220kv-变电站电气二次部分设计

天津大学网络教育学院专科毕业论文题目：220kv变电站电气二次部分设计完成期限：2016年1月8日至2016年4月20日学习中心：嘉兴专业名称：电气自动化技术学生姓名：沈荣华学生学号：132092433145指导教师：李娜娜xxxxx学院本科毕业设计（论文）绪论1220kv变电站电气二次部分设计1.1概述变电站是电力系统组成的一个重要环节，是电力网中线路的重要连接部分，其作用是交换电压、汇集和分配电能。变电站能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全。因此对变电站进行监控和保护具有十分重要的意义。电力变压器是电力系统中极其重要的电气设备，它的安全运行与否，直接关系到电力系统能否连续安全、稳定地运行。特别是由于变压器本身结构复杂、造价昂贵，一旦因故障而遭到损坏，其检修难度大，检修时间长，将造成巨大的经济损失。近年来，随着电力系统规模的扩大，电压等级的升高，大容量变压器的应用日趋增多,对变压器保护提出了更高的要求。母线的安全可靠运行则直接影响发电厂和变电所工作的可靠性。当母线上发生短路时，如果故障不能迅速被切除，将会引起事故扩大，破坏电力系统的稳定运行，严重时将造成电力系统的瓦解事故。因此，在重要的220kV及其以上的发电厂或变电所的母线上，都需要装设专用的母线保护装置。保护的合理配置以及保护定值的整定计算是电力系统继电保护工作的一个重要组成部分，保护的合理设计与选型是保证电网安全稳定运行的基础，而保护定值的正确与否决定着保护装置能否有效发挥作用，从而决定这被保护对象能否正常运行以及在发生故障时能否将各种故障从电网隔离，以避免事故的进一步扩大。无论保护装置采用的原理多么先进，算法多么精确，硬件设计多么严密可靠，如果给定的整定值是错误的，则保护装置就不可能正常工作，所以正确的继电保护整定值是继电保护装置有效发挥作用的一个重要条件。我必须对相关保护原理有十分深刻的理解，深入研究其保护配置方案并完成相关保护的整定计算。必须深入研究和了解其保护特点，合理进行保护配置设计，正确确定保护定值。1.2变压器保护的研究现状和发展差动保护作为变压器主保护的主要形式，长期以来受到保护工作者的关注。对其研究可追述到二三十年代。1931年，R.E.Cordray提出比率差动的变压器保护，标志着差动保护作为变压器主保护时代的到来。随着计算机的出现，继电保护的微机化成为又一关注的热点。变压器保护新原理的研究主要集中在变压器主保护方面，成功的实现变压器主保护的关键在于准确区xxxxx学院本科毕业设计（论文）绪论2分内部故障和外部故障、内部故障和励磁涌流、内部故障和差动TA二次断线等运行情况。现场长期的运行的统计资料表明差动保护是能够准确地区分区内和区外故障的，目前变压器主保护的研究重点在于如何提高保护的整体性能上，尤其是微机保护被大量使用后，如何充分利用微机的各种资源和特性来改善变压器保护的性能成为了研究领域的一个重要方向。近年来，新器件、新技术的应用为变压器保护的研究与发展提供了一个广阔的天地。数字信号处理器DSP的出现，不但可以提高微机保护数据采样与计算的速度和精度，甚至可能改变往常微机保护装置的设计思想，使得复杂的算法得以在保护装置中。随着变压器主保护的研究不断取得进展，变压器后备保护的研究和应用也日益引起人们的重视。对于变压器后备保护，由于其原理相对简单、成熟，因此在实现技术方面的研究更为引人关注。变压器短路故障的后备保护主要包括相间短路、接地短路两个部分。变压器后备保护在开发和应用中面临的突出问题是，后备保护的配置与变压器的容量、电压等级、运行方式以及所接电源和负载的情况等诸多因素有关，就目前来说，如何提高后备保护的适应性，是现阶段的研究重点。1.3母线保护的研究现状和发展母线保护的发展经历了电磁型、晶体管型、集成电路型到微机型几个发展阶段。其中电磁型、晶体管型母线保护虽仍有应用，但是已逐步被淘汰，目前母线保护正由集成电路型逐步向微机型过渡。按照母线保护装置的输入阻抗值的大小，则可分为低阻抗型母线保护(一般为几欧姆)，中阻抗型母线保护(一般为几百欧姆)，高阻抗型母线保护(一般为几千欧姆)，其中，低阻抗型母线保护接线简单，可瞬时动作，是工程应用最为广泛的一种母差保护。近年来发展迅速的微机型母线保护，相对于其他类型的母线保护，它有着不可比拟的优势。其最主要的特点是充分利用了计算机进行数字计算的能力，方便地实现带比率制动特性的电流瞬时值差动保护原理，而且，微机母线保护对TA饱和具有独特的检测方法，抗饱和能力强，对双母线接线方式而言具有自适应能力，可自动识别母线运行方式；同时微机母线保护具有自检功能，可靠性也得到进一步的提高；更重要的是，微机母线保护具有通信接口，可方便地与监控系统互联来完成信息的远传与远控，实现自动化。当xxxxx学院本科毕业设计（论文）绪论3然，微机母线保护具有调试整定方便的优点也是不言而喻的，因此，母线保护和其他类型的元件保护一样，采用微机型的保护是大势所趋和发展方向。综上所述，本次设计我选用新型的成套微机保护装置，组成变电站微机综合保护自动化系统，下图为其结构图：图1.1变电站微机综合保护自动化系统的模块结构xxxx学院本科毕业设计（论文）变压器微机保护设计42变压器微机保护设计2.1变电站一次部分设计基本数据运行方式电压等级短路点三相短路电流KI三相短路全电流冲击值（KA）冲击电流有效值(KA)三相短路容量（KVA）标幺值有名值(KA)最大运行方式220KVK130.48787.653320.561412.38793048.858110KVK221.598310.84329.136117.55142156.83210KVK317.621096.890260.350156.8301762.090最小运行方式220KVK130.48787.653320.561412.38793048.858110KVK219.67349.877226.536015.98761967.34010KVK315.448884.946228.251137.4981544.880运行方式电压等级短路点单相短路电流KI单相短路全电流冲击值（KA）冲击电流有