110KV地区变电站保护设计

.上海电力学院本科毕业设计论文题目：110kV变电站保护设计 专业：电气工程及自动化 年级：09学生姓名： 蔡晶学号：15090130指导教师：目 录毕业设计论文任务书6原始数据7毕业设计论文摘要10第一章说明书11一、110KV变电站主接线简图11二、变电站的主接线介绍11三、110KV、35KV及10KV主接线介绍.121、110KV侧采用双母带旁母的接线优点122、110KV侧采用双母带旁母的接线缺点123、35KV及10KV接线12四、继电保护分析及配置原则131、变压器主保护回路132、三绕组变压器的后备保护133、零序过电流保护14五、线路各种保护的原理及应用141、相间距离保护142、接地距离保护153、三段式电流保护155、零序电流保护16六、短路计算161、主变的短路计算162、线路的短路计算17七、变压器的主保护：191、差动保护：192、变压器的瓦斯保护223、后备保护221复合电压起动的过电流保护：222零序保护233过负荷保护24八、110KV线路保护配置及说明：241、配置说明：242、整定计算：251相间距离及接地距离252高频闭锁距离保护263零序电流保护263、三相一次重合闸27九、35KV线路保护整定原则281、三段式电流保护整定计算原则:282、三段式相间距离保护整定计算原则：29十、10KV线路保护整定计算29十一、母线保护的原则30十二、断路器的失灵保护31十三、设备选型311、主变保护选型及简介：322、主变保护装置原理344、110KV线路的成套保护装置371装置的性能特征：382高频距离保护403距离保护414零序保护415、35KV线路成套保护装置426、10KV线路成套保护装置44第二章计算书47一、短路计算47二、系统示意图48三、CT、PT变比的确定48四、主变标幺值参数的计算取SB=100MVA,UB=UAV,SN=63MVA491、三相对称短路时的电流计算502、不对称短路的电流计算52五、线路短路电流的计算541、各线路阻抗参数如下:542、110KV线路短路电流计算553、35KV线路短路电流计算574、10KV线路短路电流计算58六、主变设备的保护整定计算591、比率制动纵差保护整定592、差动速断保护整定613、相间后备保护低电压起动过流保护整定计算614、接地后备保护零序电流保护整定计算625、过负荷保护整定63七、110KV线路保护整定计算631、相间距离保护整定计算632、接地距离保护整定计算653、零序电流保护整定计算664、高频距离保护整定计算68八、35KV线路线路保护整定计算681、相间距离保护整定计算682、三段式电流保护整定计算70九、10KV线路保护整定计算73第三章专题76一、110KV母线保护的配置76二、母线保护构成原理及其适应性781、环电流原理构成的电流差动保护782、母联电流相位比较差动保护79三、双母线接线母线保护82四、断路器失灵保护831、失灵保护装设原则832、失灵保护接线设计原则83毕业设计论文摘要题 目 110KV地区变电站保护设计变电站是电力系统的一个重要组成部分,特别是超高压枢纽变电站的地位更为突出,它起着电能的汇集和分配等重要作用,是全系统安全、可靠、经济运行的重要一环。如果变电站的设备出现故障将危及整个系统连续稳定运行,可能出现系统解列,致使用户断电,造成巨大的经济损失。因此要给变电站的设备装设动作可靠、迅速、性能完善的保护,把故障影响限制在最小范围内。本次设计的110KV变电站有3个电压等级,110KV/35KV/10KV。高压侧采用双母带旁母的接线方式,中压侧采用单母线分段的接线方式,低压侧为单母线分段,无负荷,接有无功补偿装置。主变为SFSZ10型三绕组变压器。在本次设计中,我着重对变电站内的主要设备进行了具体的保护整定计算,一次设备没有进行具体的选择和计算。本次设计中我主要对主变压器进行了保护配置和整定计算,其次对各侧线路进行了保护配置和整定计算,同时对110KV母线进行了保护配置。以上设计都是参考电力工程设计手册、电力系统继电保护原理、电力系统继电保护与安全自动装置整定计算、电力工程电气设计手册等资料来进行配置和整定计算的。原始数据一、 主要电气设备1、主变压器型号：SFSZ10 63000/110远期SFSZ10 80000/110额定电压：11081.25%/38.522.5%/10.5容量比：100/100/50参数：Uk1-2%=10.5 Uk1-3%=17.5 Uk2-3%=6.5接线方式：YN,yd,d112、主接线（1） 110KV接线出线4回,进线2回来自两个电源,采用双母带旁母接线。