设计说明书南关岭变电所的继电保护设计.docx

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1、摘要本次设计的内容是南关岭变电所的继电保护设计。首先，我根据题目的要求，仔细分析了其运行方式和系统所给的参数。在设计前期中，我对继电保护的作用及意义进行了较全面的分析，并在开题中进行了详尽的说明。针对电力改革的日新月异，对继电保护的要求也越来越完善，国内的继电保护也在向国际水平发展着。我对自己在设计中的思路有了清晰的认识。并对自己在设计中可能遇到的问题进行了归纳。在短路电流的计算中，我对每一点发生短路都进行了细致的计算，对继电保护配置方案进行了具体的说明。在对设备进行选择保护时，更是严格遵照计算结果和规程规定，并对其进行整定计算和灵敏度校验。在此次设计中，我严格遵守设计规定，认真对待此次设计，

2、最终完成了设计任务。由于新技术的不断发展，加之自己的专业水平还有待提高、巩固。所以设计中还存在不足,恳请老师批评指正。关键词继电保护，变压器保护，短路电流计算，整定计算目录摘要第一篇说明书.错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。1 弓|I-t*2继电保护概述及运行方式分析1.1 继电保护的基本原理1.2 继电保护的作用1.3 继电保护装置的基本任务1.4 对继电保护的基本要求1.5 继电保护装置的分类1.6 变电所基本情况介绍11.7 变电所电气运行方式分析13继电保护规程中对相关保护的配

3、置要求33保护分类33.2针对本设计的规程要求错误!未定义书签。4各个保护的配置原则34.1 变压器的保护原则错误!未定义书签。4.2 2线路的保护原则错误!未定义书签。4.3 母线的保护原则错误!未定义书签。4.4 对断路器失灵护保护要求错误!未定义书签。4.5 电流互感器及电压互感器错误!未定义书签。5变电所保护方案配置列表46变电所继电保护方案及其原理说明56.1 变压器保护方案说明56.2 线路保护方案说明错误!未定义书签。6.3 母线保护方案的说明错误!未定义书签。第二篇计算书101变电所短路电流计算101.1 等值网络参数的计算101.2 各种运行方式下短路电流的计算111.3 短

4、路电流计算结果142各种继电保护的整定计算162.1 变压器纵联差动保护的整定计算及灵敏度校验162.2 变压器瓦斯保护的整定192.3 变压器后备保护的整定及校验192.4 容桂输电线路的保护错误!未定义书签。3各个保护继电器选择结果221 .1变压器保护用继电器选型结果223 .2输电线路各保护继电器选型结果错误!未定义书签。3.3所选各个继电器的参数介绍.错误!未定义书签。23252.6 变电所基本情况介绍本次继电保护设计的对象变电所为稻城变电所。本变电所位于工业中心区，电压等级为220kV,安装90MVA变压器两台。22OkV侧的主接线形式为双母线接线，由稻荣、稻顺两条输电线路与系统环

5、并运行，并互为备用。60kV侧的主接线形式为双母线接线，并通过两条平行双回线路与地方电厂（兴坛电厂）相连接。60kV侧由一条平行双回线（容桂线）向负荷供电。本次设计变电所的主接线图如下：2.72.8 变电所电气运行方式分析电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能，所选用的保护方式，应在各种系统运行方式下都能满足选择性和灵敏性的要求，所以在设计之出，就先要系统的对变电站的运行方式分析，以便与今后的计算和定值整定工作，另外也可以有针对性的设立短路点，简化计算工作，提高设计效率。系统的最大运行方式不一定就是保护的最大运行方式，而系统的最小运行方式也不一定是保护的最小运行方式。对过量保护来说，通常都

6、是根据系统最大运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，因为只要在最大运行方式下能保证选择性，其他运行方式下也一定能保护其选择性；灵敏性的校验则要根据最小运行方式来进行，因为在最小运行方式下，灵敏度仍然符合要求，那在其他运行方式下，灵敏度也一定能满足要求。根据系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。继电保护中，短路时通过保护的短路电流为最大运行方式。根据系统最小负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入相应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式为最小运行方式。继电保护中，通过保护的短路电流为最小运行方式。设计题目给定的运

7、行条件为：已知兴坛电厂最大和最小两种运行方式的阻抗。考虑变电所以兴坛电厂最大和最小两种运行方式的阻抗的运行方式，以确定继电保护装置整定计算和灵敏度校验时所需要的各个短路电流。运行方式1：变电所高低压双侧单母线运行或双侧单母线分段且母联断路器闭合运行,兴坛电厂以最大方式运行，大兴双回线运行（此时变压器T1和T2对称运行，各种参数相同）。运行方式2：变电所高低压双侧单母线运行或双侧单母线分段且母联断路器闭合运行,兴坛电厂以最小方式运行，大兴单回线运行（此时变压器T1和T2对称运行，各种参数相同）。3继电保护规程中对相关保护的配置要求3.1保护分类3.1.1主保护主保护是满足系统稳定和设备安全要求，

8、能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。3.1.2后备保护后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。近后备是当主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。3.1.3辅助保护辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。5变电所保护方案配置列表根据前章所述的保护原则和继电保护规程要求，现拟配置稻城变电所的继电保护装置如下：表1变电所保护方案配置列表被保护设备保护方案配

