35kv变电站继电保护与自动装置设计

江西电力职业技术学院毕业设计报告1摘要随着我国电力工业的迅速发展，各大电力系统的容量和电网区域不断扩大。继电保护装置广泛应用于电力系统、农网和小型发电系统，是电网及电气设备安全可靠运行的保证。本论文围绕35kV变电站的保护整定计算展开分析和讨论，重点设计了电力系统基本常识以及需要系数法计算负荷、电力网接线方案的选择原则、短路电流的计算、变压器和线路的继电保护配置以及无功功率补偿等。同时详细介绍了主设备差动保护的整定算法，电气主接线的设计、做出短路点的等效电路图，对设备保护进行了相应的选择与校验。通过比较各个接线方式的优缺点，确定变电站的主接线方式。继电保护的基本任务：(1)当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求,如保持电力系统的暂态稳定性等。(2)反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同,例如有无经常值班人员,发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。江西电力职业技术学院毕业设计报告2目录摘要….......................................................................................................................1第一章设计任务书…….......................................................................................4第二章绪论............................................................................................................42.1继电保护的重要性…..................................................................................52.2对电力系统继电保护的基本要求………………………………………..52.3继电保护的基本组成…..............................................................................62.4继电保护的基本作用……………………………………………………..62.5继电保护的基本原理和构成……………………………………………..7第三章35KV电网保护配置概述...........................................................................83.135KV继电保护配置的原则………….......................................................83.235KV千伏中性点不接地电网的继电保护配置原则…………….……..93.3配置方案的考虑........................................................................................103.4整流计算方法…………………………………………………………….10第四章短路电流的计算………………………………………………………...204.1短路计算的实际图……………………………………………………….204.2系统阻抗标幺值计算…………………………………………………….20.4.3短路计算………………………………………………………………….21第五章电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护整定计算……………………………………...285.1线路A-G段电流Ⅰ段保护动作电流整定计算………………………....28.5.2线路A-G段电流Ⅱ段保护动作电流整定计算………………………….285.3线路A-G段电流Ⅲ段保护动作电流整定计算………………………….29第六章结束语……………………………………………………………………30参考文献………………………………………………………………………31江西电力职业技术学院毕业设计报告3第一章设计任务书设计题目：35KV电网保护整定计算一、电网概况该电网主网架为35KV电压等级，有35V变电站6座，35V水电站一座通过A变电站的一条35KV线路与系统大电网（110KVX变电站）联网，参数见下表:变电站名称台数容量(KVA)阻抗电压(Ud%)功率因数A变电站131506.96A变电站163007.49B变电站125006.5B变电站163007.49C变电站131504.5D变电站120004.5E变电站125006.42F变电站125006.5F变电站125006.5G变电站125006.58G变电站112506.48发电机11250电抗XT0.2460.8发电机11250电抗XT0.2460.8发电机11250电抗XT0.2460.8X变电站12500电抗XT0.4735X变电站13150电抗XT1.1231线路名称导线规格线路长度（km）A-ILGJ-10.34江西电力职业技术学院毕业设计报告450A-CLGJ-7015.4A-DLGJ-7011.1A-GLGJ-7018.7A-BLGJ-7017.07D-ELGJ-7017.93G-HLGJ-7019.5E-FLGJ-7015.3系统阻抗等值到110KV母线:minsX=0.210(最大运行方式)maxsX=0.393（最小运行式）系统阻抗等值到35KV母线:minsX=0.6835（最大运行方式）maxsX=1.5161（最小运行方式）典型负荷为P=2000KW，85.0,5.1,2.1fzqIIIKKKK二、设计任务1.