110kV无人值班终端变电所二次部分设计

1、教师批阅课 程 设 计 用 纸目 录第1章 课程设计任务书21 继电保护课程设计的目的和要求22 总体设计内容2 3 本组设计内容24 电气一次部分设计的基本情况35 一次接线示意图46 设计成果57 参考资料5第2章 保护及设备的配置、出口方案5 1 1#器保护的配置原则5 2 1#变压器保护的配置7 3 1#变压器保护的出口方案7第三章 1#主变压器主保护整定计算8 1 整定计算原则82 保护整定计算12第4章 110kv侧遥测、遥信、遥控点选择17 1 110kv遥测量测点选择17 2 110kv遥控量测点选择18 3 110kv遥信量测点选择18第5章 1#主变压器接线图19 1 1#

2、主变压器110kv端子箱接线安装图19 2 1#主变压器电流、电压回路图19第6章 设计总结19 1 心得体会19 参考文献20 附图1和221第一章 课程设计任务书1 继电保护课程设计的目的和要求继电保护课程设计是学生学完继电保护基本原理的理论课程后的一个重要的综合性教学环节，是学生全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计的综合性训练。通过课程设计，可以培养学生运用知识解决实际问题的能力，增加工程观念，以便更好的适应工作的需要。通过课程设计应达到下列要求1、 熟悉有关技术规程；2、 巩固并充实所学基本理论和专业知识，做到能够灵活应用，解决实际问题。3、 初步掌握电气工程专

3、业（二次部分）工程设计的流程和方法，独立完成设计任务，并能通过答辩。4、 端正态度，树立严肃认真、实事求是和刻苦钻研的工作作风。2 总体设计内容110kv无人值班终端变电所二次部分设计2.1 1#主变保护的配置，出口方案；2#主变保护的配置，出口方案；110kv进线保护的配置，出口方案；35kv出线保护的配置，出口方案；10kv出线保护的配置，出口方案。2.2 1#主变压器主保护的整定计算；1#主变压器后备保护的整定计算；2#主变压器主保护的整定计算；2#主变压器后备保护的整定计算；110kv进线1保护的整定计算；110kv进线2保护的整定计算；35kv出线保护的整定计算。（注：短路电流计算时

4、不考虑两台主变压器长期运行）2.3 110kv侧遥控、遥信、遥测测量点选择表； 35kv侧遥控、遥信、遥测测量点选择表；10kv侧遥控、遥信、遥测测量点选择表。2.4 主变压器110kv端子箱接线安装图，主变压器35kv侧开关柜端子排图，主变压器10kv侧开关柜端子排图；110kv进线电压互感器原理接线图及电压互感器端子箱安装接线图； 35kv母线段电压互感器原理接线图及电压互感器柜安装接线图，35kv线路开关柜端子排图，35kv线路分段开关柜端子排图；10kv母线段电压互感器原理接线图及电压互感器柜安装接线图。2.5 1#主变压器电流、电压回路图；35kv线路电流、电压回路图，35kv分段电

5、流、电压回路图，35kv线路、分段控制信号回路图；10kv线路电流、电压回路图，10kv分段电流、电压回路图，10kv线路、分段控制信号回路图。3 本组设计内容1、1#主变压器保护的配置，出口方案；2、1#主变压器主保护的整定计算；3、110kv侧遥控、遥信、遥测测量点选择表； 4、1#主变压器110kv端子箱接线安装图;5、1#主变压器电流、电压回路图。 4 电气一次部分设计的基本情况工程规模：该变电所为110/38.5/10.5kv三级电压，所内装设31.5mva及40mva主变各一台，2回110kv架空进线，4回35kv出线及8回10kv出线。变电所配有10kv无功补偿装置。主接线考虑1

6、10kv侧采用内桥接线方式，35kv单母分段带旁母，10kv单母分段。 所用电配置：一台由10kv母线接出，另一台由35kv外来所用电取得。防雷与接地：110kv进线侵入雷电波的保护是在架空线首端装一组避雷器，并配合进线上的相应保护。主变中性点装设一组避雷器及设间隙保护。35kv和10kv母线分别装设避雷器作为出线侵入的雷电波保护。直击雷由避雷针保护。主要参数： 1）系统参数：xs.min=0.0581, xs.max=0.0832 (sb=100mva,ub=uav=110kv为基准)2）110kv进线：lgj-150型，线路长度为一条60km，一条50km。3）35kv3）35kv线路长度

