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1、河南机电高等专科学校毕业设计/论文1绪论电力系统在运行中，可能发生各种故障和异常运行状态。故障和异常运行状态都可能在电力系统中引起事故。较其他电气元件，输电线路是电力系统中最容易发生故障的一环。故障一旦发生，必须迅速而有选择性的切除故障区段，使非故障区段正常供电，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。实现这些功能的就要靠继电保护装置。随着微机技术的发展及现代社会对供电可靠性的提高，微机保护装置正日益普遍的用于电力系统中。1.无论传统继电保护还是现代微机保护，其基本任务都是：（1）当电力系统被保护元件发生故障时，保护装置应能自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续
2、遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。（2）当电力系统被保护元件出现异常运行状态，能根据运行维护的条件，而动作于发出信号，减负荷或跳闸。可见，继电保护对保证系统安全、稳定和经济运行，阻止故障的扩大和事故的发生，发挥着极其重要的作用。因此，合理配置继电保护装置，提高整定和校核工作的快速性和准确性，以满足现代电力系统安全稳定运行的要求，理应得到我们的重视。2.对电力系统继电保护的基本要求：动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。（1）选择性 继电保护动作的选择性是指保护动作装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系
3、统中的无故障部分仍能继续安全运行。（2）速动性快速的切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在故障发生时，应力求保护装置能迅速动作切除故障。（3）灵敏性继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或者不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的保护范围内部故障时，不论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻都能敏锐感觉，正确反应。河南机电高等专科学校毕业设计/论文2（4）可靠性保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该
4、保护不该动作的情况下，则不应该误动作。河南机电高等专科学校毕业设计/论文3第 1 章 继电保护的作用和发展1.1 继电保护的作用1.1.1 继电保护在电力系统中的作用电力系统在生产过程中，有可能发生各类故障和各种不正常情况。其中故障一般可分为两类：横向不对称故障和纵向不对称故障。横向不对称故障包括两相短路、单相接地短路、两相接地短路三种，纵向对称故障包括单相断相和两相断相，又称非全相运行。电网在发生故障后会造成很严重的后果： （1）电力系统电压大幅度下降，广大用户负荷的正常工作遭到破坏。 （2）故障处有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。 （3）破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统
5、震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。 （4）电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命减少，甚至遭到破坏。 不正常情况有过负荷、过电压、电力系统振荡等.电气设备的过负荷会发生发热现象，会使绝缘材料加速老化，影响寿命，容易引起短路故障。继电保护被称为是电力系统的卫士，它的基本任务有：（1）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统其余部分迅速恢复正常运行，防止故障进一步扩大。 （2）当发生不正常工作情况时，能自动、及时地选择信号上传给运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。可见继电保护是任何电力系统必不可少的组成部分，对保证
6、系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。1.1.2 继电保护的基本原理和基本要求 电力系统从正常情况运行到故障或不正常运行时，它的电气量（电流、电压的大小和它们之间的相位角等）会发生非常显著的变化，继电保护就是利用电气的突变来鉴别系统有无发生故障或不正常运行状态，根据电气量的变化测量值与系统正常时的电气参数的对比来检测故障类型和故障范围，以便有选择的切除故障。河南机电高等专科学校毕业设计/论文4一般继电保护装置由测量元件、逻辑元件和执行元件组成。测量元件将保护对象（输电线路、主变、母线等电气设备）的电气量通过测量元件（电流互感器和电压互感器）转换为继电保护的
7、输入信息，通过与整定值（继电保护装置预先设置好的参数）进行比较，鉴别被保护设备有无故障或是否在正常状态运行，并输出相应的保护信息。逻辑元件根据测量元件的信息，判断保护装置的动作行为，如动作于跳闸或信号，是否需要延时跳闸或延时发信。执行元件则根据逻辑元件输出的信息，送出跳闸信息或报警信息至断路器的控制回路或报警信号回路。继电保护根据电力系统的要求，对于直接作用于断路器跳闸的保护装置，有以下几个基本要求。1.选择性电力系统发生故障时，继电保护的动作应具有选择性，它仅切除故障部分，不影响非故障部分的继续运行，保证最大范围的供电，尽量缩小停电范围。2.快速性 电力系统由于其实时性的特点，当发生故障时要
8、求继电保护装置尽快动作，切除故障，这样可以（1）系统电压恢复快，减少对广大用户的影响 （2）电气设备的损坏程度降低 （3）防止故障进一步扩大 （4）有利于闪络处绝缘强度的恢复，提高了自动重合闸的成功率 一般主保护的动作时间在 12s 以内，后备保护根据其特点，动作时间相应增加。3.灵敏性 继电保护装置反映故障的能力称为灵敏性，灵敏度高，说明继电保护装置反映故障的能力强，可以加速保护的起动。4.可靠性根据继电保护的任务和保护范围，如果某一保护装置应该动作而未动作则称为拒动；如果电力系统在正常运行状态或故障不在保护范围内，保护装置不应动作而动作了则称为误动。继电保护的拒动和误动将影响装置的可靠性，
