110kV地区变电站继电保护设计

西华大学毕业设计说明书目录1前言.............................................................12方案比较.........................................................23确定运行方式.....................................................43.1标幺值计算....................................................43.2短路电流的计算................................................53.3确定运行方式.................................................104短路计算........................................................115继电保护的配置..................................................145.1继电保护的基本知识...........................................145.2出线保护的配置...............................................165.2.1110kV侧出线的保护配置....................................165.2.235kV侧出线的保护配置.....................................175.2.310kV侧出线的保护配置.....................................185.3变压器的保护配置.............................................195.3.1变压器配置...............................................195.3.2保护配置的整定...........................................205.4母线的保护配置...............................................285.4.1保护配置的原理...........................................285.4.2母线保护配置的整定........................................296结论.............................................................327总结与体会.......................................................348致谢.............................................................359参考文献.........................................................36附录1：保护配置图.................................................37附录2：外文翻译...................................................38第1页西华大学毕业设计说明书1前言目前随着电力系统的不断发展，考虑到电力系统的正常运行对国民经济的重要作用，对继电保护提出了更高的要求，而电子技术、计算机技术与通信技术的不断发展同样对继电保护技术的发展提供了技术基础。计算化，网络化及保护，控制，测量，数据通信一体化智能化将会是继电保护的发展方向。电能是一种特殊的商品,为了远距离传送,需要提高电压,实施高压输电,为了分配和使用,需要降低电压,实施低压配电,供电和用电。发电----输电----配电----用电构成了一个有机系统。通常把由各种类型的发电厂,输电设施以及用电设备组成的电能生产与消费系统称为电力系统。电力系统运行要求安全全靠。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响（如雷击、倒塔、内部过电压或运行人员误操作等），电力系统会发生各种故障和不正常运行状态。如:过负荷,过电压,频率降低,系统振荡等。故障主要包括各种类型的短路和断线,如:三相短路,两相短路,两相接地短路,单相接地短路,单相断线和两相断线等。本次毕业设计的主要内容是对110kV地区变电站继电保护的配置，参照《电力系统继电保护配置及整定计算》，并依据继电保护配置原理，对所选择的保护进行整定和灵敏性校验从而来确定方案中的保护是否适用来编写的。在本次设计先计算出系统的短路电流，确定运行方式；然后再对各种设备保护的配置，首先是对保护的原理进行分析,保护的整定计算及灵敏性校验。其中对变压器保护包括保护原理分析以及保护整定计算和灵敏性校验，其中主保护采用的是纵联差动保护、瓦斯保护和零序电流差动保护，后备保护有过负荷和过电流保护。母线保护包括对双母线保护的配置，以及单母线分段保护的配置。第2页西华大学毕业设计说明书2方案比较本次毕业设计的主要内容是对110kV地区变电站继电保护的配置。可以依据继电保护配置原理，根据经验习惯，先选择出保护方案，通过论证比较后认可其中的一套方案，再对这套方案中的保护进行确定性的整定计算和灵敏性校验，看看它们是否能满足要求，如果能满足便可以采用，如果不能满足则需要重新选择，重新整定和校验。