1、35kV變電站繼電保護畢業設計廣西大學本科畢業設計論文中文摘要繼電保護主要利用電力系統中元件發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，構成繼電保護動作的原理，也有 其他的物理量，如變壓器油箱內故障時伴隨產生的大量瓦斯和油流速度 的增大或油壓強度的增高。大多數情況下，不管反應哪種物理量，繼電 保護裝置都包括測量部分（和定值調整部分）、邏輯部分、執行部分。繼電保護及自動化是研究電力系統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。因在其發展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統及其元件（發電機、變壓器、輸電線 路等），使之免遭損害，所以沿稱繼電保護。基本

2、任務是：當電力系 統發生故障或異常工況時，在可能實現的最短時間和最小區域內，自動將故障設備從系統中切除，或發出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區供電的影響。關鍵詞：短路電流繼續保護整定35kV變電站繼電保護畢業設計廣西大學本科畢業設計論文目錄中文摘要第一章緒論1第二章 課程設計任務書 10第三章 課程設計內容及其過程 113.1變電所繼電保護和自動裝置規劃 111.1.1.1 系統分析及繼電保護要求 111.1.2 本系統故障分析 111.1.3 10KV 線路繼電保護裝置 161.1.4 主變壓器繼電保護裝置設置 201.1.5 變電所的自動裝置201.1.6

3、 本設計繼電保護裝置原理概述 203.2 短路電流計算203.2.1 系統等效電路圖 203.2.2 基準參數選定 203.2.3 阻抗計算（均為標幺值）203.2.4 短路電流計算203.3 主變繼電保護整定計算及繼電器選擇 243.3.1 瓦斯保護243.3.2 縱聯差動保護 243.3.3 過電流保護 263.3.4 過負荷保護263.3.5 冷卻風扇自起動26第四章照明及通風31第五章監控系統32第六章監控系統廠家資料33第七章課程設計總結34結束語35致謝36參考文獻37第一章緒論電力系統的飛速發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展又為繼電保護技術

4、的發展不斷地注入了 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 展的4個歷史階段。建國后，我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電 器制造工業和繼電保護技術隊伍從無到有，在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。50年代，我國工程技術人員創造性地吸 收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術，建成了一 支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍，對 全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進 消化了當時國外先進的繼電器制造技術，建立了我國自己的繼電器制造 業。因而在60年代中我國已建成了繼電保護研究、設計、制造、運行

5、和 教學的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代，為我國繼電保護技 術的發展奠定了堅實基礎。自50年代末，晶體管繼電保護已在開始研究。 60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發展和廣泛采用的時代 。其 中天津大學與南京電力自動化設備廠合作研究的500kv晶體管方向高頻保護和南京電力自動化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護，運行于 葛洲壩500 kv線路上，結束了 500kv線路保護完全依靠從國外進口的 時代。在此期間，從70年代中，基于集成運算放大器的集成電路保護已 開始研究。到80年代末集成電路保護已形成完整系列，逐漸取代晶體管 保護。到90年代初集成電路保護的研制、生產、應用仍處于主導

6、地位，這是集成電路保護時代。在這方面南京電力自動化研究院研制的集成電 路工頻變化量方向高頻保護起了重要作用，天津大學與南京電力自動化 設備廠合作研制的集成電路相電壓補償式方向高頻保護也在多條220kv和500kv線路上運行。我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研 究，高等院校和科研院所起著先導的作用。華中理工大學、東南大學、 華北電力學院、西安交通大學、天津大學、上海交通大學、重慶大學和 南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝 置。1984年原華北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定， 揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道 路。在

7、主設備保護方面，東南大學和華中理工大學研制的發電機失磁保護、發電機保護和發電機？變壓器組保護也相繼于 1989、1994年通過鑒定，投入運行。南京電力自動化研究院研制的微機線路保護裝置也于1991年通過鑒定。天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的微機相電壓 補償式方向高頻保護，西安交通大學與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護也相繼于199& 1996年通過鑒定。至此，不同原理、 不同機型的微機線路和主設備保護各具特色，為電力系統提供了一批新 一代性能優良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝 置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果。可以 說從

8、90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代。繼電保護技術未來趨勢是向計算機化，網絡化，智能化，保護、控 制、測量和數據通信一體化發展。計算機化隨著計算機硬件的迅猛發展，微機保護硬件也在不斷發展。原華北電力學院研制的微機線路保護硬件已經歷了3個發展階段：從8位單cpu結構的微機保護問世，不到 5年時間就發展到多cpu結構，后又發展到 總線不出模塊的大模塊結構，性能大大提高，得到了廣泛應用。華中理 工大學研制的微機保護也是從 8位cpu,發展到以工控機核心部分為基礎 的32位微機保護。南京電力自動化研究院一開始就研制了16位cpu為基礎的微機線路保護，已得到大面積推廣，目前也在研究32位保

