110KV变电站继电保护设计.docx
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110KV变电站继电保护设计
110KV变电站继电保护设计
摘要
随着电力电网事业的发展,全国联网的格局已基本形成。
科技水平得到提高,电力环
境保护得以加强,使中国电力工业的科技水平与世界先进水平日渐接近。
电力管理水平和
服务水平不断得到提高,电力发展的战略规划管理、生产运行管理、电力市场营销管理以
及电力企业信息管理水平、优质服务水平等普遍得到提高。
进一步扩大了对外开放,积极
实施国际化战略。
做好110kV变电站继电保护设计工作是保证电网安全运行的重要环节。
继电保护被称为是电力系统的“卫士”,它的基本任务包括:
(1)当电力系统发生故障时,自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除,
保证系统其余部分迅速恢复正常运行,防止故障进一步扩大。
(2)当发生不正常工作情况时,能自动、及时地选择信号上传给运行人员进行处理,
或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。
继电保护的基本原理就是利用电气的突变来鉴别系统有无发生故障或不正常运行状
态,根据电力系统电气量的变化测量值与系统正常时的电气参数的对比来检测故障类型和
故障范围,以便有选择的切除故障。
一般继电保护装置由测量元件、逻辑元件和执行元件
组成,同时根据电力系统的要求,对于直接作用于断路器跳闸的保护装置,有四个方面的
基本要求:
选择性、快速性、灵敏性、可靠性。
本论文围绕110kV变电站的继电保护设计,结合自身曾从事继电保护工作的工作经
验及所学专业,根据设计原始资料提供的变电站的一次系统图,重点设计了电力系统基本
常识以及短路电流的计算、变压器和线路的继电保护配置以及主要保护整定计算等。
通过
计算和比较确定了变电站中电气设备的保护和自动装置的初步设计方案和配置选型;并确
定保护计算用运行方式,对拟采用的保护装置进行相关短路电流计算,并对保护和自动装
置进行整定计算,给出保护的整定计算计算结果和保护定值清单,对现场的保护设计工作
有一定的参考和借鉴作用。
1
1.1设计依据....................................................................................................................................................41.2设计工程概况............................................................................................................................................4
1.2.1接入系统方案................................................................................................................................4
1.2.2变电站规模....................................................................................................................................4
1.2.3系统主接线图................................................................................................................................51.3设计原始资料............................................................................................................................................5
1.3.1运行方式要求................................................................................................................................5
1.3.2系统接口参数................................................................................................................................6
1.3.3某乙站设备参数............................................................................................................................6
3.1配置原则....................................................................................................................................................93.2装置性能要求............................................................................................................................................9
3.2.1通用要求.........................................................................................................................................9
3.2.2变压器保护测控装置性能要求.................................................................................................10
3.2.3110kV线路保护测控装置性能要求.........................................................................................11
3.2.4三侧分段备自投保护测控装置性能要求................................................................................11
3.2.535kV线路保护测控装置性能要求...........................................................................................12
3.2.610kV电容器保护测控装置性能要求.......................................................................................12
3.2.710kV站用变保护测控装置性能要求.......................................................................................13
3.3装置选型及组屏方案.............................................................................................................................13
4.1基准参数选定..........................................................................................................................................144.2系统等效阻抗图......................................................................................................................................154.3短路电流计算..........................................................................................................................................15
