110、35、10kV变电站及线路继电保护设计和整定计算

变电所及线路继电保护设计110/35/10kV变电站及线路继电保护设计和整定计算变电所及线路继电保护设计摘要中国的电力工业作为国家最重要的能源工业，一直处于优先发展的地位，电力企业的发展也是令人瞩目的。电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，也使得继电保护得以飞速的发展。本次毕业设计以110KV变电站的变压器、输电线路和电气接线方式作为主要原始数据，本设计围绕110KV变电站的继电保护设计，根据原始资料提供的变电站一次系统图，重点介绍变压器的差动保护和瓦斯保护，及线路的速断保护和过流保护，及其整定计算内容。通过计算和比较确定了变电站中电气设备的保护和自动装置的初步设计方案和配置选型，确定了保护计算的运行方式。关键词：线路继电保护，变压器的继电保护，短路计算，整定计算变电所及线路继电保护设计目录摘要.............................................................11、概述...........................................................22、110kV线路L11保护配置选择.....................................63、变压器2B1、2B2保护配置选择.....................................74、35kV线路L31、L33保护配置选择..................................105、10kV线路L109-L1012保护配置选择...............................106、110kV线路L11相间保护整定计算............................117、变压器2B1、2B2相间保护整定计算................................168、35kV线路L31、L33保护整定计算...........................249、10kV线路L109-L1012保护整定计算..............................26附图系统正序网络图...........................................29参考文献........................................................30感想与致谢...................................................31电力系统继电保护的设计和整定计算2/31概述1.1电力系统继电保护的作用电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源，电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。电力系统由各种电气元件组成。这里电气元件是一个常用术语，它泛指电力系统中的各种在电气上的独立看待的电气设备、线路、器具等。由于自然环境，制造质量运行维护水平等诸方面的原因，电力系统的各种元件在运行中可能出现各种故障或不正常运行状态。因此，需要有专门的技术为电力系统建立一个安全保障体系，其中最重要的专门技术之一就是继电保护技术。电力系统继电保护的基本作用是：在全系统范围内，按指定分区实时的检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警等措施，以求最大限度地维持系统的稳定，保持供电的连续性，保障人身的安全，防止或减轻设备的损坏。1.2电力系统继电保护技术与继电保护装置继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统的故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行与维护等技术构成，而完成继电保护功能的核心是继电保护装置。继电保护装置，是指装设于整个电力系统的各个元件上，能在指定区域快速准确地对电气元件发出的各种故障或不正常运行状态作出反应，并按规定时限内动作，时断路器跳闸或发出告警信号的一种反事故自动装置。继电保护装置的基本任务是：（1）自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除并最大限度地电力系统继电保护的设计和整定计算3/31保证其他无故障部分恢复正常运行；（2）能对电气元件的不正常运行状态作出反应，并根据运行维护规范和设备承受能力动作，发出告警信号，或减负荷，或延时跳闸；（3）条件许可时，可采取预定措施，尽快地恢复供电和设备运行。总之，继电保护技术是电力系统必不可少的组成部分，对保障系统安全运行，保证电能质量，防止故障扩大和事故发生，都有极其重要的作用。1.3继电保护的基本要求对作用于跳闸的继电保护装置，在技术上有四个基本要求，也就是所说的“四性”：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。（1）选择性选择性是指继电保护装置动作时，应在尽可能小的范围内将故障元件从电力系统中切除，尽量缩小停电范围，最大限度的保护电力系统中非故障部分能继续运行。（2）速动性快速的切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作，切除故障。动作迅速而同时又能满足选择性要求的保护装置，一般结构都比较复杂，价格也比较昂贵。电力系统在一些情况下，允许保护装置带有一定的延时切除故障的元件。因此，对继电保护速动性的具体要求，应根据电力系统的接线以及被保护元件的具体情况来确定。切除故障的总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。一般的快速保电力系统继电保护的设计和整定计算4/31护的动作时间为0.06~0.12s，最快的可达0.01~0.04s；一般的断路器动作时间为0.06~0.15s，最快的可达0.02~0.06s。（3）灵敏性继电保护的灵敏性是指，对于其保护范围内发生的故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的博爱户范围内部发生故障时，不论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻都能敏锐感觉，正确反应。