基于智能变电站二次设备模块化设计探讨论文（五篇范例）

第一篇：基于智能变电站二次设备模块化设计探讨论文

摘要：模块化二次设备对国内厂家生产技术水平的提高具有重要的作用，其能够避免社会资源的浪费，显著提高经济效益和社会效益。本文从二次设备集成化思路及关键技术入手，进而探讨了模块化二次设备设计方案，智能化变电站电气二次模块化设计，以其为相关设计人员作理论依据和重要的参考。

关键词：模块化设计;二次设备;变电站二次设备集成化思路及关键技术

1.1需求分析

二次设备整合和集成是实现新一代智能变电站最终目标的首要任务及重要途径。从技术和产业发展需求的角度来分析，二次设备按面向间隔配置，每个间隔部署保护、测控、PMU、计量、录波等装置，各装置功能相互独立，可靠性高，维护方便。随着计算机技术发展及芯片集成化处理能力不断提高，在保障电网安全运行可靠的前提，将现有成熟应用的功能、设备进行集成或整合。

1.2整合方案

针对新一代智能变电站新技术的提出，可以采用面向多间隔进行同类功能集成;面向单间隔进行不同类的多功能集成;智能化变电站系统在逻辑上可分为站控层，间隔层和过度层三个层次，站控层设备集成则采用一体化业务平台。对站控层进行优化整合，设置两套本地功能监控主机，一台集成监控主机，操作员站，数据服务器，保护故障信息子站功能，另一台集成监控主机，操作员站，数据服务器，工程师站功能，其余功能独立设置。

间隔层设备集成方式采用多功能测控装置、多合一集成装置、保护测控装置、站域保护控制装置、集中式保护;例如将故障录波装置和网络记录仪一般独立配置和组屏，实现两者大部分采集单元的共享。35KV线路、并联电容器、电抗器、站用变在保护测控一体化的同时，增加计量插件即可实现计量功能。在间隔层实现全站打印机优化配置。

过程层设备集成方式采用合并单元智能终端集成装置，就地柜安装;完成与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量采集，设备运行状态监测、控制命令的执行等。.1.3关键技术

新型二次设备的关键技术有：

(1)集成化二次设备硬件平台化技术，采用通用一体化硬件平台和插件式功能板件设计，达到“插件易更换，装置易互换”的应用效果;模块化的二次设备由不同的功能单元组成，包括保护、测控、故障录波、网络分析仪、同步时钟、服务器、交换机j辅助控制设备、交直流馈线单元、交流ATS、直流充电模块、数据网设备、二次安防设备、光端机、PCM等等、通过不同类型、数量的功能单元进行排列组合，来形成适用于不同电压等级不同规模变电站的模块。同进采用模块化的多CPU硬件架构加速内部总线统一高效的数据采样、数据处理、数据存贮、数据传输处理。

(2)二次设备功能模块化和配置组态技术，通过装置支撑软件提供接口，将应用功能与硬件平台解耦;选配不同的插件和功能模块组建合适的应用装置;应用功能模块支持可视化编程和配置组态;具有结构清晰、集成度高、扩展性好、适应性强等特点。

(3)二次设备运行状态采集和监视技术，由自检信息扩展至物理板件、通信端口以及逻辑链路等监测;采用嵌入式采集方式;为二次设备可视化运维、健康评估和状态检修提供数据支持。

(4)时间同步状态监测技术，闭环时间同步状态管理，监测量包括对时状态测量数据和设备状态自检数据，前者对二次设备外部进行对时同步侦测，后者对于二次本身故障进行快速侦测，如对时信号状态等。采用SNTP问答机制进行时间同步状态监测;以告警直传上送时间同步状态给调度。

2二次设备模块化设计

二次设备采用模块化设计，解决传统建设模式存在的现场施工量大、施工周期长、建设质量难以掌控、二次设备接线工作量大的问题。采用预制电缆，实现一次设备本体与智能控制柜间的标准化“即插即用”连接;减少现场接线、调试工作量，最终实现一次设备与二次设备、二次设备间的标准化“即插即用”方案。

模块的安装如搭积木玩具一样，将模块组装在相应的位置上。便于现场施工，提高施工进度与质量。首先需要将模块接口标准化能够同时实现多个模块之间的机械拼接，电气拼接与网络拼接。机械方面拼接是指模块的安装、固定。电气方面拼接是指多个模块的装置电源，外部强弱电开入等接口进行整合;网络方面拼接是指将多个模块的以太网、现场总线等网络通信方式进行整合。

2.1模块化设计方案

2.1.1组合二次设备的模块式设计

结合变电站标准配送式理念，针对组合式二次设备的特点，在现有硬件系统及生产丁艺不需大改的基础上，设计组合式二次柜体，集成多个功能模块设备(后台、服务器、电源等)，在厂家生产、拼装、调试后，以整体形式发往现场，减少现场施工量及施工周期。组合柜内采用固定模块式设计，方便后期更换及运维。

2:1.2组合二次设备的即插即用

由厂家在柜内设置集中接线区，将柜间装置的输入输出信号及电源在集中接线区进行航空插头配置，通过与柜外的预制光缆和预制电缆直接连接，达到与系统沟通的功能。建议采用装置加标准件的模式安装于模块安装于本体上，尽量不用或少用紧固件，支持功能单元的在线更换。组合柜与外部预制线缆在现场可进行快速对接，实现即插即用。

2.2模块化组屏及内部接线方案

二次设备室组屏采用模块化组屏方式，模块柜内通过采用一体化底座完成屏柜固定及预制线缆储纤功能;通过屏间侧壁开孔，完成模块内部走线，减少现场安装接线。

2.3模块柜组合二次设备的即插即用方案

各模块间及与各一次设备之间，采用航空插头实现电气设备本体与汇控柜间的标准化连接，采用预制光缆等“即插即用”连接方式替代现场熔接，减少现场接线、调试工作量，最终实现一次设备与二次设备、二次设备间的标准化连接方案。

参考文献

[1]曹楠，王芝茗，李刚等.智能变电站二次系统动态重构初探[J].电力系统自动化，2014(5).[2]郭鑫.智能变电站二次设备仿真测试技术研究[D].华北电力大学2015.

第二篇：智能变电站二次系统设计论文

1智能变电站二次系统配置方案

1.1保护配置

保护配置主要从变压器保护、线路保护以及母线保护三个方面进行。在进行线路保护时要注意提高采样值差量和暂态量的速度。在进行变压器保护时要注意励磁涌流的影响，通常会采用广义瞬时功率保护原理来辅助差动保护。这两点都是易于实现的主保护原理。广域后备保护系统由于其具有智能决策功能，可以在进行后背保护在线整定时集中全网信息，利用最少的通信量最快的数据更新速度完成决策工作。智能变电站二次系统在进行保护时简化了原来的布线，将主保护功能由原集控室下放到设备单元内，使通信网络的负担减轻。并利用集中式母线保护和具有主站的分布式差动来实现母线主保护。

1.2通信配置

在通信配置这一方面，智能变电站与传统变电站的差别不大，但是就其发展而言，数据的更快速的传播与数据量的加大会对通信配置提出更加安全可靠的要求。1.3计量配置采用三态数据为预处理数据的计量模块，进行误差量溯源实现现场检验和远程检验。根据计量模块所具有的通信优势，促进变电站与大用户之间的互动，进行信息采集与资源的优化配置，促进各个智能化电网环节的协调运行。

2智能变电站二次系统设计方案及应用

2.1系统构成过程层、间隔层、站控层是变电站二次系统在功能逻辑方面的划分。其中站控层对间隔层以及过程层起到一个全面监测与管理的作用。其主要构成是操作员站、主机、保护故障信息子站、远动通信装置、功能站。间隔层具有独立运作的能力，能够在没有网络的状态下或是站控层失效的状态下独立完成监控，由测量、保护、录波、相量测量等组成。过程层主要进行采集电气量、监测设备运行状态以及执行控制命令的工作，由合并单元、互感器、智能终端构成。

2.2网络结构

过程网络的组网标准是电压等级。主要的网络形式有双星形、单星形、点对点等。通常要依据不同电压等级和电气一次主接线配置不同的网络形式。单套配置的保护及安全自动装置、测控装置要采用相互独立的数据接口控制器同时接入两套不同的过程层网络。双重化配置的保护及安全自动装置应分别接入不同的过程层网络。单星形以太网络适合用于110KV变电站站控层、间隔层网络。双重化星形以太网络适合用于220KV及以上变电站站控层、间隔层网络。考虑到变电站网络安全方面以及运行维护。智能变电站，特别是高电压等级、联网运行的变电站，在兼顾网络跳闸方式的同时仍保留直采直跳的方式。

2.3二次系统网络设计原则

本文以220KV变电站为例，分析站控层设备的配置。远动通信装置与主机均采用双套配置，无人值班变电站主机可兼操作员工作站和工程师站。保护及故障信息子站与变电站系统共享信息采集，无需独立配置。

1）网络通信设备配置需按一定原则进行。特别是交换机的端口数量一定要符合工程规模需求，端口规格在100M~1000M范围内。两台智能电子设备所接的数据传输路由要控制在4个交换机以内。每台交换机的光纤接入量要控制在16对以内。由于网络式数据连接中交换机起到重要的作用，为保证智能变电站的安全运行，交换机必须保证安全稳定，避免故障的发生。

2）应对独立配置的隔层设备测控装置进行单套配置，采用保护测控一体化装置对110KV及以下电压等级进行配置，采用保护测控一体化装置对继电保护就地安装的220KV电压等级进行配置。继电保护装置的配置原则与常规变电站一致，220KV变电站故障录波及网络分析记录装置按照电压等级分别配置，统一配置110KV及以下变电站，单独配置主变压器。

