太原科技大学毕业设计（论文）
摘 要
中国的电力工业作为国家最重要的能源工业，一直处于优先发展的地位，电力企业的发展也是令人瞩目的。电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，也使得继电保护得以飞速的发展。本次毕业设计以临汾城北110KV变电站的变压器、输电线路和电气接线方式作为主要原始数据，本设计围绕110KV变电站的继电保护设计，根据原始资料提供的变电站一次系统图，重点介绍变压器的差动保护和瓦斯保护，及线路的速断保护和过流保护，及其整定计算内容。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，确定了保护计算的运行方式。
关键词：线路继电保护，变压器的继电保护，短路计算，整定计算
III
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Abstract
China's power industry as the country's most important energy industry and has been in priority development of position, the electric power enterprise's development is remarkable. The rapid development of electric power system of relay protection continuously put forward new requirements, but also makes the relay protection to rapid development. The graduation design of transformer substation north 110KV Lin Fen, transmission line and electrical wiring way as main raw data, the design of 110 kv substations around the relay protection design, according to primitive material provides substation, mainly introduce the first system chart of transformer differential protection and gas protection, and wiring in quick break protection and over current protection, and setting calculation content. Through calculation and comparison identified in the substation of electric equipment protection and automatic device preliminary design scheme and configuration selection, determine the protection calculation of operation mode.
Keywords: Circuit relay protection, transformer of relay protection, short circuit calculation
and setting calculation
IV
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绪 论
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，因此，继电保护技术在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。继电保护技术经历了基于集成运算放大器的集成电路保护、超大规模集成电路的集成电路保护、微机保护等。继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。本次毕业设计是作者在临汾城北变电站参观学习时，以变电站的建站的原始数据为依据，本变电所110KV有两回进线，可采用单母线分段接线，当一段母线发生故障时，分段断路器自动切除故障段，保障正常母线不间断供电。35KV和10KV出线有较多重要用户，所以均采用单母线分段接线方式。主变压器110KV侧中性点经隔离开关接地，并装设避雷器保护。计算用到的一切数据全部来自该变电站的真实数据，但整定计算结果是不一样的，原因是变电站的继电保护全是微机保护，整定计算的公式与理论公式有所出入。设计计算时查阅了相关继电保护和整定计算相关的书籍，并得到了有关继电保护工程师的理论帮助，从许多的整定方法中选出与自己设计课题相符的整定方式，所有的计算公式全是建立在理论基础上的。设计共分为五章，对继电保护的基础和线路继电保护方法做了简单阐述，主要部分是系统短路电流计算和线路保护整定计算，以及变压器的相关保护，分别对各个短路的进行了三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路计算。变电站的#1、#2输电线路的主保护是光纤纵联差动保护，后备保护是相间距离保护、接地距离保护和零序电流保护，所以这次设计对保护线路进行这几种保护的整定计算。
临汾城北110KV变电站按六台主变设置总平，五台10/10k容量为5x40M双卷有载调压变压器，一台110/35kV，容量为20MVA的双卷有载调压变压器。对于其二期工程将装设一台40MVA,一台31.5MVA的主变压器。对于各级电压的出线，110KV进线最终三回，目前投入使用两回，10KV出线五十三回，目前投入使用二十四回。对于无功补偿要求，按照无功功率就地平衡的原则，及省电力公司批复的文件要求（变电站的无功补偿后，功率因数不小于0.98），本设计按主变（最终规模）容量的15％考虑，采用静止无功自动补偿方式，设两组7500千乏电容器，预留5x7500千乏电容器组的位置。采用屋内柜式无功补偿，接线型式为单星形，串联电抗器接于电源侧以限制涌流及抑制高次谐波。其电气主接线为双母线接线型式，10kV最终规模为Ⅰ、Ⅱ段单母线分段型式，Ⅲ、Ⅳ段单母线分段型式。各电压等级中性点接地方式：110kV系统通过变压器中性点直接接地。10kV系统采
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用不接地方式。站内分隔成四个部分：110kV配电区、主变、10kV配电及控制室建筑区、电容补偿装置区。站区南侧为110kV配电装置，采用半高型软母线布置方式；站区北侧为10kV配电区；站区中央为主变布置，与110kV配电区分列路两旁；电容补偿装置在站区的东面；控制室及附属建筑区布置在站区北面，进站大门在站区西侧。为了防止直击雷危害站内的电力设施，设四支30米高独立避雷针联合保护站区。为防止沿线路的雷电侵入波和操作过电压对设备的危害，110kV、10kV母线及10kV出线口装设氧化锌避雷器。110kV母线上所装避雷器与主变压器的电气距离经计算约为140m，根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规程规定，金属氧化物避雷器至主变的最大电气距离为120m（进线回路数为2，避雷线长度为1.5km），故在每台主变压器回路上各装设氧化锌避雷器一组。为了保护和工作需要，全站设主接地网，其电阻不大于0.5欧，主网埋深0.8米；独立避雷针应设独立接地网，其电阻不大于10欧。
根据需要，城北站的主变选择为SZ10-31500/110,110±8x1.25%/10.5 （Ynd11 ）Uk=14.7%一台；SZ10-40000/110,110±8x1.25%/10.5（Ynd11）Uk=14.7%一台；110kV断路器LW25-126W（40kA）；电流互感器LB7-110W；隔离开关GW4-110DW/1600A；避雷器YH10WZ-100/260W；10kV开关柜XGN2A-12Z系列；避雷器HY5W-17/45。对于城北站的电气二次保护部分采用先进的综合自动化系统，按无人值班要求设计。设备采用微机综合自动化装置，综合考虑监控、保护、计量、远动、低周减载、小电流接地选线、微机五防及交直流电源。综自系统由数据采集、控制保护信息处理、信息网络部分组成。具有“遥测、遥信、遥控、遥调”，远方、就地操作闭锁及遥控跳闸闭锁重合闸功能。
事故信号、预告信号重复动作、远方及就地复归，发生事故推画面，在主接线显示并伴有语音报警及文字说明，同时打印记录。
10kV线路、10kV分段并列监控保护装置就地安装于开关柜小门上，二次消谐装置分别装在10kV两段PT柜小门上。主变及110kV线路监控保护装置组屏装于控制室内：综合测控屏1面（通讯管理单元、温度变送器、智能规约转换器、10kV PT保护、），公用屏1面，变压器监控保护屏2面(变压器差动保护装置、变压器非电量保护装置、变压器两侧后备保护装置、变压器监控装置)，110kV线路监控保护装置屏2面（含110kV PT并列装置1套），110kV母联保护测控屏1面，110kV母线保护屏1面，电度表屏2面，本期上1面。电度表采用多功能电度表，设低周低压减载屏2面、故障录波屏2面，本期均各上1面。10kV电度表装于开关柜小门上，主变两侧及110kV线路电度表装于控制室电度表屏上。
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