（2） 35KV接线出线9回,3回备用,采用单母线分段接线（3） 10KV接线出线9回,1回备用,采用单母线分段接线（4） 系统参数电源110KV侧Sn=5210MVA 等值电抗Xd=0.019235KV侧Sn=5210MVA 等值电抗Xd=0.288取SB=100MVA UB=UAV二、系统示意图三、110KV侧出线参数线型PmaxPminCOSL3LGJ-400200MW150MW0.8660KM4LGJ-300210MW160MW0.8650KM5LGJ-300220MW170MW0.8675KM6LGJ-150100MW70MW0.8630KM一、 35KV侧出线参数线型Pmax回路数COSL供电方式1LGJ-12014MW10.810KM架空2LGJ-12012MW10.812KM架空3LGJ-12026.8MW10.856KM架空4LGJ-12018.6MW10.858KM架空5LGJ-12016.7MW10.88KM架空6LGJ-12027MW10.859KM架空7、8、9备 用二、 10KV侧出线参数线型Pmax回路数COSL供电方式1LGJ-1204MW10.88KM架空2LGJ-1203MW10.853KM架空3LGJ-1202MW10.855KM架空4LGJ-1204MW10.86KM架空5LGJ-1202MW10.859KM架空6LGJ-1204MW10.857KM架空7LGJ-1202MW10.856KM架空8LGJ-1204MW10.856KM架空9备 用第一章 说明书一、110KV变电站主接线简图二、变电站的主接线介绍变电站在设计和修建时应首先考虑它的可靠性、灵活性、经济性,主要有以下几点:1、 可靠性:a、断路器检修时,不宜影响对系统的供电b、断路器或母线故障及母线检修尽量减少停用的回路,并要求保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷供电c、尽量避免变电所全部停用的可能2、 灵活性:a、调度时应可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线路满足系统在各种运行方式下的要求b、检修时可方便的停用断路器、母线及继电保护进行安全检修不影响电网运行和对用户供电c、扩建时不影响连续供电,对一次、二次部分改建工作少3、 经济性:a、应力求简单,以节省一次设备能使二次回路不过于复杂,节省投资。b、占地面积少c、电能损失少三、110KV、35KV及10KV主接线介绍.1、110KV侧采用双母带旁母的接线优点a、提高供电可靠性,便于断路器检修时供电b、检修任意母线,不会停止对用户的供电c、运行调度灵活,通过到闸操作可形成不同的运行方式,倒匝操作要遵守先合后断顺序 d、便于扩建,双回线不会有交叉跨越 2、110KV侧采用双母带旁母的接线缺点a、所用设备较多,隔离开关过多,配电装置复杂,经济性较差,隔离开关易发生误操作b、接线复杂,对实现远动化和自动化不便3、35KV及10KV接线35KV及10KV侧采用了单母分段带母联的设计,既考虑了供电可靠性又考虑了经济性四、继电保护分析及配置原则1、变压器主保护回路当变压器绕组和引出线发生相间短路以及变压器匝间短路时,其保护应瞬时动作,这种故障由差动保护来反映,因此差动保护为变压器的主保护。在110KV侧因断路器检修切换至旁路断路器时,差动保护经屏正面的电流实验端子切换至主变压器套管电流互感器,切换期间保护范围缩小,但由于变压器故障发生几率小,断路器不常这样做是允许的。当变压器油箱内部短路时,短路点电弧使变压器油分解形成瓦斯气体,重瓦斯保护作用于断路器跳闸,为变压器主保护,轻瓦斯作用于信号,在保护线路中通常设有切换片QP,也可将重瓦斯保护投入信号。见下图2、三绕组变压器的后备保护高、中压侧均有电源的三绕组变压器可以按高压侧为主电源侧设计,除主电源侧外,其它各侧只要求作相邻元件的后备保护,可采用两侧装后备保护和三侧装后备保护两种方案来进行设计。三侧后备保护方案：将后备保护装于主电源侧高压侧和中压侧。110kv三绕组变压器,高压侧装设复合电压启动的方向过流保护。方向指向35kv侧假定35kv侧后备保护时限第一段时限跳开35kv侧母线分段或母联断路器,第二段时限跳开变压器35kv侧断路器,不带方向的保护以最长的时限断开变压器各侧。3、零序过电流保护降压变电所一般装设两台主变压器,其中一台中性点直接接地,一台不接地,为了防止在单相接地故障时使中性点不接地的变压器遭受过电压的危害,保护装置以第一段时限断开中性点不接地的变压器,以第二段时限断开本变压器。由于本设计中变压器只有110KV 侧接地,故不考虑方向。为了提高保护装置的可靠性,在零序过电流前加装零序电压闭锁元件,闭锁元件的电压,由本侧电压互感器的开口三角形取得,动作电压值按躲过正常情况下的不平衡电压整定。500KV以上的变压器应考虑过负荷对变压器造成的影响,因此应加装过负荷保护的过电流继电器,当变压器过负荷时启动发信时来提醒运行人员。五、线路各种保护的原理及应用1、相间距离保护1距离保护是以反映从故障点到保护安装处之间的阻抗大小的一种保护,以阻抗继电器为主要元件,动作时间具有阶梯特性的相间保护装置。 2可应用于任何复杂运行方式多变的系统中有选择性,较快的切除相间故障,如用一般的电流、电压保护不能满足要求时则应考虑采用距离保护装置。 保护特点：装置运行灵活,动作可靠性稳定,各种电网均能适用,但接线复杂维护不方便。