黑山變電所繼電保護設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 低壓側(cè)電流互感器上，電壓元件也接于低壓側(cè)電流互感器上，電壓元件也接于發(fā)電機母線電壓互感器上。當經(jīng)過校驗，低電壓元件對高壓母線三相短路靈敏性不夠時，可附加一個接于高壓母線電壓互感器相間電壓上的低電壓元件。（2）雙繞組降壓變壓器的后備保護裝于電源側(cè)。當?shù)蛪悍侄螖嗦菲魃涎b有備用電源自動投入裝置，而其上無專用母線保護時，變壓器的后備保護要帶兩段時限，以第一段時限動作于分段斷路器跳閘，以第二段時限動作于出口中間繼電器；當?shù)蛪耗妇€上有專用母線保護時，變壓器的后備保護也要帶兩段時限，以第一段時限動作于變壓器低壓側(cè)斷路器，以第二段時限動作于出口中間繼電器。根據(jù)靈敏性的要求需要采用電壓元件時，將電壓元件接于低壓側(cè)的母線電壓互感器上。根據(jù)對復(fù)合電壓啟動的過電流保護配置方式的原則，以及黑山變電所主變的情況，最終采用復(fù)合電壓起動過的電流保護。因為過電流保護的動作電流按最大負荷電流整定，靈敏度往往滿足不了要求。低電壓起動的過電流保護，它的電流元件可按變壓器額定電流整定，保護的靈敏度有所提高，但若低電壓繼電器只裝在變壓器一側(cè)，當在另一側(cè)發(fā)生相間短路時，低壓繼電器的靈敏度往往不夠，為此在變壓器兩側(cè)都需要裝設(shè)低電壓繼電器，這就使其接線復(fù)雜化了，這里也不采用。而負序過電流保護雖然也滿足設(shè)計要求，但其整定計算比較復(fù)雜，一般只用于大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，不符合此次設(shè)計的具體情況，因此也不予以采用。復(fù)合電壓起動的過電流保護，其電壓起動元件是由低電壓繼電器和負序電壓繼電器組成。當發(fā)生三相短路時，短路初瞬總會出現(xiàn)負序電壓，負序電壓繼電器動作，斷開加在低壓繼電器上的電壓，從而使其動作。負序電壓消失后，雖然低電壓繼電器重新接于線電壓上，但由于三相短路電壓較低，不能返回而于動作狀態(tài)。當發(fā)生不對稱短路時，故障相電流繼電器動作，負序電壓繼電器動作，致使低電壓繼電器動作，最終將變壓器兩側(cè)繼路器斷開。這里的低電壓繼電器和負序電壓繼電器相當于接在一個或門上，然后再和相電流繼電器相接與與門，形成了此邏輯關(guān)系，從而完成了對變壓器相間故障的保護。依據(jù)以上的綜合分析后，選擇復(fù)合電壓起動的過電流保護作為設(shè)計使用方案，它的電流元件可按變壓器額定電流整定，保護的靈敏度也有所提高。 過負荷保護，當數(shù)臺并列運行或單獨運行，并作為其他負荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負荷的情況，裝設(shè)過負荷保護。對自耦變壓器和多繞組變壓器，保護應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過負荷的情況。過負荷保護采用單相式，帶時限動作于信號。在無經(jīng)常值班人員的變電所，必要時，過負荷保護可動作于跳閘或斷開部分負荷。之所以采用此保護，是因為黑山變電所以T1和T2兩臺變壓器并列運行，當一臺變壓器出現(xiàn)故障或檢修時，則另外一臺將帶所有的負荷，只有在兩臺變壓器都出現(xiàn)故障時，則由備自投自動投入運行。加上黑山變電所為適應(yīng)工農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要而新建，為了保護變壓器，所以設(shè)計使用過負荷保護。根據(jù)以上規(guī)定，選擇復(fù)合電壓起動的電流保護作為變壓器T1和T2發(fā)生相間短路時的后備保護，選擇過負荷保護作為防止變壓器T1和T2長時間在超過允許負載能力下運行的保護。 其它保護保護方案：裝設(shè)變壓器油溫監(jiān)測和啟動風(fēng)扇監(jiān)測的保護對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)，應(yīng)按現(xiàn)行電力變壓器標準的要求，裝設(shè)可作于用于信號或動作于跳閘的裝置。所以外加設(shè)相應(yīng)的保護來監(jiān)控變壓器自身的運行，包括油溫和啟動風(fēng)扇的保護。 線路保護對相間短路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)保護。