某35kV变电站继电保护设计

1、1 at症如今随着科学的发展，电力糸统的能否安全稔定运行，会直接影响国民经济和社 会发展。电力糸统一型发生£然或人为故障，如果不能及肘有效控制，就会失去稔定运 行，使电网民解，并佥成大而积停电，给社会带来灾难性的后果。继电保护（包括安全 勺动裝置丿是保障电力设备安全和防止及限制电力糸统长肘间大面积停电的最基本、最 重要、最有败的枝术手段。许多实例在朗，继电保护装置一戲不能正确动作，就会护丸 事故，酿成严重后果。因此，加强继电保护的设计和整岌计算，是保证电网安全稔定运 行的重要工作。为满足电阿对继电保护提出的可靠性、选择性、灵牧性、速动性的要求，充分发挥 继电保护装置的效能，必须合理的

2、选择保护的整岌值，以保持各保护之间的相互配合关 糸。做好电阿继电徐护主值的整主计算工作是徐证电力糸统安全运行的必要条件。继电保护裝置的基本任务是：勺动，迅速，有选择性将糸统中故障部分切除，使故 障元件损坏程度尽量可能障低，并保证该糸统无故障部分迅速恢复正常运行。反映电器 元件的不正常运行状恚，并根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发岀信号，减 负持戎者延肘跳闸。学习资料.许带肘限切徐故障的。学习资料.2继电锋护的介傅2.1傩电保护姑构處理继电保护主要利用电力糸统中元件发生短路或异常情况肘的电量，电浇、电庄、 功率、频率等的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的杨理量，如变庄器油编故 障肘

3、伴随*生的大量瓦斯和油流速度的增大戎油庄强度的增爲。大多救情况下，不管反 应哪种场理量，继电保护裝還都包括测量部分和走值调整部分、送辑部分、执行部分。继电保护原理结构方框图如下：跳闸或 信号脉 冲整定值国2.1竝电保护斥理结构方箍因2.2 M电櫟护的基本俎成测量比轶部分：测量所耍保护的电毛元件上的电毛参数并与标准值比较。逻辑判新部分：由以上比较结果判飾糸统是淮.正常运行状态，还是发生故障或是在 不正常运行状恚。执行部分：根据判斯出的运行状态去动作戎不动作。2.3姓电保护的基本要求淮.技术上必须满足选择性、速动性、灵牧性、可靠性四个基本要求。对于作用于斯 路器跳闸的继电保护，应同肘满足这四个基本

4、要求，对于作用于信号以及只反应不正常 运行恃况的继电保护裝置，这四个基本要求中有些要求如遠动性可以障低。选挣性：所谓继电保护装置的动作选择性就是指当糸统中的役备或线路发生短珞 肘，其继电保护仅将故障的设备和线路从电力糸统中切除，当故障设备或线路的设备或 斯路器相绝动作肘，应由和邻的役备或线路的保护将故障切除。虽然扩丸了停电谢，但 桂制了故障的犷大，它起着对下一段线路的后备保护作用。遠动性：快速切除故障，可以提壽电力糸统运行的稳定性，减轻故障设备的航坏程 度，防止故障的犷展，提需勺动重合闸的成功率，减少对用电单住的影响，迅速恢复糸 统的正常运行。故障切徐的肘间等于继电保护装置动作肘间与新路器跳闸

5、肘间之和，对于反应故障 的继电保护，要求快速动作的主要理由和必要性淮.于：门丿快速切除故障可以提壽电力糸统并刃运行的稔岌性；(2丿快遠切除故障可以防止故障的护大，提需勺动重合闸和备用电源或役备自动 投入成功率，因为快速切除故障，对提需故障点俄夭弧速度，编小短路特续肘间，防止 出现摟地故障发展相间故障；两相短路发展为三相短路；暂肘性故障发袈为永久性故 障等。(3丿快速切除故障可以减少发电厂厂用电处用户电庄吟低的肘间，加速恢复正常 运行的过程，保证厂用电及用户工作的稳主性。(4丿快速切除故障可以减轻电毛设备和线路的航坏程度，短路电流通过的肘间念 长，则设备损坏的程度就念严重，芯至烧毀，特别在发电机