2、接地距离保护1它是以测量保护安装处至接地短路点之间的阻抗来反映线路长度距离的。中性点直接接地系统中发生接地短路,将产生很大的零序电流分量,利用零序分量构成的保护。2零序电流保护由于受电力系统运行方式变化的影响较大,灵敏度低,特别是在短距离的线路以及复杂的环网中,保护范围很小甚至没有,当零序电流保护不能满足电力系统的要求时,则应加装接地距离保护。保护特点：不经济,设备复杂。3、三段式电流保护电网正常运行时,输电线路上通过负荷电流,发生相间断路时通过短路电流,短路电流往往比负荷电流大,过电流保护就是利用短路时的电流比正常运行时大的特征来鉴别电网中发生短路故障,一般由瞬时、定时限及过电流来构成其三段式保护。为防止其误动,可使用电压闭锁的复合过电流保护。应用：110KV及以下电压等级的单电源出线保护特点：保护简单,维修方便,经济性好。但由于受运行方式影响较大,且保护时限较长,因此,条件不宜满足。5、零序电流保护中性点直接接地系统中发生接地短路,将产生很大的零序电流,利用零序电流分量构成保护,在正常运行和振荡时无零序分量,且不反映三相和两相短路,因此,对接地故障有较好的灵敏度,零序电流常为多段式,根据运行需要增减段数。应用：普遍应用于中性点直接接地的系统中。特点：灵敏度高,接线简单。受电力系统运行方式变化的影响较大,特别是在短距离线路及其环网中,速动段保护范围太小,致使各段保护性能严重恶化,动作时间长,灵敏度低。六、短路计算1、主变的短路计算主变压器在进行配置整定前应进行短路计算,并将变压器参数的有名值转化为标幺值,有利于进一步分析比较。三相短路：I =I=两相短路：I110KV、35KV、10KV侧分别于母线处发生短路时图1-2,根据上述公式进行初步计算,并简化电路,在此基础上对电路的正序、负序、零序分别计算,零序则考虑d,d的计算,以利于比较。计算值如下：短路类型运行方式短路地点最大运行方式最小运行方式最大运行方式最小运行方式最大运行方式最小运行方式110KV侧电流1.351.0960.3210.2650.5450.46235KV侧电流158.2510KV侧电流41.6624.532、线路的短路计算发生时发生时;发生时;110KV线路短路电流值：短路类型运行方式线路最大运行方式最小运行方式最大运行方式最小运行方式最大运行方式最小运行方式L-32.532.531.531.531.11.1L-42.932.931.781.781.271.27L-52.022.021.221.220.870.87L-64.394.392.682.681.921.9235KV、10KV线路发生短路电流值：线路运行方式电压等级L-1L-2L-3L-4L-5L-6L-7L-835KV线路最大方式3.943.425.864.784.784.26最小方式3.5963.165.134.294.293.8610KV线路最大方式1.674.192.622.1981.491.92.1982.198最小方式1.623.922.512.121.461.842.122.12七、变压器的主保护：1、差动保护：（1） 三侧额定电流I（2） 计算各侧电流互感器二次绕组对保护装置的输入电流： ; ;（3） 比率制动系数：（4） 差动电流速断保护整定:为躲过变压器励磁涌流的影响,差动电流速断可按下表整定.表中Ie为变压器额定电流。变压器接线组别额定容量MVA 变压器电流在高压侧在低压侧Y,y1013Ie13IeY,d低压任何容量8Ie13Ie5二次谐波制动系数：Kxb=0.10.35（6） 率差动元件启动值的整定：-差动启动电流（7） 灵敏度校验 保护主要针对110KV,35KV侧进行校验： 按规程差动校验的2.0保护说明：本差动保护利用差动保护原理构成,并附有比率制动回路和二次谐波制动回路见图1-3,以防止变压器及外部故障时发生误动作的装置,原理分析如下：（1） 比率制动回路：由DKB1、BZ1、C1和R1组成正常运行或外部故障时流经DKB1原边的两个线圈的电流和同相,在二次线圈上产生与之正比的制动电压,且该电压数值较大,对执行回路起制动作用,故保护装置不会动作。当变压器对内部故障时,两侧电流中总有一侧电流和要反向或消失,因此,DKB1副边的感应电势相应减小,所以制动作用大大减弱,保护装置将动作,调节R1可以改变制动系数的大小。（2） 次谐波制动回路：由DKB2、C2、C3、BZ2和R2组成。DKB2二次线圈的电感L与电容C2组成二次谐波并联谐振回路,对二次谐波分量呈现很大的阻抗,因此,输出电压较高,这样经C3滤波后的二次谐波制动电压Uz2较大,可以调节R2来改变Uz2的大小。（3） 差动回路：由DKB3、BZ3、C4和R3组成,由于DKB3的一次线圈接在差动回路中,因此R3上的抽去电压Ucd即为继电器动作电压,调节R3可改变继电器动作电流的大小。（4） 执行回路： UzdUcd；继电器不动作, UzdUcd；继电器应能可靠动作。