雙側(cè)電源線路：可裝設(shè)帶方向或不帶方向的電流速斷保護和過電流保護。對下列線路，當規(guī)定的保護不符合選擇性、靈敏性和速動性的要求時，可采用下列保護方式：短線路，以帶輔助導(dǎo)線的縱聯(lián)保護（導(dǎo)引線保護）作主保護，帶方向或不帶方向的電流保護作后備保護。導(dǎo)引線保護如需敷設(shè)專用輔助導(dǎo)線時，其長度不宜超過1～2km。并聯(lián)的電纜線路，以橫聯(lián)電流差動保護作主保護，帶方向或不帶方向的電流保護作后備保護。35KV及以上中性點非直接接地電力網(wǎng)中的線路保護35KV及以上中性點非直接接地電力網(wǎng)的線路，對相間短路和單相接地，應(yīng)按規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護。對相間短路，保護應(yīng)按下列原則配置：保護裝置采用遠后備方式；如線路短路，使發(fā)電廠廠用母線電壓低于額定電壓的（50～60）%時，應(yīng)快速切除故障。對相間短路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)保護裝置：單側(cè)電源線路可裝設(shè)一段或兩段式電流電壓速斷保護和過電流保護。由幾段線路串聯(lián)的單側(cè)電源線路及分支線路，如上述保護不能滿足速動性或靈敏性要求時，速斷保護可無選擇地動作，但應(yīng)以自動重合閘來補救。此時，速斷保護應(yīng)躲開降壓變壓器低壓母線的短路。 66KV出線配置方案在66KV側(cè)的兩條出線上，（即黑山變電所的兩條出線上）有針對性的采用兩種保護，一為針對相間短路而設(shè)計的保護，二為針對接地故障而設(shè)計的保護。對于相間短路而言，采用兩段式過電流保護，第一段為帶時限的電流速斷保護，第二段為帶時限的過電流保護，這主要是根據(jù)線路的具體情況，此次的四條出線都相對較短，而且形式簡單，運行方式也較為固定，設(shè)置兩段式保護完全能滿足要求。其中第一段為主保護，第二段為后備保護。這里不采用距離保護也是從實際情況出發(fā)，對于此次設(shè)計的線路而言，其形式簡單，而且運行方式固定，設(shè)置兩段式電流保護完全可以滿足使用要求。對于接地故障的保護，考慮到變電所內(nèi)的變壓器可能運行于接地狀態(tài)下，所以就不能只設(shè)置絕緣監(jiān)視裝置，要加裝零序電流保護。這里零序電流保護同樣采用三段式保護，第一段為無時限零序電流速斷保護，第二段為時零序電流速斷保護，第三段為零序過電流保護。第一段為主保護，第二段和第三段為第一段的后備保護。并列運行的平行線路宜裝設(shè)橫聯(lián)差動保護（橫聯(lián)方向差動保護或電流平衡保護）作為主保護，以接于兩回線電流之和的電流保護，作為兩回路同時運行的后備保護，及一回線斷開后的主保護及后備保護。 大興輸電線路配置方案針對大新輸電線路采用限時電流速斷和過電流保護。：我所設(shè)計的是大興輸電線路的繼電保護配置，作為10KV線路的保護，首端設(shè)有電流速斷保護和過電流保護裝置。黑山變電所10KV出線主要配置這種保護，由于線路存在供電距離長、個別線路負荷較重、負荷的季節(jié)性變化較大、線路繼電保護配置存在一定問題。 定時限過電流保護原理接線圖電流速斷保護原理電路圖：過電流保護用來做為線路相間短路保護。當發(fā)生短路故障時，保護裝置動作，并使高壓斷路器跳閘，切除故障線路或故障設(shè)備。（原理圖如上所示）當電力線路發(fā)生相間短路時，電流繼電器KA1或KA2瞬時吸和，其常開觸點閉合，時間繼電器KT得電，經(jīng)過一段延時后，其延時閉合的常開觸點閉合，信號繼電器KS（電流型）和中間繼電器KC得電吸和。KS掉牌，并接通信號回路，發(fā)出報警信號；KC的常開觸點閉合，接通出口斷路器QF的跳閘線圈YR回路，QF跳閘，從而切除故障線路。斷路器跳閘后，電流互感器TA1和TA2中變無電流，而QF的輔助觸點斷開，從而使整個保護裝置除信號繼電器KS外的各元件都返回初始狀態(tài)。KS可通過手動復(fù)位。瞬時電流速斷保護原理如圖所示。它由電流繼電器KAKA中間繼電器KC和信號繼電器KS等構(gòu)成。KC一般應(yīng)選用DZ型中間繼電器。電流速斷的工作原理與定時限過電流保護類同，只不過瞬時電流速斷保護的動作時限幾乎為零（～）；而帶時限電流速斷保護的動作時限整定得較短。：10KV線路末端最小兩相短路電流往往較小，甚至?xí)芯€路末端短路電路小于該線路最大負荷電流I的情況。因此靈敏度往往達不到要求。