继电保护课程设计

1、电力系统继电保护课程设计题目 110/35/10kV 区域性降压变电所继电保护保护设计专 业 ：电气工程及其自动化（电力）班 级 ：电力 063学 号 ： 3060651096 姓 名 ：贺荣平西安理工大学水利水电学院2010年 01月 13日目录摘要 4绪论 5第一章 设计内容和要求 71.1 原始资料 71.2 原始资料分析 81.3 保护方案的初步确定 8第二章 电气主接线设计 112.1 电气主接线的设计要求 112.2 主接线选择原则 112.3 电气主接线形式的确定 13第三章 主变压器的选择 203.1 主变压器容量的选择 203.2 绕组数和绕组连接方式的选择 213.3 主变

2、的调压方式 213.4 变压器冷却方式选择 22第四章 参数设定及阻抗归算 234.1 参数设定 234.2 短路电流计算（归算在 110KV 侧） 254.3 阻抗及短路电流计算结果 26第五章 继电保护的配置 275.1 继电保护的基本知识 275.2 变压器的保护配置 295.3 变压器后备保护 325.4 变压器保护配置的整定 34第六章 母线保护 446.1简介 446.2 母线的保护方式 446.3 双母线同时运行时母线保护 45第七章 线路保护配置简介 477.1距离保护 477.2 零序电流保护 49结束语 51参考文献 5253附录摘要本次设计的主要内容是在一次设计的基础上对

3、 110kV 电力系统继电 保护的配置，并依据继电保护配置原理，对所选择的保护进行整定和灵 敏性校验，确定方案中的保护。关键词： 短路电流，整定计算，灵敏度，继电保护，动作电流，主接线图绪论电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业， 它是一种 将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的 工业，它为国民经济的其他各部门快速、 稳定发展提供足够的动力， 其发展水平 是反映国家经济发展水平的重要标志。由于电能在工业及国民经济的重要性， 电能的输送和分配是电能应用于这些 领域不可缺少的组成部分。 所以输送和分配电能是十分重要的一环。 变电站使电 厂或上级电站

4、经过调整后的电能书送给下级负荷， 是电能输送的核心部分。 其功 能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电， 进而影响工业生产及生活用电。 若变电站系统中某一环节发生故障， 系统保护环节将动作。 可能造成停电等事故， 给生产生活带来很大不利。 因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠 性、灵敏性等指标十分重要。变电站是联系发电厂和用户的中间环节， 起着变换和分配电能的作用。 这就 要求变电所的一次部分经济合理， 二次部分安全可靠， 只有这样变电所才能正常 的运行工作，为国民经济服务。变电站是汇集电源、 升降电压和分配电力场所， 是联系发电厂和用户的中间 环节。变电站有升压变电站和降压变电

5、站两大类。 升压变电站通常是发电厂升压 站部分， 紧靠发电厂。 将压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。 这里所设计 得就是 110KV降压变电站。 它通常有高压配电室、 变压器室、低压配电室等组成。变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置， 这些保护装置是根据下级负荷地短路、 最大负荷等情况来整定配置的， 因此，在 发生类似故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护， 并且，现在的 跳闸保护整定时间已经很短， 在故障解除后， 系统内的自动重合闸装置会迅速和 闸恢复供电。 这对于保护下级各负荷是十分有利的。 这样不仅保护了各负荷设备 的安全利于延长是使用寿命， 降

6、低设备投资， 而且提高了供电的可靠性， 这对于 提高工农业生产效率是十分有效的。 工业产品的效率提高也就意味着产品成本的 降低，市场竞争力增大， 进而可以使企业效益提高， 为国民经济的发展做出更大 的贡献。生活用电等领域的供电可靠性， 可以提高人民生活质量， 改善生活条件 等。可见，变电站的设计是工业效率提高及国民经济发展的必然条件。由于本地区经济发展的需要电力供不应求的情况下， 为了适应本地区经济的 发展要在本地区建设 110kV 变电站。现在，随着大电网系统的建设， 输电的电压等级越来越高， 这一方面使降低 损耗的需要， 另一方面也是工业生产等负荷发展的需要。 我国目前广泛采用的输 电等级

7、有 110KV、220KV等级别，还有 500KV级的输电线路也在迅速发展，所以 110KV级的变电站在电力系统中的应用也十分广泛。 并且伴随电力系统中所用电 气元件产品诸如断路器、 继电器、 隔离开关等性能指标的提高， 变电站的功能也 会越来越完善，可靠性也会得到很大的提高。第一章 设计内容和要求1.1 原始资料为满足乡镇符合日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，根 据系统发展规划， 拟建设一座 110/35/10KV 的区域性降压变电所， 设计原始资料 要求如下：一、电压等级： 110/35/10KV二、设计容量：拟设计安装两台主变压器。三、进出线及负荷情况：1、110KV侧，

