2022年鲁云鹏变电所继电保护二次回路设计方案 .docx

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1、精品_精品资料_毕业设计 论文）题目变电所继电爱护二次回路的设计学生姓名：鲁云鹏学号：1131599专业班级：电气化铁道 312315 班指导老师：薛 博 文2022 年 6月5日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_摘要随着我国建设的蓬勃进展,供电领域涌进了很多新技术、新设备,国家也相应制定了一系列的技术政策和设计规范.变电所技术经过十多年的进展,已逐步趋向自动化、数字化、智能化.本设计主要讨论二次部分,包括对运行方式的分析,对电流互感器、电压互感器额定电压的选取方式进行了介绍.另外仍有短路运算和电力变压器爱护的整定运算,在完成理论的同时,增加了几幅等值图,以便更好的懂得和运算.关

2、键词：运行方式短路运算整定运算可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_目录第一章 绪论11.1讨论背景11.2讨论意义21.3本文的主要内容2其次章 系统运行方式的分析32.1系统主接线结图32.2运行方式的分析32.3中性点的运行方式4第三章 各元件主要参数53.1发电机标幺值的运算53.2变压器标幺值的运算53.3输电线路标幺值的运算7第四章 电压和电流互感器额定电压的选取方式9第五章 短路电流的运算105.1短路的类型105.2短路电流运算的目的105.3短路运算的假定条件105.4系统正序等值序网图115.5短路电流的运算12第六章 变压器主变爱护的设计与整定运算216.1电力

3、变压器的爱护规程216.2变电所主变爱护的整定运算216.3主变爱护原理接线图27第七章 结论与展望297.1毕业设计的结论297.2展望29参考文献 30致 谢 31可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_第一章绪 论1.1 讨论背景电力系统得飞速进展对继电爱护不断提出新的要求,电子技术、运算机技术与通信技术的飞速进展又为继电爱护技术的进展不断的注入了新的活力,因此,继电爱护技术得天独厚,在 40 余年的时间里完成了进展的 4 个阶段.建国后,我国继电爱护学科、继电爱护设计、继电器制造工业和继电爱护技术队伍从无到有,在大约10 年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路.50 岁月,

4、 我国工程技术人员制造性的吸取、消化、把握了国外先进的继电爱护设备性能和运行技术,建成了一支具有深厚继电爱护理论造诣和丰富运行体会的继电爱护技术队伍,对全国继电爱护技术队伍的建立和成长起了知道作用.阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的缉继电器制造业.因而在60 岁月中我国已建成了继电爱护讨论、设计、制造、运行和教案的完整体系.这是机电式继电保护富强的时代,为我国继电爱护技术的进展奠定了坚实基础.自 50 岁月末,晶体管继电爱护已在开头讨论,60 岁月中到 80 岁月中是晶体管继电爱护蓬勃进展和广泛采纳的时代.其中天津高校与南京电力自动化设备厂合作研究的 500k

5、v 晶体管方向高频爱护和南京电力自动化讨论院研制的晶体管高频闭锁距离爱护,运行于葛洲坝 500kv 线路上,终止了 500kv 线路爱护完全依靠从国外进口的时代.在此期间,从 70 岁月中,基于集成运算放大器的集成电路爱护已开头讨论.到 80 岁月末集成电路爱护已形成完整系列,逐步取代晶体管爱护.到90 岁月初集成电路爱护的研制、生产、应用仍处于主导位置,这是集成电路爱护时代.在这方面南京电力自动化讨论院研制的集成电路工频变化量方向高频爱护起了重要作用,天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向高频爱护也在多条220kv 和 500kv 线路上运行.我国从 70 岁月末即

6、已开头运算机继电爱护的讨论,高等院校和科研院所起着先导的作用.华中理工高校、东南高校、华北电力学院、西安交通高校、天津高校、上海交通高校、重庆高校和南京电力自动化讨论院都相继研制了不同原理、不同型式的微机爱护装置. 1984 年原华北电力学院研制的输电线路微机爱护装置第一通过鉴定,并在系统中获得应用,掀开了我国继电爱护进展史上新的一页,为微机爱护的推可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_广开创了道路.在主设备爱护方面,东南高校和华中理工高校研制的发电机失磁保护、发电机爱护和发电机？变压器组爱护也相继于1989、1994 年通过鉴定,投入运行.南京电力自动化讨论院研制的微机线路爱护装置

