某35kv變電所繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1 前言:</b></p><p>　　1.1 變電站繼電保護(hù)的發(fā)展</p><p>　　變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠有用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配作用。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全廠（所）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定

2、，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。</p><p>　　繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀，電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚，在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)歷史階段。隨著系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)技術(shù)面臨著進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)為：計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，

3、保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化。</p><p>　　繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。微機(jī)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：</p><p>　?。?）高速數(shù)據(jù)處理芯片的應(yīng)用</p><p>　?。?）微機(jī)保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)化</p><p>　　（3）保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)

4、、數(shù)據(jù)通信一體化</p><p>　?。?）繼電保護(hù)的智能化。</p><p>　　1.2 繼電保護(hù)裝置的基本要求</p><p>　　繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置屬于二次部分了，它對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起闐至關(guān)重要的作用。</p><p>　　對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求有四點(diǎn)：</p><p>　　選擇性：在可能的最小區(qū)間切除故

5、障，保證最大限度地向無(wú)故障部分繼續(xù)供電。</p><p>　　靈敏性：反映故障的能力，通常以靈敏系數(shù)表示。</p><p>　　快速性：能以最短時(shí)限將故障或異常消除。④選擇性。在可能的最小區(qū)間切除故障，保證最大限度地向無(wú)故障部分繼續(xù)供電。</p><p>　　可靠性：在該動(dòng)作時(shí)，不發(fā)生拒動(dòng)作。</p><p>　　選擇繼電保護(hù)方案時(shí)，除設(shè)置需

6、滿足以上4 項(xiàng)基本性能外，還應(yīng)注意其經(jīng)濟(jì)性。即不僅考慮保護(hù)裝置的投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)，還必須考慮因裝置不完善而發(fā)生拒動(dòng)或誤動(dòng)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活造成的損失。</p><p>　　1.3 繼電保護(hù)基本原理和保護(hù)裝置的組成 </p><p>　　繼電保護(hù)裝置要求能反應(yīng)電氣設(shè)備的故障和不正常工作狀態(tài)并自動(dòng)迅速地，有選擇性地動(dòng)作于斷路器將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，保證無(wú)故障設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行，將事故限制在最

7、小范圍，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可*性，最大限度地保證向用戶安全連接供電。 繼電保護(hù)裝置的作用是起到反事故的自動(dòng)裝置的作用，必須正確地區(qū)分“正?！迸c“不正?！边\(yùn)行狀態(tài)、被保護(hù)元件的“外部故障”與“內(nèi)部故障”，以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的功能。因此，通過(guò)檢測(cè)各種狀態(tài)下被保護(hù)元件所反映的各種物理量的變化并予以鑒別。依據(jù)反映的物理量的不同，保護(hù)裝置可以構(gòu)成下述各種原理的保護(hù)： (1)反映電氣量的保護(hù) 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通常伴有電流增大、電壓

8、降低以及電流與電壓的比值(阻抗)和它們之間的相位角改變等現(xiàn)象。因此，在被保護(hù)元件的一端裝沒(méi)的種種變換器可以檢測(cè)、比較并鑒別出發(fā)生故障時(shí)這些基本參數(shù)與正常運(yùn)行時(shí)的差別．就可以構(gòu)成各種不同原理的繼電保護(hù)裝置。 例如: 反映電流增大構(gòu)成過(guò)電流保護(hù)； 反映電壓降低(或升高)構(gòu)成低電壓(或過(guò)電壓)保護(hù)； 反映電流與電壓間的相位角變化構(gòu)成方向保護(hù)； 反映電壓與電流的比值的</p><p

9、><b>　　2設(shè)計(jì)原始資料</b></p><p>　　35KV供電系統(tǒng)圖,如圖1所示。</p><p>　　系統(tǒng)參數(shù)：電源I短路容量：SIDmax=200MVA；電源Ⅱ短路容量：</p><p>　　SⅡDmax=250MVA；供電線路：L1=L2=15km，L3=L4=10km，線路阻抗：XL=0.4Ω/km。</p>

