某35kv變電所繼電保護課程設計

1、<p><b>　　1 前言:</b></p><p>　　1.1 變電站繼電保護的發(fā)展</p><p>　　變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠有用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配作用。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關系著全廠（所）電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定

2、，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。</p><p>　　繼電保護發(fā)展現(xiàn)狀，電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發(fā)展又為繼電保護技術的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護技術得天獨厚，在40余年的時間里完成了發(fā)展的4個歷史階段。隨著系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機技術、通信技術的進步，繼電保護技術面臨著進一步發(fā)展的趨勢。國內外繼電保護技術發(fā)展的趨勢為：計算機化，網(wǎng)絡化，

3、保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化。</p><p>　　繼電保護的未來發(fā)展，繼電保護技術未來趨勢是向計算機化，網(wǎng)絡化，智能化，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。微機保護技術的發(fā)展趨勢：</p><p>　?。?）高速數(shù)據(jù)處理芯片的應用</p><p>　　（2）微機保護的網(wǎng)絡化</p><p>　?。?）保護、控制、測量、信號

4、、數(shù)據(jù)通信一體化</p><p>　?。?）繼電保護的智能化。</p><p>　　1.2 繼電保護裝置的基本要求</p><p>　　繼電保護及自動裝置屬于二次部分了，它對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起闐至關重要的作用。</p><p>　　對繼電保護裝置的基本要求有四點：</p><p>　　選擇性：在可能的最小區(qū)間切除故

5、障，保證最大限度地向無故障部分繼續(xù)供電。</p><p>　　靈敏性：反映故障的能力，通常以靈敏系數(shù)表示。</p><p>　　快速性：能以最短時限將故障或異常消除。④選擇性。在可能的最小區(qū)間切除故障，保證最大限度地向無故障部分繼續(xù)供電。</p><p>　　可靠性：在該動作時，不發(fā)生拒動作。</p><p>　　選擇繼電保護方案時，除設置需

6、滿足以上4 項基本性能外，還應注意其經(jīng)濟性。即不僅考慮保護裝置的投資和運行維護費，還必須考慮因裝置不完善而發(fā)生拒動或誤動對國民經(jīng)濟和社會生活造成的損失。</p><p>　　1.3 繼電保護基本原理和保護裝置的組成 </p><p>　　繼電保護裝置要求能反應電氣設備的故障和不正常工作狀態(tài)并自動迅速地，有選擇性地動作于斷路器將故障設備從系統(tǒng)中切除，保證無故障設備繼續(xù)正常運行，將事故限制在最

7、小范圍，提高系統(tǒng)運行的可*性，最大限度地保證向用戶安全連接供電。 繼電保護裝置的作用是起到反事故的自動裝置的作用，必須正確地區(qū)分“正?！迸c“不正?！边\行狀態(tài)、被保護元件的“外部故障”與“內部故障”，以實現(xiàn)繼電保護的功能。因此，通過檢測各種狀態(tài)下被保護元件所反映的各種物理量的變化并予以鑒別。依據(jù)反映的物理量的不同，保護裝置可以構成下述各種原理的保護： (1)反映電氣量的保護 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，通常伴有電流增大、電壓

8、降低以及電流與電壓的比值(阻抗)和它們之間的相位角改變等現(xiàn)象。因此，在被保護元件的一端裝沒的種種變換器可以檢測、比較并鑒別出發(fā)生故障時這些基本參數(shù)與正常運行時的差別．就可以構成各種不同原理的繼電保護裝置。 例如: 反映電流增大構成過電流保護； 反映電壓降低(或升高)構成低電壓(或過電壓)保護； 反映電流與電壓間的相位角變化構成方向保護； 反映電壓與電流的比值的</p><p

9、><b>　　2設計原始資料</b></p><p>　　35KV供電系統(tǒng)圖,如圖1所示。</p><p>　　系統(tǒng)參數(shù)：電源I短路容量：SIDmax=200MVA；電源Ⅱ短路容量：</p><p>　　SⅡDmax=250MVA；供電線路：L1=L2=15km，L3=L4=10km，線路阻抗：XL=0.4Ω/km。</p>

10、<p>　　圖1 35KV系統(tǒng)原理接線圖</p><p>　　10KV母線負荷情況，見下表：</p><p>　　35KV變電所主接線圖，如圖2所示</p><p>　　SⅡ SI </p><p>　　L3 L4 DL1 L1

