变电所继电保护设计 毕业设计.doc
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1、摘 要电力系统是发展国民经济不可缺少的一种宝贵能源,它在各个领域中已获得了广泛的应用,离开了电力,要想实现人类社会的物质文明和精神文明是根本不可能的,要实现国家的现代化也是办不到的。因此电力系统的安全运行,及合理的建设方式,涉及到国家经济和文化的发展。此次设计的主要内容是变电所的主变压器的选择、短路计算、配电装置等的选定进行设计,通过对变压器以及线路保护配置的选择,来保证电力系统的安全运行。其主要采用的保护有过负荷电保护、过电流保护、瓦斯保护、变压器差动保护。此次设计是我们在学生活期间进行的最后一个非常重要的综合性实践、总结所学理论知识的实践应用环节,也是我们学生全面运用所学基础理论、专业知识
2、对实际问题进行设计或研究的综合性训练,同时也是在我们即将走向工作岗位前的一次有利的训练,为以后的工作奠定了一个小小的实践基础,同时通过本次设计可以增强我们运用所学知识解释实际问题的能力和创新能力,以便能够更好地适应以后的工作需要。电力系统继电保护的设计与配置是否合理,直接影响电力系统的安全运行,故选择保护方式时,要满足继电保护的基本要求。选择保护方式和正确的计算,以保证电力系统的安全运行。希望经过自己的努力,力求此次设计的内容清楚,层次分明。 关键词:电力系统;过电流;变压器差动保护;过负荷;瓦斯保护ABSTRACTThis important task of this junan is pr
3、otective relaying design of sabstation through the pootective distribution of the tramsformer and lines. Ensure the Electric power systems safe operation.Mainly uses the protection has the gas to protect, the transformer differential motion protection, the electric current, the load, the distance pr
4、otection. This design is we in school period carries on last the count for much comprehensive practice teaching link, also is our student comprehensively utilizes studies the basic theory, the specialized knowledge carry on the design to the actual problem (or research) the comprehensive training, s
5、imultaneously or we future will move towards the basic practice which the work post will establish. May strengthen us through this design to utilize studies the knowledge explanation actual problem the ability and the innovation ability, in order to meets the work need well. The Electric power syste
6、ms protective relaying design and distribution whether is rational directly affect safe operation whon selecting protective duty. Should satisfy basic requires of protectivc relaying selecting protective detty and right calculated setting ensures the electric power systems safe operationKey Words :e
7、ctric power system Protection ,Transformer differential motion protection , Crosses the electric current , Crosses the load 目 录摘要 IABSTRACT II引言 III第一篇说明书 11继电保护概述 11.1继电保护的基本要求 11.2继电保护的基本原理 21.3常用继电器 42保护装置装设原则 63运行方式分析和主接线的选择 73.1最大运行方式 73.2最小运行方式 73.4主接线设计依据 73.5主接线设计的基本要求 84全所保护方案配置 104.1全所保护方案
8、 104.2母线保护配置方案 114.3断路器失灵保护原则 115各种继电保护原理 12 5.1变压器的纵差保护 14 5.2变压器的瓦斯保护 15 5.3变压器的过电流保护 175.4变压器的过负荷 185.5线路保护的选定 185.6保护整定计算及灵敏度校验 195.7电流速断保护 205.8单回路纵联差动保护 215.9线路保护原理 225.10继电器原理 265.11变压器元件参数 275.12短路计算结果表 27第二部分 计算书 281短路计算 28 1.1短路计算的一般规定 28 1.2等值电路图及短路故障点的选择 29 1.3参数计算 30 1.4正常运行方式 30 1.5不正常
9、运行方式 34 1.6变压器T2检修 38 2整定计算 40 2.1变压器保护整定计算 402.2配电线路继电保护整定计算 43结论 46参考文献 47致谢 48附录 49引 言继电保护在发电、供电和用电中处于极为重要的地位,是保证电网安全可靠运行和人们生产生活用电的关键技术。继电保护的设置、整定、维护和试验水平将直接影响供电的可靠性、质量及用电设备的安全。继电保护技术是一个完整的体系,它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行及维护等技术构成。继电保护装置是完成继电保护功能的核心。继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态,并动作于断路
10、器跳闸或发出信号的一种自动装置。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。建国后,我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有,在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍,对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。自50年代末,晶体
