35KV总降压变电所继电保护毕业设计Word格式.doc
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1.1.4继电保护基本原理和保护装置的组成
继电保护装置要求能反应电气设备的故障和不正常工作状态并自动快速地,有选择性地动作于断路器,将故障设备从系统中切除,保证无故障设备继续正常运行,将事故限制在最小范围,提高系统运行的可靠性,最大限度地保证向用户安全连接供电。
继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用,必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态,被保护元件的“外部故障”与“内部故障”,以实现继电保护的功能。
因此,通过检测各种状态下被保护元件所反映的物理量的变化并对其鉴别。
依据反映的物理量的不同,保护装置可以构成下述各种原理的保护:
(1)反映电气量的保护
电力系统发生故障时,通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。
因此,在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别.就可以构成各种不同原理的继电保护装置。
例如:
反映电流增大构成过电流保护;
反映电压降低(或升高)构成低电压(或过电压)保护;
反映电流与电压间的相位角变化构成方向保护;
反映电压与电流的比值的变化构成距离保护。
除此以外.还可根据在被保护元件内部和外部短路时,被保护元件两端电流相位或功率方向的差别,分别构成差动保护、高频保护等。
同理,由于序分量保护灵敏度高,也得到广泛应用。
新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。
(2)反映非电气量的保护
如反应温度、压力、流量等非电气量变化的可以构成电力变压器的瓦斯保护、温度保护等。
继电保护相当于一种在线的开环的自动控制装置,根据控制过程信号性质的不同,可以分模拟型(它又分为机电型和静态型)和数字型两大类。
对于常规的模拟继电保护装置,一般包括测量部分、逻辑部分和执行部分。
测量部分从被保护对象输入有关信号,再与给定的整定值比较,以判断是否发生故障或不正常运行状态;
逻辑部分依据测量部分输出量的性质、出现的顺序或其组合,进行逻辑判断,以确定保护是否应该动作;
执行部分依据前面环节判断得出的结果子以执行:
跳闸或发信号。
继电保护原理结构框图:
(1)测量部分
测量部分是测量通过被保护的电气元件的物理参量,并与给定的值进行比较,根据比较的结果,给出“是”“非”性质的一组逻辑信号,从而判断保护装置是否应该启动。
(2)逻辑部分
逻辑部分使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围,最后确定是应该使断路器跳闸、发出信号或是不动作及是否延时等,并将对应的指令传给执行输出部分。
(3)执行部分
执行输出部分根据逻辑传过来的指令,最后完成保护装置所承担的任务。
如在故障时动作于跳闸,不正常运行时发出信号,而在正常运行时不动作等。
1.2继电保护的发展
随着电力系统容量日益增大,范围越来越广,仅设置系统各元件的继电保护装置,远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严重事故。
为此必须从电力系统全局出发,研究故障元件被相应继电保护装置的动作切除后,系统将呈现何种工况,系统失去稳定时将出现何种特征,如何尽快恢复其正常运行等。
系统保护的任务就是当大电力系统正常运行被破坏时,尽可能将其影响范围限制到最小,负荷停电时间减到最短。
此外,机、炉、电任一部分的故障均影响电能的安全生产,特别是大机组和大电力系统的相互影响和协调正成为电能安全生产的重大课题。
因此,系统的继电保护和安全自动装置的配置方案应考虑机、炉等设备的承变能力,机、炉设备的设计制造也应充分考虑电力系统安全经济运行的实际需要。
为了巨型发电机组的安全,不仅应有完善的继电保护,还应研究、推广故障预测技术。
1.3变电所基本情况介绍
某县有金河和青岭两座电站,装机容量分别为12MW和8MW,各以单回35Kv输电线路向城关变电所供电。
金河电站还以一回35KV联络线经110KV中心变电所与省电网连接。
35KV电网接线示意图如下
图1
主要参数见下表:
1.发电机:
额定容量
Se(KW)
额定电压
Ue(KV)
功率因数
暂态电抗X"
d
标么电抗X*F
3000
6.3
0.8
0.2
0.333
4000
6.3
4
2.主变压器:
Se(kVA)
接线组别
短路电压Ud%
标么电抗X*B
7500
Y,dll
7.5
1
10000
0.75
20000
Yn,yno,dll
X*1=0.55
X*2=0
X*3=0.35
3.输电线路:
名称
导线型号
长度(km)
电抗
标么值