9、護硬件系統。東南大學研制的微機主設備保護的硬件也經過了多次改進和提高。天津大學一開始即研制以16位多cpu為基礎的微機線路保護，1988 年即開始研究以32位數字信號處理器（dsp）為基礎的保護、控制、測量 一體化微機裝置，目前已與珠海晉電自動化設備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊，一個模塊就是一個小型計算機。采用 32位微機 芯片并非只著眼于精度，因為精度受 a/d轉換器分辨率的限制，超過16 位時在轉換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是 32位微機芯片 具有很高的集成度，很高的工作頻率和計算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統和較多的輸入輸出口。 cpu的寄存器、數據總線、地

10、址總線 都是32位的，具有存儲器管理功能、存儲器保護功能和任務轉換功能， 并將高速緩存（cache）和浮點數部件都集成在cpu內。電力系統對微機保 護的要求不斷提高，除了保護的基本功能外，還應具有大容量故障信息 和數據的長期存放空間，快速的數據處理功能，強大的通信能力，與其它保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力，高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺pc機的功能。在計算機保護發展初期，曾設想過用一臺小型計算機作成繼電保護 裝置。由于當時小型機體積大、成本高、可靠性差，這個設想是不現實 的。現在，同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量 大大超過

11、了當年的小型機，因此，用成套工控機作成繼電保護的時機已 經成熟，這將是微機保護的發展方向之一。天津大學已研制成用同微機 保護裝置結構完全相同的一種工控機加以改造作成的繼電保護裝置。這 種裝置的優點有：（1）具有486pc機的全部功能，能滿足對當前和未來微 機保護的各種功能要求。（2）尺寸和結構與目前的微機保護裝置相似，工 藝精良、防震、防過熱、防電磁干擾能力強，可運行于非常惡劣的工作 環境，成本可接受。（3）采用std總線或pc總線，硬件模塊化，對于不 同的保護可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴展。繼電保護裝置的 微機化、計算機化是不可逆轉的發展趨勢。但對如何更好地滿足電力系 統要求，如何進

12、一步提高繼電保護的可靠性，如何取得更大的經濟效益 和社會效益，尚須進行具體深入的研究。網絡化計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱， 使人類生產和社會生活的面貌發生了根本變化。它深刻影響著各個工業 領域，也為各個工業領域提供了強有力的通信手段。到目前為止，除了 差動保護和縱聯保護外，所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這 主要是由于缺乏強有力的數據通信手段。國外早已提出過系統保護的概 念，這在當時主要指安全自動裝置。因繼電保護的作用不只限于切除故 障元件和限制事故影響范圍（這是首要任務），還要保證全系統的安全穩

13、定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數 據，各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動 作，確保系統的安全穩定運行。顯然，實現這種系統保護的基本條件是 將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來，亦即實現微機 保護裝置的網絡化。這在當前的技術條件下是完全可能的。對于一般的 非系統保護，實現保護裝置的計算機聯網也有很大的好處。繼電保護裝 置能夠得到的系統故障信息愈多，則對故障性質、故障位置的判斷和故 障距離的檢測愈準確。對自適應保護原理的研究已經過很長的時間，也 取得了一定的成果，但要真正實現保護對系統運行方式和故障狀態的自 適應，必須獲得更多的系統

14、運行和故障信息，只有實現保護的計算機網 絡化，才能做到這一點。對于某些保護裝置實現計算機聯網，也能提高保護的可靠性。天津大學1993年針對未來三峽水電站500kv超高壓多回 路母線提出了 一種分布式母線保護的原理，初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統的集中式母線保護分散成若干個（與被保護母線的回路數相同）母線保護單元，分散裝設在各回路保護屏上，各保護單元用計算 機網絡聯接起來，每個保護單元只輸入本回路的電流量，將其轉換成數 字量后，通過計算機網絡傳送給其它所有回路的保護單元，各保護單元根據本回路的電流量和從計算機網絡上獲得的其它所有回路的電流 量，進行母線差動保護的計算，如果計算結果證明是母

