220KV北关一次降压变电所继电保护电气部分初步设计.doc

220kv 北关一次降压变电所继电保护电气部分初步设计 -1- 摘摘 要要 本文根据继电保护及安全自动装置技术规程对北关变电所做出了一套较为完善 的保护配置方案，并配有详细的原理说明。这次设计的主要内容是北关变电所的主变压 器的选择、主接线的选择、短路计算、保护配置，继电器整定计算等进行设计。通过对 变压器的选择，来保证电力系统的安全运行。 其主要采用的保护有继电保护、瓦斯保护、变压器差动保护，零序保护，过负荷保 护等。本次设计是我们学生全面运用所学基础理论、专业知识对实际问题进行设计（或 研究）的综合性训练，同时还是我们将来走向工作岗位而奠定的基本实践。通过本次设 计可以增强我们运用所学知识解释实际问题的能力和创新能力，以便更好地适应工作的 需要。 电力系统继电保护的设计与配置是否合理，直接影响电力系统的安全运行，故选择 保护方式时，满足继电保护的基本要求。选择保护方式和正确的计算，以保证电力系统 的安全运行。 在此次设计中，我严格遵守设计规定，认真对待此次设计，最终完成了设计任务。 由于新技术的不断发展，加之自己的专业水平还有待提高、巩固。所以设计中还存在不 足，恳请老师批评指正。 关键词 电力系统，继电保护，保护配置，继电器整定计算 沈阳工程学院毕业设计 -2- abstract this important task of this design is protective relaying design of sabstation through the pootective distribution of the tramsformer and lines. ensure the electric power systems safe operation. mainly uses the protection has the gas to protect, the transformer differential motion protection, the electric current, the load, the distance protection. this design is we in school period carries on last the count for much comprehensive practice teaching link, also is our student comprehensively utilizes studies the basic theory, the specialized knowledge carry on the design to the actual problem (or research) the comprehensive training, simultaneously or we future will move towards the basic practice which the work post will establish. may strengthen us through this design to utilize studies the knowledge explanation actual problem the ability and the innovation ability, in order to meets the work need well. the electric power systems protective relaying design and distribution whether is rational directly affect safe operation whon selecting protective duty. should satisfy basic requires of protectivc relaying selecting protective detty and right calculated setting ensures the electric power systems safe operation key words electric power system, relay protection, setting(up) to compute, sensitivity calibration 220kv 北关一次降压变电所继电保护电气部分初步设计 -3- 目录 摘摘 要要 -1 1 abstractabstract -2 2 目录目录 -3 3 引引 言言 -6 6 第一篇第一篇 说明书说明书 -7 7 1 1 变电所主变压器的选择变电所主变压器的选择 -7 7 2 2 变电所电气主接线的选择变电所电气主接线的选择 -9 9 2.1 电气主接线的设计原则-9 2.2 电气主接线的基本要求-9 2.3 电气主接线的设计程序-11 2.4 主接线的拟定方案及选择-11 3 3 短路电流计算短路电流计算 -1313 3.1 短路电流计算的目的、规定和步骤-13 3.2 三相短路电流的计算-14 4 4 继电保护及其自动装置的规划继电保护及其自动装置的规划 -1616 4.1 继电保护及其设计-16 4.1.1 220kv 及中性点直接接地电网线路保护配置-16 4.1.2 短线路纵差保护的整定计算 -17 4.1.3 变压器保护的配置 -17 4.1.4 变压器的保护配置方案-18 4.2 主保护部分 -20 4.2.1 气体保护(瓦斯保护) -20 4.2.2 