11、管继电保护已在开始研究。在此期间,从70年代中,基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列,逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位,这是集成电路保护时代。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。国内目前在电力系统的计算机监控、远程、通信方面发展很快。大部分信息已经数字化了,迫使继电保护必须加快数字话进程,使电力系统各环节,如发电、输电、配电及用户端实现测量、保护、控制、调节综合自动化、数字化、信息化等。电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保
12、护技术的发展不断地注入了新的活力。因此,继电保护技术的发展得天独厚,也将具有良好的前景。第一部分 说明书第一章 继电保护概述1.1继电保护的基本要求继电保护装置为了完成它的任务,必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性四个基本要求。对于作用于断路器跳闸的继电保护,应同时满足这四个基本要求,对于作用于信号以及只反应不正常运行情况的继电保护装置,这四个基本要求中有些要求如速动性可以降低。 1.1.1选择性所谓继电保护装置的动作选择性就是指当系统中的设备或线路发生短路时,其继电保护仅将故障的设备和线路从电力系统中切除,当故障设备或线路的设备或断路器拒绝动作时,应由相邻的设备或线路的保护将故障切
13、除。虽然扩大了停电范围,但控制了故障的扩大,它起着对下一段线路的后备保护作用.1.1.2速动性快速切除故障,可以提高电力系统运行的稳定性,减轻故障设备的损坏程度,防止故障的扩展,提高自动重合闸的成功率,减少对用电单位的影响,迅速恢复系统的正常运行。故障切除的时间等于继电保护装置动作时间与断路器跳闸时间之和,对于反应故障的继电保护,要求快速动作的主要理由和必要性在于:1) 快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性;2) 快速切除故障可以防止故障的扩大,提高自动重合闸和备用电源或设备自动投入成功率,因为快速切除故障,对提高故障点饿灭弧速度,缩小短路持续时间,防止出现接地故障发展为相间故障;两相
14、短路发展为三相短路;暂时性故障发展为永久性故障等。3) 快速切除故障可以减少发电厂厂用电及用户电压降低的时间,加速恢复正常运行的过程,保证厂用电及用户工作的稳定性。4) 快速切除故障可以减轻电气设备和线路的损坏程度,短路电流通过的时间愈长,则设备损坏的程度就愈严重,甚至烧毁,特别在发电机变压器的内部短路时,是不允许带时限切除故障的。从上述理由可知,快速切除故障,对提高电力系统运行的可靠性具有重大意义。一般快速保护的动作时间为0.080.12s,一般断路器的跳闸时间为0.10.27s,因此,一般快速保护切除故障的时间为0.180.27s;最快速保护的动作时间为0.020.03s,最小的断路器跳闸
15、时间为0.040.05s,所以最快速保护切除故障的时间为0.060.08s。1.1.3灵敏性所谓灵敏性,即在保护范围内发生故障和不正常工作情况下,继电保护装置的反应能力,也就是在保护范围内故障时,不论短路点的位置以及短路的类型如何,都能敏锐且正确的反应。继电保护的灵敏性以灵敏系数来衡量。1) 对于反应故障时参数量增加的保护装置。灵敏系数=保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值保护装置动作参数的整定值如:过电流保护的灵敏系数为(1.1)式中 保护区末端金属性最小短路电流二次值保护装置的二次动作电流2) 对于反应故障时参数量降低的保护装置灵敏系数=保护装置动作参数的整定值保护区末端金属性短路时
16、故障参数的最大计算值。1.1.4可靠性继电保护装置对它所保护的范围内发生各种故障和不正常运行状态时,不应该拒绝动作。而在保护范围内之外发生的各种故障和不正常运行状态时,不应该误动作。这种性能称为可靠性。在实际的运行中,可靠性用动作正确率来表示。由上述可知,对继电保护装置的四个基本要求筹兼顾,相互联系且又相互制约的。1.2继电保护的基本原理电力系统发生故障后,会引起电流的增加和电压的降低,以及电流与电压间相位的变化。因此电力系统中所用的各种继电保护,大多数是利用故障时物理量与正常运行时物理量的差别来构成的。例如,反应电流增加的过电流保护反应电流与电压间的相位角变化的方向保护等,反应降低(或升高)
17、的低压(或过电压)保护等。继电保护原理结构方框图如下:图1-31 继电保护原理继电保护原理结构方框图由三大部分组成,分别为:测量部分,用来测量被保护设备输入的有关信号(电流、电压等级),并和已给定的整定值进行比较判断是否应该起动;逻辑部分,根据测量部分各输出量的大小或性质及其组合或输出顺序,使保护按照一定的逻辑程序工作,并将信号传输给执行部分,执行部分根据逻辑部分传输的信号最后去完成保护装置所负担的任务,给出跳闸或信号脉冲。下图为线路过电流保护的基本原理示意图,用以说明继电保护的成和基本原理图1-32 继电保护原理在图中电流继电器KA的线图接于被保护线路电流互感器TA的二次回路,即保护的测量回
18、路,他检察被保护线路的运行状态,测量线路中电流的大小。在正常运行的情况下,当线路中电流通过最大负荷电流时,继电保护不动作,当被保护线路K点发生短路时,线路上的电流突然增大,电流互感器TA二次侧的电流大于整定值时,继电器立即动作触点闭合,接通逻辑电路中时间继电器KT的线路回路,时间继电器启动并根据短路故障持续的时间,做出保护动作的逻辑判断。时间继电器KT动作,其延时触点闭合接同执行回路中的信号继电器KS和断路器QF的跳闸线圈回路,使断路器跳开,切除故障。继电保护装置的分类继电保护实际上是一种自动控制装置。以控制过程信号性质的不同可以分为模拟型和数字型两大类。模拟型继电保护又可以分为机电型急电保护
19、的静态型继电保护两类。模拟型继电保护是由若干个不同功能的继电器所组成。这些继电器都具有机械的可动部分和接点,故称为机电型继电保护器。由这类继电器组成的继电保护装置称为机电型继电保护。静态型继电保护装置是应用晶体管或集成电路等电子元件来实现的。由若干跟不同功能的回路,如测量、比较或比相、触发延时、逻辑和输出等回路相连接所组成。数字型的计算机继电保护是把由保护设备或线路输入的模拟电气质量经摸数转换器(A/D)变换为数字量利用计算机进行处理和判断。电力系统的继电保护根据被保护的对象不同,分为发电厂变电所电气设备的继电保护和输电线路的继电保护,简称元件保护。后者是指电力网及电力系统中输电线路的继电保护
20、,简称线路保护。按作用的不同继电保护又可分为主保护、后备保护和辅助保护。主保护是指被保护元件内部发生各种短路故障时。能满足系统分顶及设备安全的要求的有选择性的切除被保护设备或线路故障的保护。后备保护是指当主保护或者断路器拒绝动作时,用以将故障切除的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种,远后备是指主保护或断路器拒绝动作时,由断路器失灵保护实现后备。辅助保护则是指为了补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。1.3常用的继电器 1.继电器的作用: 继电保护装置由若干继电器组成,继电器是一种能自动动作的电器,只要施加一个物理量或当施加的物理量达到一定数值时,它就动作,这种动作特性称为继电特性。
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