9、置电力变压器主保护：纵联差动保护、瓦斯保护后备保护：低电压起动的过电流保护、过负荷保护、温度保护6变电所继电保护方案及其原理说明6.1 变压器保护方案说明在供配电系统中，电力变压器是十分重要的电器元件。虽然变压器是静止设备，结构简单，运行可靠，但是它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。6.1.1 变压器故障种类变压器的内部故障可分为油箱内和油箱外故障两种。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等，对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因

10、为油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈汽化，从而可能引起爆炸，因此，这些故障应该尽快加以切除。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。上述接地短路均系对中性点直接接地电力网的一侧而言。变压器的不正常运行状态主要有：由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。6.1.2 变压器瓦斯保护6.1.2.1变压器瓦斯保护的相关概念变压器瓦斯保护是用来反应变压器内部的故障，当变压器油箱内部发生故障，油分解产生气体或当变压器油面降低时，瓦斯保护应动作。油浸式变压器是利用变压器油作为绝缘

11、和冷却介质的，当变压器油箱内部发生故障，由于短路电流所产生的电弧使变压器的绝缘材料和变压器油分解而产生大量气体。这些大量气体形成气流并与油流混合冲向油枕的上部。故障愈严重，产生的气体越多，油流速度越快。利用这种气体来实现的保护，称为瓦斯保护。6.1.2.2瓦斯保护的原理反应变压器内部故障的各种保护装置除瓦斯保护外，由于受灵敏度的限制，都不能反应变压器内部一切形式的故障，特别是匝间短路和严重漏油等故障。如变压器绕组的匝间短路，将在短路的线匝内产生环流，局部过热，损坏绝缘，并可能发展成为单相接地故障或相间短路故障，但在变压器外部电路中的电流值还不足以使变压器的差动保护或过电流保护动作，但瓦斯保护却

12、能动作并发出信号，使运行人员及时处理，从而避免事故的扩大。因此，瓦斯保护时反应变压器内部故障最有效、最灵敏的保护装置。瓦斯保护只反应变压器油箱内的故障，不能反应油箱外套管与引出线上的故障，因此，它不能单独作为变压器的主保护，通常它与纵联差动保护或电流速断保护配合共同作为变压器的主保护。6.1.3变压器的纵联差动保护变压器差动保护能正确区分被保护元件的保护区内、外故障，并能瞬时切除保护区内的短路故障。变压器的纵联差动保护用来反应变压器绕组、套管及引出线上的各种短路故障，是变压器的主保护。应用输电线路纵联差动保护原理，可以实现变压器的纵联差动保护，对于变压器纵联差动保护，比较两侧有关电气量更容易实

13、现，所以变压器的纵联差动保护得到了广泛的应用。6.1.3.1变压器纵联差动保护的原理变压器纵联差动保护通常采用环流法接线，如上图所示，为双绕组变压器纵联差动保护的单相原理接线图。它是将被保护元件两侧的电流互感器一次侧，靠近被保护元件端连在一起。然后，将差动继电器并联到两电流互感器上。双绕组变压器实现纵联差动保护的原理接线图：图1.4纵联差动保护的原理接线图但是要实现变压器的纵联差动保护，就必须适当地选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比。此时变压器两侧电流互感器的二次侧电流乙4O正常运行和外部短路时，流过差动继电器的电流为：=4-4RO差动继电器KD不动作。当变压器内部发生相间短路

14、时，在差动回路中由于人改变了方向或等于零（无电源侧），这时流过差动继电器的电流为/二八十人，该电流为流过短路点的短路电流，使差动继电器KD可靠动作，并动作于变压器两侧断路器跳闸。由此可知，变压器纵联差动保护的保护范围是构成变压器差动保护的两侧电流互感器之间的范围。在保护范围之外发生故障时，保护不动作，一侧不需要与保护区外相邻元件的保护在整定和整定时限上相互配合，所以在区内故障时，可瞬时动作。6. 1.3.2变压器纵联差动保护的特殊问题以上分析的纵联差动保护的工作原理，只认为是理想情况，并未考虑到不平衡电流，实际上在正常运行和外部短路的情况下会产生很大的不平衡电流流过差动继电器，使不等于零。为防

15、止变压器纵联差动保护的误动作，必须设法减小和躲过不平衡电流。（1）稳态情况下的不平衡电流a.变压器正常运行时由励磁电流引起的不平衡电流，该电流只流过变压器的电源侧，通过电流互感器反映到差动回路形成不平衡电流。变压器正常运行时，励磁电流为其额定电流的3%-5%o当外部短路时由于变压器电压降低，此时的励磁电流更小，在整定计算中可以不予考虑。b.由于变压器两侧电流相位不同引起的不平衡电流。在电力系统中大、中型变压器大多采用YdI1接线，变压器一、二次侧线电流相位差为30。，如果两侧电流互感器采用相同的接线方式，即使人和乙的数值相等，其也存在不平衡电流，即I11ttb=21,sin15=0.518小因此必须补偿由于两侧电流相位不同而引起的不平衡电流。具体方法是将YdI1接线变压器星形接线侧的电流互感器接成三角形接线，三角形接线侧的电流互感器接成星形接线。如下图所示：图1.5变压器电流互感器的接线图C.由于电流互感器计算变比与选用的标准变比不同而引