35kV继电保护课程设计专用

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1、35kV 电网继电保护毕业设计摘要电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源之一，电力系统的安全 稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态 而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。电力系统继电保护的基本作用 是：全系统范围内，按指定分区实时地检测各种故障和不正常运行状态，快速及 时地采取故障隔离或告警信号等措施，以求最大限度地维持系统的稳定、保持供 电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏。随着电力系统的飞速发 展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展 又为继电保

2、护技术的发展不断地注入了新的活力。随着电力系统的迅速发展。大量机组、超高压输变变电的投入运行，对继电 保护不断提出新的更高要求。继电保护是电力系统的重要组成部分，被称为电力 系统的安全屏障，同时又是电力系统事故扩大的根源，做好继电保护工作是保证 电力系统安全运行的必不可少的重要手段，电力系统事故具有连锁反应、速度快、 涉及面广、影响大的特点，往往会给国民经济和人民生活造成社会性的灾难。本次毕业设计的题目是 35kv 线路继电保护的设计。主要任务是为保证电网 的安全运行,需要对电网配置完善的继电保护装置 .根据该电网的结构、电压等 级、线路长度、运行方式以及负荷性质的要求，给 35KV 的输电线

3、路设计合适的 继电保护。ABSTRACT第一章 概 述1.1 电力系统继电保护的任务电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。 发电输电配电用电构成了一个电力系统。电力系统在运行中，各电气设备可能出现故障和不正常工作状态。不正常的 工作状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但未发生故障的运行状 态。如过负荷，过电压，频率降低，系统震荡等。故障主要是各种状态的短路和 断线，如三相短路，两相短路，单相接地短路，两相接地短路，发电机和电动机 以及变压器绕组间的匝间短路，单相断线，两相断线等。1.1.1 继电保护的基本任务（1）当电力系统中某电气元件发生故障时，能自动，迅速，有选择的将

4、故 障元件从电力系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速的恢 复正常运行。（2）当系统中电气元件出现不正常运行状态时，能及时反映 并根据运行维 护的条件发出信号或跳闸。原则上说:只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特 征，即可形成某种判据，从而构成某种原理的保护，且差别越明显，保护性能越 好。1.2 电力系统继电保护技术与继电保护装置1.2.1 统继电保护技术要求（1）起动失灵的保护为线路、过电压和远方跳闸、母线、短引线、变压器 （高抗）的电气量保护。（2）断路器失灵保护的动作原则为：瞬时分相重跳本断路器的两个跳闸线 圈；经延时三相跳相邻断路器的两个跳闸线圈和相关

5、断路器（起动两套远方跳闸 或母差、变压器保护），并闭锁重合闸。（3）失灵保护应采用分相和三相起动回路，起动回路为瞬时复归的保护出 口接点（包括与本断路器有关的所有电气量保护接点）。（4）断路器失灵保护应经电流元件控制实现单相和三相跳闸，判别元件的 动作时间和返回时间均不应大于 20ms。（5）重合闸仅装于与线路相联的两台断路器保护屏（柜）内，且能方便地 整定为一台断路器先重合，另一台断路器待第一台断路器重合成功后再重合。（6）断路器重合闸装置起动后应能延时自动复归，在此时间内断路器保护 应沟通本断路器的三跳回路，不应增加任何外回路。（7）闭锁重合闸的保护为变压器、失灵、母线、远方跳闸、高抗、短

6、引线 保护。（8）短引线保护可采用和电流过流保护方式，也可采用差动电流保护方式。（9）短引线保护在系统稳态和暂态引起谐波分量和直流分量影响下不应误 动作（10）短引线保护的线路或变压器隔离刀闸辅助接点开入量不应因高压开关 场强电磁干扰而丢失信号。对隔离刀闸辅助接点的通断应有监视指示。1.2.2 继电保护装置 继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状 态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护装置一般由测量元件，逻辑元件和执行元件三部分组成。1.2.3 继电保护装置的分类 按保护所起的作用分类可分为：主保护，后备保护，辅助保护等。 主保护是指满足系统稳定和

