毕业设计(论文)沙河子变电所继电保护设计.doc
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1、摘要配电网络是电力系统中连接输电网络和用户侧的中间环节,直接为广大用户提供电能。与输电网络相比,配电网络具有电压等级低、损耗大、自动化程度低等特点。配电网络的运行工况是否安全、合理,不仅关系到用户侧电能可靠性的优劣,而且还直接影响网络运行的安全性和经济性。对配电网络整定计算进行研究,具有非常重要的实际意义。配电网络的整定计算主要是短路电流计算。本次设计是针对10kV变电所的电气部分及继电保护而进行设计的。电气设计主要是根据原始资料所提供的有关情况,并考虑到变电所在电力系统中所处的地位其所处的地理环境及其电能的输送情况,通过分析并经过技术经济比较,确定出合理的电气主接线方案,选择适当的电气设备。
2、继电保护部分是本次设计的重点。10kV属于中压配电网,它延伸至用电负荷的中心或居民小区内,直接面对工矿企业和居民等广大用户的供电需要,起着承上启下确保用户供电的作用,因此10KV配电网所处的地位十分重要,在配电工程中,能否保证系统安全、经济、可靠的运行,工程的设计质量是一个重要条件。关键词 继电保护,速断保护,短路电流计算,整定计算AbstractThe distribution network is in power system and power transmission network connection among the link directly to the vast num
3、ber of users with electricity. Compared with the transmission network, with low voltage distribution network, the loss is big, the low degree of automation. The operating condition of the distribution network security, whether reasonable, is not only related to the user, the reliability of the later
4、al power but also directly affect the safety of network operation, and the economy. The calculation of the distribution network research, has very important practical significance. The calculation of the distribution network is mainly short-circuit current calculation.The design is for 10 kV regiona
5、l electrical substation and part of the relay and design. Electrical design are mainly based on raw provided by the situation and taking into account the substation in the power system in which the position in which its geographical environment and its power transmission, through a technical and eco
6、nomic analysis and comparison, determine a reasonable Electric Wiring the main programme, select the appropriate electrical equipment. Relay protection is part of the focus of this design. 10kV belong to the pressure distribution network, which extends to the electricity load centres or residential
7、area, directly face the industrial and mining enterprises and residents and other users of electricity needs, to ensure that users connecting link between the preceding play the role of power supply, power distribution network by 10 kV The position is very important, the power distribution projects,
8、 can guarantee security, economic and reliable operation, the design quality is an important condition.KeyWords relay protection, instantaneous over current protection, short-circuit current calculation, setting calculation目录摘要IAbstractII目录1第一篇 说明书11 前言11.1 继电保护基本要求11.2 初步保护方案32 保护运行方式的确定52.1 运行方式的基
9、本概念52.2 短路电流计算62.3 保护方式确定83 整定计算及灵敏度校验103.1 整定计算运行方式的选择原则103.2 与继电器整定有关的概念103.3 变压器各保护整定分析113.4 线路各保护整定分析184 继电保护的配置234.1 继电保护的基本知识234.2 变压器的保护配置254.3 配电线路的继电保护配置314.4 其它保护394.5 保护设备405 保护清单425.1 各元件参数及短路电流计算结果表425.2 保护定值清单445.3 设备选择表445.4 动作时限配合图47第二篇 计算书491 短路电流计算491.1 标幺值计算491.2 短路电流计算501.3 确定运行方