2、变压器的瓦斯保护当变压器内部故障时,故障点的局部温度将使变压器油温上升,体积膨胀,甚至出现沸腾,有热空气被排出而形成上升气流,在故障点产生电弧,则变压器油和绝缘材料将分解出大量气体,这些气体自油箱流向油枕上部,故障程度越严重,产生的气体越多,流向油枕的气流速度越快,甚至气流中还夹杂着变压器油,利用上述气体来实现的保护装置叫瓦斯保护。（1） 瓦斯保护的整定：250cm动作于信号；（2） 重瓦斯保护的整定：0.61.5m/s。3、后备保护1复合电压起动的过电流保护：在不对称故障时靠负序电压继电器起动低电压继电器,在对称故障时靠负序电压继电器短时间动作来起动低电压继电器,而依靠低电压继电器返回电压较高来维持其动作状态,因此,灵敏度较高。电流继电器的动作电流按躲过变压器额定电流整定：；可靠系数1.2；返回系数0.85负序电压继电器的起动电压,按躲过正常运行时的不平衡电压整定,根据实际的运行经验和参照有关实验数据可整定为：额定线电压低电压继电器按在相间电压上的电压继电器的动作电压,按躲过电动机自起动为条件整定 灵敏度校验：电流元件 负序电压元件 相间电压元件2零序保护变压器零序电流保护：本保护只有110KV侧中性点直接接地,故不考虑零序方向元件 。 式中出线零序电流保护后备段的动作电流保护灵敏度的校验：灵敏度计算为式中为出线末故障时,流过变压器的最小零序电流 为零序电流保护动作电流。1.5零序电压保护整定： a、按躲过正常运行最大不平衡电压整定式中电压互感器零序一次额定电压。在中性点直接接地系统中,额定电压；电压互感器零序电压变比,在中性点直接接地系统中/0.1。b、灵敏度校验 ； 其中为母线故障时最底零序电压3过负荷保护为防御变压器差动保护范围外的相间短路引起变压器过流,应装设变压器过流保护,如果变压器过负荷时间过长将引起变压器过电流,势必影响绕组绝缘的寿命,因此还应加装过负荷保护。八、110KV线路保护配置及说明：1、配置说明：电压,电流保护的灵敏度随系统的运行方式变化较大,在长距离重负荷线路上灵敏度往往不能满足。在距离保护只与故障点距离有关,受系统运行方式影响较小,能有效,可靠速动保护线路,故选取距离保护与接地距离保护构成的高频闭锁距离保护做主保护,接地后备选用零序电流保护,后种受运行方式影响较大。2、整定计算：1相间距离及接地距离段 段与下级线路段配合,因下级线路不明,按满足灵敏度要求整定。时间较配合段保护大一个t=0.5。段按躲过最小负荷阻抗来整定,时间较配合段保护大一个。为额定电压 为配合段保护时间为线路最大负荷电流为可靠系数取1.15 为返回系数取1.15 为自起动系数取2 其中、段为经切换的方向阻抗.段为全阻抗保护设有电压回路断线闭锁保护设有可供选择的重合闸后加速回路为防止振荡保护发生误动,一般设有振荡闭锁装置2高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护动作方框图如下:起动元件:负序电流或,设为低电平,在阻抗保护区内负序元件测得为高电平.经过脉冲展宽至t秒至与门1,另一路径与门2与到低电平经与门2,发出低电平经t秒延时至与门1先非为高电平,至发信机GFX为1,若对侧发信机GFX不发信,则GSX为0,先非为1和延时到信号经与门3为高电平跳闸.若测得低电平或阻抗不在保护内,且GSX由收信机收到通道对侧信号,闭锁跳闸回路.起动值为在线路末端发生和时.计算时 有 ,得3零序电流保护计算时零序网只考虑变压器一侧,另一侧不考虑.段:按躲过线路末端最大零序电流整定为可靠系数取1.2段:与下级线路配合,因下级线路参数不明按满足灵敏度要求整定,时间较配合段保护大一个t=0.5s段:躲过线路末端时产生的最大不平衡电流,时间较配合段保护大一个=0.5s。% 相邻线路末为配合段保护时间为可靠系数取1.2；为非周期分量取1.5为电流互感器同型系数取1.03、三相一次重合闸三相一次重合闸是指当输电线路上不论发生相接地短路还是相间短路,继电保护装置均将线路三相断路器都断开,然后ZCH起动,将三相断路器一起全跳。若故障为暂时性,则重合成功。如故障为永久性时则继电保护再次将三相断路器断开,不再重合。三相一次重合闸装置由起动元件,延时元件,一次和闸,脉冲元件和执行元件四部分组成。起动元件的作用：是当断路器跳闸后,使延时元件起动。延时元件的作用：是在断路器断开后,保证故障点有足够的去离时间和断路器及传动机构准备好再次动作时间。一次和闸脉冲：保证装置只重合一次。执行元件的作用：将动作信号送至和闸回路和信号回路,使断路器重新和闸,使值班人员知道和闸已动作。110KV保护整定计算表二次值保护名称相间距离高频闭锁KV接地距离保护段L-37.3411.236.440.86.0511.2315.55L-46.249.556.140.935.149.5513.22L-59.3714.325.850.637.7114.3219.83L-61.973.016.462.751.626.034.17九、35KV线路保护整定原则目前在35KV以上线路上,往往采用3段电流保护,它包括无时限电流速断保护,延时电流速断保护和过电流保护,前两者作为线路的主保护,后者作为相应元件的后备保护.