有名值(Ω)
城中线
LGJ-120
40
1.168
16
金河线
10
0.292
青岭线
30
0.876
12
最大运行方式:
两电站的六台机组全部投入运行,中心变电所在地110kV母线上的系统等值标么电抗为0.225。
城关变电所总负荷为240A(35kV侧),由金河电站供给110A、青岭电站供给130A。
剩余的110A经中心变电所送入系统。
最小运行方式:
两电站都只有一台机组投入运行,中心变电所110kV母线上的系统等值标么电抗为0.35,城关变电所总负荷为150A(35kV侧),由金河电站供给40A、青岭电站供给65A。
剩余的15A经中心变电所送入系统。
第2章短路电流计算
2.1在最大运行方式下三相短路电流的计算
将图1电网进行电抗转换,转换的各电抗标幺值如下图2所示。
图2
将城关变电所排除,由其它电抗标幺值合并整理得到图3。
图3
将青岭发电站发电机电抗标幺值合并:
X22=X20//X21==2
金河发电站发电机的电抗标幺值合并:
X23=X24==0.1665
将青岭电站和金河电站线路上各电抗标幺值合并整理,如下图4所示。
图4
将金河电站和青岭电站线路电抗标幺值合并得:
X25=X9+X16+X19+X22=0.292+0.876+0.75+2=3.918
金河电站线路电抗标幺值合并得:
X26=(X10+X23)//(X11+X24)=(1.1665)//(1.1665)=0.583
因为X3=X6=0,所以20MVA变压器处电抗标幺值等值电路如图5所示。
图5
将20MVA变压器电抗标幺值X2和X5合并得:
X27=X2//X5==0.275
将20MVA变压器电抗标幺值X4和X7合并得:
X28=X4//X7==0.175
系统电抗合并整理后如图6所示。
图6
以中心变电短路点K1为基准合并系统电抗值:
X29=X1+X27=0.225+0.275=0.5
X30=X8+X25+=1.168+3.918+=12.935
X31=X8+X26+=1.168+0.583+=1.925
将系统进行星型---三角形等值转换如图7所示。
图7
最后化简的电抗:
=
(一)三相短路电流的计算
取基准功率=1000MVA,基准电压=。
由此可算出基准电流:
对于系统:
基准条件下的电流标幺值
系统三相短路电流
青岭电站:
发电机的额定容量,选取发电机基准容量
计算电抗标幺值
由水轮机运算曲线数字表查得额定电流标幺值
电站三相短路电流:
(式中Up为电网线电压平均值)
金河电站:
发电机的额定容量
电站三相短路电流
2.2在最小运行方式下短路电流的计算
两电站都只有一台机组投入运行,中心变电所110KV母线上的系统等值标么电抗为0.35城关变电所总负荷为105A(35KV侧),由金河电站供给40A、青岭电站供给65A。
(一)系统
(二)两相短路电流的计算
系统短路电流
电站三相短路电流
电站三相短路电流
第3章变电所继电保护和自动装置规划
3.1系统分析
本设计为35KV变电所的继电保护设计。
继电保护部分是本次设计的重点。
每个电气设备的保护都由主继电保护和后备继电保护(包括近后备保护和远后备保护)。
3.2本系统故障分析
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。
(1)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。
(2)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。
3.3电气设备的选择
3.3.1概述
正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。
在进行设备选择时,应根据工程的实际情况,在保证安全、可靠的前提下,积极而准确的采用新技术,并注意节约投资,选择合适的电气设备。
应满足正常运行、维修。
短路和过电压情况下的要求,并考虑长期的发展。
按当地环境条件检验核对。
应力求技术先进和经济合理,与整个工程的建设标准应协调一致;
同类设备应尽量减少品种。
选用的新产品均应具有可靠的实验数据,并经正式鉴定合格,在特殊情况下,用未经正式鉴定的心产品时,应经上级批准。
选择的高电压电器,应能在长期工作条件下和发生过电压和过电流的情况下保持正常运行。
电气设备选择的一般要求:
(1)应满足正常运行、检修以及短路和过电压情况下的工作要求。
即满足工作要求。
(2)应按当地环境进行校核。
即适应环境条件。
(3)应力求技术先进和经济合理。
即先进合理。
(4)应与整个工程的建设标准协调一致。
即整体协调。
(5)应适当考虑发展,留有一定裕量。
即适应发展。
3.3.2高压断路器的选择
一.短路器选择的具体技术条件
(1)电压:
Umax≥Ug;
(2)电流:
IN≥Imax;
(3)开断电流:
I"
≤Ikd,其中Ikd为断路器额定开断电流;
(4)关合电流:
ish≤Igh;
(5)动稳定:
ish≤ies;
(6)热稳定:
Qk≤It2t,其中Qk=I∞2t。
二.35KV侧断路器的选择及校验
型号
额定电压UN(KV)
额定电流IN(A)
额定开断电流Ikd(KA)
额定关合电流Igh(KA)
动稳定电流ies(KA)
短路电流出口值I"
(KA)
固有分闸时间t(s)
4s热稳定电流It(KA)
LW8—35A
35
1600
20
50
10.68
0.06
表3-135KV侧断路器的技术参数
检验过程如下:
(1)额定电压:
UN≥Ug;
UN=35KV,Ug=35KV
所以UN≥Ug,满足要求。
(2)额定电流:
IN≥Imax;
Imax=
其中P——线路最大有功负荷,KW;
UN——线路额定电压,KV;
cos——线路最大负荷时的功率因数。
IN=1600A,IMAX=64.95A
所以,IN≥Imax满足要求。
(3)额定开断电流:
≤Ikd;
I"
=10.68KA,Ikd=20KA
所以I"
<
Ikd,满足要求。
(4)关合电流:
ish≤Igh;
ish=1.9==28.70KA,Igh=50KA
所以ish<
Igh,满足要求。
ish≤ies;
ish=28.70A,ies=50KA
ies,满足要求。
Qk≤It2t
短路计算时间tk=4+0.06+0.06=4.12s
Qk=I∞2t=10.6824.12=469.94(KA)2.s
It2t=2024=1600(KA)2.S
所以Qk<
It2t,满足要求。
计算数据
LW8—35A型断路器
合格与否
Ug=35KV
最高工作电压40.5KV
合格
Imax=650A
额定电流1600A
=10.68KA
额定开断电流Ikd=20KA
ish=28.70KA
额定关合电流Igh=50KA
动稳定电流ies=50KA
Qk=456(KA)2.s
热效应允许值It2t=1600(KA)2.s
表3-235KV侧断路器校验表
根据以上校验结果,此断路器满足各项要求。
3.3.210KV侧断路器的选择及校验
额定开断电流Ikd(KA)
XGN28A—10
10.5
≤0.06
表3-310KV侧断路器技术数据
(1)额定电压:
UN≥Ug;
UN=10.5KV,Ug=10KV
所以UN>
Ug,满足要求。
IN=1250A,Imax=216A
所以IN>
Imax,满足要求。
≤Ikd;
=5.07KA,Ikd=20KA
所以I"
Ikd,满足要求。
ish≤Igh;
ish=,Igh=50KA
所以ish<
Igh,满足要求。
ish=13.62KA,ies=50KA
所以ish≤ies,满足要求。
Qk≤It2t;
短路计算时间:
tk=4+0.06+0.06=4.12s
Qk=I∞2tk=10.6824.12=469.94(KA)2.s
It2t=2024=1600(KA)2.s
It2t,满足要求。
VG1-12/1250-31.5型断路器
=10KV
额定电压UN=10.5KV
合格
Imax=216A
额定电流IN=1600A
额定开断电流Ikd=20KA
ish=13.62KA
额定关合电流Igh=50KA
ish=13.61KA
动稳定电流ies=50KA
Qk=469.94(KA).s
热效应允许值It2t=1600(KA)2.s
表3-410KV侧断路器校验表
3.3.3隔离开关的选择
隔离开关配置在主线上,保证了线路及设备检修时形成的明显端口与带电部分隔离,由于隔离开关没有灭弧装置,所以操作隔离开关时必须按照正确的倒闸顺序操作,首先合母线侧隔离开关,再合线路侧隔离开关,最后合断路器,停电时与其相反操作。
一.隔离开关选择的具体技术条件
(3)动稳定:
(4)热稳定:
二.35KV侧隔离开关选择
GW4—35/600
600
表3-535KV侧隔离开关技术数据
校验过程如下:
(1)额定电压:
UN≥Ug;
UN=35KV,Ug=35KV
所以UN≥Ug,满足要求。
(2)额定电流:
UN——线路额定电压,KV;
cos——线路最大负荷时的功率因数。
IN=600A,Imax=561A
所以IN>
Imax,满足要求。
ish===28.70KA,ies=50KA
所以ish≤ies,满足要求。
短路计算时间tk=4+0.06+0.06=4.12s
It2t,满足要求。
GN27-40.5/630型隔离开关
额定电压UN=40.5KV
Imax=561A
额定电流IN=600A
Ish=28.70KA
动稳态电流ies=50KA
Qk=469.94(KA)
热效应允许值It2t=1024(KA)
表3-635KV侧隔离开关校验表
根据以上校验结果,此隔离开关满足各项要求。
三.10KV侧隔离开关选择
GN19-10/1600
表3-710KV侧隔离开关技术数据
UN=10KV,Ug=10KV
所以UN≥Ug,满足要求。
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- 35 KV 降压 变电所 保护 毕业设计