35kv变电站课程设计

1 引言

继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化，构成继电保护动作的原理，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。大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保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。

电力系统运行要求安全可靠。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。因此，受自然条件，设备及人为因素的影响（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，决定了它的一个过程重要性，电力系统要通过设计，组织，以使电力能够可靠，经济的送到用户，对供电系统最大的威胁就是短路故障，它给系统带来了巨大的破坏作用，因此我们必须采取措施来防范它。

继电保护装置的基本任务是：自动，迅速，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迅速恢复正常运行。反映电器元件的不正常运行状态，并根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出信号，减负荷或者延时跳闸。

继电保护及自动化是研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，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保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。基本任务是：当电力系统发生故障或异常工况时，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除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

2 概述

2.1 设计依据

2.1.1 35kV变电站继电保护设计任务书

2.1.2 《电力系统继电保护》（中国电力出版社）

2.2 设计规模

本设计为35KV降压变电所。主变容量400KVA，电压等级为35/10KV。

2.3 设计原始资料

2.3.1 35KV变电站主接线图

图2.1 35KV变电站主接线图

2.3.2 主要参数

C1 系统： X1= 0.05/0.1； X2=X1 ； X1 以100MVA，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。

C2系统： X1=0.06/0.12； X2=X1 ； X1 以100MVA，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。

A 站：有两台双卷变压器容量为2×31.5MVA 35±4×2.5%/11kv ；Uk%=8%。

35KV线路X1=0.4Ω/km ；10KV电缆线路R=0.45Ω/km ，X=0.08Ω/km。

XL-1 最大负荷10MVA ；XL-2最大负荷15MVA ；XL-3最大负荷8MVA ； XL-4最大负荷10MVA ；XL-5最大负荷10MVA ；XL-6最大负荷15MVA。其中一类负荷45%；二类负荷25%；三类负荷30%。 XL-6为双回线。

3 变电所继电保护和自动装置规划

3.1 系统分析及继电保护要求

本设计35/10KV系统为双电源35KV单母线分段接线，10KV侧单母线分段接线，所接负荷多为化工型，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、速动性、灵敏性和可靠性。

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。

3.2.2 电力变压器的故障

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。

3.2.3 变压器的不正常情况

变压器的不正常运行过负荷、由于外部短路引起的过电流、油温上升及不允许的油面下降。

3.3 10KV线路继电保护装置

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：3.3.1 单回出线保护

适用于织布厂和胶木厂出线。采用两段式电流保护，即电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，0S跳闸。

3.3.2 双回路出线保护

适用于印染厂、配电所和炼铁厂出线。采用平行双回线路横联方向差动保护加电流保护。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。

3.4 主变压器继电保护装置设置

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：

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：

3.4.1 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（以防御变压器绕组、套管和引出线的相间短路）。

3.4.2 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（反应由于过负荷而引起的过电流）。

3.4.3 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 瞬时故障的继电保护

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10MV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，立即使线路断路器自动再次重合闸，以减少因线路瞬时性短路故障停电所造成的损失。3.5.2 提高供电可靠性：

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

证人身设备的安全等，本设计在35KV母联断路器（DL

1）及10MV母联断路器（DL

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）

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,正常情况下,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