15、線內部故障則只 跳開本回路斷路器，將故障的母線隔離。在母線區外故障時，各保護單 元都計算為外部故障均不動作。這種用計算機網絡實現的分布式母線保 護原理，比傳統的集中式母線保護原理有較高的可靠性。因為如果一個 保護單元受到干擾或計算錯誤而誤動時，只能錯誤地跳開本回路，不會 造成使母線整個被切除的惡性事故，這對于象三峽電站具有超高壓母線 的系統樞紐非常重要。由上述可知，微機保護裝置網絡化可大大提高保 護性能和可靠性，這是微機保護發展的必然趨勢。保護、控制、測量、數據通信一體化在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下，保護裝置實際上就 是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統計算機網絡上的一個

16、智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也 可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任 一終端。因此，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無 故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能，亦即實現保 護、控制、測量、數據通信一體化。目前，為了測量、保護和控制的需 要，室外變電站的所有設備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必 須用控制電纜引到主控室。所敷設的大量控制電纜不但要大量投資，而 且使二次回路非常復雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、數據通 信一體化的計算機裝置，就地安裝在室外變電站的被保護設備旁，將被保護設備的電壓、電流量在此

17、裝置內轉換成數字量后，通過計算機網絡 送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網絡的傳輸介 質，還可免除電磁干擾。現在光電流互感器 （ota）和光電壓互感器（otv） 已在研究試驗階段，將來必然在電力系統中得到應用。在采用 ota和otv 的情況下，保護裝置應放在距 ota和otv最近的地方，亦即應放在被保 護設備附近。ota和otv的光信號輸入到此一體化裝置中并轉換成電信號 后，一方面用作保護的計算判斷；另一方面作為測量量，通過網絡送到 主控室。從主控室通過網絡可將對被保護設備的操作控制命令送到此一 體化裝置，由此一體化裝置執行斷路器的操作。1992年天津大學提出了保護、控制、測量

18、、通信一體化問題，并研制了以tms320c25數字信號處理器（dsp）為基礎的一個保護、控制、測量、數據通信一體化裝置。智能化近年來，人工智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃、模糊邏 輯等在電力系統各個領域都得到了應用，在繼電保護領域應用的研究也 已開始。神經網絡是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難 以求解的復雜的非線性問題，應用神經網絡方法則可迎刃而解。例如在 輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路就是一非線 性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動； 如果用神經網絡方法，經過大量故障樣本的訓練，只要樣本集中充分考 慮了各種情況，則在發生任何故

19、障時都可正確判別。其它如遺傳算法、 進化規劃等也都有其獨特的求解復雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結合可使求解速度更快。天津大學從 1996年起進行神經網絡式繼 電保護的研究，已取得初步成果。可以預見，人工智能技術在繼電保護 領域必會得到應用，以解決用常規方法難以解決的問題。課程設計的主要任務：1 .系統運行方式制定；2 .短路電流計算；選基值、計算各元件標幺值、作序網絡圖、計算繼電保護自動裝置 的整定計算所需要的電氣參數、作短路電流計算結果表。3 . 繼電保護自動裝置配置及整定計算：1 ）根據繼電保護及自動裝置設計技術規程組合本站一次設備配置相應的繼電保護及自動裝置。作出繼電保護及自動裝

20、置配置圖。2 ）選一臺降壓變壓器進行整定計算（微機型）。3 ） 35kV各線路相間短路保護的配置及整定計算；4 .完成設計報告。第20頁第二章課程設計任務書第一節設計基本資料某一水電站網絡如圖1所示，已知：.31 sVH-H - -p ' tt王變I1 !_!_ L_|_ 無窮大系統H主變1 .發電機為立式機組，功率因數 cos =0.8> U N=6.3kV次暫態電抗 X =0.2 ,負序阻抗 X2=0.24;2 .水電站的最大發電容量為 2X5000kW最小發電容量為5000kW 正 常運行方式發電容量為2X5000kW3 .平行線路同時運行為正常運行方式；4 .變壓器的短路

21、電壓均為 Uk=10%接線方式為Y, d11,變比 38.5/6.3kV;5 .線路正序電抗每公里均為 0.4 Q ; 第二節設計內容1 .系統運行方式制定；2 .短路電流計算；選基值、計算各元件標幺值、作序網絡圖、計算繼電保護自動裝置 的整定、計算所需要的電氣參數、作短路電流計算結果表。3 .繼電保護自動裝置配置及整定計算：（一）根據繼電保護及自動裝置設計技術規程組合本站一次設備配 置相應的繼電保護及自動裝置。作出繼電保護及自動裝置配置圖。（二）選一臺降壓變壓器進行整定計算（微機型）。（三）35kV各線路相間短路保護的配置及整定計算；4 .編寫設計說明書第三節設計依據：1 .設計任務書。2