纵差动保护或电流速断保护 -20 4.2.3 过负荷保护-20 4.2.4 复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过电流保护-21 4.2.5 主变高压侧零序保护-21 4.2.6 其他保护：变压器温度、信号监测装置-21 5 5 各种继电保护原理各种继电保护原理 -2323 5.1 变压器的各种保护-23 5.1.1 瓦斯保护工作原理 -23 5.1.2 瓦斯保护的原理接线图 -24 沈阳工程学院毕业设计 -4- 5.1.3 瓦斯保护评价 -24 5.1.4 瓦斯保护的反事故措施 -25 5.1.5 瓦斯保护原理电路 -25 5.2 变压器纵差动保护-26 5.2.1 bch2 型差动保护-27 5.2.2 变压器差动保护的方式 -28 5.3 复合电压起动的过电流保护 -29 5.4 主变高压侧零序保护-31 5.5 过负荷保护-32 5.5.1 过负荷保护 -32 5.5.2 过负荷的整定 -32 5.6 过激磁保护-33 5.7 油温监测-33 第二篇第二篇 计算书计算书 -3434 6 6 主变压器选择的容量计算主变压器选择的容量计算-3434 6.1 变电所 60kv 的用户总容量 -34 6.2 折算到变压器的容量-34 6.3 据主变压器容量选择规则 -34 8 8 路电流计算路电流计算-3535 8.1 三相对称短路计算-35 8.2 元件阻抗归算到系统的标幺值计算-35 8.3 网络化简-37 8.4 短路点计算-41 8.5 60kv 侧最小运行方式下的短路电流-45 8 8 整定计算部分整定计算部分-4747 8.1 整定计算-47 8.1.1 变压器的整定计算原则及其整定计算-47 8.1.2 变压器瓦斯保护整定-47 8.1.3 变压器差动保护整定-47 8.1.4 复合电压起动的过电流整定计算-51 8.1.5 零序电流保护-51 8.1.6 过负荷保护的整定计算-52 8.2 变压器油温监测 -52 结结 论论 -5353 致致 谢谢 -5454 220kv 北关一次降压变电所继电保护电气部分初步设计 -5- 参参 考考 文文 献献 -5555 附附 录录 -5656 沈阳工程学院毕业设计 -6- 引引 言言 本设计书是根据 2013 年毕业生毕业设计任务书的要求所编写的，是为了让毕业生适 应电力系统的发展需要，使毕业生能更深刻、实际的接触电力系统的个中相关知识。 本设计的设计课题是关于北关变电所 1 号主变的继电保护、选定进行设计。 继电保护是电力系统中最不可缺少的，电力系统在运行中不可避免的会出现各种故 障或不正常运行状态，这些故障或不正常运行状态若不及时正确处理，都可能引发一系 列的事故，造成电能质量降低到不能允许的程度，造成人身伤亡及电气设备损坏等，后 果之严重是不可预示的，所以必须装设继电保护装置，尽量防止故障的发生。所以在毕 业设计中，继电保护装置的选择是一个重要环节。 在设计前期，我对继电保护的作用及意义进行了较全面的分析，并在开题中进行了 详尽的说明。在短路电流计算中，我对每一点发生短路都进行了细致的计算，对继电保 护配置方案进行了具体的说明。此次设计中，我严格遵守设计规定，认定对待本次设计， 最终完成了设计任务。本设计书编写过程中曾遇到过各种各样的问题和困难，指导老师 李晶老师给予了宝贵的意见的精心指导，在此表示深切的谢意。 220kv 北关一次降压变电所继电保护电气部分初步设计 -7- 第一篇 说明书 1 变电所主变压器的选择 主变选择的一般原则 1.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。 当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的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%。通常一次变电所采用 75%， 二次变电所采用 60%。 2、变压器形式的选择 （1）主变一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，在 220kv 的边电所中， 可采用单相变压器组。当装设一组单相变压时，应考率装设备用相，当主变超过一组， 且各组容量满足全所负荷的 75%时，可不装设备用相。 （2）当系统有调压要求时，应采用有载调压变压器。对新建的变电所，从网络经济 运行的观点考虑，应注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价，通常在短期内是 可以回收的。 （3）与两个中性点直接接地系统连接的变压器，除低压负荷较大或与高中压间潮流 不定情况外，一般采用自耦变压器，但仍需作经济比较。 （4）具有三种电压的变电所，例如 220kv、110kv、63kv，一般采用三绕组变压器 3、主变容量的确定 （1）为了正确的选择主变容量，要绘制变电所的年及日负荷曲线，并从该曲线得出 变电所的年、日最高负荷和平均负荷。 （2）主变容量的确定应根据电力系统 510 年发展规划进行。 （3）变压器最大负荷按下式确定： （1.1）pk m p o 式中 -负荷同时系数； 0 k -按负荷等级统计的综合用电负荷。p 对于两台主变的变电所，其变压器的额定容量可按下式确定： （1.2） me ps7 . 0 总安装容量为： （1.3） mm pp e s4 . 17 . 02 这样，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。 