7、按25km考虑。4）10kv线路长度按15km考虑。5）主变铭牌参数：1#主变：型号 sfsz8-31500/110接线 yn/yn/-11 挡位 11042.5%/38.522.5%/10.5 短路电压（%） 高-中10.47 高-低18 中-低6.33 短路损耗（kw）高-中169.7 高-低181 中-低136.4 空载电流（%） 0.46 空载损耗(kw） 40.62#主变：型号 sfsz10-40000/110接线 yn/yn/-11 挡位 11081.25%/38.522.5%/10.5 短路电压（%） 高-中11.79 高-低21.30 中-低7.08 短路损耗（kw）高-中74

8、.31 高-低74.79 中-低68.30 空载电流（%） 0.11 空载损耗(kw） 26.715 一次接线示意图 本变电站线路一次接线示意如图1所示。110kv进线1#1主变压器#2主变压器110kv进线2内桥2m35kv35kv1m分段2回出线2回出线2m10kv10kv1m4回出线分段4回出线图1 本变电站一次接线示意6 设计成果设计说明书（包括保护配置说明,整定计算和校验过程及结果）短路电流计算结果设计图纸7 参考资料1）电力系统继电保护原理 天津大学 贺家李编2）中小型变电所实用设计手册 丁毓山 雷振山编 中国水利水电出版社3）35110kv无人值班变电所典型方案施工图集（江苏省电

9、力设计院 编）中国电力出版社4）国家电网公司输变电工程典型设计 110kv变电站分册 （2005年版） 刘振亚编 中国电力出版社5）电力系统继电保护与安全自动装置整定计算（崔家佩，孟庆炎 编）第二章 保护及设备的配置、出口方案1 1#变压器保护的配置原则1.1 变压器的主保护1) 瓦斯保护: 瓦斯保护用于反映并消除变压器油箱内部各种短路及 油面降低.对于0.4mva及以上车间内油浸式变压器和 0.8mva及以上油浸式变压器,均应装设瓦斯保护.带负荷调压变压器充油调压开关,亦应装设瓦斯保护 。2) 纵差动保护或电流速断保护： 纵差动保护或电流速断保护作为变压器内部,套管及引出线短路故障的主保护.

10、对于电压在10kv及以下, 容量在10mva及以下变压器采用电流速断保护.电压 在10kv以上,容量在10mva及以上变压器采用纵差动保护.对于10kv重要变压器,也可采用纵差动保护. 而电压为220kv及以上变压器采用数字式保护时,应采用双重化保护配置(非电量保护除外).1.2 三绕组变压器的后备保护1) 相间短路后备保护： 反映外部相间短路引起的变压器过电流,并作为瓦斯 保护和纵差动保护的后备,35kv66kv及以下中小容量降压变压器宜采用过电流保护,110kv500kv降压, 升压和系统联络变压器宜采用复合电压起动的过电流 保护或复合电流保护. 2) 接地短路后备保护： 对110kv及以

11、上中性点直接接地电网中各种变压器,当 变压器中性点可能接地运行或不接地运行时,为反映外部单相接地短路引起的过电流,以及因失去接地中性点引起的变压器中性点升高,应装设相应的零序过电流保护和零序过电压保护.1.3 零序保护 （1）中性点直接接地电网的变压器应装设零序（接地）保护作为变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。（2）当变压器中性点同时装设有避雷器和放电间隙时，应装设零序电流保护作为变压器中性点直接接地运行时的保护，并增设一套反映间隙放电电流的零序电流保护和一套零序电压保护作为变压器中性点不接地运行时的保护。后者作为间隙放电电流的零序电流保护的后备保护。（3）自耦变压器的零序保

12、护不能接在中性线回路的电流互感器上，应接在本侧的零序电流滤过器上，并且高、中压侧加装方向元件，以保证选择性。1.4 过负荷保护反映变压器各侧绕组过负荷情况的过负荷保护.（1）双绕组变压器：过负荷保护装于高压侧。（2）单侧电源的三绕组变压器：过负荷保护装于电源侧及绕组容量较小的一侧，接线图按一般情况装于高压侧和低压侧。（3）高、中压侧均有电源的三绕组变压器：过负荷保护装于三侧。1.5 过励磁保护对于高压侧为330kv及以上电压等级的变压器,应装设过励磁保护。对大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，因此在过电压或低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障，应