6、变庄容的部短路肘，是不允从上述理由可知.快速切除故障对提需电力糸统运行的可靠性具有重大意义。一般快速保护的动作肘间为0.08-0.12S, 般斯路器的跳闸肘间为0.1 0.27s,因 此，一般快速保护切徐故障的肘问为0.18-0.27S；最快速保护的动作肘间为0.02003s, 最小的斯路赛跳闸肘间为0.040.05s,所以最快速保护切除故障的肘间为0.060.08s。灵牧性：所谓灵牧性，即农保护谢发生故障和不正常工作情况下，继电保护装置的 反应能力，&就是在保护阖故障肘，不怡短.路点的住置以及短路的类型如何，都能牧锐 且正确的反应O继电保护的更牧性以更牧糸数J来衡量。门丿对于反应故障

7、肘参数量增加的保护装置。灵牧糸数二保护区末羯金厲性短路肘故障参数的最小计算值/保护装置动作参数的整主值如：过电浇保护的灵敎糸数为式中min一一保护区未端金厲性最小短路电流二次值/K.ac:保护裝置的二次动作电流(2)对于反应故障肘参数量吟低的保护装置灵牧糸数二保护装置动作参救的整走值/保护区末端全厲性短路肘故障洪数的最丸 计算值。可靠性：继电保护装置对它所保护的国发生各种故障和不正常运行状态肘，不应该 拒绝动作。而在保护阖之外发生的各种故障和不正常运行状态肘，不应该谋动作。这种 性能称为可靠性。症实际的运行中，可靠性用动作正确率来表示。由上述可知，对继电保护装置的四个基本要求筹兼顾，和互联糸且

8、又和互制约的。 2.4健电保护的任务电力糸统动行中，各种电毛设备可能出现故障和不正常运行状态。不正常运行状态 是指电力糸统中电毛元件的正常工作迪.到破坏，但没有发生故障的运行状态。如过负持、 过电庄、频率舉低、糸统振荡等。故障主要包括各种类型的短路和断统，如三相短.珞、 两相短路、单相搖地短路、两相接地短珞、发电机和电动机以及变压器统纽间的匝间短 珞、单相为线两才ti断统等。当拔徐护的电力糸统元件发生故障肘，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给 脱禽故障元件最近的新路器发出跳闸命令，使故障元件及肘从电力糸统中浙开，以最丸 限度地减少对电力糸统元件本身的损坏，吟低对电力糸统安全供电的影响，并满

9、足电力 糸统的票些特定要求，如保持电力糸统的暂态稳岌性等。反应电毛役备的不正常工作恃况，并根据不正常工作情况和役备运行维护条件的不 同，例如有无经常值班人员，发岀信号，以便值班人员进行处理，戎由装置£动地进行调 整，戎将坪些继续运行会引起.事故的电毛役备予以切除。反应不正常工作情况的继电保 护裝置允许带一走的延肘动作。3 35KV电网锋护紀置枫述3.1 35KV保护笔畳的一般设计点刚电力糸统继电保护设计匀配置是否合理直孩彫响电力糸统的安全运行。若设计与配 置不生，蛊出现保护不正确动作的情况肘，会使得事故停电国扩丸，给国民经济帶来程 度不同的履失，还可能凌成设备或人身姿全事故。因此，合

10、理地选择继电保护的配置主 崇正确地进行整主计算，对保护电力糸统安全运行具有十分重要的惫义。选择继电徐护配置方亲肘，应尽可能全面满足可靠性、选择性、灵牧性和速动性的 要求。当存在困难肘允许根据具体情况，准.不影响糸统安全运行的前提下适当地降低芷 些方面的要求。选择继电保护装置方亲肘，应首先考虑采用最简单的徐护裝置，以求可靠性轶爲、 调试较方便和兔用轶省。只有当最简单的保护装置满足不了四个方面的基本要求肘，才 考虑近期电力糸统结构的特点、可能的发展情况、经济上的合理性和国外已有的成熟经 验。所选定的继电徐护配置方余还应能满足电力糸统和各北、所运行方式炙化的要求。35千伏及以上的电力糸统，所有电力设

11、备和输电线路均应装役反应于短路故障和异奄 运行状况的继电保护裝査。一般情况下应包括主保护和后备保护。主保护是能满足从稔 走久安十耍求出发，有选择性地切除菠保护设备戎全线路故障设备戎线路的保护。后备 保护可包括近后备和运后备两种作用。主保护和后备保护都应满足电力装置的继电保 护和勺动装置设计规所规走的对短珞保护的最小灵牧糸救的要求。3.2 35KV电网的继电保护配JL点刚3.2.1相间短路徐护保护电流回路的电流互感器采用不兜全星形接统，各线路保护均装淮.和同的A, C 两相上。以保证症大多救两点摟地的恃况下只切徐一个故障点。点线路上发生短路对，会引起厂用电式重要用户母统的电压低于5060%Ue肘

