供配电系统继电保护毕业论文.pdf

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 1 毕 业 设 计（论文） （说 明 书） 题目： 供配电系统继电保护 姓名：王娴 编号：9061168 平顶山工业职业技术学院 年月日 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 2 平顶山工业职业技术学院 毕 业 设 计 （论文） 任 务 书 姓名 王娴 专业 楼宇智能化工程技术 任 务 下 达 日 期年月日 设计（论文）开始日期年月日 设计（论文）完成日期年月日 设计（论文）题目： A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指导教师冯柏群 系（部）主任郭宗跃 年月日 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 3 平顶山工业职业技术学院 毕业设计（论文）答辩委员会记录 自动化 系 楼宇智能化工程技术 专业，学生于年月日 进行了毕业设计（论文）答辩。 设计题目： 专题（论文）题目： 指导老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况， 经答辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成 绩为。 答辩委员会人，出席人 答辩委员会主任（签字） ： 答辩委员会副主任（签字） ： 答辩委员会委员：， ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 4 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文） 评语 第页 共页 学生姓名：王娴专业楼宇智能化工程技术年级06 级 毕业设计（论文）题目： 供配电系统继电保护 评 阅 人： 指导教师：冯柏群（签字）年月日 成绩： 系 （科） 主任：（签字）年月日 毕业设计（论文）及答辩评语： 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 5 目目录录 第第 1 1 章章电力继电器认识与特性电力继电器认识与特性6 1.1 电流继电器的特性.6 1.2 电压继电器的特性.7 1.3 中间继电器的特性.8 1.4 时间继电器的特性.9 第第 2 2 章章供配电系统继电保护实训项目的开发供配电系统继电保护实训项目的开发.10 2.1供电线路带时限的过电流保护电路的接线与调试.10 2.1.1 实训目的.10 2.1.2 实训原理10 2.1.3 实训内容与步骤.11 2.2供电线路低电压启动过电流保护电路的接线与调试.12 2.2.1 实训目的.12 2.2.2 实训原理.12 2.2.3 实训内容与步骤.13 2.3供电线路电流速断保护电路的接线与调试. 14 2.3.1 实训目的.14 2.3.2 实训原理.14 2.3.3 实训内容与步骤.14 2.4供电线路电流反时限过电流保护电路的接线与调试.17 2.4.1 实训目的.17 2.4.2 实训原理.17 2.4.3 实训内容与步骤.17 2.5配电变压器过电流保护电路的接线与调试. 19 2.5.1 实训目的.19 2.5.2 实训原理.19 2.5.3 实训内容与步骤.19 2.6配电变压器电流速断保护电路的接线与调试. 21 2.6.1 实训目的.21 2.6.2 实训原理.21 2.6.3 实训内容与步骤.21 2.7配电变压器的过负荷保护电路的接线与调试. 24 2.7.1 实训目的.24 2.7.2 实训原理.24 2.7.3 实训内容与步骤.25 2.8变压器模拟超高温保护25 2.8.1 实训目的.25 2.8.2 实训原理.26 2.8.3 实训内容与步骤.28 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 6 总总结结 29 参考文献参考文献30 第第 1 1 章章电力继电器认识与特性电力继电器认识与特性 1.11.1 电流继电器的特性电流继电器的特性 1、动作电流 能使继电器动作的最小电流。 2、返回电流 继电器动作后，使触点开始返回至原来位置的最大电流。 3、返回系数 返回电流与动作电流的比值。 I A AC220V 单相可调交流电源 触点通断指示 12.6?