沈阳工程学院毕业设计 -8- 根据计算，确定变压器型号为 sfp7-50000/220 主要参数如下： 高 压：un1=22022.5%kv 低 压：un2=46kv 额定容量：s=50000kva 阻抗电压：uk%=12 空载损耗：p0=61kw 空载电流：i0%=1.0 负载损耗：pk=401kw 连接组标号：yn,d11 本次设计的 220kv 降压变电所采用 2 台主变并列运行的方式。 220kv 北关一次降压变电所继电保护电气部分初步设计 -9- 2 变电所电气主接线的选择 电气主接线是指变电所的变压器、输电线路怎样与电力系统相连，从而完成输配电 任务，它是变电所的重要组成部分。采用何种主接线形式，与电力系统原始资料，发电 厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关，并且对电气设备选 择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟订都有较大的影响。 因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电所的具体情况，全面分析， 正确处理好各方面的关系，通过技术经济比较，合理的选择主接线方案。 2.1 电气主接线的设计原则 设计变电所电气主接线时，所遵循的总原则：符合设计任务书的要求；符合有 关的方针、政策和技术规范、规程；结合具体工程特点，设计出经济合理的主接线。 为此，应考虑下列情况： 明确变电所在电力系统中的地位和作用 变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所是枢纽变电所、 地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位 和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。考虑近期和远期的发 展规模变电所主接线设计应根据 510 年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和 分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，来确定主接线的形式以及连接电源 数和出线回数。 2.2 电气主接线的基本要求 1、可靠性 供电的可靠性是电力生产和分配的首要要求，停电会对国民经济各部门带来巨大的 损失，往往比少发电的价值大几十倍，会导致产品报废、设备损坏、人身伤亡等。因此， 主接线的接线形式必须保证供电可靠。因事故被迫中断供电的机会越小，影响范围越小， 停电时间越短，主接线的可靠程度就越高。研究主接线可靠性应注意的问题如下： （1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用。变电所是电力系统的重要组成部分， 其可靠性应与系统要求相适应。如：对于一个小型的终端变电所的主接线一般不要求过 高的可靠性，而对于一个大型超高压变电所，由于它在电力系统中的地位很重要，供电 容量大、范围广，发生事故可能使系统运行受到扰动，甚至失去稳定，造成巨大损失， 因此其电气主接线应采用供电可靠性高的接线方式。 （2）变电所接入电力系统的方式。现代化的变电所都接入电力系统运行。其接入方 式的选择与容量大小、电压等级、负荷性质以及地里位置和输送电能距离等因素有关。 （3）变电所的运行方式及负荷性质。电能生产的特点是发电、变电、输电、用电同 一时刻完成。而负荷的性质按其重要意义又分为类、类、类之分。当变电所设备 沈阳工程学院毕业设计 -10- 利用率较高，年利用小时数在 5000h 以上，主要供应类、类负荷用电时，必须采用 供电较为可靠的接线形式。 （4）设备的可靠程度直接影响着主接线的可靠性。电气主接线是由电气设备相互连 接而成的，电气设备本身的质量及可靠程度直接影响着主接线的可靠性。因此，主接线 设计必须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。随着电力工业的不 断发展大容量机组及新型设备投运、自动装置和先进技术的使用，都有利于提高主接线 的可靠性，但不等于设备及其自动化元件使用得越多、越新、接线越复杂就越可靠。相 反，不必要的接线设备，使接线复杂、运行不便，将会导致主接线可靠性降低。因此， 电气主接线的可靠性是一次设备和二次设备在运行中可靠性的综合，采用高质量的元件 和设备，不仅可以减小事故率，提高可靠性，而且还可以简化接线。此外，主接线可靠 性还与运行管理水平和运行值班人员的素质有密切的关系。 2、灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换。不仅正常运 行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或电气设备检修及故障时，也能适应调度的要 求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。同时设 计主接线时应留有发展扩建的余地。对灵活性的要求如下： （1）调度时，可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在 事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。 （2）检修时，可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不 致影响电力网的运行和对用户的供电。 （3）扩建时，可以容易地从初期接线过度到最终接线。