KV变电站继电保护设计 .docx

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1、精品名师归纳总结TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY毕业设计 论文）110KV变电站的继电爱惜设计学 生 姓 名 学号 班级 _所属院 系） 指 导 教 师 2021年 6月 15日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结太原科技高校毕业设计 论文）任务书学院直属系）：华科学院时间： 2021年 3 月 8 日学 生 姓 名李宇鹏指 导 教 师潘峰设计主要设计线路和变压器的继电爱惜工程，以城北站原始数据为依据，依据的方用电情形设计继电爱惜工程，确保继电爱惜的的牢靠性、选择性、灵敏性和速动性。教研室看法教研室主任 专业负责人）签字：年 月

2、日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目录摘要 I AbstractI 绪论- 0 -第 1 章继电爱惜基础 - 2 -1.1概述- 2 -1.2 继电爱惜的基本原理和任务 - 2 -1.3 继电爱惜装置的基本结构 - 2 -1.4 继电爱惜的基本要求 - 3 -1.5 互感器基础 - 3 -第 2 章参数设定及阻抗运算 - 5 -2.1 参数设定 - 5 -2.2 阻抗归算 - 5 -第 3 章线路的继电爱惜 - 7 -3.1 线路的整定 - 7 -3.1.1 短路电流运算 - 7 -3.1.2 整定运算 - 11 -3.1.3 定时限过电流爱惜 - 15 -3.1.4 灵敏度校

3、验 - 18 -3.1.5 爱惜动作时间整定 - 19 -3.2 线路的电流爱惜 - 19 -3.3 线路的接的爱惜 - 23 -3.4 线路的距离爱惜 - 24 -3.5 线路的纵联差动爱惜 - 28 -3.6 线路的高频爱惜 - 29 -第 4 章主变压器的继电爱惜 - 30 -4.1 主变的整定 - 30 -4.1.1 短路电流运算 - 30 -4.1.2 运算各种方式下的一次短路电流值 - 32 -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.1.3 主变1B、2B）电流互感器参数、额定电流、平稳系数的运算- 32 -4.1.4 运算差动爱惜一次动作电流 - 33 -4.1.5

4、差动继电器动作电流和差动线圈匝数运算- 33 -4.1.6 其他侧工作线圈和平稳线圈匝数的运算- 33 -4.1.7 整定匝数与运算匝数不等引起的相对误差- 33 -4.1.8 校验爱惜灵敏度 - 34 -4.2 变压器爱惜的配置 - 34 -4.3 变压器的瓦斯爱惜 - 34 -4.4 变压器的差动纵联爱惜 - 35 -4.5 相间短路后备爱惜 - 37 -4.6 接的短路后备爱惜 - 40 -4.7 过负荷爱惜 - 40 -4.8 非电量爱惜 - 40 -第 5 章、主变、线路爱惜的选型及装置介绍 - 40 -5.1 主变爱惜的选型及装置介绍 - 40 -5.2 线路爱惜的选型及装置介绍

5、- 41 -总结- 41 -参考文献 - 41 -致谢- 42 -摘 要中国的电力工业作为国家最重要的能源工业，始终处于优先进展的位置，电力企业的进展也是令人瞩目的。电力系统的飞速进展对继电爱惜不断提出新的要求，也使得继电爱惜得以飞速的进展。本次毕业设计以临汾城北 110KV 变电站的变压器、输电线路和电气接线方式作为主要原始数据，本设计围绕 110KV 变电站的继电爱惜设计，依据原始资料供应的变电站一次系统图，重点介绍变压器的差动爱惜和瓦斯爱惜，及线路的速断爱惜和过流爱惜，及其整定运算内容。通过运算和比较确定了变电站中电气设备的爱惜可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结和自动装置的

6、初步设计方案和配置选型，确定了爱惜运算的运行方式。关键词 ： 线路继电爱惜，变压器的继电爱惜，短路运算，整定运算AbstractChinas power industry as the countrys most important energy industry and has been in priority development of position, the electric power enterprises development is remarkable. The rapid development of electric power system of relay pro