/5A KA DL-24C/6 电流继电器接线图 4、返回系数的调整 影响返回系数的因素很多，如轴间的光洁度、轴承清洁情况、静触点位置等。 但影响较显著的是舌片端部与磁极间的间隙和舌片的位置。 调整方法有： a 调整舌片的起始角和终止角： 调节继电器右下方的舌片起始位置限制螺杆，以改变舌片起始位置角,此时只能 改变动作电流， 而对返回电流几乎没有影响。故可用改变舌片的起始角来调整动作电 流和返回系数。舌片起始位置离开磁极的距离愈大，返回系数愈小，反之，返回系数 愈大。 电流继电器接线图 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 7 调节继电器右上方的舌片终止位置限制螺杆，以改变舌片终止位置角，此时只能 改变返回电流而对动作电流无影响。 故可用改变舌片的终止角来调整返回电流和返回 系数。舌片终止角与磁极的间隙愈大，返回系数愈大；反之，返回系数愈小。 b 不调整舌片的起始角和终止角位置， 而变更舌片两端的弯曲程度以改变舌片与 磁极间的距离，也能达到调整返回系数的目的。该距离越大返回系数也越大；反之返 回系数越小。 c 适当调整触点压力也能改变返回系数，但应注意触点压力不宜过小。 5、动作值的调整 a 继电器的整定指示器在最大刻度值附近时，主要调整舌片的起始位置，以改变 动作值，为此可调整右下方的舌片起始位置限制螺杆。当动作值偏小时，调节限制螺 杆使舌片的起始位置远离磁极；反之则靠近磁极。 b 继电器的整定指示器在最小刻度值附近时，主要调整弹簧，以改变动作值。 c 适当调整触点压力也能改变动作值，但应注意触点压力不宜过小。 1.21.2 电压继电器的特性电压继电器的特性 1、动作电压 增大输出电压，先对继电器加 100V 电压，然后逐步降低电压，至 继电器舌片开 始跌落时的电压就是动作电压。 2、返回电压 增大输出电压，先对继电器加 100V 电压，然后逐步降低电压，再升高至舌片开 始被吸上时的电压就是返回电压。 3、返回系数 返回电压与动作电压的比值。 AC220V 单相可调交流电源 触点通断指示 V U KV DY-28C/160 过电压继电器接线图过电压继电器接线 图 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 8 4、返回系数的调整 影响返回系数的因素很多，如轴间的光洁度、轴承清洁情况、静触点位置等。但 影响较显著的是舌片端部与磁极间的间隙和舌片的位置。 调整方法有： 调整舌片的起始角和终止角： 调节继电器右下方的舌片起始位置限制螺杆，以改变舌片起始位置角,此时只能 改变动作电流， 而对返回电流几乎没有影响。故可用改变舌片的起始角来调整动作电 流和返回系数。舌片起始位置离开磁极的距离愈大，返回系数愈小，反之，返回系数 愈大。 a 调节继电器右上方的舌片终止位置限制螺杆，以改变舌片终止位置角，此时只 能改变返回电流而对动作电流无影响。故可用改变舌片的终止角来调整返回系数愈 小。 b 不调整舌片的起始角和终止角位置， 而变更舌片两端的弯曲程度以改变舌片与 磁极间的距离，也能达到调整返回系数的目的。该距离越大返回系数也越大；反之返 回系数越小。 c 适当调整触点压力也能改变返回系数，但应注意触点压力不宜过小。 5、动作值的调整 继电器的整定指示器在最大刻度值附近时，主要调整舌片的起始位置，以改变动 作值，为此可调整右下方的舌片起始位置限制螺杆。当动作值偏小时，调节限制螺杆 使舌片的起始位置远离磁极；反之则靠近磁极。 b 继电器的整定指示器在最小刻度值附近时，主要调整弹簧，以改变动作值。 c 适当调整触点压力也能改变动作值，但应注意触点压力不宜过小。 1.31.3 中间继电器的特性中间继电器的特性 1、中间继电器的型号 DZ-30B、DZB-10B、DZS-10B 系列中间继电器用于直流操作的各种继电器保护和 自动控制线路中，作为辅助继电器以增加接点数量和接点容量。 ZJ3-A 系列快速中间继电器用于电力系统二次回路继电保护和自动控制线路中， 用于切换电路、增加保护和控制回路的触点数量、触点容量及出口跳闸电路。 2、继电器动作值与返回值 在给继电器突然加入电压（电流）时，使衔铁完全被吸入的最低电压（或电流） 值，就叫动作电压（电流）值 缓慢减少电压（电流） ，使继电器的衔铁返回到原始位置的最大电压（电流）值 就是返回值 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 9 3、保持值 在动作线圈加入额定电压 （电流） 使继电器动作后， 调整保持线圈回路的电流 （电 压） ， 测出断开开关后， 继电器能保持住的最小电流 （电压） ， 即为继电器最小保持值。 