毕业设计论文-大理220kv变电所继电保护设计

毕业设计论文-大理220kv变电所继电保护设计内容摘要：

统正常负荷的需要，投入与之相适应的数量发电机，变压器和线路的运行方式称为正常运行方式。 这种运行方 式在一年之内的运行时间最长。 对更复杂的系统，最大最小运行方式的判断是比较困难的，有时需要经过多次计算才能确定。 对于某特殊运行方式，运行时间很短，对保证保护的选择性或灵敏度有困难时，且在保护拒动或误动不会引起大面积停电的情况，可不予考虑。 设计题目给定的运行条件为：变电所 220kV 侧由大稻、大城两条输电线路与系统环并运行，并互为备用。 低压侧负荷万兴线双回路并列运行，互为备用。 与变电所低压侧电源（西岭电厂）相连接的大西线双回路并列运行，互为备用。 已知西岭电厂最大和最小两种运行方式的阻抗。 考虑变电所所有可能的运 行方式，以确定继电保护装置整定计算和灵敏度校验时所需要的各个短路电流。 运行方式 1：变电所高低压双侧单母线运行或双侧单母线分段且母联断路器闭合运行，西岭电厂以最大方式运行，大西双回线运行（此时变压器 T1 和 T2 对称运行，各种参数相同）。 运行方式 2：变电所高低压双侧单母线运行或双侧单母线分段且母联断路器闭合运行，西岭电厂以最小方式运行，大西单回线运行（此时变压器 T1 和 T2 对称运行，各种参数相同）。 运行方式 3：变电所高压侧单母线运行，低压侧单母分段运行且母联断路器断开运行，西岭电厂以最大方式运行，大西双回线运 行。 大理变电所继电保护设计（论文） 9 运行方式 4：变电所高压侧单母分段且母联断路器断开运行，低压侧单母线运行或单母分段运行且母联断路器闭合。 西岭电厂以最小方式运行，大西单回路运行。 运行方式 5：变电所高压侧大城线单独供电， T1(T2)单台变压器运行，万兴线单回路供电，西岭电厂以最小方式运行，大西线单回路供电。 沈阳工程学院毕业设计 (论文 ) 10 3 继电保护规程中对相关保护的配置要求 保护分类 电力系统中的电力设备和线路，应装设短路故障和异常运行的保护装置。 电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护。 电力系统继电保护和 安全自动装置的功能是在合理的电网结构前提下，保证电力系统和电力设备的安全运行。 继电保护和安全自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。 当确定其配置和构成方案时，应综合考虑以下几个方面，并结合具体情况，处理好上述四性的关系： ； ； ； ； ；。 继电保护和安全自动装置是保障电力系统安全、稳定运行不可或缺的重要设备。 确定电 力网结构、厂站主接线和运行方式时，必须与继电保护和安全自动装置的配置统筹考虑，合理安排。 继电保护和安全自动装置的配置要满足电力网结构和厂站主接线的要求，并考虑电力网和厂站运行方式的灵活性。 对导致继电保护和安全自动装置不能保证电力系统安全运行的电力网结构形式、厂站主接线形式、变压器接线方式和运行方式，应限制使用。 在确定继电保护和安全自动装置的配置方案时，应优先选用具有成熟运行经验的数字式装置。 应根据审定的电力系统设计或审定的系统接线图及要求，进行继电保护和安全自动装置的系统设计。 在系统设计中，除新 建部分外，还应包括对原有系统继电保护和安全自动装置不符合要求部分的改造方案。 为便于运行管理和有利于性能配合，同一电力网或同一厂站内的继电保护和安全自动装置的型式，品种不宜过多。 电力系统中，各电力设备和线路的原有继电保护和安全自动装置，凡不能满足技术和运行要求的，应逐步进行改造。 设计安装的继电保护和安全自动装置应与一次系统同步投运。 继电保护和安全自动装置的新产品，应按国家规定的要求和程序进行检测或鉴定，合格后，方可推广使用。 设计、运行单位应积极创造条件支持新产品的试用。 大理变电所继电保护设计（论文） 11 主保护 主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 后备保护 后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。 后备保护可分为远后备和近后备两种方式。 远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。 近后备是当主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。 