7、tection continuously put forward new requirements, but also makes the relay protection to rapid development. The graduation design of transformer substation north 110KV Lin Fen, transmission line and electrical wiring way as main raw data, the design of 110 kv substations around the relay protection

8、 design, according to primitive material provides substation, mainly introduce the first system chart of transformer differential protection and gas protection, and wiring in quick break protection and over current protection, and setting calculation content. Through calculation and comparison ident

9、ified in the substation of electric equipment protection and automatic device preliminary design scheme and configuration selection, determine the protection calculation of operation mode.Keywords:Circuit relay protection, transformer of relay protection, short circuit calculation and setting calcul

10、ation可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结绪 论电力系统的飞速进展对继电爱惜不断提出新的要求，电子技术、运算机技术与通信技术的飞速进展又为继电爱惜技术的进展不断的注入了新的活力，因此，继电爱惜技术在 40 余年的时间里完成了进展的4 个历史阶段。继电爱惜技术经受了基于集成运算放大器的集成电路爱惜、超大规模集成电路的集成电路爱惜、微机爱惜等。继电爱惜技术未来趋势是向运算机化，网络化，智能化，爱惜、把握、测量和数据通信一体化进展。本 次毕业设计是作者在临汾城北变电站参观学习时，以变电站的建站的原始数据为依据， 本变电所 110KV 有两回进线，可接受单母线分段接线，当一段母线发生故

11、障时，分段断路器自动切除故障段，保证正常母线不间断供电。35KV和 10KV出线有较多重要用户，所以均接受单母线分段接线方式。主变压器110KV 侧中性点经隔离开关接的，并装设避雷器爱惜。运算用到的一切数据全部来自该变电站的真实数据，但整定运算结果是不一样的，缘由是变电站的继电爱惜全是微机爱惜，整定运算的公式与理论公式有所出入。设计运算时查阅了相关继电爱惜和整定运算相关的书籍，并得到了有关继电爱惜工程师的理论帮忙，从许多的整定方法中选出与自己设计课题相符的整定方式，全部的运算公式全是建立在理论基础上的。设计共分为五章，对继电爱惜的基础和线路继电爱惜方法做了简洁阐述，主要部分是系统短路电流运算和

12、线路爱惜整定运算，以及变压器的相关爱惜，分别对各个短路的进行了三相短路、两相短路、两相接的短路和单相接的短路计 算。变电站的 #1、#2 输电线路的主爱惜是光纤纵联差动爱惜，后备爱惜是相间距离爱惜、接的距离爱惜和零序电流爱惜，所以这次设计对爱惜线路进行这几种爱惜的整定运算。临汾城北 110KV 变电站按六台主变设置总平，五台10/10k 容量为 5x40M 双卷有载调压变压器，一台 110/35kV，容量为 20MVA 的双卷有载调压变压器。对于其二期工程将装设一台 40MVA, 一台 31.5MVA 的主变压器。对于各级电压的出线，110KV 进线最终三回，目前投入使用两回， 10KV 出线

13、五十三回，目前投入使用二十四回。对于无功补偿要求，依据无功功率就的平稳的原就，及省电力公司批复的文件要求变电站的无功补偿后，功率因数不小于0.98），本设计按主变 最终规模）容量的 15考虑，接受静止无功自动补偿方式，设两组 7500 千乏电容器，预留 5x7500 千乏电容器组的位置。接受屋内柜式无功补偿，接线型式为单星形，串联电抗器接于电源侧以限制涌流及抑制高次谐波。其电气主接线为双母线接线型式，10kV 最终规模为、段单母线分段型式，、段单母线分段型式。各电压等级中性点接的方式：110kV 系统通过变压器中性点直接接的。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结10kV 系统接受不