8、110KV侧进出线 4 回，其中两回为电源进线， 每回最大负荷 50MVA， 功率因数为 0.85 ，一回停运后，另一回最大可输送 100MVA负荷；另二回为出 线，本期拟建设一回，留一会作为备用出线间隔，出线正常时每回最大功率 为 35MVA，最小为 25MVA，功率因数为 0.85 ，最大负荷利用小时数为 4200h。2、35KV侧出线 4回，每回最大负荷 12MVA，无电源进线，负荷功率因数为 0.80 ， 最大负荷利用小时数为 4000h，一类负荷占最大负荷的 20%，二类负荷占 20%， 其余为三类负荷。3、10KV侧出线共计 14 回，其中两回为站用变出线，无电源进线，为电缆出 线

9、，每回最大负荷 1.6MVA，负荷功率因数为 0.80 ，最大负荷利用小时数为 5000h 以上，一、二类负荷占总最大负荷的 50%。4、系统阻抗归算 到 110KV 侧标幺值（不 包括本站主变） ： X1*=0.0495, X0*=0.0458。四、环境条件：当地最高气温 40摄氏度，最低气温-25 摄氏度，最热月份平均温度 23.3 摄氏 度，变电所所处海拔高度 700m。污秽程度中等。五、设计任务1、电气主接线的设计2、短路电流计算3、继电保护的配置及整定1.2 原始资料分析本次设计的变电所通过 110kv、35KV 及10kv 电压向地方负荷供电。本所有 三个电压等级， 110kv、3

10、5kv、10kv。110kv侧通过两回进线两回出线，将来拟增 一回线； 35kv 侧共有 4回线，最大综合负荷为 12MVA, 最大负荷利用小时数为 4000h，一类负荷占最大负荷的 20%，二类负荷占 20%，其余为三类负荷； 10KV侧 出线共计 14回，其中两回为站用变出线，无电源进线，为电缆出线，每回最大负 荷1.6MVA，负荷功率因数为 0.80 ，最大负荷利用小时数为 5000h以上，一、二类 负荷占总的最大负荷的 50%。在对原始资料分析的基础上， 结合对电气主接线的可靠性、 灵活性、 及经济 性等基本要求，综合考虑在满足技术、 经济政策的前提下， 力争使其为技术先进、 供电可靠

11、安全、经济合理的主接线方案。供电可靠性是变电所的首要问题， 主接线的设计， 首先应保证变电所能满足 负荷的需要， 同时要保证供电的可靠性。 变电所主接线可靠性拟从以下几个方面 考虑：1、断路器检修时，不影响连续供电；2、线路、断路器或母线故障及在母线检修时，造成馈线停运的回数多少和 停电时间长短，能否满足重要的 I 、II 类负荷对供电的要求；3、变电所有无全所停电的可能性；主接线还应具有足够的灵活性， 能适应多种运行方式的变化， 且在检修、 事 故等特殊状态下操作方便，高度灵活，检修安全，扩建发展方便。主接线的可靠性与经济性应综合考虑，辩证统一，在满足技术要求前 提下，尽可能投资省、 占地面

12、积小、电能损耗少、年费用（投资与运行） 为最小。1.3 保护方案的初步确定本次课程设计的主要内容是对 110kV 电力系统继电保护的配置。可以依据 继电保护配置原理，根据经验习惯，先选择两套初始的保护方案，通过论证比 较后认可其中的一套方案，再对这套方案中的保护进行确定性的整定计算和灵 敏性校验，看看它们是否能满足要求，如果能满足便可以采用，如果不能满足则需要重新选择，重新整定和校验 确定两个初始方案如下：方案 1：保护对象主保护后备保护变压器BCH2 型差动保护、瓦斯保护复合电压启动过电流保护母线电流相位比较式 母线差动保护输电线路距离、保护零序电流、保护方案 2：保护对象主保护后备保护变压

13、器电流速断保护、 瓦斯保护复合电压启动过电流保护、 零序电流保护母线电流相位比较式母线差动保护输电线路距离、保护零序电流、保护对于变压器而言，它的主保护可以采用最常见的纵联差动保护和瓦斯保护， 用两者的结合来做到优势互补。 因为变压器差动保护通常采用三侧电流差动， 其 中高电压侧电流引自高压熔断器处的电流互感器， 中低压侧电流分别引自变压器 中压侧电流互感器和低压侧电流互感器， 这样使差动保护的保护范围为三组电流 互感器所限定的区域， 从而可以更好地反映这些区域内相间短路， 高压侧接地短 路以及主变压器绕组匝间短路故障。 考虑到与发电机的保护配合， 所以我们用纵 联差动保护作为变压器的主保护，