10、式552 保护整定计算572.1 变压器保护的整定计算572.2 配电线路保护的整定计算62结论66变压器各保护配置综述66配电线路各保护综述67总结68致谢69参考文献70第一篇 说明书1 前言由于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三大技术的飞速发展为继电保护技术的发展不断注入新的活力。未来继电保护的发展趋势是向计算化,网络化及保护,控制,测量,数据通信一体化智能化发展。电能是一种特殊的商品,为了远距离传送,需要提高电压,实施高压输电,为了分配和使用,需要降低电压,实施低压配电,供电和用电。发电输电配电用电构成了一个有机系统。通常把由各种类型的发电厂
11、,输电设施以及用电设备组成的电能生产与消费系统称为电力系统。电力系统在运行中,各种电气设备可能出现故障和不正常运行状态。不正常运行状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏,各电气元件的运行参数偏离了正常允许的工作范围,但没有发生故障的运行状态:如过负荷,过电压,频率降低,电气元件温度过高,系统振荡等。电气元件发生短路和断线时的状态均为故障状态:如三相短路,两相短路,两相接地短路,单相接地短路,单相断线和两相断线等,而其中最常见最危险地是各类型的短路故障。本次毕业设计的主要内容是对10kV电力系统继电保护的配置,参照继电保护和安全自动装置技术规程GB/T 14285200X并依据继电保护配置
12、原理,对所选择的保护进行整定和灵敏性校验从而来确定方案中的保护是否适用来编写的。设计分两篇,其中第一篇是对各种设备(主要是变压器和10kV线路)保护的配置,以及对保护原理进行比较全面的分析;然后第二篇是计算系统的短路电流,确定系统的运行方式后进行了保护的整定计算及灵敏性校验,最后选择了保护用继电器。变压器主保护采用的是纵联差动保护和瓦斯保护,用两者的结合来做到优势互补,后备保护有复合电压启动过电流保护。10kV输电线路均采用了单侧电源辐射网相间短路的电流保护,即段式电流保护,由于线路电压等级较低,1段1#线路根据规程建议和经济投资可不采用距离保护,这里为了复习继电保护课程在1段1#线路采用了距
13、离保护。1.1 继电保护基本要求在技术上必须满足选择性、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
14、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
15、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
16、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: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对于反应故障时参数量降低的保护装置,灵敏系数为: (1.2)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。
17、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 初步保护方案本次毕业设计的主要内容是对10kV电力系统继电保护的配置。我们可以依据继电保护配置原理及相关规程,根据经验习惯,先选择两套初始的保护方案,通过论证比较后认可其中的一套方案后再对这套方案中的保护进行确定性的整定计算和灵敏性校验,看看它们是否能满足技术与安全要求,若能满足便可以采用,否则不能满足则需重新选择,重新进行整定和校验。 依据经验初步确定的两个初始方案如下:表1.1 方案1保护对象主保护后备保护变压器纵联差动保护、瓦斯保护过电流保护、过负荷保护输电线路电流
18、第I,II段速断保护电流第段速断保护表1.2 方案2保护对象主保护后备保护变压器电流速断保护、瓦斯保护过电流保护、零序电流保护输电线路距离I,III段保护零序电流I,III段保护对变压器而言,它的主保护可以采用最常见的纵联差动保护和瓦斯保护,用两者的结合来做到优势互补。考虑到本次设计采用10000kVA强油冷却式降压变压器,所以我们用纵联差动保护作为每台变压器的主保护,而不考虑用电流速断保护。瓦斯保护主要用来保护变压器的内部故障,它由于一方面简单,灵敏,经济;另一方面动作速度慢,且仅能反映变压器油箱内部故障,就注定了它只有与差动保护配合使用才能做到优势互补,效果更佳。后备保护可采用过电流保护、
19、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护和负序过电流保护等。过电流保护宜用于降压变压器,保护的整定值,应考虑事故时可能出现的过负荷。复合电压起动的过电流保护,宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。序电流和单相式低电压起动的过电流保护,可用于63MVA及以上升压变压器。当复合电压起动的过电流保护或负序电流和单相式低电压启动的过电流保护不能满足灵敏度性和选择性要求时,可采用阻抗保护。同时35kV66kV及以下中小容量的降压变压器,宜采用过电流保护。保护的整定值要考虑变压器可能出现的过负荷。对于10kV侧的单侧电源辐射网输电线路,可以直接考虑用电流速断保护
20、,因为在电压等级低的一般网络中,电流保护很容易满足选择性,灵敏性以及快速切除故障的要求,因此这个电流速断保护也选择得合理,同时由于它的电压等级较低,我们不必考虑给它一个接地故障保护比如零序电流保护,因为这类当中性点直接接地的电网(又称大接地电流系统)中发生短路时,将出现很大的零序电流在10kV低压线路不做考虑。综上所述,方案1比较合理,方案2则有点小题大做,方案1保护作为设计的初始保护,在后续章节对这些保护进行整定与校验,是否符合设计要求。2 保护运行方式的确定2.1 运行方式的基本概念最大运行方式,是系统在该方式下运行时,具有最小的短路阻抗值,发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。一般
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