14、接的方式。站内分隔成四个部分：110kV 配电区、主变、 10kV 配电及把握室建筑区、电容补偿装置区。站区南侧为110kV 配电装置，接受半高型软母线布置方式。站区北侧为 10kV 配电区。站区中心为主变布置，与110kV 配电区分列路两旁。电容补偿装置在站区的东面。把握室及附属建筑区布置在站区北面，进站大门在站区西侧。为了防止直击雷危害站内的电力设施，设四支30M 高独立避雷针联合爱惜站区。为防止沿线路的雷电侵入波和操作过电压对设备的危害，110kV、10kV 母线及 10kV 出线口装设氧化锌避雷器。 110kV 母线上所装避雷器与主变压器的电气距离经运算约为140m，依据沟通电气装置的

15、过电压爱惜和绝缘协作规程规定，金属氧化物避雷器至主变的最大电气距离为 120m进线回路数为 2，避雷线长度为 1.5km），故在每台主变压器回路上各装设氧化锌避雷器一组。为了爱惜和工作需要，全站设主接的网，其电阻不大于0.5 欧， 主网埋深 0.8M 。独立避雷针应设独立接的网，其电阻不大于10 欧。依据需要，城北站的主变选择为SZ10-31500/110,110 8x1.25%/10.5Ynd11 ）Uk=14.7%一台。 SZ10-40000/110,1108x1.25%/10.5Ynd11）Uk=14.7%一台。 110kV 断路器 LW25-126W40kA ）。电流互感器 LB7-1

16、10W 。隔离开关 GW4-110DW/1600A 。避雷器YH10WZ-100/260W 。 10kV 开关柜 XGN2A-12Z 系列。避雷器 HY5W-17/45 。对于城北站的电气二次爱惜部分接受先进的综合自动化系统，按无人值班要求设计。设备接受微机综合自动扮装置，综合考虑监控、爱惜、计量、远动、低周减载、小电流接的选线、微机五防及交直流电源。综自系统由数据采集、把握爱惜信息处理、信息网络部分组成。具有“遥测、遥信、遥控、遥调”，远方、就的操作闭锁及遥控跳闸闭锁重合闸功能。事故信号、预报信号重复动作、远方及就的复归，发生事故推画面，在主接线显示并伴有语音报警及文字说明，同时打印记录。1

17、0kV 线路、 10kV 分段并列监控爱惜装置就的安装于开关柜小门上，二次消谐装置分别装在 10kV 两段 PT 柜小门上。主变及110kV 线路监控爱惜装置组屏装于把握室内：综合测控屏 1 面，110kV 线路监控爱惜装置屏 2 面含 110kV PT 并列装置 1 套）， 110kV 母联爱惜测控屏 1 面， 110kV 母线爱惜屏 1 面，电度表屏 2 面，本期上 1 面。电度表接受多功能电度表，设低周低压减载屏2 面、故障录波屏 2 面，本期均各上 1 面。10kV 电度表装于开关柜小门上，主变两侧及110kV 线路电度表装于把握室电度表屏上。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归

18、纳总结第 1 章 继电爱惜基础1.1 概述电力系统的规模随着经济的进展越来越大，结构越来越复杂。运行就得要求安全牢靠电能质量高、经济性好。由于自然条件、设备及人为因素的影响，可能显现各种故障和不正常运行状态。故障中最常见，危害最大的是各种型式的短路。故障或不正常运行状态如不准时正确处理，都可能引发事故。为了准时正确处理故障和不正常运行状态，防止事故发生，就产生了继电爱惜，它是一种重要的反事故措 施。继电爱惜装置是完成继电爱惜功能的核心，它是能反应电力系统中电气元件发生故障和不正常运行状态 ,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。1.2 继电爱惜的基本原理和任务在电力系统发生短路故障时，许

19、多参量比正常时候都有了变化，有的变化明显，有的不明显。明显的有电流剧增、电压大幅下降、线路测量阻抗削减、功率方向变化、负序或零序重量显现等，依据不同电气量的变化，可构成不同原理的继电爱惜配置。不论那种电气量变化，当其测量值超过确定数值时，继电爱惜将有选择的切除故障或显示电气设备的反常情形。如：依据短路电流较正常电流上升的特点，可构成过电流爱惜。利用电压与电流之间相位差的转变可构成方向爱惜等。继电爱惜的任务是：1）当电力系统中某电气元件发生故障时，能自动、快速，有选择的将故障元件从电力系统中切除，防止故障元件连续遭到破坏，使非故障元件快速复原正常运行。2）当电力系统中某电气元件显现不正常运行状态