3）过程层的配置。对于110KV及以上主变压器本体配置单套的智能终端，对于采用开关柜布置的66KV及以下配电装置无需配置智能终端。在配电装置场地智能组件柜中分散布置智能终端。

4）合并单元的配置。110KV及以下电压等级各间隔单套配置，双重化保护的主变各侧冗余配置，同一间隔内电压互感器和电流互感器合用一个合并单元。

3结束语

综上所述，智能变电站的发展、变革以及建设是实现电网发展完善的基础。智能变电站二次系统设计方法的不断发展优化会促进智能变电站作用及优势的更好的发挥。针对我国智能化变电站二次系统设计的实践经验及相关原则，其应用发展道路一定会更广阔。

第三篇：数字化变电站二次设备配置方式探讨论文

摘要：随着技术的进步，变电站一次设备逐渐向数字化的方向发展。这对二次设备提出了新的挑战。在一次设备数字化的基础上，二次设备的配置将更加多样化。本文将描述数字化变电站可能的几种二次设备配置方式，并从经济性、可靠性、设备管理方式等方面探讨各种配置方式的优缺点。

关键词：数字化变电站;变电站二次配置;变电站保护配置;变电站二次网络

从国际国内的情况看，数字化PT/CT及智能化一次设备开始大量应用于各个电压等级的变电站，使变电站的二次布线有了革命性的变化。采用电磁型PT/CT的传统变电站，一次系统的信号采用电缆以模拟量的方式传送到控制室，控制室的二次设备必须具备自己的采样回路才能获取需要的数据;而采用数字化的PT/CT及智能化一次设备的数字化变电站，其一次系统的信号通过光缆以数字量的方式送到控制室，控制室的二次设备只需要具备通信功能即可获取需要的数据，节省了电缆投资，提高了采样性能，增强了二次系统的可靠性。本文将在传统的二次设备配置的基础上，提出几种新的二次设备配置的方法，并探讨各种配置方法的优点和缺点。

一、变电站二次设备的传统配置方式

因二次设备的采样数据不能共享，故所有二次设备都有自己的采样回路，获得的采样数据只能自己使用，导致一二次设备之间有大量的电缆连线，为设备的调试及施工带来了大量的查线工作，同时二次系统的配置形成了目前的各个二次系统之间互不联系的局面。在传统变电站中，一般的配置情况为：

(一)高压部分(110KV及以上电压等级)采用每个对象分别配置一套保护装置及一套测控装置的模式。保护装置具有该间隔需要的所有保护功能，如距离、零序、差动、过流等。测控装置测量该间隔的电压、电流、相角、功率、频率等，同时具有控制功能。

(二)低压部分采用保护测控一体化的方式，即每个对象配置一台装置，该装置具有测量、控制和保护的功能。

(三)各个电压等级的母线分别配置母线差动保护装置，有几种电压等级就需要几台母线差动保护装置，高压断路器需配置断路器保护装置。有一些母联还需配置母联保护装置。

二、数字化变电站过程层组网方式

国内目前在建的数字化变电站中，虽然已经实现一次设备的数字化，但二次设备依然按照传统变电站的方式配置，没有充分发挥数字化变电站经济、简洁及可靠的优势，主要原因是目前的数字化变电站中一次设备的数据传输用的最多的还是点对点传输方式，造成数据共享还只能在有限的范围内，无法做到全站共享的方式c”。很多数字化变电站中的过程层网络结构还相对保守，主要采用PT/CT的远端模块将数据传送给控制室中的合并单元，由合并单元分成多路光纤点对点传给保护、测控以及其他设备。

该模式符合目前国内对保护测控设计的基本思路，即采用最安全的点对点传输模式，最大限度减少数据传输延时，同时避免了采用以太网传输时数据过分依赖以太网设备的问题。

但随着技术的进步，以太网设备可靠性稳定性大幅度提高，可采用以太网共享数据的模

该模式为一次设备的数据直接上网，各个间隔单独组网，每个间隔的网络通过路由器互连。这种组网方式下，只需单个间隔数据的保护测控设备，可通过间隔层交换机获取数据，对于需要多个间隔数据的保护测控设备(如母差保护)，则可通过路由器获取全站的数据。这种模式组网简单，数据隔离方便，较好平衡网络负荷能，可有效分散网络设备不稳定造成数据丢失的风险。

三、变电站二次设备配置方式革新的条件

随着一次设备的数字化及以太网技术的发展，使一次设备将其信号通过以太网传送到控制室成为可能。一次设备的数据通过以太网为二次设备共享，可大大简化二次设备的设计及二次系统的布线。IEC61850的全面推广，为不同设备之间的数据共享提供了依据及可行的方法。断路器及开关刀闸能通过网络接收命令并执行，并通过网络将自己的状态及执行结果送给控制方，这些智能化的一次设备使二次设备可以摆脱传统思维模式的束缚而重新设计及配置。这些条件的具备，为二次系统重新设计提供了可靠的保障。同时也需要在电力系统管理模式上进行革新，以适用全新的数字化变电站的建设及运行管理。

四、几种数字化变电站二次设备配置方案

在数字化变电站中，二次设备不需要采样回路，只需要配置网卡就可获得所需的数据，使二次设备向小型化、智能化及高集成化方向发展a多种传统二次设备的功能集成在单台二次设备中成为可能，将大大减少设备投入成本。根据数字化变电站的特点，本文总结了以下4种数字化变电站二次设备配置方式，叙述如下：

(一)按传统方式配置二次设备

这种配置方式在上文已经叙述，这里不再赘述。传统配置方式是在传统变电站模式下发展起来的，目前各项运行管理方法也是基于该模式发展起来的。因此在数字化变电站中采用这种配置方式后，目前运行管理方法不用做任何改变即可适用。这种配置方式没有充分利用数字化变电站数据共享的优势，配置显得复杂且经济性不好。

(二)按对象配置方式

该模式采用保护测控一体化的方式，每个对象不再分别配置保护和测控，而只需配置一套装置，该装置完成该对象的所有保护及测控功能。这样在装置内部可以共享一些计算数据，简化了二次系统的复杂度，提高了系统的经济性。这种配置方式将自动化专业和保护专业合二为一，故必须改变目前运行管理过程中存在的按专业设置部门的方式，否则在运行管理上将出现盲点。

五、结语

目前国内的数字化变电站建设中，绝大多数采用传统方式配置二次设备，避免了管理方式的改变。但采用传统方式配置数字化变电站的二次设备，不能充分发挥数字还变电站简化二次设计及节约成本的优势。集中式配置方式因风险过于集中，在目前的技术及环境下很难执行。采用按对象配置和按功能配置的方式能极大的简化变电站二次系统，且较好的分散设备风险。但采用新的配置方式缺乏运行管理经验。为改变二次设备配置方式，必须对目前的运行管理方式进行创新，否则很难适用新的数字化变电站二次设备。

参考文献：

[1]叶罕罕，许平，宗洪良，王少伟，数字化变电站的电压互感嚣配置和电压切换[J]，电力系统自动化，2008，24.[2]丁书文，史志鸿.数字化变电站的几个关键技术问题[J].继电器，2008，10.[3]赵丽君，席向东.数字化变电站技术应用[J].电力自动化设备，2008，05.[4]张沛超，高翔，数字化变电站系统结构[J]，电网技术，2006，24.

第四篇：关于智能变电站设计的毕业设计(论文)开题报告

华 北 电 力 大 学

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

题目： 浙江云林110kV智能变电站设计

学生姓名： ** 学 号： ********** 所在院系： 电气与电子工程学院 专业班级：******** 指导教师： ***** 职 称： 副教授

2011 年 4 月 5 日

一、选题背景和意义

变电站作为输配电系统的信息源和执行终端，要求提供的信息量和实现的集成控制越来越多，因此，目前的变电站迫切需要一个简约的、智能的系统，实现信息共享，以减少投资，提高运行、维护效率。这些运行和管理的需求使智能变电站成为变电站自动化系统的发展新方向。随着计算机应用技术和现代电子技术的飞速发展，智能变电站离我们越来越近。

建设智能变电站（即数字化变电站）的必要性 1.电力市场化改革的需要

变电站作为输配电系统的重要组成部分，市场化改革对其也提出了新的要求：从变电站外部看，更加强调变电站自动化系统的整体信息化程度，和与电力系统整体的协调操作能力；从变电站内部看，体现在集成应用的能力上，也不同于传统的变电站自动化装置的智能。2． 现有变电站自动化系统存在的不足

1）装置功能独立，且部分内容重复，缺乏高级应用。虽然独立的装置实现了智能，但是却没有真正意义上的变电站系统智能，由于功能独立，装置间缺乏整体协调、集成应用和功能优化；高级应用功能，如状态估计、故障分析、决策支持等尚未完全实现。

2）二次接线复杂、CT/VT负载过重由于测量数据和控制机构不能共享，自动化装置之间缺乏通信等原因，变电站内二次接线十分复杂，且系统内使用的通讯规约不统一，不同的厂家使用不同的通讯规约，在系统联调的时候需要进行不同程度的规约转换，加大了调试的复杂性，也增加了运行、维护的难度，给设计、调试和维护带来了一定的困难，降低了系统的可靠性。同时，存在大量硬接线，造成CT/VT负载过重。

3）装置的智能化优势未得到充分利用。由于站内各套独立的自动化装置间缺乏集成应用，使得智能装置的作用并未完全发挥，从而降低了自动化系统的使用效率和投资价值。

4）缺乏统一的信息模型。相互独立的自动化装置间缺乏互操作性，一方面局限了其在站内的应用，另一方面也给集控中心对信息的集成和维护带来困难。

数字化变电站是基于IEC61850标准体系上，采用了非常规互感器、智能化的一次设备、网络化的二次设备，能够实现智能设备之间的互操作和信息的共享。因为IEC61850技术的先进性，它将推动我国电力系统自动化控制的变革，为我国电力系统稳健、持续的发展奠定坚实的基础，也将产生巨大的效益。数字化变电站是智能电网发展的主要方向。