10、<p>　　圖1 35KV系統(tǒng)原理接線圖</p><p>　　10KV母線負(fù)荷情況，見(jiàn)下表：</p><p>　　35KV變電所主接線圖，如圖2所示</p><p>　　SⅡ SI </p><p>　　L3 L4 DL1 L1

11、 L2 </p><p>　　B1 B 2 </p><p>　　DL6 DL7</p><p><b>　　DL8</b></p><

12、p>　　織 印 配 煉 備</p><p>　　布 染 電 鐵 用</p><p>　　廠 廠 所 廠 </p><p>　　圖2 35KV變電所主接線圖</p><p>

13、　　B1、B2主變?nèi)萘俊⑿吞?hào)為6300kVA之SF1-6300/35型雙卷變壓器，Y-Δ/11之常規(guī)接線方式，具有帶負(fù)荷調(diào)壓分接頭，可進(jìn)行有載調(diào)壓。其中Uk %=7.5。</p><p>　　運(yùn)行方式：以SI、SⅡ全投入運(yùn)行，線路L1~L4全投。DL1合閘運(yùn)行為最大運(yùn)行方式；以SⅡ停運(yùn)，線路L3、L4停運(yùn)，DL1斷開運(yùn)行為最小運(yùn)行方式。</p><p>　　已知變電所10KV出線保護(hù)最長(zhǎng)動(dòng)

14、作時(shí)間為1.5s。</p><p><b>　　2 短路電流計(jì)算</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)等效電路圖：</p><p>　　圖1系統(tǒng)等效電路圖 （各阻抗計(jì)算見(jiàn)2.3）</p><p>　　2.2 基準(zhǔn)參數(shù)選定：</p><p>　　S=1000MVA,U= U即：35kv側(cè)U=37

15、kv,10kv側(cè)U=10.5kv。</p><p>　　2.3 阻抗計(jì)算（均為標(biāo)幺值）：</p><p><b>　　系統(tǒng)： </b></p><p><b>　　線路：L1，L2：</b></p><p><b>　　L3，L4： </b></p><

16、p>　　變壓器：B1，B2：</p><p>　　2.4 短路電流計(jì)算：</p><p>　　1）最大運(yùn)行方式：系統(tǒng)化簡(jiǎn)如圖2所示。 </p><p>　　其中： X9=X2+X3∥X4＝0.719 X10= X1+X5∥X6＝0.5755</p><p>　　X11=X10

17、∥X9＝0.32 X12=X11+X7＝1.51</p><p>　　據(jù)此，系統(tǒng)化簡(jiǎn)如圖3所示。</p><p>　　故知35KV母線上短路電流： </p><p>　　10KV母線上短路電流: </p><p><b>　　折算到35KV側(cè):</b></p><p>　　

18、對(duì)于d3點(diǎn)以配電所計(jì)算:</p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　2) 最小運(yùn)行方式下:系統(tǒng)化簡(jiǎn)如圖4所示。</p><p>　　因SⅡ停運(yùn),所以僅考慮SⅠ單獨(dú)運(yùn)行的結(jié)果；</p><p>　　所以35KV母線上

19、短路電流：</p><p>　　所以10KV母線上短路電流： </p><p>　　折算到35KV側(cè): </p><p>　　對(duì)于d3以配電所進(jìn)行計(jì)算:</p><p><b>　　折算到35KV側(cè)：</b></p><p><b>　　圖4</b></p>&

20、lt;p>　　2.6 短路電流計(jì)算結(jié)果</p><p>　　由節(jié)通過(guò)化簡(jiǎn)，再通過(guò)公式計(jì)算所得出的短路電流計(jì)算結(jié)果，可以列出表2-1所示的短路電流計(jì)算結(jié)果。</p><p>　　表2-1 短路電流計(jì)算結(jié)果</p><p>　　3 主變繼電保護(hù)整定計(jì)算及繼電器選擇</p><p><b>　　3.1瓦斯保護(hù)：</b>&

