110kV变电站二次系统设计论文

郑州工业应用技术学院毕业设计说明书 110kV 变电站二次系统设计II摘要本次毕业设计的题目是 110kV 变电站二次系统设计，主要内容是变电站继电保护的配置与整定计算。变电站是电力系统中连接发电厂和用电单位的重要组成部分，变电站的安全运行意义重大。继电保护是变电站的重要组成部分。本次设计用到继电保护的三段保护和电流速断保护，其中 110kV 侧配置的是三段距离保护， 35kV 侧配置的是电流速断保护与三段距离保护，10kV 侧配置的是电流速断保护。合理的选择保护方式保证了电力系统的经济性和灵活性，减轻电力系统的负担，降低安全隐患。设计分了五个章节，其中第二章给出了系统的原始数据和一次部分的数据；第三章确定了互感器的选择和主接线方式；第四章是最继电保护的介绍、配置、整定计算，其中详细介绍了瓦斯保护、灵虚电流保护、纵联差动保护；第五章是短路电流的计算。关键词：电力系统，变电站，继电保护，整定计算，短路电流郑州工业应用技术学院毕业设计说明书 110kV 变电站二次系统设计IIIAbstractThe graduation design topic is 110kV substation secondary system design, main contents of configuration and setting calculation of relay protection of substation. Substations are connected in the power system of power units in power plant and an important part of substation safe operation is of great significance.Important component of relay protection of substation. This design used to relay protection of three protection and current fast-tripping protection, which is three distance protection of 110kV-side configuration, 35kV side configuration is current quick-break protection with three distance protection, 10kV side configuration is current quick-break protection. Reasonable choice of protection to ensure the power system economy and flexibility, reduce the burden on power systems, reducing security risks.Design points has five a chapters, which second chapter to out has system of original data and a times part of data; third chapter determine has transformer device of select and main wiring way; fourth chapter is most following electric protection of introduced, and configuration, and whole set calculation, which detailed introduced has gas protection, and spirit virtual current protection, and longitudinal joint poor moving protection; fifth chapter is short-circuit current of calculation.Key words: electrical systems, substation, and relay protection, the setting, the short-circuit current郑州工业应用技术学院毕业设计说明书 110kV 变电站二次系统设计IV目录1 绪论 .12 原始参数 .22.1 主变压器及线路主要参数 .22.2 变电站电气主接线简介 .32.3 电气主接线方案比较及选择 .33 电压、电流互感器的配置与接线 .53.1 电流互感器的选择 .53.2 电流互感器的配置 .53.3 电压互感器的选择与配置 .74 短路电流计算 .94.1 短路电流计算的意义 .94.2 母线短路电流的计算 .94.2.1 主变标幺值参数计算 .94.2.2 三相对称短路电流的计算 .104.2.3 不对称短路电流计算 .114.3 线路短路电流的计算 .114.3.1 变电站各侧线路的阻抗参数 .114.3.2 110kV 线路的短路电流计算 .124.3.3 35kV 线路的短路电流计算 .134.3.4 10kV 线路的短路电流计算 .145 继电保护 .165.1 变压器保护 .165.1.1 纵联差动保护及其整定与灵敏度校验 .165.1.2 瓦斯保护 .215.1.3 复合电压启动过电流保护及整定 .225.1.4 零序电流保护 .235.1.5 过负荷保护及整定 .235.2 母线保护 .245.3 线路保护 .255.3.1 三段式电流保护 .255.3.2 线路的相间距离保护 .305.4 自动重合闸 .33郑州工业应用技术学院毕业设计说明书 110kV 变电站二次系统设计V5.4.1 自动重合闸的作用 .335.4.2 自动重合闸的分类和基本要求 .33总结与体会 .35参考文献 .36郑州工业应用技术学院毕业设计说明书 110kV 变电站二次系统设计11 绪论随着我国经济的高速发展，电网规模在不断的扩大，国内 110kV 变电站的数量不断增加，而且已经成为国内电力平稳输送和安全使用的保障。为了确保电网安全、稳定的运行，需要更为精确和灵敏的继电保护装置来保证变电站的安全稳定和电网的稳定运行。随着变电站的数量不断增加，便捷实惠、高质量、高安全的变电站更为重要。变电站的安全核心是二次系统的保护。二次系统对线路故障的综合分析是保护变电站和电网的重要依据。