35kV变电站继电保护设计

1 引言 电力系统运行要求平安牢靠。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行状况困难，覆盖的地域宽阔。因此，受自然条件，设备与人为因素的影响（如雷击，倒塌，内部过电压或者运行人员误操作等），电力系统会发生各种故障和不正常运行状态。最常见，危害最大的故障是各种形式的短路。 电力生产发、送、变、用的同时性，确定了它的一个过程重要性，电力系统要通过设计，组织，以使电力能够牢靠，经济的送到用户，对供电系统最大的威逼就是短路故障，它给系统带来了巨大的破坏作用，因此我们必需实行措施来防范它。 继电爱护装置的基本任务是自动，快速，有选择性将系统中的切除，使故障元件损坏程度尽量可能降低，并保证该系统相符故障部分快速复原正常运行。反映电器元件的不正常运行状态，并依据运行维护的详细条件和设备的承受实力，发出信号，减负荷或者延时跳闸。 继电爱护主要利用电力系统中元件发生短路或异样状况时的电气量电流、电压、功率、频率等的改变，构成继电爱护动作的原理，也有其他的物理量，如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数状况下，不管反应哪种物理量，继电爱护装置都包括测量部分和定值调整部分、逻辑部分、执行部分。 继电爱护与自动化是探讨电力系统故障和危与平安运行的异样工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来爱护电力系统与其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电爱护。基本任务是当电力系统发生故障或异样工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消退异样工况根源，以减轻或避开设备的损坏和对相邻地区供电的影响。 2 设计任务与要求 2.1 设计依据 1.继电爱护设计任务书。 2.国标GB50062-92电力装置的继电爱护和自动装置设计规范。 3.电力系统继电爱护中北高校 2.2 设计基本资料 1.C1 系统 X1 0.06/0.12； X2X1 ； X1 以1000kVA，37KV为基准的标幺值，分子为最大方式，分母为最小方式的阻抗标幺值。 2.C2系统 X1 0.1/0.15； X2X1 ； X1 以1000kVA，37KV为基准的标幺值，分子为最大方式，分母为最小方式的阻抗标幺值。 3.A 站有两台双卷变压器 容量为2400kVA 3542.5/11kv ；Uk6.5 4.35KV线路X10.4Ω/km ；10KV电缆线路R0.45Ω/km ，X0.08Ω/km 5.XL-1 最大负荷130kVA ；XL-2最大负荷100kVA；XL-3最大负荷80kVA ； XL-4最大负荷100kVA ；XL-5最大负荷110kVA ；XL-6最大负荷150kVA 。其中一类负荷45；二类负荷25；三类负荷30。 XL-1与XL-6为双回线。 图2.1 35kV和10kV母线断路器是闭合的 2.3 设计要求 要求依据所给条件确定变电所整定继电爱护设计方案，最终按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 3 变电所继电爱护和自动装置规划 3.1 继电爱护的四项基本原则 为保证平安供电和电能质量，继电爱护应满意四项基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和牢靠性。 3.2 本系统故障分析 3.2.1 系统线路主要的故障 本设计中的电力系统具有非干脆接地的架空线路与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。 3.2.2 电力变压器的故障 分为外部故障和内部故障两类。 变压器的外部故障常见的是凹凸压套管与引线故障，它可能引起变压器出线端的相间短路或引出线碰接外壳。 变压器的内部故障有相间短路、绕组的匝间短路和绝缘损坏。 3.2.3 变压器的不正常状况 变压器的不正常运行过负荷、由于外部短路引起的过电流、油温上升与不允许的油面下降。 3.3 10KV线路继电爱护装置 依据线路的故障类型，按不同的出线回路数，设置相应的继电爱护装置如下 3.3.1 单回路出线爱护 采纳两段式电流爱护，即电流速断爱护和过电流爱护。其中电流速断爱护为主爱护，不带时限，0S跳闸。 3.3.2 双回路出线爱护 采纳平行双回线路横联方向差动爱护加电流爱护。其中横联方向差动爱护为主爱护。电流爱护作为横联方向差动爱护的后备爱护。 3.4 主变压器继电爱护装置设置 变压器为变电所的核心设备，依据其故障和不正常运行的状况，从反应各种不同故障的牢靠、快速、灵敏与提高系统的平安性动身，设置相应的主爱护、异样运行爱护和必要的协助爱护如下 3.4.1 主爱护 瓦斯爱护（以防卫变压器内部故障和油面降低）、纵联差动爱护（以防卫变压器绕组、套管和引出线的相间短路）。 3.4.2 后备爱护 过电流爱护（以反应变压器外部相间故障）、过负荷爱护（反应由于过负荷而引起的过电流）。 3.4.3 异样运行爱护和必要的协助爱护 温度爱护（以检测变压器的油温，防止变压器油劣化加速）和冷却风机自启动（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）。 3.5 变电所的自动装置 3.5.1 瞬时故障的继电爱护 针对架空线路的故障多系雷击、鸟害、树枝或其它飞行物等引起的瞬时性短路，其特点是当线路断路器跳闸而电压消逝后，随着电弧的熄灭，短路即自行消退。若运行人员试行强送，随可以复原供电，但速度较慢，用户的大多设备（电动机）已停运，这样就干扰破坏了设备的正常工作，因此本设计在10KV各出线上设置三相自动重合闸装置（CHZ），即当线路断路器因事故跳闸后，马上使线路断路器自动再次重合闸，以削减因线路瞬时性短路故障停电所造成的损失。 3.5.2 提高供电牢靠性 针对变电所负荷性质，缩短备用电源的切换时间，提高供电的不间断性，保证人身设备的平安等，本设计在35KV母联断路器（DL1）与10KV母联断路器（DL8）处装设备用电源自动投入装置（BZT）。 3.5.3 保证系统电能质量 频率是电能质量的基本指标之一,正常状况下,系统的频率应保持在50Hz，运行频率和它的额定值见允许差值限制在0.5Hz内，频率降低会导致用电企业的机械生长率下降，产品质量降低，更为严峻的是给电力系统工作带来危害，而有功功率的缺额会导致频率的降低，因此，为保证系统频率恒定和重要用户的生产稳定，本设计10KV出线设置自动频率减负荷装置（ZPJH），按用户负荷的重要性依次切除。 3.6 本设计继电爱护装置原理 3.6.1 10KV线路电流速断爱护 依据短路时通过爱护装置的电流来选择动作电流的，以动作电流的大小来限制爱护装置的爱护范围；有无时限电流速断和延时电流速断，采纳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爱护。 3.6.2 10KV线路过电流爱护