20、时，能准时反应并依据运行爱惜的条件发出信号或跳闸。1.3 继电爱惜装置的基本结构继电爱惜装置一般由现场信号输入部分、测量部分、规律部分和执行部分组成。1）现场信号输入部分：现场信号送入继电爱惜装置一般要进行必要的前置处理， 如隔离、电平转换、低通滤波等，使继电器能有效的检测各现场物理量。2）测量部分：是测量从被爱惜对象输入的有关物理量如电流，电压，阻抗，功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，依据比较结果给出规律信号，从而判定爱惜是否该起动。3）规律部分：是依据测量部分输出量的大小，性质，输出的规律状态，显现的顺可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结序或它们的组合，使爱惜装置按确定

21、规律关系工作，最终确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。4）执行部分：是依据规律元件传送的信号，最终完成爱惜装置所担负的任务。如：故障时跳闸，不正常运行时发信号，正常运行时不动作等。1.4 继电爱惜的基本要求依据继电爱惜任务，对动作于跳闸的继电爱惜其具有选择性、速动性、灵敏性和牢靠性。这些要求是相辅相成、相互制约的，需要依据具体的使用环境进行和谐保证。1）选择性：是指电力系统发生故障时，爱惜装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量减小停电范畴。2）速动性：是指爱惜快速切除故障的性能，故障切除的时间包括继电爱惜动作时间和断路器的跳闸时间。3）灵敏性：是指在规定的爱惜范

22、畴内，爱惜对故障情形的反应才能。中意灵敏性要求的爱惜装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏的正确的反应出来。4）牢靠性：是指发生了属于它该动作的故障，它能牢靠动作，而在不该动作时， 它能牢靠不动。即不发生拒绝动作也不发生错误动作。1.5 互感器基础1.5.1 电压互感器电压互感器是隔离高电压，供继电爱惜、自动装置和测量外表猎取一次电压信息的传感器。是一种特别型式的变压器。电压互感器具有如下特点：1）容量小 通常只有几十伏安或几百伏安）。2）一次电压不受二次电压的影响。3）正常运行时近似空载，二次电压基本上等于二次感应电动势。接成 Y0 的二次线圈，供电给需要线电压的外表

23、、继电器及作为绝缘监察的电压表。帮忙二次线圈接成开口三角形，构成零序电压过滤器，供电给监察线路绝缘的电压互感器。当某一相接的时，开口三角形两端将显现近100V 的零序电压，使电压继电器动作，赐予信号。1.5.2 电流互感器电流互感器就是把大电流按比例降到可以用外表直接测量的数值，并作为各种继电爱惜的信号源。电流互感器具有如下特点：1）二次侧接的是外表和继电器的电流线圈，阻抗很小，接近于短路工作状态。2）二次侧阻抗很小， N1/N2 也很小，故对一次侧的电流几乎无影响，一次侧电流取决于电网负载。3） I1=N1/N2I2，如测得 I2，而 N1，N2 已知，就可得到 I 1。4）电流互感器在正常

24、运行时，二次电流产生的磁通势起去磁作用，励磁电流甚小，铁芯中的总磁通很小，二次绕组的感应电动势不超过几十伏。假如二次侧开路，二次电流的去磁作用消逝，其一次电流安全变为励磁电流，引起铁芯内磁通剧增，铁芯处于高度饱和状态，加之二次绕组的匝数许多，依据电磁感应定律E=4.44fNBS，二次绕组两端会产生很高的电压，不但可能缺失二次绕组的绝缘，而且将严肃危及人身安全。因此，应特别留意防止二次绕组开路。电流互感器的接线方式常见的有三种方式，如图1.2 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 1.2 电流互感器接线方式a） 两相不完全星形 b）两相电流差三相三继电器式接线方式又叫三相星形

