=3.628/D37图4系统等效电路图（各阻抗计克见3.3）4.2 苔准今做选定：Sa=100MVA.U=Ua

9、vEP:35kV侧U=37KY,IOkVMU=10.5KV.I11=St1.3Uw=1.56kAI1.ti=Sf/3U=5.5kA4.3 阻抗计算（均为标幺值）：（1）系统：X1=100/200-0.5Xz=100/250-0.4(2)35kV线路：1.b1.2：XfX.=1iXiSh=0.415100372=0.4381.3,1.4：Xi.Xt,1jSVs2=O.41O10037i=0.292(3)变压器：BbB2：XT=XK=(Uk%100)SS=O.075X100/6.3=1.19(4)15kV线路:线路阻抗(X1.)分为两类：织布厂、胶木场、印染厂：Xu=炼铁厂、配电厂:Xt1.=5变

10、电所继电爱护和自动装置规划:5.1 系统分析及罐电爱护要求I本设计35/10KV系统为双电源35KV雌母线分段接线，10KV侧雎母线分段接线，所接负荷多为化工型，属一二类负荷居多。5.2 本系统故障分析I(D本设计中的电力系统具有非干脆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。就线路来讲，其生要故障为单相接地、两相接地和三相接地.(2)电力变压器的故障，分为外部故障和内部故障两类。变压器的外部故障常见的是凹凸压套管及引线故障，它可能引起变压器出级端的相间短路或引出线碰接外壳。变压器的内部故障有相间短路、绕组的匝间短路和绝缘:损坏。(3)变用器的不正常运行过负荷、由于外部短路引起的过电

11、流、油温上升及不允许的油面下降。5.3 IoKV线路缰电爱护装置：依据线路的故障类型，按不同的出线回路数，设置相应的继电爱护装置如下：(1)单回出畿爱护：适用于织布厂和胶木厂出线。采纳两段式电流爱护，即电流速断爱护和过电流爱护。其中电流速断爱护为生爱护，不带时限,OS跳闸。(2)双回路出线爱护：适用丁印染厂、配电所和炼铁厂出线“采纳平行双回线路横联方向差动爱护加电流爱护。其中横联方向差动爱护为主爱护。电流爱护作为横联方向差动爱护的后备爱护。5.4 主变压继电爱护装设量:变压器为变电所的核心设备，依据其故障和不正常运行的状况，从反应各种不同故障的牢靠、快速、灵敏及提高系统的平安性动身，设置相应的

12、主爱护、异样运行爱护和必要的协助爱护如下：(1)主爱护：瓦斯爱护(以防卫变压器内部故障和油面降低)、纵联差动爱护(以防卫变压冷绕组、套管和引出线的相间短路)。(2)后备速护：过电流爱护(以反应变压器外部相间故障)、过负荷速护(反应由于过负荷而引起的过电流(3)异样运行爱护和必要的协助爱护：温度爱护(以检测变压器的油温,防止变压器油劣化加速和冷却风机自启动(用变压器一相电流的70%来启动冷却风机，防止变压器油温过高)。5.5 变电所的自动装量:(1)针对架空线路的故障多系雷击、鸟击、树枝或其它飞行物等引起的瞬时性短路，其特点是当线路断路器跳网而电压消逝后，随着电弧的熄灭，短路即自行消退。若运行人

13、员试行强送,随可以更原供电，但速度较慢，用户的大多设备(电动机)已停运，这样就干扰破坏了设备的正常工作，因此本设计在IOKV各出线上设置三相自动重合仲1装置(CHZ),即当线路断路器因事故跳闸后，马上使线路断路器自动再次重合闸，以削减因线路瞬时性短路故障停电所造成的损失。(2)针对变电所负荷性质，缩短备用电源的切换时间，提高供电的不间断性,保证人身设备的平安等，本设计在35KY母联断路器(D1.)及K)KV母联断路器(D1.)处装设备用电源自动投入装翼(BZT),(3) 频率是电能质量的基本指标之一,正常状况卜.，系统的频率应保持在50Hz.运行频率和它的额定值见允许差值限制在05Hz内，频率

14、降低会导致用电企业的机械生长率下降，产品质量降低，更为严峻的是给电力系统工作带来危害，而有功功率的缺额会导致频率的降低，因此，为保证系统频率恒定和全要用户的生产稔定，本设计IoKV出线设置自动频率减负荷装置(ZPJH)，按用户负荷的重要性依次切除.5.6 本设计缰电爱护装原理述2(1) IOKV线路电潦速断爱护：是依据短路时通过爱护装置的电流来选择动作电流的，以动作电流的大小来限制爱护装置的爱护范围：有无时限电流速断和延时电流速断，采纳二相二电潦继电器的不完全星形接线方式，本设计选用无时限电流速断爱护。(2) IOKV线路过电流受护:是利用短路时的电潦比正常运行时大的特征来鉴别线路发生了短路故

15、障，其动作的选择性由过电潦爱护装置的动作具有适当的延时来保证，有定时限过电流爱护和反时限过电流爱护：木设计与电流速断爱护装置共用两组电流互感器，采纳二相二维电器的不完全星形接线方式，选用定时限过电流爱护，作为电流速断爱护的后备爱护，来切除电潦速断爱护范困以外的故障，其爱护范围为本线路全部和卜段线路的一部分。(3)平行双回线路横联方向差动爱护：是通过比较两线路的电流相位和数值相同与否鉴别发生的故障；由电流起动元件、功率方向元件和出口执行元件组成，电潦起动元件用以推断线路是否发生故障，功率方向元件用以推断哪回线路发生故障，双回他路运行时能保证有选择的动作。该爱护动作时间OS,由于横联爱护在相继动作区内短路时，切除故障的时间将延长一倍，故加装一套三段式电流爱护，作为后备爱护.(4)变压器瓦斯爱护：是利用安装