【变电站继电保护设计6900字（论文）】.docx

IIOkV变电站继电保护设计第一章引言1第二章变电站保护配置设计12.1 变电站的系统构成12.2 保护配置设计32.2.1 变压器保护配置3222母线保护配置4223线路保护配置5第三章主变压器保护设计7第四章母线保护设计10结束语H参考文献12第一章引言安全性和可靠性是电力系统运行过程中极为重要的基本要求网。在一个整体的电力系统中，由于其电力设备和系统组成电路的复杂多变，运行过程中可能出现各种故障和不正常的运行状态。这些问题在发生的短时间内，若不能得到及时地处理和排除，就可能会给系统的长期安全稳定运行留下隐患，严重时还会发生事故，不仅会对系统设备和线路造成损坏，还有可能引发大范围的停电，影响人民的正常生活，给社会经济的持续运行造成巨大的损失。变电站在输电和配电中充当着重要角色，而保证变电站正常运行的最基本最重要的手段就是继电保护。为确保UOkV变电站安全稳定的运行，即便是遇到事故故障也能迅速准确的切断事故故障，使其不扰乱电力系统的供电的正常秩序，本文中围绕该变电站的主变压器部分、母线部分及线路部分可能出现的故障类型进行了描述，针对这些故障类型对各部分均开展了继电保护的配套配置，并根据继电保护配置原则，对这些设计内容一一进行了整定计算和校验工作。第二章变电站保护配置设计2.1变电站的系统构成(1)电气主接线图如图2.1所示，为变电站的一次系统接线图。系统采用双电源供电，I1okV侧和IOkV侧均采用单母线分段接线。主变压器在IIokV侧为二进线、IOkV侧为二出线。此外，系统在I1OkV侧还配备了电容式电压互感器、高压熔断器和氧化锌防雷器。彝50MVAcos=0.85Xs*=0.129奔X1=O.4QZkmIOkmV人IOkV2×31.5MVAU%=10.2%图2.1I1OkV变电站典型接线图额定电压(kV)连接组别阻抗电压IOOMVAcos=0.85Xs*=0.129HOkV(2)主要设备参数主要设备参数详见下表2.1至表2.7所示。表21=变压器参数I页目参数SFZ7-31500/110531.5MVA110错误!未找到引用源。8错误!未找到引用源。125%10.5KVYd11Uk=IO.2%表2.2I1OkV断路器参数项目参数型号1W-126/T3150-40额定电压(kV)126额定电流(kA)3150开端能力(kA)40表2.3IIOkV隔离开关参数项目参数型号GW22-126DW11额定电压(kV)126额定电流(kA)1.251秒热稳定电流(kA)31.5动稳定电流(kA)80表2.4电容式电压互感器项目参数型号TYD110/错误味找到引用TYD11(),，错误味找到源。-0.02H引用源。-0.0IH11。错误!未找到引用源。*、Q+*2nnB-CIIO错误味找到引用额定电压(kV)01错误!未找到引用源。y=、o+心为、口+4MEBK源。/01'错误!未找到/0.1错误!未找到引用源。EBK引用源。/0.1/0.1表2.5氧化锌避雷器项目参数型号Y10W1-I08/281HY5WZI-17/45表2.6电流互感器项目参数型号1CWB6-110W2级次组合5P20/5P20/5P20/0.5/0.2S额定电流比21400/5表2.7IOkV并联电容器项目参数型号TBB10-6000/200-AK额定容量(kvar)60002.2保护配置设计2.2.1变压器保护配置(1)变压器的故障类型及非正常运行状态变压器故障类型，按照油箱位置的不同，分成油箱内、油箱外两种结构。油箱内故障模式，就是存在绕组的相间短路、接地短路及匝间短路等现象。油箱内出现的高温电弧，会直接损坏电路的绝缘效果，严重的会烧坏铁芯部位，且油箱内的绝缘材料，在热分解状态下出现大量的气体，很容易造成变压器油箱爆炸。油箱外的故障模式，就是在套管部位、引出线部位，出现相间短路、接地短路现象。变压器在非正常的运行状态，产生的影响包括：外部短路导致过电流、过负荷及油箱漏油，并造成变压器油箱的油位下降、系统的冷却装置故障、油温持续升高。当出现外部接地短路故障后，中性点过电压、绕组部件，会导致电磁频率下降引发励磁现象。(2)变压器的保护设计对于电压器的保护，按照电量保护模式不同分成电量、非电量保护两种。当变压器故障后，保护动作可通过跳闸来实现。若变压器处于非正常运行状态，保护动作与信号同时作用。基于变压器故障、非正常运行两种模式，本文针对变压器设置了以下几种保护：差动保护及电流速新保护用于变压器绕组、引出线在同相位的短路，中性点接地侧绕组、引出线的接地短路现象。 相间短路后备保护用于外部相间短路导致的过电流现象，同时也能作为瓦斯保护、差动保护或电流速断保护的后备保护。如电路系统中出现过电流、低压启动状态的过电流保护，以及在复合电压启动状态下的过电流保护、负序过电流保护现象等；过负荷保护用于变压器中出现高于预定负荷时的非正常运行状态。在系统运行中，当回路电流超过过负荷保护装置预设值时，过负荷保护装置自动断开电流回路，起到保护变压器正常运转的作用； 瓦斯保护(即气体瓦斯保护)可以作为变压器的主要保护设置，用于反映油箱内的一切故障，包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等故障现象或非正常状态。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路(如引出线上)的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素(如地震)的干扰下误动作。