二、国内外研究现状

我国的智能变电站的发展及研究现状：

国家电网公司在《国家电网公司“十一五”科技发展规划》中明确担出在‘十一五’期间要研究、实施示范智能变电站。国内各网省公司纷纷开始智能变电站试点工程的建设。

目前，智能变电站技术很多，有些已成熟，有些还在研究阶段，有的还处于概念阶段。如：

1）一次设备智能化的实践：目前已有应用，如淮北桓潭110kV智能变电站。2）二次功能网络化的实践：目前已有工程应用，如洛阳金谷园110kV数字化变电站。

3）设备状态检修的实践：智能一次设备状态检修的实践，继电保护二次设备状态检修的实践，目前正在开展研究。

4）站内智能高级应用方案研究：智能告警及分析决策经济运行与优化控制等，正在研究阶段。

5）分布协同智能控制与智能保护研究：目前正在研究阶段。6）主变压器应用新型光栅式温度在线监控系统：目前正在研究阶段。7）GIS组合电气应用SF6压力、微水在线监测系统。

智能变电站研究、建设工作尚处于赴阶段，重点工作主要集中在智能化开关设备的研究开发，尚不具备大范围推广应用的基本条件。主要问题表现在： 1）智能变电站没有相应的设计规范、验收规范、装置检验规程、计量检定规程、运行规范等，需要在实践中不断研究、摸索并制定。

2）智能变电站技术尚不成熟，在智能设备检测装置、一体化信息、平台开发等方面还存在不足之处。

3）智能变电站的投产，使得原有的检验手段已不能满足现场检验的需要，亟待研究新的检测方法，配置相应的检测仪器。

4）智能变电站与传统变电站的导致在维护界限、人员分工等方面需要重新划分。

国外的变电站自动化技术的发展：

国外的变电站自动化技术的发展是从20世纪80年代开始的，以德国西门子公司为例，该公司于1985年投运了第一套变电站自动化系统LSA-678，此后陆续在德国及欧洲投运的该型变电站自动化系统达300多套，LSA-678变电站综合自动化系统1995年在中国正式投运。LSA-678系统结构有两类：一类是全分布式系统；另一类是集中与分布式相结合的系统。这两类系统均由64MB测控系统、7S/7U保护系统和8TK开关闭锁系统三部分构成。

20世纪90年代，日本在多座高压变电站采用了以计算机监控系统为基础的运行系统，其主要特点是继电保护装置下放至开关站，并设置微机控制终端，采集测量值和断路器触点信息，通过光缆传输到主控制室的后台计算机系统中，断路器及隔离开关的操作命令也由主控制室通过光缆下达至终端执行。

总体上来看，国外变电站自动化技术的发展趋势同国内的发展趋势基本上一致，分布式变电站自动化系统已逐步成为技术发展的主流。

三、设计（论文）的主要研究内容及预期目标

主要研究内容：

1）分析智能变电站和传统变电站的区别。2）分析智能变电站需求和功能

3）了解数字化变电站三层网络的含义，在变电站内，三层网络内各智能设备的类型和特点是什么。

4）了解GOOSE、MMS、SV的组网特性。

5）以浙江110KV云林变为例，对站内的二次设备产品、网络、监控后台进行设计和配置。其中包括：

Ⅰ.完成智能变电站一次系统设计

包括变压器的选择：变压器型号及台数的确定；变压器中性点接地方式选择、变压器容量的选择等；电气主接线设计：主接线设计的原则、常见的主接线方式、主接线的经济技术方案比较、主接线的确定；短路电流计算的相关要求和规定、短路点的选取、短路电流的计算；电气设备选择的原则、主要电气设备的选择等。Ⅱ.完成智能变电站二次系统设计 包括通信方式设置，通讯系统协议等。

本文将以浙江云林110KV变电站为契机，设计出技术先进、稳定、典型的新型智能变电站。

四、工作进度安排1、3月25日——4月5日 熟悉课题，收集相关资料，了解相关背景知识，进行可行性分析2、4月5日——5月15日 学习数字化前沿技术和数字化产品测试，并在此基础上结合IEC61850理论基础，完成课题的主题设计，其中包括智能变电站的一次和二次系统的设计，分别分3周时间共计6周进行了解和设计。

3、5月15日——5月25日 完成毕业设计论文，分初步完成和最后修改两步完成。

五、参考文献

[1] 高 翔 数字化变电站应用技术 北京：中国电力出版社,2008 [2] 高 翔，继电保护状态检修应用技术，北京：中国电力出版社,2008.[3] 庞红梅, 李淮海，张志鑫，周海雁 110kV智能变电站技术研究状况 电力系统与保护控制，2010.3 [4] 易永辉 智能变电站信息采集及相关应用研究 许继集团有限公司 2011 [5] GB 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程

[6] 35～110KV 变电所设计规范 GB 50229-2006 主编部门:中华人民共和国能源部 批准部门:中华人民共和国建设部 施行日期:1993 年 5 月 1 日

[7] 《110(66)千伏～220千伏智能变电站设计规范》 国家电网公司，2010 [8] DL/T 587-2007微机继电保护装置运行管理规程 [9] 姚春球, 发电厂电气部分.北京:中国电力出版社,2008 [10]许继 Q/XJS 11.050－2001电力系统保护与监控装置通信规约[S] [11]殷志良 数字化变电站中采样值同步技术研究[J].华东电力，2008 [12]林宇锋 智能电网技术体系探讨[J].电网技术，2009

六、指导教师意见

该同学查阅了大量智能变电站相关参考文献，对论文题目认识清楚，有初步的研究思路，研究计划合理，完成了开题报告的要求。

指导教师签名：*****

2011 年 4 月 6 日

第五篇：110kv变电站二次系统设计

****大学毕业设计（论文）说明书

摘

要

本论文主要讲述的是110kV变电站继电保护的配置，整定计算。目前，110kV变电站主要是直接向广大用户供应和分配电能，是包括发电、输变电和配电在内的整个电力系统的最终环节。由于电力系统具有发、供、用同时的特点，一旦配电系统发生故障，将造成系统对用户供电的中断，同时也有可能使整个电力系统受到影响，甚至被破坏,造成巨大的经济损失。因此，必须提高110kV配电系统的可靠性，给变电站的设备装设动作可靠、迅速、性能完善的保护，把故障影响限制在最小范围内，保证向用户提供持续的电能。

电力系统继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分。它对电力系统安全稳定地运行和对用户的不间断供电起着极为重要的作用，没有继电保护的电力系统是不能运行的。电力系统继电保护的设计与配置是否合理直接影响到电力系统的安全稳定运行。如果设计与配置不当，继电保护将不能正确动作，从而会扩大事故的停电范围。给国民经济带来严重的恶果，有时还可能造成人身和设备安全事故。因此，为了保证110kV变电站的正常运行，必须根据《规程》来设置变电站所需要的保护装置，并根据满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性进行整定值，使整个系统的各种继电保护有机协调地布置，正确地发挥作用。

设计共分为六个章节，第二章给出了系统的原始数据并确定了主接线方式；第三章介绍了各种继电保护的原理；第四章为短路计算，确定系统短路时的短路电流；第五章为整定计算，为系统配备的各种继电保护整定出动作值。其中变压器的主保护包括瓦斯保护和纵联差动保护,后备保护包括复合电压启动过电流保护、零序电流保护和过负荷保护。母线配备了母线完全电流差动保护，简单可靠。110kV侧线路配备了三段距离保护，35kV侧配备了三段距离保护和电流速断保护，10kV侧只设置了电流速断保护即可满足要求。关键词：配电系统, 变电站, 电力系统继电保护, 短路电流，整定计算

I ****大学毕业设计（论文）说明书

Abstract

What this text mainly told is system disposition of relay protection of 110kV distribution, calculate whole definitely.At present, 110kV transformer substation to supply the masses of users with and assign the electric energy directly mainly, it is the final links of the whole power system including generate electricity , the power transmission and transformation and distribution.Because the power system takes place, supports, uses the characteristic at the same time , once the distribution system breaks down, the ones that cause the system to supply power to users break down, may make the whole power system influenced at the same time , even destroyed, cause the enormous economic losses.So must improve 110kV distribution dependability of system, apparatus to give transformer substation install movement reliable , rapidly , complete protection of performance, influence the trouble to confine to minimum range, guarantee to offer the lasting electric energy to users.The relay protection of power system and security automatics are important components of the power system.It operates and plays an extremely important role safly in users' incessant power supply steadily in the power system, the power system without relay protection can not run.The peace and steadiness that design and disposition of relay protection of power system influence the power system directly rationally runs.It design and it is the improper since it dispose,relay protection can movements correct,it thus not will expand by power cut range of accident.Bring the serious evil consequence to national economy, may also cause the apparatus incident of personal sum sometimes.So for guarantee 110kV normal running of transformer substation , must follow “ rules ” come , set up protector transformer substation need, and moving , sensitivity , dependability carry on whole definite value according to the alternative of meeting, rapidly, make various relay protection of the whole system fix up organically coordinating , function correctly.Design is pided into six chapters, the system is given in chapter II of the

II ****大学毕业设计（论文）说明书

original data and determine the main wiring;third chapter describes the principles of various relay;fourth chapter short circuit calculations, determine the system's short circuit short circuit current;fifth chapter setting calculation, the system is equipped with a variety of protective relaying action value set.In which the main transformer protection, including gas conservation and differential protection, backup protection, including composite voltage start over-current protection, zero sequence current protection and overload protection.Bus equipped with a bus full current differential protection, simple and reliable.110kV side of the line with three distance relay, 35kV side with three distance relay and Current Protection, 10kV side only set the trip current protection requirements can be met.Keyword: distribution system , transformer substation , power system relay protection, short circuit electric current, complete calculation

