35KV变电站继电保护设计(精).docx
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1、前言(11绪论:(1L1继电保护的概述(11.1.1 继电保护的任务(21.1.2 继电保护装置具备的基本性能(21.1.3 继电保护基本原理和保护装置的组成(21.1.4 继电保护的开展(32变电所继电保护和自动装置规划(42.1 系统分析及继电保护要求(42.2 本系统故障分析(42.3 10KV线路继电保护装置(42.4 主变压器继电保护装置设置(42.5 变电所的自动装置(52.6 本设计继电保护装置原理概述(52.6.1 10KV线路电流速断保护(52.6.2 10KV线路过电流保护(62.6.3 平行双回线路横联方向差动保护(62.6.4 变压器瓦斯保护(62.6.5 变压器纵联差
2、动保护(6采用二次谐波制动。采用间歇角原理。采用速饱和变流器。本设计采用较经济的BCH-2型带有速饱和变流器的继电器,以提高保护装置的 励磁涌流的能力。3短路电流计算:在发电厂和变电所电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算 的目的的主要有以下几个方面:1在选择电气主接线时,为了比拟各种接线方案,或确定某一接线是否需要采用 限制短路电流的措施,均需进行必要的短路电流计算。2在选择电气设备时,为了保证设备在正常运行和故障状况下都能平安、可靠 的工作。同时又力求节约资金,这就需要按短路情况进行全面校验。3在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件校验软导线相间和相对地平安距 离。4在选择继
3、电保护方式和进行整定计算,需以各种短路时的短路电流为依据。5接地装置的设计,也需用短路电流。短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备,以及进行继电保护装置 的整定计算。进行短路电流计算,首先要绘制计算电路图。在计算电路图上,将短路计算所考 虑的各元件的额定参数都表示出来,并将各元件依次编号,然后确定短路计算点。短 路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着,按所选择的短路计算点绘出等效电路图,并计算电路中各主要元件的阻 抗。在等效电路图上,只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来, 并标明其序号和阻抗值,然后将等效电路化简。一般只需采用阻抗串、并
4、联的方法 即可将电路化简,求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法,常用的有欧姆法(有称有名单位制法和标幺制法(又称相 对单位制法本设计采用标幺制法进行短路计算3.1系统等效电路图:S II S IQ 0.4567516_0.292 A。292 ADL171.19 今DL6图系统等效电路图3.2基准参数选定:Q 2勺 0.5.340.321 9勺 0.3211J哆84L19/SB =100MVA, U B =Uav 即:35kV 侧 U B =37KV, WkV 侧 U B =10.5KVo3.3阻抗计算(均为标幺值:系统:X 1=100/200=0.5 X2= 100
5、/220=0.456线路:LI, L2:X 3=X4=L1X 1 S B /VB 2=0.4x11x100/372=0.321 L3, L4: X5=X 6=L 3 XI SB /VB 2=0.4x10x100/372=0.292 变压器:Bl, B2:X 7=X8=(U k %/100 S B /S=0.075xl00/6.3=1.19 3.4 短路电流计算:1最大运行方式:系统化简如下图。其中:X9=X2+X3 X4=0.661 X10=Xl+X5/ X6=0.602Xll=X10 X9=0.32 X12=X 11 +X7= 1.51据此,系统化简如下图。故知 35KV 母线上短路电流:l
6、max 111/1.56/0.324.875( d B 11X KA = 10KV 母线上短路电流:2max 212/5.5/1.513.642( d B 11X K A =折算到 35KV 侧: 21 max 112/X 1.56/1.511.03( d B 11 KA =对于 d3 点以炼铁厂计算:3max 5.5/(1.512 1.567( d I K A =+=$口 S i5口 s i图图3.4.2 2最小运行方式下:系统化简如下图。因S II停运, 所以仅考虑S I单独运行的结果;13970.661 L19L851X XX =+=+=所以35KV母 线上短路电流:Ilmin 19/1