25、、安全星形接线方式。这种接线方式广泛用在负荷一般不平稳的三相四线制系统中，作三相电流、电能测量及电流继电器爱惜之用，如各种相间短路和单相接的短路故障。两相两继电器式接线方式又叫不完全星形接线方式。此种接法由两只电流互感器和两只电流继电器装在 U、WA 、C）两相上对应连接起来。适用于变压器中性点不接的或经过消弧线圈接的的电力系统的线路电流爱惜。它能中意各种相间短路的要求。两相一继电器式接法方式又叫两相电流差式接法。此种接法由两只电流互感器分别装在 U、W10kV 侧可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结L104L107L1011L1012L1015L1019出名值 35kV 侧L31

26、L32L33L34L35L36可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结出名值 110kV侧可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2U b基准阻抗 xb1152132.3，阻抗标幺值xx ，其中 x 为阻抗出名值。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Sb100xbL11L12XT-1大方式小方式零序XT-2大方式小方式零序标幺值0.12700.18150.06270.04180.09490.04880.03350.06961）110kV侧最大、最小阻抗标幺值可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Xmax X L11X XT1. max / X L12X X

27、T2. max 0.0946可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结X min X L11X XT1. min / X L 12X XT2 .min 0.1040可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结主变1）归算到 110kV 侧的变压器阻抗标幺值可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结u%1 u%u%u3 %u%1 u%u%u3 %k1k 1 22k 1 3k 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结k 2uk3 %21 u2k 1 2k 1 3 %k 2 3u

28、k 2 3 %k 1uk 1 2 %可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结就， u% = 1 18225%10 36%6 5%11.0550 ，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结变压器阻抗标幺值 :同理 u %2U 2-0.6950 , u %7.1950可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结xuk %T N Sbuk %Sbuk %100 取UU可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T100ST N U b100ST N 10040T N b可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2）归算到

29、110kV 侧的变压器阻抗出名值可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结xuk %T2uN103 , u N110kV , SN40000kVA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结100SN可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结xT h 11.0550100110 24000010 333.4414可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结xT m0.6950100110 2400001032.1024可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结xT l 7.

30、1950100110 24000010321.7649可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结高压侧中压侧低压侧标幺值0.2764-0.01740.1799出名值 ）33.4414-2.102421.7649第 3 章 线路的继电爱惜可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.1 线路的整定3.1.1 短路电流运算线路末端最大三相短路电流：I 3k. maxEsX s. minX 1lEsX XT .minXTX L可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1）35kV 侧1）L31 线路 2Ik . min3Es2Xs.

31、maxX 1l3Es2X XT .maxXTX L可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结末端最大三相短路电流I 3k 31. max312.5067I2k31.minX XT . min11533.44143EsXT2.1024EsX L 3163.63770.6177 kA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2XXT.maxXTXL31可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结32313.757711533.44142.102463.6377528.8A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2） L32 线

32、路末端最大三相短路电流：I 3k 32. maxEsX XT. minXT115X L 320.6612kA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结312.506733.4414I 232.102456.5668Es可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结k 32.min32XXT.maxXT115XL32565.6A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3） L33 线路2313.757733.44142.102456.5668可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结末端最大三相短路电流：I 3k 33. ma

33、xEsX XT. minXT115X L 330.7696kA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结312.5067I 233.441432.102442.4251Es可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结k 33. min32X XT. maxXT115XL 33657A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2313.757733.44142.102442.4251可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4） L34 线路末端最大三相短路电流：I 3k 34. max312.5067I2k 34.minX

34、XT. min11533.44143EsXT2.1024EsX L 3460.10230.6388kA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2XXT.maxXTXL34可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5） L35 线路32313.757711533.44142.102460.1023546.6A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结末端最大三相短路电流：I 3k 35. maxEsX XT. minXT115X L 350.6177 kA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结312.506733.4414I 232.102463.6377 Es可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结k35. min32XXT.maxXT115XL35528.8A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2313.757733.44142.102463.6377可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结6） L36 线路末端最大三相短路电流：3 3Ik 36.