4.3.1阻抗标幺值计算..........................................................................................................................15
4.3.2母线短路电流有名值计算.........................................................................................................16
5.1变压器保护整定......................................................................................................................................18
5.1.1瓦斯保护整定..............................................................................................................................18
5.1.2纵联差动保护整定......................................................................................................................18
5.1.310kV侧后备保护整定................................................................................................................19
5.1.435kV侧后备保护整定................................................................................................................20
5.1.5110kV侧后备保护整定..............................................................................................................21
5.2乙丙110kV双回线保护整定................................................................................................................22
5.2.1距离保护整定..............................................................................................................................22
5.2.2零序保护整定..............................................................................................................................23
5.2.3测距参数整定..............................................................................................................................245.3乙A35kV线保护整定...........................................................................................................................255.3乙B35kV线保护整定............................................................................................................................265.4电容器保护整定......................................................................................................................................27
2
5.5站用变保护整定..............................................................................................................................................27
5.6分段自投保护整定.................................................................................................................................28
3
1.1
1.1.1继电保护设计任务书
1.1.2执行有效的国家和行业的相关标准、规程和规范
DL/T769-2001电力系统微机继电保护技术导则
GB14285-1993继电保护和安全自动装置技术规程
GB15145-1992微机线路保护通用技术条件
DL/T667-1999远动设备及系统第5部分:
传输规约
GB/T7261-1987继电器及继电保护装置基本试验方法
GB/T3047.4-1986高度进制为44.45mm插箱、插件的基本尺寸系列
GB50062-1992电力装置的继电保护和自动装置设计规范
GB57772-1991
电力系统二次回路控制及继电保护屏(柜、台)通用技术条件
华北电集调[1995]11号文电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点
国家电力公司文件国家电网公司十八项电网重大反事故措施
DL/T5136-2001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定
华北调局继[2005]33号华北电网继电保护及安全自动装置压板统一命名规范
华北调局继[2005]7号关于继电保护光耦回路研讨会会议纪要及整改措施
1.2
1.2.1
某乙110kV变电站预计2010年投运,作为串供负荷变电站运行;某乙110kV变电站接入系统方案为:
新建某乙~某甲110kV线路2回,线路长度为6.103km,导线采用
22LGJ-240mm;新建某乙~某丙110kV线路2回,线路长度为18.595km,导线采用LGJ-240mm。
1.2.2
本期规模为2×50MVA变压器,电压等级110kV/35kV/10kV;110kV进线至某甲站2回,110kV出线至某丙站2回;采用单母分段接线方式。
35kV出线2回,分别为A用户1回,B用户1回(最终规模8回);采用单母分段接线方式。
10kV采用单母分段接线方式,提供站用电源并且为每台主变配置2×4.8Mvar电容器组。
4
1.2.3
1.3
1.3.1
某甲站正常运行方式110kV母线并列运行,1#变220kV、110kV中性点直接接地运行;甲乙一线带某乙站110kV5#母线,甲乙二线带某乙站110kV4#母线。
任一回线检修时,
另一回线带某乙站全部负荷。
某乙站正常运行方式110kV、35kV、10kV母线均分列运行,变压器中性点经间隙接
地;甲乙一线111开关在110kV5#母线通过1#变带35kV、10kV#5母线负荷,乙丙一线113开关在110kV5#母线带出某丙站110kV5#母线及1#主变负荷;甲乙二线112开关在110kV4#母线通过2#变带35kV、10kV#4母线负荷,乙丙二线114开关在110kV4#母线带出某丙站110kV4#母线及2#主变负荷;110kV、35kV、10kV分段#145、#345、#545开关备用,自投投入。
任一主变检修时,另一台主变带某乙站全部负荷;乙丙双回线任一回线
检修时,另一回线带某丙站全部负荷。
某丙站正常运行方式110kV、35kV、10kV母线均分列运行,变压器中性点经间隙接
地;乙丙一线在110kV5#母线通过1#变带35kV、10kV#5母线负荷;乙丙二线在110kV4#母线通过2#变带35kV、10kV#4母线负荷;110kV分段#145开关备用;35kV、10kV分段#345、#545开关备用,自投投入。
任一主变检修时,另一台主变带某丙站全部负荷。
5
1.3.2
1、系统侧接口参数:
根据运行方式要求,甲乙任一回线检修,另一回线带某乙站时的接口参数。
接口参数基准:
S=1000MVA,110kV侧U=115kV。
BB
某乙变电站110kV母线系统等值电抗标幺值:
X=0.7314,X=1.6168,1*max1*minX=1.0258,X=1.172o*maxo*min
甲乙双回线电抗:
X=X=2.536Ω甲乙一线甲乙二线11
2、系统侧接口定值:
甲乙双回线定值:
定值项目定值
CT/PT变比1200/5110/0.1
电流变化量起动值1A
零序、负序起动电流1A
零序补偿系数0.6
相间距离?