7、.56/0.6612.36( d b I X K A =所以10KV母线上短路电流: 2min 213/5.5/1.8512.97( B B 11X KA =折算到 35KV 侧:21 min 113/1.56/1.8510.843( d B II X KA =对于 d3 以炼铁厂进行计算:3min 5.5/(1.8512 1.428( d I KA =+=折算到 35KV 侧:31min 1.56/(1.8512 0.405( d I K A =+=S,OZ 9 / 0. 661 ikV/久7(8)A9 Z图 4主变继电保护整定计算及继电器选择4.1 瓦斯保护作用:用来反映变压器内部故障和油
8、面降低,它反响于油箱内部故障所产生的气 体或油箱漏油而动作,其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器,轻瓦斯保 护动作于信号。轻瓦斯保护的动作于信号的轻瓦斯局部,通常按产生气体的容积整定:对于容量 为10MVA以上的变压器,整定容积为250300cm2o瓦斯保护动作于跳闸的重瓦斯局部,通常按气体继电器的油流速度整定。(油流 速度与变压器的容量、接气体继电器导管的直径、变压器冷却方式、气体继电器形 式有关。轻瓦斯保护的动作值按气体容积为250300cm2整定,本设计采用280 cm2。重瓦斯保护的动作值按导油管的油流速度为0.61.5cm2整定,本设计采用0.9cm2o瓦斯继电器选用FJ3-
9、80型。瓦斯保护的接线原理图如下:+ + 腼刨 Q FqoIqoI+ + +图瓦斯保护的接线原理图4.2 差动保护:作用:用来反映变压器绕组和引出线上的相间短路、中性点直接接地系统中系 统侧绕组和引出线的单相接地短路以及绕组匝间短路、容量在lOOOOkVA及以上的 变压器应装设纵差动保护。变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件1应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流2应躲过变压器的励磁涌流3在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大负荷时,差动保护不应动作结合设计要求和实际条件只对其做纵差动保护的整定,所选继电器型号为 BCH2型差动继电器。计算变压器各侧的一次及二次电流值(在额定容
10、量下并选择电流互感器的变比, 可按下表计算。由于35 kV侧二次电流大,因此以35kV侧为基本侧。421计算Ie及电流互感器变比:列表如下:S =6300kVA Ule = 35kV U2e=10 kV名称各侧数据Y (35KVA(10KV额定电流9.1033/U=eeUSIAUSIee 4.3463/22=变压器接线方式丫 A CT(电流互感器接线方式ACT 计算变比 5/1805/3 l=e I =365/4.3465/2=e I =69.3实选CT变比n 140 80实际额定电流AIe50.45/31 =33.45 /2=e I不平衡电流 Ibp 4.50-4.33=0.17A确定基本侧
11、基本侧(二次电流大非基本侧33.46 确定基本侧动作电流:1躲过外部故障时的最大不平衡电流IdzKbpIKlN(1利用实用计算式:121m ax (dz K fzq tx i za I K K K fUfld =+A+A 式中:K K 一可靠系数,采 用 1.3;fzqK非同期分量引起的误差,采用1;txK 同型系数,CT型号相同且处于同一情况时取。.5,型号不同时取1,本设计取loU变压器调压时所产生的相对误差,采用调压百分数的一半,本设计取 0.05o Aza f继电器整定匝书数与计算匝数不等而产生的相对误差,暂无法求出,先 采用中间值0.05。代入数据得 1 1.3(110.10.050
12、.05 L03267.8(dzIA=xxx+x = 2躲过变压器空载 投入或外部故障后电压恢复时的励磁涌流eKdzIKI=l (2式中:KK可靠系数,采用1.3;el变压器额定电流:代入数据得(1.1359.1033.11A Idz=x=3躲过电流互改器二次回路短线时的最 大负荷电流maxIhKdz TfKI =(3式中:KK可靠系数,采用1.3;Idzl正常运行时变压器的最大负荷电流;采用变压器的额定电流。代入数据得(1.1359.1033.11AIdz=x =比拟上述(1,(2,(3式的动作电流,取最大值为计算值,即:1267.8(dzl A =423确定基本侧差动线圈的匝数和继电器的动作