III ****大学毕业设计（论文）说明书

目 录 绪论.............................................................1

1.1 继电保护的作用.............................................1 1.2 继电保护系统设计基本要求...................................2 1.3 继电保护装置的组成.........................................3 2 原始数据及主接线介绍.............................................5 2.1 主变压器及线路主要参数.....................................5 2.2 变电站电气主接线简介.......................................7 3 继电保护原理介绍.................................................9 3.1 变压器保护.................................................9 3.1.1 纵联差动保护..........................................9 3.1.2瓦斯保护.............................................13 3.1.3复合电压启动过电流保护...............................14 3.1.4 零序电流保护.........................................15 3.1.5过负荷保护...........................................15 3.2 母线保护..................................................16 3.3 线路保护..................................................17 3.3.1 三段式电流保护.......................................17 3.3.2相间距离保护.........................................20 4 短路电流计算....................................................22 4.1短路计算说明...............................................22 4.2母线短路电流计算...........................................22 4.2.2三相对称短路时的电流计算.............................23 4.2.3不对称短路的电流计算.................................25 4.3线路短路电流计算...........................................27 4.3.1各线路阻抗参数.......................................27 4.3.2 110kV线路短路电流计算...............................27 4.3.3 35kV线路短路电流计算................................29

IV ****大学毕业设计（论文）说明书

4.3.4 10kV线路短路电流计算................................31 5 整定计算........................................................33 5.1线路最大负荷电流计算.......................................33 5.2主变压器保护的整定计算.....................................35 5.2.1纵差动保护整定计算...................................35 5.2.2 复合电压启动过电流保护的整定计算.....................37 5.2.3 过负荷保护的整定计算.................................38 5.3 母线保护的整定计算........................................38 5.4 线路保护的整定计算........................................41 5.4.1 110kV线路保护的整定计算.............................41 5.4.2 35kV线路保护的整定计算..............................43 5.4.3 10kV线路保护整定计算................................47 6 总结............................................................51 致谢..............................................................52 参考文献..........................................................53

V ****大学毕业设计（论文）说明书 绪 论

1.1 继电保护的作用

电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路。在发生短路时可能产生以下的后果： 1.通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏； 2.短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命；

3.电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量；

4.破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振动，甚至使整个系统瓦解；

电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高（一般又称过负荷），就是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷，使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，就可能发展成故障。此外，系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发生振荡等，都属于不正常运行状态。

故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。事故，就是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。

系统事故的发生，除了由于自然条件的因素（如遭受雷击等）以外，一般者是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可能大大减少事故发生的机率，把事故消灭在发生之前。

在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。****大学毕业设计（论文）说明书

这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电力式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器已被电力元件计算机所代替，但仍沿用此名称。在电业部门常用继电保护一词泛指继电保护技术式由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词则指各种具体的装置。

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。它的基本任务是： 1.自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行；

2.反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员），而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。

1.2 继电保护系统设计基本要求

电网对继电保护的基本要求是可靠性、选择性、快速性、灵敏性，即通常所说的“四性”，这些要求之间，有的相辅相成、有的相互制约，需要对不同的使用条件分别进行协调。

(l)可靠性：是对继电保护最基本的性能要求，它又可分为可信赖性和安全性2个方面。可信赖性要求继电保护在异常或故障情况下，能准确地完成设计所要求的动作；安全性要求继电保护在非设计所要求动作的所有情况下，能够可靠地不动作。

(2)选择性：是指在对电网影响可能最小的地方，实现断路器的控制操作，以终止故障或电网事故的发展。如对电力设备的继电保护，当电力设备故障时，要求最靠近故障点的断路器动作断开电网的供电电源，即电力设备继电保护的选择性。选择性除了决定于继电保护装置本身的性能外，还要求满足从电源算起，愈靠近故障点，其继电保护装置的故障启动值愈小，动作时间愈短；而对振荡解列装置，则要求当电网失去同步稳定性时，其所动作的断路器断开点，在解列后两侧电网可以各自安全地同步运行，从而终止振荡等。

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(3)快速性：是指继电保护应以允许的可能最快的速度动作于断路器跳闸，以断开故障或终止异常状态的发展。继电保护快速动作可以减轻故障元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成功率，并特别有利于故障后的电力系统同步运行的稳定性。快速切除线路和母线的短路故障，是提高电力系统暂态稳定的最重要手段。

(4)灵敏性：是指继电保护对设计规定要求动作的故障和异常状态能够可靠动作的能力。故障时进入装置的故障量与给定的装置启动值之比，为继电保护的灵敏系数，它是考核继电保护灵敏性的具体指标，在一般的继电保护设计与运行规程中都有具体的规定要求。

1.3 继电保护装置的组成

一般而言，整套继电保护装置由测量元件、逻辑环节和执行输出三部分组 成，如图1.1所示，分述如下。

图1.1继电保护装置的组成

(1)测量比较部分

测量比较部分是测量通过被保护的电气元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”（“0”或“1”）性质的一组逻辑信

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号，从而判断保护装置是否应该启动。

(2)逻辑部分

逻辑部分使保护装置按一定的逻辑关系判断故障的范围和类型，最后确定 是应该使断路器跳闸、发出信号或是不动作及是否延时等，并将对应的指令传给执行输出部分。

(3)执行输出部分

执行输出部分根据逻辑部分传来的指令，最后完成保护装置所担负的任务。如在故障时动作于跳闸；不正常运行时发出信号；而在正常运行时不动作等。

****大学毕业设计（论文）说明书 原始数据及主接线介绍

2.1 主变压器及线路主要参数

1、主变压器参数如下：

型号：SSZ9 31500/110 额定电压：110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5 容量比：100/100/100 参数：Uk1-2%=10.5 Uk1-3%=17.5 Uk2-3%=6.5 接线方式：YN，yd，d11

2、系统示意图及各侧出线参数：

图2.1系统示意图

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表2-1 110kV侧出线参数

线型 Pmax(MW)Pmin(MW)COSΦ L（km）1 LGJ-300 50 40 0.86 50 2 LGJ-300 60 45 0.86 60 3 LGJ-150 55 42 0.86 50 4 LGJ-150 48 35 0.86 40 表2-2 35kV侧出线参数

线型 Pmax(MW)回路数 COSΦ L（km）供电方式 1 LGJ-120 14 1 0.8 12 架空 2 LGJ-120 15 1 0.8 15 架空 3 LGJ-120 27 1 0.85 8 架空 4 LGJ-120 18 1 0.85 6 架空 5 LGJ-120 17 1 0.8 10 架空 6 LGJ-120 25 1 0.85 12 架空 表2-3 10kV侧出线参数

线型 Pmax(MW)回路数 COSΦ L（km）供电方式 1 LGJ-120 5 1 0.8 6 架空 2 LGJ-120 4 1 0.8 4 架空 3 LGJ-120 3 1 0.8 3 架空 4 LGJ-120 8 1 0.8 8 架空 5 LGJ-120 4 1 0.8 7 架空 6 LGJ-120 5 1 0.8 5 架空 7 LGJ-120 7 1 0.8 8 架空 8 LGJ-120 3 1 0.8 9 架空

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2.2 变电站电气主接线简介

电气主接线是由各种电气设备及其接线组成，用以接收和分配电能，是供电系统的重要组成部分。它与电源的回路数，电压等级和负荷的大小、级别以及所用变压器的台数、容量等因素有关。确定变电所的主接线对变电所电器设备的选择，配电装置的布置及运行的可靠性与经济性等都有密切的关系，主接线设计是变电所设计中的重要任务之一。

1、电气主接线设计原则

电气主接线设计时，所遵循的原则：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，设计出技术经济合理的主接线。根据以上原则于任务书本设计主接线方案应达到以下要求：

一、根据变电所在电力系统中的地位，作用和用户性质，应满足电力负荷，特别是其中一、二及负荷对供电的可靠性要求，保证必要的供点可靠性。

二、主接线应力求接线简单，运行灵活与操作方便。应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，切适应负荷的发展。

三、应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证运行，维护和检修的安全和方便，保证人身和设备的安全。

四、在保证以上几项要求的条件下，应尽量使主接线简单，降低投资，节省运行费用。节约电能和有色金属的消耗量。

五、满足扩建的要求。

2、电气主接线方案比较及选择

（1）110kV侧主接线方案

对于仅有两条到四条110 kV出线的变电所，由于110 kV开关站间隔不多，主接线不宜设计得过于复杂，同时各个主变应考虑接在同一条母线上，以减小两台主变同时失去的可能性。故从各个方面综合考虑，单母线接线是一种相对合理的选择。

单母线接线中，主变110 kV侧设开关，各侧有一套断路器，各主变间通过母线连接，以减小两台主变同时跳闸的概率。

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结合本站实际，从接线的可靠性、灵活性、经济性等进行全面比较后，最终采用了单母线分段的接线方案。

（2）35kV侧主接线方案

电压等级为35kV～60kV，出线为4～8回，可采用单母线分段接线。当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，可提高供电可靠性和灵活性。

经分析35kV侧采用单母线分段接线，既考虑了供电可靠性又考虑了经济性。

（3）10kV侧主接线方案

6～10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。

2、主接线的最终确定（1）110kV接线

出线四回，采用单母分段接线。（2）35kV接线

出线六回，采用单母分段接线。（3）10kV接线

出线八回，采用单母分段接线。（4）系统参数（电源）

110KV侧Sn=5210MVA 等值电抗Xd=0.0192

****大学毕业设计（论文）说明书 继电保护原理介绍

3.1 变压器保护

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，一旦因故障而损坏造成的损失就更大。因此必须针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纵联差动保护，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。5.反映大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及过电压保护。6.反映变压器过负荷的变压器过负荷（信号）保护。7.反映变压器非全相运行的非全相保护。

