【《110kV变电站系统设计》15000字（论文）】

110kV变电站系统设计摘要随着我国社会经济的快速发展，电力系统网络的装机容量迅速增加，电力紧张的供应状况已得到暂时的缓解。但是因为我国配电网涉及技术比较薄弱，因此仍然不能满足用户对供电质量的要求。变电所是电力系统组成中的一个重要环节，是电力网中线路的连接点，它的作用是变换电压、汇集和分配电能。变电所是否可以正确运行关系到电力系统的稳定以及安全问题。这些问题在发生的短时间内，若不能得到及时地处理和排除，就可能会给系统的长期安全稳定运行留下隐患，严重时还会发生事故，不仅会对系统设备和线路造成损坏，还有可能引发大范围的停电，影响人民的正常生活，给社会经济的持续运行造成巨大的损失，所以对变电所的设计就显得尤为重要。变电站在输电和配电中充当着重要角色，而保证变电站正常运行的最基本最重要的手段就是继电保护。为确保110kV变电站安全稳定的运行，即便是遇到事故故障也能迅速准确的切断事故故障，使其不扰乱电力系统的供电的正常秩序，本文中围绕该变电站的主变压器部分、母线保护、线路保护、主变压器保护等进行设计同时对参数整定计算，针对这些故障类型对各部分均开展了继电保护的配套配置，并根据继电保护配置原则，对这些设计内容一一进行了整定计算和校验工作。关键词主接线设计，短路电流计算，主变压器保护，母线保护目录TOC\o"1-3"\h\u293601引言 3111051.1变电所继电保护的重要性 3170431.2研究背景 3254391.3基本资料 339082主变压器的选择 4236532.1主变压器类型 4203592.2主变压器台数和容量选择 4163232.3主变压器的选定 5180712.4变压器的选定 5200183电气主接线设计 5151193.1概述 585993.2电气主接线的基本形式 6322753.2.1单母线接线 6128243.2.2单母线分段接线 632173.2.3双母线接线 6247663.2.4桥型接线 791833.3电气主接线的选择 872184短路电流计算 9112684.1短路的危害 962354.2短路计算的目的与基本假设 9116174.3短路电流计算的方法和步骤 1061134.4短路电流计算 10298534.4.1基本值计算 10324864.4.2K1点短路电流计算(主变110KV侧) 11243214.5.3K2点短路电流计算(35KV母线侧) 11246964.4.4K3点短路电流计算(35KV出线侧) 12232104.4.5K4点短路电流计算(10KV母线侧) 1211524.4.6K5点短路电流计算(10KV出线侧) 13166885主变压器保护 1546655.1变压器的故障类型及装设原则 15104305.2变压器的瓦斯保护 15111395.2.1瓦斯保护的原理 16262815.2.2瓦斯保护整定 16264975.3变压器的差动保护 1761585.3.1差动保护的原理 17203185.3.2BCH-2差动继电器 17266155.3.3BCH-2差动保护整定计算 18220795.4变压器的过电流保护 20184595.5变压器的过负荷保护 22198726母线保护 22143926.1母线故障与装设保护基本原则 2286186.2电流差动保护原则 23229296.3单母线完全电流母线差动保护 24177466.3.1110KV单母线分段接线的整定计算 24141126.3.235KV单母线分段接线的整定计算 25133646.3.310KV单母线分段接线的整定计算 26123997输电线路保护 26247147.1110KV侧线路保护 2692817.2线路三段式过电流保护 28219457.2.1无时限电流速断保护原理及整定计算 2885537.2.2带时限电流速断保护原理及整定计算 29236137.2.3过电流保护原理及整定计算 30224098电容器组保护 3146058.1电容器组的横差保护 3137238.1.1横差保护的接线 31169818.1.2横差保护的动作电流 32253568.2电容器组的过电压保护 3325429结论 3414110参考文献 35