222田线保护配置母线是电能集中和分配的场所，是电力系统的重要组成元件之一。当母线接线故障后，与其连接的相关元件也必须切除方可排除故障，这样会导致区域大面积停电现象，并对设备正常运行造成损坏；情况严重的还会对电力系统的稳定性造成影响，破坏整个电力系统。(1)出线的故障类型包括母线绝缘子、断路器套管闪络现象，以及在母线部位的电压互感器，与安装在母线、断路器间的电流互感器故障；母线连接的隔离开关、空气断路器的绝缘体损坏、操控人员的误操作行为等。母线上发生的短路故障，主要是各种类型的接地和相间短路。(2)田线的保护设计当系统中的母线出现故障，若保护装置不能及时动作，整个电力系统稳定性将会遭到破坏，使得事故影响范围扩大，对于母线的动作保护需使用专用线路进行防护。对于母线的故障保护，一是选择供电系统中的电气元件兼具母线故障保护功能；二是设计母线的专用保护线路。一般来说母线故障可以利用供电元件的保护来切除。其缺点：延时保护时间较长，若双母线或单母线模式，无法选择保护类型。因此在本次设计中配备了母线专线保护。母线保护应特别强调其可靠性，并尽量简化结构。对电力系统的单母线和双母线保护采用差动保护一般可以满足要求，所以得到广泛应用。母线上连接元件较多，所以母差保护的基本原则为： 幅值上看：正常运行和区外故障时，An()=ou1(0)(2.D其中人和/W分别为流入、流出母线的电流。当母线故障时，IW为零，£/=，K>(22)其中为短路电流，当其大于整定的动作电流值时，保护动作。 相位上看：正常运行和区外故障时，流入、流出电流反相位；母线故障时，流入电流同相位。母线差动保护可大致分为：母线完全差动、电流比相式差动保护。通常情况下，当UOkV侧的母线是采用双母线带旁路母线接线时，系统对母线所配备的保护为电流比相式差动保护。这种接线方式有一个特点就是它的运行方式并非固定不变的,而是有多种运行方式。对于双母线运行方式，其母线保护连接元件频繁变动，完全差动保护作用的灵活性相对较差，为消除这种差异性，选用电流比相式差动保护模式，实现与母线电流相位的综合保护。根据设计的母线保护方案，本文中一次侧的UOkV母线接线方式使用单母线接线方式，综合考虑使用完全电流差动保护方案。223线路保护配置(1)线路的故障类型输电线路的故障按故障相别可以分为单相接地短路、两相短路等6种情况。在输电线路的故障中，单相接地短路的比列可以达到95%。当输电系统中的电路出现短路后，变压器中的电流值猛然增高，电压值同步下降，通过电流异常增加启动保护动作，设计出过电流保护装置，简称为过流保护。(2)线路的保护设计对于线路故障状态下，对主、后备保护的相关原则，实现线路相间短路的电流保护，本次设计中采用了阶段式电流速断保护配置。其具体分为以下三种方式： 无时限电流速断保护无时限电流速断保护方式,是基于电流异常变化,在执行电流动作后确保系统故障的精确识别。也就是被保护线路的外部电流，若低于系统内部的总电流值不会产生保护动作；当被保护线路的外部电流，高于系统内部的总电流值则保护动作启动。从这种速断保护运行动作分析，无时限电流速断保护能够独立实现系统的故障保护，无锡增加外延元件。无时限电流速断保护方式的灵敏度指标，根据被保护对象的范围进行确定，也就是按照被保护线路长度的百分比进行计算。对于不同运行方式、短路类型进行保护，灵航度指标存在差异。这就需要在最不佳状态下，确保保护装置的灵敏度，多数情况下保护的范围不能低于线路总长的15%o若系统运行的差异性较高，或被保护线路的长度较短，使用无限电流速电保护方式。但由于其灵敏度无法确保在合理的范围内，因此这种保护方式不适用于线路长度保护。 带时限电流速断保护在电流保护的第I段，速断保护只能对线路系统进行部分防护；线路中的其余短路故障，则可以利用电流保护功能实现对第段的线路保护。由此可见，将线路上电流保护第I段、段联合使用，才能实现对整个主供电线路的保护。这种保护方式能够在最短的时间内，可靠的切除线路中的故障因素。带时限电流速断保护电流测量元件的整定值遵循原则：第一，在不同的电流保护作用下，带时限电流速断保护能够对线路全长进行保护（直至线路末端位置；这就要求对电流范围，必须延伸至邻近线路，确保误差状态下，能够实现对线路全长的保护。第二，为确保与邻近线路出口的电流线路对接保护，线路中带时限电流速断保护，在保护动作时间、动作等方面均需要与邻近线路无时限电流速断共同防护。当带时限电流速断保护灵叙度不满足要求时，动作电流可采用和相邻线路电流保护第II段整定值配合的方法确定，以隆低本线路电流保护第段的整定值，提高其灵皴度。 定时限过电流保护主要就是对线路中的主后备保护，并对邻近线路、电气元件进行远后备保护，这就决定了电流的保护范围远高于邻近线路或元件末端位置。对于定时限过电流保护，其动作值大都在最大负荷电流作用下产生，保护不动作或保护可靠返回等状况。使用无时限、带时限电流速断保护，动作电流要避开短路状态下的电流值；这就要求在电流的第HI段，产生的动作电流要低于第I段、第II段的保护电流，保护灵敏度要高于第I段、11段。若电网系统中某个部位出现短路现象，在故障点与电源间所有线路上产生的电流保护，在第In段中的测量元件均会进行动作保护。为确保过流保护的选择性，在第III段电流保护装置中增加外延元件，且各线路第In段保护的延时必须互相配合。两相邻线路电流保护第In段动作时间之间相差一个时间阶段的整定方式称为按阶梯原则整定。若定时限过电流保护的灵敏度，达不到设计指标，可通过低电压启动过电流保护功能。所谓低电压启动