14、 不考虑用电流速断保护。 瓦斯保护主要用来保 护变压器的内部故障，它由于一方面简单，灵敏，经济；另一方面动作速度慢， 且仅能反映变压器油箱内部故障， 就注定了它只有与差动保护配合使用才能做到 优势互补， 效果更佳。后备保护首先可以采用复合低电压启动过电流保护， 这主 要是考虑到低电压启动的过电流保护中的低电压继电器灵敏系数不够高。 由于发 电机- 变压器组中发电机才用了定子绕组接地保护，所以，变压器不采用零序电流保护。 110kV侧的母线接线可以采用完全电流差动保护，简单，可靠也经济。 对于 110kV侧的输电线路， 可以直接考虑用距离保护， 因为在电压等级高的复杂 网络中， 电流保护很难满足

15、选择性， 灵敏性以及快速切除故障的要求， 因此这个 距离保护也选择得合理， 同时由于它的电压等级较高， 我们还应该考虑给它一个 接地故障保护，先选择零序电流保护，因为当中性点直接接地的电网 （ 又称大接 地电流系统 ）中发生短路时 ,将出现很大的零序电流 ,而在正常运行情况下它们是 不存在的。因此 ,利用零序电流来构成接地短路的保护 , 就有显著的优点。综上所述，方案 1比较合理，方案 1保护作为设计的初始保护， 在后续章 节对这些保护进行整定与校验，是否符合设计要求。第二章 电气主接线设计2.1 电气主接线的设计要求变电所主接线设计是电力系统总体设计的组成部份。 变电所主接线形式应根 据变电

16、所在电力系统中的地位、 作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定， 并且应满足运行可靠、 简单灵活、 操作方便和节约投资等要求。 主接线设计的基 本要求为：(1) 供电可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求；当系统发生故障时， 要求停电范围小，恢复供电快。(2) 适应性和灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；改变 运行方式时操作方便，便于变电所的扩建。(3) 经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下，要尽量节省建设投 资和运行费用，减少用地面积。(4) 简化主接线。配网自动化、变电所无人化是现代电网发展必然趋势，简 化主接线为这一技术全面实施，创造更为有利的条件。(5) 设计

17、标准化。 同类型变电所采用相同的主接线形式， 可使主接线规范化、 标准化，有利于系统运行和设备检修。参考 35110KV变电所设计规范第 3.2.1 条：变电所的主接线应根据变电所所在电网中的地位、 出线回路数、 设备特点及 负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资 和便于扩建等要求。2.2 主接线选择原则电气主接线是指发电厂或变电站中的一次设备按照设计要求连接起来表示 生产、汇集和分配电能的电路 , 也称为主电路 . 主接线形式于电力系统原始资料 , 发电厂 , 变电站本身运行的可靠性 , 灵活性和经济性的要求等密切相关 ,并且对电 气设备的选择 , 配电装置布

18、置 , 继电保护和控制方式的拟定都有较大的影响。电气主接线是由高压电器通过主接线， 按其功能要求组成接受和分配电能的 电路，组成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。主 接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构， 是电力系统的重要组成部分。 它 直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、 继电保护、 自动装置和控制方式的拟 定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各方面的 因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。对电气主接线的基本要求， 概括地说应包括可靠性、 灵活性和经济性三个方 面。安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接

19、线最基本的要 求。停电不仅使发电厂造成损失， 而且对国民经济各部门带来的损失将更加严重， 往往比少发电能的价值大几十倍，至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城 市生活混乱等经济损失和政治影响， 更是难以估量。 因此， 主接线的接线形式必 须保证供电可靠。 因事故被迫中断供电的机会越少， 影响范围越小， 停电时间越 短，主接线的可靠程度就越高。电气主接线应能适应各种运行状态， 并能灵活地进行运行方式的转换。 不仅 正常运行时能安全可靠地供电， 而且在系统故障或电气设备检修及故障时， 也能 适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地转换运行方式，使停电时间最短，影 响范围最小。因此，电气主接线必须满

20、足调度灵活、操作方便的基本要求，既能 灵活地投、切某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷， 又能满足系统在事故、 检修及特殊运行方式下的调度要求， 不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的 稳定运行，即具有灵活性。在设计主接线时， 主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。 欲使主接线可 靠、灵活，必然要选用高质量的设备和现化的自动装置， 从而导致投资费用的增 加。因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。 一般 应当从以下几方面考虑：（1）投资省主接线应简单清晰， 以节省开关电器数量， 降低投资； 要适当采用限制短路 电流的措施， 以便选用价廉的电器或轻型电器； 二次控制与保护

