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1、35kv變電站課程設(shè)計1 前言繼電保護(hù)主要利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時的電氣量（電流、電壓、功率、頻率等）的變化，構(gòu)成繼電保護(hù)動作的原理，也有其他的物理量,如變壓器油箱內(nèi)故障時伴隨產(chǎn)生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強度的增高。大多數(shù)情況下，不管反應(yīng)哪種物理量,繼電保護(hù)裝置都包括測量部分（和定值調(diào)整部分)、邏輯部分、執(zhí)行部分。電力系統(tǒng)運行要求安全可靠。但是，電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多,結(jié)構(gòu)各異，運行情況復(fù)雜，覆蓋的地域遼闊。因此,受自然條件，設(shè)備及人為因素的影響（如雷擊，倒塌，內(nèi)部過電壓或者運行人員誤操作等），電力系統(tǒng)會發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)。最常見，危害最大的故障是各種形式的短

2、路.電力生產(chǎn)發(fā)、送、變、用的同時性，決定了它的一個過程重要性，電力系統(tǒng)要通過設(shè)計，組織,以使電力能夠可靠，經(jīng)濟的送到用戶，對供電系統(tǒng)最大的威脅就是短路故障，它給系統(tǒng)帶來了巨大的破壞作用，因此我們必須采取措施來防范它。繼電保護(hù)裝置的基本任務(wù)是：自動，迅速，有選擇性將系統(tǒng)中的切除，使故障元件損壞程度盡量可能降低，并保證該系統(tǒng)相符故障部分迅速恢復(fù)正常運行。反映電器元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力，發(fā)出信號，減負(fù)荷或者延時跳閘。繼電保護(hù)及自動化是研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運行的異常工況，以探討其對策的反事故自動化措施。因在其發(fā)展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護(hù)電力系統(tǒng)及

3、其元件（發(fā)電機、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害，所以沿稱繼電保護(hù)。基本任務(wù)是:當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi)，自動將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響。2 概述2。1 設(shè)計依據(jù)2.1。135kV變電站繼電保護(hù)設(shè)計任務(wù)書 2.1.2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（中國電力出版社）2.2 設(shè)計規(guī)模本設(shè)計為35KV降壓變電所.主變?nèi)萘?00KVA，電壓等級為35/10KV。2。3 設(shè)計原始資料2.3.1 35KV變電站主接線圖 圖2。1 35KV變電站主接線圖2.3.2主要參數(shù)C1 系統(tǒng)： X1= 0.0

4、6/0。12； X2=X1 ; X1 以1000kVA，37KV為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值，分子為最大方式,分母為最小方式的阻抗標(biāo)幺值.C2系統(tǒng)： X1= 0.1/0。15； X2=X1 ; X1 以1000kVA,37KV為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值，分子為最大方式，分母為最小方式的阻抗標(biāo)幺值。A 站:有兩臺雙卷變壓器 容量為2400kVA 3542。5%/11kv ；Uk%=6.5%。35KV線路X1=0。4/km ；10KV電纜線路R=0.45/km ，X=0.08/km.XL-1 最大負(fù)荷130kVA ；XL2最大負(fù)荷100kVA;XL3最大負(fù)荷80kVA ； XL4最大負(fù)荷100kVA ；XL5最大負(fù)荷110

5、kVA ；XL6最大負(fù)荷150kVA .其中一類負(fù)荷45%；二類負(fù)荷25；三類負(fù)荷30%。 XL6為雙回線.3 變電所繼電保護(hù)和自動裝置規(guī)劃3.1 系統(tǒng)分析及繼電保護(hù)要求本設(shè)計35/10KV系統(tǒng)為雙電源35KV單母線分段接線，10KV側(cè)單母線分段接線，所接負(fù)荷多為化工型，屬一二類負(fù)荷居多.為保證安全供電和電能質(zhì)量,繼電保護(hù)應(yīng)滿足四項基本要求，即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。3.2 本系統(tǒng)故障分析3。2.1系統(tǒng)線路主要的故障本設(shè)計中的電力系統(tǒng)具有非直接接地的架空線路及中性點不接地的電力變壓器等主要設(shè)備。就線路來講,其主要故障為單相接地、兩相接地和三相接地。3.2.2電力變壓器的故障電力變壓器的

