35kV电压等级的变电站规划设计

四川大学网络教育学院本科生(业余)毕业论文（设计）题 目 35kV 电压等级的变电站规划设计 办学学院 四川大学网络教育学院 校外学习中心 专 业 专升本 年 级 2014 春 指 导 教 师 李老师 学 生 姓 名 周伟 学 号 DH1141ZA024 2016 年 1 月 17 日本科毕业设计（论文）摘 要：本次毕业设计的题目是35kV 电压等级的变电站规划设计。根据设计的要求，在设计的过程中，用到了 35kV降压变电站的绝大多数的基础理论和设计方案，因此在设计过程中侧重了知识系统化能力的培养。设计可分为几部分：原始资料的分析、设计方案的确定、短路电流的相关计算、继电保护的配置、整定及校验的确定。 通过本次设计，学习了设计的基本方法，巩固四年以来学过的知识，培养独立分析问题的能力，而且加深对变电站的全面了解。目 录第 1章 绪论 1.1 国内外现状1.2 本设计的意义1.3 本设计主要工作第 2章 本设计继电保护分析2.1 继电保护概述2.1.1 继电保护装置的定义 2.1.2 继电保护装置原2.1.3 继电保护的任务2.1.4 继电保护装置的基本要求2.2 设计原始资料2.2.1 变电站电气接线图2.2.2 相关设计基础数据2.3 本系统工作状态分析 2.3.1 电力变压器的故障状态分析 2.3.2 变压器的不正常工作状态分析 2.3.3 线路故障状态分析 2.4 本设计继电保护设置 2.4.1 变压器继电保护装设置 2.4.2 线路继电保护设置 2.5 本设计主要继电保护原理概述 第 3章 短路计算 3.1 短路计算的概念及其意义.3.1.1 短路电流的危害 3.1.2 短路计算的目的3.1.3 短路计算的计算步骤3.2 电力系统的最大和最小运行方式定义3.3 短路计算部分3.3.1 系统等效电路简图3.3.2 基准参数的选定3.3.3 最大运行方式下相关计算3.3.4 最小运行方式下相关计算3.3.5 三相短路计算结果表第 4章 变压器继电保护的整定计算4.1 变压器瓦斯保护4.2 变压器差动保护4.2.1 确定基本侧4.2.2 计算差动保护一次侧的电流4.2.3 差动继电器基本侧动作电流4.2.4 确定差动继电器个绕组的匝数4.2.5 确定非基本侧平衡线圈匝数4.2.6 初步确定短路线圈的抽头4.2.7 灵敏度校验4.3 变压器过电流保护4.3.1 启动电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定4.3.2 继电器动作电流4.3.3 灵敏度校验4.4 过负荷保护4.4.1继电器动作电流整定计算，按躲过变压器额；4.4.2动作时限的整定，按躲过允许的短时最大负；4.5冷却风扇自启动4.5.1整定计算4.5.2继电器动作电流第 5章线路保护整定计算5.135kV线路三段式电流保护计算5.1.14.4.1 继电器动作电流整定计算，按躲过变压器额定电流整定4.4.2 动作时限的整定，按躲过允许的短时最大负荷时间整定4.5 冷却风扇自启动 4.5.1 整定计算4.5.2 继电器动作电流 第 5章 线路保护整定计算5.1 35kV线路三段式电流保护计算5.1.1 第一段无时限电流速断保护5.1.2 第二段带时限电流速断保护5.1.3 第三段过电流保护5.2 10kV线路保护整定计算5.2.1 电流速断保护整定5.2.2 过电流保护整定计算第 6章 防雷与接地6.1 变电所设备接地设计 6.2 防雷设计6.2.1 防雷的基本概念6.2.2 架空线的防雷的措施 6.2.3 变配电所的防雷措施结论56 致谢第 1章 绪论1.1 国内外现状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护技术的发展不断地注入了新的活力，建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约 10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50 年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而在 60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。变电所是电力系统在实际运用中的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电站是供电系统的枢纽，在生产和生活中占有特殊重要的地位。 电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好，便于扩建。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、危害最大的是各种形式的短路。为此，需要安装各种形式的保护装置，用分层控制方式实施安全监控系统，对包括正常运行在内的各种运行状态实施监控，以确保电力系统安全正常且更好的运行。数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站三个主要的特征就是“一次设备智能化，二次设备网络化，符合 IEC61850标准”，即数字化变电站内的信息全部做到数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。这使得数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。展望继电保护的未来发展 继电保护技术发展趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，出现了一些引人注目的新趋势。1.2 本设计的意义本次毕业设计内容为 35KV变电站的继电保护。本次设计的主要目的在于使学生整合大一至大四所学的知识，通过设计的手段从而达到检测学习情况目的。学习的最终目的就是结合实际将经验与创新应用于社会，为社会培养一个符合要求的高素质人才，体现了学校注重对学生理论加动手能力的培养、社会生产中对毕业生实际操作能力的必要要求。此次设计亦是对大学四年学习生涯的一个最终考察，对教学的一次验收，通过设计，可拓展自动化专业的知识，掌握相关工程规范，培养学生分析与解决实际问题的能力。本次设计以 35KV降压变电所为主要设计对象，在分析变电所主接线的构成和特点的基础上，确定保护的方式和类型；进行主变压器和 10KV出线线路的继电保护设计、整定计算等；进行控制、计量等相关设计；按规范要求绘制保护原理配置图。分析变电站的原始资料所给变电所的主接线，电压器台数、容量及型号，根据短路计算的结果，对变电所的一次设备进行选择和校验，同时完成出线电路的保护设计，最后进行有效的系统保护。1.3 本设计主要工作根据所给数据和系统图，分析和确定变压器以及出线的继电保护，绘制相关保护的原理配置图。进行相关的计算，包括一些阻抗计算、主变压器继电保护的配置以及线路继电保护的计算与校验的研究等。第 2章 本设计继电保护分析2.1 继电保护概述2.1.1 继电保护装置的定义根据张保会、尹硕根主编电力系统继电保护，一般将电能通过的设备成为电力系统的一次设备，如发电机、变压器、断路器、母线、输电线路、补偿电容器、电动机以及其他用电设备等。对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备，称为二次设备。继电保护装置就是能反映电力系统当中电气设备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。2.1.2 继电保护装置原理电力系统运行时存在正常、不正常工作和故障三种运行状态，要完成电力系统继电保护的基本任务，首先必须“区分”电力系统的这三种运行状态，并且要“甄别”出发生故障和出现异常的元件。而要进行“区分和甄别”，必须寻找电力元件再者三种运行状态下的可测量（继电保护主要测电气量）的“差异”，提取和利用这些可测参量的“差异”，实现对正常、不正常工作和故障元件的快速“区分”。依据可测量电气量的不同差异，可以构成不同原理的继电保护。目前已经发现不同运行状态下具有明显差异的电气量有：流过电力元件的相电流、序电流、功率及其方向；元件的运行相电压幅值、序电压幅值；元件的电压与电流的比值即“测量阻抗”等。继电保护装置原理如下图图 2-1 继电保护装置原理图(1) 测量比较元件测量比较元件用于测量通过被保护电力元件的物理参量，并与其给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。根据需要继电保护装置往往有一个或多个测量比较元件。常用的测量比较元件有：被测电气量超过给定值动作的过量继电器，如过电流继电器、过电压继电器、高周波继电器等；被测电气量低于给定值动作的欠继电器，如低压继电器、阻抗继电器、低周波继电器等；被测电压、电流之间相位角满足一定值而动作