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广西大学行健文理学院课程设计题目电网的继电保护设计35kV学院专业_______________班级_________________姓名_________________学号________________指导老师设计时间年月年月日20151228H-201618/238710KV/7d2♦X-i=0109L o/,d3图最大运行方式图43最大运行方式其中1Xi=Xci+Xn=
0.34X=X2+X4=
0.488Xi2=Xi*X/Xi+Xi=
0.2X=Xi+Xi=
0.43822故知母线上短路电流35KV Idimax=lBi/X9=
1.56/02=
7.8KA母线上短路电流10KV Id2max=lB2/Xio=
5.5/O.438=1256KA折算到侧35KV Id2imax=lBi/Xio=l56/
0.438=
3.56KA对于点以计算d3XL6Id3max=55/0238+
0.109=
10.5KAo o最小运行方式下系统化简如图所示244oJ057/35KV/dl---------------------------»
0.23810KV/7d29XLl=
0.109/1d3因停运,所以仅考虑单独运行的结果Cl C2;Xn=X+X=073885o所以母线上短路电流35KV:Idimin=lBi/X8=l56/05=
3.12kAo所以母线上短路电流10KV Id2min=lB2/Xn=
5.5/0738=745kA折算到侧35KV Id2imin=I/X=
1.56/0738=2llkA BI IIO对于以进行计算d3X Id3min=
5.5/
0.438+0109=1005kALI线路保护整定计算5线路三段式电流保护计算5135kV电流速断保护〃=K1I动作电流set\一八Ire/dim ax式中X,一可靠系数,采用L2;代入数据得C=lo2x
3.56=42722x
7.8=
9.36II=K jmax=l保护范围校验七二蜀四=符合要求31215%限时电流速断保护:启动电流le=Krel lset\t2胃一可靠系数,采用K
1.1;代入数据
1.1x
4.272=
4.6992e2=呷公灵敏性校验取处短路K-W=45=
1.
371.3d2het
24.6992定时限过电流保护_jHI_^rel^ssJ启动电流Kre一可靠系数,采用[l15;Ko皤一自启动系数,采用12;心一返回系数,采用085;//二〃=L3L56=2028K X代入数据28=
3.29U.o5灵敏度校验线=符合—9=
1.
981.2线路保护整定计算10kv电流速断保护整定基准参数S B100=
5.5AB2—CuB2_V3X
10.5设二MVA,U=U=l
0.5KV贝100B clv线路一次侧动作电流整定计算1LI1)„=泮儒=
50.459I
131..=1・3x
50.459=
65.596I maxKlx65596=2400273^conK,%昧电器动作电流2同理求得线路的整定数据如下表所示rset.r名称42r.maxsei线路K
15045965.5960273o o线路K
237930493100.205e线路K350459655960273o O o线路K
4785711021430.426Oo线路K
53793049.
3100.205O线路K
650.459656950273e e主变继电保护整定计算及继电器选择6瓦斯保护61e轻瓦斯保护的动作值按气体容积为整定,本设计采用2250~300cm2280cm.重瓦斯保护的动作值按导油管的油流速度为整定本,本设计采用
0.6〜15cm20o9cm2瓦斯继电器选用型FhTO纵联差动保护选用型差动继电器
6.2BCH-2计算及电流互感器变比,列表如下621Ie00名称各侧数据Y35KV△10KV=错误!比二额定电流Ile S/S/Uie=5198A U=18208A02e o变压器接线方式Y△接线方式CT△Y计算变比Iie/5=900CToI/5=18208/52e o3/5实选变比CT m1000/52000/5实际额定电流I/n2=
4.552A2eIie/5=
900.3A不平衡电流Ibp
5.5015—
4.552=-005Ao确定基本侧基本侧非基本侧确定基本侧动作电流:
6.220)躲过外部故障时的最大不平衡电流1------------------------Idzl KIbp1K利用实用计算式式中可靠系数,采用Idzl=KKfzqKtxfi+U+fzaId lmaxK-
1.3;KK2非同期分量引起的误差,采用Kfzq-1;同型系数,型号相同且处于同一情况时取型号不同时取,本Ktx—CT
0.5,1设计取10变压器调压时所产生的相对误差,采用调压百分数的一半,本设计△U—F5%o昧电器整定匝书数与计算匝数不等而产生的相对误差,暂无法求出,先△fzaT采用中间值005o代入数据得Idzi=L3xlxlxO.l+O05+
0.05x
7.8=2028A躲过变压器空载投入或外部故障后电压恢复时的励磁涌流2-------------------Idzi=K Ie2K式中一可靠系数,采用K l3;Ko变压器额定电流Ie-代入数据得Idzi=lo3x