21、方式不应过于复杂，以利于和节约二次设备及电缆的投资（2）占地面积少 主接线设计要为配电布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积减少。 同时应注意节约搬迁费用、 安装费用和外汇费用。 对大容量发电厂或变电所， 在 可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。（3）电能损耗少在发电厂或变电所中， 正常运行时， 电能损耗主要来自变压器， 应经济合 理地选择变压器的型式、容量、和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。2.3 电气主接线形式的确定目前变电所常用的主接线形式有： 单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、 双母线、双母线分我们在比较各种电气主接线的优劣时， 主要考虑其安

22、全可靠性、 灵活性、经济性三个方面。首先，在比较主接线可靠性的时候，应从以下几个方 面考虑：断路器检修时，能否不影响供电；线路、断路器或母线故障时以及 母线或隔离开关检修时， 停运出线回路数的多少和停电时间的长短， 以及能否保 证对、类用户的供电； 变电站全部停电的可能性； 大型机组突然停电时， 对电力系统稳定性的影响与后果因素。 其次，电气主接线应该能够适应各种运行 状态，并且能够灵活地进行运行方式的切换。 不仅正常时能安全可靠的供电， 而 且在电力系统故障或电气设备检修时， 也能够适应调度的要求， 并能灵活、简便、 迅速地切换运行方式，使停电的时间最短，影响的范围为最小。再次，在设计变 电

23、站电气主接线时， 电气主接线的优劣往往发生在可靠性与经济性之间， 欲使电 气主接线可靠、 灵活，必然要选用高质量的电气设备和现代化的自动化装置， 从 而导致投资的增加。 因此，电气主接线在满足可靠性与灵活性的前提下做到经济 合理就可以了。参考 35110KV变电所设计规范第 3.2.3 条： 35110KV线路为两回及以下时，宜采用桥形线路变压器组或 线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形单母线或单母分段的接线形式， 35 63KV线路为 8回及以上时，亦可采用双母线接线， 110KV线路为 6 回及以上时， 宜采用双母线接线。第 3.2.4 条：在采用单母线、分段单母线或双母线的 35 1

24、10KV主接线中， 当不允许停电检修断路器时，可以设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼做旁路断路器的接 线，当 110KV线路为 6 回及以上， 3563KV线路为 8 回及以上时，可装设专用 的旁路断路器， 主变压器 35110KV回路中的断路器， 有条件时， 亦可接入旁路 母线，采用 SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。第 3.2.5 条：当变电站装有两台主变时， 6 10KV侧宜采用分段单母线。线 路为 12 回及以上时亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路 设施。综合以上规程规定，结合本变电站的实际情况， 110KV侧有 4 回出线（近期 2回

25、，远景发展 2回）， 35KV侧有 4回出线， 10KV侧有 11回出线（近期 9回， 远景发展 2 回）。故可对各电压等级侧主接线设计方案作以下处理：2.3.1 110kv 侧110kv 侧是本站的进线段，它对本站的可靠性有很大影响。下面拟定两种接线方案。图 2-1单母分段的适用范围：（1）6 10kv 配电装置出线回路数为 6回及以上时(2) 35 66kv 配电装置出线回路数为 68回时。(3) 110kv 220kV配电装置出线回路数为 34 回时。双母接线的适用范围：当母线回路数或母线上电源较多、 输送和穿越功率较大、 母线故障后要求迅 速恢复供电、 母线或母线设备检修时不允许影响对

26、用户的供电、 系统运行调度对 接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下：(1) 6 10kv 配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。(2) 35 66kV配电装置，当出线回路数超过 8 回时，或连接的电源较多、负 荷较大时。(3) 110 220kv 配电装置出线回路数为 5 回及以上时，或当 110kv220kv 配电装置，在系统中后重要地位，出线回路数为 4 回及以上时。表 2-1 单母分段与双母接线比较方案项目方案 I 单母分段方案 II 双母接线可靠性用断路器把母线分段后 , 对重要用户可从不同段引出 两个回路 , 保证不间断供电， 可靠。供电可靠， 通过两组母

27、线隔离开关 的倒换操作， 可以轮流检修一组母线而 不致使供电中断；一组母线故障后，能 迅速恢复供电； 检修任一回路的母线隔 离开关时，只需断开此隔离开关所属的 一条回路和与此隔离开关相连的该组 母线，其它回路均可通过另外一组母线 继续运行。灵活性当一回线路故障时 , 分段 断路器自动将故障段隔离 , 保 证正常段母线不间断供电 , 不 致使重要用户停电。调度灵活，各个电源和各个回路负 荷可以任意分配到某一组母线上， 能灵 活地适应电力系统中各种运行方式调 度和潮流变化的需要。综合本站实际情况， 110kv 级是本站的进线侧，而且不需要经常倒线操 作，它对本站的供电可靠性至关重要。因此选择方案，

