35KV变电站继电保护课程设计

广西大学健康、文学与科学学院课程设计题目：35kV电网继电保护设计学校专业贸易班级级别西方人名的第一个字学校编号讲师：设计时间：2015年12月28日-2016年1月8日摘要电力是当今世界上使用最广泛和最重要的能源之一。电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定有着重大影响。电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备故障或异常运行状态的自动装置，作用于断路器跳闸或产生信号。电力系统继电保护的基本功能是根据整个系统内的指定区域实时检测各种故障和异常运行状态，并快速及时地采取故障隔离或报警信号等措施，以最大限度地保持系统的稳定性，保持供电的连续性，确保人身安全，防止或减少设备损坏。随着电力系统的快速发展，对继电保护提出了新的要求。电子技术、计算机技术和通信技术的飞速发展为继电保护技术的发展注入了新的活力。随着电力系统的快速发展。大量机组和超高压输变电已经投入运行，对继电保护提出了新的更高的要求。继电保护是电力系统的重要组成部分，被称为电力系统的安全屏障。这也是电力系统事故扩大的根源。做好继电保护工作是保证电力系统安全运行的重要手段。电力系统事故具有连锁反应、速度快、覆盖面广、影响大的特点，经常给国民经济和人民生活带来社会灾难。本次毕业设计的题目是35kv输电线路继电保护的设计。主要任务是保证电网的安全运行，需要配备完善的继电保护装置。根据电网的结构、电压等级、线路长度、运行方式和负荷特性的要求，为35KV输电线路设计合适的继电保护。关键词：35kv继电保护整定计算故障分析短路电流计算1.概述：1.1设计基础：1.电力工程设计手册(2，3份)2.继电保护和自动装置设计程序3.电力系统继电保护设计原则4.继电保护原理和设计手册5.电力系统继电保护及安全自动装置的整定计算6.电力系统故障分析1.2设计规模：本设计为35KV降压变电站。主变压器容量为31500千伏安，电压等级为35KV。1.3设计原始数据：变电站的接线图如图1所示。1.C1系统：X1=0.05/0.1；X2=X1；X1是基于100毫安和37千伏的标准值，分子是最大模式，分母是最小模式的阻抗标准值。2.C2系统：X1=0.1/0.12；X2=X1；X1是基于100毫安和37千伏的标准值，分子是最大模式，分母是最小模式的阻抗标准值。3.甲站：有两台双线圈变压器，容量为231.5 MVA；3542.5%/11kV；英国%=7.5%4.35千伏线路x1=0.4/km；10kV电缆线路电阻=0.45/km，X=0.08/km5.XL-1最大负载25MVA；XL-2最大负载20MVA；XL-3最大负载10MVA；XL-4最大负载15MVA；XL-5最大负载10MVA；XL-6最大负载10MVA。XL-1和XL-6是双回路线路。图1 35kv系统原理接线图1.4 10KV母线负荷情况，请参见下表：加载名称最大负荷(MVA)功率因数循环数线长度(公里)XL-1250.8523XL-2200.8512XL-3100.8511.5XL-4150.8511XL-5100.8512XL-6100.8523甲站：有两台双线圈变压器，容量为231.5 MVA；3542.5%/11kV；英国%=7.5%运行方式：C1、C2全部投入运行，12号线全部投入运行。操作是C1关机的最大操作模式，只有C2单次操作的结果才被认为是最小操作模式。据了解，变电站10KV出线保护最长运行时间为1.5s2变电站继电保护和自动装置规划：2.1系统分析和继电保护要求：本次设计的35/10KV系统为双电源35KV单母线分段接线和10KV侧单母线分段接线。收到的荷载大多为化学类型，属于一级和二级荷载。2.1.1为确保安全供电和电能质量，继电保护应满足选择性、快速性、灵敏性和可靠性四个基本要求。2.2该系统的故障分析：本设计中的电力系统有主要设备，如不直接接地的架空线和中性点不接地的电力变压器。就线路而言，其主要故障是单相接地、两相接地和三相接地。电力变压器的故障可分为外部故障和内部故障。变压器的外部故障是高低压套管和引线的常见故障，可能导致变压器输出端或接触外壳的引线发生相间短路。变压器内部故障包括相间短路、绕组匝间短路和绝缘损坏。变压器运行过载异常，外部短路造成过流，油温升高，油位下降不允许。2.3 10KV线路继电保护装置：根据线路故障类型和出线回路数量，相应的继电保护装置设置如下：单回路出线保护：适用于XL-2、XL-3、XL-4和XL5出线。采用两级电流保护，即电流速断保护和过流保护。其中，电流速断保护是主要保护，无时限，0S跳闸。双回路出线保护：适用于XL-1和XL-6出线。采用并联双回线交联方向差动保护加电流保护。其中，横向差动保护是主要保护。电流保护用作横向差动保护的后备保护。2.4主变压器继电保护装置设置：变压器是变电站的核心设备。根据其故障和异常运行，从可靠、快速、灵敏地应对各种故障和提高系统安全性的角度出发，设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护，具体如下：2.4.1主保护：气体保护(防止变压器内部故障和油位降低)和纵向差动保护(防止变压器绕组、套管和出线相间短路)。