6、故障分為外部故障和內(nèi)部故障兩類。變壓器的外部故障常見的是高低壓套管及引線故障，它可能引起變壓器出線端的相間短路或引出線碰接外殼。變壓器的內(nèi)部故障有相間短路、繞組的匝間短路和絕緣損壞.3.2.3變壓器的不正常情況變壓器的不正常運行過負(fù)荷、由于外部短路引起的過電流、油溫上升及不允許的油面下降。3。310KV線路繼電保護(hù)裝置根據(jù)線路的故障類型，按不同的出線回路數(shù)，設(shè)置相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置如下:3。3。1單回出線保護(hù)適用于織布廠和膠木廠出線.采用兩段式電流保護(hù),即電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)。其中電流速斷保護(hù)為主保護(hù)，不帶時限，0S跳閘。3.3。2雙回路出線保護(hù)適用于印染廠、配電所和煉鐵廠出線.采用平行雙回

7、線路橫聯(lián)方向差動保護(hù)加電流保護(hù)。其中橫聯(lián)方向差動保護(hù)為主保護(hù).電流保護(hù)作為橫聯(lián)方向差動保護(hù)的后備保護(hù)。3.4主變壓器繼電保護(hù)裝置設(shè)置變壓器為變電所的核心設(shè)備，根據(jù)其故障和不正常運行的情況，從反應(yīng)各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)的安全性出發(fā),設(shè)置相應(yīng)的主保護(hù)、異常運行保護(hù)和必要的輔助保護(hù)如下：變壓器為變電所的核心設(shè)備,根據(jù)其故障和不正常運行的情況，從反應(yīng)各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)的安全性出發(fā),設(shè)置相應(yīng)的主保護(hù)、異常運行保護(hù)和必要的輔助保護(hù)如下:3.4。1主保護(hù)瓦斯保護(hù)（以防御變壓器內(nèi)部故障和油面降低）、縱聯(lián)差動保護(hù)(以防御變壓器繞組、套管和引出線的相間短路）。3。4.2后備

8、保護(hù)過電流保護(hù)（以反應(yīng)變壓器外部相間故障）、過負(fù)荷保護(hù)（反應(yīng)由于過負(fù)荷而引起的過電流)。3.4。3異常運行保護(hù)和必要的輔助保護(hù)溫度保護(hù)（以檢測變壓器的油溫，防止變壓器油劣化加速）和冷卻風(fēng)機自啟動（用變壓器一相電流的70%來啟動冷卻風(fēng)機，防止變壓器油溫過高）。3.5 變電所的自動裝置3。5。1瞬時故障的繼電保護(hù)針對架空線路的故障多系雷擊、鳥害、樹枝或其它飛行物等引起的瞬時性短路，其特點是當(dāng)線路斷路器跳閘而電壓消失后，隨著電弧的熄滅，短路即自行消除。若運行人員試行強送，隨可以恢復(fù)供電，但速度較慢,用戶的大多設(shè)備（電動機）已停運，這樣就干擾破壞了設(shè)備的正常工作，因此本設(shè)計在10KV各出線上設(shè)置三相自

9、動重合閘裝置（CHZ），即當(dāng)線路斷路器因事故跳閘后,立即使線路斷路器自動再次重合閘，以減少因線路瞬時性短路故障停電所造成的損失。3。5.2提高供電可靠性：針對變電所負(fù)荷性質(zhì)，縮短備用電源的切換時間，提高供電的不間斷性，保證人身設(shè)備的安全等,本設(shè)計在35KV母聯(lián)斷路器（DL1)及10KV母聯(lián)斷路器（DL8）處裝設(shè)備用電源自動投入裝置(BZT)。3.5。3保證系統(tǒng)電能質(zhì)量 頻率是電能質(zhì)量的基本指標(biāo)之一,正常情況下,系統(tǒng)的頻率應(yīng)保持在50Hz，運行頻率和它的額定值見允許差值限制在0.5Hz內(nèi)，頻率降低會導(dǎo)致用電企業(yè)的機械生長率下降，產(chǎn)品質(zhì)量降低，更為嚴(yán)重的是給電力系統(tǒng)工作帶來危害，而有功功率的缺額會