21、lt;/p><p>　　輕瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值按氣體容積為250～300整定，本設(shè)計(jì)采用280。</p><p>　　重瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值按導(dǎo)油管的油流速度為0.6～1.5整定本，本設(shè)計(jì)采用0.9。</p><p>　　瓦斯繼電器選用FJ3-80型。</p><p>　　3.2 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：</p><p>　　選用BCH-2

22、型差動(dòng)繼電器。</p><p>　　3.2.1 計(jì)算Ie及電流互感器變比，列表如下：</p><p>　　3.2.2 確定基本側(cè)動(dòng)作電流：</p><p>　　1）躲過(guò)外部故障時(shí)的最大不平衡電流 …………………（1）</p><p><b>　　利用實(shí)用計(jì)算式：</b></p><p>　　式中

23、：Krel—可靠系數(shù)，采用1.3； </p><p>　　—非同期分量引起的誤差，采用1；</p><p>　　—同型系數(shù)，CT型號(hào)相同且處于同一情況時(shí)取0.5，型號(hào)不同時(shí)取1，本設(shè)計(jì)取1。</p><p>　　Ker—電流互感器10%的誤差系數(shù)。</p><p>　　ΔU—變壓器調(diào)壓時(shí)所產(chǎn)生的相對(duì)誤差，采用調(diào)壓百分?jǐn)?shù)的一半，本設(shè)計(jì)取0.05

24、。</p><p>　　Δ—繼電器整定匝書數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差，暫無(wú)法求出，先采用中間值0.05。</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得 躲過(guò)變壓器空載投入或外部故障后電壓恢復(fù)時(shí)的勵(lì)磁涌流</p><p>　　……………………………………………………（2）</p><p>　　式中：—可靠系數(shù)，采用1.3； </p>&

25、lt;p><b>　　—變壓器額定電流：</b></p><p>　　代入數(shù)據(jù)得 </p><p>　　3）躲過(guò)電流互改器二次回路短線時(shí)的最大負(fù)荷電流</p><p>　　……………………………………………………（3）</p><p>　　式中： —可靠系數(shù)，采用1.3； </p>&l

26、t;p>　　—正常運(yùn)行時(shí)變壓器的最大負(fù)荷電流；采用變壓器的額定電流。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得 </b></p><p>　　比較上述（1），（2），（3）式的動(dòng)作電流，取最大值為計(jì)算值，</p><p>　　即： </p><p>　　3.2.3 確定基本側(cè)差動(dòng)線圈的匝數(shù)和

27、繼電器的動(dòng)作電流</p><p>　　將兩側(cè)電流互感器分別結(jié)于繼電器的兩組平衡線圈，再接入差動(dòng)線圈，使繼電器的實(shí)用匝數(shù)和動(dòng)作電流更接近于計(jì)算值；以二次回路額定電流最大側(cè)作為基本側(cè)，基本側(cè)的繼電器動(dòng)作電流及線圈匝數(shù)計(jì)算如下：</p><p>　　基本側(cè)（35KV）繼電器動(dòng)作值 </p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得 </b>

28、</p><p>　　基本側(cè)繼電器差動(dòng)線圈匝數(shù) </p><p>　　式中：為繼電器動(dòng)作安匝，應(yīng)采用實(shí)際值，本設(shè)計(jì)中采用額定值，取得60安匝。</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得 </p><p>　　選用差動(dòng)線圈與一組平衡線圈匝數(shù)之和較小而相近的數(shù)值，作為差動(dòng)線圈整定匝數(shù)。</p><p><b>　