519.8=
675.74A躲过电流互改器二次回路短线时的最大负荷电流3Idzl-K|Tfhmax3式中:可靠系数,采用K—l3;Ko正常运行时变压器的最大负荷电流;采用变压器的额定电流.Idzi-代入数据得Idzi=l3x9003=117039Ao比较上述式的动作电流,取最大值为计算值,Q,2,3即Idzi=2028A确定基本侧差动线圈的匝数和继电器的动作电流
6.23O将两侧电流互感器分别结于继电器的两组平衡线圈,再接入差动线圈,使继电器的实用匝数和动作电流更接近于计算值;以二次回路额定电流最大侧作为基本侧,基本侧的继电器动作电流及线圈匝数计算如下:基本侧继电器动作值35KV=Idzjsl Kjxldzl/n|代入数据得基本侧继电器差动线圈匝数二/Wcdjsl AwIdzjsl尸Idzjs x2704/200=
2.34A o式中:为继电器动作安匝,应采用实际值,本设计中采用额定值,取得Aw60代入数据得尸匝Wcdjs60/
2.34=256安匝选用差动线圈与一组平衡线圈匝数之和较小而相近的数值,作为差动线Wcdjsl圈整定匝数WcdZo即实际整定匝数匝Wcdz=25继电器的实际动作电流Idzji=Awo/Wcdz=60/25=24A保护装置的实际动作电流昆尸错误!二IdzjiNi/K=24x200/2771Ajx0确定非基本侧平衡线圈和工作线圈的匝数
6.240平衡线圈计算匝数Wphjsn=Wcdz/Ie2JI-Wcdz匝=25x
4.5/
4.33—1=
0.19故,取平衡线圈实际匝数工作线圈计算匝数Wphzn=0Wgzn=Wphzn+W dz=5c计算由于整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差△
6.25fzaO△fza—Wphjsn WphzU/Wphjsn+Wcdz=019-0/
0.19+5=004o o此值小于原定值取法合适,不需重新计算.005,o初步确定短路线圈的抽头62600根据前面对差动继电器的分析,考虑到本系统主变压器容量较小,励磁涌BCH-2流较大,故选用较大匝数的〃抽头,实际应用中,还应考虑继电器所接的电流互〃C-C感器的型号、性能等,抽头是否合适,应经过变压器空载投入试验最后确定保护装置灵敏度校验
6.27差动保护灵敏度要求值Ki2m本系统在最小运行方式下,侧出口发生两相短路时,保护装置的灵敏度最10KV低本装置灵敏度K|m—
0.866Kjxldlmin/Idzl满足要求=
0.866x1x0817/
0.2771=
2.552过电流保护
6.3过电流继电器的整定及继电器选择631保护动作电流按躲过变压器额定电流来整定1Idz—Kklel/Kh式中可靠系数,采用
1.2;小一返回系数,采用085;代入数据得Idz=l25198/
0.85=7338AXo O继电器的动作电流错误!Id=Id〃ni=7338/200/=
6.35A电流继电器的选择DL—21C/10灵敏度按保护范围末端短路进行校验,灵敏系数不小于212O灵敏系数=K|m866Kjx1d31min/Idz=
0.866x1x
7.45/
6.35=
1.66l2o满足要求过负荷保护
6.4其动作电流按躲过变压器额定电流来整定动作带延时作用于信号Idz=K Iei/Kf=
1.05x5198/085=6421Ak oo错误!Idzj=Idz/ni=642lx/200=556A o延时时限取以躲过电动机的自起动10s,当过负荷保护起动后,在达到时限后仍未返回,则动作装置ZDJH冷却风扇自起动:
6.5I=
0.7Iei=
0.7x5198=36386A dzo错误!即,当继电Idzj=Id〃ni=
363.86/200/=315A器电流达到时,冷却风扇自起动
3.15A心得体会此次的课程设计涉及的知识点较多,通过这次课程设计,让我更加深刻了解课本知识,和以往对知识的疏忽得以补充,在设计过程中遇到一些模糊的公式需要网上查找和翻阅课本书籍,有的数据很难查出,但是这些问题经过这次设计,都一一得以解决,我相信这本书中还有很多我为搞清楚的问题,但是这次的课程设计给我相当的基础知识,为我以后工作打下了严实的基础虽然这次课程是那么短暂的周时间,这次任务原则上是设计,其实就是一次大的作业,是让我对课本知2识的巩固和对基本公式的熟悉和应用,此次设计让我明白了一个很深刻的道理团队精神固然很重要,担人往往还是要靠自己的努力,自己亲身去经历,这样自己的心里才会踏实,学到的东西才会更多总之,这次课程设计使我收获很多、学会很多、比以往更有耐心很多感谢学校及老师给我们这次课程设计的机会,让我和同学们进行充分的讨论,研究,从而提高了我的学习能力,表达能力和交流能力参考文献电力工程设计手册、册)(23继电保护和自动装置设计规程电力系统继电保护设计原理继电保护原理与设计手册电力系统继电保护与安全自动装置整定计算电力系统故障分析供配电技术电力系统继电保护(第二版)电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源之一,电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响.