10、導(dǎo)致頻率的降低，因此，為保證系統(tǒng)頻率恒定和重要用戶的生產(chǎn)穩(wěn)定，本設(shè)計10KV出線設(shè)置自動頻率減負(fù)荷裝置（ZPJH）,按用戶負(fù)荷的重要性順序切除。3。6 本設(shè)計繼電保護(hù)裝置原理概述3。6。1 10KV線路電流速斷保護(hù)根據(jù)短路時通過保護(hù)裝置的電流來選擇動作電流的，以動作電流的大小來控制保護(hù)裝置的保護(hù)范圍；有無時限電流速斷和延時電流速斷，采用二相二電流繼電器的不完全星形接線方式，本設(shè)計選用無時限電流速斷保護(hù).3.6。2 10KV線路過電流保護(hù)10KV線路過電流保護(hù)是利用短路時的電流比正常運行時大的特征來鑒別線路發(fā)生了短路故障，其動作的選擇性由過電流保護(hù)裝置的動作具有適當(dāng)?shù)难訒r來保證，有定時限過電流保

11、護(hù)和反時限過電流保護(hù);本設(shè)計與電流速斷保護(hù)裝置共用兩組電流互感器，采用二相二繼電器的不完全星形接線方式，選用定時限過電流保護(hù)，作為電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)，來切除電流速斷保護(hù)范圍以外的故障，其保護(hù)范圍為本線路全部和下段線路的一部分。3.6。3 平行雙回線路橫聯(lián)方向差動保護(hù)平行雙回線路橫聯(lián)方向差動保護(hù)是通過比較兩線路的電流相位和數(shù)值相同與否鑒別發(fā)生的故障；由電流起動元件、功率方向元件和出口執(zhí)行元件組成，電流起動元件用以判斷線路是否發(fā)生故障，功率方向元件用以判斷哪回線路發(fā)生故障，雙回線路運行時能保證有選擇的動作。該保護(hù)動作時間0S，由于橫聯(lián)保護(hù)在相繼動作區(qū)內(nèi)短路時，切除故障的時間將延長一倍，故加裝一

12、套三段式電流保護(hù)，作為后備保護(hù).3。6.4 變壓器瓦斯保護(hù)變壓器瓦斯保護(hù)是利用安裝在變壓器油箱與油枕間的瓦斯繼電器來判別變壓器內(nèi)部故障;當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，電弧使油及絕緣物分解產(chǎn)生氣體。故障輕微時，油箱內(nèi)氣體緩慢的產(chǎn)生，氣體上升聚集在繼電器里，使油面下降,繼電器動作，接點閉合，這時讓其作用于信號，稱為輕瓦斯保護(hù)；故障嚴(yán)重時，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體,在該氣體作用下形成強烈的油流，沖擊繼電器，使繼電器動作,接點閉合，這時作用于跳閘并發(fā)信，稱為重瓦斯保護(hù)。3。6.5變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)是按照循環(huán)電流的原理構(gòu)成。在變壓器兩側(cè)都裝設(shè)電流互感器，其二次繞組按環(huán)流原則串聯(lián),差動繼電器并接在

13、回路壁中，在正常運行和外部短路時，二次電流在臂中環(huán)流，使差動保護(hù)在正常運行和外部短路時不動作,由電流互感器流入繼電器的電流應(yīng)大小相等，相位相反，使得流過繼電器的電流為零；在變壓器內(nèi)部發(fā)生相間短路時，從電流互感器流入繼電器的電流大小不等，相位相同,使繼電器內(nèi)有電流流過.但實際上由于變壓器的勵磁涌流、接線方式及電流互感器誤差等因素的影響,繼電器中存在不平衡電流，變壓器差動保護(hù)需解決這些問題，方法有：靠整定值躲過不平衡電流。采用比例制動差動保護(hù).采用二次諧波制動。采用間歇角原理。采用速飽和變流器。本設(shè)計采用較經(jīng)濟的BCH-2型帶有速飽和變流器的繼電器，以提高保護(hù)裝置的勵磁涌流的能力。4 短路電流計算4。1 系統(tǒng)等效電路圖： C1 C2 1 2 X1 X2 3 4 0。00292 0。00380 DL1 d15 6 0。1625 0.1625 DL2 d2 XL d3圖4。1系統(tǒng)等效電路圖 （各阻抗計算見3.3)4.2基準(zhǔn)參數(shù)選定： SB=1000KVA，UB=Uav即：35kV側(cè)U