变电所继电保护(共10页)

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1、目录工程概况1第一章35KV变电所继电保护21.1 继电保护的重要性21.2 继电保护的基本原理21.3 继电保护装置的任务21.4 对继电保护的基本要求3第二章35KV变电所继电保护设计32.1三段式电流保护原理32.2线路的保护整定计算4第三章继电保护装置的选择73.1电流互感器的确定73.2电压互感器的选定73.3中间继电器83.4电流继电器83.5时间继电器83.6信号继电器93.7 熔断器9参考文献10致谢词11工程概况目前国家正致力于打造强力的电网建设力度，以实现资源优化配置，使全国的电力供应得到更好的发展。我国是产电地区主要是在西部，而西部并不发达，所以要把电力送到东部地区，使全

2、国经济能更好的发展。为了保证电力的输送更加的可靠，就要求一次系统的坚强、科学与合理，此外对一次系统的操控需要二次系统提出了更高的要求，这就促使了二次系统的技术发展与进步。变电所二次系统主要是由继电保护和微机监控（远动技术）所形成，发电厂与变电所自动化技术获得了显著的发展与进步。变电所综合自动化技术将继电保护、测量系统、控制系统、调节系统、信号系统和远动系统等多个独立的功能系统配成的综合系统。对于本设计中，主要是针对35KV变电所继电保护的结构、运行的设计。主变压器型号的选定为HKSSPZ-25000-35/10，额定电流为0.412/38.49KA，所用变压器额定电压为35/0.23KV（50

3、-100KVA）。本设计采用两台35KV的变压器并联供电方式，总共引出线两组线进入变电室内。通过电流、电压互感器再次取电源给其相应的电气元件回路。继电保护的基本要求是可靠性、选择性、快速性、灵敏性，即通常所说的“四性”这些要求之间，有的相辅相成、有的相互制约，需要对不同的使用条件分别进行协调。第一章 35KV变电所继电保护继电器是一种反应与传递信息的自动电气元件，是电力系统保护与生产自动化的自动、远动、遥控测和遥讯等自动装置的重要组成部分。变电所继电保护能够在变电站运行过程中发生故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和出现不正常现象时（过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯保护、超温、控制与测量

4、回路断线等），迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警，从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统稳定运行。1.1 继电保护的重要性电力规程规定：任何电力设备（线路、母线、变压器等）都不允许在无继电保护的状态下运行。所有运行设备都必须有两套交、直流输入和输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护。当任一套继电保护装置或任一组断路器拒绝动作时，能有另一套继电保护装置操作另一组断路器切除故障。在所有情况下，要求这两套继电保护装置和断路器所取的直流电源都有不同的熔断器供电。可见，虽然继电保护不是电力系统的一次设备，但在保证一次设备安全运行方面担负着不可或缺的重

5、要角色。1.2 继电保护的基本原理电力系统发生故障时，会引起电流的增加和电压的降低，以及电流、电压间相位角的变化。因此，利用故障时参数与正常运行时的差别，就可以构成各种不同原理和类型的继电保护。变电所继电保护是根据变配电站运行过程中发生故障时，在整定时间内，有选择的发出跳闸命令或报警信号。可靠系数为一个经验数据，计算继电器保护动作值时，要将计算结果再乘以可靠系数，以保证继电保护动作的准确与可靠，其范围为1.3-1.5。发生故障时的最小值与保护的动作值之比为继电保护的灵敏系数，一般为1.2-2，应根据设计规范要进行选择。例如：一、反应电流的改变，有电流速断、定时限过电流及零序电流保护；二、反应电