1引言1.1变电所继电保护的重要性电力系统的各类装置，由于内部绝缘老化严重、破坏也有由于工作人员误操作造成，可能出现故障和异常操作。较常见的额定故障包括三相短路和两相短路、一个相对地短路发生在中性点直接系统、电气设备线圈匝间短路的问题等等。其中单相或相间短路是最容易造成电力系统故障的一种现象。出现短路时，产生的短路电流是额定电流的数倍至数十倍，与此同时，电力系统电压也将随之降低，当系统出现故障后，在没有更有效措施的情况下，给设备及工作人员都将造成极大伤害。当故障扩大时，不仅影响供电质量还容易引起事故，甚至造成大面积停电的后果。因此，当电力系统发生故障时，需要尽快将故障排除，从而能够使电力系统恢复正常。为了确保电力系统在事故情况下能够及时可靠的切除故障，保证电网安全稳定的运行，需要配备相应的保护装置来保障其安全性和可靠性。继电保护装置是为了保护电力系统电气设备能够安全，可靠地运行，其主要工作是将系统出现的故障进行自动，快速地处理、选择性切除，或者当系统中出现不正常运行状况时，发出信号，工作人员可以及时的切除故障，把损失降到最小程度。1.2研究背景由于我国的配电网所涉及到的技术相对较弱，所以还是无法满足用户供电质量需求。为了满足人们对电网供电稳定性及安全性的需求，需要在电力系统中加强变电站建设，从而为人们提供高质量的服务。变电所在电力系统构成中占有重要地位，它是电力网内线路连接的纽带，其功能在于变换电压、汇集并分配电能。变电所的正常工作对于保证电网系统能够可靠地提供电能具有重要意义。变电所能否正确地运行，事关电力系统稳定和安全，因此，对于变电所来说，设计是非常重要的。1.3基本资料(1)110KV进线2回，110KV母线的系统短路电抗为0.2，基准电压取平均电压，基准功率取100MVA；（4）所用电2%；（5）环境条件：与当地环境一致。2主变压器的选择2.1主变压器类型在变电所里，变压器属于较为重要的一次装置，它的作用就是将电力系统的电压提升或者下降，这样就实现了电能能够得到合理的传输、分配和用途。1、相数的确定330KV以下变电所，一般选用三相式变压器。这种类型的变压器具有体积小、重量轻、成本低等优点。由于1台三相式变压器与3台同等容量单相式变压器相比，具有投资省，占地省，损耗低，同时该配电装置构造简单，便于检修。因此，三相式变压器是目前我国普遍采用的一种主接线型式。如果受制造，运输条件的制约，可选择2台大容量三相变压器进行运行。2、绕组数的确定在3个电压等级变电所，如果变压器每侧绕组所经过的能力均达到变压器额定能力的15%，也可能是低压侧虽无负荷，但是要求该侧安装无功补偿设备的情况下，还使用了三绕组变压器。3、绕组连接方式的确定在某些特殊情况下，还需要将并联的两相电压差进行调节以适应负载变化的要求。电力系统绕组接线方式一般有星型，三角形两种。星型接法就是在一个主变上并联两个或多个副变来实现对负载供电。35KV或更低电压，变压器绕组的接线模式为三角形接线。4、结构型式的选择变电所的三绕组变压器，若以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅，选用降压型；如果以高压侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅的话选用升压型。2.2主变压器台数和容量选择分析原始数据得知，本变电所属于大城市郊区变电所，中低压侧已形成环网，在这种情况下我们装设两台主变压器。最大负荷计算：P式(2-1)PMK0P-按负荷等级统计的综合用电负荷。装有两台主变压器的变电所，变压器容量按下面的式子来计算：S在装有两台及以上主变压器的变电所中，断开一台主变压器时，其余主变压器的容量应可以保证用户的正常用电。35KV侧最大负荷为80MW，10KV侧最大负荷为30MW，由Se≥0.6P2.3主变压器的选定综上所述主变容量选75MV•A，查表变压器的技术参数如下表，选用SFSZ9-75000⁄110型三相三线圈有载调压的主变压器，额其定电压为110×(1±8×1.25%)/38.5(1±5%)/10.5KV，Ynyn0d11联结，阻抗电压为Uk1-2%=22.5，Uk1-3%=13，Uk2-3%=8。表2-1主变压器技术参数型号及容量（KV•A）额定电压/KV损耗/KW空载电流（%）短路电压（%）联结组别高压中压低压空载短路高中高低中低SFSZ7-75000/110110（1±8×1.25%）38.5（1±2×2.5%）10.5572550.4522.5138Ynyn0d1138.5（1±5%）2.4变压器的选定为保证所用电可靠，所用变装设在10KV母线的两段上。