某35kV變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

35kV變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)1前言〔包括安全自動(dòng)裝置是保障電力設(shè)備安全和防止及限制電力系統(tǒng)長時(shí)行的重要工作。定值的整定計(jì)算工作是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要條件。繼電保護(hù)裝置的根本任務(wù)是：自動(dòng)，快速，有選擇性將系統(tǒng)減負(fù)荷或者延時(shí)跳閘。繼電保護(hù)構(gòu)造原理繼電保護(hù)主要利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或特別狀況時(shí)的電氣量,局部、規(guī)律局部、執(zhí)行局部。繼電保護(hù)原理構(gòu)造方框圖如下：2.1繼電保護(hù)原理構(gòu)造方框圖2.2跳閘或信號(hào)原理示意圖繼電保護(hù)的根本組成標(biāo)準(zhǔn)值比較。規(guī)律推斷局部：由以上比較結(jié)果推斷系統(tǒng)是在正常運(yùn)行狀態(tài)，還是發(fā)生故障或是在2.3繼電保護(hù)的根本要求裝置，這四個(gè)根本要求中有些要求如速動(dòng)性可以降低。選擇性:所謂繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作選擇性就是指當(dāng)系統(tǒng)中的但掌握了故障的擴(kuò)大，它起著對(duì)下一段線路的后備保護(hù)作用。速動(dòng)性:率，削減對(duì)用電單位的影響，快速恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。故障切除的時(shí)間等于繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間與斷路器跳閘和必要性在于：快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性；快速切除故障可以防止故障的擴(kuò)大，提高自動(dòng)重合閘性故障等。快速切除故障可以削減發(fā)電廠廠用電及用戶電壓降低定性?？焖偾谐收峡梢詼p輕電氣設(shè)備和線路的損壞程度，障的?？啃跃哂兄卮笠饬x。一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0.08―0.12s，0.1―0.27s，因此，一般快速保護(hù)切除故障的時(shí)間為0.18―0.27s；最快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為保護(hù)切除故障的時(shí)間0.06―0.08s。靈敏性:所謂靈敏性，即在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障和不正常工反響。繼電保護(hù)的靈敏性以靈敏系數(shù)Ksen來衡量。〔1〕對(duì)于反應(yīng)故障時(shí)參數(shù)量增加的保護(hù)裝置。靈敏系數(shù)=保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值M保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)的整定值如：過電流保護(hù)的靈敏系數(shù)為KsenIK.minIK.act式中IK.min――保護(hù)區(qū)末端金屬性最小短路電流二次值IK.act――保護(hù)裝置的二次動(dòng)作電流〔2〕對(duì)于反響故障時(shí)參數(shù)量降低的保護(hù)裝置靈敏系數(shù)=保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)的整定值M保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最大計(jì)算值。牢靠性:繼電保護(hù)裝置對(duì)它所保護(hù)的范圍內(nèi)發(fā)生各種故障和牢靠性。在實(shí)際的運(yùn)行中，牢靠性用動(dòng)作正確率來表示。2.4繼電保護(hù)的任務(wù)電力系統(tǒng)動(dòng)行中,各種電氣設(shè)備可能消滅故障和不正常運(yùn)行機(jī)以及變壓器繞組間的匝間短路、單相為線、兩相斷線等。保護(hù)裝置快速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件準(zhǔn)時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開，以最大全供電的影響，并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求,如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性等。設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同,例如有無常常值班人員,發(fā)出信號(hào)，以電保護(hù)裝置允許帶肯定的延時(shí)動(dòng)作。35KV電網(wǎng)保護(hù)配置概述35KV保護(hù)配置的一般設(shè)計(jì)原則電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與配置是否合理直接影響電力系統(tǒng)重要的意義。在不影響系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下適當(dāng)?shù)亟档湍承┓矫娴囊蟆３墒扉啔v。