35kV变电站继电保护设计(一)

摘要

继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的物理量，如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置都包括测量部分(和定值调整部分)、逻辑部分、执行部分。

继电保护及自动化是研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。基本任务是：当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

关键词　保护；电流；变压器；继电

目录

第一章 变电站继电保护配置 1

1.1  系统分析及继电保护要求： 1

1.2  本系统故障分析 1

1.3  35kV线路继电保护设置： 1

1.4 10kV线路继电保护装置 1

1.5  主变压器继电保护装置设置 1

1.6  本设计继电保护装置原理概述 2

第二章 短路电流计算 4

2.1 系统等效电路图： 4

2.2基准参数选定： 4

2.3阻抗计算（均为标幺值）： 4

2.4短路电流计算： 4

第三章 主变继电保护整定计算及继电器选择 7

3.1 瓦斯保护： 7

3.2  纵联差动保护：选用BCH-2型差动继电器。 7

3.3过电流保护： 9

3.4 过负荷保护： 10

3.5冷却风扇自起动： 10

总结 11

三、参考文献 12

8

第一章 变电站继电保护配置

1.1  系统分析及继电保护要求：

本设计35/10kV系统为双电源35kV单母线分段接线，10kV侧单母线分段接线。

1.1.1 继电保护的四项基本条件：

为保证安全供电和电能质量，继电保护应满足四项基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

1.2  本系统故障分析

1.2.1系统线路主要的故障：

本设计中的电力系统具有非直接接地的架空线路及中性点不接地的电力变压器等主要设备。就线路来讲，其主要故障为单相接地、两相接地和三相接地。

1.2.2电力变压器的故障:

分为外部故障和内部故障两类。

·变压器的外部故障常见的是高低压套管及引线故障，它可能引起变压器出线端的相间短路或引出线碰接外壳。

·变压器的内部故障有相间短路、绕组的匝间短路和绝缘损坏。

1.2.3变压器的不正常情况：

变压器的不正常运行过负荷、由于外部短路引起的过电流、油温上升及不允许的油面下降。

1.3  35kV线路继电保护设置：

根据线路故障类型，使用3段式电流保护

1.4 10kV线路继电保护装置

根据线路的故障类型，按不同的出线回路数，设置相应的继电保护装置。

1.5  主变压器继电保护装置设置

变压器为变电所的核心设备，根据其故障和不正常运行的情况，从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发，设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护如下：

1.5.1主保护：

瓦斯保护（以防御变压器内部故障和油面降低）、纵联差动保护（以防御变压器绕组、套管和引出线的相间短路）。

1.5.2后备保护：

过电流保护（以反应变压器外部相间故障）、过负荷保护（反应由于过负荷而引起的过电流）。

。

1.6  本设计继电保护装置原理概述

1.6.1  10KV线路电流速断保护：

根据短路时通过保护装置的电流来选择动作电流的，以动作电流的大小来控制保护装置的保护范围；有无时限电流速断和延时电流速断，采用二相二电流继电器的不完全星形接线方式，本设计选用无时限电流速断保护。

1.6.2  10KV线路过电流保护:

是利用短路时的电流比正常运行时大的特征来鉴别线路发生了短路故障，其动作的选择性由过电流保护装置的动作具有适当的延时来保证，有定时限过电流保护和反时限过电流保护；本设计与电流速断保护装置共用两组电流互感器，采用二相二继电器的不完全星形接线方式，选用定时限过电流保护，作为电流速断保护的后备保护，来切除电流速断保护范围以外的故障，其保护范围为本线路全部和下段线路的一部分。

1.6.3  变压器瓦斯保护：

是利用安装在变压器油箱与油枕间的瓦斯继电器来判别变压器内部故障；当变压器内部发生故障时，电弧使油及绝缘物分解产生气体。故障轻微时，油箱内气体缓慢的产生，气体上升聚集在继电器里，使油面下降，继电器动作，接点闭合，这时让其作用于信号，称为轻瓦斯保护；故障严重时，油箱内产生大量的气体，在该气体作用下形成强烈的油流，冲击继电器，使继电器动作，接点闭合，这时作用于跳闸并发信，称为重瓦斯保护。

1.6.4变压器纵联差动保护：

是按照循环电流的原理构成。在变压器两侧都装设电流互感器，其二次绕组按环流原则串联，差动继电器并接在回路壁中，在正常运行和外部短路时，二次电流在臂中环流，使差动保护在正常运行和外部短路时不动作，由电流互感器流入继电器的电流应大小相等，相位相反，使得流过继电器的电流为零；在变压器内部发生相间短路时，从电流互感器流入继电器的电流大小不等，相位相同，使继电器内有电流流过。但实际上由于变压器的励磁涌流、接线方式及电流互感器误差等因素的影响，继电器中存在不平衡电流，变压器差动保护需解决这些问题，方法有：

·靠整定值躲过不平衡电流

·采用比例制动差动保护。

·采用二次谐波制动。

·采用间歇角原理。

·采用速饱和变流器。

第二章 短路电流计算

2.1 系统等效电路图：

         图3.1系统等效电路图 （各阻抗计算见3.3）

2.2基准参数选定：

   SB=1000KVA，UB=Uav即：35kV侧UB=37KV，10kV侧UB=10.5KV。

2.3阻抗计算（均为标幺值）：

1） C1系统：最大方式X1=0.06   最小方式X1=0.12

C2系统：最大方式X2=0.1    最小方式X2=0.15

2)  线路：L1：X3=l1X1SB/VB2=0.4×12×100/372=0.351

          L2：X4=l3 X1SB/VB2=0.4×15×100/372=0.438

3)  变压器： X5=X6=（Uk%/100）SB/S=0.08/100×100/31.5=0.003 

2.4短路电流计算： 

1）最大运行方式：     

其中： X7=X1+X3∥X4＝0.297          X8= X2+X4＝0.48

X9=X7∥X8＝0.183             X10=X9+X5＝0.186

据此，系统化简如图4.4.1和4.4.2所示

故知35KV母线上短路电流：Id1max=IB1/X9=1.56/0.183=8.525(KA)  

10kV母线上短路电流:       Id2max=IB2/X10=5.5/0.186=29.6(KA)

折算到35KV侧:           Id21max=IB1/X10=1.56/1.86=8.39(KA)

对于d3点以XL6计算         Id3max=5.5/(0.186+1.371)=3.532(KA)

最大运行方式图：