根据查资料，所用变的容量为主变压器容量的0.1%，所以所用变容量为7.5KW,所以选用两台型号为S9-100/10的所用变压器。3电气主接线设计3.1概述电气主接线图等，也就是说，主电路图是表示系统中电能传输和分配路线的电路图。在某些特殊情况下，还需要将并联的两相电压差进行调节以适应负载变化的要求。它包括各类开关电器，变压器，互感器，线路，电抗器等、母线等以一定次序联接而成的接收与分配电能电路。在电力系统运行过程中主接线起着重要作用。3.2电气主接线的基本形式3.2.1单母线接线接线方便、所用设备较少，操作简便，投资亦较小；它以图形或表格形式表达出电力系统各组成部件之间的相互关系及其在运行过程中所处的位置。不足之处在于母线和母线隔离开关失效的情况下，所有电源都必须切断，会导致全网装置断电；如果在运行中发生了事故或有其它原因需要更换部分负荷元件时，必须重新进行合闸和分断试验才能使系统恢复供电，增加了不必要的工作量。在对其中一次断路器进行大修中，这个回路需要断电。笔者经过反复试验研究，设计出一种能使上述缺陷消失的保护装置。它的布线见下图：图3-1单母线接线图3.2.2单母线分段接线单母线分段接线图如下：图3-2单母线分段接线图3.2.3双母线接线优点:①在不造成中断供电的情况下检修母线；②在大修其中一个支路母线隔离开关时，只将支路断电；③工作母线失效后，在倒闸运行的这段断电时间之后，可以快速的恢复供电；④大修任何一回路断路器，可更换为母联断路器。缺点是:①倒闸运行时隔离开关是操作电器，易发生误操作；当需要进行停电检修时必须将所有设备全部切除后才能作业，存在着安全隐患。②所用电气设备量较大，占地多、投资大。这种接线方式一般适用于电源，引出线数量较大的大中型发电厂，电压等级在220KV以上地区的变电所，其供电可靠性高，灵活性强，特别在加旁路母线时优越性更大。双母线接线图如下：图3-3双母线接线图3.2.4桥型接线桥型接线可分为内桥和外桥两种接线方式。共同特点是两台变压器一次侧进线处两回路用一桥臂相连，桥臂连接在进线断路器以内的称为内桥，连在进线断路器以外的称为外桥。内桥接线用于电源进线路线较长，变压器无需频繁开关的场合，而且外桥接线适合电源线路短，变压器需频繁开关。两种桥式接线图如下：图3-4桥型接线图a)内桥b)外桥3.3电气主接线的选择110KV共有2回出线，两次均能为变电所提供电能，还可一次给变电所提供电能，另一次用作备用电源，在可靠经济方面，内桥接线及单母线分段接线，适用于110KV的局部；35KV段可选择单母线分段连接，单母线有旁路母线连接；10KV侧采用单母线分段接线方式。为此我们进行了分析，认为有如下两个方案:①110KV一侧选择内桥接线,35KV和10KV两侧选择单母线分段接线。②110KV侧采用单母线分段接线,35KV侧选用单母线带旁路母线接线,10KV侧选用单母线分段接线。我们从电气主接线原理出发，对比分析了这两个方案:110KV侧:①使用内桥接线，任何回路在断开维修时，均不影响其他回路正常工作，均失电概率低，但在变压器断线检修失效的情况下，变压器的倒闸操作比较复杂且易发生错误。②单母线分段接线方式，当任何变压器和线路发生故障，不会影响到其他回路，当分段上断路器失效后，两段母线可分别操作，均失电概率较低，易于扩建。35KV侧:①用单母线分段连接，在检修某次断路器过程中，这个回路要求停止工作，分段的断路器发生故障后，两侧母线分别正常工作不会受到影响，在任意一条母线失效的情况下，自动切断分段断路器，确保正常操作段，故障母线侧需要停机。这种方式既能满足检修要求又可减少停电时间。操作方便，灵活。②用单母线有旁路母线连接，当检修任何一台出线断路器，均可更换旁路之断路器，但在任何一条母线出线失效的情况下，旁路断路器仅能取代一回路操作，本母线的其他线路已停止运行。10KV侧：两种方案均采用单母线分段接线，不需作比较，直接采用。综上所述，我们从电气主接线的可靠性、灵活性、经济性上分析得出，方案一都要优于方案二，因此，我们最终选择方案一作为我们的主接线设计。电气主接线如下所示：图3-5主接线图4短路电流计算4.1短路的危害电力系统的短路将使系统的总阻抗显著降低，电流急剧增大，短路电流比正常工作电流大几十甚至上百倍，若电力系统短路，短路电流甚至可达几万，几十万安时。