28、即单母分段接线。2.3.2 35kv 侧35kv 侧共有 4 回线，最大综合负荷为 12MVA, 最大负荷利用小时数为 4000h， 一类负荷占最大负荷的 20%，二类负荷占 20%，其余为三类负荷。这里 、 级 所占比重不是很高。对 35kv 侧的主接线设计了两种方案：表 2-2 单母分段与单母接线比较方案项目方案 I 单母分段方案 II 单母接线可靠性用断路器把母线分段后 , 对重要用户可从不同段引出 两个回路 , 保证不间断供电， 可靠。灵活性和可靠性差， 当母线或母线 隔离开关故障或检修时， 必须断开它所 连接 的电源，与之相连的所有电力装置在整 个检修期间均需停止工作。此外，在出 线

29、断路器检修期间， 必须停止该回路的 供电。灵活性当一回线路故障时 , 分段 断路器自动将故障段隔离 , 保 证正常段母线不间断供电 , 不 致使重要用户停电。图 2-2单母线接线的适用范围：一般适用于一台主变压器的以下三种情况：(1) 6 10kv 配电装置的出线回路数不超过 5回。(2) 35 66kv 配电装置的出线回路数不超过 3 回。(3) 110kv 220kv 配电装置的出线回路数不超过 2 回。根据本站实际情况，在 35KV负荷中一、二类负荷比较小。但是，发生断电 时，会造成生产机械的寿命缩短产品质量下降和一定的经济损失 . 因此要尽可能 保证其供电可靠性。因此选择方案，即单母分

30、段接线。2.3.3 10kv 侧对 10kv 侧的主接线拟定了两种方案：图 2-3单母线分段接线的优缺点：优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路， 有两个电源供电； 当一段母线发生故障， 分段断路器自动将故障段切除， 保证 正常段母线不间断供电和不致使大面积停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时， 该段母线的问路都要在 检修期间内停电； 当出线为双回路时， 常使架空线路出现交叉跨越； 扩建时 密向两个方向均衡扩建。双母线接线的伏缺点：优点：（1）供电可靠。 通过两组母线隔离开关的倒换操作， 可以轮流检修一组母线 而不致使供电中断； 一组母线故障后， 能迅速恢复

31、供电； 检修任一回路的母线隔 离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条回路和与此隔离开关相连的该组母 线，其它回路均可通过另外一组母线继续运行，但其操作步骤必须正确。例如： 欲检修工作母线， 可把全部电源和线路倒换到备用母线上。 其步骤是： 先合上母 联断路器两例的隔离开关，再合母联断路器 QF，向备用母线充电，这时，两组 母线等电位，为保证不中断供电，按“先通后断”原则进行操作，即先接通备用 母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关。完成转换后，再断开母联 QF及其两侧的隔离开关，即可使原工作母线退出运行进行检修。（2）调度灵活。 各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上， 能 灵

32、活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 通过倒闸操作可以 组成各种运行方式。例如：当母联断路器闭合，进出线分别接在两组母线上，即 相当于单母线分段运行； 当母联断路器断开， 一组母线运行，另一组母线备用 全 部进出线均接在运行母线上， 即相当于单母线运行， 两组母线同时工作， 并且通 过母联断路器并联运行， 电源与负荷平均分配在两组母线上， 即称之为固定连接 方式运行。 这也是目前生产中最常用的运行方式， 它的母线继电保护相对比较简 单。根据系统调度的需要， 双母线还可以完成一些特殊功能。 例如：用母联与系 统进行同期或解列操作；当个别回路需要单独进行试验时 （ 如线路检修后需要

33、试 验） ，可将该回路单独接到备用母线上运行；当线路利用短路方式熔冰时，亦可 用一组备用母线作为熔冰母线，不致影响其它回路工作。（3）扩建方便。向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源 和负荷自由组合分配， 在施工中也不会造成原有回路停电。 当有双回架空线路时， 可以顺序布置， 以致连接不同的母线段时， 不会如单母线分段那样导致出线交叉 跨越。（4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开。 缺点：（1）增加了电气设备的投资。（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器需在隔离开关和断 路器之间装设闭锁装置。（3）当馈出线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电

34、。根据本站实际情况， 10KV侧出线共计 14回，其中两回为站用变出线， 无电源 进线，为电缆出线，每回最大负荷 1.6MVA，负荷功率因数为 0.80 ，最大负荷利用 小时数为 5000h以上，一、二类负荷占总的最大负荷的 50%。因此一、二类负荷比 较大。若发生停电会造成不良社会影响，严重时造成重大经济损失和人员伤亡， 必须保证其供电可靠性。 且此电压等级出线回数多， 需经常倒换。 因此选择方案 双母接线。表 2 3主接线方案表110kv35kv10kv单母分段接线单母分段双母接线第三章 主变压器的选择在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级