7、也于1991 年通过鉴定.天津高校与南京自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿方式高频爱护,西安交通高校与许昌继电器厂合作研制的正序故障重量方向高频爱护也相继于1993、1996 年通过鉴定.至此,不同原理、不同机型的微机线路和主设备爱护各具特色,为电力系统供应了一批新一代性能优良、功能齐全、工作牢靠的继电爱护装置.随着微机爱护装置的讨论,在微机爱护软件、算法等方面也取得了很多理论成果.可以说从90 岁月开头我国继电爱护技术已进入了微机爱护的时代.1.2 讨论意义电力系统由发电厂、变电所、线路和用户组成.变电所是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和安排电能的作用.其中变压器是普遍使用的重要电气

8、设备之一, 它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳固的运行.特殊是大容量变压器,一旦因故障而损坏造成的缺失就更大.因此必需针对变压器的故障和反常工作情形,装设动作牢靠、性能良好的继电爱护装置,因此对电力变压器爱护配置的实时性提出了更高的要求.而我就是针对变电所继电爱护的配置加以设计的.随着电力技术的进展,特殊是自动化技术的进展,变电所二次部分的设计越来越“自动化”了,传统的手动掌握正逐步在被自动掌握所替代,大量的爱护装置采纳微机型装置,传统的声光信号也逐步被数字信号所取代,掌握屏、信号屏的数量也越来越少了,这样也对二次回路的设计提出了更高的要求.如何用全新的设计理念,新型的设计标准是我们将来讨

9、论的方向.1.3 本文的主要内容本次毕业设计的内容是变压器继电爱护的配置和二次回路的设计,主要包括系统运行方式,各原件参数的运算,电流互感器和电压互感器额定电压的选取方式,短路电流的运算,变压器主变爱护的配置及整定等.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_其次章系统运行方式的分析2.1 系统主接线图图 2 1系统主接线图2.2 运行方式的分析1. 系统运行方式分为：最大运方 I kmax 和最小运方 I kmin .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_最大运方：躲线路末端最大故障电流的运行方式.最小运方：躲线路末端最小故障电流的运行方式.2. 本次课程设计的详细方案如下：

10、最大运方： 2022MW、COS =0.85 、Xmin=0.8 .最小运方： 1600MW、COS =0.85 、Xmax=1.0 .3. 发电厂最大运方：全部运行.最小运方：停一台机组运行.4. 变压器接的情形1）主变 A三绕组变压器两台.2）发电厂两台双绕组变压器./100 Sd/Sn=10/100100/20=0.5零序电抗的标幺值 X O=0.8X1=0.8 0.5=0.43. 对 C变电站的双绕组变压器已知：额定容量 SN=30MVA容量基准值 Sd=100MVA短路电抗 UK=10.5 零序电抗 XO=0.8X1故:正序电抗的标幺值 X=UK /100 Sd/Sn=10.5/10

11、0100/30=0.35零序电抗的标幺值 X O=0.8X1=0.80.35=0.284. 对 B1、B2、B3 双绕组变压器已知：额定容量 SN=60MVA容量基准值 Sd=100MVA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_短路电抗 UK=11 零序电抗 XO=0.8X1故:正序电抗的标幺值 X=UK /100 Sd/Sn=11/100100/60=0.183零序电抗的标幺值 XO=0.8X1=0.80.183=0.1463.3 输电线路标幺值的运算1. XA线路 已知：每千 M电阻 X1=0.4 /km零序电抗 X0=3.5X1线路长度 XA=50km容量基准值 Sd=100MV

12、A电压基准值 Ud=115KV故： 正序电抗的标幺值 X=X Sd/ Ud 2=0.450 100/115 2=0.151零序电抗的标幺值 X0=3.5X1=3.50.151=0.5292. XF线路 已知：每千 M电阻 X1=0.4 /km零序电抗 X0=3.5X1线路长度 XF=100km容量基准值 Sd=100MVA电压基准值 Ud=115KV故： 正序电抗的标幺值 X=X Sd/ Ud 2=0.4100100/115 2=0.302零序电抗的标幺值 X0=3.5X1=3.50.302=1.0573. AF线路 已知：每千 M电阻 X1=0.4 /km零序电抗 X0=3.5X1线路长度

13、AF=30km容量基准值 Sd=100MVA电压基准值 Ud=115KV故：正序电抗的标幺值 X=X Sd/ Ud 2=0.430 100/115 2=0.09零序电抗的标幺值 X0=3.5X1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_=3.50.09=0.3154. FB线路 已知：每千 M电阻 X1=0.4 /km零序电抗 X0=1.3X1线路长度 FB=45km容量基准值 Sd=100MVA电压基准值 Ud=115KV故：正序电抗的标幺值 X=X Sd/ Ud 2=0.445 100/115 2=0.136零序电抗的标幺值 X0=1.3X1=1.30.136=0.1775. FC线