35和輸電線路均應(yīng)裝設(shè)反響于短路故障和特別運(yùn)行狀況的繼電保3.235KV電網(wǎng)的繼電保護(hù)配置原則3.2.1相間短路保護(hù)均裝在一樣的A、C兩相上。以保證在大多數(shù)兩點(diǎn)接地的狀況下只切除一個(gè)故障點(diǎn)。低于50～60％Ue時(shí)，應(yīng)快速切除故障，以保證無故障的電動(dòng)機(jī)能連續(xù)運(yùn)行。段式電流、電壓速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)。斷保護(hù)和定時(shí)限過電流承受距離保護(hù)。3～4公里及以下的短線路宜承受縱聯(lián)導(dǎo)引線保護(hù)作主保護(hù)，以帶方向或不帶方向元件的電流保護(hù)作后備保護(hù)。為簡化環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)，可承受故障時(shí)先將網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)解列，兩回線電流和的兩段式電流保護(hù)或距離保護(hù)作為雙回線運(yùn)行時(shí)的后備保護(hù)以及單回線運(yùn)行時(shí)的主保護(hù)和后備保護(hù)。3.2.2單相接地保護(hù)宜裝設(shè)由零序電流濾過器構(gòu)成的帶方向或不帶方向元件的零序壓的絕緣監(jiān)視裝置兼作線路的單相接地保護(hù)。3.2.3過負(fù)荷保護(hù)常常消滅過負(fù)荷的電纜線路或電纜與架空的混合線路應(yīng)裝閘。短路計(jì)算系統(tǒng)等效圖如圖4.1所示4.1系統(tǒng)等效圖基準(zhǔn)參數(shù)選定SB=100MVA，UB=Uav35kV側(cè)UB=37KV，10kV側(cè)UB=10.5KV。阻抗計(jì)算C1系統(tǒng)：最大方式X1=0.05最小方式X1=0.1C2系統(tǒng)：最大方式X2=0.06 最小方式X2=0.13 線路：L1：X3=l1X1SB/VB2=0.4×10×100/372=0.292X1SB/VB2=0.4×13×100/372=0.38變 壓 器 ： X5=X6=

L2 ： X4=l3〔 Uk%/100 〕SB/S=0.08/100×100/31.5=0.0034.4短路電流計(jì)算1〕最大運(yùn)行方式,系統(tǒng)化簡如以下圖其中：X7=X1+X3＝0.342X8=X2+X4＝0.440X9=X7∥X8＝0.150X10=X9+X5＝0.1534.2最大運(yùn)行圖故知35KV母線上短路電流：Id1max=IB1/X9=1.56/0.150=10.4kA10KV母線上短路電流:Id2max=IB2/X10=5.5/0.153=35.94kA折算到35KV側(cè):Id21max=IB1/X10=1.56/0.153=10.20kA對(duì)于d3點(diǎn)以XL計(jì)算:Id3max=5.5/(0.153+0.124)=19.856kA2)最小運(yùn)行方式下:系4.3所示。4.3最小運(yùn)行圖因C1 停運(yùn),所以僅考慮C2 單獨(dú)運(yùn)行的結(jié)果；X11=X8+X5=0.443 所以35KV 母線上短路電流：Id1min=IB1/X8=1.56/0.44=3.55kA所以10KV母線上短路電流：Id2min=IB2/X11=5.5/0.443=12.42kA35KV側(cè)：Id2lmin=IB1/X11=1.56/0.443=3.52kA3L35KV側(cè)：Id3lmin=1.56/(0.443+1.243)=0.825kA主變繼電保護(hù)整定計(jì)算瓦斯保護(hù)保護(hù)應(yīng)動(dòng)作。油流速度越快。利用這種氣體來實(shí)現(xiàn)的保護(hù)，稱為瓦斯保護(hù)。輕瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值按氣體容積為250~300cm2計(jì)承受280cm2。重瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值按導(dǎo)油管的油流速度為0.6~1.5cm2整定本，本設(shè)計(jì)承受0.9cm2。瓦斯繼電器選用FJ3-805.2縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)5.2.1變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理將差動(dòng)繼電器并聯(lián)到兩電流互感器上。雙繞組變壓器實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖：5.1縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖電器的電流為：作。時(shí)流過差動(dòng)繼電器的電流為IIIKD21I2II21。II0IKD21KD不動(dòng)轉(zhuǎn)變了方向或等于零〔無電源，該電流為流過短路點(diǎn)的短路電流，使差動(dòng)繼電器KD5.2.2Ie及電流互感器變比數(shù)據(jù)如下表所示：5.1Ie及電流互感器變比5.2.3確定根本側(cè)動(dòng)作電流1〕躲過外部故障時(shí)的最大不平衡電流Idz1≥KKIbp(1)利用有用計(jì)算式：Idz1=KK〔KfzqKtxfi+U+fza〕Id2lmax式中：KK―牢靠系數(shù)，承受1.3；Kfzq―非同期重量引起的誤差，1；Ktx―同型系數(shù)，CT型號(hào)一樣且處于同一狀況時(shí)取0.5，型11。