在不影响连续供电或停电时 间最短的情况下，投入变压器或线路而不互相干扰，并对一次和二次部分的改建工作量 最少。 3、经济性 在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。与使主接线可靠、灵 活，必然要选高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资的增加。因此，主接线 的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。一般从以下方面考虑： （1）投资省。主接线应简单清晰，节省断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感 器、避雷器等一次设备；使继电保护和二次回路不过于复杂，节省二次设备和控制电 缆；限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器；如能满足系统安全运 行及继电保护要求，110kv 及以下终端或分支变电所可采用简易电器。 （2）占地面积小。主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。 （3）电能损失少。在变电所中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器，应经济合 理地选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压器而增加电能损耗。 此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，变电所接 入系统的电压等级一般不超过两回。 220kv 北关一次降压变电所继电保护电气部分初步设计 -11- 2.3 电气主接线的设计程序 电气主接线的设计伴随着变电所的整体设计，即按照工程基本建设程序，历经可行 性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段等四个阶段。在各阶段中随 要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计思路、方法和骤相同。其具 体设计步骤和内容如下。 （1）对原始资料进行分析，具体内容如下： 1）本工程情况。主要包括：变电所类型；设计规划容量；变压器容量及台数；运行 方式等。 2）电力系统情况。电力系统近期及远期发展规划（510 年） ；变电所在电力系统中 的位置（地理位置和容量位置）和作用；本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级 电压中性点地方式等。 3）负荷情况。负荷的性质及地理位置、电压等级、出线回路数及输送容量等。电力 负荷在原始资料中虽已提供，但设计时尚应予以辨证地分析。因为负荷的发展和增长速 度受政治、经济、工业水平和自然条件等方面影响。如果设计时，只依据负荷计划数字， 而投产时实际负荷小了，就等于积压资金；否则电量供应不足，就会影响其他工业的发 展。 4）环境条件。当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔、地震等 因素对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。特别是我国土地辽阔，各地气 象、地理条件相差甚大，应予以重视。对重型设备的运输条件也应充分考虑。 5）设备制造情况。为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制 造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性，经济性和可靠。 （2）拟定主接线方案。根据设计书任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟 定若干个主接线方案。因为对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母 线结构等考虑的不同，会出现多种接线方案（近期和远期） 。应依据对主接线的基本要求， 从技术上论证各方案的优点，淘汰一些明显不合理的方案，最终保留两个或三个技术上 相当，又都能满足任务书要求的方案，再进行可靠性定量分析计算比较，最后获得最优 秀的技术合理、经济可行的主接线方案。 （3）主接线经济比较。 （4）短路电流计算。对拟定的电气主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流 计算。 （5）电器设备的选择。 2.4 主接线的拟定方案及选择 本变电所的电压等级为 220kv/60kv，220kv 侧有进线 2 回，60kv 侧有出线 12 回。根 据主接线设计必须满足供电可靠性，保证电能质量，满足灵活性和方便性，保证经济性 的原则，初步在两侧各拟定两个主接线方案，进行选择： 220kv 侧主接线采用单母线分段和双母线接线 2 种接线方案。 沈阳工程学院毕业设计 -12- 60kv 侧主接线采用单母线分段带旁路接线和双母线带旁路接线 2 种接线方案。 下面列表比较各种方案的特点，根据设计要求从中选出最佳方案. 表 2.1 220kv 侧母线接线比较方式 方案 项目 单母线分段接线双母线接线 可靠性 对重要用户可以从不同段引出 两个回路。 当一段母线发生故障，分段断 路器自动将故障段切除，保证 正常母线不间断供电。 可以轮流检修母线而不致使供电中断。 检修任一母线的隔离开关时，只停该路。 