对电网进行短路电流计算2.对A-G线路的电流保护整定计算三、35KV电网主接线图江西电力职业技术学院毕业设计报告5第二章绪论2.1继电保护的重要性系统的不正常运行状态是指系统中电气元件没有发生故障，但由于某种干扰，电气参数偏离正常值，如设备的过负荷、系统发生震荡、功率缺额引起的频率降低、发电机甩负荷引起的过电压等，都属于不正常运行状态不及时处理，就有可能发展成故障。系统的故障和不正常运行状态都可能引起电力系统的事故。事故就是指整个或部分电力系统遭到破坏，造成人员伤亡，对用户停电或降低到不能容许的地步。系统中电气元件发生故障和不正常运行虽然无法避免，但系统发生故障却可以预防。因为系统事故的发生，除去由于自然条件（如遭受雷击等）外，一般都由设备制作质量不高、设计安装错误、运行或维护不当等原因造成。如果能一方面加强电气设备的维护和检修，另一方面在电力系统中的每个元件上装设一种有效的装置，当电气元件发生故障或不正常运行状态时，该装置能快速切断故障元件的供电或向工作人员发出信号进行处理，则可以大大减少事故发生的几率。在电力系统中起这种作用的装置即称为继电保护。它在江西电力职业技术学院毕业设计报告6系统中的作用是：①自动、快速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，使非故障元件能继续正常运行。②对电气元件的不正常运行状态能根据运行维护的条件发出信号、减负荷或跳闸。2.2电力系统对继电保护的基本要求继电保护在电力系统中要在技术上必须满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。以下分别说明：（1）选择性指继电保护动作时，只能选择故障元件从电力系统中切除，而保证非故障元件能继续安全运行，使故障造成的停电范围最小。（2）速动性指保护装置动作的时间应尽量短。故障切除时间包括继电保护动作时间和继电保护的跳闸时间。保护动作速度快，切除故障的时间就短，这可以减小故障元件的损坏程度，缩短用户在低压下的工作时间，提高系统并列运行的稳定性。（3）灵敏性指继电保护对其保护范围内发生的故障或不正常状态的反映能力。即保护装置对规定的保护范围内的故障应不管短路点的位置远近、短路类型如何、均能敏锐感觉、正常反映。（4）可靠性指保护在应该动作时，不要拒动；在不应动作时，不要误动。2.3继电保护的基本组成一套继电保护应该保护以下三大部分：㈠测量比较部分。测量所要保护的电气元件上的电气参数并与标准值比较。㈡逻辑判断部分。由以上比较结果判断系统是在正常运行状态，江西电力职业技术学院毕业设计报告7还是发生故障或是在不正常运行状态。㈢执行部分。根据判断出的运行状态去动作或不动作。2.4继电保护的基本任务：(1)当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求,如保持电力系统的暂态稳定性等。(2)反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同,例如有无经常值班人员,发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。2.5继电保护的基本原理和构成方式。继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量,电流、电压、功率、频率等的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的物理量，如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置都包括测量部分和定值调整部分、逻辑部分、执行部分。江西电力职业技术学院毕业设计报告8第三章35KV电网保护配置概述3.135KV保护配置的一般设计原则电力系统继电保护设计与配置是否合理直接影响电力系统的安全运行。若设计与配置不当，在出现保护不正确动作的情况时，会使得事故停电范围扩大，给国民经济带来程度不同的损失，还可能造成设备或人身安全事故。因此，合理地选择继电保护的配置主案正确地进行整定计算，对保护电力系统安全运行具有十分重要的意义。选择继电保护配置方案时，应尽可能全面满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。当存在困难时允许根据具体情况，在不影响系统安全运行的前提下适当地降低某些方面的要求。选择继电保护装置方案时，应首先考虑采用最简单的保护装置，以求可靠性较高、调试较方便和费用较省。只有当最简单的保护装置满足不了四个方面的基本要求时，才考虑近期电力系统结构的特点、可能的发展情况、经济上的合理性和国内外已有的成熟经验。所选定的继电保护配置方案还应能满足电力系统和各站、所运行方式变化的要求。35千伏及以上的电力系统，所有电力设备和输电线路均应装设江西电力职业技术学院毕业设计报告9反应于短路故障和异常运行状况的继电保护装置。一般情况下应包括主保护和后备保护。主保护是能满足从稳定及安十要求出发，有选择性地切除被保护设备或全线路故障设备或线路的保护。后备保护可包括近后备和远后备两种作用。主保护和后备保护都应满足《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》所规定的对短路保护的最小灵敏系数的要求。3.235KV中性点不接地电网的继电保护配置原则1.相间短路保护保护电流回路的电流互感器采用不完全星形接线，各线路保护均装在相同的A、C两相上。以保证在大多数两点接地的情况下只切除一个故障点。在线路上发生短路时，会引起厂用电或重要用户母线的电压低于50～60％Ue时，应快速切除故障，以保证无故障的电动机能继续运行。在单侧电源的单回线路上，可装设不带方向元件的一段或两段式电流、电压速断保护和定时限过电流保护。在多电源的单回线路上，可装设一段或两段式电流、电压速断保护和定时限过电流保护。必