13、电流将两侧电流互感器分别接于继电器的两组平衡线圈,再接入差动线圈,使继电器 的实用匝数和动作电流更接近于计算值;以二次回路额定电流最大侧作为基本侧,基 本侧的继电器动作电流及线圈匝数计算如下:基本侧(35KV继电器动作值111/nIKI dz JX dzis二代入数据得13267.8/4011.6(dzis IA =x=基本侧继电器差动线圈匝数 11/cdjs w o dzis W AI =式中:w。A为继电器动作安匝,应采用实际值,本设计中采用额定值,取得60安 匝。代入数据得160/1L6 5J7cdjsW=(匝选用差动线圈与一组平衡线圈匝数之和较IcdjsW小而相近的数 值,作为差动线圈
14、整定匝数cdzo W。即:实际整定匝数匝(5W =cdz继电器的实际动作电流II /60/512(dzi w o cdz AWA =保护装置的实际动作电流确定非 基本侧平衡线圈和工作线圈的匝数平衡线圈计算匝数 2W W /W 5(4.5/4.3310.2(phis cdz e cdz I =-二x -=匝故,取平 衡线圈实际匝数W0phz =工作线圈计算匝数w W 5(gz phz cdz W =+二匝计算由于整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差m fA04.0519.0/(019.0(W W /(W W (f =+-=+-=Acdz phisphz3短路电流计算(73.1 系统等效电路图(
15、83.2 基准参数选定(83.3 阻抗计算(均为标幺值(83.4 短路电流计算(84主变继电保护整定计算及继电器选择(104.1 瓦斯保护(104.2 差动保护(114.2.1 计算Ie及电流互感器变比(114.2.2 确定基本侧动作电流(124.2.3 确定基本侧差动线圈的匝数和继电器的动作电流(134.2.4 确定非基本侧平衡线圈和工作线圈的匝数(14425计算由于整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差f(14m4.2.6 初步确定短路线圈的抽头(14427保护装置灵敏度校验(144.3 过电流保护(144.4 过负荷保护(15phism此值小于原定值0.05,取法合适,不需重新计算。初步
16、确定短路线圈的抽头根据前面对BCH-2差动继电器的分析,考虑到本系统主变压器容量较小,励磁涌 流较大,应选用较大匝数的“C-C”抽头,实际应用中,还应考虑继电器所接的电流互感 器的型号、性能等,抽头是否合适,应经过变压器空载投入试验最后确定。427保护 装置灵敏度校验差动保护灵敏度要求值21m K本系统在最小运行方式下,10KV侧出口发生两相短路时,保护装置的灵敏度最 低。本装置灵敏度 Im Im in 10.866K I /10.86610.843/0.2771 2.72jx d dz K = x x = 满足要求。4.3过电流保护:保护动作电流按躲过变压器额定电流来整定hKdzK/IKIe
17、仁式中:KK可靠系数,采用1.2;hK返回系数,采用0.85;代入数据得中北大学课程设计说明书继电器的动作电流Idzj = I dz / nl = 146.7 /(40 / 3 = 6.35( A电流继电器的选择:DL-21C/10灵敏度按保护范围末端短路进行校验,灵 敏系数不小于 1.2。灵敏系数:Kim = 0.866Kjx Id31min /Idz = 0.866 x lx 0.405 / 0.1467 = 2.29 1.2满足要求。4.4过负荷保护:过负荷保护:其动作电流按躲过 变压器额定电流来整定。动作带延时作用于信号。Idz = KKIel/Kf= 1.05X103.9 / 0.8
18、5 = 128.4( A I dzj = I dz / n 1 = 128.4 / 3 / 40 = 5.56( A 延时时限取 10s,以 躲过电动机的自起动。当过负荷保护起动后,在到达时限后仍未返回,那么动作 ZDJH装置。4.5冷却风扇自起动:冷却风扇自起动:Idz = 0.71 el =0.7 x 103.9 =72,74( Aldzl =Idz/nl = 72.74 /(40 / 3 = 3.15( A 即,当继电器电流到达 3.15A 时,冷却风扇自起动。第15页共17页中北大学课程设计说明书5课程设计总结在课程设计两个星期的时间里,我 不仅将学习的专业知识温习了一遍,而且还深入的
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