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1、川东氯碱工程继电保护初步设计专 业：电气工程及其自动化 学 号：201010316135学 生： 陈 建 指导教师：李红连摘要：本次的课程设计是针对电力系统继电保护工程的设计，包括对变电站的电气主接线图、短路电流的计算以及输电线路和主变压器的继电保护设计。根据设计任务书的要求，本次设计为110kV变电站继电保护部分初步设计，并绘制电气主接线图及其他图纸。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV和10kV三个电压等级。各个电压等级分别采用单母线分段接线、单母线分段接线和单母线分段接线。 关键词：变电站；变压器；继电保护 目录摘要I关键词I目录II1 绪论11.1 继电保护设计
2、的背景和意义11.2 国内外继电保护的发展形势11.3 设计内容的概述21.4 设计的目的22 变电站的主接线设计32.1 主接线的设计原则和要求32.1.1 电气主接线的设计原则42.1.2 设计主接线的基本要求42.2 主接线的设计步骤62.3 电气主接线设计分析72.3.1 110kv侧主接线比较和确定72.3.2 35kv侧主接线比较和确定102.3.3 10kv侧主接线比较和确定123 主变压器的选择163.1 压器选择的条件163.2 变压器连接方案的设计164 短路电流计算184.1 短路电流的目的184.2 短路电流计算点的选择184.3 三相对称短路电流的计算194.3.1
3、K1点三相对称短路电流的计算194.3.2 K2点三相对称短路电流的计算204.3.3 K3点三相对称短路电流的计算224.4 简单不对称短路计算234.4.1 单相接地短路234.4.2 两相短路电流计算274.4.3 两相接地短路电流计算285 输电线路的继电保护315.1 继电保护的概念介绍315.1.1 继电保护的基本任务315.1.2 继电保护的基本要求315.1.3 继电保护的设计原则325.2输电线路保护主要形式335.3输电线路的距离保护345.3.1 距离保护的概念345.3.2 距离保护的整定计算方法356 主变压器继电保护设计396.1 电力变压器的故障类型及保护措施39
4、6.1.1 电力变压器故障及不正常运行状态396.1.2 电力变压器继电保护的配置396.2电力变压器的故障406.3 主变压器继电保护装置416.3.1 主保护416.3.2 后备保护416.3.3 异常运行保护和必要的辅助保护416.4 三段式距离保护整定计算41总结44致谢45参考文献4646编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页1 绪论1.1 继电保护设计的背景和意义电力系统继电保护的发展经历了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段后，现在发展到了微机保护阶段。微机继电保护的发展史微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成
5、的继电保护。它起源于20世纪60年代中后期，是在英国、澳大利亚和美国。 电力系统继电保护的发展经历了机电型、整流型、晶体管型和集成电路型几个阶段后，现在发展到了微机保护阶段。电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源。电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。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，可能出现各种故障和不正常运行状态。故障中最常见，危害最大的是各种型式的短路。为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全监控系统，它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施控制。这样才能更进一步地确保电力
6、系统的安全运行。1.2 国内外继电保护的发展形势电力系统对微机保护的要求随着计算机硬件的发展也在相对的提高，、目前国内的电力系统绝大部分是交流电力。其主要特点是投资低、技术要求相对较低，变压后即可接入负荷。国内目前已经研制出远距离超高压直流输电系统，直流电力系统主要的特点是线路损耗小，特别适合于远距离输送电。但其投资成本大，设备中多加了整流、逆变的环节。交流电力系统的局限主要就是远距离输送电的时候线路损耗很大，压降也大，经济性相对变差。二次回路保护是弱电，但要懂一定的电气(强电)知识，因为它是控制强电的。微机控制它中单片机知识有用，且要求很高，要学高性能的(32 位)单片机或DSP 技术，因为
7、电网要求控制反应快、信号的傅立叶分析、局域网通信本等，因此用到的微处理器知识也是较深的。但单片机控制只是继电保护的一部分，继电保护是包括电气等方面的电力工业作为我国最重要的能源工业，一直处于优先发展。为了达到保护、测量和的控制需要，室外变电站的所有设备，随着我国社会、经济的快速发展和全国联网战略实施，它的发展战略体得到一个新的高度，以确认电力系统的安全、稳定运行和国民经济的长期、快速、稳步增长。1.3 设计内容的概述 1.负荷情况35KV出线10条（4个车间，每个车间2条），每条负荷8MVA ，长度3KM 。 2电源情况110KV电压等级电源进线2条,离中心变电站35KM,最大短路容量800M
8、VA,最小短路短路容量650MVA。1.4 设计的目的本次论文设计的主要目的主要有以下两个方面：一方面是自我检测，检测自己对大学四年所学专业知识的应用情况，努力做到学有所用，理论与实践相结合；另一方面是能力培养，培养自己在工程设计方面的理论分析能力和计算能力，同时提升自己使用AutoCAD画图和使用word编辑论文的能力。2 变电站的主接线设计变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的场所。110KV变电站属于高
9、压网络，电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线直关系着全厂电气设备的选择、是变电站电气部分投资大小的决定性因素。2.1 主接线的设计原则和要求 变电站主接线的选择是根据变电站系统中的地位和作用、地理位置、电压等级、变压器台数及容量和进出线等各种条件综合优化决定的。城市电网的安全可靠性固然重要，但是城市人口密度大，用地紧张，因此城网变电站接线除了满足安全可靠性外，还必须尽量简单化。因此变电站设计应该满足一下基本要求： 1、运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 2、具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调
10、度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。 3、操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。 4、经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。 5、应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增
11、加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。2.1.1 电气主接线的设计原则 电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。 1. 接线方式：对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路
12、变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在 110kV220kV 配电装置中，当出线2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4 回时，一般采用分段单母线接线。在枢纽变电站中，当110220kV出线在4回及以上时，一般采用双母接线。 2. 在大容量变电站中，为了限制610kV出线上的短路电流，一般可采用下列措施： （1）变压器分列运行； （2）在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器； （3）采用低压侧为分裂绕组的变压器。 （4）出线上装设电抗器。 2.1.2 设计主接线的基本要求 在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。 1. 可靠性供电可靠是
13、电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题： （1）可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结，设计时应予遵循。（2）主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合。因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。 （3）可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某所是可靠的，而对另一些所则可能还不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离变电站在系统中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，均从
14、以下几方面考虑： (1)断路器检修时，能否不影响供电。 (2)线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 (3)变电站全部停运的可能性。 2. 灵活性主接线的灵活性要求有以下几方面。 （1）调度灵活，操作简便：应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。 （2）检修安全：应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。 （3）扩建方便：应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需的改造最少。 3. 经济性在满足技术要求的前提下，做到经济合理。 （1）投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以选择价格合理的电气设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/610kV）变压器，以质量可靠的简易