35、之间交换功率的变压器， 称为联络变压器； 只供本所 （厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。本章是对变电站主变 压器的选择。3.1 主变压器容量的选择3.1.1 主变压器的选择原则1）主变压器容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择，适当考虑 到远期 1020 年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相 结合2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有 重要负荷的变电所， 应考虑当一台主变压器停运时， 其余变压器容量在计其过负 荷能力后的允许时间内， 应保证用户的一级和二级负荷； 对一般性变电所， 当 台变压器停运时，其余变压器容量应能保

36、证全部负荷的 70%80%。3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行 系列化、标准化。3.1.2 主变压器容量的确定S总 4 12 14 1.6 70.4MVA 考虑同时系数时的容量： （ 同时率取 0.85）SN =70.4 0.85 59.84MVA考虑到 2%的负荷增长率时的容量：S 59.84 (1 0.02) 61.04MVA最终单台主变压器的容量：S S 0.7 61.04 0.7 42.73MVA所以应选容量为 50MVA的主变压器。因此每台容量为 50MVA，两变压器同时 运行。电压等级： 110kV/35kV/10kV ，各侧容量比为： 50： 50

37、：50。3.2 绕组数和绕组连接方式的选择参考电力工程电气设计手册和相应的规程中指出：在具有三种电压的变电所中，如果通过主变各绕组的功率达到该变压器容量的15以上，或在低压侧虽没有负荷， 但是在变电所的实际情况， 由主变容量选择部分的计算数据， 明 显满足上述情况。故此变电所主变选择 三绕组变压器 。参考电力工程电气设计手册和相应规程指出：变压器绕组的连接方式必 须和系统电压一致， 否则不能并列运行。 电力系统中变压器绕组采用的连接方式 有 Y 和型两种，而且为保证消除三次谐波的影响，必须有一个绕组是型的， 我国 110KV及以上的电压等级均为大电流接地系统， 为取得中型点， 所以都需要 选择

38、 Y 0的连接方式。对于 110KV变电所的 35KV侧也采用 Y0的连接方式，而 6-10KV侧采用型的连接方式。故此变电所主变应采用的绕组连接方式为： YN，yn0,d11 接线。3.3 主变的调压方式普通型的变压器调压范围小，仅为 5%，而且当调压要求的变化趋势与 实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。 另外，普通变压器的调整很不方便， 而有载调压变压器可以解决这些问题。 它的 调压范围较大，一般在 15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功 率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特 别是在潮流方向不固定， 而要求变

39、压器可以副边电压保持一定范围时， 有载调压 可解决。由以上知，此变电所的主变压器采用 有载调压方式 。3.4 变压器冷却方式选择根据主变压器的型号有： 自然风冷式、 强迫油循环风冷式、 强迫油循环水冷 式、强迫导向油循环式等。然而自然风冷却适用于 7.5MVA以下小容量变压器。 容量大于 10MVA的变压器采用人工风冷。从经济上考虑，结合本站选用 50MVA 的变压器，应选用 强迫空气冷却 。综上所述，故选择主变型号 SFSZ7-50000/110 型三相三绕组有载调压变压 器，其参数如下表：表 3 1变压器技术数据型号电压组合及分接范围阻抗电压空载电流连接组高压中压低压高-中高-低中-低13

40、YN， yn0,d11SFSZ7-50000/1101108125%3855%105，1110.517.56.5第四章 参数设定及阻抗归算4.1 参数设定取基准功率 Sb 100MVA, ，变压器额定功率 ST(N) 50MVA4.1.1 变压器阻抗的计算1) 由变压器参数可知：UK(1-2) %=10.5, U K(3-1) %=17.5 , U K(2-3) %=6.5，UK1 %= UK(1-2) %+UK(3-1) %-UK(2-3) %/2=10.75UK2%=1/2UK(1-2) %+ UK(2-3) %- UK(3-1) %=-0.25UK3%=1/2UK(3-1) % +UK(

41、2-3) %- UK(1-2) %=6.752) 各绕组电抗的标么值为 :XT1*= (U K1%/100)(S B/S N)= (10.75/100)(110/50)=0.215XT2*= (U K2%/100)(S B/S N)= (-0.25/100)(110/50)=0XT3*= (U K3%/100)(S B/S N)= (6.75/100)(110/50)=0.1353) 系统阻抗(由原始资料知)归算到 110kV 侧标幺值：X1*=0.04954 )系统等值网络图如下图：s.min =0.0495x s.max =x图 4 1 系统等值网络图4.1.2 系统及主变压器归算到 11

