110KV变电站继电保护毕业设计论文简介.doc

110kV中堡变电所继电保护设计电气工程及其自动化 * 指导教师： *教授 *讲师摘要电力系统在运行过程常常会发生一些故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和异常现象（过负荷、过电压、低电压等），这些故障和异常现象会产生较大的短路电流对电气设备造成损坏，或者造成一定范围的停电，此时就须要断路器能迅速、有选择性地发出跳闸命令将故障切除或发出报警，从而减少故障造成的停电范围和电气设备(如母线，变压器)的损坏程度，做到电网对继电保护提出的可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，保证电力系统的稳定运行。本文主要对110kV变电站进行继电保护设计。首先对原始资料进行分析确定主接线方案，然后进行短路计算，再通过短路电流选择电气设备，最后确定母线、主变、线路的继电保护方案，并进行整定计算。关键词： 电气主接线，继电保护，整定计算，无功补偿AbstractPower systems often occur some failures (three-phase short-circuit, two-phase short-circuit, single-phase ground) and anomalies during operation (overload, over-voltage, low voltage, etc.), these failures and anomalies will have a greater short-circuit current damage to electrical equipment, or cause a range of power, this time on the circuit breaker must be able to quickly issue a trip command selective removal of the fault or alarm, thus reducing the scope and power failures caused by electrical equipment (such as bus , transformers) of the extent of damage, so the reliability of the grid for protection made, selectivity, sensitivity, speed and mobility requirements to ensure the stable operation of the power system. This paper focuses on 110kV substation relay protection design. First, the raw data were analyzed to determine the main wiring scheme, and then short-circuit calculations, then select electrical equipment through the short-circuit current to finalize the bus, the main transformer, circuit protection solutions, and setting calculation.KEY WORDS:Main electrical wiring；Protection；Setting Calculation；Reactive power compensation一、前言随着电力系统的不断发展，考虑到电力系统的正常运行对国民经济的重要作用，对继电保护提出了更高的要求，而电子技术、计算机技术与通信技术的不断发展同样对继电保护技术的发展提供了技术基础。计算化，网络化及保护，控制，测量，数据通信一体化智能化将会是继电保护的发展方向。本文中的110kv变电站为终端变电站，它主要为本地区工业和农业提供35KV和10KV的用电，其运行情况的好坏不仅影响供电区域内工农业生产和人们的日常生活，也直接影响电力系统的稳定运行以及可靠性和经济性。如果发生故障或不正常运行，都会给生产和人民生活带来极大的不便，甚至会带来不可估量的损失。二、设计任务 分析原始资料与数据，拟定23个初步方案，经初步经济技术比较，确定一个较优方案，进行主接线方案设计论证。 无功补偿：将功率因数补偿到0.92，计算出补偿容量。 选择主变压器的台数、容量和型号。 计算短路电流，根据电气设备选择的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算三相短路电流，并列出计算结果表。 选择电流互感器和电压互感器型号，配置系统的保护，并画出保护配置图。 对110kV线路、35kV线路和中堡变电所进行继电保护配置，自动装置配置，以及整定计算。三、设计内容（一）电气主接线选择电气主接线是变电站设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。它的确定主对电力系统图2.1电气主接线有着非常大的影响。可以说是电力系统的关键组成部分。因此必须通过多方面的比较，确定合理的主接线方式。主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。1、可靠性：断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或者母线故障一级母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电；尽量避免变电站全停电的可能性。2、灵活性：调度时，应可以灵活的投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求；检修时，可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电网的运行和对用户的供电；扩建时，可以容易地从初期接线过渡到终期接线。