22、.國標GB50062-92電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范第四節設計成果課程設計說明書。第三章 課程設計內容及過程第一節 變電所繼電保護和自動裝置規劃1.1 系統分析及繼電保護要求：本設計35/10KV系統為雙電源35KV單母線分段接線，10KV側單母線 分段接線，所接負荷多為化工型，屬一二類負荷居多。1.1.1 繼電保護的四項基本條件：為保證安全供電和電能質量，繼電保護應滿足四項基本要求，即選擇 性、速動性、靈敏性和可靠性。1.2 本系統故障分析1.2.1 系統線路主要的故障：本設計中的電力系統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備。就線路來講，其主要故障為單相接

23、地、兩相接 地和三相接地。1.2.2 電力變壓器的故障：分為外部故障和內部故障兩類。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。變壓器的內部故障有相間短路、繞組的匝間短路和絕緣損壞。1.2.3 變壓器的不正常情況：變壓器的不正常運行過負荷、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。1.計算各側額定電流38.5kV 側:In2= Sni/ （，3*U B2） =20000/（，3*38.5） =299.92A2 .電流互感器接線方式110kV根據電流互感器二次回路接線的一般原則，接入保護裝置時, 側采用接線，38.5kV側采用接

24、線，11kV側采用Y接線。3 .電流互感器變比計算4 8.5kV 側:Nlh2= kj* In2/5 =，3*299.92/5 =519.48/54 .選擇電流互感器變比38.5kV 側： Nlh2=600/5= 1205 .二次額定電流計算38.5 kV 側：I n2=，3*299.92/120=4.329A38.6 10KV線路繼電保護裝置根據線路的故障類型，按不同的出線回路數，設置相應的繼電保護 裝置如下：38.6.1 回出線保護：適用于織布廠和膠木廠出線。采用兩段式電流保護，即電流速斷保 護和過電流保護。其中電流速斷保護為主保護，不帶時限，0S跳閘。38.6.2 回路出線保護：適用于印

25、染廠、配電所和煉鐵廠出線。采用平行雙回線路橫聯方向 差動保護加電流保護。其中橫聯方向差動保護為主保護。電流保護作為 橫聯方向差動保護的后備保護。38.7 主變壓器繼電保護裝置設置變壓器為變電所的核心設備，根據其故障和不正常運行的情況，從 反應各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統的安全性出發，設置 相應的主保護、異常運行保護和必要的輔助保護如下：38.7.1 保護:瓦斯保護（以防御變壓器內部故障和油面降低）、縱聯差動保護（以 防御變壓器繞組、套管和引出線的相間短路）。38.7.2 備保護：過電流保護（以反應變壓器外部相間故障）、過負荷保護（反應由于 過負荷而引起的過電流）。38.7.3 常運

26、行保護和必要的輔助保護：溫度保護（以檢測變壓器的油溫，防止變壓器油劣化加速）和冷卻 風機自啟動（用變壓器一相電流的70豚啟動冷卻風機，防止變壓器油溫 過高）。4.2.1、35kV系統等值阻抗圖如下： 0718（I 0 7435 ）>07 0 92101684.2 , 2、353保護整定計算353保護配置：瞬時方向過流閉鎖電壓速斷保護，限時方向過流閉鎖電壓速斷保護和低壓方向過流保護。1 .瞬時方向過流閉鎖電壓速斷保護按正常運行方式下，電壓電流元件能保護線路長度的75%考慮。保護在末端短路時，等效短路阻抗為Xd尸（Xl33+Xl32+0.25*X L31 ） / （0.75*Xl31）+Xx

27、tmax=（0.92+1.0168+0.25*0.821） / （0.75*0.821） +0.7435 =1.2218I DZ =IDL31（0.75）=(IB2/ Xd±) * (0.25*Xl31+Xl32 +XL33)/ (Xl33+Xl32+Xl31 )=(1560/1.2218) *(0.25*0.821+1.0168+0.92) /(0.821+1.0168+0.92)=992 (A)UdzL，3* Idz，Xl31*0.75="3*992*0.4*28.1*0.75=14484(V)=14.484(kV)電壓元件用標幺值表示為：UdZ*I= UdZI/U B

28、2=14.484/37=0.3915檢驗電壓元件的最小保護區，設其最小保護區為ZuUdZ* =Zu/ (Xxtmin + Zu)0.3915= Zu/ (0.718+ Zu)Zu= (0.3915*0.718) / (1-0.3915)=0.462保護范圍：Lu= (Za/Xl3i) *100%=(0.462/0.821) *100%=56.3%Lu> 15%,符合要求。動作時限整定：Ti=0S2 .限時方向電流閉鎖電壓速斷保護整定電流元件與下一線路配合：Idz353 =kk *I dz355=1.2*256=307(A)電壓元件與下一線路配合時，Udz353II=(，3* I dz35

