论文：10KV变电站的继电保护设计

论文：10KV变电站的继电保护设计论文：10KV变电站继电保护设计论文简介：本科毕业设计（论文）某10KV变电所的继电保护设计学院名称信息工程学院专业名称电气工程及其自动化学生姓名学号指导教师二〇XX年X月某10KV变电所的继电保护设计摘要：10KV变电所是将10KV配电电压降为380V的终端变电所，主要为企业和工厂等用户直接供电。本设计是主要针对10KV变电所的继电保护所论文：10KV变电站的继电保护设计本文内容：本科毕业设计（论文）某10KV变电所的继电保护设计学院名称信息工程学院专业名称电气工程及其自动化学生姓名学号指导教师二〇XX年X月某10KV变电所的继电保护设计摘要：10KV变电所是将10KV配电电压降为380V的终端变电所，主要为企业和工厂等用户直接供电。本设计是主要针对10KV变电所的继电保护所做的设计，可靠的继电保护系统是变电所安全运行和稳定供电不可或缺的部分，主要用于一次系统的监控、测量和保护。继电保护系统由各种电量与非电量的继电保护仪器相互配合而成。通过提供的原始设计资料进行详细的整定计算确定保护方式、类型和继电保护仪器的整定值，并选择合适的继电器使变电所在故障状态下继电保护系统能可靠、快速、有选择性地切除故障元件或是发出故障信号，从而达到保护仪器和确保电力系统稳定性的目的。并在设计中绘制详细的保护接线原理图和系统展开图。关键词：继电保护；整定计算；设备选型；图纸绘制；TheRelayProtectionDesignof10KVSubstationAbstract：10kvsubstationisadistributionvoltageform10kvto380vterminalsubstation,mainlyforenterprisesandfactoriesandotheruserpowersupplydirectly.Thisdesignismainlyforthe10kvsubstationrelayprotectiondesign,reliablerelayprotectionsystemisanintegralpartofthesubstationsafeoperationandstablepowersupply,mainlyusedinasystemofmonitoring,measurementandprotection.Byallsortsofpowerrelayprotectionsystemandnon-electricityprotectionequipmenttocooperatewitheachother.Throughtheprovisionoforiginaldesigndataofthedetailedwayofsettingcalculationtodeterminetheprotection,type,andrelayprotectionsettingvalueofinstruments,andselecttheppropriaterelaycanmakethesubstationfaultinthestateofrelayprotectionsystemisreliable,fastandselectiveremovaloffaultcomponentorafaultsignals,soastoprotectequipmentandensurethestabilityofpowersystem.Anddrawthedesigndetailsoftheprotectionwiringprinciplediagramandsystemexpansionplan.Keywords:protectiverelaying,settingcalculation,equipmentselection,renderingdrawings目录第1章绪论11.1设计概述11.2选题意义与目的21.3国内外研究现状及生产需求状况2第2章继电保护的设计思路及意义42.1继电保护的基本原理42.2继电保护装置的基本要求52.3继电保护装置常用器件介绍5第3章10KV变电所的一次系统分析及短路电流计算73.110KV变电所一次系统的构成和特点73.210KV变电所继电保护方式和保护类型83.2.1电源进线应配置的继电保护83.2.2电力变压器应配置的继电保护83.2.3变电所母线联络装置应配置的继电保护83.310KV变电所的短路电流计算93.3.110KV变电所短路计算的概念和意义93.3.210KV变电所标幺值法短路电流的计算9第4章10KV变电所进出线继电保护设计134.1带时限过电流保护设计134.2速断保护设计144.3欠电压保护设计164.4电流测量和电机储能回路设计174.5防跳闸、合闸信号及事故分闸信号设计18第5章10KV变电所变压器继电保护设计195.1S9_630/10变压器基本参数介绍195.2变压器的故障类型和不正常工作状态195.3S9_630/10变压器的继电保护配置205.3.1带时限的过电流保护205.3.2变压器的电流速断保护235.3.3低压侧单相接地保护245.3.4变压器低压侧零序电流保护255.3.5过负荷保护265.3.6瓦斯保护275.4电机储能操作机构295.5断路器合闸、分闸信号295.6变压器故障及事故分闸信号305.7事故信号回路及光子牌显示30第6章10KV变电所母线联络断路器继电保护设计316.1测量回路设计316.2过电流及掉闸回路316.3电流速断保护设计32第7章10KV变电所信号系统设计347.1中央信号回路的类型和设计要求347.2中央事故信号回路347.2.1中央事故信号回路的构成347.2.2ZC-23型冲击继电器构成的中央事故信号回路347.3中央预告信号回路367.3.1中央预告信号回路的构成367.3.2BC-4Y型冲击继电器构成的中央预告信号回路36第8章10KV变电所二次回路的操作电源388.1对操作电源的基本要求388.2操作电源的选取38结论40致谢41参考文献42附录1某10KV变电所的进线继电保护原理图44附录2某10KV变电所的变压器继电保护原理图45附录3某10KV变电所联络断路器的继电保护原理图46附录4某10KV变电所预报故障信号回路原理图47第1章绪论1.1设计概述变电所的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路、断线等故障。