110kV变电所继电保护设计及分析最详细

完成商业计划主题：导师：名称：类别：日期：摘要作为国家最重要的能源产业，中国的电力产业一直处于优先地位，电力企业的发展也是引人注目的。电力系统的快速发展对继电保护提出了新的要求，这也使得继电保护得到了快速发展。本次毕业设计以110千伏变电站的变压器、输电线路和电气接线方式为主要原始数据。本次设计主要针对110KV变电站的继电保护设计。根据原始数据提供的变电站一次系统图，主要介绍了变压器的差动保护和气体保护，以及线路的速断保护和过流保护。通过计算比较，确定了变电站电气设备保护和自动装置的初步设计方案和配置选择，确定了保护计算的运行方式。关键词：线路继电保护，变压器继电保护内容第一章导言.4第二章主要电气线路6第三章电气设备介绍13第四章继电保护基础知识15第五章主变压器继电保护19第六章110千伏线路继电保护23第七章结论25第八章参考文献26第一章是关于情绪第一节电力生产的重要特征与其他工业生产过程不同，电力生产过程的一个重要特征是其生产、输送、转化、分配和消耗是同时和瞬时完成的。电力生产过程需要严格的供需动态平衡。一旦失去平衡，生产过程就会被破坏，甚至导致系统瓦解，无法维持正常生产。随着经济的快速发展，负荷大幅增加，使得电网规模不断扩大。电网的高电压、大机组、远距离传输和互联趋势使得电网结构越来越复杂。加强电力资源的优化配置，最大限度地满足电力需求，保证电网的安全稳定，已经成为人们讨论的问题之一。虽然已经检查了系统中可能被短路电流损坏的主要设备的短路动态和热稳定性，但只能保证它们能够在短时间内承受短路电流的损坏。随着时间的推移，它将毫无例外地被摧毁。在供电系统中，不可能完全消除电路事故。继电保护是电力系统的一种反事故自动装置。当系统出现故障或运行异常时，它可以快速准确地清除故障部件或发出信号以便及时处理。可见，继电保护是任何电力系统的重要组成部分，在保证系统安全运行、保证电能质量、防止故障和事故扩大等方面发挥着极其重要的作用。因此，绝对有必要设置一定数量的保护装置，以便在短路事故发生后的几秒钟内，在设备损坏前切断短路电流，使故障点与电源分离，从而保护短路电路中的一次设备，并迅速恢复系统其他正常部分的工作。随着变电站继电保护技术的进一步优化，整个电网的运行安全性和稳定性大大提高，运行维护人员的劳动强度也大大降低。继电保护技术将引起电力行业相关部门的重视，成为变电站设计的核心技术。第2节系统数据首先，研究背景随着我国国民经济的不断发展，电网装机容量迅速增加，电力供应紧张的局面得到暂时缓解。然而，由于我国配电网薄弱，仍难以满足用户对供电质量的要求。变电站是电力系统的重要组成部分，是电网中线路的连接点。它的功能是转换电压，收集和分配电能。变电站能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全，因此对变电站的合理设计至关重要。其次，系统数据110千伏降压变电站是某一区域的主要电源，负责该区域各种负荷的供电。该站通过两条110千伏输电线路连接到150公里外的一个容量为1600毫安的系统。最大运行模式下系统的电抗为0.2(基于系统容量)；在最小运行模式下，电抗为0.3。第二章主要电气线路电气主接线是变电站电气设计的重要组成部分，也是电力系统的重要组成部分。电气主接线与整个电力系统和变电站本身的可靠性、灵活性和经济性密切相关，对电气设备的选择、配电设备的布置、继电保护和控制方式的制定都有很大的影响。变电站的主接线是根据变电站在电力系统中的地位、负载的性质、引出电路的数量等条件和具体条件来确定的。一般情况下，变电站主接线的高压侧应尽可能少接短路，以节省投资；变电站的低压侧应接单母线段进行扩展。结合主要电气接线的可靠性、灵活性和经济性的基本要求，对该变电站进行了分析和综合考虑。