29、3II *X L31 + U dz355II ) /Kph=("3*307*0.4*28.1+12254) /1.1=16573 (V)=16.573 (kV)電壓元件與3B1、3B2低壓側短路配合時，Idz353*II= Idz353II/I B2=307/1560Udz353*"= Idz353*"* (Xl31+X3B1)/Kk=(307/1560) * (0.821+1) /1.2=0.2986UDz353II =UDz353*"*U B2=0.2986*37=11.0482 (kV)綜合兩種情況，取 UDZ353II =11.0482 (kV)

30、校驗線路末端短路時，保護的靈敏度 Klmi、Klmu o在最小運行方式下，環網運行，線路末端兩相短路故障時，流過本保護的故障電流最小。IdMi_2)= (，3*/2) *I B2*(X L32+XL33)/ (XL31+XL32 +XL33) / XXTMAX +XL31/ (XL32+XL33)=(V3*/2) *1560*(1.0168+0.92)/ (0.821+0.92+1.0168) / 0.7435+0.821/ (0.92+1.0168)=719 (A)KLMI = IdMIN / Idz353II=719/307=2.34Klmi >1.3在最大運行方式下，開環運行，線路

31、末端三相短路故障時，母線殘 壓最局。U CYMAX =XL31*U B2/ ( XxTMIN +X L31)=(0.821*0.37) / (0.718+0.821)=19.738 (kV)U CYMAX > UdZ校驗最大運行方式下，閉環運行時線路末端三相短路故障時，母線殘壓為：一一 ' 一.一一 一一 、一 一 一 .一一 一一 一一 、,，-一 一一 一U CYMAX = (XL32+X L33)X L31 *U B2 / ( XL31 +X L32+X L33) / XxTMIN +X L31 / (XL32+XL33)=( 1.0168+0.92) *0.821*37/

32、 ( 0.821+1.0168+0.92) / 0.718+0.821/ (1.0168+0.92)=16.479 (kV)Ucymax > UdZII不滿足要求。因此改按正常運行方式下，保證本線路末端故障有足夠靈敏度整定。(即環網時) Idz353II= I dMIN(2)/ KlMI=719/1.3 =553 (A)Udz353 = KLMU* U CYMAX =1.3*19.738 =25.659 (kV)3 .低壓方向過流保護整定計算計算流過線路L31的負荷電流Ifhn=2*7.5*100/ (，3*35)=247 (A)考慮兩臺變壓器不全同時滿載運行時，(取同時系數為0.7)

33、. Ifhn =0.7*247=172.9 (A)Idz353” =Kk* I FHN /Kh=1.1*172.9/0.85=223.75 (A)Udz353III=0.7*UN=0.7*35=24.5 (kV)檢驗線路末端故障時保護的靈敏度。KLMI = IdMIN (2)/ Idz353III=719/223.75=3.2Klmin > 1.3Klmu=24.5/19.738=1.24Klmu > 1.2保護時限整定，與線路L355III段，3B1、3B2III段配合 Tiii=Tiii355 + zT=2.5+0.5=3 (S)1.5 變電所的自動裝置1.5.1 瞬時故障的繼

34、電保護：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，隨可以恢復供電，但速度 較慢，用戶的大多設備(電動機)已停運，這樣就干擾破壞了設備的正 常工作，因此本設計在10KV各出線上設置三相自動重合閘裝置(CHZ, 即當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。1.5.2 提高供電可靠性：針對變電所負荷性質，縮短備用電源的切換時間，提高供電的不問斷性，保證人身設備的安全等，本設計在35KV母聯斷路器（DL）及10KV 母聯

35、斷路器（DL）處裝設備用電源自動投入裝置（BZT。1.5.3 保證系統電能質量頻率是電能質量的基本指標之一，正常情況下，系統的頻率應保持在 50Hz,運行頻率和它的額定值見允許差值限制在0.5Hz內，頻率降低會導致用電企業的機械生長率下降，產品質量降低，更為嚴重的是給電力 系統工作帶來危害，而有功功率的缺額會導致頻率的降低，因此，為保 證系統頻率恒定和重要用戶的生產穩定，本設計10KV出線設置自動頻率減負荷裝置（ZPJH,按用戶負荷的重要性順序切除。1.6 本設計繼電保護裝置原理概述1.6.1 10KV線路電流速斷保護：根據短路時通過保護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