目前我国电网中短路电流一般都处于几千安到几万安之间。这样巨大的短路电流会造成破坏性的结果，具体表现为:（1）由短路电流引起的热效应若持续时间较长，则会使装置因温度过高而受损。（2）短路电流会产生较大电功率而导致机械变形，扭曲乃至设备损坏等。（3）在短路严重情况下，改变了系统内功率分布，其稳定性将因并列运行发电厂而受到损害。（4）出现不对称短路后，由于不平衡电流引起不平衡磁场，将在给相邻平行线路带来电磁干扰而影响其正常运行。4.2短路计算的目的与基本假设在对电气设备进行选型校验的时候，通常仅需近似地计算出系统处于最大工作模式时，可能流经此装置的三相短路电流最大值，要精确地完成短路计算，有相当大的难度，近似计算是施工现场普遍采用的方法。目前我国电网中短路电流一般都处于几千安到几万安之间。该方法是建立在一系列假设之上的，其中最重要的是:（1）忽略磁路饱和、磁滞等因素，认为系统各部件参数不变；（2）忽略各部件电阻。电力线路中电容被忽略掉了负荷影响；（3）忽略短路点处过渡电阻。在一些具体继电保护计算中，过渡电阻才被考虑在内；4.3短路电流计算的方法和步骤短路电流的一般计算方法是欧姆法和标幺制法两种，标幺制法在工程上经常使用。本文介绍一种快速估算电力系统短路容量的新方法——等效阻抗法。具体程序如下:①基准容量的测定和基准电流的计算；②标幺值的计算；③画出等值网络图；④选取短路点和化简网络；⑤短路容量，短路电流冲击值以及全电流最大有效值的计算⑥列举了短路电流的计算，得到了计算结果。4.4短路电流计算4.4.1基本值计算取基准容量Sd=100MV•A，基准电压Ud1=115KV、Ud2=37KV、Ud3=10.5KV则：I式(4-1)II主变压器各绕组短路电压为：U式(4-2)UU所以，各绕组电抗标幺值为X式(4-3)XX4.4.2K1点短路电流计算(主变110KV侧)系统为无穷大系统，根据原始资料：系统短路阻抗Xs图4-1K1点短路等效电路图系统标幺值为：I式(4-4)短路电流有效值：I式(4-5)I式(4-6)三相短路冲击电流及第一周期短路全电流有效值：i式(4-7)I式(4-8)三相短路容量：S式(4-9)4.5.3K2点短路电流计算(35KV母线侧)等值网络图如下：图4-2K2点短路等效电路图图中：X阻抗标幺值为：I短路电流有名值：II三相短路冲击电流及第一周期短路全电流有效值：iI三相短路容量：S4.4.4K3点短路电流计算(35KV出线侧)K3点短路情况与K2点短路情况一致，I''=I∞=I0.24.4.5K4点短路电流计算(10KV母线侧)图中：图4-3K4点短路等效电路图X阻抗标幺值为：I短路电流有名值：II三相短路冲击电流及第一周期短路全电流有效值：iI三相短路容量：S4.4.6K5点短路电流计算(10KV出线侧)短路电流较大，需要装设限流电抗器，我们初步选择NKL-10-300-4型电抗继电器，参数如下表：表4-1电抗继电器参数型号额定电压/KV额定电流/A电抗率/%动稳定电流峰值/KA1s热稳定电流/KANKL-10-300-410300419.117.45电抗标幺值：X式(4-10)代入数据得XX阻抗标幺值为：I短路电流有名值：II三相短路冲击电流及第一周期短路全电流有效值：iI三相短路容量：S短路计算表如下：表4-2短路电流计算结果表短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAIIIiISK12.512.52.56.383.78498K24.464.464.4611.376.73286K34.464.464.4611.376.73286K420.3720.3520.3551.8930.73370K55.195.175.1713.187.81945主变压器保护变压器广泛应用于电力系统中电压的升降，变压器是电力系统中不可缺少的电气设备，变压器故障严重影响系统的安全运行，因此根据变压器的容量和重要性，必须装设性能优良的可靠的继电保护装置。5.1变压器的故障类型及装设原则变压器故障类型主要有两类，一个在油箱里，二是在油箱外面，内部故障主要有绕组相间短路、接地短路，匝间短路等。