11、 L2 </p><p>　　B1 B 2 </p><p>　　DL6 DL7</p><p><b>　　DL8</b></p><

12、p>　　織 印 配 煉 備</p><p>　　布 染 電 鐵 用</p><p>　　廠 廠 所 廠 </p><p>　　圖2 35KV變電所主接線圖</p><p>

13、　　B1、B2主變容量、型號為6300kVA之SF1-6300/35型雙卷變壓器，Y-Δ/11之常規(guī)接線方式，具有帶負荷調壓分接頭，可進行有載調壓。其中Uk %=7.5。</p><p>　　運行方式：以SI、SⅡ全投入運行，線路L1~L4全投。DL1合閘運行為最大運行方式；以SⅡ停運，線路L3、L4停運，DL1斷開運行為最小運行方式。</p><p>　　已知變電所10KV出線保護最長動

14、作時間為1.5s。</p><p><b>　　2 短路電流計算</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)等效電路圖：</p><p>　　圖1系統(tǒng)等效電路圖 （各阻抗計算見2.3）</p><p>　　2.2 基準參數(shù)選定：</p><p>　　S=1000MVA,U= U即：35kv側U=37

15、kv,10kv側U=10.5kv。</p><p>　　2.3 阻抗計算（均為標幺值）：</p><p><b>　　系統(tǒng)： </b></p><p><b>　　線路：L1，L2：</b></p><p><b>　　L3，L4： </b></p><

16、p>　　變壓器：B1，B2：</p><p>　　2.4 短路電流計算：</p><p>　　1）最大運行方式：系統(tǒng)化簡如圖2所示。 </p><p>　　其中： X9=X2+X3∥X4＝0.719 X10= X1+X5∥X6＝0.5755</p><p>　　X11=X10

17、∥X9＝0.32 X12=X11+X7＝1.51</p><p>　　據(jù)此，系統(tǒng)化簡如圖3所示。</p><p>　　故知35KV母線上短路電流： </p><p>　　10KV母線上短路電流: </p><p><b>　　折算到35KV側:</b></p><p>　　

18、對于d3點以配電所計算:</p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　2) 最小運行方式下:系統(tǒng)化簡如圖4所示。</p><p>　　因SⅡ停運,所以僅考慮SⅠ單獨運行的結果；</p><p>　　所以35KV母線上

19、短路電流：</p><p>　　所以10KV母線上短路電流： </p><p>　　折算到35KV側: </p><p>　　對于d3以配電所進行計算:</p><p><b>　　折算到35KV側：</b></p><p><b>　　圖4</b></p>&

20、lt;p>　　2.6 短路電流計算結果</p><p>　　由節(jié)通過化簡，再通過公式計算所得出的短路電流計算結果，可以列出表2-1所示的短路電流計算結果。</p><p>　　表2-1 短路電流計算結果</p><p>　　3 主變繼電保護整定計算及繼電器選擇</p><p><b>　　3.1瓦斯保護：</b>&

21、lt;/p><p>　　輕瓦斯保護的動作值按氣體容積為250～300整定，本設計采用280。</p><p>　　重瓦斯保護的動作值按導油管的油流速度為0.6～1.5整定本，本設計采用0.9。</p><p>　　瓦斯繼電器選用FJ3-80型。</p><p>　　3.2 縱聯(lián)差動保護：</p><p>　　選用BCH-2

22、型差動繼電器。</p><p>　　3.2.1 計算Ie及電流互感器變比，列表如下：</p><p>　　3.2.2 確定基本側動作電流：</p><p>　　1）躲過外部故障時的最大不平衡電流 …………………（1）</p><p><b>　　利用實用計算式：</b></p><p>　　式中

23、：Krel—可靠系數(shù)，采用1.3； </p><p>　　—非同期分量引起的誤差，采用1；</p><p>　　—同型系數(shù)，CT型號相同且處于同一情況時取0.5，型號不同時取1，本設計取1。</p><p>　　Ker—電流互感器10%的誤差系數(shù)。</p><p>　　ΔU—變壓器調壓時所產生的相對誤差，采用調壓百分數(shù)的一半，本設計取0.05

24、。</p><p>　　Δ—繼電器整定匝書數(shù)與計算匝數(shù)不等而產生的相對誤差，暫無法求出，先采用中間值0.05。</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得 躲過變壓器空載投入或外部故障后電壓恢復時的勵磁涌流</p><p>　　……………………………………………………（2）</p><p>　　式中：—可靠系數(shù)，采用1.3； </p>&