36、裝置的保護范圍；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，本設計選用無時限電流 速斷保護。1.6.2 10KV線路過電流保護：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生了短路 故障，其動作的選擇性由過電流保護裝置的動作具有適當的延時來保證， 有定時限過電流保護和反時限過電流保護；本設計與電流速斷保護裝置 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，作為電流速斷保護的后備保護，來切除電流速斷保 護范圍以外的故障，其保護范圍為本線路全部和下段線路的一部分。1.6.3 平行雙回線路橫聯方向差動保護：是通過比較兩線路的電

37、流相位和數值相同與否鑒別發生的故障；由電流起動元件、功率方向元件和出口執行元件組成， 電流起動元件用以 判斷線路是否發生故障，功率方向元件用以判斷哪回線路發生故障，雙 回線路運行時能保證有選擇的動作。該保護動作時間0S,由于橫聯保護在相繼動作區內短路時，切除故障的時間將延長一倍，故加裝一套三段 式電流保護，作為后備保護。1.6.4 變壓器瓦斯保護：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部 故障；當變壓器內部發生故障時，電弧使油及絕緣物分解產生氣體。故 障輕微時，油箱內氣體緩慢的產生，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

38、； 故障嚴重時，油箱內產生大量的氣體，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信，稱為 重瓦斯保護。1.6.5 變壓器縱聯差動保護：是按照循環電流的原理構成。在變壓器兩側都裝設電流互感器，其 二次繞組按環流原則串聯，差動繼電器并接在回路壁中，在正常運行和 外部短路時，二次電流在臂中環流，使差動保護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；在變壓器內部發生相問短路時，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

39、互感器誤差等因素的影 響，繼電器中存在不平衡電流，變壓器差動保護需解決這些問題，方法 有：靠整定值躲過不平衡電流35kV變電站繼電保護畢業設計廣西大學本科畢業設計論文 采用比例制動差動保護。 采用二次諧波制動。 采用間歇角原理。 采用速飽和變流器。本設計采用較經濟的BCH-2型帶有速飽和變流器的繼電器，以提高 保護裝置的勵磁涌流的能力。第二節短路電流計算:2.1 系統等效電路圖:35kV變電站繼電保護畢業設計廣西大學本科畢業設計論文3系統等效電路圖 （各阻抗計算見3.3）2.2 基準參數選定:SB=1000MVA，UB= Uav 即：35kv 側 UB=37kv,10kv 側 UB=10.5k

40、v。2.3 阻抗計算(均為標幺值)：1) 系統:X1=100/200=0.5 X2=100/250=0.42) 線路：L1, L2: X3=X4=l1X1SB/VB2=0.4X 15X 100/372=0.438L3 , L4: X5=X6=l3SB/VB2=0.4 X 10X 100/372=0.2923) 變壓器：B1, B2: X7=X8=(Uk%/100 SB/S=0.075X 100/6.3=1.192.4 短路電流計算:1)最大運行方式：系統化簡如圖 4所示。其中：X9=X2+X3/ X4= 0.719 X10= X1+X5 /X6= 0.546X11=X10/ X9= 0.31X

41、12=X11+X7=1.5據此，系統化簡如圖5所示。故知 35KV母線上短路電流:1dlmax =IB1/X11 =1.56/0.31 =5.032(KA)10KV母線上短路電流：Id2max =Ib2/Xi2 = 5.5/1.5 = 3.667(KA)折算到 35KV側:Id21max =IB1/I12 =1.56/1.5 =1.04(KA)對于 d3 點以煉點廠計算:Id3max =5.5/(1.5+3.628) =1.073(KA)2)最小運行方式下：系統化簡如圖6所示。因 S n停運，所以僅考慮 S1單獨運行的結果；X13 =X9 X7 =0.719 1.19 =1.909所以 35K

42、V母線上短路電流：1dlmin = Ib1/X9 =1.56/0.719 =2.17(KA)所以 10KV 母線上短路電流：lB2min =Ib2 /X13 = 5.5/1.909 = 2.88(KA)折算到 35KV側：Id21min =Ib/X13 =1.56/1.909 =0.817(KA)對于 d3 以煉鐵廠進行計算：Id3min =5.5/(1.909 +3.628) =0.282(KA)第37頁折算到 35KV側：1d31min =1.56/(1.909 3.628) =0.282(KA)圖6第三節 主變繼電保護整定計算及繼電器選擇3.1 瓦斯保護：輕瓦斯保護的動作值按氣體容積為2