42、0KV 侧的等值阻抗的有名值1）变压器：210.75 1152XT1 28.43T1 100 50XT 2 0XT326.25 115216.53100 502)系统：X s.maxX s.min20.0495 11521106.544.2 短路电流计算(归算在110KV 侧)1)两台并列运行最大三相短路电流 35KV 侧：I (3)I d 35.max1150002 3 X s.min0.5XT11839(A) 10KV 侧：I (3)I d10.5.m ax1150002 3 X s.min 0.5(XT1 X T2)1143 ( A)(2) 单台运行时最大三相短路电流 35KV 侧：I

43、(3)I d 35.max1150003X s.minX T11899(A) 10KV 侧：I (3)I d 10.5 .min1150003 X s.minX T1 XT31289 ( A)(3) 在 10KV侧三相短路电流最小值1143A 两台并列运行I (3)I (3)I k.10.5 minI k.10.5.max 单台运行I k.10.5.min Ik.10.5.max 1298A4.3 阻抗及短路电流计算结果4.3.1 阻抗计算结果表（归算到 110KV 侧）名称变压器阻抗系统阻抗类别XT1XT2XT3X s.max X s.min标幺值0.21500.1350.0495有名值（

44、）28.43016.536.544.3.2 短路电流计算结果（归算到 110KV 侧）运行方式短路点最大短路电流（ A）最小短路电流（ A）两台并列运行单台运行两台并列运行单台运行35KV侧183918991839189910KV侧1143128911431289第五章 继电保护的配置5.1 继电保护的基本知识5.1.1 基本概述电能是一种特殊的商品 , 为了远距离传送 , 需要提高电压 , 实施高压输电 , 为 了分配和使用 ,需要降低电压 ,实施低压配电 ,供电和用电。发电 输电 配 电 用电构成了一个有机系统。通常把由各种类型的发电厂 , 输电设施以及用电设备组成的电能生产与消费系统称为

45、电力系统。电力系统在运行中 , 各种电气 设备可能出现故障和不正常运行状态。 不正常运行状态是指电力系统中电气元件 的正常工作遭到破坏 , 但是没有发生故障的运行状态 ,如: 过负荷,过电压, 频率降 低,系统振荡等。故障主要包括各种类型的短路和断线 , 如:三相短路 , 两相短路 , 两相接地短路 ,单相接地短路 ,单相断线和两相断线等。 其中最常见且最危险的是 各种类型的短路 , 电力系统的短路故障会产生如下后果 :(1) 故障点的电弧使故障设备损坏；(2) 比正常工作电流大许多的短路电流产生热效应和电动力效应 , 使故障回 路中的设备遭到破坏；(3) 部分电力系统的电压大幅度下降 , 使

46、用户的正常工作遭到破坏 ,影响企业 的经济效益和人们的正常生活；(4) 破坏电力系统运行的稳定性 , 引起系统振荡 , 甚至使电力系统瓦解 , 造成 大面积停电的恶性循环；故障或不正常运行状态若不及时正确处理 , 都可能引发事故。为了及时正确 处理故障和不正常运行状态 ,避免事故发生 ,就产生了继电保护 ,它是一种重要的 反事故措施。继电保护包括继电保护技术和继电保护装置 , 且继电保护装置是完 成继电保护功能的核心 , 它是能反应电力系统中电气元件发生故障和不正常运行 状态, 并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护的任务是 :(1) 当电力系统中某电气元件发生故障时 , 能自动

47、, 迅速, 有选择地将故障元 件从电力系统中切除 , 避免故障元件继续遭到破坏 , 使非故障元件迅速恢复正常 运行。（2）当电力系统中某电气元件出现不正常运行状态时 , 能及时反应并根据运 行维护的条件发出信号或跳闸。5.1.2 继电保护装置的基本原理我们知道在电力系统发生短路故障时 , 许多参量比正常时候都了变化，当然 有的变化可能明显， 有的不够明显， 而变化明显的参量就适合用来作为保护的判 据，构成保护。 比如：根据短路电流较正常电流升高的特点， 可构成过电流保护； 利用短路时母线电压降低的特点可构成低电压保护； 利用短路时线路始端测量阻 抗降低可构成距离保护； 利用电压与电流之间相位差

48、的改变可构成方向保护。 除 此之外，根据线路内部短路时，两侧电流相位差变化可以构成差动原理的保护。 当然还可以根据非电气量的变化来构成某些保护， 如反应变压器油在故障时分解 产生的气体而构成的气体保护。原则上说：只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征 （差别），即可形成某种判据，从而构成某种原理的保护，且差别越明显，保护 性能越好。继电保护装置的组成：被测物理量测量逻辑执行跳闸或信号整定值（1）测量元件：其作用是测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流， 电压，阻抗，功率方向等） ，并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出 逻辑信号，从而判断保护是否该起动。（2）逻辑元件