3.1.1 纵联差动保护

变压器的纵差动保护主要用来反应变压器绕组及其套管、引出线上的相间短路，同时也可以反应变压器绕组匝间短路及中性点直接接地系统侧绕组、套管、引出线的单相接地短路。

本次设计所采用的变压器型号均为：SSZ9 31500/110对于这种大型变压器而言，它都必需装设单独的变压器差动保护，这是因为变压器差动保护通常采用三侧电流差动，其中高电压侧电流引自高压熔断器处的电流互感器，中低压侧电流分别引自变压器中压侧电流互感器和低压侧电流互感器，这样使差动保护的保护范围为三组电流互感器所限定的区域，从而可以更好地反映这些区域内相间短路，高压侧接地短路以及主变压器绕组匝间短路故障。所以我们用纵联差动保护作为两台变压器的主保护，其接线原理图如图3.1。正常情况下,I'2=I''2即：

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'I1''''n2I1I1nT（变压器变比）

'n1n1n2I1所以这时Ir=0，实际上，由于电流继电器接线方式，变压器励磁电流，变比误差等影响导致不平衡电流的产生，故Ir不等于0，针对不平衡电流产生的原因不同可以采取相应的措施来减小。

尽管纵联差动保护有很多其它保护不具备的优点，但当大型变压器内部产生严重漏油或匝数很少的匝间短路故障以及绕组断线故障时，纵联差动保护不能动作，这时我们还需对变压器装设另外一个主保护——瓦斯保护。

图3.1 纵联差动保护原理示意图

保护的构成：主要由带短路线圈的BCH-2型差动继电器构成； 保护的电流互感器：接至变压器三侧的断路器内侧；

保护装置的保护范围：除了变压器本身外还包括变压器至三侧断路器之间的连线；

保护动作：跳开变压器三侧的断路器；

保护的动作时限：保护装置本身的动作时间（即0秒切除故障）；

变压器纵联差动保护整定原则如下：

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(1)按平均电压（变压器额定电压及变压器最大额定容量）计算各侧二次额定电流，完成主变电流互感器参数、额定电流、平衡系数的计算。1)一次侧额定电流

IN1SN3UN

（3-1）

式中

SN——变压器额定容量。由设计任务书知为40MVA；

UN——变压器各侧额定电压； 2)选择电流互感器变比为

nTACalKjxIN（3-2）

式中

Kjx——为电流互感器接线系数。当三角形接线时，Kjx3；当为星形接线时，Kjx1。

选择标准变比nTAnTACal 3)二次侧额定电流

IN2KjxIN1nTA

（3-3）

式中

Kjx——为电流互感器接线系数。当三角形接线时，Kjx3；当为星形接线时，Kjx1。

(2)计算各侧外部短路时的短路电流值

按短路电流计算方法进行各侧短路电流值的计算(3)计算差动保护的动作电流

按下述条件计算差动保护的动作电流，并选取最大者。

1)按躲过变压器空投时和外部故障切除后电压恢复时变压器产生的励磁涌流计算，即

IdzKkIeb

（3-4）

式中

Idz——保护动作电流；

Ieb——变压器额定电流（折算至基本侧）；

Kk——可靠系数，取1.3。

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2)按躲过外部短路时的最大不平衡电流计算，即

IdzKkIbp

（3-5）

式中

Ibp——不平衡电流；

Kk——可靠系数，取1.3。

3)按躲过电流互感器二次回路断线时计算，即

Idz1.3Ifh.max

（3-6）

式中

Ifh.max——正常运行时变压器的最大负荷电流。当不能确定时，采用变压器额定电流。

计算中，各侧所有的短路电流均应归算到基本侧。这样求出的是基本侧的动作电流计算值（Idz.jb.js）。

选用上述三条件算得的保护动作电流的最大值作为计算值。(4)基本侧继电器线圈匝数计算

三绕组变压器基本侧直接接差动线圈，其余两侧接相应的平衡绕圈。基本侧继电器动作电流计算为

Idzj.jb.js(Idzj.bh.jb.jsKjx)/nLH.jb

（3-7）

式中

Idzj.jb.js——基本侧继电器动作电流计算值；

Idz.jb.js——基本侧保护动作计算值；

nLH.jb——基本侧电流互感器变比；

Kjx——电流互感器的接线系数。基本侧继电器线圈匝数（差动线圈匝数）计算为

Wg.jb.jsWcd.jsAW0Idzj.jb.js60Idzj.jb.js

（3-8）

式中

AW0——继电器的动作安匝，一般可用实测值。若无此值，可采用额定值，即AW060；

Wcd.js——差动线圈匝数计算值（直接接基本侧）。接继电器线圈实有抽头，选用较计算值小而相近的抽头匝数，作为差动线圈的整定匝数（Wcd.z）。

基本侧实际的继电器动作电流计算为

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Idzj.jbAW0

（3-9）Wcd.z

保护的实际动作电流计算

Idz.jbIdzj.jbnLH

（3-10）Kjx式中

nLH——电流互感器变比；

Kjx——为电流互感器接线系数。当三角形接线时，Kjx3；当为星形接线时，Kjx1。

(5)保护灵敏度计算，即

KlmKconIk.min

2（3-11）

Iop.b式中

Ik.min——变压器内部故障时，归算至基本侧总的最小短路电流；若为单电源变压器，应为归算至电源侧的最小短路电流；

Kcon——接线系数；

Iop.b——基本侧保护一次动作电流；若为单侧电源变压器，应为电源侧保护一次动作电流。

3.1.2瓦斯保护

瓦斯保护主要用来保护变压器的内部故障，它由于一方面简单，灵敏，经济；另一方面动作速度慢，且仅能反映变压器油箱内部故障，就注定了它只有与差动保护配合使用才能做到优势互补，共同构成变压器的主保护。(1)瓦斯保护的工作原理：

瓦斯保护的测量元件是瓦斯继电器。瓦斯继电器安装于变压器油箱和油枕的通道上，当变压器内部故障时，故障点的局部温度将使变压器油温上升，体积膨胀，甚至出现沸腾，有热空气被排出而形成上升气流，在故障点产生电弧，则变压器油和绝缘材料将分解出大量气体，这些气体自油箱流向油枕上部，故障程度越严重，产生的气体越多，流向油枕的气流速度越快，甚至气流中还夹杂着变压器油，利用上述气体来实现的保护装置叫瓦斯保护。

为了便于气体顺利通过瓦斯继电器，在安装时应使变压器油箱顶盖及连接

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管与水平面稍有倾斜。

当变压器内部发生轻微故障时，有轻瓦斯产生，瓦斯继电器KG的上触点闭合，作用于预告信号；当发生严重故障时，重瓦斯冲出，瓦斯继电器的下触点闭合，经中间继电器KC作用于信号继电器KS，发出警报信号，同时断路器跳闸。瓦斯继电器的下触点闭合，也可利用切换片XB切换位置，只给出报警信号。(2)瓦斯保护的整定：

瓦斯保护有重瓦斯和轻瓦斯之分，它们装设于油箱与油枕之间的连接导管上。其中轻瓦斯按气体容积进行整定，整定范围为：250～300cm3,一般整定在250cm3。重瓦斯按油流速度进行整定，整定范围为：0.6～1.5m/s,一般整定在1m/s。瓦斯保护原理如图3.2所示。

图3.2 瓦斯保护原理示意图

3.1.3复合电压启动过电流保护

当灵敏度不满足要求时宜采用复合电压起动的过电流保护（1）安装在高压侧的过电流保护： 保护的构成：主要由电流继电器组成；

保护装置的作用：作为变压器本身主保护的后备以及相邻元件的后备； 保护的电流互感器：安装在变压器高压侧；

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保护的动作时限：

第一段时限使中压侧断路器跳开（即0.5秒切除故障）； 第二段时限使变压器三侧的断路器跳开（即1秒切除故障）；

保护构成：主要由电流继电器、低电压继电器和负序电压继电器组成； 保护装置的作用：作为变压器本身主保护的后备以及相邻元件的后备；（2）安装在高压侧复合电压起动电流保护：

保护的电流互感器：安装在变压器高压侧；

保护的电压互感器：安装在变压器中压侧；

保护的动作时限：

第一段时限使中压侧断路器跳开（即0.5秒切除故障）； 第二段时限使变压器三侧的断路器跳开（即1秒切除故障）

3.1.4 零序电流保护

在中性点直接接地系统中，接地短路是常见的故障形式，所以处于该系统中的变压器要装设接地（零序）保护，以反映变压器高压绕组、引出线上的接地短路，并作为变压器主保护和相邻母线、线路接地保护的后备保护。

对降压变压器，如果中、低压侧没有电源（无发电机）时，即使中性点接地运行，其中性点的零序电流保护也没必要运行。

3.1.5过负荷保护

为防御变压器差动保护范围外的相间短路引起变压器过流，应装设变压器过流保护，如果变压器过负荷时间过长将引起变压器过电流，势必影响绕组绝缘的寿命，因此还应加装过负荷保护。

保护构成：主要由电流继电器组成； 保护的电流互感器：安装在变压器高压侧上；

保护装置的作用：作为变压器本身主保护的后备以及相邻元件的后备； 保护动作：发出变压器过负荷信号；

保护的动作时限：比变压器复合电压起过电流保护的动作时限大0.5秒（即1秒）；

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3.2 母线保护

母线故障是电气设备最严重的故障之一，它将使连接于故障母线上的所有设备被迫停电。当未装设专用的母线保护时，如果母线故障,只能依靠相邻元件保护的后备作用切除故障，这将延长故障切除时间,并且往往会扩大停电范围,对高压电网安全运行不利，因此在35~500KV的发电厂或变电所母线上，应装设专用的母线保护装置。