6、压改变的，有低压或过电压保护；三、既有反应电流又有反应电流与电压间相角改变的，有方向过电流保护；四、反应电压与电流的比值，即反应短路点到保护安装处阻抗的有距离保护等；五、反应输入电流与输出电流之差的，有变压器差动保护等。1.3 继电保护装置的任务继电保护装置是按照保护的要求，将各种继电器按一定的方式进行连接合组合而成的电气装置，其任务是：一、当发生故障时，自动、迅速，有选择地将故障元件从供电系统中切除，使故障元件免除继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。二、当出现不正常工作状态时，继电保护装置动作发出信号，减负荷或跳闸，以便引起运行人员注意，及时地处理，保证安全供电。三、变电所继电

7、保护能够在变电所运行过程中发生故障和出现不正常现象时，迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警，从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统稳定运行。1.4 对继电保护的基本要求 为了完成其任务，继电保护装置需要满足一下四个基本要求：一、选择性当被保护对象发生故障时，只切除故障元件或线路，而系统的其他健全部分仍然正常运行。二、速动性 快速地切除故障可以缩小故障元件的破坏速度，减小因故障带来的损失，减小用户在故障低电压小的故障时间。三、灵敏性在被保护范围内，不论短路的性质和位置如何，保护装置都应迅速、正确地动作，这就是继电保护的灵敏度，即反应被保护范围发生故障或不正常情况的能

8、力。四、可靠性该保护区发生短路或出现不正常状态时，保护装置应该准确灵敏的动作，而在其他地方发生故障会无故障时，不应该动作。以上四项要求对于具体的保护装置来说，不一定同等重要，而往往有所侧重。例如对电力线路的保护装置，其选择性要求比较高，而灵敏系数可以略低一些。第二章 35KV变电所继电保护设计在世界经济迅猛发展的时期，科学技术水平不断发展，对变电所的要求也越来越高。对于每个国家来说，要得到更好的发展就要从科学的角度、国际形势出发，电力的发展将起到重要作用。如果没有电，工厂就不能生产，电力机车就无法运行等。在2008年的春节期间，中国的南部地区遇到了严重的大雪灾，造成输电线路中断，导致电力机车无

9、法运行，致使许多旅客停滞在车站，而无法回家，造成重大事故。可见，保证电力系统正常运行是非常重要的。需要的电气元件主要有：电压互感器、电流互感器、时间继电器、过电流继电器、欠压失压继电器、中间继电器、信号继电器、电压继电器、电流继电器等。2.1三段式电流保护原理对于35/10型的变电所，由于其电压等级不是很高，所以不宜进行远距离的电力输送，应选15km左右的供电半径。本设计中，变电所的辐射范围选择10km。对此线路的保护可以选用阶段式保护。三段式电流保护归总式原理图3-1所示。图2-1 三段归总式电流保护原理图其构成为：1. I段保护测量元件由1KA、2KA组成，电流继电器动作后起动1KA发I段

10、保护动作信号，并由出口继电器1KM接通QF跳闸回路。2. 段保护测量元件由3KA、4KA组成，电流继电器动作后起动时间继电器1KT,1KT经延时起动2KS发段保护动作信号并由出口继电器1KM接通QF跳闸回路，1KT延时整定值为电流段动作时限。I、段保护共同构成主保护，可共用一个出口继电器。3. 段保护测量元件由5KA、6KA组成，电流继电器动作后起动时间继电器2KT,2KT经延时起动3KS发段保护动作信号并由出口继电器2KM接通QF跳闸回路，2KT延时整定值为电流段动作时限。段保护为后备保护，提高可靠性。2.2线路的保护整定计算断路器1QF、2QF均装设阶段式相间电流保护P1、P2,等值电源的

11、系统阻抗：， ；线路没千米正序阻抗。1QF流过的最大负荷电流，各段可靠系数取系数，继电器返回系数，自起动系数。如图3-2所示：图2-2 电流保护整定图1. 保护1电流I段整定计算求动作电流。按躲过最大运行方式下本线路末端（即母线处）三相短路时流过保护的最大短路电流整定，即= （36）=1.25灵敏性校验，即求出最大、最小保护范围。在最大运行方式下发生三相短路时的保护范围为在最小运行方式下发生两相短路时的保护范围为2. 保护1电流2段整定计算求动作电流。按与相邻线路保护2的I段动作电流相配合的原则整定，即= (37)=1.11.25 =0.82kA灵敏系数校验。利用最小运行方式下本线路末端（即B