段定值0.47Ω0s
相间距离?
段定值3Ω1s
相间距离?
段定值12Ω4s
正序灵敏角71.5?
零序灵敏角71.5?
接地距离偏移角30?
相间距离偏移角15?
零序过流?
段定值33A0s
零序过流?
段定值4A1s
零序过流?
段定值3A1.5s3、某丙110kV变电站主变接口参数
接口参数基准:
S
=1000MVA,110kV侧U=115kV。
BB
某丙变电站单台变压器(S=31.5MVA)等值电抗标幺值:
N
X=3.479,X=-0.213,X=2.257T*T*T*
1.3.3
1、变压器参数:
型号SSZ11-50000/110
额定容量50000/50000/50000kVA
额定电压110?
8×1.25%/36.75?
2×2.5%/10.5kV
6
额定电流262.4/785.5/2749.3A接线形式Yn/yn/?
-11
短路电压百分比U%=12.87/U%=23.56/U%=8.08kkk
CT变比高:
600/5中:
1200/5低:
4000/5
2、110kV乙丙双回线路参数:
2导线型号LGJ-240mm
线路长度18.595km
导线排列方式垂直排列,最小间距:
3.5m平均档距306.58m
CT变比600/5
3、35kV乙A线线路参数:
架空线导线型号LGJ-95mm2
架空线路长度9.38km
导线排列方式垂直排列,最小间距:
2.5m平均档距306.58m
CT变比600/5
最大负荷8000kW
4、35kV乙B线线路参数:
架空线导线型号LGJ-95mm2
架空线路长度14.54km
CT变比600/5
最大负荷9500kW
5、电容器组参数:
型号BAMH11/?
3-1600-1W
额定容量3×1600kvar电容额定电压11/?
3kVY接线器额定电流251.93A
内部接线4串89并
串联型号CKK-96-10-6
电抗电抗率百分数6%
放电型号FDR3C(5.5/?
3+5.5/?
3)-4.0-1W线圈PT变比(单相)(5.5/?
3+5.5/?
3)kV/(100+100)V
电容器组CT变比600/5
7
6、站用变压器参数:
型号DKSC-500-100/10
额定容量315kVA
额定电压10.5kV/400V
额定电流17.3A
接线形式?
/yn-11
短路电压百分比U%=3.22k
零序阻抗6.01Ω
CT变比高:
100/5
本设计由某甲220kV变电站送出两路110kV出线,分带某乙110kV变电站两条母线,
并串供分带某丙110kV变电站两条母线,某乙、某丙站正常方式母线分列运行,为保证
供电可靠性,在各侧分段开关上配置自投保护。
某甲站110kV母线并列运行,主变220kV、110kV中性点直接接地运行;某乙、某丙站主变中性点不接地运行,所以在乙丙双回线上需配置零序保护,且不需考虑零序方向
问题。
110kV、35kV出线均采用架空线路,故障多系雷击、鸟害、树枝或其它飞行物等引
起的瞬时性短路故障,故出线保护上配置三相一次重合闸一套,以减少因线路瞬时性短路
故障停电所造成的损失。
为获得相对固定的保护范围及简化整定计算任务,110kV线路相
间故障保护采用不受系统方式影响的相间距离保护,且因配置了无方向零序保护,故接地
距离保护不使用;35kV系统为不接地系统,故出线保护仅配置简单的电流速断及过流保
护。
变压器为变电站的核心设备,从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的
安全性出发,配置反应变压器内部故障和油面降低的瓦斯保护;为灵敏反应变压器绕组、
套管和引出线的相间短路故障,配置能够有效解决空充变压器励磁涌流引起的保护不正确
动作的纵联差动保护。
同时为满足后备要求并且解决Y/?
变换后的保护无灵敏度问题,配置经复合电压闭锁的过电流保护。
频
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- 110 KV 变电站 保护 设计