电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置电力系统继电保护的基本作用是全系统范围内,按指定分区实时地检测各种故障和不正常运行状态,快速及时地采取故障隔离或告警信号等措施,以求最大限度地维持系统的稳定、保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏随着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护技术的发展不断地注入了新的活力随着电力系统的迅速发展大量机组、超高压输变变电的投入运行,对继电保护不断提出新的更高要求继电保护是电力系统的重要组成部分,被称为电力系统的安全屏障,同时又是电力系统事故扩大的根源,做好继电保护工作是保证电力系统安全运行的必不可少的重要手段,电力系统事故具有连锁反应、速度快、涉及面广、影响大的特点,往往会给国民经济和人民生活造成社会性的灾难.本次毕业设计的题目是线路继电保护的设计.主要任务是为保证电网的安全运行,需要对电网配置完35kv善的继电保护装置根据该电网的结构、电压等级、线路长度、运行方式以及负荷性质的要求,给的输35KV电线路设计合适的继电保护关键词继电保护整定计算故障分析短路电流计算35kv概述
1.设计依据lo1电力工程设计手册、册)
1.(
23.继电保护和自动装置设计规程2电力系统继电保护设计原理
3..继电保护原理与设计手册4电力系统继电保护与安全自动装置整定计算
5.电力系统故障分析
6.设计规模lo2本设计为降压变电所主变容量为电压等级为35KV31500KVA,35KV设计原始资料
1.3变电站的接线图如图所示;1系统是以为基准的标幺值分子为最大方式,分母为1C1Xl=005/
0.1;X2=X1;XI100MVA,37kVo最小方式的阻抗标幺值系统
2.C2Xl=0l/012;是以为基准的标幺值,X2=X1;XI100MVA,37kVo o分子为最大方式,分母为最小方式的阻抗标幺值站有两台双卷变压器容量为
3.A2x315MVA;35±4x
2.5%/llkV;Uk%=
7.5%0线路电缆线路435kV X1=O04Q/km;lOkV R=
0.45Q/km,X=
0.08Q/kmO最大负荷最大负荷最大负荷最大负荷
5.XL-125MVA;XL-220MVA;XL-310MVA;XL—最大负荷最大负荷与为双回线15MVA;XL—51OMVA;XL—610MVA XL-1XL—6o图系统原理接线图135KV母线负荷情况,
1.41OKV见下表:最大负荷线路长度负荷名称功率因数回路数MVA kmXL-
1250.8523XL-22008512oXL—310085115o0XL-41508511eXL-
5100.8512XL—61008523o站有两台双卷变压器容量为A2x315MVA;35±4x25%/llkV;Uk%=
7.5%o运行方式:以全投入运行,线路全投.运行为最大运行方式以停运,CL C21〜2C1仅考虑单独运行的结果为最小运行方式C2已知变电站出线保护最长动作时间为10KV15s0变电所继电保护和自动装置规划:2系统分析及继电保护要求:21本设计系统为双电源单母线分段接线,侧单母线分段接线,所接35/10KV35KV10KV负荷多为化工型,属一二类负荷居多为保证安全供电和电能质量,继电保护应满足四项基本要求,即选择性、211速动性、灵敏性和可靠性.本系统故障分析
2.2本设计中的电力系统具有非直接接地的架空线路及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高低压套管及引线故障,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•变压器的不正常运行过负荷、由于外部短路引起的过电流、油温上升及不允许的油面下降线路继电保护装置2310KV根据线路的故障类型,按不同的出线回路数,设置相应的继电保护装置如下单回出线保护适用于出线采用两段式电流保护,即电XL—2,XL-3,XL-4,XL5流速断保护和过电流保护.其中电流速断保护为主保护,不带时限,跳闸.0s双回路出线保护:适用于出线.采用平行双回线路横联方向差动保护加电XL-LXL-6流保护其中横联方向差动保护为主保护电流保护作为横联方向差动保护的后备保护.主变压器继电保护装置设置:
2.4变压器为变电所的核心设备,根据其故障和不正常运行的情况,从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发,设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护如下主保护:瓦斯保护(以防御变压器内部故障和油面降低)、纵联差动保护(以防御
2.
4.1变压器绕组、套管和引出线的相间短路).后备保护过电流保护(以反应变压器外部相间故障过负荷保护(反应由于过
2.
4.2X负荷而引起的过电流异常运行保护和必要的辅助保护:温度保护(以检测变压器的油温,防止变压器油
2.