本文介绍一种简单实用的计算方法——等效阻抗法，它能快速准确地求解出任意形状电路的短路电流值和阻抗匹配情况，而且不受元件参数变化影响。出现内部故障后，产生的气体较多，导致油箱爆炸，产生电弧将损坏绕组绝缘，烧毁铁芯，等等。因此，当发生内部故障时必须对其进行处理，以保证变压器的安全运行。外部故障多表现为套管与引出线之间的接地短路或者相间短路。我们安装了以下保护装置。（1）瓦斯保护其达到油箱内各种失效，减少油面，轻瓦斯防护作用在信号上，重瓦斯保护的功能是跳过各个电源侧的断路器。应在800kVA或更大容量油浸式变压器以及400kVA或更大车间油浸式变压器设置瓦斯保护；（2）差动保护容量为6300kVA或更大并置运行变压器，或者是容量为10000kVA以上独立运行变压器，安装差动保护，对2000kVA以上变压器来说，差动保护还应装在电流速断保护灵敏度未达标时；（3）过电流保护是针对变压器外部短路所产生的过电流进行保护，同时它还是差动保护、瓦斯保护等后备保护之一；（4）过电压保护通常安装于高压侧。5.2变压器的瓦斯保护当油面升高时，气体将通过盖板向上运动并推动触头接触开关触点使电路接通或断开。该保护以气体继电器为主要元件，其装于油箱和储油柜的连接管道内，下图是为避免气体流动而设计，顶盖和水平面之间要有1%-5%梯度，而至继电器处的管道，则要与水平面梯度为2%-4%。1-变压器油箱2-连接管3-气体继电器4-储油柜1-变压器油箱2-连接管3-气体继电器4-储油柜图5-1气体继电器安装图5.2.1瓦斯保护的原理瓦斯保护示意图，以上触电代表轻瓦斯防护，触发时发出报警信号，以下触电代表重瓦斯保护，一旦动作，将引发变压器保护总出口继电器动作，断路器跳闸是当油箱内出现严重的故障，由于油流的不稳定性，会引起触电晃动，因此，为了确保断路器能够稳定跳闸，需要选择带电流自保持线圈出口中间继电器KM,动作完成时，辅助触点自保持解除。当出现事故时，通过检测出油箱内是否有空气或油质发生变化等信号，并将其转换成电压后送到控制器中，控制电机启动，从而达到对变压器进行保护的目的。此外，为了避免变压器在测试过程中发生故障，该电路能使跳闸回路经切换片转换为信息回路。图5-2瓦斯保护原理图5.2.2瓦斯保护整定重瓦斯保护的整定值是通过调节挡板上的弹簧压力，该压力换算成相应的油气流的流速。重瓦斯保护油流速整定范围为0.6−1.5m/s，对于10000kVA的变压器可整定为1m/s。本变电所主变压器容量为66000kVA，因此轻瓦斯保护整定值取250cm3，将油流速度整定为5.3变压器的差动保护5.3.1差动保护的原理其主要被用于变压器内部绕组、绝缘套管等的主保护。接线原理图如下:图5-3变压器差动保护原理图5.3.2BCH-2差动继电器变压器保护时，我们通常采用BCH-2型差动继电器，结构图见下图，它由1只DL-11电流继电器及1只速饱和变流器所构成。图中Nb1、Nb2两个相同的平衡线圈，Nd为差动线圈，Nk'图5-4BCH-2差动继电器结构图5.3.3BCH-2差动保护整定计算(1)确定基本侧根据额定电压和变压器额定容量计算各侧一次额定电流IN1，同时按KwII式(5-1)I本设计中，35KV侧二次额定电流最大，因此取其为基本侧。(2)按下面3种方式确定保护一次动作电流，可靠系数Krel=1.3①躲过变压器的励磁电流I式(5-2)I②躲过变压器外部短路最大不平衡电流I式(5-3)非周期分量影响系数Knp=1，电流互感器的同型系数Ksam=1，fi∆式(5-4)初步整定时，∆f本设计中I③躲过变压器正常运行时的最大负荷电流，即I式(5-5)IL.max本设计中，II(3)确定基本侧差动线圈匝数N式(5-6)I式(5-7)本设计中，Nd.c=AN0I(4)确定非基本侧平衡线圈匝数I式(5-8)选择与Nb.c接近的匝数作为平衡线圈的整定匝数N本设计中110kv侧5.68×Nb‖.c+1610kv侧6.87×NbⅢ.c因此平衡线圈匝数我们取Nb‖.set=6，(5)校验相对误差110kv侧∆10kv侧∆110KV和10KV侧相对误差均小于0.05，说明以上选择均有效。(6)灵敏度校验K式(5-9)在本设计中IK由此发现灵敏度符合要求。5.4变压器的过电流保护这种保护用于保护变压器外部短路导致的过电流，作是为差动保护和瓦斯保护的后备保护。