鶴崗110KV變電所繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

楊春英 徐慶山

【摘 要】變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響著整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文按照現(xiàn)行的變電站繼電保護(hù)部分的設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)鶴崗110KV變電所進(jìn)行了繼電保護(hù)設(shè)計(jì)和研究。依據(jù)變電站保護(hù)配置原則對(duì)主變和線路進(jìn)行保護(hù)配置的選擇和整定，保障了鶴崗變電所的安全。

【關(guān)鍵詞】鶴崗；變電所；繼電保護(hù)；整定計(jì)算

0.引言

變電所是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。110kV變電所是電力網(wǎng)架的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其是對(duì)城區(qū)及縣鄉(xiāng)一級(jí)的電力供應(yīng)，處于電力供應(yīng)的中樞位置，其設(shè)計(jì)顯得尤為重要如何設(shè)計(jì)電網(wǎng)110kV變電所，是國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)、改造中需要研究和解決的一個(gè)重要課題。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，為滿足鶴崗負(fù)荷日益增長(zhǎng)的需要，提高對(duì)用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，擬建設(shè)一座110/10kV的區(qū)域性降壓變電所，本文在該變電站電氣主系統(tǒng)完成后，對(duì)其進(jìn)行了繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)，從而極大地保障了變電所的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.原始資料的分析

該變電所的原始資料如下：

（1）該變電所所址位于平原地帶，交通方便，無特殊環(huán)境污染。該地區(qū)最熱月平均氣溫30℃，年最高氣溫為40℃，年平均氣溫15℃，土壤溫度20℃。

（2）該變電所以110KV單回路與相距50KM的系統(tǒng)甲變電站相連；以110KV單回路與相距40KM的系統(tǒng)乙變電站相連，以10KV出線分別向附近的工廠和居民點(diǎn)供電，10KV出線共15回。

（3）系統(tǒng)電抗為0.05（當(dāng)選Sj=100MVA時(shí)）。

（4）變電所10KV側(cè)的最大負(fù)荷為35MW，最小負(fù)荷為最大負(fù)荷的60%；在15回出線中，最大一回的負(fù)荷按4MW考慮，負(fù)荷功率因數(shù)均按COSΦ=0.8考慮。

（5）110KV側(cè)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6000小時(shí)；10KV側(cè)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5000小時(shí)。

（6）110KV線路裝有瞬時(shí)動(dòng)作的主保護(hù)，其后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間按1秒考慮；10KV出線裝有瞬時(shí)動(dòng)作的主保護(hù)，其后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間按0.5秒考慮。

根據(jù)分析，110KV、35KV及10KV側(cè)均采用了單母分段方式，提高了負(fù)荷的供電可靠性。

2.繼電保護(hù)的配置

2.1繼電保護(hù)裝置是一種能反映電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)，并作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置

繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足四個(gè)基本要求：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性。

2.2 110kV保護(hù)配置

2.2.1 110kV進(jìn)線保護(hù)配置

a雙回線（電源側(cè)）：

主保護(hù)：電流方向橫差保護(hù)、零序電流方向橫差保護(hù)；后備保護(hù)：階段式距離保護(hù)、階段式零序電流方向保護(hù)、階段式接地距離；ZCH：檢無壓-同期三相自動(dòng)重合閘。

b單回線：

三段式距離保護(hù)；三段式零序電流方向保護(hù)；ZCH：檢無壓-同期三相自動(dòng)重合閘。

2.2.2 110kV母線采用電流相位比較式母線差動(dòng)保護(hù)（即使兩段母線分列運(yùn)行時(shí)，也能有選擇性動(dòng)作）

2.3 35kV側(cè)保護(hù)配置

（1）變電所A、變電所B兩線路保護(hù)配置。

采用二段式電流保護(hù)（電流速斷保護(hù)+定時(shí)限過電流保護(hù)）+三相一次ZCH

（2）變電所C、變電所D、化工廠三線路保護(hù)配置。

主保護(hù)：電流方向橫差保護(hù)；后備保護(hù)：二段式電流保護(hù)；三相一次ZCH

（3）35kV母線設(shè)有絕緣監(jiān)察裝置，不設(shè)專用母線保護(hù)，用主變過電流保護(hù)兼作母線保護(hù)。

2.4 10kV保護(hù)配置

（1）10kV出線回路保護(hù)配置。

a采用二段式電流保護(hù)（相間短路）

I段：電流速斷保護(hù)，保護(hù)線路全長(zhǎng)80%；II段：定時(shí)限過電流保護(hù)

b線路出線線路裝設(shè)三相一次自動(dòng)重合閘

c電纜出線裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，動(dòng)作于信號(hào)