4、返回时间 迅速断开开关，电秒表开始计时，经一定延时后，中间继电器的常开触点断开， 电秒表中止计时，此时，电秒表所指示时间即为继电器的返回延时时间。 1.41.4 时间继电器的特性时间继电器的特性 1、动作电压 用冲击方式使继电器衔铁瞬时完全被吸入的最低冲击电压即为继电器的最低动 作电压。 2、返回电压 调节调压器使直流电压增至额定值 220V，然后缓慢调节调压器降低输出电压， 使电压降低到触点开启即继电器的衔铁返回到原来位置的最高电压就是返回电压。 3、延时时间 将电秒表控制端短接， 秒表停止计数，此时电秒表所指示的时间就是继电器的延 时时间。 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 10 第第 2 2 章章供配电系统继电保护实训项目的开发供配电系统继电保护实训项目的开发 2.12.1供电线路带时限的过电流保护电路的接线与调试供电线路带时限的过电流保护电路的接线与调试 2.1.12.1.1 实训目的实训目的 1、掌握过电流保护的电源原理，深入认识继电保护二次原理接线图和展开接线 图。 2、 掌握识别本实训中继电保护实际设备与原理接线图和展开接线图的对应关系， 为以后各项实训项目打下良好的基础。 3、进行实际接线操作，掌握过电流保护的整定调试和接线方法。 2.1.22.1.2 实训原理实训原理 对于 366KV 供电线路， 作为线路的相同短路保护，主要采用带时限的过电流保 护和瞬时动作的电流速断保护。 如果过电流保护时限不大于 0.50.7S 时，可不装设 电流速断保护。相间短路动作于跳闸，以切除短路故障。 带时限的过电流保护，按其动作时限特征分为定时限过电流保护和反时限过电流 保护两种。图 2.1 为定时限过电流保护的原理图，图 2.2 为其展开图。 TA5 A C KA2KA4 KT 信号 QS15QS16 QF6 TR1 QF5 KS KM 定时限过电流保护原理图图2.1 KA4 YR5 KS KS KT KT QF5 + + KA2 KM KM _ KS 信号 I I KA2 KA4 A C TA5 图2.2 定时限过电流保护展开图 图 2.1 定时限过电流保护原理图 图 2.1 定时限过电流保护原理图 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 11 定时限过电流保护的优点：动作时间比较精确，整定简便，而且不论短路电流大 小，动作时间都一定，不会因为短路电流小动作时间长而延长故障时间。缺点：所需 继电器较多，接线复杂，且需直流操作电源，投资较大；靠近电源处的保护装置，其 动作时间较长，这是带时限过电流保护的共有缺点。 2.1.32.1.3 实训内容与步骤实训内容与步骤 1、选择电流继电器的动作值（确定线圈接线方式）和时间继电器的动作时限。 （过电流保护的整定计算过程见附录 1， 电流继电器选用 DJ-23C/6， 整定电流为2.1A， 时间继电器选用 DS-23,整定时间为 5S。 ） 2、按图 2.3 过电流保护实训接线图进行接线。图中，KA 选用 DJ-23C/6,KT 选用 DS-23,KS 选用 JX21-A/T,KM 选用 DZ-31B。 直流电源 定时限过电 流保护 保护出口跳 闸回路 信号继电器 电源回路 KA4 WC(+)WC(-) YR5 KS KS KT KT QF5 + KA2 + KM KM WO(-) + + 光字牌 KS 过电流 保护跳 闸信号 WS(+) WS(-) 图 2.3 带时限过电流保护原理接线图 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 12 I I KA2 KA4 A C TA5 图2.3 带时限过电流保护原理接线图 A相电流 C相电流 公共线 3、依次合上 THEEGP-1 型 35KV 模拟监控盘的 QS1,QS5,QF1,QS15,QF5,其它开关 元件断开。 4、短路点分别设置在末端和 80%，观察保护动作情况并记录相关数据如表 1.1。 5、下图中（a）,（b）,（c）,（d）均为实训接线端子，接线端子的数字号码与 原理接线图一一对应， 各继电器的动作触点在原理接线图中没有标出见线端子上对应 的数字号码， 实训接线时请同学注意。依照上述实训步骤及实训原理图和接线图在实 训端子排上进行接线及调试（走线均走线槽） ，达到实训目的，提高学生动手能力。 