12、,应快 速切徐故障，以保证无故障的电动机能继续运行。连.单側电源的单回统路上，可装设不带方向元件的一段戎两段式电流、电庄速新保 护和主肘限过电流椽护。淮.多电源的单回线路上，可装设一段戎两段式电流、电庄速.斯保护和主肘限过电流 徐护。必要肘保护应加裝方向元件。如果仍煞不能满足选择性和灵敎性或速动性的要求， 龙保护装置的构成过于复杂肘，宜采用距富保护。34公里及以下的短.统路宜采用纵 联导引统徐护作主保护，以带方向死不带方向元件的电流保护作后备保护。为简化环形网络的保护，可采用故障肘丸将网络勺动解列，故障切除后再勺动复原 的办法来提爲保护的灵牧度。对平行线路，一般宜装设橫差动电浇方向保护或电浇平

13、衡 保护作主保护。以挂两回线电流和的两段式电浇保护或距富保护作为玖回线运行肘的后 备保护以及单回统运行肘的主徐护和后备保护。3.2.2单和摟地保护对电筑统路龙经电窥引出的架空线路，宜装设由零梓电浇互威器构成的带方向或不 带方向元件的零序电流徐护。对架空线路，宜装设由零序电炭虑过器构成的带方向或不 带方向元件的零序电流椽护。在线路的回路教不多，或零序电浇丸小，瘵序电流保护的 学习资料.灵牧度达不到要求肘，可利用在母线上装设的反应于零序电压的绝缘监视装置兼作线路 的单相接地保护。3.2.3过负椅保护经當出现过负満的电筑线珞无电窥占架空的混合统路应裝设过负持徐护。保护宜带 肘限动作于信号，必耍肘也可

14、动作于跳闸。4短珞计算4.1余規孑效图如图4.1所示图4.1糸统等效图4.2墓浪泰數迪走本设计中选Sr=1000MVA, Ub=Ua、.,那么 35kv 側8产37kv, 10kv 側B2=2.5kv。4.3阻抗计算C1糸统：最大方式Xi=0.06最小方式Xi=0.12C2糸统：最大方式X2=0.1 小方式X2=0.15统路：L1： X3=liXiSB/VB2=0.4X10X1000/372=2.92L2: X4=l3 XiSb/Vb2=0.4X13X1000/372=3.8炙庄器：Xs=X6= fUk%/100J Sb/S=0.065/100x 1000/31.5=0.0214.4经炼电流计

15、算门 最大运行方无，糸统化简如下图其中：X7=Xi+X3 二 2.98Xs= X2+X4 = 3.9X9=X? / Xs = 1.69Xio=X9+X5 = 1.711图4.2呆大运行图故知 35KV 母线上短路电: ldimax=lBi/X9=1.56/1.69=0.923kA 10KV 母线上短路电流：ld2max=lB2/Xio=5.5/1.711=3.214kA折算到 35KV 側：ld2imax=lBi/Xio=1.56/1.711=O.912kA对于 d3 点以 Xl计#:Id3max=5.5/(1.711 +0.126)=2.994kA2)最小运行方无下：糸统化简如图4.3所示。

16、C255KVJ1OKV5'0.021rd2Xl= 1.37国4.3呆小运行團因C1停运，所以仅考虑C2单独运行的结果；Xn=X8+X5=3.921 所以 35KV 母线上短路电ldimin=lBi/X8=1.56/3.9=0.4kA 所以 10KV 母线上短路电ld2min=lB2/Xl1=5.5/3.921=1.4kA折算到 35KV 側:Id2imin= Ibi/Xii=1.56/3.921 =0.39kA对于 d3 以 Xl 进行计算:ld3min=5.5/(3.921+1.37)=1.039kA折算列 35KV 側:Id3imin= 1.56/(3.921+1.37)=0.29

