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1、35KV35KV 变电所继电保护定值整定分析变电所继电保护定值整定分析摘要摘要随着电力行业的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电所的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。本文主要就对 35kv 变电所主变压器的选择，短路电流的计算，继电保护以及定值的计算做了详细的设计，其包含了主变台数、容量、形式的选择，短路电流产生的原因等方面。在设计过程中，对于有关数据进行了了详细的计算，参考中小型变电站的设计手册要求，多方查找资料，力求标准，细致。尽量做到运行可靠，操作简单、方便
2、，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际，更具现实意义。关键词 35kV， 变电所 ，设计，目录摘要.1 第一章 主变压器的选择.3 1.1 有关变电所主变压器选择的规定3 1.2 主变台数的确定.3 1.3 主变容量的确定.4 1.4 主变形式的选择.5 第二章 短路电流计算.6 2.1 产生短路的原因和短路的定义及其种类.6 2.1.1 短路电流计算的目的6 2.2 路电流计算的方法和条件.7 2.2.1 短路电流计算方法.7 2.2.2 短路电流计算条件.7 2.3 短路电流的计算.9 2.3.1 35kV 侧短路电流的计算9 2.2.2 三相短路电流计算结
3、果表.9 第三章 继电保护的设置.10 3.1 电力变压器保护.10 3.1.1 电力变压器保护概述.10 3.1.2 电力变压器纵差保护接线.10 3.1.3 纵差动保护的整定计算.11 3.1.4 变压器瓦斯保护.12 3.1.5 过电流保护.12 3.2 母线保护.13 第四章 定值的计算14 4-1 线路保护整定值的计算.14 4.1 电流速断保护整定值 Isdz1的计算.14 4.2 主变保护整定值的计算.26 参考文献39 致谢40第一章第一章 主变压器的选择主变压器的选择1.11.1 有关变电所主变压器选择的规定有关变电所主变压器选择的规定1 主变容量和台数的选择，应根据电力系统
4、设计技术规程SDJ16185 有关规定和审批的电力规划设计决定进行。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的 70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。若变电所所有其他能源可保证在主变停运后用户的一级负荷，则可装设一台主变压器。2 与电力系统连接的 220330kV 变压器，若不受运输条件限制，应选用三相变压器。3 根据电力负荷的发展及潮流的变化，结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时，应采用自耦变压器。4 在 220330kV 具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕组的功
5、率均达到该变压器额定容量的 15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。5 主变调压方式的选择，应符合电力系统设计技术规程SDJ161 的有关规定。1.21.2 主变台数的确定主变台数的确定为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电所，根据工程的具体情况，应安装 24 台主变。本次设计的变电所没有一级负荷，所以采用两台主变。1.31.3 主变容量的确定主变容量的确定主变容量的确定应根据电力系统 510 年发展规划进行。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的
6、选择应按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的 6075%。由 3.2 的负荷计算得知 10kV 侧的负荷总量为 7.95MVA。考虑5%的年负荷增长率，5 年规划年限内计算负荷可表示为：（1-1）iiiiSSnn1)1 ( )1 ( 1)1(1c 式中第一年的负荷；1S年负荷增长率；n规划年数；i年利率。带入 i=0.1，n=5，=5%，=7.95MVA 得=11.98MVA。1ScS再考虑同时系数时，可按下式算：（1-2）cSKS0式中负荷同时系数0K带入=0.85 得=10.18MVA。0K S对于两台变压器的变电所，其变压器的额定容量可按下式确定：=0.