在满足技术经济政策的前提下，努力使其主接线方案技术先进、供电可靠、经济合理。主接线还应具有足够的灵活性，以适应各种运行方式的变化，并便于操作、灵活调度、安全维护以及在维护和事故等特殊情况下的扩展和发展。第1节变压器的选择变压器作为电力系统中电能传输的重要环节，其功能主要是实现升压或降压，以利于电能的合理传输、分配和使用。它对变电站主接线的形式及其可靠性和经济性有重要影响。因此，正确合理地选择变压器的类型、数量和容量是主接线设计中的一个主要问题。一、变压器的选型变压器类型的选择包括确定相数、调压方式、绕组形式、绝缘和冷却方式、接线组别等。优先选择技术先进、高效、节能、免维护的新产品。目前，在国内外电网中，330千伏及以下电力系统的主变压器一般采用三相变压器。由于单相变压器组投资、占地和运行损耗相对较大，配电设备的复杂结构也增加了维护工作量。本设计是一个110千伏的三电平区域降压变电站，因此考虑一个三绕组变压器。二。变压器的数量和容量选择(1)确定主变压器的数量，考虑到单个变压器的供电难以满足可靠性要求，由于变电站采用单侧供电，且有一种或两种重要负载。因此，在充分考虑供电可靠性的前提下，该110千伏降压变电站拟安装两台并联运行的主变压器。(2)变压器容量变电站选择35kV和10kV电压等级用户，35kV和10kV最大负荷分别为：S35=36 MVA；S10=10MVA考虑荷载，系数K1=0.85；线损为5%，即K2=1.05；如果功率因数为0.8cosj=，35kV和10kV的组合最大负载分别为：s35max=32.13(MVA)s10max=11.156(MVA)。一般来说，大约25%的非重要负荷在变电站电气主接线是发电厂和变电站电气设计的主要部分，也是电力系统的重要组成部分。它的确定对电力系统有很大的影响。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来确定合理的主接线方式。一、主接线设计的设计依据(1)变电站在电力系统中的地位和作用电力系统中有三种类型的变电站：系统枢纽变电站、区域性重要变电站和一般变电站。根据待建变电站的重要性，确定了变电站主接线方式的各个方面。(2)变电站建设变电站的阶段和最终规模应根据5 10年电力系统发展规划进行设计。(三)负荷大小和重要性1.对于一次负载，必须有两个独立的电源，当任何电源丢失时，可以保证所有一次负载的不间断供电。2.对于二次负载，通常需要两个独立的电源供电，当任何一个电源丢失时，可以保证所有或大部分二次负载的供电。3.通常，只需要一个电源来为三级负载供电。二、主接线设计的基本要求主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三个基本要求(1)可靠性供电可靠性是电力生产负荷分配的首要要求，主接线应首先满足这一要求。主接线的可靠性包括以下几点：1 .断路器检修时不适宜影响系统供电；2、断路器或母线故障等级母线维护时，尽量减少停电次数和停电时间，并保证一级负荷和全部或大部分二级负荷的供电；3、尽量避免变电站停电的可能性。(2)灵活性主接线应满足再调度、检修和扩展的灵活性。1、调度时，应能灵活地投入和切除变压器和线路，分配功率和负荷，满足系统在事故运行模式、检修运行模式和特殊运行模式下的系统调度要求。2.在检修过程中，断路器、母线和继电保护设备可以方便地关闭进行安全检修，而不影响电网的运行和对用户的供电。3.在扩展过程中，很容易从初始连接过渡到最终连接。(3)经济性是指在满足可靠性和灵活性要求的前提下，主接线经济合理。1.投资节省(1)主接线应尽可能简单，以节省主要设备，如断路器、隔离开关、电流和电压变压器、避雷器等。(2)继电保护和二次回路不应过于复杂，以节省二次设备和控制电缆；(3)能够限制短路电流，从而选择便宜的电气设备或轻型电器。