7、设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护 元件故障的保护。 后备保护是指当主保护或断路器据动时用来切除故障的保护。 辅助保护是为了补充主保护和后备保护的性能的简单保护。1.3 继电保护的基本要求对继电保护装置有哪些基本要求 要求是：选择性、快速性、灵敏性、可靠 性。选择性：系统中发生故障时，保护装置应有选择地切除故障部分，非故 障部分继续运行；快速性“短路时，快速切除故障这样可以 缩小故障范围，减少短路电流引起的破坏； 减少对用记的影响； 提高系统的稳定性；灵敏性：指继电保护装置对保护设备可能发生的故障和正常运行的情况, 能够灵敏的感受和灵敏地作，保护装置的灵敏性以灵敏系数衡量。可靠性：对

8、各种故障和不正常的运方式，应保证可靠动作，不误动也不 拒动，即有足够的可靠。1.4 电网继电保护的设计原则1.4.1 35kV 线路保护配置原则（1）每回35kV线路应按近后备原则配置双套完整的、独立的能反映各种类 型故障、具有选相功能全线速动保护（2）每回35kV线路应配置双套远方跳闸保护。断路器失灵保护、过电压保 护和不设独立电抗器断路器的500kV高压并联电抗器保护动作均应起动远跳。（3）根据系统工频过电压的要求，对可能产生过电压的500kV线路应配置 双套过电压保护。（4）装有串联补偿电容的线路，应采用双套光纤分相电流差动保护作主保 护（5）对电缆、架空混合出线，每回线路宜配置两套光纤

9、分相电流差动保护 作为主保护，同时应配有包含过负荷报警功能的完整的后备保护。（6）双重化配置的线路主保护、后备保护、过电压保护、远方跳闸保护的 交流电压回路、电流回路、直流电源、开关量输入、跳闸回路、起动远跳和远方 信号传输通道均应彼此完全独立没有电气联系。（7）双重化配置的线路保护每套保护只作用于断路器的一组跳闸线圈。（ 8）线路主保护、后备保护应起动断路器失灵保护。1.4.2 35kV 母线保护配置原则（1）每条 500kV 母线按远景配置双套母线保护，对 500kV 一个半断路器接 线方式，母线保护不设电压闭锁元件。（2）双重化配置的母线保护的交流电流回路、直流电源、开关量输入、跳 闸回

10、路均应彼此完全独立没有电气联系。（3）每套母线保护只作用于断路器的一组跳闸线圈。（4）母线侧的断路器失灵保护需跳母线侧断路器时，通过起动母差实现。1.4.3 35kV 断路器保护配置原则（1）一个半断路器接线的 500kV 断路器保护按断路器单元配置，每台断路 器配置一面断路器保护屏（柜）。（2）当出线设有隔离开关时，应配置双套短引线保护。（3）重合闸沟三跳回路在断路器保护中实现。（4）断路器三相不一致保护应由断路器本体机构完成。（5）断路器的跳、合闸压力闭锁和压力异常闭锁操作均由断路器本体机构 实现，分相操作箱仅保留重合闸压力闭锁回路。（6）断路器防跳功能应由断路器本体机构完成。第二章 系统

11、中各元件的主要参数计算2.1 标幺制及标幺值计算方法所谓标幺制，就是把各个物理量均用标幺制来表示的一种相对单位制2.1.1 标幺制的概念标幺制（per unit）电路计算中各物理量和参数均以其有名值与基准值的比值 表示无量纲体制。例如物理量A,有其相应基准值AB,则A的标幺值A*=A/AB。 2.1.2 标么值的折算进行电力系统计算时,除采用有单位的阻抗、导纳、电压、电流、功率等进行 运算外,还可采用没有单位的阻抗、导纳、电压、电流、功率等的相对值进行运 算.前者称有名制,后者称标么制.标么制之所以能在相当宽广的范围内取代有名 制,是由于标么制具有计算结果清晰、便于迅速判断计算结果的正确性、可