而引起過電流保護動作的往往不都是短路造成，而大多是運行電流超過過電流保護整定電流I引起。解決辦法： 1）可在該線路過電流保護靈敏度等于要求值處加裝10KV跌落式熔斷器。此熔斷器作為最后一段線路的主保護。熔斷器的額定電流按后面一段線路的最大負荷電流選取，同時需和熔斷器前面線路的過電流保護在時限上取得配合。2）取消定時限過電流保護。取消了定時限過電流保護后，需要電流速斷保護去保護線路全長。若按常規(guī)整定電流速斷保護（即動作電流按照躲過系統(tǒng)最大運行方式下線路末端三相短路電流來整定），則要保證保護的選擇性，那么速斷保護就保護不了線路的全長。為此，可以把電流速斷保護的動作電流按躲過線路末端變壓器低壓側(cè)出口短路電流來整定。這樣就能滿足對線路保護的需要。此速斷保護的后備保護可由上級設(shè)備的定時限電流速斷保護承擔。10KV線路保護時限級差配合問題。10KV線路保護處于系統(tǒng)各級保護的最末端，有時會出現(xiàn)時限逐級配合后無法滿足整定要求，如出現(xiàn)10KV出現(xiàn)保護整定時限為0s,，甚至為理論上的“負值”。解決辦法：1）對只有一臺主變壓器的農(nóng)村變電所，可將主變壓器高低壓側(cè)過電流保護采用相同的動作時限。2）對于有兩臺三繞組變壓器并列運行的110KV變電所，其10KV線路保護時限整定時，可使35KV母線分段斷路器過電流動作時間（或主變壓器35KV后備保護聯(lián)跳母分斷路器時間）與主變壓器10KV側(cè)斷路器過電流動作時間相同。這樣，當10KV母線故障時，有可能使兩斷路器同時動作。按上述整定，有利于該斷路器與10KV線路保護的配合。第二章 計算部分：首先選取基準容量=100MVA，同時取各電壓級的基準電壓等于各電壓級的平均額定電壓即 =Uav根據(jù)電力系統(tǒng)短路電流計算條件66KV側(cè)　　取UB＝66KV10KV側(cè) 　　 取UB＝ 系統(tǒng)參數(shù)：66KV系統(tǒng)： 富榮電廠：SXt=470MVA X*= 新力變電所：SXt=300MVA X*=各66KV送電線和10KV配電線路長度：富榮電廠的電抗標么值X1*=X*SB/SN=100/470=新力變電所的電抗標么值X2*=X*SB/SN=100/300=線路1的電抗標么值XwL1*=XwLSB/UB2=100/662=線路2的電抗標么值 XwL2*=XwLSB/UB2=100/662=0188 變壓器T1和T2的電抗標么值 XT1*=UK（%）/100SB/SN=100/10 =XT2*=XT1*=線路3的電抗標么值（即大興線）XwL3*=XwLSB/UB2=100/=線路4的電抗標么值（即大新線）XwL4*=XwLSB/UB2=15100/=線路5的電抗標么值（）XwL4*=XwLSB/UB2=100/=：在對黑山變電站進行繼電保護設(shè)計中，短路電流計算是非常重要的。要考慮主變單獨或并列運行方式下發(fā)生三相短路時的情況，才能進行繼電保護的整定計算以及選用限制短路電流的設(shè)備。在進行短路計算中，應(yīng)按下列前提條件進行：確定短路電流所采用的變電站的運行方式，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路時的接線方式，其計算短路點應(yīng)選擇在短路電流為最大地點。在繼電保護計算中，不僅要用到最大運行方式下的三相短路電流值，尚須應(yīng)用最小運行方式下的兩相或單相短路電流值來校驗其靈敏度。 （1） 電氣主接線選擇。（2） 選擇導(dǎo)體和電器。（3） 確定中性點接地方式。（4） 計算軟導(dǎo)線的短路搖擺。（5）確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距。（6）驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓。（7）選擇繼電保護裝置和進行整定計算。在本次設(shè)計當中進行短路電流計算的是為了選擇繼電保護裝置和整定計算之用。 K1點到K5點短路電流計算 K1點發(fā)生三相短路時（1）當CQF1斷開時，富榮電廠向母線供電，K1點發(fā)生三相短路 X∑1*（1）=X1*+XWL1*=+=IK1*（1）=1/X∑*（1）=1/=IK1（1）=IK1*（1）SB/UB=100/66=（KA）（2）當CQF1斷開時，新力變電所向66KV母線供電，K1點發(fā)生三相短路 X∑1*（2）=X2*+XWL2*=+= IK1（2）=1/X∑*（2）=1/= IK1（2）=IK1*（2）SB/UB=10