学位论文-—35kv变电所二次接线及继电保护的设计.doc

大理学院毕业设计（论文）

35kV变电所二次接线及继电保护的设计
35 kv substation secondary wiring and the design of relay protection

学 院： 工程学院
姓 名：
项目组成员：
指导教师 ：
专 业： 电气工程及其自动化
年级（班级）： 电气工程及其自动化一班
起止日期 ： 2012年9月——2013年5月

制表日期：2013年5月10日

[摘要]：电能是人民日常生产生活的主要能源和动力，做好变电所设计对于发展工业生产、提高人的生活质量都具有重要意义。供电首先要能满足人类的生产和生活用电的需要，其次要供电安全，供电可靠，技术先进和经济合理，并做好节能。本设计根据变电所的负荷和供电情况，考虑变压器和线路故障时应用适当的保护以保障供电的稳定性，对线路和变压器进行参数计算，选择短路点，并根据保护配置和整定计算选择纵联差动保护、复合电压起动的过流保护、过电流保护完成该变电所的二次接线设计。

[关键词]：整定计算；短路电流；变压器；过电流保护

[Abstract] ：Electricity is a major energy and power of the People's Daily life, completes the substation design for the development of industrial production is significant to improve people's quality of life the power supply first of all need to be able to meet the needs of human production and living power, secondly to supply safe, reliable power supply, advanced technology and reasonable economy, and make energy saving this design according to the load of substation and power supply conditions, considering the transformer and line fault when applying the appropriate protection to guarantee the stability of the power supply, the line and transformer parameter calculation and short-circuit point selection, and choose according to the protection configuration and setting calculation of longitudinal differential protection compound voltage starting of over-current protection over-current protection to complete the design of substation secondary wiring.

[Key words]： Setting calculation; Short circuit current; Transformer; Over current protection.

目录

第一章 设计任务 4
一、35kv变电所二次接线及继电保护 4
二、设备参数 4
三、毕业设计的题目要求 5
四、毕业设计的技术要求与资料 5
第二章 初步分析 6
一、基准值的确定 6
二、各元件电抗标幺值 6
第三章 变压器1B、2B的保护配置和整定计算 8
一、变压器1B、2B的保护配置 8
1、纵联差动保护 8
2、瓦斯保护 8
3、零序电流差动保护 8
4、复合电压启动的过流保护 8
5、过负荷保护 8
6、零序电流电压保护 8
7、零序电流保护 8
二、变压器1B、2B的保护整定计算 9
1、纵联差动保护 9
2、复合电压启动的过流保护 10
3、过负荷保护整定 15
4、电流速断保护 15
5、过电流保护 15
第四章 35KV线路的保护配置及整定计算 16
一、35KV线路的保护配置 16
1、瞬时电流速断保护的整定计算 16
2、过电流保护 18
参考资料 20
致 谢 21

第一章 设计任务
一． 35kV变电所二次接线及继电保护的设计
系统情况：35kV主变2台，容量15000kVA，35±2×2.5%/11kV，Uk%=8，连接组别Y，D11；
主接线为高、低压单母线分段；
35kV出线4回，其中一回联络线1（20km）接至无限大系统；终端线2（25km）最大负荷电流280A接Ⅰ段；联络线3（15km，X*=0.25（0.33）），终端线4（20km，最大负荷电流240A）接至Ⅱ段。
10kV出线8~10回，长度8~10km不等；
二． 设备主要参数
1． 变压器：
符号
容量
(MVA)
绕组型式
额定电压
（KV）
接线组别
Ud％
1B、2B
15
三相双绕组
35/11
Y，D11
8

2． 线路
符号
长度(KM)
电压(KV)
阻抗(Ω/KM)
最大负荷电流(A)
L351
20
35
0.4

L352
25
35
0.4
280
L353
15
35
0.4

L354
20
35
0.4
240
L101
10
10
0.4

L102
10
10
0.4

L103
10
10
0.4

L104
10
10
0.4

L105
10
10
0.4

L106
10
10
0.4

L107
10
10
0.4

L108
10
10
0.4

三． 毕业设计题目的要求：
要求完成变电站二次接线和继电保护的设计，符合电力规程、规范和国家建设的方针、政策。

四． 毕业设计的技术要求与资料
1. 电压互感器、电流互感器及测量仪表的配置。断路器的控制接线；
2. 选择主变、35kV线路（联络线、终端线）的保护并整定计算；
3. 绘制主变、35kV线路的控制、保护接线图，控制屏和保护屏的平面图及端子图；