过电流保护动作电流整定值较小,比较灵敏,保护范围大,但动作时限较大；无时限电流速断保护动作时限较小,但动作电流整定值较大,只能保护线路的一部分；延时电流速断保护动作时限比过电流保护动作时限来的短,但它的保护范围不能包括相应元件的全部。为弥补这些不足,特加装3段相间距离保护作为全线的保护。1、三段式电流保护整定计算原则:段:段：其中,若有相邻线路段应与下级线路段配合,同时应于主变保护相配合,但下级线路参数不明时,按灵敏度要求整定；或为终端变段应躲主变低压侧,t=0.3s。段：,2、三段式相间距离保护整定计算原则：段：,段：,段：,35KV保护整定计算表二次值保护名称三段电流 三段距离保护段L-147.3248.11.061.626.82L-2412171.271.947.92L-343.921.49.21.011.556.04L-447.823.88.51.011.556.55L-547.823.88.11.011.556.85L-631.916.19.31.522.335.94十、10KV线路保护整定计算10KV对于带电抗的单侧电源线路,其断路器设计可切断电抗器前的短路,则可装设三段电流保护,作为简单相间短路接地的主保护。整定计算原则：段：,段：其中；段：,10KV保护整定计算表二次值保护名称三段过电流KA 保护段L-12010.88.1L-262.832.67.0L-352.327.86.3L-426.414.18.1L-529.816.26.3L-622.812.37.6L-74423.56.3L-826.414.18.1十一、母线保护的原则发电厂和变电所的母线是电力系统中的最重要元件之一,当母线上发生故障,将使连在故障母线上的所有元件停电。在电力系统枢纽变电所的母线上发生故障,甚至会破坏整个系统的稳定,使故障进一步扩大,因此采用母线差动保护来消除或缩小故障所造成的后果是十分必要的。常用的母线差动保护有：完全电流差动保护和不完全电流差动保护。十二、断路器的失灵保护在母线引出线上发生故障,故障线路上的继电器保护动作而断路器拒绝动作时为了缩小事故范围,利用故障线路的保护用较短时间使母线上其他有关断路器跳闸的装置称为断路器失灵保护,又称后备接线失灵保护,包括起动元件,时间元件和跳闸出口元件三部分。十三、设备选型随着数字式电子计算机技术的迅速发展,出现了功能强的微型计算机,从技术和经济上都具备了用一台微机完成一个电器设备保护功能的条件,其工作准确率以达到95.83%以上,性能优越,又由于它具备以下优点：1灵活性大,同样硬件,采用不同软件可构成不同特性与功能保护。以适应不同的需要。2在程序指挥下,微机保护有极强的综合分析和判断能力,可以做到自动纠错,即自动的识别和排除干扰,防止由于干扰造成误动,微机保护容易实现多重化,可以有效的防止拒动。3高性能,由于微机有很强的信息处理功能和记忆功能,因而易于实现新的保护原理,易于使保护性能完善化。许多模拟式继电保护设备存在的技术问题,在微机保护中有了新的解决方法。4维护调试方便,其硬件只做简单的操作,如读,写及简单的运算等几个简单操作便可检验硬件是否完好,对于成熟软件一般功能不会有错。5小型化和低负担,因以上各项说明,微机保护的优点和应用都有成熟一面,所以在变电所设计中选用微机成套设备保护,有利于供电可靠性及经济性。1、主变保护选型及简介：主变选型：选用LFP-971A,适用于220KV及以下电压等级的三卷变压器,满足变电站综合自动化系统的要求,装置为多微机实现的变压器差动保护。1本装置包括差动速断保护,比率差动保护,CT断线判据,带延时的非电量保护和非电量保护的事件记录功能。2装置的性能特征本装置有两个独立的单片机a、CPU1担负保护功能,完成保护输入量的采样计算,动作逻辑判断直至保护动作跳闸。b、CPU2为起动管理机,内设整机起动元件,该起动元件在电子电路上包括数据采集系统与保护CPU1完全独立,动作后,开放保护装置出口正电源,另外,CPU2还作为人机对话通信接口保护跳闸并整组复归后,CPU2接收CPU1传来的跳闸报告、事件记录及波形数据等,并进行显示、打印。CPU强调准确性,装置采样率为每周12点,主要继电器采用全周付氏算法。并结合VFC自动飘零技术。3起动元件装置除设置了独立的总起动元件外,保护CPU1还设有本身的起动元件,构成独立完整的保护功能。保护由于附设了提高小电流故障检测灵敏度的工频变化量比率差动元件,故增设了相电流工频变化量其动元件,采用飘动门坎技术。4差动速断及比率差动保护性能a、差动速断保护实质上为反映差动电流的过电流继电器,动作时间小于10ms。b、能可靠的躲过外部故障时的不平衡差动电流。c、工频变化量比率差动保护完全反映差动电流及制动电流的变化量,不受变压器正常运行时负荷电流的影响,有较高的检测变压器内部小电流故障的能力。比率差动保护动作特性如图1-5平衡系数硬件调整采用在模数变换VFC板上直接调整变压器各侧电流的硬件调整平衡系数方法,避免了软件调整平衡所引起的程序时间开锁及有可能的模拟量溢出,减少了各侧电流模数变换的误差。