3、经济性：选择电气设备（如母线、断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等）时要简单节省；主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积小；经济合理的选择主变压器的种类、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。本次设计中的110kV的线路为双回路，所以采用内桥接线，10kV和35kV均为单回路线路，采用单母线分段的方式。（2） 主变压器选择本次设计的变电所为110kv的终端变电所，其电压等级有110kv，35kv，10kv。 其中，110kv为双回路进线，35kv单回路与连城电厂相连，35kv和10kv的用户均为城郊的小型工厂，用电负荷较大且用电类别高，并且随着城镇经济的快速发展，在未来的几年内扩建的可能性大，所以变压器的选择考虑大容量的，尽量满足未来几年的发展需要。待建变电站选择在地势平坦区为以后的扩建提供了方便。初期投入两台变压器，当一台故障或检修时，另一台主变压器的容量应能满足该站总负荷的60%，并且在规定时间内应满足一、二级负荷的需要。本此设计中的主变型号为SFS7-40000/110，联接组别YNyn0d11，容量40MVA，可以满足该变电所的要求。（三）部分短路计算本文中的电力系统短路计算采用叠加原理，基准值的选取：，取各侧平均额定电压（115/37/10.5），先画出系统短路钱的等值网络图，确定各短路点的电压，再计算出各部分的阻抗标幺值，化简等值网络图后算出等值阻抗，则。110KV侧短路电流计算（f1点短路）：冲击电流：全电流最大有效值：（四）电气设备选择电气设备选择时，允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即：UmaxUg。额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即IeIg。额定开断电流大于该线路的最大短路电流，否则发生短路时会对电气设备造成损坏。选定后设备后按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流。表3.1断路器-隔离开关选择一览表断路器隔离开关110kV侧LW6110/1200GW4110/250035kV侧LW835/1600GN235T/100010kV侧LN2-10/1250GN210/2000表3.2电流互感器和电压互感器电流互感器电压互感器110kV侧 LVQB-110-2500/5JCC11035kV侧 LCW-35JDJ3510kV侧LBJ1010001500/5JDZ10（五）继电保护配置电力系统的短路故障会产生如下后果:(1) 故障造成的很大的短路电流产生的电弧使设备损坏。(2) 从电源到短路点间流过的短路电流引起的发热和电动力将造成在该路径中非故障元件的损坏。(3) 靠近故障点的部分地区电压大幅度下降，使用户的正常工作遭到破坏或影响产品质量。(4) 破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使该系统瓦解和崩溃。故障和不正常运行情况常常是难以避免的，但事故却可以防止。电力系统继电保护装置就是装设在每一个电气设备上，用来反映它们发生的故障和不正常运行情况，从而动作于断路器跳闸或发出信号的一种有效的反事故的自动装置。它的基本任务是：(1) 当电力系统中某电气元件发生故障时,能自动,迅速,有选择地将故障元件从电力系统中切除,避免故障元件继续遭到破坏,使非故障元件迅速恢复正常运行。(2)当电力系统中某电气元件出现不正常运行状态时,能及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。本次设计中，主变压器主保护为纵联差动保护和瓦斯保护，后备保护选过电流保护和过负荷保护，110kV线路主保护选距离段，后备保护选距离段，10kV和35kV采用三段式电流保护，母线采用过电流保护。四、总结本次毕业设计是对我们大学学习的强电方向包括发电厂部分、电力系统继电保护、电力系统暂态等课程的检验。在此过程中，我们对电力系统分析的知识有了一个重新的认识。在这之前，我们总以为对电力系统分析的学习并不是多重要，通过本次的设计，我们才真正认识到它的重要作用。在设计中，我们先对任务书中原始资料进行分析，然后通过图书馆，上网等查阅相关的的资料，确定设计变电站所用的初始方案，方案在得到老师的认可之后，接下来就是进行短路计算，通过短路电流选择所用的电气设备，最后对线路、母线以及变压器分别选择合适的继电保护方案，并进行整定计算和校验。通过这段时间的毕设，我认识到了自己在继电保护方面的许多不足之处，以前学习的知识不够扎实，对保护方案的存在短板，但是在做设计的过程中，我通过查阅资料自己解决，有不懂的及时的找老师和同学指点，最终完成了本次110kV变电站的继电保护设计。对继电保护有了更深的了解。近三个月的设计过程，让我学到了很多的东西。我们不仅仅要学习书本上的理论知识，还要与实际的电力系统相结合，通过理论知识的指导，对实际电力系统选择合适的方案和设备，同时还要有清晰的设计思路，避免反复修改。参考文献（1） B50059-201135kV110kV变电站设计规范（2） 孙丽华等.电力工程基础第2版M.机械工业出版社2009（3） 韩笑等.电气工程专业毕业设计指南继电保护分册M.中国水利水电出版社2008（4） 温步瀛等.电力工程基础M.中国电力出版社2006（5） 中国电力网（6） 北极星电力网（7） 陈跃.电气工程专业毕业设计指南电力系统分册M.中国水利水电出版社，2003（8）陆安定.发电厂变电所及电力系统的无功功率M.中国电力出版社2003（9）王士政.电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程M.中国水利水电出版社，2007（10）曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料M.中国电力出版社，2001（11）西北电力设计院.电力工程电气设备手册M.中国电力出版社1996（12）A.G.P hake