效值(KA)单相短路容量（MVA）标幺值有名值(KA)最大运行方式220KVK139.05239.803026.340715.86753905.238110KVK231.729615.929642.802925.78433172.95110KVK323.2612127.904343.679207.0312326.130最小运行方式220KVK137.97509.532625.014215.42993797.518110KVK228.623014.37038.612623.26002862.30shishIkSshishIkS表2.1三相短路电流计算结果表2.2单相接地短路电流计算结果xxxx学院本科毕业设计（论文）变压器微机保护设计5运行方式电压等级短路点两相短路电流KI两相短路全电流冲击值（KA）冲击电流有效值(KA)两相短路容量（MVA）标幺值有名值(KA)最小运行方式220KVK126.40326.628017.806710.72822640.388110KVK217.03778.553922.980913.84571703.76610KVK313.379173.565197.671119.0771337.905型号技术参数额定电流比级次组合动稳定电流（KA）3S热稳定电流（KA）LB-220(W)800/1D/0.210040型号技术参数额定电流比准确级动稳定电流（KA）3S热稳定电流（KA）LGB-1102000/55P12531.5shishIkS110KVK322.6057124.299333.990201.1962260.568表2.4LB-220(W)型电流互感器主要技术参数表2.5LGB-110型电流互感器主要技术参数表2.6LDJ-10型电流互感器主要技术参数表2.3两相接地短路电流计算结果xxxx学院本科毕业设计（论文）变压器微机保护设计6型号技术参数额定电流比准确级动稳定倍数Kd4S热稳定倍数KtLDJ-1015000/55P1540①220kV侧电压互感器的选择型号额定电容（uF）电压额定比额定容量TYD220-0.01H0.01220000/3:100/3:1000.2级0.5级3级150VA200VA100VA②110kV侧电压互感器的选择型号额定电容（uF）电压额定比额定容量TYD110-0.02H0.02110000/3:100/3:1000.2级0.5级3级150VA200VA100VA③10kV侧电压互感器的选择型号最大容量类别电压额定比额定容量JSZ-101500VA户内10000/3:100/3:100/30.2级0.2级0.2级200VA200VA200VA2.2变压器故障类型及相应保护根据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92第4.0.1节对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：表2.7TYD220-0.01H电压互感器主要技术参数表2.9JSZ-10电压互感器主要技术参数表2.8TYD110-0.02H电压互感器主要技术参数xxxx学院本科毕业设计（论文）变压器微机保护设计7①绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；②绕组的匝间短路；③外部相间短路引起的过电流；④中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；⑤过负荷；⑥油面降低；⑦变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。对变压器引出线、套管及内部的短路故障。对于10MVA及以上的单独运行变压器和6.3MVA及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护。对于10MVA以下的变压器宜装设电流速断保护和过电流保护。在2MVA及以上的变压器，当电流速断灵敏系数不符合要求时，宜装设纵联差动保护。各项保护装置应动作于断开变压器的各侧断路器。对由外部相间短路引起的变压器过电流，应装设过电流保护装置。保护装置动作后，应带时限动作于跳闸，三线圈变压器，宜装于主电源侧及主负荷侧。主电源侧的保护应带两段时限，以较短的时限断开未装保护侧的断路器。按照规范要求对变压器保护应设置相应的保护，反应变压器绕组、引出线上的各种短路故障的纵差保护；为防止外部短路引起的过电流和作为变压器纵差保护、瓦斯保护的后备保护设置过流保护。2.3主变压器保护配置方案与选型电力变压器是电力系统之中十分重要的电气设备，发生故障将给电力系统的运行带来严重的后果，将引起系统大面积的停电，危及变电站安全，甚至可能使部分系统瘫痪，为了保证变压器的安全运行和防止扩大事故，装设灵敏、快速、可靠和选择性好的微机保护是极为重要的。2.3.1主变压器保护配置方案变压器可能发生的故障可分为内部故障和外部故障。内部故障指的是箱壳内部发生的故障，有绕组的相见短路故障、单相绕组匝间短路故障、单相绕组和铁芯间绝缘损坏而引起的接地短路故障、绕组的断线故障等。外部故障指的是箱壳外部绕组引出线间的各种相见短路故障和引出线因绝缘套管闪络或破碎通过箱壳发生的单相接地故障。微机保护装置和微机监控系统具有很强的抗电磁干扰及抗谐波干扰能xxxx学院本科毕业设计（论文）变压器微机保护设计8力，并有防止雷电冲击和系统过电压的措施，输入偷出同路设有光电隔离设施和防止接点抖动的措施；微机保护装置具备集保护、监测、控制、通讯于一体的功能，并具有独立性，在不与微机监控设备联用时能独立运行。根据DL400--91《继电器保护和安全起动装置技术规程》的规定：①主保护1)差动速断、比率差动保护：保护动作跳开主变压器各侧断路器。2)非电量保护：按主变压器厂的要求，装设瓦斯保护、压力释放、过温保护等非电量保护。跳闸型非电量瞬时或延时跳闸，信号型非电量瞬间发信号。跳闸型非电量保护出口继电器动作时间范围为10～35ms，当其电压低于额定电压55%时应可靠不动作。②后备保护1)高压侧配置复合电压闭锁过流保护，保护动作延时跳开主变压器各侧断路器；