12、母线处）发生两相金属想短路时电流保护的电流校验，即 （38）=（）/0.82=1.491.3灵敏度满足要求。变压器过电流保护的单相原理图2-3所示，图2-3 变压器过电流保护单相原理接线图保护装置的启动电流 （39）式中 为可靠系数，一般取1.2-1.3；为返回系数，取0.85。由公式（39）式，得变压器的动作电流。采用的电流速断器的整定值为423.5A,动作时间小于0.5S第三章 继电保护装置的选择3.1电流互感器的确定根据35KV变10KV的变压器的要求，选择的电流继电器的额定电流为5A。电流互感器通过一定的变比将大电压变为小电压，以便于用低压仪表进行测量。其二次绕组是绝对不允许开路的，相

13、当于一个工作在短路状态的变压器。一旦二次绕组出现开路时，其将会失去作用，有可能造成严重的后果，甚至是变电所所管辖的范围大面积的停电事故，造成重大经济损失。当电流互感器用于电路中，可作电流、电能、功率测量和继电保护及自动化设备的辅助装置，它将高电压大电流变换成低电压、小电流（通常是5A或1A）后，供给二次回路测量仪表和继电保护等设备使用。一、选用电流互感器型号LJWD-35，其额定电流为 (31)即 158.7A （32）对电流互感器选用额定电流为5A，其一、二次变比为n, （33）其中：为功率因素，取0.9。为变压器额定电流。为电流互感器的额定电流。为变压器的视在功率，为线电压。当一次部分电流

14、过大时，容易造成设备的损坏，因此为了确保供电系统的正常运行，需要选择适当的动作电流，电流达到电流互感器的动作电流时，使其动作。本设计中，设定电流互感器的动作电流为160A。选用的电流互感器变比为1：30，额定电流为5A，动作电流为160A。3.2电压互感器的选定电压互感器是一种把高压变为低压，近似一个电压源。它将髙电压变换成标准的低电压后，供给测量仪表和继电保护的电压线圈，既可以利用低压仪表间接测量髙电压的电压和计量之用，又可以保证设备及工作人员的安全。正常使用时，二次侧所带的负荷较大，不允许短路。电压互感器的变比约等于一、二次绕组的匝数比，两侧电压的相位差则接近于零。选择的电压互感器为100

15、00/100V。按结构原理通常可分为电磁式电压互感器和电容式电压互感器两大类。由于规定电压互感器二次电压为,100V。其变比为n。 （34）对于供电系统对电压的规定，可知10KV侧电压不得低于额定电压的90%。设定其动作电压为，由公式： （35）求得， KV。一旦10KV侧的电压低于9KV时，电压互感器就动作，确保供电系统的正常运行。所以选用的电压互感器变比为n=100, 动作电压为9KV。根据图2-1需要的设备有：6个KA电流继电器、2个KT时间继电器、3个KS信号继电器、2个KM中间继电器、2个TA电流互感器、1个RY热继电器、1个QF熔断器。图2.32需要的设备有：1个变压器1个KA电流

16、继电器、1个KT时间继电器、1个KS信号继电器、1个KOM保护出口中间继电器、2个QF熔断器。3.3中间继电器1.DZS-17E型延时中间续电器，该继电器用于继电保护及自动装置的电流回路，作为增加触点数量和容量的返回延时辅助继电器，还可用于需要延时的其他回路中中间继电器的确定：额定电压动作电压返回时间功率消耗小于触点容量220V（30%-70%）UN2.5-3.25W250V/1A/50W3.4电流继电器电流继电器用于发电机、变压器及输电线路的过负荷和短路的继电保护线路中，并且本继电器在电力系统CT饱和后仍能正确动作。选用型号DL-10型电流继电器电流继电器的确定：技术参数辅助电源整定范围整定