母线故障后，能迅速恢复供电。 灵活性 当出线为双回时，常使架空线 路出现交叉跨越。 扩建时需向两个方向均匀扩建。 调度灵活。 扩建方便。 便于试验。 经济性接线简单清晰，设备较少。 增加了母线的长度、隔离开关的数量 和配电装置架构，占地面积增大，投 资增多。 隔离开关容易误操作，需在隔离开关 和短路器之间装设联锁装置。 表 2.2 60kv 侧母线接线比较方式 方案 项目 双母线带旁路接线单母线分段带旁路接线 可靠性 1.可以轮流检修母线而不致使供 电中断。 2.检修任一母线的隔离开关时， 只停该回路，旁路提高供靠性。 3.母线故障后，能迅速恢复供电。 1.对重要用户可以从不同段引出两个回路。 2.当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段 切除，保证正常母线不间断供电，带旁路保证供 电可靠性。 灵活性 1.调度灵活。 2.扩建方便。 3.便于试验。 1.当出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越。 2.扩建时需向两个方向均匀扩建。 经济性1.投资较小。1.接线简单清晰，设备较少 根据以上几种方案的比较以及本次设计变电所的实际情况，一次侧为 2 回进线，而 且根据负荷的不同变化需要经常改变主接线的运行方式，二次侧出线，有 12 回出线，并 220kv 北关一次降压变电所继电保护电气部分初步设计 -13- 且用户基本都是有重要负荷的，因此决定主接线的一次侧采用双母线接线；二次侧采用 双母线带旁路母线接线。 3 短路电流计算 产生短路的主要原因是电气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、线路杆塔也能造成短路事故。所谓短路是指相与相之间通过电弧或其他较小阻抗 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。 3.1 短路电流计算的目的、规定和步骤 1.短路电流计算的主要目的: 1). 电气主接线的比较与选择。 2). 选择断路器等电器设备，或对这些设备提出技术要求。 3). 为继电保护的设计以及调试提供依据。 4). 评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。 5). 分析计算送电线路对通讯设施的影响 2.短路电流计算一般规定 1).接线方式 计算短路电流所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最 大运行方式） ，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 2).计算容量 应按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，一般取工程建成 后的 510 年。 3).一般按三相短路计算 4).短路计算点 在正常接线方式时，通过设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 5).短路计算方法 在工程设计中，短路电流计算均应采用实用计算法。即在一定的假设条件下计算出 短路电流的各个分量。 3.计算步骤-实用计算法 1). 选择计算短路点。 2). 绘出等值网络（次暂态网络图） 。 3). 化简等值网络：将等值网络化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出 各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。 x 4). 求计算电抗。 js x 沈阳工程学院毕业设计 -14- 5). 由运算曲线查出各电源提供给的短路电流周期分量的标幺值。 6). 计算无限大容量的电源提供给的短路电流周期分量的标幺值。 7). 计算短路电流周期分量有名值和短路容量。 8). 计算短路电流冲击值。 9). 绘制短路电流计算结果表。 3.2 三相短路电流的计算 1.等值网络的绘制 1).网络模型的确定 计算短路电流所用的网络模型为简化模型，即忽略负荷电流；发电机用次暂态电抗 表示；认为各发电机电势模值为 1，相角为 0。 2).网络参数的计算 短路电流的计算通常采用标幺值进行近似计算。常取基准容量为一整数 100mw 或 b s 1000mw 而将各电压级的平均额定电压取为基准电压即=1.05，从而是计算大 b u av u n u 为简化。 2.化简等值网络 采用网络简化法将等值电路逐步化简，求出各电源与短路点之间的转移电抗。 在工程计算时，为进一步简化网络，减少工作量，长将短路电流变化规律相同或相 近的同类型发电机可以合并；直接接于短路点的发电机一般予以单独考虑，无限大容量 的电源应该单独计算。 3.三相短路电流周期分量任意时刻的计算 进行网络简化时，求出各个等值电源与短路点之间的转移电抗，再将其换算成以 i x 等值电源容量为基准的标幺值，即为该电源的计算电抗。 jsi x = （3.1） jsi x b ni i s s x 式中 - 第 i 个等值电源的额定容量，mva；i=1，2，n 。 ni s 1).无限大容量电源 当供电电源为无限大容量或计算电抗3.45 时，则可以认为其周期分量不衰减，此时 js x （3.2） js xx ii 11 或 2).有限容量电源 当供电电源为有限容量时，其周期性分量是随时间衰减的。这时工程上常采用运算 曲线法来求得任意时刻短路电流的周期分量。 3).