其中复合电压起动保护方式灵敏度高，应用广泛，其原理接线图如下：图5-5复合电压起动的过电流保护原理图(1)110KV侧复合电压起动的过电流保护，三相星形联结，继电器为DL-11型号。动作电流按躲过变压器的额定电流整定：I式(5-10)可靠系数Krel=1.2；返回系数K低电压继电器动作电压按躲过电动机自起动的条件整定：U式(5-11)U式(5-12)负序电压继电器电压按躲过正常运行时的不平衡电压整定：U式(5-13)灵敏度校验：K式(5-14)(2)35KV侧复合电压起动的过电流保护采用三相星形联结，继电器为DL-11型号。动作电流按躲过变压器额定电流整定：I低电压继电器动作电压按躲过电动机自起动的条件整定：UU负序电压继电器电压按躲过正常运行时的不平衡电压整定：U灵敏度校验：K(3)10KV侧复合电压起动的过电流保护，三相星形联结，继电器为DL-11型号。动作电流按躲过变压器额定电流整定：I低电压继电器动作电压按躲过电动机自起动的条件整定：UU负序电压继电器电压按躲过正常运行时的不平衡电压整定：U灵敏度校验：K5.5变压器的过负荷保护一般情况下由于过负荷保护都是三相对称的，所以过负荷保护只采用一个电流继电器接在一相电流回路中，通过较长的时间延时发出信号，在双绕组变压器情况下，通常装设在高压侧。过负荷保护的动作电流，按照躲开变压器额定电流整定：I式(5-15)此式中，Krel=本设计中，过负荷保护应装在110KV侧，按照躲开变压器额定电流整定II动作时间取10s。6母线保护变电所的母线是电力系统中的重要组成元件，当母线上发生故障时，如果不及时将其切断，将会破坏更多的电力系统元件以及系统的稳定性，电力系统中枢纽变电所的母线发生故障时，还会产生更严重的后果。6.1母线故障与装设保护基本原则一般情况下，不需要采用专门的母线保护，母线的故障可以利用供电元件保护装置来切除，具体如下：图6-1利用电源侧保护切除故障采用电源侧保护的方法切除了故障，见上文5.1，变电所B母线k点发生短路时可采用第1和第4第‖段进行保护作用，断路器第1和第4段跳闸，这样就把B母线的故障清除了。从上面我们可以看出，当采用电气元件进行保护来切除母线故障时，此法虽经济简便，但故障切除所需时间亦较长。在电力系统中，为了防止系统出现大范围停电事故，通常会设置有选择性地进行母线保护。尽管母线短路几率远小于线路短路几率，但母线短路时，后果将是非常严重的。因此，在某些场合，需安装选择性快速母线保护。它的基本要求如下：能够迅速，选择性的切除故障，针对大接地电流系统母线保护问题，采用三相式接线方式，针对小接地电流系统母线保护问题，用两相式布线。6.2电流差动保护原则为适应选择性，速动性等要求，母线保护由差动原理组成。当故障发生时，由于系统中存在着大量的线路阻抗或接地电阻等不对称因素，使得电流方向发生变化，从而产生了与电压相同频率的基波正序分量，使保护装置动作。上述原理可组成电流差动保护。因我公司主接线为单母线分段接线，为此，我公司的母线保护选择了单母线全电流的母线差动保护，该保护方式布线简单、调试容易，同时，利用速饱和变流器，可有效地防止区外故障初级电流直流分量使电流互感器饱和而造成保护误动。6.3单母线完全电流母线差动保护下图为完全电流母线差动保护的原理接线图，经过计算可知流入继电器的电流为：I式(6-1)Ik（1）躲开了外部短路故障所引起的不平衡电流；（2）躲开母线接入元器件内最大负荷支路最大负荷电流的影响，避免电流二次回路断开时发生误动。图6-2母线差动保护原理图6.3.1110KV单母线分段接线的整定计算1、起动元件按躲开外部短路时最大不平衡电流，所有电流互感器按10%误差曲线选择，差动继电器采用具有速饱和和铁芯的继电器时,即I式(6-2)KrelIk.maxKfzIIBCH-2差动匝数：N实际动作电流：I灵敏度校验：K2、电压闭锁元件按三相动作电压，躲开正常运行的最低电压整定，一般取60-65V，此时我们选择60V。3、电流回路断线闭锁元件动作时间：t=2+2×0.5=3s。6.3.235KV单母线分段接线的整定计算1、起动元件同110KV单母线分段接线整定相同，即IKrelIk.maxKfzIIBCH-2差动匝数：N实际动作电流：I灵敏度校验：K2、电压闭锁元件按三相动作电压，躲开正常运行的最低电压整定，一般取60-65V，此时我们选择60V。3、电流回路断线闭锁元件动作时间：t=2+2×0.5=3s。