17、5kA5全变继电榇护整走计算5.1瓦斯保护炙压器瓦斯徐护是用来反应炙压器部的故障，当变庄器油俞部发生故障，油分解尹 生宅体龙生炙庄器油面罕低肘，瓦斯保护应动作。油谡式变庄器是利用变压器油作为绝缘和冷却介质的，当炙庄器油俞部发生故障， 由于短路电流所产生的电弧使炙庄器的绝缘妨料和变庄器油分解而*生大量毛体。这些 大量毛体形成毛流并占油流混合冲向油枕的上部。故障念严重，尹生的宅体越多，油流 速度越快。利用这种毛体来实现的保护，称为瓦斯保护。轻瓦斯保护的动作值按毛体家积 250300cm2整定，本役计采用280cm2o重民斯 保护的动作值按导油管的油流速度为0615cm2整良本，本设计采用0.9cm

18、2o瓦斯继 电器选用FJ3-80型。5.2以联麦劝保护炙庄赛差动保护能正确区分祓徐护元件的保护区、外故障，并能唏肘切除保护区的 短路故障。变庄容的纵联差动保护用来反应变压器纯级、套管及引岀线上的各种短路故 障，是变压器的主保护。应用输电线路纵联差动保护療理，可以实现变压容的纵联走动 徐护，对于变庄器纵联差动保护，比较两側有关电毛量更家易卖现，所以变压霉的纵联 差动保护得到了/泛的应用。5.2.1支庄春纵联爰动保护的倉理炙压器纵联差动保护通常采用环流法接统，如下图所示，为玖统组变庄翠纵联差动保护 的原理摟线图。学习资料.要卖现变压器的纵联差动保护就必须适步地选择两側电流互感容的变比，使其比 值等

19、于变压器的变比。此肘变压赛两側电流互感器的二次側电流'2 7。 正常运行和外部短路肘，流过差动继电器的电流:严。差动继电器KD不动作。生变压器部发生相间短路肘，在差动回路中由于A孜变了方向龙等于零（无电源 側儿 这肘流过差动继电器的电流为血二厶+人，该电浇为流过短路点的短路电流，使 差动继电赛KD可靠动作，并动作于变压器两側斷路器跳闸。由此可知，变庄器纵联差动保护的保护囲是构成变庄器差动保护的两側电浇互威器 之间的国。在保护谢之外发生故障肘，保护不动作，一側不需要与保护区外相邻元件的 保护淮整主和整走肘限上相互配合，所以淮区故障肘，可瞬肘动作。5.2.2变压券差动保护的计算确走基本側变

20、压器额走电压（H側丿变压器额龙电压CL側丿变压器各側额走电流的计算:低压側Sn =315MK4=35kV5.戶 OkV= = "% = o 52KA NH 叽 73x35-_ Sn _ 31.5 辰0= 1.817/C4电流互感赛的计算变比:电流互感器的接践方式需压側为,低压側为Y。需压側Ng-皿省20 炉 900.7 _ 180 M/555L ,1817低压側Ng - “丄-363.4"丄55电流互感赛的变比标准化需压側=竽= 200低压側N肌产響=400电流互感赛二次连接誓电流爲压側仏/-屁520=4妙S200K /Vf 1x1817低压側人 一 5 心 一一4.54A

21、N” 丄400其中K®为接线糸数。色流互感容为接线肘取、行；电流互感赛为Y接线肘取1基本側的确良【N2 丄一【N2.H = 4.544.50 = 0.04故选取低压側为基本側学习资料.数据如下表所示:数据右称冬側救据35kV 側10kV 側变庄森额定电浇（kA丿0.5201.817变压赛炭接芳丸Y屯浇互感森接线方式Y屯浇互感睜的计算变比心厶屁900.7才80.TAU 55NTaL=Inl $17 =363.4 "丄55屯浇互感容的变比标 准化& 1000 “°NTA.ir s poo&2000 “aA TA.L§400屯浇互感森二次连揍厶

22、2广爲如=4.50ANta.h/Vw- K “人丿一454A确岌蔓本側非基本側空本側5-1雯庄森差动锌护计算结果5.2.3确龙基本側动作电流1）躲过外部故障肘的最大不平衡电流5=3“ =KZ 迟+d + O.lxKnpXKJ对式中 Krel可靠糸数，本设计取1.3；f&由于电流互威器计算变比和实际变比不一敷引起的相对祺差，本设计取005； U由变压赛分接头改变引起的和对谖差，一般可取调整谢的一半，本设计0.1色浇互威器彖许的最丸稔态镁差；Kst 电冼互威器同熨糸数，接线方式相同肘取0.5,不同肘取1,本设计取1；K“p 非周期分量糸数，取1.5-2,当采用遠饱和变流器肘，由于非周期分量