配有液晶信号显示,键盘操作简单,装置背后端子有一串行接口,可作为对外通讯接口,另有一个串行口,可连接打印机。2、主变保护装置原理1硬件结构如图1-6所示。装置的交流电流隔离变换采用的是电流互感器,目的是不失真的变换电流的谐波分量。 （1） 两个COU为核心：CPU1完成保护功能,CPU2为管理机。（2） VFC压频变换器：将电压信号转换成频率信号图1-7。（3） 低温单元：滤去以上的高频分量,这样工频分量使五次谐波分量被保留,又降低了也不产生频率混叠。（4） 光隔单元：将外部开关量转换为电信号。（5） 打印机。（6） 出口继电器：执行回路。（7） 液晶键盘3、主变保护装置面板布置图1-8（1） DC为直流逆变电源。（2） AC为中压侧交流电流变换模件。（3） AC为高压侧及低压侧交流电源变换模件。（4） 空插件。（5） VFC压频变换及变压器各侧电流平衡调整模件。（6） CPU为差动保护,OP为运行正常监视绿灯,DX为CT断线及运行异常示警灯。（7） MON1为管理机,作为总起动元件和人机对话。（8） OPT为光耦模件,输入开关量由该元件进行光电隔离后输入到装置内部。（9） 空插件。（10） OUT为本装置出口跳闸及信号模件,有两个信号灯,其中OP为正常运行监视灯,TJ为跳闸信号红灯,磁保持。另有一复归按钮,用于复归跳闸信号。4、110KV线路的成套保护装置选用WXB-11A型微机高压线路保护装置,本装置适用于110KV500KV各电压等级的输电线路。主保护为高频距离和高频零序,包括相间距离、接地距离零序保护功能。主程序逻辑框图见图1-9。1装置的性能特征：采用多单片机并行工作的硬件结构,各个插独立完成一种保护功能。 CPU1实现本装置的主保护,可以选用允许式和闭锁式 。高频距离用于切除相间故障,高频零序用于切除单相故障,其距离元件和零序方向元件与装置中的距离保护和零序保护完全独立,提高了装置的可靠性。由三段式相间距离和三段式接地距离构成的距离保护为保护的基本配置,由CPU2实现,用于切除出口短路故障的快速段的距离元件,动作时间不大于11ms,当系统发生第一次故障时,采用电压记忆保证方向性。如在振荡期间发生故障,则采用负序方向元件把关,仅在出口完全对称时采用偏移特性。零序保护由CPU3实现,由四段全相运行时的零序保护和两段非全相运行时的不灵敏段零序保护组成,为各套保护的基本配置。装置设置了突变量闭锁元件,以防止CT断线时零序保护误动。保护装置面板布置如下：1、 交流输入模件AC2、 模数转换模件VFC3 、4、 5、 6 、CPU模件CPU7 、人机对话模件MONITOR8、9、 开关量输入模件DI10、 跳闸模件TRIP11、 逻辑模件LOGIC12 、信号模件SIGNAL13、 告警模件ALARM14、 逻辑2模件LOG215、电源模件POWER2高频距离保护高频距离阻抗特性采用带记忆的多边形方向阻抗特性,见图1-10。当计算阻抗在正向停信范围内时,阻抗元件动作驱动停信继电器TXJ停信,并等待对侧信息,当对侧亦停信后,出口跳三相,如果经60ms保护不动作则立即进入振荡闭锁逻辑,闭锁高频距离。距离保护程序流程图如下：3距离保护采用微分方程算法,阻抗特性采用多边形特性。保护起动后,首选执行选相程序,当判断为相间故障时,执行相间距离逻辑,当判断为单相故障时,执行接地距离逻辑。4零序保护设置了四段全相运行时的零序保护,两段非全相运行运行时的不灵敏段零序保护,全相运行时,各段零序保护的方向元件均可由控制字整定投入或退出。重合闸后加速时间均固定为0.2s,另外零序段在重合闸后带0.1s延时。本装置零序保护由相电流突变量元件启动,为防止CT断线引起零序保护误动,设置了突变量元件把关闭锁,此功能可由控制字整定或退出。零序保护元件的正常情况下均取用自产,即软件根据获得。若故障前发现上述等式不成立可能PT断线,而此时仍成立,则故障时仍取用自产,若不成立,则取实际,不考虑与同时断线的情况,PT断线时零序保护不退出工作,也不报警。5、35KV线路成套保护装置选用PSL626C型线路保护装置。本装置适用于小电流接地系统,保护功能：三段式相间距离,仅在有零序电流时才投入的用于保护异地两点接地的两段式接地距离,三段式方向过流,低周减载和三相一次重合闸。距离保护,过流保护,和低周减载可以通过压板控制投退。三相一次重合闸由重合闸方式开关投退。（1） 装置硬件本装置在总体设计及各模件设计上充分考虑可靠性要求,在采样数据传输,程序执行,信号指示,通信等方面尤其注重。装置由以下模件组成：电压切换模件VS,交流变换模件AC,模/数转换模件A/D,保护功能模件CPU,通信接口模件COM,电源模件POWER,信号模件SIGNAL,断路器位置模件YWJHWJ,跳合闸模件TRIP,人机对话模件MMI,及其他可选配模件。2相间距离由相间偏移阻抗元件和正序方向元件组成,距离保护不采用选相元件,距离保护可以由控制字选择振荡闭锁功能是否投入,振荡闭锁功能投入时,距离、段经元件开放,距离段不经振荡闭锁。