6.3.310KV单母线分段接线的整定计算1、起动元件，110KV单母线分段接线整定相同，,即IKrelIk.max——母线范围KfzIIBCH-2差动匝数：N实际动作电流：I灵敏度校验：K2、电压闭锁元件按三相动作电压，躲开正常运行的最低电压整定，一般取60-65V，此时我们选择60V。3、电流回路断线闭锁元件动作时间：t=2+2×0.5=3s。7输电线路保护7.1110KV侧线路保护距离保护就是能够满足高电压等级，复杂网络对故障元件进行快速，高效切除的保护方式，用于110-220kV电网。距离保护一段的保护范围是线路长度80%-85%处，持续时间0.1s,二段保护范围是指本线全长，向下段延伸，持续时间在0.5s左右,1、二段组成了该线的主要保护。第一断点与主变之间形成一个短母线，在这个小母线上设置有跳闸开关及重合闸装置。第3段用作邻近线路及断路器拒动远后备保护，本线为第一、二断路保护近备。它的整定方式有以下几种：1、距离Ｉ段：按躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定：Z可靠系数Krel动作时间：t2、距离‖段：按线路末端故障有灵敏度整定：ZKim灵敏度校验：K满足要求，动作时间tⅡ3、距离Ⅲ段：按躲过最小负荷阻抗整定：线路上母线电压最低且负荷最大时，负荷阻抗最小：ZSmaxI因此ZL.min采用全阻抗特性整定为：Z采用方向圆特性阻抗继电器，按躲开的负荷阻抗换成整定阻抗：Z灵敏度校验：K满足要求，tⅢ7.2线路三段式过电流保护7.2.1无时限电流速断保护原理及整定计算它可作为快速切除被保护元件的故障，动作时不带时限，只有保护装置固有的动作时间；此保护不能保护线路全长，在线路末端有保护死区，整定原理说明如下图：图7-1无时限电流速断保护原理说明图线路1、2的首段装设无时限电流速断保护1和2.保证其选择性在线路2首段K2处发生短路时，保护1不动作，事实上，线路2首段的K2的三相短路电流与线路1末端K1的相等。电流速断保护的动作电流为：I式(7-1)可靠系数取1.25灵敏度校验按本线路首段的最小两相短路电流计算：K式(7-2)满足要求，动作时间tＩ它的单相原理接线图如下，中间继电器起到两个作用，一是利用其触点接通跳闸回路，二是线路上装有避雷器时，用它来增大保护动作时间防止避雷器放电时速断保护误动作。图7-2无时限电流速断保护原理接线图7.2.2带时限电流速断保护原理及整定计算主要工作是切除保护线路中不限时电流速断除保护区外的其他故障，无论如何，均可对该线路全长进行可靠地保护，与此同时，动作时间也尽量缩短，为实现这一目标，需要把保护区扩大至邻近的下层路线。本文介绍一种新的方法，即采用并联电抗器来实现这一目标，这种装置具有体积小、重量轻和运行安全可靠等特点，可用于各种场合。它的保护原理描述如图：图7-3带时限电流速断保护原理说明图①动作电流整定：I式(7-3)Krel②动作时间：7.2.3过电流保护原理及整定计算带时限电流速断保护原理图如下图7-4定时限过电流保护原理图①动作电流整定：I式(7-4)I式(7-5)可靠系数KsetⅢ=1.2，自启动系数②灵敏度校验K式(7-6)满足要求。8电容器组保护就电力系统而言，电压质量受无功功率影响较大，其缺点直接影响到系统电压，功率因数等，严重时会造成电压降低系统的解体，造成电气设备的破坏，以预防电事故，确保系统安全运行，需安装相应保护装置，也就是电容器组保护。本文介绍一种新的方法，即采用并联电抗器来实现这一目标，这种装置具有体积小、重量轻和运行安全可靠等特点，可用于各种场合。应当在电容器上安装熔断器加以防护，多个电容器连接成电容器组，要根据连接方式安装过电压保护和横差保护。8.1电容器组的横差保护8.1.1横差保护的接线横差保护是用于保护电容器组内部及其引出线上的短路故障，它有以下两种保护形式。(1)中性线电流平衡保护即单继电器式横联差动保护，主要用来保护双星形接线电容器组内部故障，其原理接线图如下。图中电流互感器TA装在两个星形的中性点m和n之间。这种接线方式工作是通过比较每相并联支路中电流大小。正常运行状态下，两组电容器的容量相等，接线方式相同，所以m、n两点等电位，中性线电流Imn图8-1电容器中性线电流平衡保护原理接线图(2)横联差动保护是针对双三角形接线电容器组内部故障而设计，原理接线图见图9-2。