PAGE目錄第一章本課程設計的主要任務 1第二章課程設計任務書 2第三章課程設計內容及過程 41變電所繼電保護和自動裝置規劃 41.1系統分析及繼電保護要求： 41.2本系統故障分析： 41.310kv線路繼電保護裝置： 41.4主變壓器繼電保護裝置設置： 41.5變電所的自動裝置： 51.6本設計繼電保護裝置原理概述： 52短路電流計算 62.1系統等效電路圖： 62.2基準參數選定： 72.3阻抗計算（均為標幺值）： 72.4短路電流計算： 73主變繼電保護整定計算及繼電器選擇 83.1瓦斯保護： 83.2縱聯差動保護： 83.3過電流保護： 103.4過負荷保護： 113.5冷卻風扇自起動： 11第四章課程設計總結 12參考文獻 13PAGE13第一章本課程設計的主要任務（1）本設計為35KV降壓變電所。主變容量為6300KVA，電壓等級為35/10KV；（2）搜集原始資料；（3）完成對本系統的故障分析；（4）對10kv線路繼電保護裝置、主變壓器繼電保護裝置設置、變電所的自動裝置的設計；（5）對短路電流的整定與計算；（6）主變繼電保護整定計算及繼電器選擇；（7）完成設計報告。第二章課程設計任務書一、設計基本資料本設計為35KV降壓變電所。主變容量為6300KVA，電壓等級為35/10KV。35KV供電系統圖,如圖1所示。系統參數：電源I短路容量：=200MVA；電源Ⅱ短路容量：=250MVA；供電線路：L=L=15km，L=L=10km，線路阻抗：X=0.4Ω/km。圖135KV系統原理接線圖35kv變電所主接線圖，如圖2所示圖235kv變電所主接線圖10kv母線負荷情況，見下表：負荷名稱最大負荷（kv）功率因數回路數供電方式線路長度（km）織布廠12000.851架空線8膠布廠11000.851架空線7印染廠14000.852架空線13配電所15000.852架空線10煉鐵廠17000.852架空線10B1、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。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。已知變電所10KV出線保護最長動作時間為1.5s。二、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.繼電保護配置及整定計算：①根據繼電保護設計技術規程結合本站一次電力系統接線圖給35KV線路及變壓器配置相應的繼電保護。②根據繼電保護整定計算原則對變壓器、線路配置的繼電保護進行整定計算。4.編寫設計說明書三、設計依據:1．設計任務書。2．國標GB50062-92《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》。四、設計成果課程設計說明書。第六章課程設計內容及過程1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。1.1.11.2本系統故障分析：1.2.11.2.2?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。1.21.310kv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：2.3.1單回出線保護：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。2.3.2雙回路出線保護：適用于印染廠、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。1.4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：1.4.11.4.21.4.3異常運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1.5變電所的自動裝置：1.5.1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1.5.21.5.3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1.6本設計繼電保護裝置原理概述：1.6.110KV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。1.6.210KV線路過電流保護: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通過比較兩線路的電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；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，變壓器差動保護需解決這些問題，方法有：（1）靠整定值躲過不平衡電流（2）采用比例制動差動保護。（3）采用二次諧波制動。（4）采用間歇角原理。（5）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。2短路電流計算2.1系統等效電路圖： 圖圖3系統等效電路圖（各阻抗計算見3.3）2.2基準參數選定：S=1000MVA,U=U即：35kv側U=37kv,10kv側U=10.5kv。2.3阻抗計算（均為標幺值）：1）系統：X1=100/200=0.5X2=100/250=0.42)線路：L1，L2：X3=X4=l1X1SB/VB2=0.4×15×100/372=0.438L3，L4：X5=X6=l3SB/VB2=0.4×10×100/372=0.2923)變壓器：B1，B2：X7=X8=（Uk%/100）SB/S=0.075×100/6.3=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＝0.719X10=X1+X5∥X6＝0.546X11=X10∥X9＝0.31X12=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：10KV母線上短路電流:折算到35KV側:對于d3點以煉鐵廠計算: 圖4圖52)最小運行方式下:系統化簡如圖6所示。因SⅡ停運,所以僅考慮SⅠ單獨運行的結果；所以35KV母線上短路電流：I所以10KV母線上短路電流：折算到35KV側:對于d3以煉鐵廠進行計算:折算到35KV側：圖63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250～300整定，本設計采用280。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。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名稱各側數據Y（35KV）Δ（10KV）額定電流變壓器接線方式YΔCT接線方式ΔYCT計算變比實選CT變比nl200/5400/5實際額定電流不平衡電流Ibp4.50-4.33=0.17A確定基本側基本側非基本側3.2.21） 躲過外部故障時的最大不平衡電流…（1）利用實用計算式：式中：—可靠系數，采用1.3；—非同期分量引起的誤差，采用1；—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。ΔU—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。Δ—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……………………（2）式中：—可靠系數，采用1.3；—變壓器額定電流：代入數據得3）躲過電流互改器二次回路短線時的最大負荷電流……………………（3）式中：—可靠系數，采用1.3；—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 比較上述（1），（2），（3）式的動作電流，取最大值為計算值，即： 3.2.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（35KV）繼電器動作值代入數據得基本側繼電器差動線圈匝數式中：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。代入數據得選用差動線圈與一組平衡線圈匝數之和較小而相近的數值，作為差動線圈整定匝數。即：實際整定匝數繼電器的實際動作電流保護裝置的實際動作電流3.2.4平衡線圈計算匝數故，取平衡線圈實際匝數工作線圈計算匝數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此值小于原定值0.05，取法合適，不需重新計算。3.2.6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差動保護靈敏度要求值本系統在最小運行方式下，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 滿足要求。3.3過電流保護：1） 保護動作電流按躲過變壓器額定電流來整定 式中：—可靠系數，采用1.2；—返回系數，采用0.85；代入數據得繼電器的動作電流電流繼電器的選擇：DL-21C/10靈敏度按保護范圍末端短路進行校驗，靈敏系數不小于1.2。靈敏系數：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。 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： 即，當繼電器電流達到3.15A時，冷卻風扇自起動。第四章課程設計總結一、完成了對變電所的自動裝置、10kv線路繼電保護裝置、主變壓器繼電保護裝置設置的設計；對短路電流的整定與計算以及主變繼電保護整定計算及繼電器選擇。二、通過本次課程設計對繼電保護和電力系統自動化的課程設計有了進一步的了解和掌握，通過對課本和參考書籍的翻閱，進一步提高了利用手頭資料親自完成設計的能力，學會了分析原理接線圖和展開圖的分析，也學會了畫電氣工程圖，對繼電保護有了更深層次的理解和掌握。三、在設計中