接地距离仅在距离压板投入、接地距离控制字投入并且零序电流大于0.5倍额定电流时才投入。相间距离偏移阻抗元件、段动作特性如图1-11所示。3过流保护、段可独立整定成带方向或不带方向、经电压闭锁或不经电压闭锁。方向元件采用正序电压和相电流比相判别。动作范围：-10度到120度。为消除死区,方向元件带有记忆功能。电压闭锁回路在3个线电压中的任意一个高于底电压定值时动作,闭锁相应段过流保护。利用此元件可以保证装置在电机反充电等非故障情况下不出现误动作。4装置设有过流加速段,电流和延时可整定。在发生接地故障但接地距离不投入时,重合和手合时仍然具有过流加速保护。5启动元件除了突变量启动元件外,还配备了一个过电流启动元件。过电流启动的动作条件为：且持续时间大于30ms,为过流段电流定值。6本装置的重合闸为三相一次重合闸。重合闸由本保护跳闸接点返回时启动、断路器位置启动或其他保护动作开入量启动,同时还设有检邻线有流同期方式,装置设一个发本线路有电流信号的开出继电器和一个邻线有电流的开入端子,用做检邻线有流重合闸方式的配合。由控制字选择在开关偷跳时是否重合闸,开关偷跳后,重合闸按整定的检同期方式动作。重合闸有四种方式：非同期、检无压、检同期、检无压方式在有压时自动转检同期。7为了区分PT断线还是系统一点接地,PT断线检测采用如下判据：a、正序电压,且合位继电器动作或者一相电流大于。b、负序电压。检测到PT断线后,一边发出PT断线信号,一边继续监视电压。电压恢复正常后,保护也自动恢复正常。在PT断线期间,距离保护将退出运行,三段过流保护是否投入可由控制字选择,而不受过流保护投退压板控制,三段过流保护不再带方向,不再经电压闭锁。6、10KV线路成套保护装置方案一：选用WXB-35型微机线路保护装置,主要用于66KV及以下电压等级的输配电线路的综合保护,功能齐全,安全可靠,可满足用户不同要求。1本装置配置了三段式相间电流电压保护,每一段都可以独立的用控制字选择经或不经方向闭锁。另还配置了低电压元件,在三个线电压中任一个低于整定值时动作,可由控制字选择用于闭锁任一段,构成电流、电压连锁保护。2本装置还可实现两相式或三相式保护方式,由控制字设定。3本装置除考虑保护启动重合闸外,还考虑了断路器偷跳启动重合闸的方式,但不用KK把手与断路位置不对应的触电,而是用HWJ的常闭触电与TWJ常开触电串联启动,手调时利用STJ-2触电实现对重合闸放电,闭锁重合闸。4PT断线检测a、 三相电压均小与20V,且任一相电流小于0.2A,用于检测三相失压。b、 三个相电压的向量和大于18V,并且任两个相电压的模值之差大于18V用于区别系统单相接地,用于检测一相或两相断线。检测到PT断线后,一方面发出告警信号,一方面继续监视电压,待电压恢复后保护功能也自动恢复正常,在断线期间,保护工况可由控制字选择：KG1-D13=1退出经方向或电压闭锁的各段保护KG1-D13=0暂时取消方向和电压闭锁5装置面板布置如下图：1为液晶显示屏 2为键盘3为9芯插座 4为启动电源开关方案二：选用WXB-35型微机线路保护装置,相对自动化程度较高,但由于线路较多,成套设备价格较高,致使经济性较差。如果采用继电器式保护,可以完全满足保护要求,同时还可以提高经济性。继电器式保护接线如下图。对于小接地电流系统的两点接地短路,对于不完全星型接线方式来讲,有2/3机会能做到,只有一条线路的保护装置动作于跳闸,每一条线路都是B相不装设电流互感器和电流继电器。第二章 计算书一、短路计算短路计算是电力系统设计,设备选择,继电保护设计,整定的依据,是解决一系列问题的基本计算。一般包括发生短路时的系统的运行方式及短路类型和短路点等条件。在实用计算中,采取一些简化假设：1、所有电源电势等电位。2、不记磁路饱和,忽略线路电容、电阻。3、把负荷当作恒定电抗。4、电力系统均为金属性短路。二、系统示意图在计算短路电流时,对一些复杂的电力系统,则需要经过网络的等值变换及化简的得出简单电路。系统示意图如下：三、CT、PT变比的确定1、CT一次电流应使正常负荷下仪表指示在刻度的2/3以上并有适当的过负荷裕度。主变按考虑,出线按考虑。保护和仪表共用一组时,只能选用相同的一次电流,当单独用于保护时对变压器差动,Y侧应增大倍。测量用0.5级,保护用3级,差动保护用D级。