最常见同时也是最危险的故障就是发生各种类型的短路。在发生短路时很有可能发生以下后果。1.流过短路点的短路电流和燃起的电弧使故障元件毁坏。2.短路电流流过非故障元件，由于产生大量的热使元件损坏或缩短其使用寿命。3.使电力系统中部分地区的电压降低，使大量的用户遭到损失或是设备坏。4.破坏电力系统中各个发电厂之间并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至使系统崩溃。变电所故障主要是短路故障，包括三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。不同类型短路的发生概率也是不同的，通过实际记录数据可知单相接地短路发生概率最大，约为91.23%。不同类型短路的短路电流大小也不一样，一般为额定电流的几倍到几十倍。随着自动化技术的发展，为了在故障后迅速恢复变电所的正常运行，尽快消除运行中的异常情况，以防止大面积的停电和保证对用户的连续供电，继电保护的作用就显得尤为重要。继电保护指的是继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统，包括继电保护的设计原理、配置、整定、调试等技术，也包括由互感器获取电压、电流信息和故障状态下保护装置作用于跳闸或是信号的一整套设备。继电保护的基本任务如下。1.快速、自动、有选择地将故障元件或故障部分从系统中分离出来，保护故障设备不遭受更大的破坏，保证其他正常工作的部分正常工作。2.在电气设备不正常工作状态时，根据维护的具体条件，发出故障信号或是直接跳闸。由于各种保护之间的相互配合和保证故障损失最小化，往往不要求迅速动作，而是根据危害程度进行一定的延时处理，以免短暂的冲击波造成继电器的误动作。针对10KV变电所的继电保护设计，该继电保护系统可以分为以下几个大的部分来处理：1.变电所10KV进线的继电保护设计；2.变电所降压变压器的继电保护设计；3.变电所母线断路器的继电保护设计；1.2选题意义与目的10KV变电所是直接面对用户的终端变电所，在实际应用当中最为广泛。继电保护系统作为变电所的重要组成部分，它的作用不次于一次系统。因此继电保护系统的设计要尽量周全，整定准确，这样才能保证变电所的正常供电和设备的安全。作为电气专业的大学毕业生，电力系统的继电保护是我在大学期间必修的一门功课。是专业的象征性课程。在即将毕业的时候，选做继电保护设计的毕业课题有重大意义，它不仅让我将在大学中所有的专业知识作了一次完整的梳理，巩固了书本知识，还迫使我查阅很多相关资料，进一步了解继电保护。10KV变电所的继电保护设计，它是一个综合的课题，让我在走出学校工作之前接触到真正地工程设计，这是对我很大的锻炼和提高。1.3国内外研究现状及生产需求状况继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的，电力系统在运行过程当中，不可避免会发生各种故障，短路则是最常见的故障。在发生短路故障时短路电流会增大，为了避免电气设备的损坏，最早采用了熔断器串接于电路当中，短路发生时，短路电流熔断熔断器断开要保护的设备。这种方式由于简单而大量采用。而在现代社会，电力系统的日趋复杂化，这种简单的设备已经不能满足要求了，于是就出现了现在的继电器保护装置，并迅速运用于保护技术当中。与此同时，材料和制造等有关技术的发展，继电保护装置的结构和制造工艺也有着巨大的提高，共经历了机电式保护装置、静态继电保护装置和数字式继电保护装置等三个阶段的发展。目前在国内有些小型变电所依然使用的是机电式保护装置，由于其抗干扰性能好，价格较为实惠，但由于这种保护装置的体积大，动作速度不够，触点容易发生粘连且磨损严重，不能承担超高压和大容量电力系统的需要而慢慢被取代。目前，随着计算机技术和数字技术的飞速发展，继电保护系统也趋于数字化，这种继电保护装置称为数字式继电保护。这种保护可以实现同一种硬件电路实现不同原理的保护功能，从而使保护设备简单化，且更易操作，可靠性高且经济。同时，数字式继电保护具有强大的记忆、储存和运算能力，可以实现原理很复杂的保护。通过程序可以对故障进行分析、记录和处理，工作的可靠性很高，是目前世界上主要的研究方向。对于10KV的终端变压器，它是工厂企业和民用的主要配电变压器。在运用当中最为广泛，具有很大的研究价值。10KV变电所的继电保护设计也是朝着简单、实用和经济的方向发展。目前国内对于这一类的低压变电所还是采用了原来的电流继电器和电压继电器等作为主要设备进行保护装置的配备，所以目前从经济性的角度考虑，数字式保护装置初期投入较大且技术不够成熟。继电器保护装置还有很大的研究价值。第2章继电保护的设计思路及意义2.1继电保护的基本原理变电所在运行过程中或许会出现一些故障和不正常运行状态，这就会让系统的正常工作遭到破坏，造成对用户供电质量下降或者对设备的损坏。除了应采取各种措施消除或是减少事故发生的可能性之外，一旦故障出现，就必须迅速而且准确地切除故障元件或故障线路。完成这种功能的电力系统保护装置就是电力系统的继电保护装置。一般情况下，变电所发生故障时总会伴随当中的一些物理量的改变。例如，发生短路故障时会有电流增大、电压降低、线路始端测量阻抗减小、电压与电流之间相位角变化等情况。利用这些参量的变化可以构成不同原理的继电保护系统。如过电流保护、欠电压保护、阻抗保护等等。还可以利用流过某一元件电流方向的不同来分辨是保护区内故障或是保护区外的故障（差动保护），判定正向故障还是反向故障（方向电流保护），利用不对称故障时出现的负序和零序分量作为判据构成的各种继电保护。除了这些反应电气量变化的保护装置外，还有些反应非电量的保护，例如，瓦斯保护和反应电动机绕组温度升高而构成的负荷保护。