所以二次系统的作用尤为重要，是保护电网和变电站的主要系统，做好二次系统的设计师一项非常艰巨的任务，多谢导师的指导和提供资料。二次系统的设计主要在于电压互感器、电流互感器以及继电器的选择和配置，因为互感器是二次系统的眼睛，互感器是诊断线路故障的主要依据，互感器把信号传给继电器，通过继电器的评估和动作来控制变电站的一次部分达到跳闸或者重合闸，设计工程中很仔细的分析故障，反复调试模拟故障，保证变电站和电网的安全运行。本次毕业设计主要依据相关资料上的原始数据和变电站一次部分的相关数据和配线来完成的，本次设计的主要任务是本次毕业设计主要把自己在大学四年所学的专业知识串成一串，综合应用一下，既是对自己的总结和提升也是对学校和导师的一份答卷。郑州工业应用技术学院毕业设计说明书 110kV 变电站二次系统设计22 原始参数2.1 主变压器及线路主要参数变压器参数如下：型号：-31500/110额定电压：11081.25%/38.522.5%10.5容量比：100/100/100参数： 接线方式：,系统示意图和各侧出线参数见下图 2.1-1，表 2.1。:表 2.1-1 变电站 110kV 侧出线参数线型 Pmax(MW) Pmin(MW) COS L(km)1 LGJ-300 50 40 0.86 502 LGJ-300 60 45 0.86 603 LGJ-150 55 42 0.86 504 LGJ-150 48 35 0.86 40表 2.1-2 变电站 35kV 侧出线参数线型 Pmax(MW) 回路数 COS L(km) 供电方式1 LGJ-120 14 1 0.8 12 架空2 LGJ-120 15 1 0.8 15 架空3 LGJ-120 27 1 0.85 8 架空4 LGJ-120 18 1 0.85 6 架空5 LGJ-120 17 1 0.8 10 架空6 LGJ-120 25 1 0.85 12 架空表 2.1-3 变电站 10kV 出线侧参数线型 Pmax(MW) 回路数 COS L(km) 供电方式1 LGJ-120 5 1 0.8 6 架空2 LGJ-120 4 1 0.8 4 架空3 LGJ-120 3 1 0.8 3 架空4 LGJ-120 8 1 0.8 8 架空5 LGJ-120 4 1 0.8 7 架空6 LGJ-120 5 1 0.8 5 架空7 LGJ-120 7 1 0.8 8 架空8 LGJ-120 3 1 0.8 9 架空郑州工业应用技术学院毕业设计说明书 110kV 变电站二次系统设计3图 2.1-1 系统示意图2.2 变电站电气主接线简介电气主接线，由各种电气设备和元件经外部线缆及导线连接而组成的，是用以传导电能，连接发电厂与用电单位的媒介，是供电系统中不可或缺的部分之一。电气主接线设计所遵循的原则是，符合设计任务书上的具体要求和有关方针、政策、技术规范和规程；结合现工程的特点设计出技术经济合理的主接线和继电器、互感器配置；保证供电的可靠性；主接线要尽量简单灵活，操作方便，易于维修，适应能力强，能保证人身和设备自身的安全等。还有就是，需要满足扩建的要求。2.3 电气主接线方案比较及选择（1）110kV 侧主接线方案对于出线只有 2-4 条的 110kV 变电站，距开关柜的距离短，主接线设计要力求简便快捷。各个主变压器应该接到同一条母线上以减少同时失去两台主变的可能性。综合考虑，选择单母线接线方式。单母线接线即是各主变间通过母线连接，主变 110kV 侧设置一套开关，其它侧（包含 110kV 侧）各有一套断路器。综合各方面因素，考虑到任务书要求，以及变电站设计的可靠性、灵活性、经济性等，最终选定采用单母线分段的接线方案。（2）35kV 侧主接线方案对于电压等级为 35-60kV，出线 4-8 回。如采用单母线分段接线时，一段郑州工业应用技术学院毕业设计说明书 110kV 变电站二次系统设计4母线发生故障分段断路器自动隔离故障段，可以保证分段母线的不间断供电，保证用户不停电，保证了供电的可靠性和灵活性。综合分析考虑，35kV 侧采用单母线分段接线方案最为合适。（3）10kV 侧主接线方案对于电压等级为 6-10kV，出线 6 回及以上的配电装置，宜采用单母线分段接线。电气主接线方案如表 2.3-1：表 2.3-1 电气主接线方案出线侧(kV) 出线（回） 主接线方案110 4 单母线分段接线35 6 单母线分段接线10 8 单母线分段接线*系统参数（电源）：110kV 侧=5210MVA 等值电抗， =0.0192郑州工业应用技术学院毕业设计说明书 110kV 变电站二次系统设计53 电压、电流互感器的配置与接线电压、电流互感器的配置是变电所电气设计的主要内容之一，包括电压、电流互感器型号的选择、装设和数量等。这些内容往往需要结合电气一次和二次设备的要求来确定。3.1 电流互感器的选择 综合考虑工程造价和快捷性，设计中选用测量仪表与继电保护共用同一组电互感器的方式进行选择。每个电流互感器内有一个或者多个铁芯，每个铁芯都有二次绕组，继电保护接一个线圈，测量仪表接另一个线圈。但是两种元件的铁芯在特性上区别很大，继电保护的铁芯截面积较大，饱和倍数相对较高。（1）二次电流互感器的选择标准电流互感器二次额定电流为 5A 或 1A。 110kV 及以上的电流互感器的额定二次电流宜选 1A，因为这样可大幅度的降低电缆中的有功损耗，而且在相同的条件下的时候可减轻电流互感器的二次侧负担。在工程造价封面考虑，减小电流回路电缆截面，降低了工程造价。（2）额定输出容量的选择电流互感器的额定输出容量是指在额定一次电流、额定变比条件下，保证所要求的准确级时.所能输出的最大容量。但要注意的是，对测量仪表用互感器的额定容量要稍大于二次负载，这样才可以保证短路时铁芯能迅速饱和，使测量仪表免遭过大的电流而造成损坏。（3）准确度等级的选择为了满足测量和保护的需要，各个铁芯的准确度等级可以不同。继电保护用电流互感器的铁芯应该选用 P 级或者 TP 级。P 级是一般的继电保护用电流互感器，它的误差是在稳态正弦一次电流条件下的误差，TPS 、TPX 型的铁芯多接于高阻抗继电器作母线差动保护用。母线保护回路宜选用 TPX 型电流互感器铁芯。出于经济上的考虑，在设计时，推荐采用 10P 型准确等级为 0.5 级的电流互感器铁芯。3.2 电流互感器的配置电流互感器的配置需要考虑的因素有：电流互感器二次绕组等级与数量要满足继电保护装置和测量仪表的要求。110kV 变电所不装设母线保护和全线速动保护，所以只需要继电保护用电流互感器；用于继电保护装置时，应消除主保护的