2、主变变比：CT变比 高压侧：I1=63000/110=572.73A 选600/5中压侧：I1=63000/35=1800A 选2000/5低压侧：I1=63000/10=6300A 选8000/5PT变比高压侧：110/0.1/0.1/3 KV中压侧：35/0.1/0.1/3 KV低压侧：10/0.1/0.1/3 KV线路CT变比选择：出线电压L-1L-2L-3L-4L-5L-6L-7L-8110KV2000/52000/52000/51000/535KV500/5500/5800/5600/5600/5800/510KV500/5400/5300/5500/5300/5500/5300/5500/5四、主变标幺值参数的计算取SB=100MVA,UB=UAV,SN=63MVA得等值阻抗图：1、三相对称短路时的电流计算最大运行方式下：d1时有x1=x1=0.0192=0.0183Id=27.43 当只考虑主变上流过的电流时有：x1= =0.288+0.085=0.373 则Id= 1.35KAd2时有x1=x2=0.288=0.077Id=20.39当只考虑主变上流过的电流时有：x1=0.0192+0.085=0.104则Id=15KAd3时有x1=x1+x3x2+x4= 0.288+0.055=0.132Id=41.66最小运行方式下：d1时有x1=x1=0.01920.288+0.17=0.0184Id=27.29KA当只考虑主变上流过的电流时有：x1= =0.288+0.17=0.458 则Id= 1.096KAd2时有x1=x2=0.114Id=13.66KA当只考虑主变上流过的电流时有：x1=0.0192+0.17=0.189 则Id=8.25KAd3时有x1=x1+x3x2+x4=0.224 Id=24.53KA2、不对称短路的电流计算电力系统中的短路故障大多数是不对称的。为了保证电力系统和各种电气设备的安全运行,需进行各种不对称故障的分析和计算。发生不对称短路时,电力系统的三相电流和电压是不平衡的。因此,不能采用计算三相短路电流的算法进行分相计算。一般求解不对称故障问题常用的方法是对称分量法。在用对称分量发分析和计算系统短路时,所采用的参数是电力系统各元件的相序参数。一般在线性电路中可以应用叠加原理,得到不对称分量分别按对称三相电路求解,然后将结果叠加起来,得到不对称三相电路的解。最大运行方式下零序网如右图所示x1=x1=0.373 x0=3x1=0.05760.28=0.047时有=1.9当只考虑主变上流过的电流时根据分流公式有：3I0=0.321时有=3.23当只考虑主变上流过的电流时根据分流公式有：3I0=0.545最小运行方式下x1=x1=0.458因为中性点接地系统中两变压器并联运行时一般只有一台变压器中性点接地,所以零序阻抗不变。x0=3x1=0.047时有=1.56当只考虑主变上流过的电流时根据分流公式有：3I0=0.265时有=2.73当只考虑主变上流过的电流时根据分流公式有：3I0=0.462五、线路短路电流的计算1、各线路阻抗参数如下:实际值计算为： 计算数值如下单位:：查手册得LGJ-400型线路0.396/kmLGJ-300型线路0.404/kmLGJ-150型线路0.425/kmLGJ-120型线路0.435/km计算数值如下单位:：线路电压L-1L-2L-3L-4L-5L-6L-7L-8110KV23.7620.230.312.7535KV4.355.222.623.483.483.9210KV3.481.312.182.613.923.052.612.61标幺值计算为： 计算数值如下：线路电压L-1L-2L-3L-4L-5L-6L-7L-8110KV0.180.1530.230.09635KV0.320.380.190.250.250.2910KV3.161.181.972.373.552.762.372.372、110KV线路短路电流计算最大运行方式下发生时计算数值如下：L-3 2.53KAL-4 2.39KAL-5 2.02KAL-6 4.39KA发生时;计算数值如下：L-3 L-4 0.0183+0.153=0.170.047+0.459=0.5061.78KAL-5 0.018+0.23=0.2480.047+0.69=0.7371.22KAL-6 0.0183+0.096=0.11430.047+0.228=0.3352.68KA发生时;计算数值如下：L-3 1.1KAL-4 1.27KAL-5 0.87KAL-6 1.92KA最小运行方式下由于变压器等效阻抗值变化不大,所以所有数据与最大运行方式下近似相等3、35KV线路短路电流计算最大运行方式下发生时 计算数值如下：L-1 3.94KAL-2 3.42KAL-3 5.86KAL-4 4.78KAL-5 4.78KAL-6 4.26KA最小运行方式下发生时 计算数值如下：L-1 3.596 KAL-2 3.16KAL-3 5.13KAL-4 4.29KAL-5 4.29KAL-6 3.86KA4、10KV线路短路电流计算最大运行方式下发生时 计算数值如下：L-1 =1.67KAL-2 =4.19KAL-3 =2.62KAL-4 =2.198KAL-5 =1.49KAL-6 =1.9KAL-7 =2.198KAL-8 =2.198KA最小运行方式下发生时 计算数值如下：L-1 =1.62KAL-2 =3.92KAL-3 =2.51KAL-4 =2.12KAL-5 =1.46KAL-6 =1.84KAL-7 =2.12KAL-8 =2.12KA六、主变设备的保护整定计算1、比率制动纵差保护整定主变各侧电流互感器的输入电流：110KV A35KV 10KV 最小动作电流110KV 0.03 35KV