7、7=0.7*10.18=7.13MVAeS S总安装容量为 2*（0.7）=1.4 S S如此当一台变压器停运，考虑变压器的过负荷能力为 40%，则可保证 98 的负荷供电。所以应选容量为 7500kVA 的变压器。1.41.4 主变形式的选择主变形式的选择主变一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，在 220kV 的变电所中，可采用单相变压器组。当今社会科技日新月异，制造运输以不成问题，因此采用三相变压器。在关于绕组上，只有 220330kV 具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕组的功率均达到该变压器额定容量的 15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。此
8、次设计的变电所只有 35kV 和 10kV 两个电压等级，所以采用双绕组变压器。我国 110kV 及以上电压，变压器绕组都采用 Y0 连接；35kV 亦采用 Y 连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV 及以下电压，变压器绕组都采用连接。因此 35kV 侧采用 Y 连接，10kV 侧采用接线。根据上述的讨论选用 35kV 铝线双绕组电力变压器，该变压器的型号为 SJL17500/35.具体技术数据如下表： 表 1.1 变压器技术参数型号SJL 7500/351额定容量(kVA)7500 高压35额定电压(kV)低压10.5 空载9.6损耗(KW)短路57 短路电压(%)7.5 空载电流(%)
9、0.9第二章第二章 短路电流计算短路电流计算2.1 产生短路的原因和短路的定义产生短路的原因和短路的定义及其种类及其种类产生短路的主要原因是电器设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多因设备过电压、直接遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除。此外，如输电线路断线、线路倒杆也能造成短路事故。所谓短路时指相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地。三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路、和两相接地短路。三相短路时对称短路，此时三相电流和电压同正常情况一样，即仍然是对称的。只是线路中电流增大、电压降低
10、而已。除了三相短路之外，其它类型的短路皆系不对称短路，此时三相所处的情况不同，各相电流、电压数值不等，其间相角也不同。运行经验表明：在中性点直接接地的系统中，最常见的短路是单相短路，约占短路故障的 6570%，两相短路约占 1015%，两相接地短路约占 1020%，三相短路约占 5%2.1.12.1.1 短路电流计算的目的短路电流计算的目的1. 电气主接线比选。 2. 选择导体和电器。 3. 确定中性点接地方式。 4. 计算软导体的短路摇摆。 5. 确定分裂导线间隔棒的间距。 6. 验算接地装置的接触电压和跨步电压。 7. 选择继电保护装置和进行整定计算。2.22.2 路电流计算的方法和条件路
11、电流计算的方法和条件2.2.12.2.1 短路电流计算方法短路电流计算方法电力系统供电的工业企业内部发生短路时，由于工业企业内所装置的元件，其容量比较小，而其阻抗较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路情况时，系统母线上的电压变动很小，可以认为电压维持不变，即系统容量为无穷大。所谓无限容量系统是指容量为无限大的电力系统，在该系统中，当发生短路时，母线电业维持不变，短路电流的周期分量不衰减。当然，容量所以们在这里进行短路电流计算方法，以无穷大容量电力系统供电作为前提计算的，其步骤如下：1 对各等值网络进行化简，求出计算电抗；2 求出短路电流的标么值；3 归算到各电压等级求出有名值。2.2.22.2.
12、2 短路电流计算条件短路电流计算条件1 短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则：（1）正常工作时，三相系统对称运行；（2）所有电源的电动势相位角相同；（3）系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称，定子三相绕组空间位置相差 120 度电气角度；（4）电力系统中的各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；（5）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中 50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧；（6）同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁） ；（7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；（8）不考虑
13、短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（9）除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的都略去不计；（10）元件的计算参数均取为额定值，不考虑参数的误差和调整范围；（11）输电线路的电容略去不计；（12）用概率统计法制定短路电流运算曲线。2 接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用仅在切换过程中可能并联运行的接线方式。3 计算容量应按本工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。4 短路点的种类一般按三相短路计算，若发电机的两相短路时，中性点有接地系统的以及自耦变压器的回路中发生单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应
14、按严重情况的时候进行计算。5 短路点位置的选择短路电流的计算，为选择电气设备提供依据，使所选的电气设备能在各种情况下正常运行，因此短路点的选择应考虑到电器可能通过的最大短路电流。为了保证选择的合理性和经济性，不考虑极其稀有的运行方式。取最严重的短路情况分别在 10kV 侧的母线和 35kV 侧的母线上发生短路情况（点 a 和点 b 发生短路） 。则选择这两处做短路计算。ab图 2.1 短路点选择图2.32.3 短路电流的计算短路电流的计算2.3.12.3.1 35kV35kV 侧短路电流的计算侧短路电流的计算等效电路图如下图所示： X12E1b图 2.2 35kV 侧短路等效简化图 =X=0.
15、1169X12三相短路电流周期分量有效值I=1.56/0.1169=13.3447kA)3(2KXIj1三相短路冲击电流最大值 ish=2.55* I=2.55*13.3447=34.0291kA)3(2K短路冲击电流有效值 Ish=1.51* I=1.51*13.3447=20.1506kA)3(2K三相短路容量S=*U I=1.732*37*13.3447=855.1843MVAK3av)3(2K2.2.22.2.2 三相短路电流计算结果表三相短路电流计算结果表表 2.1 三相短路电流计算结果表短路点冲击电流短路点额 定电压平均工作 电压短路电流周期分量有 效值有效值最大值短路容量短路点编
16、 号U/kVNU/kVavI/kA)3( KI/kA/kAshI/kAshiS/MVAKa a101010.510.58.91558.91558.91558.915513.462513.462522.734622.7346162.1429162.1429 b b3535373713.344713.344713.344713.344720.150620.150634.029134.0291855.1843855.1843第三章第三章 继电保护的设置继电保护的设置3.13.1 电力变压器保护电力变压器保护3.1.13.1.1 电力变压器保护概述电力变压器保护概述在电力系统中广泛地用变压器来升高或降低电压。变压器是电力系统中不可缺少的重要电气设备。变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。邮箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路以及接地短路。邮箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。对于变压器发生的各种故障，保护装置应能尽快
