成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：某35kV變電所主變壓器繼電保護(hù)設(shè)計專 業(yè)： 供用電技術(shù) 班級學(xué)號： 10261 04 學(xué)生姓名： 尹榮超 指導(dǎo)教師： 張祥軍 2012 年 12 月 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計任務(wù)書適用專業(yè)：供用電技術(shù) 指導(dǎo)教師：張祥軍一、設(shè)計題目：某35kV變電所主變壓器繼電保護(hù)設(shè)計二、原始數(shù)據(jù)（1）電壓等級35/6kV（2）系統(tǒng)參數(shù)：本礦35KV變電所是留莊鎮(zhèn)變電所提供供電，兩回路是直接從留新線線路引入，長度都是4.605km，中間有母線相連上級的35kV母線的最大及最小短路容量分別為1200MV?A和800MV?A，線路選的型號為LGJ-240型變電所提供電源的定時限過電流保護(hù)動作時限均為2.0s3）變電所主接線形式35kV全橋式接線，6kV單母線分段接線主變壓器兩臺S11-25000/35kV，Y，d11接線變壓器4）運(yùn)行方式：以兩個主變壓器全投入運(yùn)行，負(fù)荷全投，母線分段斷路器合閘運(yùn)行為最大運(yùn)行方式；以乙主變壓器停運(yùn)，電纜停運(yùn)，分段斷路器斷開運(yùn)行為最小運(yùn)行方式。

第一章 繼電保護(hù)的概述 11.1繼電保護(hù)的概述 11.2保護(hù)裝置的作用 11.3繼電保護(hù)的基本原理 21.4對保護(hù)裝置的要求 3第二章 本系統(tǒng)故障分析 32.1系統(tǒng)線路主要的故障 32.2電力變壓器的故障 32.3變壓器的不正常情況 42.4 10KV線路繼電保護(hù)裝置 42.4.1 單回出線保護(hù) 42.4.2雙回路出線保護(hù) 42.5 主變壓器繼電保護(hù)裝置設(shè)置 42.5.1主保護(hù) 42.5.2后備保護(hù) 52.5.3 異常運(yùn)行保護(hù)和必要的輔助保護(hù) 52.6 變電所的自動裝置 52.6.1瞬時故障的繼電保護(hù) 52.6.2 提高供電可靠性 52.6.3 保證系統(tǒng)電能質(zhì)量 52.7本設(shè)計繼電保護(hù)裝置原理概述 62.7.1 10KV線路過電流保護(hù) 62.7.2 變壓器瓦斯保護(hù) 62.7.3 變壓器縱聯(lián)差動保護(hù) 6第三章 短路電流計算 73.1 系統(tǒng)電路圖 7第四章 主變繼電保護(hù)整定計算及繼電器選擇 104.2縱聯(lián)差動保護(hù) 114.2.1原理圖如圖所示 114.2.2計算Ie及電流互感器變比 114.2.3 確定基本側(cè)動作電流 124.2.4確定基本側(cè)差動線圈的匝數(shù)和繼電器的動作電流 134.2.5靈敏度的校驗 134.2.6初步確定短路線圈的抽頭 144.3定時限過流保護(hù)計算 14第五章 各種繼電器的選擇 155.1電流繼電器的選擇 155.2時間繼電器的選擇 165.3中間繼電器的選擇 165.4信號繼電器的選擇 165.5電流互感器的選擇 16第六章 設(shè)計總圖 17第七章 總結(jié) 17參 考 文 獻(xiàn) 17某35kV變電所主變壓器繼電保護(hù)設(shè)計第一章 繼電保護(hù)的概述1.1繼電保護(hù)的概述繼電保護(hù)主要利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時的電氣量(電流、電壓、功率、頻率等)的變化，構(gòu)成繼電保護(hù)動作的原理，也有其他的物理量，如變壓器油箱內(nèi)故障時伴隨產(chǎn)生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強(qiáng)度的增高。

大多數(shù)情況下，不管反應(yīng)哪種物理量，繼電保護(hù)裝置都包括測量部分(和定值調(diào)整部分)、邏輯部分、執(zhí)行部分繼電保護(hù)及自動化是研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運(yùn)行的異常工況，以探討其對策的反事故自動化措施因在其發(fā)展過程中曾主要用有觸點(diǎn)的繼電器來保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件（發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害，所以沿稱繼電保護(hù)基本任務(wù)是：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi)，自動將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響1.2保護(hù)裝置的作用在企業(yè)供配電系統(tǒng)中，無論是系統(tǒng)還是設(shè)備有時都會出現(xiàn)不正常的工作狀態(tài)因此，在供配電系統(tǒng)中一旦發(fā)生短路故障，必須盡快的將故障元器件切離電源還應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)和消除對系統(tǒng)或用電設(shè)備有危害的不正常工作狀態(tài)，從而保證電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行 保護(hù)裝置是能及時發(fā)現(xiàn)各種故障和不正常工作狀態(tài)，并能根據(jù)工作性質(zhì)準(zhǔn)確切除故障和將不正常工作狀態(tài)通過信號裝置報警的一種自動裝置1） 當(dāng)故障發(fā)生時，保護(hù)裝置動作，并借助斷路器自動的，快速的，有選擇性的將故障元件迅速的從供電系統(tǒng)中切除，避免事故的擴(kuò)大，保證其他電氣設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行。