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，通常记为Ksen，它主要决定于被保护元件和电力系统的参数和运行方式。（4）可靠性保护装置的可靠性是指，对于任何一台保护装置，在为其规定的保护范围内发生了他应该动作的故障，它不应该拒绝动作（简称拒动）；而在其他任何情况下，包括系统正常运行状态或发生了该保护装置不应该动作的故障时，则不应该错误动作（简称误动）。可靠性主要是针对保护装置本身的质量和运行维护水平而言的。一般来说，保护装置的原理方案越周全，结构设计越合理，所用元器件质量越好，制造工艺越精良，内外接线越简明，回路中继电器的触点数量越少，保护装置工作的可靠性就越高。同时，正确的安装和接线、严格的调整和试验、精确的整定计算和操作、良好的运行维护以及丰富的运行经验等，对于提高保护运行的可靠性也具有重要的作用。以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础。在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。继电保护的科学研究、设计、制造和运行的绝大部分工作也是围绕着如何处理好这四个基本要求之间的辨电力系统继电保护的设计和整定计算5/31证统一关系而进行的。另外，再选择继电保护方式时除应满足上述的基本要求外，还应考虑经济条件。1.4电网继电保护的设计原则关于电网继电保护的选择在“技术规程”中已有具体的规定，一般要考虑的主要规则为：（1）电力设备和线路必须有主保护和后备保护，必要时增加辅助保护，其中主保护主要考虑系统稳定和设备安全；后备保护主要是考虑主保护和断路器拒动时用于故障切除；辅助保护是补充前二者的不足或在主保护退出时起保护作用；（2）线路保护之间或线路保护与设备保护之间应在灵敏度、选择性和动作时间上相互配合，以保证系统安全运行；（3）对线路和设备所有可能的故障或异常运行方式均应设置相应的保护装置，以切除这些故障和给出异常运行的信号；（4）对于不同电压等级的线路和设备，应根据系统运行要求和《技术规程》要求,配置不同的保护装置.一般电压等级越高,保护的性能越高越完善,如330KV以上线路或设备的主保护采用“双重化”保护装置等；（5）所有保护装置均应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性要求。电力系统继电保护的设计和整定计算6/312、110kV线路L11保护配置选择按照《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285-93）及《电力装置的继电保护和安全自动装置设计规范》（GB50062-92）的要求，110kV中性点直接接地电力网中的线路，应按规定装设反应相间短路和接地短路的保护，110kV线路后备保护配置宜采用远后备方式，并规定：2.1对接地短路，应装设相应的保护装置，并应符合下列规定：2.1.1宜装设带方向或不带方向的阶段式零序电流保护；2.1.2对某些线路，当零序电流保护不能满足要求时，可装设接地距离保护，并应装设一段或两段零序电流保护作后备保护。2.2对相间短路，应装设相应的保护装置，并应符合下列规定：2.2.1单侧电源线路，应装设三相多段式电流或电流电压保护，如不能满足要求，则装设距离保护；2.2.2双侧电源线路，可装设阶段式距离保护装置。2.3按照《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285-93）的要求，应按如下规定装设自动重合闸：2.3.1110kV及以下单侧电源线路的自动重合闸装置，按下列规定装设：2.3.1.1、采用三相一次重合闸方式；2.3.1.2、当断路器断流容量允许时，下列线路可采用两次重合闸方式：2.3.1.2.1、无经常值班人员变电所引出的无遥控的单回线；2.3.1.2.2、给重要负荷供电，且无备用电源的单回线。2.3.1.2.3、由几段串联线路构成的电力网，为了补救电流速断等速断保护的无选择性动作，可采用带前加速的重合闸或顺序重合闸方式。电力系统继电保护的设计和整定计算7/312.3.2110kV及以下双侧电源线路的自动重合闸装置，按下列规定装设：2.3.2.1双侧电源的单回线路，可采用下列重合闸方式：2.3.2.1.1、解列重合闸方式，即将一侧电源解列，另一侧装设线路无压检定的重合闸方式；2.3.2.1.2、当水电厂条件许可时，可采用自同步重合闸方式；2.3.2.1.3、为避免非同步重合及两侧电源均重合于故障线路上，可采用一侧无压检定，另一侧采用同步检定的重合闸方式。根据提供的原始参数及电力系统接线图，由于110kV线路L11是双电源线路，且是单回线路运行，应在L11线路上装设三段式相间距离保护、三段式接地距离保护、三段式零序方向电流保护及三相一次重合闸，重合闸检定采用一侧无压检定，另一侧采用同步检定的重合闸方式。3、变压器2B1、2B2保护配置选择按照《继电保护和安全自动装置技术规程》及《电力装置的继电保护和安全自动装置设计规范》的要求，对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应按本节的规定装设相应的保护装置：a、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；b、绕组的匝间短路；c、外部相间短路引起的过电流；d、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；e、过负荷；f、过励磁；（500kV及以上变压器）电力系统继电保护的设计和整定计算8/31g、油面降低；h、变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。3.10.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护；当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，因瞬时动作于信号，当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。因此，本系统中变压器2B1、2B2应装设本体重瓦斯、轻瓦斯及调压重瓦斯、轻瓦斯保护，重瓦斯瞬时动作于跳闸，轻瓦斯瞬时动作于信号。3.2对变压器引出线、套管及内部的短路故障，应按下列规定，装设相应的保护作为主保护：6.3MVA及以上厂用变压器和并列运行的变压器，10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。因此，本系统中变压器1B、2B应装设纵联差动保护作为主保