第二章 初步分析
一、参数计算
1． 基准值的确定
SB＝100MVA，各段电压和电流基准分别为：
UB35 ＝37 KV， IB35 ＝＝＝1560A
UB10 ＝10.5 KV， IB10 ＝＝＝5499A
2． 各元件电抗标么值
（1） 系统：U* = ==0.95；
（2） 变压器1B，2B：
X1B*＝＝＝0. 53
X2B*＝＝＝0. 53
（3） 线路
L351： XL31*＝X×＝0.4×15×＝0.584
L352： XL32*＝X×＝0.4×20×＝0.73
L353： XL33*＝X×＝0.4×10×＝0.438
L354： XL34*＝X×＝0.4×15×＝0.584
L101~L108： XL101~108*＝X×＝0.4×10×＝3.63

短路点的选择：
短路点设在各母线上，以及10KV出线末端，共计10个短路点

第三章 变压器1B、2B的保护配置和整定计算
第一节 变压器1B、2B的保护配置
1、 纵联差动保护
适用于6.3MVA及以上的厂用变压器，和并联运行的变压器。1B，2B为并列运行的15MVA>6.3MVA的变压器，应装设纵联差动保护作为变压器的主保护。
构成：由BCH-2助磁式差动电流继电器构成。
2、 瓦斯保护
适用于油浸式变压器，它反应油箱内的故障。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧的断路器。
3、 零序电流差动保护
当纵联保护对单相接地短路灵敏度不符合要求时，应增设此保护，提高单相接地短路时保护的灵敏度。
4、 负荷电压启动的过流保护
对63MVA以下的升压变压器和系统联络变压器宜采用复合电压起动的过电流保护。
5、 过负荷保护
保护装置能反应公共绕组及各侧绕组的过负荷情况。必要时过负荷保护可动作于跳匝或切除部分负荷。
6、 零序电压电流保护
反应变压器单相接地的保护。适用于110KV以上中性点直接接地电网内低压侧有电源、高压侧可能接地或不接地运行的变压器，用以反应外部接地短路引起的过电流和中性点不接地运行时外部接地短路引起的过电压。
7、 零序电流保护
适用于110KV及以上中性点直接接地电网内中性点直接接地的变压器，用以反应外部接地短路引起的过电流。反应变压器单相接地的保护。

第二节 变压器1B、2B的保护整定计算

一、 纵联差动保护
（一）、各侧外部短路时流过保护的最大短路电流值如下图：

当35KV侧母线发生三相短路故障时，最大短路电流为

当10.5KV侧母线发生三相短路故障时，最大短路电流为

（二）、计算被保护变压器各侧的归算至同一容量的一次额定电流，选择保护用的变比，确定差动保护中各臂的二次额定电流。计算结果见下表：

计算用额定数据表：表4-1

名称
变压器各侧数值
额定电压（KV）
10
35
额定电流（A）

电流互感器接线方式

△
电流互感器标准变比

电流互感器一次侧电流A
824.81

二次额定电流（A）

各侧二次额定电流计算为
——各侧二次额定电流；
——电流互感器接线系数。当星形接线时=1；当三角形接线时=；
——变压器额定电流；
——电流互感器变比。
因为10KV侧二次额定电流值最大，故取10KV侧为基本侧。

（三）、差动保护的动作电流
（1） 躲过空投时外部故障切除后的励磁涌流

式中 —可靠系数，采用1.3；
—变压器额定电流。
（2）按躲开10.5KV侧外部短路时的最大不平衡电流来计算：

式中 —可靠系数，采用1.3；
—非周期分量引起的误差，采用1；
—电流互感器的同型系数，采用1；
—电流互感器的最大相对误差，采用0.1；
—变压器调压引起的相对误差，采用0.05；
—继电器整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差，采用0.05；
—最大外部短路电流。
（3）按躲开电流互感器二次回路断线来计算：