12、大量 简化计算等优点。标么值=实际有名值（任意单位） /基准值（与有名值同单位） 对于直接电气联系的网络,在制订标么值的等值电路时 ,各元件的参数必须按统 一的基准值进行归算.由于各元件的额定值可能不同,因此,必须把不同基准值的 标么阻抗换算成统一基准值的标么值.现统一选定的基准电压和基准功率分别为 V和S,则电抗的实际有名值换算成标么值，即在工程计算中规定,各个电压等级 都以其平均额定电压 V 作为基准电压.根据我国现行的电压等级, 各级平均额定 电压规定为 3.15, 6.3, 10.5, 15.75, 37, 115, 230, 345, 525KV2.2 双绕组变压器的参数计算变压器的

13、参数一般是指其等值电路中的电阻RT,电抗XT,电导GT和电纳 BT，变压器的变比K。根据铭牌上所给的短路损耗 PS,短路电压VS%,空 载损耗 PO,空载电流10%。前两个数据由短路试验得到，用以确定RT和XT； 后两个数据由空载试验得到,用以确定 GT 和 BT。电阻RT：变压器作短路试验时，将一侧绕组短接，在另一侧绕组施加电压，使 短路绕组的电流达到额定值.由于此时外加电压较小, 相应的铁耗也小, 可以认为 短路损耗即等于变压器通过额定电流时原、副方绕组电阻的总损耗.在电力系统 计算中 ， 常用 变压器三相额定容量和额定线电压进行参数计算， 则公式 为:RTQ=APSKWVN2KVxlO3

14、/SN2KVA电抗 XT: 当变压器通过额定电流时， 在电抗上产生的电压降的大小， 可以用 额定电压的百分数表示 ， 对于大容量变压器 ， 其绕组电阻比电抗小得多 ， 则公 式:XTQ=VS%xVN2KVxl03/100/SNKVA电导GT:变压器的电导是用来表示铁芯损耗的.由于空载电流相对额定电流 来说是很小的， 绕组中的铜耗也很小， 所以近似认为变压器的铁耗就等于空载损 耗，则公式为:GTS=AP0KWxl0-3/VN2KV电纳 BT: 变压器的电纳代表变压器的励磁功率. 变压器空载电流包含有功 分量和无功分量， 与励磁功率对应的是无功分量. 由于有功分量很小， 无功分量和 空载电流在数值

15、上几乎相等.BTS=I0%xSNKVAxl0-3/100/VN2KV变压比 KT: 在三相电力系统计算中 ， 变压器的变压比通常是指两侧绕组空 载线电压的比值. 对于星形和三角形接法的变压器 ， 变压比与原副方绕组匝数比相等;对于星三角形接法的变压器，变压比为原副方绕组匝数比的 杼倍.根据电力系统运行调节的要求,变压器不一定工作在主抽头上,因此,变压器运行中的实 际变比，应是工作时两侧绕组实际抽头的空载线电压之比2.3 绕组变压器的参数计算三绕组变压器等值电路中的参数计算原则与双绕组变压器的相同，下面分别 确定各参数的计算公式。2.3.1 电阻参数计算电阻R1,R2,R3:为了确定三个绕组的等值阻抗,要有三个方程，为此，需要有三 种短路试验的数据.三绕组变压器的短路试验是依次让一个绕组开路 ，按双绕组 变压器来作. 通过查手册可得短路损耗分别为， 则有APSl=l/2(APS(l-2)+APS(3-1)-APS(2-3)APS2=l/2(APS(l-2)+APS(2-3)-APS(3-1)APS3=1/2(APS(2-3)+APS(3-1)-APS(1-2)求出各绕组的短路损耗后，便可导出双绕组变压器计算电阻相同形式的算式，即:RiQ=PsiKWVN2KVxlO3/SN2KVA2.3.2 电抗参数计算电抗X1