毕业设计---110kV地区变电站继电保护设计(精).doc

1、目 录 1 前言 . 错误 !未定义书签。 2 方案比较 . 3 3 确定运行方式 . 4 3.1标幺值计算 . 4 3.2短路电流的计算 . 5 3.3确定运行方式 . 10 4 短路计算 . 10 5 继电保护的配置 . 13 5.1继电保护的基本知识 . 错误 !未定义书签。 5.2发电机的保护配置 . 16 5.2.1发电机纵联差动保护 . 错误 !未定义书签。 5.2.2发电机过电流保护 . 错误 !未定义书签。 5.3变压器的保护配置 . . 错误 !未定义书签。 5.3.1 变压器过负荷保护整定计算 .错误 !未定义书签。 5.3.2 变压器过电流保护整定计算 . 18 5.3.

2、3 瓦斯保护 19 5.4 母线的保护配置 . 错误 !未定义书签。 5.4.1母线完全差动保护 . 错误 !未定义书签。 6结论 . 21 7参考文献 . 23 前 言 一、原始资料 1. 发电厂情况 (1类型 :水电厂 (2发电厂容量与台数 :MW 503,发电机电压 :KV 5. 10, 85. 0cos = (3发电厂年利用小时数 h T 4200max = (4发电厂所在地最高温度 40 ,年平均温度 20 ,气象条件一般 ,所 在地海拔高度低于 1000m 2. 电力负荷情况 (1 发电机电压负荷 :最大 12MW , 最小 4MW , 85. 0cos =, h T 4000ma

3、x = (2 35KV 电压负荷 :最大 90MW , 最小 10MW , 85. 0cos =, h T 4500max = (3其余功率送入 110KV 系统 ,系统容量 5000MVA 。归算到 110KV 母 线阻抗为 0.02,其中 MVA S j 100=。 (4自用电 4%。 (5供电线路数目 发电机电压 10.5KV , 架空线路 4回 , 每回输送容量 4MW , 85. 0cos =。 35KV 架空输电线路 4回 ,每回输送容量 40MW , 85. 0cos =。 110KV 架空线路 2回 ,与系统连接。 二、电气主接线图 2 方案比较 本次毕业设计的主要内容是对水电

4、厂变压器和母线继电保护的配置。可 以依据继电保护配置原理 ,根据经验习惯 ,先选择出保护方案 ,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。 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

5、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 , 所以我们使用 纵差动保护作 为变压器的主保护 , 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。 考虑到有 110kV 高压等级 , 变压器也采用零序电流差动保 护。 而过电流保护和过负荷保护作为差动保护。 对于 400kV 以上的变压器 , 当数 台并列运行或单独运行时 , 应装

6、设过负荷保护。 为了防止变压器外部短路 , 并作 为内部故障的后备保护 , 一般在变压器上应装设过电流保 护。 对单侧电源的变压 器 , 保护装置的电流互感器应安装在电源侧 , 以便发生变压器内部故障而瓦斯保 护或差动保护拒动时 , 由过电流保护整定时限动作后 , 作用于变压器各侧的断路 器跳闸。 而对于母线保护的配置 ,一般地不采用专门的母线保护 ,而利用供电元件的 保护装置就可以切除故障 , 但利用供电元件的保护装置切除母线故障时 , 故障切 除时间长 ,所以有时需装设专门的母线保护。比如 :110kV 及以上的双母线或分 段单母线。 110kV 、 35kV 母线或重要变电所母线 ,为满

7、足全线速动要求时。本设 计双母线采用电磁 型比相式电流差动保护 ,而 35kV 、 10kV 母线均采用了单母线 电流差动保护。 对于出线部分首先考虑的是电流速断保护作为主保护 , 而过电流保护作为后 备保护。 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。 3 确定运行方式 3.1 标幺值计算 本次设计中取 B S =100MVA, B av u u =. 系统 S1的电抗标幺值 10.0192X =,系统 S2的电抗标幺值 20.288X =。 各元件的电抗标幺值计算如下 : 变压 器 1B 的各绕组短路电压分别

8、为 : 1(12 (31 (23 11%(%(10.517.56.5 10.7522 s s s s V V V V -=+-=+-= 2(12 (23 (31 11%(%(10.56.517.5 0.2522 s s s s V V V V -=+-=+-=- 3(23 (31 (12 11%(%(17.56.510.5 6.7522 s s s s V V V V -=+-=+-= 所以 ,变压器 1B 的电抗值为 11%10.751000.17110010063 s B B N V S x S = 第 5 页 12%0.25100 0.00410010063 s B B N V S x

9、S -= =- 13%6.75100 0.10710010063 s B B N V S x S = = 变压器 2B N B S B S S V x = 100%2 =167. 0631001005. 10= 3.2短路电流的计算 110kV 电力系统正常运行时 ,系统存在二种运行情况 ,即 :两台发电机同时 运行、 一台发电机退出运行另 一台单独运行。 下面分别分析各种情况下系统运行 时的转移电抗 ,计算电抗和短路电流。 (一 两台发电机同时运行 ,变压器 12B B 、 同时投入运行。 G1 S 图 3.1 S1、 S2运行时短路情况 当 K1发生短路时 :23450.2880.0850

10、.0020.371x x x x =+=+-= 1. 所以 , K1点发生短路时的等值网络如图 3.2所示。 第 6 页 0.34 G1 G2 S 图 3.2 K1点发生短路时的等值网络 网络中间接点消去法 ,简称 Y 法 81. 550125 . 0275. 0102. 01507. 0134. 01=-+= Y (65. 140125 . 0275. 081. 5523=-=x Y C 43. 7507. 014=C x 293. 002. 015=C x G1对短路点 K1的计算电抗为 :2. 010082 . 5811=x x js G2对短路点 K1的计算电抗为 :37. 4100

11、82. 5822 =x x js 系统 S 对短路点 K1的计算电抗为 :293. 03=js x 查表得 :标幺值 :系统 S :4. 3293 . 01 *3= S I G2:23. 037 . 41 *2= s I G2和 S 提供的 :63. 323. 04. 3 =+=I 当 K2发生短路时 所以 , K2点发生短路时的等值网络如图 3.3所示。 第 7 页 G1 G1S G2 图 3.3 K2点发生短路时的等值网络 同理用 Y 法计算 , =12. 12Y =12. 2175. 0Y C 697. 03275. 03=C x 657. 031. 04=C x 45. 1676. 7

12、5=C x G1对短路点 K2的计算电抗为 :41. 010082 . 58697. 01=js x G2对短路点 K2的计算电抗为 :69. 9100 82 . 5845. 162 =js x S 对短路点 K2的计算电抗为 :652. 03=js x 522. 1657. 01 *= s I 103. 086. 91 *2=G I G2和 S 提供的 : 625. 1103. 0522. 1 =+=I 当 K3发生短路时 655767870.10420.0530.0530.2860.10420.286 0.1770.286x x x x x x x x += = 655767960.10420.0530.0530.2860.10420.286 0.4850.1042 x x x x x x x x += = 第 8 页 所以 , K3点发生短路时的等值网络如图 3.4所示。 0.02