43、50300 cm3整定，本設計采用280cm3。重瓦斯保護的動作值按導油管的油流速度為0.61.5 cm3整定本，本設計采用0.9 cm3 o瓦斯繼電器選用FJ3-80型。3.2 縱聯差動保護：選用BCH-2型差動繼電器。3.2.1計算Ie及電流互感器變比，列表如下:名稱各側數據Y ( 35KV)A (10KV)額定電流I1e=S/V3U1e =103.9I2e =S/3U2e =346.4A變壓器接線方式YACT接線方式AYCT計算變比Ja1e/5=180/5I2e/5 = 346.4/5實選CT變比m200/5400/5實際額定電流J3Ie/5 = 4.50AI2e/5 = 4.33/、平

44、衡電流Ibp4.50-4.33=0.17A確定基本側基本側非基本側3.2.2 確定基本側動作電流：1)躲過外部故障時的最大不平衡電流Idzl之K/bp (1)利用實用計算式：Idzl =KK(KfzqKtxfi U fza)Id2imax式中：Kk可靠系數，采用1.3;Kfzq一非同期分量引起的誤差，采用1；Ktx-同型系數，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。A UK變壓器調壓時所產生的相對誤差，采用調壓百分數的一半， 本設計取0.05。A fza一繼電器整定匝書數與計算匝數不等而產生的相對誤差，暫 無法求出，先采用中間值0.05。代入數據得Idz1 = 1

45、.3 M (1 M 1 M 0.1 十 0.05 十 0.05) M 1.04 = 270.4(A)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Idz1 =Kk% (2)式中：Kk-可靠系數，采用1.3;Ie變壓器額定電流：代入數據得5 =1.3 103.9 =135.1(A)2)躲過電流互改器二次回路短線時的最大負荷電流Idz1 =KKTfhmax (3)式中：Kk可靠系數，采用1.3；I dz1 一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。代入數據得1dzi =1.3 103.9 =135.1(A)比較上述(1), (2), (3)式的動作電流，取最大值為計算值，即：Id

46、z1 = 270.4(A)3.2.3 確定基本側差動線圈的匝數和繼電器的動作電流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計算如下：基本側(35KS繼電器動彳何S1皿1 = Kjxldz1 /小代入數據得Idzis1 = 3 270.4/40 = 11.71(A)基本側繼電器差動線圈匝數Wcdjs1 = Awo/I dzis1cujszis式中：Awo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。代入數據得Wcdjs1 =60/11.71

47、=5.12(匝)cujs選用差動線圈與一組平衡線圈匝數之和較 Wcdjs1小而相近的數值,作為差動線圈整定匝數Wcdzo 0即：實際整定匝數Wcdz =5(匝)繼電器的實際動作電流Ln = Awo/Wcdz =60/5 =12(A)保護裝置的實際動作電流"=IdziiN"Kjx =12 40/、3 = 277.1A3.2.4 確定非基本側平衡線圈和工作線圈的匝數平衡線圈計算匝數WphisU = Wcdz / Ie2 u - Wcdz = 5 (4.5/4.33 - 1) = 0.19(匝)故，取平衡線圈實際匝數 WphzU = 0工作線圈計算匝數 WgzU = WphzU

48、, Wcdz=5(匝)3.2.5 計算由于整定匝數與計算匝數不等而產生的相對誤差Afmfm = (WphisU- WphzU)/(WphisU Wcdz) =(0.19-0)/(0.19 5) =0.04此值小于原定值0.05,取法合適，不需重新計算。3.2.6 初步確定短路線圈的抽頭根據前面對BCH-2差動繼電器的分析，考慮到本系統主變壓器容量 較小，勵磁涌流較大，故選用較大匝數的“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 過變壓器空載投入試驗最后確定。3.2.7 保護裝置靈敏度校驗差動保護靈敏度要求值K1m -2本系統在最小運行方式

49、下，10KV側出口發生兩相短路時，保護裝置 的靈敏度最低。本裝置靈敏度K1m =0.866K jx1dlmin / 1dzi =0.866 X1 X 0.817/0.2771 =2.55 >2 滿 足要求。3.3 過電流保護：3.3.2 保護動作電流按躲過變壓器額定電流來整定Idz=KKlel/Kh 式中：Kk可靠系數，采用1.2；Kh一返回系數，采用0.85 ;代入數據得1dz =12 103.9/0.85 = 146.7(A)繼電器的動作電流Idzj =< /n1 =146.7/(40/ . 3) -6.35(A)電流繼電器的選擇：DL-21C/103.3.3 靈敏度按保護范圍

50、末端短路進行校驗，靈敏系數不小于1.2。靈敏系數：K10.866K ix 1d31min / 1dz =0.866 1 0.282/0.1467 -1.66 1.21.1 mjx oil mu i z滿足要求。3.4 過負荷保護：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。Idz = KKIe1/Kf =1.05 103.9/0.85 = 128.4(A) dzeIdzJ = I-/” =128.43/40 = 5056(A)延時時限取10s,以躲過電動機的自起動。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,3.5 冷卻風扇自起動：Idz =0.7Ie =0.