（2）10kV母線設(shè)有絕緣監(jiān)察裝置，不設(shè)專用母線保護(hù)，用主變過電流保護(hù)兼作母線保護(hù)。

2.5主變保護(hù)配置

（1）瓦斯保護(hù)：重瓦斯保護(hù)：動(dòng)作于跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)；輕瓦斯保護(hù)：動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。

（2）縱差保護(hù)：反應(yīng)變壓器繞組、套管和引出線上的相間短路，110kV繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路。

（3）復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù) 電壓取35kV母線PT。

目的：防備外部相間短路所引起的過電流并作為瓦斯與縱差的后備保護(hù)。

（4）零序電流電壓保護(hù)。

變壓器專門設(shè)置接地保護(hù)作為縱差保護(hù)的后備保護(hù)。由于本變電所一臺(tái)主變中性點(diǎn)接地運(yùn)行，另一臺(tái)主變不接地運(yùn)行，兩臺(tái)主變中性點(diǎn)運(yùn)行方式可以改變，為了保護(hù)兩臺(tái)主變并列運(yùn)行且外部發(fā)生單相接地運(yùn)行時(shí)，如母聯(lián)差動(dòng)拒動(dòng)時(shí)，能夠首先斷開中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器。故每臺(tái)主變應(yīng)裝設(shè)零序電流和零序電壓保護(hù)，零序電壓保護(hù)的整定時(shí)間小于零序電流保護(hù)的整定時(shí)間。零序電壓保護(hù)接于變壓器中性點(diǎn)引出線的CT上，零序電壓保護(hù)接于母線PT的開口三角形線圈上。

（5）過負(fù)荷保護(hù)：動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。

3.繼電保護(hù)的整定計(jì)算

由于該變電所有3個(gè)電壓等級(jí)110KV、35KV和10KV，且本文篇幅有限，因此本文僅介紹10KV線路進(jìn)行了繼電保護(hù)整定計(jì)算。本設(shè)計(jì)選擇10kV出線配電站B作為整定計(jì)算，配電站BPmax=2000KW，Cosφ=0.85，線路全長(zhǎng)15公里。

已知（由短路電流計(jì)算而得來）配電站B線路首端在最小運(yùn)行方式下

配電站B線路末端在最大運(yùn)行方式下

配電站B線路末端在最小運(yùn)行方式下

根據(jù)保護(hù)配置10kV出線有電流速斷和過電流配合保護(hù)如下：

3.1無時(shí)限電流速斷保護(hù)

3.1.1動(dòng)作電流

a、按躲過線路末端最大短路來整定

b、躲過變壓器的勵(lì)磁涌流

考慮到CT、繼電器的誤差，為保證選擇性，選擇一個(gè)可靠性系數(shù)KK，一般在1.15-1.25之間，現(xiàn)按1.25選擇。

繼電器動(dòng)作電流式中Kjx為接線系數(shù)，兩相不完全星形、三相不完全星形接線其值為1。選DL-11/50繼電器，其整定范圍在12.5-50A。

3.1.2靈敏度檢驗(yàn)滿足靈敏度要求。

3.2定時(shí)限過電流保護(hù)

起動(dòng)電流整定

（1）正常時(shí)保護(hù)不起動(dòng)，即（2）當(dāng)外部故障后，保護(hù)應(yīng)能可靠地返回，其返回電流必須大于外部故障切除后流過保護(hù)的最大自起動(dòng)電流即.以上兩點(diǎn)是過流保護(hù)起動(dòng)電流I必須滿足的條件：

式中KK為可靠系數(shù)，取1.2，Kzq為自起動(dòng)系數(shù)，取1.3，Kh為恢復(fù)系數(shù)，取0.85。

繼電器動(dòng)作電流選用DL-11/10，整定范圍在2.5-10A。

靈敏度校驗(yàn)

近后備：用本線路末端最小短路電流來校驗(yàn)靈敏度。

滿足靈敏度要求。

動(dòng)作時(shí)限整定

按階梯原則與相鄰過電流保護(hù)中最大的動(dòng)作時(shí)限配合，取相鄰保護(hù)時(shí)間為1s。

所以選用DS-112型時(shí)間繼電器整定范圍0.25-3.5S。

4.結(jié)論

本文完成了鶴崗110kv變電所繼電保護(hù)設(shè)計(jì)。本文在前期電氣主系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，根據(jù)線路的特點(diǎn)，依照繼電保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)程和結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶攸c(diǎn)，進(jìn)行了繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，能夠?qū)σ淮卧O(shè)備進(jìn)行很好地檢測(cè)、控制、和保護(hù)，為鶴崗地區(qū)城市的發(fā)展提供更加穩(wěn)定高效的供電環(huán)境。

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