14、路 已知：每千 M电阻 X1=0.4 /km零序电抗 X0=3.5X1线路长度 FC=35km容量基准值 Sd=100MVA电压基准值 Ud=115KV故： 正序电抗的标幺值 X=X Sd/ Ud 2=0.435 100/115 2=0.106零序电抗的标幺值 X0=3.5X1=3.50.106=0.371可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_第四章 电压和电流互感器额定电压的选取方式挑选电流和电压互感器应满意继电爱护自动装置和测量外表的要求一）电流互感器：1. 电流互感器的二次额定电流有 1A 和 5A 两种,强电系统用 5A.2. 当电流互感器用于测量时,其一次额定电流尽量挑选得

15、比回路中正常工作电流大 1/3 左右.3.35kv及以上配电装置一般采纳油侵瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器,常用 LCC7系列.4. 电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应大于变压器答应的不平稳电流的挑选,一般情形下,可依据变压器额定电流的1/3 进行挑选.5. 关于精确度用于电度计量的电流互感器,精确度不应低于0.5 级,用于电流电压测量的精确度不应低于 1 级,非重要回路可使用 3 级.用于继电爱护的电流互感器,应用D或 B 级.单相： a 当接于一次线电压上时,一次电压为系统额定电压Vx,二次电压为 100v.b当接于一次相电压上时,一次电压为Vx/3 ,二次电压为100/3 V.

16、2三相：一次电压为系统额定电压Vx,二次电压为 100V,第三绕组电压为100V/3V.3. 关于精确度：用于电度计量,精确度不应低于0.5 级.用于电压测量不应低于 1 级.用于继电爱护时不应低于 3 级.a. 在最大运行方式下：流过故障点的短路电流：=1/ Xmax=1/0.198=5.051化为出名值：=5.051 0.502=2.535KA流过 A 母线的最大三相短路电流为：=1/0.264=3.788化为出名值：=3.788 0.502=1.092KAb. 在最小运行方式下：流过故障点的短路电流：=1/ Xmin=1/0.248= 4.032化为出名值：=4.302 0.502=2.

17、024KA流过 A 母线的最小三相短路电流为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1/0.33=3.03化为出名值：=3.03 0.502=1.521KA24. 当 K 处发生两相短路时： Ka在最大运行方式下：流过故障点的短路电流：=3 1/2 Xmax=3 /2 1/0.198=4.374化为出名值：=4.374 0.502=2.196KA流过 A 母线短路电流：=3 /2 1/0.264=3.28化为出名值：=3.28 0.502=1.647KAb.在最小运行方式下：流过故障点的短路电流：=3 1/2 Xmin=3 /2 1/0.248=3.492化为出名值：可编辑资料 -

18、- - 欢迎下载精品_精品资料_=3.492 0.502=1.753KA流过 A 母线短路电流：=3 /2 1/0.33=2.624化为出名值：=2.624 0.502=1.317KA5.当 K 处发生单相接的短路时：K1a在最大运行方式下：流过故障点的最大零序电流：=1/2Xmax+X0=1/2 0.198+0.096=2.033化为出名值：=2.033 0.502=1.021KA流过线路 AF的分支零序电流：=1/2Xmax+X00.096/0.114=2.0330.096/0.114=1.712化为出名值：=1.712 0.502=0.859KAb在最小运行方式下：可编辑资料 - - -

19、 欢迎下载精品_精品资料_流过故障点的最小零序电流：=1/2 Xmin+X0=1/20.248+0.096=1.689化为出名值：=1.689 0.502=0.848KA流过线路 AF的分支零序电流：=1/2Xmin+X0=1.689 0.096/0.114=1.422化为出名值：=1.422 0.502=0.714KA6.当 K 处发生两相接的短路时： K1.1a 在最大运行方式下：流过故障点的最大零序电流：=1/2Xmin+2X0=1/0.198+20.096=2.564化为出名值：=2.564 0.502=1.287KA流过线路 AF的分支零序电流：=1/2Xmin+2X0 0.096/

20、0.114=2.5640.096/0.114=2.159可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_化为出名值：=2.159 0.502=1.084KAb 在最小运行方式下：流过故障点的最小零序电流=1/2Xmin2X0=1/0.284+2=2.273 0.096化为出名值：=2.273 0.502=1.141KA流过线路 AF的最小零序电流：=1/2Xmin2X00.096/0.114=2.273=1.9140.096/0.114化为出名值：=1.914 0.502=0.961KA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_第六章变压器主变爱护的设计与整定运算6.1 电力变压器的爱护