29、　即：實(shí)際整定匝數(shù)</b></p><p>　　繼電器的實(shí)際動(dòng)作電流 </p><p>　　保護(hù)裝置的實(shí)際動(dòng)作電流 </p><p>　　3.2.4 確定非基本側(cè)平衡線圈和工作線圈的匝數(shù)</p><p><b>　　平衡線圈計(jì)算匝數(shù)</b></p><p>　　故，取平衡線圈實(shí)際

30、匝數(shù)</p><p><b>　　工作線圈計(jì)算匝數(shù)</b></p><p>　　3.2.5 計(jì)算由于整定匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差</p><p>　　此值小于原定值0.05，取法合適，不需重新計(jì)算。</p><p>　　3.2.6 初步確定短路線圈的抽頭</p><p>　　根據(jù)前面對(duì)B

31、CH-2差動(dòng)繼電器的分析，考慮到本系統(tǒng)主變壓器容量較小，勵(lì)磁涌流較大，故選用較大匝數(shù)的“C-C”抽頭，實(shí)際應(yīng)用中，還應(yīng)考慮繼電器所接的電流互感器的型號(hào)、性能等，抽頭是否合適，應(yīng)經(jīng)過(guò)變壓器空載投入試驗(yàn)最后確定。</p><p>　　3.2.7 保護(hù)裝置靈敏度校驗(yàn)</p><p>　　差動(dòng)保護(hù)靈敏度要求值</p><p>　　本系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下，10KV側(cè)出口發(fā)生兩

32、相短路時(shí)，保護(hù)裝置的靈敏度最低。</p><p>　　本裝置靈敏度 滿足要求。</p><p>　　3.3 過(guò)電流保護(hù)：</p><p>　　1）保護(hù)動(dòng)作電流按躲過(guò)變壓器額定電流來(lái)整定</p><p>　　式中：—可靠系數(shù)，采用1.2；</p><p>　　—返回系數(shù)，采用0.85；</p><

33、p>　　代入數(shù)據(jù)得 </p><p>　　繼電器的動(dòng)作電流 </p><p>　　電流繼電器的選擇：DL-21C/10</p><p>　　靈敏度按保護(hù)范圍末端短路進(jìn)行校驗(yàn)，靈敏系數(shù)不小于1.2。</p><p><b>　　靈敏系數(shù)：</b></p><p><b>

34、　　滿足要求。</b></p><p>　　3.4 過(guò)負(fù)荷保護(hù)：</p><p>　　其動(dòng)作電流按躲過(guò)變壓器額定電流來(lái)整定。動(dòng)作帶延時(shí)作用于信號(hào)。</p><p>　　延時(shí)時(shí)限取10s，以躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)。</p><p>　　當(dāng)過(guò)負(fù)荷保護(hù)起動(dòng)后，在達(dá)到時(shí)限后仍未返回，則動(dòng)作ZDJH裝置。</p><p>

35、;　　3.5 冷卻風(fēng)扇自起動(dòng)：</p><p>　　即，當(dāng)繼電器電流達(dá)到3.15A時(shí)，冷卻風(fēng)扇自起動(dòng)。</p><p>　　4 課程設(shè)計(jì)體會(huì)及總結(jié)：</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西，雖然遇到了一些困難，可是通過(guò)與同學(xué)們的討論、瀏覽書籍和電子網(wǎng)頁(yè)，最終還是得到了解決。這次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)課本上的知識(shí)有了更加深刻的理解，將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐有機(jī)的進(jìn)行

36、了結(jié)合。經(jīng)過(guò)這次學(xué)習(xí)，同樣讓我對(duì)繼電保護(hù)的發(fā)展、要求、應(yīng)用，有了進(jìn)一步的了解。非常感謝同學(xué)們對(duì)我的幫助以及老師們對(duì)我的指導(dǎo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 賀家李 宋從矩．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理．第三版．北京：中國(guó)電力出版社 </p><p>　　[2] 劉介才．工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)．北京：機(jī)