9、可靠性不高，将严重破坏电力系统的安全稳定运行。装置的原理、接线方式、构成条件等方面都直接决定了保护装置的可靠性，因此现在的保护装置在选用时尽量采用原理简单、运行经验丰富、装置可靠性高的保护。除了以上四个基本的要求外，在实际的选用中，还必须考虑到经济性，在能实现电力系统安全运行的前提下，尽量采用投资少、维护费用低的保护装置。河南机电高等专科学校毕业设计/论文51.2 继电保护的发展电力系统继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的。首先是与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关的。熔断器就是最初出现的简单过电流保护。这种保护时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备。由于电力系统的发展，用电设备的
10、功率发电机的容量不断增大，发电厂变电所和供电电网的结线不断复杂化，单纯采用熔断器保护难以实现选择性和快速性要求，于是出现了作用于专门的断流装置的过电流继电器，利用继电器和断路器的配合来切除故障设备。19世纪 90 年代出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次式电磁式过电流继电器。20 世纪初继电器开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认定是继电保护技术发展的开端。20 世纪 50 年代以前继电保护装置都是由电磁型，感应性或电动型继电器组成的，统称为机电式继电器。20 世纪 50 年代，由于半导体晶体管的发展，开始出现了晶体管式继电保护装置。20 世纪 80 年代后期，标志着静态继电保护从第
11、一代向第二代的过渡。再 20 世纪 60 年代末，就提出用小型计算机实现继电保护的设想。70 年代后半期，出现了比较完善的微型计算机保护样机，并投入到电力系统中试运行。80 年代微型计算机保护在硬件结构和软件技术方面已趋向成熟，并在一些国家推广应用，这就是第三代静态继电保护装置。微型计算机保护具有巨大的计算分析和逻辑判断能力，有很强的存储记忆功能，可实现和完善各种复杂的保护功能。进入 20 世纪 90 年代以来，在我国已得到广泛的应用，受到电力系统运行人员的欢迎，已成为继电保护装置的主要型式。在电力系统中，配电系统同电力用户的关系最密切，最直接、配电系统的安全可靠供电直接关系各行各业的生产、千
12、家万户的生活、甚至于人们的生命安全。因此在配电系统中对继电保护有很高的要求。传统上采用独立的装置，有专门人负责，希望继电保护装置能快速有效地检出，切除、隔离故障，并能快速恢复供电。配电系统中的继电保护装置与整个电力系统的继电保护一样，历经了电磁型、晶体管型、集成电路型、微机型的发展过程。至今，不同形式的保护还在配电系统中广泛存在并发挥作用。对于微机型继电保护装置由于其性能的优越运行可靠，越来越得到用户的认可而在配电系统中大量使用。同时，由于用户不断提高的要求和制造厂家的努力，继电保护技术在配网中得到很大的发 展，并且超越原有的行业范围，走向多功能智能化，而传统意义上的独立的继电保护装置正在消失
13、。河南机电高等专科学校毕业设计/论文6第 2 章 变电站电气部分总体分析2.1 架空导线及电缆线的选择由原始资料可知，该变电所 35KV 馈线两回，输电线路距离分别为7.1km、11km，由于电压等级高，输送距离远，从经济性考虑，初步选用钢芯铝绞线。又知该两回 35KV 线路，最大负荷 6000KW，最小负荷 5200KW;平均功率因数为 0.8，因此可求出此线路在最大负荷且单回运行时的负荷电流：Imax=6000/(0.8*1.732*35)=123.7A可用经济电流密度选择钢芯铝绞线的截面：表 2-1 经济电流密度 J 值（A/mm）年最大负荷利用小时数（h）导线材质3000 以下 300
14、0-5000 5000 以上铜 3.00 2.25 1.75铝 1.65 1.15 0.90因 35KV 线路所接负荷为附近大型企业，可选最大负荷利用小时数在 3000-5000h 之间。因此，由表中 J 值可得：S=Imax/J=123.7/1.15=107.6mm对应标称截面，所以选择 120mm钢芯铝绞线。按发热条件校验导线截面：规程规定，钢芯铝绞线在正常情况下运行的最高温度不得超过 70，事故情况下不得超过 90.在环境温度为 25，长期运行最高温度为 70时，LGJ-120 的允许载流量为 380A,在发生事故时载流量可提高 20%，即发生故障时允许载流量为 456A。远大于最大负荷
15、电流 123.7A。考虑到变电所全年最高气温 39.3，非 25标准温度，按 39.3最恶劣条件校验，需在原载流量的基础上乘以校正系数 K=0.81,所以 39.3时的允许载流量分别为 307.8A 和369.4A。仍远大于最大负荷电流，即选用 LGJ-120 合适。同理，10KV 四回架空出线可选用 LGJ-95。10KV 电缆出线的最大负荷电流为 Imax=1600/（1.732*10）=92.4A，查表可知 95mm交联聚乙烯绝缘电缆的长期允许载流量为 230A,即可选用 YJL-395-10电力电缆。河南机电高等专科学校毕业设计/论文72.2 变压器主、后备保护的选择 该变电所两台变压
16、器均选用 SZ7-6300KVA，为油浸式三相有载调压变压器，根据继电保护与安全自动装置的运行条例 ， 800KVA 及以上的油浸式变压器和 400KVA 以上的车间内油浸式变压器均应装设瓦斯保护。 6300KVA 及以上并列运行的变压器，10000KVA 及以上单独运行的变压器，发电厂厂用变压器和工业企业中 6300KVA 及以上重要变压器，应装设纵联差动保护。10000KVA 及以下的电力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护的动作时限应大于 0.5s。瓦斯保护的主要优点是灵敏度高，动作迅速，简单经济。当变压器内部发生严重漏油或匝数很少的匝间短路时，往往纵联差动保护与其他保护不能反映，而瓦斯保护却能反映。但瓦斯保护只能反映变压器油箱内的故障，不能反映油箱外套管与断路器间引出线的故障，因此必须用瓦斯保护必须和纵联差动保护配合共同作为该变压器的主保护。考虑到主保护有拒动的可能，因此应设后备保护。后备保护选用过电流保护，其保护的动作电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定，保护的