49、：其作用是根据测量部分输出量的大小，性质，输出的逻辑 状态，出现的顺序或它们的组合， 使保护装置按一定逻辑关系工作， 最后确定是 否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。3）执行元件：其作用是根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时跳闸，不正常运行时发信号，正常运行时不动作等。5.1.3 对继电保护的基本要求（1）选择性：是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而 使非故障元件仍能正常运行，以尽量减小停电范围。（2）速动性：是指保护快速切除故障的性能，故障切除的时间包括继电保 护动作时间和断路器的跳闸时间。（3）灵敏性：是指在规定的保护范围内，保护对故障情

50、况的反应能力。满 足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类如何， 都能灵敏地正确地反应出来。（4）可靠性：是指发生了属于它该动作的故障，它能可靠动作，而在不该 动作时，它能可靠不动。即不发生拒绝动作也不发生错误动作。5.2 变压器的保护配置5.2.1 变压器配置（一）纵联差动保护本次设计所采用的变压器型号均分别为： SFSZ7-50000/110。对于这种大型 变压器而言， 它都必需装设单独的变压器差动保护， 这是因为变压器差动保护通 常采用三侧电流差动， 其中高电压侧电流引自高压熔断器处的电流互感器， 中低 压侧电流分别引自变压器中压侧电流互感器和低压侧电流互感器，

51、这样使差动保 护的保护范围为三组电流互感器所限定的区域， 从而可以更好地反映这些区域内 相间短路， 高压侧接地短路以及主变压器绕组匝间短路故障。 所以我们用纵联差 动保护作为两台变压器的主保护，其接线原理图如图5-1 所示。正常情况下, I2 = I 2即：I1n1I1n2I1I 1n2nT （变压器变比）所以这时 I r=0，实际上，由于电流继电器接线方式，变压器励磁电流，变比误差等影响导致不平衡电流的产生，故 I r 不等于 0 ，针对不平衡电流产生的原因不 同可以采取相应的措施来减小。尽管纵联差动保护有很多其它保护不具备的优点， 但当大型变压器内部产生 严重漏油或匝数很少的匝间短路故障以

52、及绕组断线故障时， 纵联差动保护不能动 作，这时我们还需对变压器装设另外一个主保护瓦斯保护。图 5-1 纵联差动保护原理示意图(二) 瓦斯保护 瓦斯保护主要用来保护变压器的内部故障， 它由于一方面简单， 灵敏，经济； 另一方面动作速度慢， 且仅能反映变压器油箱内部故障， 就注定了它只有与差动 保护配合使用才能做到优势互补，效果更佳。(1) 瓦斯保护的工作原理： 当变压器内部发生轻微故障时，有轻瓦斯产生，瓦斯继电器KG 的上触点闭合，作用于预告信号；当发生严重故障时，重瓦斯冲出，瓦斯继电器的下触点闭 合，经中间继电器 KC作用于信号继电器 KS，发出警报信号，同时断路器跳闸。 瓦斯继电器的下触点

53、闭合，也可利用切换片 XB切换位置，只给出报警信号。(2) 瓦斯保护的整定： 瓦斯保护有重瓦斯和轻瓦斯之分，它们装设于油箱与油枕之间的连接导管上。其中轻瓦斯按气体容积进行整定，整定范围为：250 300cm3, 一般整定在250cm3 。重瓦斯按油流速度进行整定，整定范围为： 0.6 1.5m/s, 一般整定在 1m/s 。瓦斯保护原理如图 5-2 所示。图 5-2 瓦斯保护原理示意图（三）复合电压启动的过流保护 由于这种保护可以获得比一般过流保护更高的灵敏性， 所以实践中它常用来 作厂变内部及低分支外部相间短路故障的后备保护， 这里我也用来作为变压器的 后备保护，它是由负序过电压元件、低电压

54、元件、过流元件及时间元件构成，其 中负序过电压元件与低电压元件构成复合电压启动元件， 其保护原理接线图如图 5-3 所示。复合电压过流保护的输入电流取高压侧电流 , 为保证选择性 , 复合电压启动 元件需要配置两套 , 输入电压分别取自厂变低压侧两个支上的电压。 保护采用两 段延时出口。 以 A分支为例: 若发生相间不对称短路故障 ,”U2”元件启动 ,常 闭触点 断开, 使” U”元件短 时启 动, ”U”元件返回后 ,因”U”元件返回电压较高 ,只要 相间残压不高于返回电压 , ”U ”已经动作 ,先按 I 段延时” U”元件 t1 跳开 A厂用分支断路器 ,若故障不能消除 , 再按段延时 t2 动作于解列灭磁图 5-3 复合电压启动的过流保护原理接线图5.3 变压器后备保护相间后备保护配置是为了防止变压器外部故障引起的过电流及作为变压器 主保护的后备，