由设计的已知条件可知,110kV母线均是采用单母线接线,对于单母线我们可以采用母线完全电流差动保护。

母线完全差动保护的原理接线图如图3.5所示,和其它元件的差动保护一样,也是按环流法的原理构成。在母线的所有连接元件上必须装设专用的电流互感器,而且这些电流互感器的变比和特性完全相同,并将所有电流互感器的二次绕组在母线侧的端子互相连接,在外侧的端子也互相连接,差动继电器则接于两连接线之间,差动电流继电器中流过的电流是所有电流互感器二次电流的相量和。这样,在一次侧电流总和为零时,在理想的情况下,二次侧电流的总和也为零。此图为母线外部K点短路的电流分布图,设电流流进母线的方向为正方向。图中线路I,II接于系统电源,而线路III则接于负载。

图3.4 母线完全电流差动保护的原理接线图

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3.3 线路保护

3.3.1 三段式电流保护

(1)瞬时（无时限）电流速断保护 1)整定计算

瞬时电流速断保护（又称第Ⅰ段电流保护）它是反映电流升高,不带时限动作的一种电流保护。

在单侧电源辐射形电网各线路的始端装设有瞬时电流速断保护。当系统电源电势一定，线路上任一点发生短路故障时，短路电流的大小与短路点至电源之间的电抗（忽略电阻）及短路类型有关，三相短路和两相短路时，流过保护安装地点的短路电流为

Ik3Es（3-12）

XsX1lEs3（3-13）2XsX1lIk2式中 Es——系统等效电源相电势；

Xs——系统等效电源到保护安装处之间的电抗；

X1——线路单位公里长度的正序电抗；

l——短路点至保护安装处的距离，km。

电流速断保护的动作电流可按大于本线路末端短路时流过保护安装处的最大短路电流来整定，即

11IopK1relIkB.max（3-14）

1式中 Iop又称一次动1——保护装置Ⅰ段瞬时电流速断保护的动作电流，作电流；

1Krel——可靠系数，考虑到继电器的整定误差、短路电流计算误差和非周期分量的影响等而引入的大于1的系数，一般取1.2~1.3;IkB.max——被保护线路末端B母线上三相短路时流过保护安装处的最大短路电流，一般取次暂态短路电流周期分量的有效值。2)灵敏系数的校验

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瞬时电流速断保护的灵敏系数，是用其最小保护范围来衡量的，规程规定，最小保护范围lmin不应小于线路全长的15%~20%。

由上得最小保护长度

lmin1Es(1Xs.max)（3-15）X1Iop1式中 Xs.max——系统最小运行方式下，最大等值电抗，；

X1——输电线路单位公里正序电抗，/km。同理，最大保护长度

lmaxE1(1sXs.min)X1Iop1（3-16）

式中 Xs.min——系统最大运行方式下，最小等值电抗，；

通常规定，最大保护范围lmax50%l（l为被保护线路长度），最小保护范围lmin(15%~20%)l时，才能装设瞬时电流速断保护。(2)限时电流速断保护

由于瞬时电流速断保护不能保护线路全长，因此可增加一段带时限的电流速断保护（又称第Ⅱ段电流保护）。用以保护瞬时电流速断保护保护不到的那段线路，因此，要求限时电流速断保护应能保护线路全长。1)整定计算

限时电流速断保护的动作电流IⅡop1应大于相邻支路的瞬时电流速断保护的ⅡⅠ动作电流IⅠop2，即Iop1Iop2，写成等式为

ⅡⅠIⅡKop1relIop2（3-17）

式中 KⅡrel——配合系数，因考虑短路电流非周期分量已经衰减，一般取1.1~1.2。

2)灵敏系数的校验

其计算公式为

KsenIk.min（3-18）ⅡIop 18 ****大学毕业设计（论文）说明书

式中 Ik.min——在被保护线路末端短路时，流过保护安装处的最小短路电流；

IⅡop——被保护线路的限时电流速断保护的动作电流。规程规定，Ksen1.3~1.5。3)时限整定

Ⅱ为了保证选择性，保护1的限时电流速断保护的动作时限t1，还要与保护2的瞬时电流速断保护、保护3的差动保护（或瞬时电流速断保护）动作时限tⅠ

2、tⅠ3相配合，即

Ⅱt1tⅠ2t Ⅱt1tⅠ3t

式中 t——时限级差。

对于不同型式的断路器及保护装置，t在0.3~0.6s范围内。

(3)定时限过电流保护 1)整定计算

定时限过电流保护动作电流整定一般应按以下两个原则来确定： A.在被保护线路通过最大正常负荷电流时，保护装置不应动作，即

ⅢIop1IL.max（3-19）

B.为保证在相邻线路上的短路故障切除后，保护能可靠地返回，保护装置的返回电流Ire应大于外部短路故障切除后流过保护装置的最大自起动电流Is.max，即

IreIs.max（3-20）

根据第B条件，过电流保护的整定式为

Iop1ⅢⅢKrelKssIL.max

（3-21）

KreⅢ式中 Krel——可靠系数，取1.15~1.25；

Kss——负荷自起动系数，由电网电压及负荷性质所决定，取2~5；

Kre——返回系数，与保护类型有关。电流继电器的返回系数一般取0.85~0.95；

****大学毕业设计（论文）说明书

IL.max——最大负荷电流。2)灵敏系数的校验

其计算公式为

KsenIk.min（3-22）ⅢIop当过电流保护作为本线路主保护的近后备保护时，Ik.min应采用最小运行方式下，本线路末端两相短路的短路电流来进行校验，要求Ksen1.3~1.5；当过电流保护作为相邻线路的远后备保护时，Ik.min应采用最小运行方式下，相邻线 路末端两相短路时的短路电流来进行校验，要求Ksen1.2；作为y,d连接的变压器远后备保护时，短路类型应根据过电流保护接线而定。3)时限整定

为了保证选择性，过电流保护的动作时限按阶梯原则进行整定，这个原则是从用户到电源的各保护装置的动作时限逐级增加一个t。

在一般情况下，对于线路Ln的定时限过电流保护动作时限整定的一般表达式为

tnt(n1).maxt（3-23）

式中 tn——线路Ln过电流保护的动作时间，s；

t(n1).max——由线路Ln供电的母线上所接的线路、变压器的过电流保护最长动作时间，s。

3.3.2相间距离保护

电流保护的主要优点是简单，可靠，经济，但它的灵敏性受系统运行方式变化的影响较大，特别是在重负荷，长距离，电压等级高的复杂网络中，很难满足选择性，灵敏性以及快速切除故障的要求，为此，必须采用性能完善的保护装置，因而就引入了“距离保护”。

距离保护是反馈故障点至保护安装点之间的距离或阻抗，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。该装置的主要元件为距离或阻抗继电器，它可根据其端子所加的电压和电流侧知保护安装处至短路点之间的阻抗值，此

****大学毕业设计（论文）说明书

阻抗称为阻抗继电器的测量阻抗。其主要特点是：短路点距离保护安装点越近，其测量阻抗越小；相反地，短路点距离保护安装点越远，其测量阻抗越大，动作时间就越长。这样就可保证有选择地切除故障线路，如图5.6所示，K点短路时，保护1的测量阻抗是Zk，保护2的测量阻抗是（ZAB+ZK）。由于保护1距离短路点较近，而保护2距离短路点较远，所以，保护1的动作时间就比保护2的 短。这样故障就由保护1动作切除，不会引起保护2的误动作。这种选择性的配合是靠适当的选择各保护的整定阻抗值和动作时限来完成的。

图3.6 距离保护的基本原理

****大学毕业设计（论文）说明书 短路电流计算

4.1短路计算说明

短路计算是电力系统设计，设备选择，继电保护设计，整定的依据，是解决一系列问题的基本计算。一般包括发生短路时的系统的运行方式及短路类型和短路点等条件。在实用计算中，采取一些简化假设：

1、所有电源电势等电位。

2、不记磁路饱和，忽略线路电容、电阻。

3、把负荷当作恒定电抗。

4、电力系统均为金属性短路。

4.2母线短路电流计算

4.2.1主变标幺值参数计算（取SB=100MVA，UB=UAV，SN=31.5MVA）

Uk1%11(Uk(13)%Uk(12)%Uk(23)%)(17.510.56.5)10.75 2211Uk2%(Uk(12)%Uk(23)%Uk(13)%)(10.56.517.5)0.25(4-1)

2211Uk3%(Uk(13)%Uk(23)%Uk(12)%)(17.56.510.5)6.75

22得XT1Uk1%SB10.751000.34 100STN10031.5Uk2%SB0.251000.008(近似为0)（4-2）100STN10031.5Uk3%SB6.751000.21 100STN10031.5XT2XT3

****大学毕业设计（论文）说明书

系统等值阻抗图：

图4.1 系统等值阻抗图

4.2.2三相对称短路时的电流计算

基准值的选择，取SB=100MVA，Ud1=115kV,Ud2=37kV,Ud3=10.5kV

最大运行方式下：

d1(3)时有

Xd1 =x1=0.0192

(3)Id1SB1

图4.2短路等值阻抗图

0.01923Ud1=26.15(kA)

(3)d2时有

1Xd2 =x1+x2

2=0.0192+0.17

=0.1892

图4.3短路等值阻抗图

****大学毕业设计（论文）说明书

I(3)1d2SB0.18923U d=8.25(kA)d(3)3时有

Xd3 =(x1+112x2)+ 2x3

=(0.0192+0.17)+0.105 =0.2942 I(3)1SBd30.29423U

d3=18.69(kA)