总的短路电流周期分量的有名值 最后将得到的各电源在某同一时刻供出的短路电流的标幺值换算成有名值，然后相 加，便得到短路点某一时刻的三相短路电流周期分量，即 220kv 北关一次降压变电所继电保护电气部分初步设计 -15- （3.3 ） 式中 -有限容量供给的短路电流周期分量标幺值； ti i -无限大容量电源供给的短路电流的标幺值； i -短路点 t 秒短路电流周期性分量的有效值，ka 。 t i 4.三相短路电流冲击值的计算 三相短路电流的最大峰值出现在短路后半个周期，当 f=50hz 时，发生在短路后 0.01s，此峰值被称为冲击电流。其计算式为 sh i 2iki ssh 式中 -冲击系数。 （发电机出口 1.9；其他地点 1.8） s k 本次设计所选的短路点取为变电所两台主变高压侧的点和低压侧并列运行时的。 1 d 2 d 计算结果如下： 表 3.1 短路电流周期分量有效值 短路点0/s2/s4/s 1 d0.083ka0.083ka0.083ka 2 d0.373ka0.387ka0.433ka 点冲击电流： 1 d “ 1.822.55 6.3816.27k sh iia 点冲击电流： 2 d “ 1.822.55 7.9920.4k sh iia b b b ni n i tit u s i u s ii 33 1 沈阳工程学院毕业设计 -16- 4 继电保护及其自动装置的规划 4.1 继电保护及其设计 4.1.1 220kv 及中性点直接接地电网线路保护配置 在 220kv 中性点直接接地电网,线路得相间短路及单相接地短路保护均应动作于短路 器跳闸. 在下列的情况下,应装设一套全线速动保护: (1) 根据系统稳定要求有必要时. (2) 线路发生三相短路时,如使发电厂厂用母线电压低于允许值(一般约为 70%额定电 压),且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时. (3) 如电力网的某些主要线路采用全线速动保护后,不仅改善本线路保护性能,而且 能够改善整个电网保护的性能时. 对 220kv 线路,符合下面条件之一时,可装设二套全线速动保护: (1) 根据系统稳定要求. (2) 复杂网络中,后备保护整定配合有困难时. 对于需要装设全线速动保护的电缆短线路及架空短线路,可采用倒引线保护或光纤通 道的纵联保护作为主保护,另装设多段式电流电压保护或距离保护作为后备保护. 220kv 线路宜采用近后备方式.但某些线路,如能实现远后备,则宜采用远后备,或同时 采用远近结合的后备方式. 220kv 线路保护可按下列原则配置: (1) 反映接地短路的保护配置 对 220kv 线路,当接地电阻不大于 100时,保护应能可靠地,有选择地切除故障.如已 满足装设一套或二套全线速动保护的条件,则除装设全线速动保护外,还应装设接地后备 保护,宜装设阶段式反时限零序电流保护;也可采用接地距离保护,并辅以阶段式或反时限 零序电流保护. (2) 反映相间短路的保护装置 对于 220kv 线路,首先考虑是否装设全线速动保护.如装设全线速动保护.则除此,还 要装设相间短路后备保护(如相间距离后备保护)和辅助保护(如电流速短保护). 对单侧电源单回 220kv 线路,如不装设全线速动保护,可装设三相多段式电流电压保 护作为本线路的主保护及后备保护,如不能满足灵敏性及速动性的要求时,则应装设相间 距离保护作为本线路的主保护及后备保护. 对双侧电源单源单回,如不装设全线速动保护,应装设相间距离保护作为本线路的主 保护及后备保护. 220kv 北关一次降压变电所继电保护电气部分初步设计 -17- 正常运行方式下,保护安装对短路,电路速短保护的灵敏系数在 1.2 以上时,可装设电 流速短保护作为辅助保护. 对于平行线间的相间短路,一般可装设横差动电流方向保护或电流平衡保护作为主保 护.当灵敏度和速动性不能满足要求时,应在每一回线路上装设纵联保护作主保护,装设带 方向后不带方向元件的多段式电流保护或距离保护作后备保护,并作为单回线运行时的主 保护和后备保护.当采用近后备保护方式时,后备保护分别接于每一回线路上;当采用远后 备方式时,则应接入双回线路的电流. 对于平行线路的接地短路宜装设零序横差动保护作为主保护;装设接于每一回线路的 带方向或不带方向的多段式零序电流保护作为后备保护,当作远后备保护时,可接两线路 零序电流之和,以提高灵敏度. 4.1.2 短线路纵差保护的整定计算 34km 及以下的短线路（包括 110kv 及以上电压等级） ，无论是采用电流电压保护还 是采用距离保护，常常都不能满足选择性、灵敏性和速动性的要求。在这种线路上经常 需要采用纵差保护以适应系统运行的需要。发电厂厂用电源线（包括带电抗器电源线） ， 一般距离较短，宜装设纵差动保护。 4.1.3 变压器保护的配置 变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备。它的安全运行直接关系到电力系统供 电和稳定运行，特别是大容量变压器，一旦因故障损坏造成的损失就更大。因此必须真 对变压器的故障和异常工作情况，根据其容量和重要程度，装设动作可靠，性能良好的 继电保护装置。一般包括： （1）反映内部短路和油面降低的非电量（气体）保护，又称瓦斯保护。 （2）反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的差动保护，或电流速断 保护 （3）作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护（或带有复合电 压起动的过电流保护或负序电流保护或阻抗保护） 。 （4）反映中性点直接接地系统中外部接地短路的变压器零序电流保护。