17、误差返回系数动作时间功率消耗触点容量返回时间数据220V0.05-0.499A2.50925ms5W50W50W27ms3.5时间继电器SS-21A型时间继电器(以下简称继电器)适用于各种继电器保护及自动控制线路中，使被控制的元件得到所需要的高精度延时选用型号SS-21A额定电压DC220V额定范围0.01-0.99s触点型式1幅瞬动转换先预置好延时值，再通电使用。在通电时设定，其设定值无效，须重新通电或接通复位断子，使其清零后，才能生效。预置完成后，应盖上防护罩，避免触动拨码开关，产生误动作。时间继电器的确定：技术参数动作值返回值触点容量介质强度数据701050W2000V-50Hz3.6信

18、号继电器本继电器用于直流操作的保护和自动控制装置中，作为机械保持和手动复位的动作指示器，选用型号DX-8G型为横向安装。应用范围DX-8G型信号继电器(以下简称继电器)在直流操作的保护和自动控制装置中，用作机械保持和手动复归的动作指示器信号继电器的确定：技术参数额定电压额定电流动作值功率消耗介质强度数据220V0.25A902W2KV-1min3.7 熔断器户外跌落式高压熔断器35kV及以下的户外式高压熔断器主要是跌落式高压熔断器.主要用于保护输电线路和配电变压器选用P W10户外跌落式熔断器产品描述：用途本系列熔断器适用于交流50Hz， 额定电压至690V，额定电流至125A，主要用于在电气

19、装置中作线路过载和短路保护（qg/gl），还可派生为半导体器件及其成套装置的短路保护（aR）以及电动机短路保护（am）.熔断器的确定：技术参数额定电压额定电流频率数据690V125A50HZ参考文献1 苏玉林，刘志民，熊森.怎样看电气二次回路图.中国电力出版社，1992.22 李坚.变电运行及生产管理技术问答.中国电力出版社，2008.13 郭光荣.电力系统继电保护.高等教育出版社，2006.74 徐树德.厂矿供电.中国科学技术出版社，1990.105 吕千.进网作业电工培训教材.辽宁科学技术出版社，1993.16 李军.供配电技术.中国轻工业出版社，2007.17 丁书文.变电站综合自动化系

20、统实用技术问答.中国电力出版社，2007.6致谢词为期一个学期的毕业论文（设计）已接近尾声了，我的三年大学生涯也即将圈上一个句号。此刻我的心中却有些怅然若失，因为那些熟悉的恩师们和各位可爱的同学们，我们也即将挥手告别了。值此论文完成之际，心中充满了一片感激之情，在整个论文完成的过程中得到了我的导师黄绘黄老师的精心指导，在此要向他致以最崇高的敬意。黄老师总是在百忙之中抽出时间来为我们解答论文设计过程中的疑惑。我之所以选择黄老师作为我的导师完全是由于他平易近人的生活作风和高深的学术造诣，他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的工作作风给予我无尽的启迪。再次向黄老师献上诚挚的谢意。感谢我的全体舍友，在论文完成的过程中是他们在生活上和学习上给予我很大的帮助和支持。感谢所有老师，在我进行毕业设计的过程中是他们不断给我自信，如今才能顺利完稿。感谢供电2班的全体成员，在这个大家庭中使我学会了宽容，忍让，团结与互助。大家在学习上互相交流，生活上相互帮助，再次衷心的向大家说一声谢谢。最后我要诚挚地感谢我的家人，是他们无微不至的关怀、一贯的体谅与支持，使我能在工作和学习上不断前进，他们是我努力工作和积极生活的精神支柱。向所有关心我的亲人、同学和朋友们表示深深的谢意！