2.22.2供电线路低电压启动过电流保护电路的接线与调试供电线路低电压启动过电流保护电路的接线与调试 2.2.12.2.1 实训目的实训目的 1、理解过电流保护中引入低电压闭锁的意义。 2、进行实训接线操作，掌握低电压启动过电流保护的接线与整定调试方法。 2.2.22.2.2 实训原理实训原理 当电力系统正常运行时，母线电压接近于额定电压，因此电压继电器 KV 的常闭 触点时断开的。在线负荷路过时，电流继电器 KA 有可能误动作，但由于线路过负荷 时，母线电压不会有明显下降，因此电压继电器的常闭触点还保持断开状态，因此不 会导致断路器误跳。 所以凡装设低电压闭锁装置的过电流保护装置的动作电流，不必 按躲过线路的最大负荷电流来整定，而只需按躲过线路的正常工作电流来整定，显然 提高了保护的灵敏度。低电压继电器 KV 的动作电压按躲过母线正常最低工作电压来 整定。 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 13 2.2.32.2.3 实训内容与步骤实训内容与步骤 1、选择电流继电器、电压继电器的动作值（确定线圈接线方式）和时间继电器 的动作时限（低电压启动过电流保护的整定计算过程见附录 1，电流继电器选用 DJ-23C/6，整定电流为 2.1A，电压继电器选用 DY-28C,整定电压为 60V，时间继电器 选用 DS-23,整定时间为 5S。 ） 2、参照实训指导书中实训一、二、三的调试方法分别对电流、电压继电器和时 间继电器进行整定调试。 3、按图 2.4 低电压启动过电流保护实训原理接线图进行接线。图中，KS 选用 JX21-A/T,KM 选用 ZB-31B。 4、依次合上 THEEGP-1 型 35KV 模拟监控盘的 QS1,QS5,QF1,QS13,QF5,其它开关 元件断开。 5、短路点分别设置在末端和 20%，100%，投入后，观察保护动作情况并记录相 关数据。 TA5 KA2 A I KA4 I C A相电源 C相电源 公共线 母线 KV1 Ua U A TA5 KA1 A 图2.11a 变压器综合保护实训原理接线图（交流回路） 直流电源 过负荷延时 继电器 过负荷信号 继电器 KS1指示灯回 路 KS1释放回路 过负荷告警 信号 KA1 WC(+)WC(-) 光字牌 KS1 KS1 KS1 KS1 KT1 KT1 SA + + + + 图2.11b 变压器过负荷保护实训原理接线图（直流回路） 2、依次合上 THEEGP-1 型 35KV 模拟监控盘的 QS1，QS5，QF1，QS3，QF5，其他 开关元件断开。 3、然后将故障设置凸轮开关旋至过负荷档。 2.82.8变压器模拟超高温保护变压器模拟超高温保护 2.8.12.8.1 实训目的实训目的 1、学习变压器温度保护的重要性及其方式。 2、学习温市湿度控制仪的使用方法。 图 2.12a 变压器综合保护实训原理接线图（交流回路） 图 2.12b 变压器过负荷保护实训原理接线图（直流回路） 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 26 2.8.22.8.2 实训原理实训原理 在变压器运行中， 如果遇到短路、 过载、 环境温度过高或冷却通风不够等情况时， 就会使变压器热。对于干式变压器，其热平衡性能差，绕组温度超过绝缘耐受温度使 绝缘破坏，是导致变压器不能正常工作的这样原因。因此，对变压器绕组的运行温度 进行监测、 驱动风机实现强迫风冷及报警控制是十分重要的。干式变压器温度控制系 统是维护干式变压器运行的重要部件，能有效防止变压器温升过高引发事故，还能促 进变电站的科学管理， 通过降低温度实现变压器的经济运行。其工作可靠性的高低和 操作是否方便将直接影响到变压器的运行质量。 最初，干式变压器的温度控制系统有种形式。 （）盘式温度表：可测量铁轭 外侧空气上部的空气温度，无保护功能。 （）毛细管式温控器：可对旁边一相低压 线圈进行过热保护，无显示功能。 （）PTC（正温度系数）热敏电阻温控装置:可对 三相低压线圈进行过热保护,无显示功能.(4)铂热电阻测温装置:在 A、B、C 三相低压 线圈预埋三只铂热电阻,用数显温度计设计巡回显示三相的温度值,并可对它们进行 过热保护.随着电力工业的发展,温度控制系统的设计水平也相应的有所提高和完善. 前三种温控系统逐渐被淘汰,铂热电阻温控系统则得到了长足发展.在20世纪80年代 末,铂热电阻温控系统刚出现时,为普通电子电路,非智能型结构,功能上也较单一,只 有显示和热保护功能.