2） 當(dāng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時，保護(hù)裝置動作，及時發(fā)出報警信號，以便引起運(yùn)行人員的注意并及時處理3） 保護(hù)裝置還可以和供電系統(tǒng)的其他自動裝置，如備用電源自動投入裝置，自動重合閘裝置等配合，大大的縮短了短路故障停電時間，及時恢復(fù)正常供電，從而提高了供電系統(tǒng)的運(yùn)行的可靠性1.3繼電保護(hù)的基本原理繼電保護(hù)的原理是利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，當(dāng)突變量達(dá)到一定值時，起動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號故障后，工頻電氣量變化的主要特征及可以構(gòu)成的保護(hù) （1）電流增大，構(gòu)成電流保護(hù)2）電壓降低，構(gòu)成低電壓保護(hù)3）電流與電壓之間的相位角改變 ，構(gòu)成功率方向保護(hù)4）測量阻抗發(fā)生變化，構(gòu)成距離保護(hù)5）故障時被保護(hù)元件兩端電流相位和大小的變化 ，構(gòu)成差動保護(hù) 6）不對稱短路時，出現(xiàn)相序分量，構(gòu)成零序電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)和負(fù)序功率方向保護(hù) 電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)根據(jù)被保護(hù)對象不同，分為發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)備的繼電保護(hù)和輸電線路的繼電保護(hù)前者是指發(fā)電機(jī)、變壓器、母線和電動機(jī)等元件的繼電保護(hù)，簡稱為元件保護(hù)；后者是指電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)中輸電線路的繼電保護(hù)，簡稱線路保護(hù) 按作用的不同繼電保護(hù)又可分為主保護(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù)。

主保護(hù)是指被保護(hù)元件內(nèi)部發(fā)生的各種短路故障時，能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定及設(shè)備安全要求的、有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備或線路故障的保護(hù)后備保護(hù)是指當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒絕動作時，用以將故障切除的保護(hù)后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備保護(hù)兩種遠(yuǎn)后備是指主保護(hù)或斷路器拒絕時，由相鄰元件的保護(hù)部分實(shí)現(xiàn)的后備；近后備是指當(dāng)主保護(hù)拒絕動作時，由本元件的另一套保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備，當(dāng)斷路器拒絕動作時，由斷路器失靈保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備 繼電保護(hù)裝置需有操作電源供給保護(hù)回路，斷路器跳、合閘及信號等二次回路按操作電源性質(zhì)的不同，可以分為直流操作電源和交流操作電源通常在發(fā)電廠和變電所中繼電保護(hù)的操作電源是由蓄電池直流系統(tǒng)供電，因蓄電池是一種獨(dú)立電源，最大的優(yōu)點(diǎn)是工作可靠，但缺點(diǎn)是投資較大、維護(hù)麻煩交流操作電源的優(yōu)點(diǎn)是投資少、維護(hù)簡便，但缺點(diǎn)是可靠性差因此，交流操作電源的繼電保護(hù)適合于小型變電所使用 1.4對保護(hù)裝置的要求1） 選擇性：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，只讓離故障點(diǎn)最近的保護(hù)裝置動作，切除故障元件，保證其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，2） 快速性：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，快速切除故障可以減輕短路電流對電氣設(shè)備的破壞程度，盡快回復(fù)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行3） 可靠性：保護(hù)裝置必須經(jīng)常處于準(zhǔn)備狀態(tài)，一旦在本保護(hù)區(qū)發(fā)生短路故障或不正常工作狀態(tài)時，它都不該拒絕動作或誤動作，而必須可靠動作。