辅助保护 辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单 保护。 异常运行保护 异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。 针对本设计的规程要求 同时性故障的配置方案 制定保护配置方案时，对两种故障同时出现的稀有情况可仅保证切除故障。 对经电流互感器接入保护的要求 在各类保护装置接于电流互感器二次绕组时，应考虑到既要消除保护死区，同时又要尽可能减轻电流互感器本身故障时所产生的影响。 关于远后备保护的规定 当采用远后备方式时，在短路电流水平低且对电网不致造成影响的情况下（如 变压器或电抗器后面发生短路，或电流助增作用很大的相邻线路上发生短路等），如果为了满足相邻线路保护区末端短路时的灵敏性要求，将使保护过分复杂或在技术上难以实现时，可以缩小后备保护作用的范围。 必要时，可加设近后备保护。 沈阳工程学院毕业设计 (论文 ) 12 （主要针对 110KV 及以下电压等级保护） 系统振荡对保护的要求 电力设备或线路的保护装置，除预先规定的以外，都不应因系统振荡引起误动作。 使用于 220kV～ 500kV 电网的线路保护，其振荡闭锁应满足如下要求： （ 1） 系统发生全相或非全相振荡，保护装置不应误动作跳闸； （ 2） 系统在全相或非全相振荡过程中，被保护线路如发生各种类型的不对称故障，保护装置应有选择性地动作跳闸，纵联保护仍应快速动作； （ 3）系统在全相振荡过程中发生三相故障，故障线路的保护装置应可靠动作跳闸，并允许带短延时。 其他相关规定 （ 1）有独立选相跳闸功能的线路保护装置发出的跳闸命令，应能直接传送至相关断路器的分相跳闸执行回路。 （ 2）使用于单相重合闸线路的保护装置，应具有在单相跳闸后至重合前的两相运行过程中，健全相再故障时快速动作三相跳闸的保护功能。 （ 3）技术上无特殊要求及无特殊情况 时，保护装置中的零序电流方向元件应采用自产零序电压，不应接入电压互感器的开口三角电压。 （ 4）保护装置在电压互感器二次回路一相、两相或三相同时断线、失压时，应发告警信号，并闭锁可能误动作的保护。 保护装置在电流互感器二次回路不正常或断线时，应发告警信号，除母线保护外，允许跳闸。 （一般采用有条件闭锁） （ 5）使用于 220kV 及以上电压的电力设备非电量保护应相对独立，并具有独立的跳闸出口回路。 （ 6）继电器和保护装置的直流工作电压，应保证在外部电源为 80%～ 115%额定电压条件下可靠工作。 （ 7）对 220kV～ 500kV 断路器三相不一致，应尽量采用断路器本体的三相不一致保护，而不再另外设置三相不一致保护；如断路器本身无三相不一致保护，则应为该断路器配置三相不一致保护。 （ 8）跳闸出口应能自保持，直至断路器断开。 自保持宜由断路器的操作回路来实现。 大理变电所继电保护设计（论文） 13 4 各个保护的配置原则 变压器的保护原则 变压器常见故障及其处理方法 对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应按本节的规定装设相应的保护装置。 （ 1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相短路； （ 2）绕组 的匝间短路； （ 3）外部相间短路引起的过电流； （ 4）中性点直接接地电力网中，外部接地点引起的过电流及中性点过电压； （ 5）过负荷； （ 6）过励磁； （ 7）油面降低； （ 8）变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障。 上述第一，二款的保护装置应瞬时动作于跳闸，第三，四款的保护装置应带时限动作于跳闸，第五，六款的保护装置一般作用于信号。 对变压器温度升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准规定，装设信号装置。 变压器各种保护及其装设条件 变压器的主要保护有以下几种 瓦斯保 护 800 千伏安及以下的油浸式变压器，应装设瓦斯保护。 当壳内故障产生轻微瓦斯或油面降低时应瞬时作用于信号；当产生大量瓦斯时，宜动作于断开变压器各电源侧的断路器，如降压变压器高压侧无断路器且未采用第 50条所列的措施时，则可作用于信号。 400千伏安及以下的车间内油浸式变压器，也应装瓦斯保护。 对于变压器引出线，套管及内部的故障，应采用下列保护方式。 