乡镇35kv变电所继电保护设计_毕业设计(论文)(编辑修改稿)

乡镇35kv变电所继电保护设计_毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

最小运行方式三相短路电流 35kV 侧（ KA） 10kV 侧 (KA) (3)  (3)  系统工作状态分析 本设计 35/10kV 系统为双电源， 35kV 单 母线分段接线， 10kV 侧单母线分段接线，所接负荷属一二类负荷居多。 电力变压器的故障状态分析 变压器故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。 油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路以及接地短路。 油箱内部故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。 油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量的气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。 对于变压器发生的各种故障，保护装置应能尽快地将变压器切除。 实践表明，变压器套管和引出线的相间短路、接 地短路、绕组的匝间短路是比较常见的故障形式；而变压器油箱发生相间短路的情况比较少。 变压器的不正常工作状态分析 变压器外部引起的过电流、负荷长时间超长时间超过额定电流容量引起的过负荷，风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等。 这些不正常运行状态会造成绕组和铁芯过热。 此外，对于中性点不接地运行的星星接线变压器，外部接地短路时有可能造成中性点过电压，威胁变压器的绝缘；大容量变压器在过电压或低频率等 本科毕业设计（论文） 7 异常运行等异常运行状况下会使得变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件的过热。 变压器处于不正常运行状态时，继电 保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。 线路故障状态分析 本设计中的电力系统具有非直接接地的架空线路及中性点不接地的电力变压器等主要设备。 就线路来讲，其主要故障为单相接地、两相接地和三相接地。 继电保护设置 变压器继电保护装设置 变压器为变电所的核心设备，根据其故障和不正常运行的情况，从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发，设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护如下： (1) 主保护：瓦斯保护（以防御 变压器内部故障和油面降低）、纵联差动保护（以防御变压器绕组、套管和引出线的相间短路）。 (2) 后备保护：过电流保护（以反应变压器外部相间故障）、过负荷保护（反应由于过负荷而引起的过电流）。 (3) 异常运行保护和必要的辅助保护：冷却风机自启动（用变压器一相电流的70%来启动冷却风机，防止变压器油温过高）。 线路继电保护设置 根据线路的故障类型，设置相应的继电保护装置如下： (1) 10kV 负荷侧单回线出线保护，采用两段式电流保护，即电流速断保护和过电流保护。 其中电流速断保护为主保护，不带时限， 0s 跳闸。 (2) 35kV 线路的保护，采用三段式电流保护，即电流速断保护、带时限电流保护与过电流保护。 其中电流速断保护为主保护，不带时限， 0s 跳闸。 本设计主要继电保护原理概述 (1) 10kV 线路电流速断保护 根据短路时通过保护装置的电流来选择动作电流，以动作电流的大小来控制保 本科毕业设计（论文） 8 护装置的保护范围；有无时限电流速断和延时电流速断，采用二相二电流继电器的不完全星形接线方式，本设计选用无时限电流速断保护。 (2) 10kV 线路过电流保护 利用短路时的电流比正常运行时大的特征来鉴别线路发生了短路故障，其动作的选择性由过电流保护装置的动作具有适当的延时来保证，有定时限过电流保护和反时限过电流保护；本设计与电流速断保护装置共用两组电流互感器，采用二相二继电器的不完全星形接线方式，选用定时限过电流保护，作为电流速断保护的后备保护，来切除电流速断保护范围以外的故障，其保护范围为本线路全部和下段线路的一部分。 (3) 变压器瓦斯保护 利用安装在变压器油箱与油枕间的瓦斯继电器来判别变压器内部故障；当变压器内部发生故障时，电弧使油及绝缘物分解产生气体。 故障轻微时，油箱内气体缓慢的产生，气体上升聚集在继电器里，使油面下降，继 电器动作，接点闭合，这时让其作用于信号，称为轻瓦斯保护；故障严重时，油箱内产生大量的气体，在该气体作用下形成强烈的油流，冲击继电器，使继电器动作，接点闭合，这时作用于跳闸并发信，称为重瓦斯保护。 (4) 变压器纵联差动保护 是按照循环电流的原理构成。 在变压器两侧都装设电流互感器，其二次绕组按环流原则串联，差动继电器并接在回路壁中，在正常运行和外部短路时，二次电流在臂中环流，使差动保护在正常运行和外部短路时不动作，由电流互感器流入继电器的电流应大小相等，相位相反，使得流过继电器的电流为零；在变压器内部发生相间 短路时，从电流互感器流入继电器的电流大小不等，相位相同，使继电器内有电流流过。 但实际上由于变压器的励磁涌流、接线方式及电流互感器误差等因素的影响，继电器中存在不平衡电流，变压器差动保护需解决这些问题，方法有： 1) 靠整定值躲过不平衡电流。 2) 采用比例制动差动保护。 3) 采用二次谐波制动。 4) 采用间歇角原理。 5) 用速饱和变流器。 本设计采用较经济的 BCH2 型带有速饱和变流器的继电器，以提高保护装置的励磁涌流的能力。 本科毕业设计（论文） 9 第三章 短路计算 短路计算的计算步骤 (1) 取功率基准值 SB，并取各级电压基准 值等于该级的平均额定电压，即UB=Uav； (2) 计算各元件的电抗标幺值。 并绘制出等值电路； (3) 网络化简，求出从电源至短路点之间的总电抗标幺值 X∑*； (4) 计算出短路电流周期分量有效值（也就是稳态短路电流），再还原成有名值； (5) 计算出短路冲击电流和最大短路电流有效值； (6) 按要求计算出其他量。 短路计算部分 系统等效电路简图 图 31 变电所系统等效图 基准参数的选定 本设计中选 BS =100MVA， BU = avU ，那么 35kV 侧 1BU =37kV， 10kV 侧2BU =。 1BI =13 BBUS = 本科毕业设计（论文） 10 2BI =23 BBUS = 本设计短路计算中均采用标幺值。 