4） 靈敏性：保護(hù)裝置對其在本保護(hù)區(qū)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)，無論其位置如何，程度輕重，均有足夠的反應(yīng)能力，保證動作各種保護(hù)裝置的靈敏性用“靈敏度”來衡量第二章 本系統(tǒng)故障分析2.1系統(tǒng)線路主要的故障本設(shè)計中的電力系統(tǒng)具有非直接接地的架空線路及中性點(diǎn)不接地的電力變壓器等主要設(shè)備就線路來講，其主要故障為單相接地、兩相接地和三相接地2.2電力變壓器的故障分為外部故障和內(nèi)部故障兩類1)變壓器的外部故障常見的是高低壓套管及引線故障，它可能引起變壓器出線端的相間短路或引出線碰接外殼2)變壓器的內(nèi)部故障有相間短路、繞組的匝間短路和絕緣損壞2.3變壓器的不正常情況變壓器的不正常運(yùn)行過負(fù)荷、由于外部短路引起的過電流、油溫上升及不允許的油面下降2.4 6KV線路繼電保護(hù)裝置根據(jù)線路的故障類型，按不同的出線回路數(shù)，設(shè)置相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置如下：2.4.1 單回出線保護(hù)采用兩段式電流保護(hù)，即電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)其中電流速斷保護(hù)為主保護(hù)，不帶時限，0S跳閘2.4.2雙回路出線保護(hù)采用平行雙回線路橫聯(lián)方向差動保護(hù)加電流保護(hù)其中橫聯(lián)方向差動保護(hù)為主保護(hù)電流保護(hù)作為橫聯(lián)方向差動保護(hù)的后備保護(hù)2.5 主變壓器繼電保護(hù)裝置設(shè)置變壓器為變電所的核心設(shè)備，根據(jù)其故障和不正常運(yùn)行的情況，從反應(yīng)各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)的安全性出發(fā)，設(shè)置相應(yīng)的主保護(hù)、異常運(yùn)行保護(hù)和必要的輔助保護(hù)如下：2.5.1主保護(hù)瓦斯保護(hù)（以防御變壓器內(nèi)部故障和油面降低）、縱聯(lián)差動保護(hù)（以防御變壓器繞組、套管和引出線的相間短路）。

2.5.2后備保護(hù)過電流保護(hù)（以反應(yīng)變壓器外部相間故障）、過負(fù)荷保護(hù)（反應(yīng)由于過負(fù)荷而引起的過電流）2.5.3 異常運(yùn)行保護(hù)和必要的輔助保護(hù)溫度保護(hù)（以檢測變壓器的油溫，防止變壓器油劣化加速）和冷卻風(fēng)機(jī)自啟動（用變壓器一相電流的70%來啟動冷卻風(fēng)機(jī)，防止變壓器油溫過高）2.6 變電所的自動裝置2.6.1瞬時故障的繼電保護(hù)針對架空線路的故障多系雷擊、鳥害、樹枝或其它飛行物等引起的瞬時性短路，其特點(diǎn)是當(dāng)線路斷路器跳閘而電壓消失后，隨著電弧的熄滅，短路即自行消除若運(yùn)行人員試行強(qiáng)送，隨可以恢復(fù)供電，但速度較慢，用戶的大多設(shè)備（電動機(jī)）已停運(yùn)，這樣就干擾破壞了設(shè)備的正常工作，因此本設(shè)計在6KV各出線上設(shè)置三相自動重合閘裝置（CHZ），即當(dāng)線路斷路器因事故跳閘后，立即使線路斷路器自動再次重合閘，以減少因線路瞬時性短路故障停電所造成的損失2.6.2 提高供電可靠性針對變電所負(fù)荷性質(zhì)，縮短備用電源的切換時間，提高供電的不間斷性，保證人身設(shè)備的安全等，本設(shè)計在35KV母聯(lián)斷路器（DL1）6KV母聯(lián)斷路器（DL8）處裝設(shè)備用電源自動投入裝置（BZT）2.6.3 保證系統(tǒng)電能質(zhì)量頻率是電能質(zhì)量的基本指標(biāo)之一,正常情況下,系統(tǒng)的頻率應(yīng)保持在50Hz，運(yùn)行頻率和它的額定值見允許差值限制在0.5Hz內(nèi)，頻率降低會導(dǎo)致用電企業(yè)的機(jī)械生長率下降，產(chǎn)品質(zhì)量降低，更為嚴(yán)重的是給電力系統(tǒng)工作帶來危害，而有功功率的缺額會導(dǎo)致頻率的降低，因此，為保證系統(tǒng)頻率恒定和重要用戶的生產(chǎn)穩(wěn)定，本設(shè)計6KV出線設(shè)置自動頻率減負(fù)荷裝置（ZPJH），按用戶負(fù)荷的重要性順序切除。

2.7本設(shè)計繼電保護(hù)裝置原理概述2.7.1 6KV線路過電流保護(hù) 是利用短路時的電流比正常運(yùn)行時大的特征來鑒別線路發(fā)生了短路故障，其動作的選擇性由過電流保護(hù)裝置的動作具有適當(dāng)?shù)难訒r來保證，有定時限過電流保護(hù)和反時限過電流保護(hù)；本設(shè)計與電流速斷保護(hù)裝置共用兩組電流互感器，采用二相二繼電器的不完全星形接線方式，選用定時限過電流保護(hù)，作為電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)，來切除電流速斷保護(hù)范圍以外的故障，其保護(hù)范圍為本線路全部和下段線路的一部分2.7.2 變壓器瓦斯保護(hù)是利用安裝在變壓器油箱與油枕間的瓦斯繼電器來判別變壓器內(nèi)部故障；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，電弧使油及絕緣物分解產(chǎn)生氣體故障輕微時，油箱內(nèi)氣體緩慢的產(chǎn)生，氣體。