23、 会使其饱和，抑制不平衡输出，可取为1,本设计取1。唱折算到10KV側三相短路电流；代入数据计算得Ixel = K 氯g = 1 3 x (0.05 + 0.05 + 0.1x1x1)x11810 = 3070.6A取这三个计算值中最大者为差动保护基本側的一次动作电流，根据以上计算结果可以确Q/3070.6A2)差动继电器基本側动作电流确良差动继电赛各统纽的匝救式中 AN继色器动作顿走安匝实际取为8匝，即丰衡线圈实用匝数 基本側差动线圈实用匝救确岌非基本側平衡线.圏匝数实际取为细=1匝。学习资料.由电流互感器计算变比和实际变比不一致引起的相对谖差为=r=0-00867<0-05所以不处重

24、新计算动作电流。5.2.4护装置灵牧度校验差动保护灵牧度要求值Km >2本糸统A最小运行方式下，10KV側出d发生两相短路肘，保护装置的灵牧度最低。已知负爲側两相短路肘最小短路电流:/：?=7.617KA反应列电源側继电器的电流为：Ikr = 230.824电涼側继电器动作电流为：一 AN _60_?5山7 + 1则差动保护的最小灵牧糸救为:罟如>2故满足灵牧度要求。5.3过电浇櫟护5.3.1过电流继电器的整主久继电器选挣1J保护动作电浇换躲过变庄器顿主电浇来整定ldz=Kklel/Kh式中：Kk一可靠糸救，釆用1.2；Kh返回糸数，釆用0.85；代入数据得ldz=1.2 X 36

25、3.4/0.85=513.04A继电器的动作电流 ldzj=ldz/ni=513.04/400=1.28A选用DL"/2童色浇继电赛，其动作电流的整定谢为0.52A,故动作电流整龙值为2丿 灵牧度按保护闵末端短路进行校验。以践路计算灵敎糸数：J =尺罷沁=1W? = 5.026Is 513.04满足要求。5.4过负椅保护过负椅保护斥理接线图如下:QF1QF1KS八QF?继电器动作电流整龙计算，按躲过变压赛额定电流整定选用DL-11/6型电流继削器，其动作色浇的整龙谢为1.5-6A,故动作电流整定值 % 6A。动作肘限的整定，按躲过允许的短肘最大负椅肘间整主，一般此肘间取9-15s,

26、本役计取10so延肘肘限取10s,以躲过色动机的勺起动。当过负荷保护起动后，4达 列肘限后仍未返回则动作ZDJH装置。6输电筑珞的距冑保护距富保护是通过测量彼保护线路始端电庄和线路电流的比值而动作的一种保护，这 个比值拔称测量阻抗Zm，用来屯成这一测量任务的元件称为阻抗继电器KL6.1距离保护的时限特性距富保护的动作肘间与保护安裝点至短路点之间的距禽的关糸称距雷保护的肘 图5.2过负荷保护的虑理挂线图学习资料.限特性。为了满足速动性、逸择性和灵敎性的要求，目If广泛采用具有三段动作囲的阶 梯型肘限特性。距禽保护的动作肘问t与保护安裝处列故障点之间的距富I的关糸称为距富保护的 肘限特性，目前获得

27、广泛应用的是阶梯型肘限特性，如图3-1所示。这种肘限特性与三 段式电流椽护的肘限特性和同，一般也作成三阶樟式，即有与三个动作谢和应的三个动作肘限:J图6.1距雷保护的时限持性6.2距实毎护的俎成距富保护的主要由三段式距窗保护裝置一般由以下元件纽成。<1J起.动元件起动元件的主要作用是A.发生故障的瞬间起动整套保护，并和阻抗测量元件rz1, z11, zmj组成与门，翅动出口回路动作于跳闸，以提為保护装置动作的可靠性。超动元件可由过电流继电器、低阻抗继电器或反应于负序和零序电浇的继电器构成。(2) 阻抗测量元件CZ1. Z Zm)阻抗测量元件的作用是测量短路点到保护安裝点之间的阻抗(亦印距禽丿，它 是距禽椽护中的核心元