9毕业设计---110kV地区变电站继电保护设计

目录1前言.............................................错误!未定义书签。2方案比较.........................................................33确定运行方式.....................................................43.1标幺值计算....................................................43.2短路电流的计算...............................................53.3确定运行方式.................................................104短路计算........................................................105继电保护的配置..................................................135.1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.............................................165.2.1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...............................185.3.3瓦斯保护……………………………………………………………195.4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.............................................................217参考文献.........................................................23第1页前言一、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：MW503，发电机电压：KV5.10,85.0cos（3）发电厂年利用小时数hT4200max（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1000m2.电力负荷情况（1）发电机电压负荷：最大12MW，最小4MW，85.0cos，hT4000max（2）35KV电压负荷：最大90MW，最小10MW，85.0cos，hT4500max（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MVASj100。（4）自用电4％。（5）供电线路数目①发电机电压10.5KV，架空线路4回，每回输送容量4MW，85.0cos。②35KV架空输电线路4回，每回输送容量40MW，85.0cos。③110KV架空线路2回，与系统连接。二、电气主接线图第2页第3页2方案比较本次毕业设计的主要内容是对水电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。方案一保护对象主保护后备保护变压器纵联差动保护、瓦斯保护、零序电流差动保护过电流保护、过负荷保护母线35KV单母线电流差动保护10KV单母线电流差动保护输电线路110kV侧距离保护I段距离保护III段其它电流速断保护（I段保护）过电流保护（III段保护）方案二保护对象主保护后备保护变压器电流速断保护过电流保护、过负荷保护母线35KV单母线电流差动保护10KV单母线电流差动保护输电线路110kV距离保护I段距离保护III段其它电流速断保护（I段保护）过电流保护（III段保护）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第4页器跳闸。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BS=100MVA,Bavuu.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为：1(12)(31)(23)11%(%%%)(10.517.56.5)10.7522ssssVVVV2(12)(23)(31)11%(%%%)(10.56.517.5)0.2522ssssVVVV3(23)(31)(12)11%(%%%)(17.56.510.5)6.7522ssssVVVV所以，变压器1B的电抗值为11%10.751000.17110010063sBBNVSxS第5页12%0.251000.00410010063sBBNVSxS13%6.751000.10710010063sBBNVSxS变压器2BNBSBSSVx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12BB、同时投入运行。-0.01250.1750.2750.1670.340.020.34G1G2S图3.1S1、S2运行时短路情况当K1发生短路时：23450.2880.0850.0020.371xxxx=++=+-=1.所以，K1点发生短路时的等值网络如图3.2所示。第6页-0.01250.2750.340.5070.02G1G2S图3.2K1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xYC43.7507.014Cx293.002.015CxG1对短路点K1的计算电抗为：2.010082.5811xxjsG2对短路点K1的计算电抗为：37.410082.5822xxjs系统S对短路点K1的计算电抗为：293.03jsx查表得：标幺值：系统S：4.3293.01''*3SIG2：23.037.41''*2sIG2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0.175-0.01250.340.2750.1670.340.02G1S0.690.67516.45G1SG2图3.3K2点发生短路时的等值网络同理用Y法计算，12.12Y12.2175.0YC697.03275.03Cx657.031.04Cx45.1676.75CxG1对短路点K2的计算电抗为：41.010082.58697.01jsxG2对短路点K2的计算电抗为：69.910082.5845.162jsxS对短路点K2的计算电抗为：652.03jsx522.1657.01''*sI103.086.91''*2GIG2和S提供的:625.1103.0522.1''I当K3发生短路时655767870.10420.0530.0530.2860.10420.2860.1770.286xxxxxxxx655767960.10420.0530.0530.2860.10420.2860.4850.1042xxxxxxxx第8页所以，K3点发生短路时的等值网络如图3.4所示。0.020.60250.507G1SG2图3.43K点发生短路时的等值网络G1对短路点K3的计算电抗为：35.010082.586025.01jsxG2对短路点K3的计算电抗为：3.010082.58507.02jsxS对短路点K3的计算电抗为：02.03jsx5002.01''*3sI当K4发生短路时0.340.1670.02S所以，K3点发生短路时的等值网络如图3.4所示G3对短路点K3的计算电抗：298.010082.58)167.034.0(3jsxS对短路点K3的计算电抗:02.0jsx表3.1短路电流表短路点G1G2S短路点总电流/kAK1处短路有名值/kA5.53有名值/kA0.23有名值/kA3.49.16K2处短路有名值/kA3.77有名值/kA0.103有名值/kA1.5225.395K3处短路有名值/kA0.99有名值/kA1.15有名值/kA5052.14K4处短路有名值/KA0有名值/KA0有名值/kA5050（二）S1、B1运行，S2、B2停运。第9页图3.5S1、B1运行时短路情况同理算得其短路电流大小表3.2短路电流表短路点系统S1K1处短路有名值/kA29.532K2处短路有名值/kA8.38K3处短路有名值/kA18．514（三）S2、B1运行，S2、B2停运。图3.6S2、B2运行时短路情况同理算得其短路电流大小表3.3短路电流表短路点系统S1K1处短路有名值/kA12.085第10页K2处短路有名值/kA19.093K3处短路有名值/kA14.0633.3确定运行方式由3.2节的计算过程，统计系统各短路点短路时的短路电流