纵差动保护 （ 1）用于 6300千伏安及以上并列运行的变压器； （ 2）用于 10000 千伏安及以上单独运行的变压器； （ 3）用于 6300千伏安及以上 的厂用工作变压器，对厂用备用变压器可装设电流速断保护代替差动保护。 如变压器的纵差保护对单相接地短路灵敏性不符合要求，可增设零序差动保护。 纵联差动保护的整定值可小于额定电流。 纵联差动保护应符合以下要求： （ 1）应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流； 沈阳工程学院毕业设计 (论文 ) 14 （ 2）应在变压器过励磁时不误动。 差动保护范围一般包括变压器套管以其引出线，但在某种情况下，如母线上进，出线回路较少的发电厂和变电所，差动保护可利用变压器套管内部的电流互感器。 电流速断保护 用于 10000 千伏安以下的变压器，且其过电流保 护时限大于 秒时。 2020 千伏安及以下的变压器，如电流速断保护灵敏性不符合要求，则装设纵差动保护。 以上各种保护装置动作后，应断开变压器各电源侧的断路器。 对由外部相间短路引起的变压器过电流，一般采用下列保护方式： 过电流保护 一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷。 复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过电流保护 一般用于升压变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。 负序电流和单相式低压起动的过电流保护 一般用于大容量 升压变压器和系统联络变压器。 上述各种保护装置的接线宜考虑保护电流互感器与断路器之间的故障。 过负荷保护 400千伏安及以上变压器，当台数并列运行或单独运行并作为其他复合的备用电源时，应根据可能过负荷的情况下装设过负荷保护。 过负荷保护应接于一相电流上，带时限作用于信号。 在经常无值班人员的变电所，必要时，过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。 零序保护 中性点直接接地电力网中，如变压器中性点可能接地运行时，对外部接地引起的过电流，应装设零序保护。 温度保护 当变压器的冷却系统发生故障或发生外部短路和过负荷时，变压器的油温将升高。 变压器油的温度越高，油的劣化速度越快，实用年限减少。 当油温达 115120℃时，油开始劣化，而到 140150℃时劣化更明显，以致不能使用。 油温高将促使变压器绕组绝缘加速老化影响寿命。 因此《变压器运行规程》（ DLT5721995） 规定：上层油温要进行监视。 凡是容量在 1000kVA 及以上的油浸式变压器均要装设温度保护，监视上层油温的情况；对于车间内变电所，凡是容量在 315kVA 及以上的变压器，通常都要装设温度保护；对于少数用户变电 所，凡是容量在 800kVA 左右的变压器，都应装设温度保护，但温度保护只动作于信号。 变压器后备保护设计原则 （ 1）变压器后备保护应作为相邻元件及变压器本身主保护的后备，但满足远后备而使接线大为复杂时，允许缩短对临线路的后备保护范围； （ 2）变压器后备保护对各侧母线上的三相短路应具有必要的灵敏系数； 大理变电所继电保护设计（论文） 15 （ 3）变压器后备保护应尽可能独立，而不由发电机的后备保护代替； （ 4）变压器后备保护应能保护电流互感器与断路器之间的故障。 外部相间短路保护安装位置 （ 1）双绕组变压器，应装于主电 源侧； （ 2）三绕组变压器及自耦变压器，一般装设于主电源侧及另一侧，主电源侧的保护应带两段时限，以较小的时限断开未装保护侧的断路器。 当上述方式不符合灵敏度时则可在所有各侧均装设保护装置。 各侧保护装置应根据选择性的要求装设方向元件； （ 3）供电分开运行母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路装设保护装置。 （ 4）双绕组及三绕组变压器的保护装置应接于中性点引出线上的电流互感器。 其他原则 变压器高压侧未装设断路器的线路变压器组，为了使变压器的差动或瓦斯保护能切除变压器内部故障 ，可采用下列措施： （ 1）在变压器高压侧未装设带副管及操动机构的高压熔断器； （ 2）利用远方跳闸装置断开线路对侧断路器，或采用包括整个线路变压器的共用纵联差动保护； （ 3）在变压器高压侧装设接地开关或短路开关，即在中性点直接接地电网中，可装设单相接地开关，在中性点非直接接地电力网中，可装设两相短路开关。 线路的保护原则。