51、7 103.9 = 72.74(A)Idz1 =Idz/R = 72.74/(40/、, 3) = 3.15(A)即，當繼電器電流達到3.15A時，冷卻風扇自起動。保護整定計算358保護配置：瞬時方向過流閉鎖電壓速斷保護，限時方向過流閉鎖速斷保護和低壓方向過流保護。1 .瞬時方向過流閉鎖電壓速斷保護按正常運行方式下，電壓電流元 件能保護線路長度的75%考慮。保護區末端故障時等效短路電阻為Xd±= (Xl31+Xl32+0.25*X L33)/ (0.75*Xl33)+Xxtmax =(0.821+1.0168+0.25*0.92) / (0.75*0.92) +0.7435 =1.2

52、609IDZ =IDL33 (0.75)=(IB2/ Xde) *(0.25*Xl33+Xl31 +XL32)/ (Xl33+Xl32+Xl31 )=(1560/1.2609) *(0.25*0.92+1.0168+0.821) / (0.821+1.0168+0.92=928 (A)Udz'=V3* I dz'*X L33*0.75 ="3*992*0.4*31.5*0.75 =15189(V)=15.189(kV) 電壓元件用標幺值表示為：UdZ*I= UdZI/U B2=15.189/37 =0.4105 檢驗電壓元件的最小保護區，設其最小保護區為Zu。開環運行

53、時，最大運行方式下電壓元件保護區最小。 Udz* =Zu/ (Xxtmin + Zu) 0.4105= Zu/ (0.718+ Zu) Zu= (0.4105*0.718) / (1-0.4105) =0.5 保護范圍： Lu= (ZU/XL33)*100% =(0.5/0.92) *100% =54.3%Lu> 15%,符合要求。動作時限整定：Ti=0"2 .限時方向電流閉鎖電壓速斷保護整定(a)電流元件與相鄰的L356線路配合：Idz358 =kk *I dz356=1.2*435=522(A)(b)電壓元件與相鄰的L356 線路配合時，Udz358II=(，3* I dz

54、358II*X L33+ Udz356II) /Kph=(V 3*522*0.45*31.5+11246) /1.1=22638 (V)=22.638 (kV)(c)電壓元件與4B1、4B2低壓側短路配合時，Idz358*II= Idz358II/I B2=522/1560Udz358* = I dz358* * (XL33+X4B1)/Kk=(522/1560) * (0.92+1) /1.2=0.5354Udz358II =Udz358*II*U B2=0.5354*37=19.809 (kV)(d) 綜合兩種情況，取 UDz353II =19.809 (kV)(e)校驗線路末端短路時，保

55、護的靈敏度 Klmi、Klmu o在最小運行方式下，環網運行，線路末端兩相短路故障時，流過本保護的故障電流最小。IdMI_2)= (，372) *IB2*(XL31+XL32)/ (XL31+X L32 +XL33) / XxTMAX +XL33(Xl31+Xl32)=(，372) *1560*(1.0168+0.821)/ (0.821+0.92+1.0168) / 0.7435+0.92(0.821+1.0168)=664 (A)KLMI = IdMIN / Idz358II=664/522=1.27Klmi >1.2在最大運行方式下，開環運行時線路末端三相短路故障時，母線殘壓取同。

56、U CYMAX =X L33*U B2/ ( XxTMIN +X L33)=(0.92*37) / (0.718+0.92)=20.781 (kV)Ucymax > UdZKlmu = UdZ11/ U cymax=19.809/20.781=0.95Klmu <1.3在最大運行方式下，閉環運行時線路末端三相短路故障時，母線殘壓為：一一 ' 一.一一 一一 、一 一 一 .一一 一一 一一 、,，-一 一一 一Ucymax = (Xl3i+X L32)X L33 U B2/(Xl3i+Xl32+Xl33)/Xxtmin+Xl33/ (Xl31 +XL32)= ( 1.0168+0.821) *0.92*37/ ( 0.821+1.0168+0.92) / (0.718+0.92) / (1.0168+0.821)=17.04 (kV)KlMU = UdZ / Ucymax=19.809/17.04=1