4.3劣化加速)和冷却风机自启动(用变压器一相电流的来启动冷却风机,防止变压器70%油温过高\变电所的自动装置:
2.5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失后,随着电弧的熄灭,短路即自行消除若运行人员试行强送,随可以恢复供电,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,因此本设计在各出线上设置三相自动重合闸装10KV置(),即当线路断路器因事故跳闸后,立即使线路断路器自动再次重合闸,以减CHZ少因线路瞬时性短路故障停电所造成的损失频率是电能质量的基本指标之一,正常情况下,系统的频率应保持在乙运行50H频率和它的额定值见允许差值限制在内,频率降低会导致用电企业的机械生长05Hz率下降,产品质量降低,更为严重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,本设计出10KV线设置自动频率减负荷装置(),按用户负荷的重要性顺序切除ZPJH本设计继电保护装置原理概述
2.6线路电流速断保护是根据短路时通过保护装置的电流来选择动作电流的,10KV以动作电流的大小来控制保护装置的保护范围;有无时限电流速断和延时电流速断,采用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保护线路过电流保护是利用短路时的电流比正常运行时大的特征来鉴别线路发10KV生了短路故障,其动作的选择性由过电流保护装置的动作具有适当的延时来保证,有定时限过电流保护和反时限过电流保护;本设计与电流速断保护装置共用两组电流互感器,采用二相二继电器的不完全星形接线方式,选用定时限过电流保护,作为电流速断保护的后备保护,来切除电流速断保护范围以外的故障,其保护范围为本线路全部和下段线路的一部分平行双回线路横联方向差动保护:是通过比较两线路的电流相位和数值相同与否鉴别发生的故障;由电流起动元件、功率方向元件和出口执行元件组成,电流起动元件用以判断线路是否发生故障,功率方向元件用以判断哪回线路发生故障,双回线路运行时能保证有选择的动作该保护动作时间,由于横联保护在相继动作区内短路时,切除0s故障的时间将延长一倍,故加装一套三段式电流保护,作为后备保护变压器瓦斯保护是利用安装在变压器油箱与油枕间的瓦斯继电器来判别变压器内部故障;当变压器内部发生故障时,电弧使油及绝缘物分解产生气体故障轻微时,油箱内气体缓慢的产生,气体上升聚集在继电器里,使油面下降恪嵌电器动作,接点闭合,这时让其作用于信号,称为轻瓦斯保护;故障严重时,油箱内产生大量的气体,在该气体作用下形成强烈的油流,冲击继电器,使继电器动作,接点闭合,这时作用于跳闸并发信,称为重瓦斯保护变压器纵联差动保护是按照循环电流的原理构成在变压器两侧都装设电流互感器,其二次绕组按环流原则串联,差动继电器并接在回路壁中,在正常运行和外部短路时,二次电流在臂中环流,使差动保护在正常运行和外部短路时不动作,由电流互感器流入继电器的电流应大小相等,相位相反,使得流过继电器的电流为零;在变压器内部发生相间短路时,从电流互感器流入继电器的电流大小不等,相位相同,使继电器内有电流流过但实际上由于变压器的励磁涌流、接线方式及电流互感器误差等因素的影响,继电器中存在不平衡电流,变压器差动保护需解决这些问题,方法有靠整定值躲过不平衡电流・采用比例制动差动保护.•采用二次谐波制动.•采用间歇角原理•采用速饱和变流器•本设计采用较经济的型带有速饱和变流器的继电器,以提高保护装置的BCH—2励磁涌流的能力.短路电流计算3系统等效电路图如图所示
3.13Cl C2O O034/048e7V35KV]0238o、10KV d2X-=
0.109L I//d3图系统等效电路图(各阻抗计算见333)
3.2基准参数选定基准参数选定即侧侧S=100MVA,U=Uav35kV U=37KV,10kV U=
10.5KVB B B BOSB错误!I==100/x37=l56KABISBRI=V3£/^3xl
0.5=
5.5KAB2/i=100/阻抗计算均为标幺值系统最大方式最小方式1Cl X1=005X1=O.10系统最大方式最小方式C2X=
0.1X=01222o线路22L1:X=I XS/V=0410100/372=029II B B X X3O22L2:X4=I XS/V=0413100/37=038I B B X X3O变压器3X5=X6=Uk%/100SB/S=
7.5/100x100/315=
0.238侧线路:2410KV Xi=I XS/V=
0.083100/
10.52/2=
0.109I B B XXL222X2=I XS/V=
0.08x2xl00/
10.5=
0.145L I BB22X=I XS/V=
0.0815100/1052=0109IBBXXL32O O22X=I XS/V=
0.08xlxl00/105=007IBBL42o O22X5=I XS/V=
0.082100/105=
0.145L IBBXX2O22X6=I XS/V=
0.08x3xl00/105/2=
0.109L IBB2o短路电流计算4。