25、lt;p><b>　　—變壓器額定電流：</b></p><p>　　代入數(shù)據(jù)得 </p><p>　　3）躲過電流互改器二次回路短線時的最大負荷電流</p><p>　　……………………………………………………（3）</p><p>　　式中： —可靠系數(shù)，采用1.3； </p>&l

26、t;p>　　—正常運行時變壓器的最大負荷電流；采用變壓器的額定電流。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得 </b></p><p>　　比較上述（1），（2），（3）式的動作電流，取最大值為計算值，</p><p>　　即： </p><p>　　3.2.3 確定基本側差動線圈的匝數(shù)和

27、繼電器的動作電流</p><p>　　將兩側電流互感器分別結于繼電器的兩組平衡線圈，再接入差動線圈，使繼電器的實用匝數(shù)和動作電流更接近于計算值；以二次回路額定電流最大側作為基本側，基本側的繼電器動作電流及線圈匝數(shù)計算如下：</p><p>　　基本側（35KV）繼電器動作值 </p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得 </b>

28、</p><p>　　基本側繼電器差動線圈匝數(shù) </p><p>　　式中：為繼電器動作安匝，應采用實際值，本設計中采用額定值，取得60安匝。</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得 </p><p>　　選用差動線圈與一組平衡線圈匝數(shù)之和較小而相近的數(shù)值，作為差動線圈整定匝數(shù)。</p><p><b>　

29、　即：實際整定匝數(shù)</b></p><p>　　繼電器的實際動作電流 </p><p>　　保護裝置的實際動作電流 </p><p>　　3.2.4 確定非基本側平衡線圈和工作線圈的匝數(shù)</p><p><b>　　平衡線圈計算匝數(shù)</b></p><p>　　故，取平衡線圈實際

30、匝數(shù)</p><p><b>　　工作線圈計算匝數(shù)</b></p><p>　　3.2.5 計算由于整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產生的相對誤差</p><p>　　此值小于原定值0.05，取法合適，不需重新計算。</p><p>　　3.2.6 初步確定短路線圈的抽頭</p><p>　　根據(jù)前面對B

31、CH-2差動繼電器的分析，考慮到本系統(tǒng)主變壓器容量較小，勵磁涌流較大，故選用較大匝數(shù)的“C-C”抽頭，實際應用中，還應考慮繼電器所接的電流互感器的型號、性能等，抽頭是否合適，應經(jīng)過變壓器空載投入試驗最后確定。</p><p>　　3.2.7 保護裝置靈敏度校驗</p><p>　　差動保護靈敏度要求值</p><p>　　本系統(tǒng)在最小運行方式下，10KV側出口發(fā)生兩

32、相短路時，保護裝置的靈敏度最低。</p><p>　　本裝置靈敏度 滿足要求。</p><p>　　3.3 過電流保護：</p><p>　　1）保護動作電流按躲過變壓器額定電流來整定</p><p>　　式中：—可靠系數(shù)，采用1.2；</p><p>　　—返回系數(shù)，采用0.85；</p><

33、p>　　代入數(shù)據(jù)得 </p><p>　　繼電器的動作電流 </p><p>　　電流繼電器的選擇：DL-21C/10</p><p>　　靈敏度按保護范圍末端短路進行校驗，靈敏系數(shù)不小于1.2。</p><p><b>　　靈敏系數(shù)：</b></p><p><b>

34、　　滿足要求。</b></p><p>　　3.4 過負荷保護：</p><p>　　其動作電流按躲過變壓器額定電流來整定。動作帶延時作用于信號。</p><p>　　延時時限取10s，以躲過電動機的自起動。</p><p>　　當過負荷保護起動后，在達到時限后仍未返回，則動作ZDJH裝置。</p><p>

35、;　　3.5 冷卻風扇自起動：</p><p>　　即，當繼電器電流達到3.15A時，冷卻風扇自起動。</p><p>　　4 課程設計體會及總結：</p><p>　　通過這次課程設計讓我學到了很多東西，雖然遇到了一些困難，可是通過與同學們的討論、瀏覽書籍和電子網(wǎng)頁，最終還是得到了解決。這次課程設計，讓我對課本上的知識有了更加深刻的理解，將理論學習與實踐有機的進行

36、了結合。經(jīng)過這次學習，同樣讓我對繼電保護的發(fā)展、要求、應用，有了進一步的了解。非常感謝同學們對我的幫助以及老師們對我的指導。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 賀家李 宋從矩．電力系統(tǒng)繼電保護原理．第三版．北京：中國電力出版社 </p><p>　　[2] 劉介才．工廠供電設計指導．北京：機