2.4.2后备保护：过流保护(反映变压器外部相间故障)和过载保护(反映过载引起的过流)。2.4.3异常运行保护和必要的辅助保护：温度保护(检测变压器油温，防止变压器油加速变质)和冷却风扇自启动(用变压器单相电流的70%启动冷却风扇，防止变压器油温过高)。2.5变电站自动化：架空线的故障大多是由雷击、鸟害、树枝或其他飞行物体引起的短暂短路。其特点是当断路器跳闸，电压消失时，随着电弧熄灭，短路将自行消除。如果操作人员努力送电，电源可以尽快恢复，但速度较慢，用户的大部分设备(电机)已经关闭，从而干扰和破坏设备的正常运行。因此，本设计在10KV的每条出线上设置一个三相自动重合闸装置(CHZ)，即当断路器因事故跳闸时，断路器将立即自动重合闸，以减少线路瞬时短路故障造成的停电损失。频率是电能质量的基本指标之一。正常情况下，系统频率应保持在50Hz。运行频率与其额定值之间的允许差值限于0.5赫兹。频率的降低将导致用电企业的机械增长率和产品质量下降。更严重的是，它会给电力系统的工作带来危害，而有功功率的缺乏会导致频率的降低。因此，为保证系统频率恒定和重要用户的稳定生产，本设计为10KV出线设置了自动频率减载装置(ZPJH)，根据用户负荷的重要程度进行拆除。2.6 Thi10KV线路过流保护：利用短路时的电流大于正常运行时的电流的特性来识别短路故障的发生。它的动作选择性是由具有适当延时的过流保护装置的动作来保证的，具有定时过流保护和逆时过流保护。本设计与电流速断保护装置共用两套电流互感器，采用两相双继电器不完全星形接线方式，电流速断保护选用定时过流保护作为后备保护，排除电流速断保护范围以外的故障，保护范围为线路整体及下部的一部分。横向并联双回线差动保护：通过比较两条线路的电流相位和值是否相同来识别故障；它由电流启动元件、功率方向元件和出口执行元件组成，电流启动元件用于判断电路是否发生故障，功率方向元件用于判断哪个电路发生故障，双回路电路运行时可以保证选择性动作。该保护的运行时间为0S。由于在连续的操作区域中，当交联保护短路时，故障消除的时间将加倍，所以额外安装了一套三段电流保护作为后备保护。变压器气体保护：安装在变压器油箱和储油柜之间的气体继电器用于识别变压器内部故障。当变压器内部发生故障时，电弧分解油和绝缘材料产生气体。当故障轻微时，油箱中的气体缓慢产生，气体上升并聚集在继电器中，导致油位下降，继电器工作，触点闭合。这时，继电器被允许根据信号动作，这被称为轻气体保护。当故障严重时，油箱内产生大量气体，在气体的作用下形成强大的油流，冲击继电器，使继电器动作，闭合触点。这时，它对行程起作用并发出一封信，这叫做重瓦斯保护。变压器纵差保护：基于环流原理。变压器两侧装有电流互感器，电流互感器的二次绕组根据环流原理串联，差动继电器在回路壁内并联。在正常运行和外部短路期间，二次电流在臂中循环，使得差动保护在正常运行和外部短路期间不运行。从电流互感器流入继电器的电流大小相等，相位相反，因此流经继电器的电流为零。当变压器发生相间短路时，从电流互感器流入继电器的电流大小和相位不同，导致电流流过继电器。但实际上，由于变压器励磁涌流、接线方式、电流互感器误差等因素的影响，继电器中存在不平衡电流。变压器差动保护需要解决这些问题。方法如下：通过设定值避免不平衡电流采用比例制动差动保护。采用二次谐波制动。采用间歇角度原理。采用快速饱和转换器。本设计采用了更经济的带速度饱和变换器的BCH-2继电器，以提高保护装置的涌流能力。3短路电流计算：3.1系统等效电路图：如图3所示C1C20.34 0.4835KVd10.23810KV d2XL-1=0.109d3图3系统等效电路图(各阻抗计算见3.3)3.2基准参数的选择：基准参数选择SB=100MVA，UB=Uav，即35kV侧UB=37KV，10kV侧UB=10.5KVIB1=100/37=1.56千伏安IB2=100/10.5=5.5KA阻抗计算(所有标称值)1) C1系统：最大模式X1=0.05最小模式X1=0.1C2系统：最大模式X2=0.1最小模式X2=0.122)线路：L1:x3=l1x1sb/VB2=0.410100/372=0.29L2:X4=L3X1sb/VB2=0.413100/372=0.383)变压器：X5=X6=(英国%/100)sb/s=7.5/100100/31.5=0.2384) 10KV侧线：XL1=L1 X2 SB/VB2=0.083100/10.52/2=0.109XL2=L1x2Sb/VB2=0.082100/10.52=0.145XL3=L1x2Sb/VB2=0 . 081 . 5100/10.52=0.109XL4=L1x2Sb/VB2=0.081100/10.52=0.07XL5=L1x2Sb/VB2=0.082100/10.52=0.145XL6=L1x2Sb/VB2=0.083100/10.52/2=0.1094短路电流计算：351)最大工作模式：x1=xc1xl1=0.34x8=x2x4=0.48X12=X1 * X2/(X1 X1)=0.2 X=X12 X1=0.438因此，已知35KV母线上的短路电流为Id1max=IB1/X9=1.56/0.2=7.8(千安)10KV母线上的短路电流： id2 max=ib2/X10=5.5/0.438=1