13、装设过励磁保护。在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸。过励磁保护反应于实际工作磁密和额定工作磁密之比而动作。1.6 其他保护 对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。2 1#变压器保护的配置1) 变压器瓦斯保护（轻瓦斯动作于发信号，重瓦斯动作于跳闸）；2) 纵差保护:采用比例制动的差动保护，并配有差动速断（用于防止内部短路id很大时，ta饱和比例制动保护拒动）；3) 复合电压启动的过流保护和过电流保护（作为变压器后备保护）；4) 零序保护（反映单相接地短路）；5) 过负荷保护；6) 其他

14、保护；（变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障）3 1#变压器保护的出口方案3.1 1#变压器主保护的出口方案变压器瓦斯保护：轻瓦斯保护动作后作用于信号，重瓦斯保护动作后直接使变压器三侧的断路器跳闸。纵联差动保护：保护动作后瞬时使变压器三侧的断路器跳闸。3.2 1#变压器后备保护的出口方案 零序保护(接地保护)启动瞬时跳开变压器三侧断路器。假设出线的断路器动作时间为1.5s,10kv复合电压保护以2秒跳开10kv母线分段断路器，故障仍存在则跳开10kv出线断路器，再跳开35kv分段断路器，再跳开35kv出线断路器，故障仍存在则变压器三侧断路器同时跳开。若电流仍然过大，过负荷元件发过负荷信号，

15、必要时动作于自动减负荷或跳闸。表1 1#变压器保护出口方案注：假设出线的断路器动作时间为1.5s保护名称动作时限出口方案零序保护0s变压器三侧断路器10kv复合过流1.7 s10 kv分段三相断路器10kv复合过流2 s10 kv出线三相断路器110kv复合过流2.2 s35 kv分段三相断路器110kv复合过流2.5s35 kv出线三相断路器110kv复合过流3s变压器三侧断路器低压侧过负荷3.5s发过负荷信号高压侧过负荷3.5s发过负荷信号第三章 1#主变压器主保护整定计算1 整定计算原则采用比例制动及二次谐波制动的差动保护，并配有差动速断1.1 比例制动量接入原则（1）单侧电源的双绕组变

16、压器，比例制动线圈接于负荷侧差动臂中。（2）双侧电源的双绕组变压器，比例制动线圈分别接于两个差动臂中。（3）单侧电源的三绕组变压器，比例制动线圈分别接于两个受电侧差动臂中。（4）双侧电源的三绕组变压器，比例制动线圈分别接于受电侧和小电源侧的差动臂中。（5）多侧电源的三绕组变压器，比例制动线圈可采用四侧制动方案。（6）本站变压器为单侧电源的三绕组降压变压器，比例制动及二次谐波制动纵差保护回路如图5。继电器动作条件：辅助自耦变流器taa：用于平衡各侧ta计算变比与实际变比不同误差1.2 确定最小动作电流：躲过正常（负荷）运行时的最大不平衡电流 （：额定电流下ta的比值误差；：调整分接头的相对误差；

17、：taa变比不完全吻合产生的相对误差）可实测而得，也可用经验公式：例如取1.3 拐点电流 例如取其中：正常（负荷）运行时的制动电流，对三绕组变压器应考虑可能出现的制动作用最小的情况最小制动磁势， 则正常运行时的制动电流 ，拐点电流1.4 制动系数及制动特性斜率m（1）对双绕组变压器：外部最大短路时最大不平衡电流：ta的同型系数（不同型取1；同型取0.5）：非周期分量影响系数（对bch型和比例制动型继电器，取1）：ta的比值误差，取10%（即0.1）：有载调整分接头的相对误差，取总调压范围的一半：taa变比不完全吻合产生的相对误差，一般取0.05：外部短路的最大短路电流此时的动作电流应躲过，即：

18、（可靠系数取1.3）此时的制动电流 制动系数 制动特性曲线过( , )点（2）对三绕组变压器：某侧外部最大短路时最大不平衡电流：靠短路点侧的短路电流，：流过高、中压侧（调压侧）的短路电流，：流过非靠近短路点的另外两侧i，ii侧的短路电流动作电流应躲过，即： （可靠系数取1.3）求出此时的制动电流（与制动回路接线方式有关）此时的制动系数分别计算高、中、低压三侧外部短路后分别得到三点：( , )，( , )，( , )制动特性曲线过其中一点( , )，并位于另外两点的上方。对本站三绕组变压器：高压侧点短路：（：基本侧电压等级的平均电压）制动磁势为：制动电流 得到点：( , )中压侧d2点短路：制动