2.占地面积小的主接线设计应为配电设备的布置创造条件，且占地面积应尽可能小。3.经济合理地选择主变压器的类型、容量和数量，减少功率损耗，避免因两台变压器更换而增加功率损耗。此外，在系统规划中，要避免建立复杂的运营枢纽。为了简化主接线，变电站接入系统的电压等级一般不超过两种类型。第三节主接线方案的选择和比较参考电力工程电气设计手册-1 2P50，由于在之前的主变压器选择中选择了两个主变压器，因此可以考虑桥接。桥架连接分为内桥架连接和外桥架连接。35kV和10kV侧有单母线段和单母线段及旁路断路器。为了保证所选择的主连接方式可靠、灵活、经济，下面比较上述连接方式的优缺点，最终确定主连接方式。一、110千伏侧母线连接形式(1)内部桥接1。优点：高压断路器数量少，四路只需要三个断路器。2.缺点：(1)变压器的拆除和输入很复杂，需要操作两个断路器，这影响了一次回路的暂时关闭。(2)检修接线桥断路器时，需要断开两条线路才能运行；(3)、出线断路器维护，线路在此期间关闭。内部桥接简单，设备少(与单母线分段连接相比，少两个断路器)，成本低，具有一定的可靠性和灵活性，易于开发。然而，它仅适用于小容量的发电厂和变电站，并且变压器不频繁切换或线路长且故障率高。(2)外部桥接线路1。优点：与内部桥接线路2相同。缺点：(1)线路的拆除和输入相对复杂，需要操作两个断路器和暂时关闭一个变压器；(2)当桥接断路器时，应断开两条电路进行操作。(3)、变压器侧断路器维护，变压器需要长时间停机。外桥适用于容量较小的发电厂变电站，变压器开关频繁或线路短，故障率小。此外，当线路有交叉电源时，也宜采用外部桥接。基于以上两种接线方式的优缺点，结合当前电网运行的经验，参照当前变电站常用的接线方式，决定110千伏母线接线方式采用内桥接线方式(由于内桥和外桥接线方式所用设备数量相同，不需要进行经济比较)。两种35kV和10kV侧母线接线形式(1)单母线分段接线1.优点：当总线被断路器分段后，两个回路和两个电源可以从不同的段为重要用户引出。当一段母线发生故障时，分段断路器能自动切断故障，保证正常母线段不间断供电，不会给重要用户造成停电。2.缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的电路应在检修期间断电；当引出线是双环时，架空线经常交叉。扩张需要在两个方向上保持平衡。单母线分段接线还具有接线简单明了、投资经济、操作方便的优点。可靠性也有所提高。同时，它也适用于配有6个10kV配电出线回路和4个35kV出线回路的变电站。(2)单母线段和旁路断路器连接单母线段连接简单明了，易于操作。采用分段式断路器和旁路母线，当与其相连的任何一个电路的断路器检修时，电路都不能断电，从而提高了供电的可靠性。这样，就没有必要增加一个特殊的旁路断路器，这样可以减少投资。基于以上两种接线方式的优缺点和当前电网运行的经验，单母线分段运行方式已广泛应用于当前变电站的35kV和10kV侧，其可靠性和灵活性得到了充分肯定。因此，决定35kV和10kV母线采用单母线分段接线方式(由于35kV和10kV出线数量一定，如果采用侧母线接线方式，投资肯定会增加。因此，就经济性而言，单母线分段接线方式比单母线分段和旁路断路器的接线方式能节省更多的投资)。第三章电气设备介绍I .主变压器主变压器参数：模型布线组额定电压容量抽头变换器型号XXZ9-4000/110Yn-yno-d11110/38.5/10.5千伏40MVAUCGKN380/300/CS二、高压断路器高压断路器选择下表：电压等级110千伏35kV10kV断路器模型3AP1FGZN91-40.5VD4M1225-40额定电流4000A1600A2500A退出电流40kA25kA40kA三、变压器的选择