最小运行方式下：

d(3)1时有

Xd1 =x1=0.0192 I(3)d110.0192SB3U

d1=26.15(kA)d(3)2时有

Xd2 =x1+x2

=0.0192+0.34

=0.3592

I(3)1d2SB0.35923U d2

图4.4短路等值阻抗图

图4.5短路等值阻抗图

图4.6短路等值阻抗图

****大学毕业设计（论文）说明书

=4.34(kA)

d3时有(3)Xd3 =x1+x2+x3

=0.0192+0.34+0.21

=0.5692(3)Id3SB

10.56923Ud3=9.66(kA)

图4.7短路等值阻抗图

4.2.3不对称短路的电流计算

电力系统中的短路故障大多数是不对称的。为了保证电力系统和各种电气设备的安全运行，需进行各种不对称故障的分析和计算。发生不对称短路时，电力系统的三相电流和电压是不平衡的。因此，不能采用计算三相短路电流的算法进行分相计算。一般求解不对称故障问题常用的方法是对称分量法。在用对称分量发分析和计算系统短路时，所采用的参数是电力系统各元件的相序参数。一般在线性电路中可以应用叠加原理，得到不对称分量分别按对称三相电路求解，然后将结果叠加起来，得到不对称三相电路的解，用于后面的继电保护灵敏度的校验。最大运行方式下

零序网如右图所示

X1Xd10.0192 Xd03X1//(X2X3)

=0.0576∥0.55

=0.052 d1(1)时有

图4.8零序阻抗图

****大学毕业设计（论文）说明书

3If0SB3E

（4-3）

2x1Xd03Ud11003115 =33.19=16.66(kA)d1(1.1)时有

3If0SB3E10024.3512.22(kA)x12Xd03Ud13115最小运行方式下由于零序阻抗值基本不变化,所以所有数据与最大运行方式下近似相等。

由课本可知，当系统为无限大系统或距短路点很远时，此时的两相短路电流可采用实用计算方法。本系统电源的容量为5210MVA,为了减少计算量可以近似按无限大系统是计算。

即：

(2)Id 3(3)Id

（4-4）

2最大运行方式下：

d1(2)时有

(2)Id13(3)Id122.65(kA)2最小运行方式下：

d1(2)时有

(2)Id13(3)Id122.65(kA)2

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4.3线路短路电流计算

4.3.1各线路阻抗参数

查手册得：LGJ-300型线路x00.404(Ω)/km LGJ-150型线路x00.425(Ω)/km LGJ-120型线路x00.435(Ω)/km 实际计算阻抗有名值为：xx0l(Ω)（4-5）表4-1 各侧阻抗计算值(Ω)L-1 L-2 L-3 L-4 L-5 L-6 L-7 L-8 110KV 20.2 24.24 21.25 17 35KV 5.22 6.525 3.48 2.61 4.35 5.22 10KV 2.61 1.74 1.305 3.48 3.045 2.175 3.48 3.915 标幺值计算为：x*xSB；（4-6）2UB表4-2 各侧阻抗标幺值

L-1 L-2 L-3 L-4 L-5 L-6 L-7 L-8

110KV 0.15 0.18 0.16 0.13 35KV 0.38 0.48 0.25 0.19 0.32 0.38 10KV 2.37 1.58 1.18 3.16 2.76 1.97 3.16 3.55

4.3.2 110kV线路短路电流计算

最大运行方式下

发生d(3)时Id1SB计算数值如下： Xd1xL3Ud1L-1 Id11003.14(kA)0.01920.153115 27 ****大学毕业设计（论文）说明书

L-2 Id11002.52(kA)0.01920.18311511002.80(kA)

0.01920.16311511003.36(kA)0.01920.133115SB3E

2x1x03Ud1L-3 IdL-4 Id发生d(1)时x1Xd1xL;x0Xd03xL;3If0计算数值如下：

L-1 x10.01920.150.1692

x00.0520.450.502 3If031001.79(kA)0.84043115L-2 x10.0192+0.18=0.1992 x00.052+0.54=0.592 3If031001.52(kA)0.99043115L-3 x10.0192+0.16=0.1792 x00.052+0.48=0.532 3If031001.22(kA)0.89043115L-4 x10.0192+0.13=0.1492 x00.052+0.39=0.442 3If031002.03(kA)0.74043115 28 ****大学毕业设计（论文）说明书

发生d(1.1)时

x1Xd1xL;x0Xd03xL;3If0计算数值如下：

L-1 x10.01920.150.1692

x00.0520.450.502 3If0SB3E

x12x03Ud131001.28(kA)1.17323115L-2 x10.0192+0.18=0.1992 x00.052+0.54=0.592

3If031001.09(kA)1.38323115L-3 x10.0192+0.16=0.1792 x00.052+0.48=0.532 3If031001.21(kA)1.24323115L-4 x10.0192+0.13=0.1492 x00.052+0.39=0.442 3If031001.46(kA)1.03323115最小运行方式下由于变压器等效阻抗值变化不大,所以所有数据与最大运行方式下近似相等

4.3.3 35kV线路短路电流计算

最大运行方式下发生d(3)时IdSB1 计算数值如下：

Xd2xL3Ud2 29 ****大学毕业设计（论文）说明书

L-1 I1d0.18920.381003372.74(kA)L-2 I1d0.18920.481003372.33(kA)

L-3 I1d0.18920.251003373.55(kA)L-4 I1d0.18920.191003374.11(kA)

L-5 I1d0.18920.321003373.06(kA)

L-6 I1d0.18920.381003372.74(kA)

最小运行方式下发生d(3)时I1SBdXd2xL3Ud2L-1 Id10.35920.381003372.11(kA)

L-2 I1d0.35920.481003371.86(kA)

L-3 I1d0.35920.251003372.56(kA)

L-4 I1d0.35920.191003372.84(kA)L-5 I1d0.35920.321003372.30(kA)L-6 I1d0.35920.381003372.11(kA)

计算数值如下：

****大学毕业设计（论文）说明书

4.3.4 10kV线路短路电流计算

最大运行方式下发生d(3)时IdSB1 计算数值如下： Xd3xL3Ud3L-1 I1d0.29422.37100310.52.06(kA)L-2 I1d0.29421.58100310.52.93(kA)

L-3 I1d0.29421.18100310.53.73(kA)L-4 I1d0.29423.16100310.51.59(kA)L-5 I1d0.29422.76100310.51.80(kA)

L-6 I1d0.29421.97100310.52.43(kA)

L-7 I1d0.29423.16100310.51.59(kA)

L-8 I1d0.29423.55100310.51.43(kA)

最小运行方式下发生d(3)时I1SBdXd3xL3Ud3L-1 I1d0.56922.37100310.51.87(kA)L-2 I1d0.56921.58100310.52.56(kA)

计算数值如下：

****大学毕业设计（论文）说明书

L-3 Id11003.73(kA)0.56921.18310.511003.14(kA)

0.56923.16310.511001.65(kA)

0.56922.76310.511002.17(kA)0.56921.97310.511003.14(kA)0.56923.16310.511001.33(kA)0.56923.55310.5 L-4 IdL-5 IdL-6 IdL-7 IdL-8 Id

****大学毕业设计（论文）说明书 整定计算

5.1线路最大负荷电流计算

IL.max由前面线路参数表可计算如下： 1、110KV侧线路 L-1 IL.maxPmax（5-1）

3UNcos5031150.866031150.860.29kA 0.35kA L-2 IL.maxL-3 IL.max5531150.864831150.860.32kA 0.28kA L-4 IL.max2、35KV侧线路 L-1 IL.max143370.80.27kA

L-2 IL.max153370.8273370.850.29kA

0.49kA L-3 IL.maxL-4 IL.max183370.850.33kA

L-5 IL.max173370.80.33kA

****大学毕业设计（论文）说明书

L-6 IL.max3、10KV侧线路 L-1 IL.max253370.850.46kA

5310.50.84310.50.80.34kA

L-2 IL.max0.27kA

L-3 IL.max3310.50.88310.50.84310.50.85310.50.87310.50.80.21kA 0.55kA 0.27kA 0.34kA L-4 IL.maxL-5 IL.maxL-6 IL.maxL-7 IL.max0.48kA

L-8 IL.max3310.50.80.21kA

****大学毕业设计（论文）说明书

5.2主变压器保护的整定计算

5.2.1纵差动保护整定计算

一、计算变压器各侧一次电流，选择电流互感器的变比，确定各侧二次额定电流：

表5-1

变压器相关参数计算

名称

各侧数值

额定电压(kV)

115

10.5

额定电流(A)31.51033115158.131.5103337491.5

31.5103310.51732.1

电流互感器 Y

Y

D 接线方式

电流互感器

158.1/5

491.5/5

31732.1/5 计算变比

选用电流互 200/5

500/5

3000/5 感器变比

二次额定电 158.1/40=3.95

491.5/100=4.915

3000/600=5 流（A）

10.5kV侧的二次额定电流最大，所以选取该侧为保护的基本侧。

二、确定保护的一次动作电流：

1、按躲开变压器的励磁涌流整定：

IdzKkIe.B

（Kk取1.5）

（5-2）

=1.5×1732.1

=2598.15（A）

2、器外部三相短路时的最大不平衡电流来整定

(3)IdzKk(KfzqKtxfwcUfza)Id（Kk取1.3）（5-3）.max

= 1.3(1.0×1×0.1 + 0.1+ 0.05)×3.73×1000

****大学毕业设计（论文）说明书

=994(A)其中Ktx为电流互感器同型系数，型号相同时取0.5，型号不同时取1，这

Kfzq为非周期分量引起的误差，里为避免以后更换设备的方便故取1；取1；fza(3)建议采用中间值0.05；U取0.1；Id.max为变压器外部最大运行方式下的三相短路电流。

3、按躲开电流互感器二次回路断线时变压器的最大负荷电流整定：

LdzKkIth.max

（Kk取1.3）

= 1.3×1732.1 = 2251.7(A)