式中 — 正常运行时变压器的最大负荷电流。在负荷电流不能确定时，可用变压器额定电流。

取以上三者中最大者作为保护基本侧的动作电流整定值，=2867.8A
（4）差动继电器动作电流
A
—继电器的动作安匝，采用60。
差动线圈匝数按下式计算

实际整定匝数选用
继电器的实际动作电流：

保护的实际动作电流：

(5)非基本侧平衡线圈和工作线圈匝数的计算。
t
∴非基本侧平衡线圈整定匝数 t
非基本侧工作线圈匝数

(6)整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差：

所以不必再计算

（7）灵敏度校验
在实际可能的最小运行方式下，保护装置的灵敏度不应小于2。

∴
Kjx——变压器星型侧两相短路的接线系数，取2。
二、 复合电压起动的过电流保护

对双绕组变压器，保护装于低压侧，电流元件接于低压侧电流互感器上，电压元件接于低压母线电压互感器上。当电压元件对高压母线三绕组三相短路灵敏度不足时，可增加一个接于高压母线电压互感器相间上的低压继电器。
（一）电流元件与低电压元件的整定
1、电流元件的动作值

---可靠系数，取1.2；
——返回系数，取0.85；
——变压器低压侧额定电流
继电器动作电流：

2、动作电压的整定
负序电压继电器动作电压，躲过正常运行时的不平衡电压
=0.06×10.5=0.63 KV
3、相间电压继电器的动作电压
=0.6×10.5=6.3 KV
=6300/100=63 V

4、 灵敏度的校验
（1）电流元件的灵敏度
（满足要求）
——后备保护区末端两相金属性短路时，流过保护装置的最小保护电流
（2）负序电压元件灵敏度的校验

——后备保护区末端两相金属性短路时，保护安装处的最小负序电压
（3）对相间电压元件

三、 过负荷保护整定
动作电流

四、 电流速断保护
反应与电流增大而瞬时动作，其保护范围最好能达到本线路全长的100%。对无选择性的速断保护可用自动重合闸纠正。
五、 过电流保护
其动作电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护装置，在电网发生故障时，能够保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用。
当相邻开关拒动时作远后备，本线路保护拒动时作近后备，其选择性由时限保证，与相邻线路最大时限配合加一个△t。

第四章 35KV线路的保护配置及整定计算
第一节35kV线路的保护配置
一、瞬时电流速断保护整定计算
1、 按躲本线路末端母线故障整定
当本线路末端有多条出线或多台变压器时，按多本线路末端母线故障的最大故障电流整定，以保证相邻下一级出线或变压器故障时，不至越级动作，其计算公式为

在各线路末端短路时的最大短路电流（阻抗图如下）

那么

在线路351末端短路：

在线路352末端短路：

在线路353末端短路：

在线路354末端短路：

最小保护范围：
线路351：

线路352：

线路353：

线路354：

都符合最小保护范围大于15%的要求。

二、 过电流保护：

1、 在线路352末端短路时

灵敏度校验

（满足要求）
2、 在线路354末端短路时

灵敏度校验
（满足要求）

参考资料
1.电力工程设计手册（1.2.3.册） 上海人民出版社
2.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算 水利电力出版社
3.电力系统继电保护设计原理 华中理工大学出版社
4.电力系统继电保护规程汇编 电力出版社
5.中小型变电所实用设计手册 中国水利水电出版社
6.工厂供电 化学工业出版社
7.电力系统电气设备 中国电力出版社
8.电力工程设计手册 中国电力出版社
9.电力工程基础 西安交通大学出版社
10.电力工程 华中科技大学出版社
11.发电厂电气部分 重庆大学出版社
12.电力系统继电保护
13.微机保护原理继及装置
14.电力系统暂态分析
15.电力系统稳态分析
16.供配电技术

致谢
本文是在彭老师的悉心指导下完成的。从毕业设计题目的选择、到选到课题的研究和论证，再到本毕业设计的编写、修改，每一步都有彭老师的细心指导和认真的解析。在彭老师的指导下，我在各方面都有所提高，老师以严谨求实，一丝不苟的治学态度和勤勉的工作态度深深感染了我，给我巨大的启迪，鼓舞和鞭策，并成为我人生路上值得学习的榜样。使我的知识层次又有所提高。同时感谢所有教育过我的专业老师，你们传授的专业知识是我不断成长的源泉也是完成本论文的基础。也感谢我同一组的组员和班里的同学是你们在我遇到难题是帮我找到大量资料，解决难题。

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