19、磁势为：制动电流: 得到点：( , )低压侧d3点短路：制动磁势为：制动电流 得到点：( , )制动特性曲线过三点中的一点( , )，并位于另外两点的上方。该制动特性曲线的斜率为：1.5 差动速断的整定：躲过励磁涌流及外部短路的最大不平衡电流原则：经验公式：2 保护整定计算保护整定计算时考虑内桥分裂运行。2.1 计算各侧一次额定电流、ta变比、二次额定电流及taa的变比如表2表2 一、二次侧额定电流，ta、taa变比相关计算公式 名称各侧数据ue(kv)10（侧）35（y侧）110（y0侧）ie1(a)se / (10)se / (35)se / (110)ta接法yta计算变比nl.jsie

20、1 / 5ie1 / 5ie1 / 5ta实际变比nl选nl(且)nl.js选nl(且)nl.js选nl(且)nl.jsie2(a)ie1 / nlie1 / nlie1 / nltaa变比ie2 / ie2.minie2 / ie2.minie2 / ie2.min代入数据得表3：表3 计算所求变压器各侧数据名称各侧数据ue(kv)10（侧）35（y侧）110（y0侧）ie1(a)1818.7519.6165.3ta接法yta计算变比nl.js363.74179.957.3ta实际变比nl2000/5=4001000/5=200300/5=60ie2(a)4.552.602.76taa变比1

21、.7511.06选ie2最小侧为基本侧（该侧不需加装taa），另外两侧加装自耦变流器taa本站变压器的35kv侧ie2最小，故以35kv侧为基本侧。2.2 由变压器各绕组两两之间的短路电压 、 求出各绕组短路电压。假定：高压侧1 中压侧2 低压侧3高压侧绕组短路电压：中压侧绕组短路电压：低压侧绕组短路电压：2.3 短路电流计算图2 短路电流计算等值电路35kv侧d2点短路时流过35kv侧的短路电流计算：10kv侧d3点短路时流过10kv侧的短路电流计算：2.4 确定最小动作电流,采用经验公式：2.5 拐点电流：2.6 制动系数kzh及制动特性斜率m （1）35kv侧外部短路时，最大不平衡电流：

22、动作电流应躲过, 即：此时的制动电流：此时的制动系数: 可得点:（6.6 5.99）（2）10kv侧外部短路时，最大不平衡电流：动作电流应躲过, 即：此时的制动电流：此时的制动系数：可得点:（8.5 2.17）制动特性曲线过两点中的一点（6.6 5.99），并位于另一点（8.5 2.17）的上方，其斜率：经计算所求得制动特性图如下： 图3所求变压器纵差保护比例制动特性2.7 差动速断的整定(归算到二次侧),根据经验公式： 第四章 110kv侧遥测、遥信、遥控点选择1 110kv遥测量测点选择 表4 110kv遥测量测点选择表序号模拟量名称1110kv进线1a、b、c相电流2110kv进线2a、

23、b、c相电流3110kv出线1a、b、c相电流4110kv出线2a、b、c相电流5110kv内桥a、b、c相电流2 110kv遥控量测点选择表5 110kv遥控量测点选择表序号开关量名称1进线断路器1qf合闸2进线断路器1qf跳闸3进线断路器2qf合闸4进线断路器2qf跳闸5出线断路器3qf合闸6出线断路器3qf跳闸7出线断路器4qf合闸8出线断路器4qf跳闸 表6 35kv遥信量测点选择表序号开关量名称1进线断路器1qf合闸位置信号2进线断路器1qf跳闸位置信号3进线断路器2qf合闸位置信号 4进线断路器2qf跳闸位置信号5出线断路器3qf合闸位置信号6出线断路器3qf跳闸位置信号7出线断路器4qf合闸位置信号8出线断路器4qf跳闸位置信号9隔离开关18qs位置信号10控制回路断线11sf6低压闭锁12合闸闭锁13漏氮14机构打压超时15油泵电动机闭锁16油泵电动机起动17备自投动作18桥断路器保护动作第五章 1#主变压器接线图1 1#主变压器110kv端子箱接线安装图 见附图12 1#主变压器电流