三、确定保护的二次动作电流：

1、基本侧差动继电器的动作电流为：

Idzdz.j.jbkjxIn

32598.15300507.5(A)

2、基本侧差动线圈工匝数为：（AW0为60）

WAW0cd.jb.zI

dzjjb

607.58

选用的差动线圈匝数为8匝

四、差动保护的实际动作电流：

1、差动保护的实际二次动作电流：

IAW0dz.j.jbW607.5(A)

cdjbz8

∴ 差动保护实际一次动作电流为：

5-4）

5-5）

5-6）（（（****大学毕业设计（论文）说明书

Idz.jbIdzjjbnLKjx7.53000

3（5-7）

52598.2(A)

五、动作时限：0秒

六、灵敏度校验：

Id.min为实际可能的方式下在差动保护范围内发生两相短路时总的最小短路电流；

Id.min是在系统最小运行方式下两台变压器并联运行时低压侧两相短路取得；接线系数Kjx取2

kjxId.minIdz.j.jbnL.jb239.66100023.722（满足要求）

（5-8）7.530005Ksen5.2.2 复合电压启动过电流保护的整定计算

过电流元件动作值Iop按躲开站变额定电流IN.st整定,即: Iop110kV侧：krelIN.st（5-9）kre 1.1531500214(A)0.853115 其中krel可靠系数,一般为1.15～1.25,这里取1.15, kre是返回系数,这里取0.85 运行方式下线路末端的两相短路电流对保护装置进行灵敏度的校验。

3(3)3Id.min1.331000225.41.3，满足要求。（5-10）

IOP213Ksen 37 ****大学毕业设计（论文）说明书

35kV侧：Iopkrel1.1531500IN.st665（A）kre0.85337取最小运行方式下线路末端的两相短路电流对保护装置进行灵敏度的校验。

3(3)3Id.min1.331000221.731.3，满足要求

IOP665krel1.1531500IN.st2343（A）kre0.85310.5Ksen10kV侧:Iop取最小运行方式下线路末端的两相短路电流对保护装置进行灵敏度的校验。

3(3)3Id.min1.331000220.51.3，不满足要求 IOP2343Ksen最终整定电流取最小值即110KV侧的整定结果。保护动作时限为0.5秒。

5.2.3 过负荷保护的整定计算

取可靠系数Krel为1.05,返回系数Kres为0.85,IN为保护安装侧变压器的额定电流。因是单侧电源三绕组降压变压器且三侧绕组容量相同，则过负荷保护装在电源侧（即110KV侧）。

按躲开变压器额定电流来整定：

IdzKk1.0531.5103IN195.35(A)Kh0.853115动作时限：比降压变压器复合电压起动的过电流保护的动作时限大0.5秒，即0.5+0.5=1秒。

5.3 母线保护的整定计算

根据本设计的实际情况，决定采用完全电流差动母线保护对变电站的母线进行保护。

****大学毕业设计（论文）说明书

所用设备差动继电器的动作电流按下述两个原则整定，并取其中的较大者为整定值。

（1）躲过外部故障时的最大不平衡电流。其动作电流按下式计算

Iop，KKrelIdsp.maxKrel0.1Ik..max/nTA（5-11）式中：Krel为可靠系数，取为1.3；

Ik..max为在母线范围外任一连接元件上短路时，流过差动保护电流互感器的最大短路电流；

nTA为母线保护用电流互感器的变比。110kV母线： Iop，KKrel0.1Ik..max/nTA

=1.30.1361000/40

=10.92（A）

35kV母线：

Iop，KKrel0.1Ik..max/nTA

=1.30.14.111000/100

=5.343（A）

10kV母线：

Iop，KKrel0.1Ik..max/nTA

=1.30.13.731000/600

=0.808（A）

（2）躲过电流互感器二次回路一相短线时流过差动继电器的最大电流。

其动作电流按下式计算

Iop，KKrelIl..max/nTA

（5-12）式中Il..max为所有连接元件中最大的负荷电流。

****大学毕业设计（论文）说明书

110kV母线: Iop，KKrelIl..max/nTA

=1.3350/40

=11.38（A）

35kV母线： Iop，KKrelIl..max/nTA

=1.3490/100

=6.37（A）

10kV母线： Iop，KKrelIl..max/nTA

=1.3550/600

=1.19（A）

根据计算值可知母线动作电流如下：

110kV母线：Iop，K11.38（A）

35kV母线：Iop，K6.37（A）10kV母线：Iop，K1.19（A）

当保护范围内部故障时，应采用下式校验灵敏系数，其值一般应不低于2。

KsenIk.min

（5-13）

Iop.knTA式中Ik.min为母线故障时的最小短路电流。110kV母线： KsenIk.min22.65100049.762

Iop.knTA11.38404.343100025.92 6.37100 40 35kV母线： KsenIk.minIop.knTA****大学毕业设计（论文）说明书

10kV母线： KsenIk.minIop.knTA9.6631000211.72 1.19600

由计算结果知整定值符合要求。

5.4 线路保护的整定计算

5.4.1 110kV线路保护的整定计算

一、相间距离保护的整定计算 1.距离Ⅰ段

为了保证选择性，保护瞬时动作的距离Ⅰ段动作阻抗应按躲过相邻下一元件首端短路的条件选择，即

' ZopkrelZL 可靠系数krel=0.85

（5-14）

'0.8520.2=17.17(Ω)L-1 Zop'0.8524.24=20.604(Ω)L-2 Zop'0.8521.25=18.0625(Ω)L-3 Zop'0.8517=14.45(Ω)L-4 Zop2.距离Ⅱ段

动作阻抗按下式整定

“ Zop ksenZL 灵敏系数ksen=1.3

（5-15）”1.320.2=26.26(Ω)L-1 Zop“1.324.24=31.512(Ω)L-2 Zop”1.321.25=27.625(Ω)L-3 Zop“1.317=22.1(Ω)L-4 Zop

3.距离Ⅲ段

动作阻抗按下式整定

****大学毕业设计（论文）说明书

”'ZopZL.min

（5-16）

krelkrekzq0.9Ee ZL.minIL.max

3（5-17）

krel1.3 kre1.2 kzq2

式中Ee为电网的额定线电压；

IL.max为线路的最大负荷电流。

0.9110“' L-1 Zop30.290.91103/1.31.2263.17()

”' L-2 Zop0.350.91103/1.31.2252.34()

“' L-3 Zop0.320.91103/1.31.2257.25()

”' L-4 Zop0.28/1.31.2265.43()

灵敏度校验 KsenL-1 Ksen“'ZopZl

63.173.131.5 20.252.34L-2 Ksen2.161.5

24.2457.25L-3 Ksen2.691.5

21.2565.43L-4 Ksen3.851.5

17由以上计算可知整定结果符合要求。

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5.4.2 35kV线路保护的整定计算

一、相间距离保护的整定计算 1.距离Ⅰ段

'ZopkrelZL krel0.85

'0.855.224.437()L-1 Zop'0.856.5255.55()L-2 Zop'0.853.482.958()L-3 Zop'0.852.612.22()L-4 Zop'0.854.353.70()L-5 Zop'0.855.224.437()L-6 Zop2.距离Ⅱ段

动作阻抗按下式整定

Zop”ksenZL 灵敏系数ksen=1.3

''1.35.226.786()L-1 Zop''1.36.5258.48()L-2 Zop''1.33.484.524()L-3 Zop''1.32.613.393()L-4 Zop''1.34.355.655()L-5 Zop''1.35.226.786()L-6 Zop3.距离Ⅲ段

动作阻抗按下式整定

“'ZopZL.min ZL.minkrelkrekzq0.9EeIL.max3

krel1.3 kre1.2 kzq2

0.935”'L-1 Zop30.27/1.31.2221.59()

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0.935L-2 Z“'3op0.29/1.31.2220.1()

0.935L-3 Z”'3op0.49/1.31.2211.90()

0.935L-4 Z“'3op0.33/1.31.2217.66()

0.935L-5 Z”'3op0.33/1.31.2217.66()

0.935L-6 Z“'3op0.46/1.31.2212.67()

灵敏度校验

KZ”'opsenZ

lL-1 K21.59sen5.224.141.5 L-2 K20.1sen6.5253.081.5

L-3 K11.9sen3.483.421.5

L-4 K17.66sen2.616.771.5

L-5 K17.66sen4.354.061.5

L-6 K12.67sen5.222.431.5

由以上计算可知整定结果符合要求。二、三段式电流保护的整定计算 瞬时电流速断保护（又称第Ⅰ段电流保护）

I'opkrelId.max krel1.2 式中Id.max为线路在最大运行方式下的三相短路值

L-1 I'op1.22.743.288(kA)44

5-18）（****大学毕业设计（论文）说明书

L-2 I'op1.22.332.796(kA)L-3 I'op1.23.554.26(kA)L-4 I'op1.24.114.932(kA)L-5 I'op1.23.063.672(kA)L-6 I'op1.22.743.288(kA)灵敏度校验：按线路30%处发生d(2)故障时校验

I(2)3SBd.min21X d2xL30%3UBL-1 I(2)1d.min210.18920.3830%100374.45(kA)L-2 I(2)11d.min20.18920.4830%100374.05(kA)L-3 I(2)d.min1211000.18920.2530%375.11(kA)L-4 I(2)d.min1210.18920.1930%100375.48(kA)L-5 I(2)d.min1210.18920.3230%100374.73(kA)L-6 I(2)d.min1210.18920.3830%100374.45(kA)因为I(2)d.minIop所以灵敏度合格 限时电流速断保护（第又称Ⅱ段电流保护）

(2)I“minopId.k ksen1.3 sen3L-1 I”op2.1121.31.4(kA)L-2 I“1.863op21.31.24(kA)L-3 I”2.563op21.31.71(kA)

5-19）（