电容器组有串联电容型与并联电容型两种形式。分别为3个相位的A,B,C，每相分两臂，每根手臂均连接有电流互感器，在同一相双臂电流互感器的二次侧，根据两相电流的差值进行连接，也就是通过各相电流继电器时，电流为两相臂的电流之差，也就是，它是根据比较两臂中电流的大小来工作的，所以叫差动保护。图8-2电容器组横联差动保护原理接线图8.1.2横差保护的动作电流1.横差保护的动作电流按以下面两个条件进行参数整定：（1）防止误动作保护装置动作电流要以躲过正常运行状态下电流互感器二次侧差动电路的不平衡电流最大值为基准；当发生三相对称短路时，它能迅速切除三相电源，防止相间短路。就变电所的设计而言，电容器组一般分布在10KV一侧，由于配置在10KV侧的电容器具有系统容量低的特点、分组数多易产生谐振，等等。由于其运行时不需要频繁投切开关，且可以根据实际情况调整电容组数，因此应用较为广泛。通过现场经验可知，无功补偿能力通常是主变容量10%-30%，因此电容器组的容量是22500Kvar,通过计算负荷，可以得出，使用电力电容器为BW10.5-100-1W型号，单台容量100Kvar,总容量225。电容器组的额定电流是1299A。（2）当一个电容器内存在串联元件发生击穿，保护装置必须足够灵敏。本次设计我们安装电容器组如下:①安装2只DL—11电流继电器,2只变比800电流互感器构成无时限过电流保护②电容器组为三角形联接，每相两平行分支中，分别安装变比800电流互感器，相电流接DL-13电流继电器，构成横差保护。③DL-11型电压继电器是用于过电压保护和动作跳闸的。④电容器和支架是绝缘的，不需要接地保护。2.保护整定计算（1）无时限过电流保护装置动作电流整定I式(8-1)保护装置一次动作电流:I式(8-2)保护装置的灵敏系数:K式(8-3)根据以上计算，装DL—11/50型继电器。（2）横联差动保护装置的动作电流I式(8-4)装DL-13/50型电流继电器。8.2电容器组的过电压保护电容器组母线电压升高时，防止电容器组不被破坏，须装设过电压保护，延时动作于信号或者跳闸。电压互感器选用JDZJ-10型电压互感器，其二次额定电压为0.1√3KV。保护装置动作电压按母线电压不大于1.1倍额定电压整定为：U式(8-5)结论本次毕业设计研究的主要内容是针对某110kV典型变电站的继电保护配置进行设计并完成整定计算与校验，这一课题具有一定的实际意义，但鉴于目前仍处于本科水平，因此本文中的内容更多地停留在理论计算这一层面。为了完成本次题目，根据对题目设计要求和设计内容的分析，首先梳理了专业学习中的继电保护知识，并且查阅了很多相关资料，对继电保护的发展背景、相关要求及配置原则等内容进行了更为具体的学习。接着寻找了一个110kV典型变电站系统模型，确定了本次题目中所需的主接线图及各种主要设备参数。随后是针对该变电站模型中的变压器、母线及线路部分分别进行继电保护配置的设计。随后，根据几种系统中可能发生的短路情况，分别求出各短路点的短路电流，从而确定各短路点短路时系统的最大及最小运行方式，和各种情况下的短路电流。这一步非常关键，它为后续的整定计算做好了准备。最后则是本次题目的重点内容，针对各部分的保护配置一一进行整定计算，求出各种类型保护配置的保护动作电流值及所需的整定时间，并且为了能够确定对这些整定数值是否足够具有实用性，验证其是否满足灵敏度要求，还需要对其分别进行校验。通过对本次毕业设计工作的完成，本人对于继电保护方面的相关内容有了一个更加深入的理解，并且更加清楚地认识到应该如何将课堂中所学的理论知识运用到实际电力系统中。此外，经过对大量相关资料的查阅，还让本人清晰地认识到本次设计中所配置的各种保护就目前国内继电保护的发展水平来说并不是最完美的，它们虽然都具备一定的优势，但是缺陷也是客观存在的。它们或许只能从某些方面来满足继电保护的四大基本要求。随着社会的发展，它将会被新一代保护所替代，这是无法避免的，是社会进步的必然结果。

参考文献[1]刘志洪.110kV智能变电站继电保护研究与设计[J].电子元器件与信息技术,2021.[2]张宪荣.研究110kV变电站电气二次设计继电保护技术[J].2020.[3]耿乃东,魏晓东.110kV智能变电站继电保护的设计与应用研究[J].电脑乐园,2020(10):1.[4]孔德明.110kV智能变电站继电保护