方案一保护对象主保护后备保护变压器纵联差动保护、瓦斯保护、零序电流差动保护过电流保护、过负荷保护母线双母线电磁型比相式电流差动保护______________________旁母单母线电流差动保护35KV单母线电流差动保护10KV单母线电流差动保护输电线路110kV侧距离保护I段距离保护III段其它电流速断保护（I段保护）过电流保护（III段保护）方案二保护对象主保护后备保护变压器电流速断保护过电流保护、过负荷保护母线双母线电磁型比相式电流差动保护______________________旁母单母线电流差动保护35KV单母线电流差动保护10KV单母线电流差动保护输电线路110kV距离保护I段距离保护III段其它电流速断保护（I段保护）过电流保护（III段保护）对于变压器而言，它的主保护可以采用最常见的纵联差动保护和瓦斯保护，用两者的结合来做到优势互补。因为变压器差动保护通常采用三侧电流差动，其中高电压侧电流引自高压熔断器处的电流互感器，中低压侧电流分别引自变压器第3页西华大学毕业设计说明书中压侧电流互感器和低压侧电流互感器，这样使差动保护的保护范围为三组电流互感器所限定的区域，从而可以更好地反映这些区域内相间短路，高压侧接地短路以及主变压器绕组匝间短路故障。考虑到与发电机的保护配合，所以我们使用纵差动保护作为变压器的主保护，不考虑用电流速断保护。瓦斯保护主要用来保护变压器的内部故障，它由于一方面简单，灵敏，经济；另一方面动作速度慢，且仅能反映变压器油箱内部故障，就注定了它只有与差动保护配合使用才能做到优势互补，效果更佳。考虑到有110kV高压等级，变压器也采用零序电流差动保护。而过电流保护和过负荷保护作为差动保护。对于400kV以上的变压器，当数台并列运行或单独运行时，应装设过负荷保护。为了防止变压器外部短路，并作为内部故障的后备保护，一般在变压器上应装设过电流保护。对单侧电源的变压器，保护装置的电流互感器应安装在电源侧，以便发生变压器内部故障而瓦斯保护或差动保护拒动时，由过电流保护整定时限动作后，作用于变压器各侧的断路器跳闸。而对于母线保护的配置，一般地不采用专门的母线保护，而利用供电元件的保护装置就可以切除故障，但利用供电元件的保护装置切除母线故障时，故障切除时间长，所以有时需装设专门的母线保护。比如：110kV及以上的双母线或分段单母线。110kV、35kV母线或重要变电所母线，为满足全线速动要求时。本设计双母线采用电磁型比相式电流差动保护，而旁路母线以及35kV、10kV母线均采用了单母线电流差动保护。对于出线部分首先考虑的是电流速断保护作为主保护，而过电流保护作为后备保护。综上所述，方案1比较合理，方案1保护作为设计的初始保护，在后续章节对这些保护进行整定与校验，是否符合设计要求。第4页西华大学毕业设计说明书3确定运行方式3.1标幺值计算本次设计中取BS=100MVA,Bavuu.系统S1的电抗标幺值10.0192X，系统S2的电抗标幺值20.288X。各元件的电抗标幺值计算如下：变压器1B的各绕组短路电压分别为：1(12)(31)(23)11%(%%%)(10.517.56.5)10.7522ssssVVVV2(12)(23)(31)11%(%%%)(10.56.517.5)0.2522ssssVVVV3(23)(31)(12)11%(%%%)(17.56.510.5)6.7522ssssVVVV所以，变压器1B的电抗值为11%10.751000.17110010063sBBNVSxS12%0.251000.00410010063sBBNVSxS13%6.751000.10710010063sBBNVSxS变压器2B参数同变压器B1线路：20.4BBSxlV110kV侧线路：线路1A线路2A线路3A线路4A0.1980.1660.2490.135KV侧线路：第5页西华大学毕业设计说明书线路1B线路2B线路3B线路4B线路5B线路6B0.3270.3920.1960.2610.2610.29410kV侧线路：线路1C线路2C线路3C线路4C线路5C线路6C线路7C线路8C3.21.222.43.62.82.42.43.2短路电流的计算110kV电力系统正常运行时，系统存在二种运行情况，即：两台发电机同时运行、一台发电机退出运行另一台单独运行。下面分别分析各种情况下系统运行时的转移电抗，计算电抗和短路电流。（一）两台发电机同时运行，变压器12BB、同时投入运行。图3.1S1、S2运行时短路情况当K1发生短路时：23450.2880.0850.0020.371xxxx=++=+-=1.所以，K1点发生短路时的等值网络如图3.2所示。第6页西华大学毕业设计说明书图3.2K1点发生短路时的等值网络系统S1对短路点K1的计算电抗为：1152100.01921100NjsBSxxS系统S2对短路点K1的计算电抗为：2652100.37119.3663.45100NjsBSxxS查表得：标幺值：``11.129sI152101.12929.5323115sI2.21521026.1571.35119.3663115sjssIX1229.5321.35130.831ssIIIkA当K2发生短路时51230.01920.0850.0020.1022xxxx所以，K2点发生短路时的等值网络如图3.3所示。第7页西华大学毕业设计说明书图3.3K2点发生短路时的等值网络系统S1对短路点K2的计算电抗为：1552100.10225.3253.45100NjsBSxxS系统S2对短路点K2的计算电抗为：2452100.28815.0053.45100NjsBSxxS1.1152101521015.2685.325337337sjssIkAX1215.2685.41820.686ssIIIkA当K3发生短路时655767870.10420.0530.05