最大运行方式下相关计算 根据所给系统图，在最大运行方式下，系统图可简化为下图 图 22 最大运行方式等效图 1 进一步可简化为下图 图 33 最大运行方式等效图 2 设系统最大运行方式电抗为 *.1MX ，最小运行方式阻抗为 *.2MX ，则 *.1MX = *1X *.1MX = *9X 其中 *7X = *1X + *3X *8X = *2X + *4X *9X =X7*//X8 * *10X = *5X + *9X 本科毕业设计（论文） 11 (1) 35kV 侧短路电流（ k1 点） k1 点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量 )3( *.1~MI = *.11MX=*91X 短路电流周期分量有效值（稳态短路电流） )3(.1~MI = )3( *.1~MI 1BI =*91XIB = )3( = 得阻抗 *9X *9X = 冲击电流 )3( .1Mshi = )3(.1~MI == 最大短路电流有效值 )3( .1MshI = )3(.1~MI == 短路容量 )3(.1MkS = )3( *.1~MI BS = 短路电流折算到 10kV 侧 )3(.1~MI =*92XIB =12BBII )3( = (2) 10kV 母线上短路电流（ K2 点） K2 点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量 )3(.2~MI = *.21MX=*101X 短路电流周期分量有效值（稳态短路电流） )3(.2~MI = )3( *.2~MI 2BI =*102XIB = )3( = 冲击电流 )3( .2Mshi = )3(.2~MI == 本科毕业设计（论文） 12 最大短路电流有效值 )3( .2MshI = )3(.2~MI == 短路容量 )3( .2MkS = )3( *.2~MI BS = (3) K3 点短路计算 1) L1 线路的计算 K3L1 点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量 )3( *.~ MI = *.1MX=*1*101LXX  短路电流周期分量有效值（稳态短路电流） )3( .~ MI = )3( *.~ MI 2BI =*1*102LB XX I = )3( = 得 L1 线路阻抗 *1LX = 冲击电流 )3( . Mshi = )3( .~ MI == 最大短路电流有效值 )3( . MshI = )3( .~ MI == 短路容量 )3( . MkS = )3( *.~ MI BS = 2) L2 线路的计算 K3L2 点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量 )3( *.~ MI = MX .1 =*2*101LXX  短路电流周期分量有效值（稳态短路电流） )3( .~ MI = )3( *.~ MI 2BI =*2*102LB XX I = )3( = 本科毕业设计（论文） 13 得 L2 线路阻抗 *2LX = 冲击电流 )3( . Mshi = )3( .~ MI == 最大短路电流有效值 )3( . MshI = )3( .~ MI == 短路容量 )3( . MkS = )3( *.~ MI BS =42MVA 3) L3 线路的计算 K3L3 点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量 )3( *.~ MI = *.1MX=*3*101LXX  短路电流周期分量有效值（稳态短路电流） )3( .~ MI = )3( *.~ MI 2BI =*3*102LB XX I = )3( = 得 L3 线路阻抗 *3LX = 冲击电流 )3( . Mshi = )3( .~ MI == 最大短路电流有效值 )3( . MshI = )3( .~ MI == 短路容量 )3( . MkS = )3( *.~ MI BS = 4) L4 线路的计算 K3L4 点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量 )3( *.~ MI = *.1MX=*4*101LXX  本科毕业设计（论文） 14 得 L4 线路阻抗 *4LX = 短路电流周期分量有效值（稳态短路电流） )3( .~ MI = )3( *.~ MI 2BI =*4*102LB XX I = )3( = 冲击电流 )3( . Mshi = )3( .~ MI == 最大短路电流有效值 )3( . MshI = )3( .~ MI == 短路容量 )3( . MkS = )3( *.~ MI BS = 5) L5 线路的计算 K3L5 点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量 )3( *.~ MI = *.1MX=*5*101LXX  短路电流周期分量有效值（稳态短路电流） )3( .~ MI = )3( *.~ MI 2BI =*5*102LB XX I = )3( = 得 L5 线路阻抗 *5LX = 冲击电流 )3( . Mshi = )3( .~ MI == 最大短路电流有效值 )3( . MshI = )3( .~ MI == 短路容量 )3( . MkS = )3( *.~ MI BS =42MVA 6) L6 线路的计算 本科毕业设计（论文） 15 K3L6 点短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量 )3( *.~ MI = *.1MX=*6*101LXX  短路电流周期分量有效值（稳态短路电流） )3( .~ MI = )3( *.~ MI 2BI =*6*102LB XX I = )3( = 得 L6 线路阻抗 *6LX = 冲击电流 )3( . Mshi = )3( .~ MI == 最大短路电流有效值 )3( . MshI = )3( .~ MI == 短路容量 )3( . MkS = )3( *.~ MI BS = 最小运行方式下相关计算 根据系统最小和最大运行方式 的定义，最小运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。 由于原始资料中未给出 C1 和 C2 的短路容量，所以 *1X 、 *2X 未知， *7X 、 *8X 也未知。 但可以确定的是在最小运行方式下，其中 C1 或 C2 其中一个停运。 我们不妨假设 *7X *8X （假设 *8X *。