ΔU―變壓器調(diào)壓時(shí)所產(chǎn)生的相對(duì)誤差，承受調(diào)壓百分?jǐn)?shù)的0.05。Δfza―繼電器整定匝書數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤0.05。代入數(shù)據(jù)得Idz1=1.3×(1×1×0.1+0.05+0.05)×10.4=270.4A2〕躲過變壓器空載投入或外部故障后電壓恢復(fù)時(shí)的勵(lì)磁涌流1.3Ie―變壓器額定電流：代入數(shù)據(jù)得Idz1=1.3×103.9=135.1A3)躲過電流互改器二次回路短線時(shí)的最大負(fù)荷電流Idz1=KKTfhmax〔3〕式中：KK―1.3；Idz1代入數(shù)據(jù)得Idz1=1.3×103.9=135.1A比較上述〔1〔2〔3〕值，即：Idz1=270.4A確定根本側(cè)差動(dòng)線圈的匝數(shù)和繼電器的動(dòng)作電流及線圈匝數(shù)計(jì)算如下：根本側(cè)〔35KV〕繼電器動(dòng)作值IdzjsI=KJXIdz1/nl代入數(shù)據(jù)得IdzjsI=3×270.4/40=11.71A根本側(cè)繼電器差WcdjsI=Awo/IdzjsI式中：Awo60安匝。代入數(shù)據(jù)得WcdjsI=60/11.71=5.12(匝)選用差動(dòng)線圈與一組平衡線圈匝數(shù)之和較WcdjsI小而相近的數(shù)值，作為差動(dòng)線圈整定匝數(shù)WcdZ。即：實(shí)際整定匝數(shù)WcdZ=5〔匝〕繼電器的實(shí)際動(dòng)作電流IdzjI=Awo/WcdZ=60/5=12A保護(hù)裝置的實(shí)際動(dòng)作電流IdzI=IdzjINl/Kjx=12×40/3=277.1A確定非根本側(cè)平衡線圈和工作線圈的匝數(shù)平衡線圈計(jì)算匝數(shù)WphjsⅡ=Wcdz/Ie2JI-Wcdz=5×(4.55/4.50-1)=0.05(匝)故，取平衡線圈實(shí)際匝數(shù)WphzⅡ=0工作線圈計(jì)算匝數(shù)WgzⅡ=WphzⅡ+Wcdz=5(匝)計(jì)算由于整定匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差ΔfzaΔfza=(WphjsⅡ-WphzⅡ)/(WphjsⅡ+Wcdz)=(0.05-0)/(0.05+5)=0.01此值小于原定值0.05，取法適宜，不需重計(jì)算。5.2.7初步確定短路線圈的抽頭依據(jù)前面對(duì)BCH-2差動(dòng)繼電器的分析，考慮到本系統(tǒng)主變“C-C”抽頭是否適宜，應(yīng)經(jīng)過變壓器空載投入試驗(yàn)最終確定。5.2.8保護(hù)裝置靈敏度校驗(yàn)差動(dòng)保護(hù)靈敏度要求值Klm2本系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下，10KV側(cè)出口發(fā)生兩相短路時(shí)，保護(hù)裝置的靈敏度最低。 本裝置靈敏度Klm=0.866KjxIdlmin/Idzl=0.866×1×3.55/0.2704=11.372足要求。過電流保護(hù)過電流繼電器的整定及繼電器選擇1〕保護(hù)動(dòng)作電流按躲過變壓器額定電流來整定Idz=KkIe1/Kh滿式中：Kk―1.2；Kh―0.85；代入數(shù)據(jù)得Idz=1.2×103.9/0.85=146.7A繼電器的動(dòng)作電Idzj=Idz/nl3)=6.35A電流繼電器的選擇：DL-21C/102〕1.2。靈 敏 系 數(shù) ：Klm=0.866KjxId3lmin/Idz=0.866×1×0.825/0.1467=4.871.2滿足5.4過負(fù)荷保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)原理接線圖如下：圖5.2過負(fù)荷保護(hù)的原理接線圖于信號(hào)。Idz=KkIe1/Kf=1.05×103.9/0.85=128.4AIdzJIdz/nl=128.43/40=5.56A延時(shí)時(shí)限取10s，以躲過電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)。ZDJH裝置。輸電線路的距離保護(hù)距離保護(hù)是通過測(cè)量被保護(hù)線路始端電壓和線路電流的比值而動(dòng)作的一種保護(hù)，這個(gè)比值被稱為測(cè)量阻抗Zm，用來完成KI6.1距離保護(hù)的時(shí)限特性距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與保護(hù)安裝飾至短路點(diǎn)之間的距離的tl3―1所示。這種時(shí)限特性與三段式電流保護(hù)的的三個(gè)動(dòng)作時(shí)限：t、t、t。6.1距離保護(hù)的時(shí)限特性圖3-1距離保護(hù)的時(shí)限特性距離保護(hù)的組成成?！?〕起動(dòng)元件和阻抗測(cè)量元件〔ZI、ZⅡ、ZⅢ〕組成與門，起動(dòng)出口回路動(dòng)作電器、低阻抗繼電器或反響于負(fù)序和零序電流的繼電器構(gòu)成?！?〕阻抗測(cè)量元件〔ZI、ZⅡ、ZⅢ〕阻抗測(cè)量元件的作用是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝飾之間的阻抗〔亦即距離，它是距離保護(hù)中的核心元件，一般由阻抗繼電ZⅠZⅡ承受帶有方向性的方向阻抗繼電器，ZⅢ承受偏移特性的阻抗繼電器?！?〕時(shí)間元件選擇性。時(shí)間元件一般由時(shí)間繼電器擔(dān)當(dāng)。〔4〕出口執(zhí)行元件作信號(hào)。距離保護(hù)的規(guī)律保護(hù)裝置的動(dòng)作