随后为实现温度信号的远传显示和控制,在温度控制系统上添 加了 420m 电流输出,使温控系统具备温度变送器功能,在测温同时同步输出温度信 号。 在 90 年代初，电子仪器产品大都采用微电子技术进行升级代换，其技术特征是 丰富仪表功能的同时， 大幅度提高产品的可靠性。干式变压器的温控系统也随这个大 趋势得到发展。 许多温控生产厂家开发出了 XMT 系列单片机智能型温度控制系统。这 种问控系统主要有以下功能：A、B、C 三相巡回显示：最大值显示；直接启停风机； 超温、故障报警；光电藕合，冗余保护系统；自修正子程序等。随后，为进一步提高 电力系统的运行管理水平， 又出现了带有计算机通讯接口的温度控制系统，使温度控 制系统可与外部监控系统进行通讯。随着通讯技术的发展，先是采用 RS232 接口向数 据处理系统输出信息，但是受到一些技术条件的限制后逐步被结构简单，实现方便， 便于维护的 RS485 接口所取代。 现在大多数干式变压器的温控系统可通过通讯接口将 三相巡显温度值、 变压器运行状态信息及设定的特殊温度值传至监控中心，监控中心 也可对温度系统的设定温度进行修改。 随着干式变压器应用领域的不断扩展，温度控制系统的功能也得到不断的完善。在 原有功能的基础上，又出现了声光报警、手动风机操作、手动消音、手动跳闸、 “黑 匣子” （记录最后 4 次继电的三相绕组温度和本机的工作状态）等功能。二：干式变 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 27 压器温控系统的展望 随着社会的发展， 电力系统对输配电设备的要求越来越高，智能型电力设备受到 人们的重视， 其可靠性、 稳定性受到业内人士的关注， 有风国家实施城网、 农网改造， 变压器收到难得的机遇，也为变压器组件的发展进步带来了机遇。长期以来，干式变 压器的温控系统均采用 PT-100 的采样要求，但由于铂电阻性价比较高，所以仍然是 传感器的首选。 随着 100KV 高压等级干式变压器的出现，铂电阻已不能完全满足要求。若仍采用 传统的 PT-1OO 铂电阻进行接触时测温，在变压器高压绕组侧会犹豫强大的感应电动 势而损坏铂电阻和温控系统的输入回路，烧坏温控芯片，导致高端跳闸，严重时还会 造成变压器事故。因此需要选用先进的非接触时传感器，如红外温度传感器来代 Pt-100 铂电阻。随着各种新型干式变压器的 出现，温度控制系统也必将有多种形式 的传感器出现。 新型干式变速器不断涌现， 干式变压器的应用领域也不断扩展，人们对干式变压 器运行状态的集中监控也提出了更多和更高的要求。所安装的干式变压器，存在分布 型多样、相互间距离差别较大、无人值守及多套监控系统等问题。若温度控制系统仍 采用单一的 RS485 有线通讯方式，在很多情况下都很难满足要求。通讯的网络化、智 能化、集成化、标准化是当代的发展趋势。面向不同的应用，温控系统也应改进通讯 系统，尽量具有多样性的、使用标准协议的通讯方式。如一个温控系统可带有多个通 讯接口、可进行多种波特率传输，或采用先进的现场总线技术、无限数传技术、红外 遥控、遥测技术等，这可大大提高系统对新环境的适应能力，提高其兼容性。另外为 提高电力系统的信息管理、可靠性管理和经济管理水平，在一定条件下，温控系统还 应扩大内存容量， 对实时趋势或历史趋势进行显示，对故障的发生的具体时间及原因 进行显示，对重要历史数据进行详细记录并可查询，为电力调度、系统规划等提供重 要依据。 目前国内温度控制系统的发展并不是十分规范， 这是由很多干式变压器温度控制 系统的生产厂家没有按标准生产，也没有取得相应的生产许可证造成的。另外，现行 的行业标准 JB/T7631-94 是于 1994 发布的，经过电力工业十年的发展，许多要求、 条件都有所变化。 为使市场竞争进一步规范化，技术人员能及时掌握本领域的标准情 况并了解系列内各标准之间相互关系，制定新的行业或国家标准势在必行。在新标准 中，首先，应对温控系统型号进行规范，同一型号的温控系统应具有统一的功能、外 型和引线， 以方便干式变压器生产厂家进行选型，另外为适应干式变压器的进一步发 展，新标准也应对温控系统的功能有发展性的认定，例如，采用新型温度传感器等。 本控制屏采用了上海安科瑞设计生产的温湿度控制仪，它综合了温度和湿度控 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 28 制，能有效对干式变压器和开关柜的温湿度进行监控。 2.8.32.8.3 实训内容与步骤实训内容与步骤 1、首先，参照使用说明书，将鼓风降温启动温度值设置为低于室温。 2、设置完成后，注意观察。由