21、规程按技术规程的规定电力变压器继电爱护装置的配置原就一般为：1. 针对变压器内部的各种短路及油面下降应装设瓦斯瞬时动作于信号,重瓦斯瞬时动作于断开各侧断路器.2. 应装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断爱护作为主爱护,瞬时动作于断开各侧断路器.3. 对由外部相间短路引起的变压器过电流,依据变压器容量和运行情形的不同以及对变压器灵敏的要求不同,可采纳过电流爱护、复合电压起动的过电流爱护、负序电流和单相式电压起动的过电流爱护或阻抗爱护作为后备爱护,带时限动作于跳闸.4. 对 110kV 及以上中性点直接接的的电力网,应依据变压器中性点接的运行的详细情形和变压器

22、的绝缘情形装设零序电流爱护和零序电压爱护,带时限动作于跳闸.5. 为防备长时间的过负荷对设备的损坏,应依据可能的过负荷情形装设过负荷爱护,带时限动作于信号.6. 对变压器温度上升和冷却系统的故障,应按变压器标准的规定,装设作用于信号或动作于跳闸的装置.6.2 变电所主变爱护的整定运算1. 瓦斯爱护：爱护能反应油浸式变压器油箱内的各种故障是变压器内部故障的爱护之一, 变压器油箱内发生短路故障时,短路电流及故障点电弧会使变压器油和绝缘材料受热分解,产愤怒体.气体的多少和故障的性质及严峻程度有关.2. 瓦斯爱护的整定：1）瓦斯继电器的气体容积整定为250cm2 .轻瓦斯爱护瞬时动作于信号.是变压器的

23、主爱护之一.反应变压器油箱内或其引出线的短路故障.2变压器纵差动爱护在正常和外部故障时,抱负情形下流入差动继电器的电流等于零.但实际由于变压器的励磁电流、接线方式和电流互感器误差等因素的影 响,继电器中有不平稳电流流过.因此,变压器差动爱护需要解决的主要问题之一是实行各种措施避越不平稳电流的影响.在满意挑选性的条件下,仍要保证在内部故障时有足够的灵敏系数和速动性.4. 纵差动爱护的整定运算 :1变压器一次额定电流a. 110kv侧=31500/3 110=165.332Ab. 35 kv侧=31500/3 35=519.615Ac. 10 kv侧=31500/3 10=1818.653A2）

24、电流互感器变比a. 110kv侧运算变比N=3 165.332/5=57.272变比选取 300/5b. 35kv侧运算变比N=3 519.615/5=180变比选取 1000/5c. 10kv侧运算变比N=3 1818.653/5=630变比选取 3500/53电流互感器二次电流a. 110kv侧可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_=3 165.332/60=4.773Ab. 35kv侧=3 519.615/200=4.5Ac. 10kv侧=3 1818.653/700=4.5A运算差动爱护一次动作电流躲变压器的励磁涌流1.31154.7=1501.1A按躲过外部短路时的最大不平

25、稳电流运算：在最大运行方式下,变压器 10kv 侧母线故障时最大三相短路电流为等值正序阻抗图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 6-1图 6-2图 6-3X9 =1/X7+X2 + 1/X 8+X5 + 1/X 6） X7+X2） X6=1/0.084+0.8 + 1/0.05+0.13 + 1/0.025） 0.084+0.8 ） 0.025=1.0321.26 ）X10 =1/X7+X2 + 1/X 8+X5 + 1/X 6） X8+X5） X6=1/0.084+0.8 + 1/0.05+0.13 + 1/0.025） 0.05+0.13 ） 0.025=0.21 = 1

26、10.1+0.1+0.05 8217.22= 2054.31A故动作电流为：= 1.3 2054.31= 2670.6A躲开变压器的最大负荷电流为：= 1.3 = 1.3 1154.7= 1501.1A= 1.3 1501.1= 1951.4A综上可得：差动爱护一次电流淌作的值为：= 1.3 1790.5=2327.7A5. 过电流爱护1动作电流为：I dZ =/Kn变压器的最大负荷电流按下几种情形考虑:1 ）其中一台变压器切除时引起的过负荷= 2 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_= 2 20103/3 110= 209.95A2 ）考虑电动机自启动时的启动电流= 1.5 1.3 20 103/3 110= 204.7A故动作电流为：= 1.3/0.85209.95= 321.1A2动作时限t=0.5S与变电所的压侧后备爱护相协作,已知低压侧后备爱护时限为1S所以过电流爱护的动作时限为： t = t+ t= 1+0.5= 1.5s3灵敏度校验：=/= 520.34/321.1= 1.62 1.54装设的点：过电流爱护装于电源侧 110