农业大学机械交通学院《发电厂电气设备》课程设计说明书题目 220kV/35KV变电站继电保护课程设计专业班级：电气工程及其自动化122班学号： 123736211 学生：孔祥林指导教师：春兰艾海提·塞买提时间： 2015年12月目录概述 (1)1.电气主接线的设计 (1)1.1主接线的设计原则和要求 (1)2 主要电气器件选择汇总表 (2)3短路电流的计算 (2)3.1短路电流 (2)3.1.1短路电流计算的目的 (2)3.2 各回路最大持续工作电流 (3)3.3短路电流计算点的确定 (3)3.3.1 当K1点出现短路时 (5)3.3.2当K2点出现短路时 (6)4电保护分类及要求 (7)5电力继电器继电保护 (8)5.1电力变压器故障及不正常运行状态 (8)5.2 电力变压器继电保护的配置原则 (8)6选用变压器继电保护装置类型 (9)7选用的母线继电保护装置类型 (9)8各保护装置的整定计算 (10)8.1变压器纵差保护整定计算及其校验 (10)8.1.1差动继电器的选型 (10)8.1.2纵差动保护的整定计算 (10)8.1.3差动保护灵敏系数的校验 (11)8.2变压器过电流保护的整定计算 (12)8.2.1 DL-21CE型电流继电器 (12)8.2.2过电流保护整定原则 (12)8.2.3过电流保护整定的动作时限器 (13)8.2.4保护装置的灵敏校验 (13)8.2.5过电流保护整定计算 (13)8.3过负荷保护 (15)8.4变压器一次侧零序过电流保护的整定计算 (15)8.4.2 DS-26E型时间继电器 (15)8.4.2零序电流的整定计算 (16)9防雷保护 (17)10心得体会 (17)参考文献： (18)220/35KV变电所设计概述本变电站的电压等级为220/35kV。

变电站由2个系统供电，荷功率因数为该地区自然条件：海拔高度为100米，土壤电阻系数Р＝2.5×104Ω.cm，土壤地下0.8米处温度20℃；该地区年最高温度40℃，年最低温度－25℃，最热月7月份其最高气温月平均34.0℃，最冷月1月份，其最低气温月平均值为－17℃；年雷暴日数为250天。

本设计主要通过分析上述资料，以及通最大持续工作电流及短路以及变压器的额定工作电流计算，对变电站进行了设备选型和主接线选择，进而完成了变电站一次部分设计。

0.8，总容量为100MVA,一类负荷0.3，二类负荷0.7。

1.电气主接线的设计1.1主接线的设计原则和要求变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。

变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分。

主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行及变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。

电气主接线的设计是发电厂或变电所电气设计的主体，它与电力系统、电厂动能参数、待建变电所基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性要求有密切的关系，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式有较大的影响。

因此，主接线设计必须结合电力系统和发电厂或变电所的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理选择方案。

2 主要电气器件选择汇总表表2-1器件选择汇总表器件型号数量变压器SEPZ7-90000/220 4mm）矩形铝母线 2 母线（高压侧）截面积：2⨯50⨯4（2mm）双槽型铜母线 2 母线（低压侧）截面积：2020（2断路器（低压侧）S2-35IV/2000 9断路器（低压母线）SN10-35/3150 13隔离开关（高压侧）GW7-220/1200 32隔离开关（低压侧）GV12-35/4000 18电流互感器（高压侧）LCW-220 18电流互感器（低压侧）LCW-35 4 绝缘子ZS-220 33短路电流的计算3.1短路电流短路是指相与相之间通过电弧或其它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系统中，还指单相和多相接地。

产生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏。

3.1.1短路电流计算的目的（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需要进行必要的短路电流计算。

（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠的工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。

例如：计算某一时刻的短路电流有效值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用于校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用于校验设备的动稳定。

（3）在需按短路条件设计屋外高压配电装置时，校验软导线的相间和相对地的安全距离。

（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。

（5）按地装置的设计，也需用短路电流。

3.2 各回路最大持续工作电流各回路最大持续工作电流根据公式IU Se g ⨯=3maxmax（3-1）式中max S —— 所统计各电压侧负荷容量e U ——各电压等级额定电压max g I —— 最大持续工作电流USI eg ⨯=3maxmax （3-2）基准电压：;2301kV U d =kV U d 372= 基准容量：MVA S d 100= 低压侧(35kV):kVA I g 558845.13539005.1max =⨯⨯= （3-5）高压侧(220kV):kVA I g 2479982.022039005.1max =⨯⨯= （3-4）3.3短路电流计算点的确定短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。

短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。

因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。

短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。

按三相短路进行短路电流计算，可能发生最大短路电流的短路电流计算点有2个。

如图所示。

图3-1 短路点K1，K2，图3-2 短路点的等值电路图每公里线路的电阻为：km s e r /07875.04005.311Ω===（3-5） 每公里电力线路的电抗, 在工程计算中对于高压架空电力线路一般可近似取.km x /4.01Ω=线路电抗标么值：0007561.023010022*14.0=⨯⨯=⨯⨯=US L x xdd l l（3-6） 变压器电抗标么值：07389.09021001003.13100(%)*2*1=⨯=⨯==⨯SS U x x nd k t t （3-7）220KV 系统归算至至变电所220KV 母线总电抗标么值2.3220*=X ，所以此降压变电站，计算电抗标幺值16.020001002.3220*=⨯=X3.3.1 当K1点出现短路时图3-3 等值电路时间常数：Ta=0.05s ，冲击系数：0.010.051 1.8imp K e -=+=。

则：系统的转移电抗为：23465.016.007389.00007561.0****=++=++=∑x x x x e t l （3-9)d1点短路电流有名值：kA U S x I d dd 0299.735310023465.013111=⨯=⨯=⨯∑(3-10)d1点短路冲击电流: kA I i d ish 8952.170299.728.128.111===⨯ （3-11）d1点短路冲击电流的有效值：kA I i d ghp61515.100299.751.151.11=⨯== （3-12）d1点处的短路容量：MVA S 517.4500299.7373'=⨯=⨯（3-13）3.3.2当K2点出现短路时图3-5 等值电路系统的转移电抗为:16.0**==∑X X e (3-19) d2点次暂态电流（短路电流有名值）：kA U S x I d dd 6401996.1220310016.013111=⨯=⨯=⨯∑(3-20) d2点短路冲击电流:kA I i d ish 1753.46401996.128.128.111=⨯== (3-21)d2点短路冲击电流的有效值:kA I i d ghp4767.20299.751.151.11=⨯== (3-22)d2点处的短路容量： MVA S4091.6536401996.12303'=⨯=⨯ (3-23)表3-2 短路点计算结果：4电保护分类及要求继电保护的分类：（1）按被保护的对象分类：输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；（2）按保护原理分类：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等；（3）按保护所反应故障类型分类：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；（4）按继电保护装置的实现技术分类：机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等；（5）按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等；主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护；后备保护：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。

又分为远后备保护和近后备保护两种；（1）远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护；（2）近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护；（3）辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。

继电保护的基本要求：继电保护技术上一般应满足可靠性、选择性、速动性、灵敏性四个基本要求。

(1)可靠性(2)选择性(3)速动性(4)灵敏性5电力继电器继电保护5.1电力变压器故障及不正常运行状态电力变压器是电力系统中非常重要的电力设备之一，它的安全运行对于保证电力系统的正常运行和对供电的可靠性，以及电能质量起着决定性的作用，同时大容量电力变压器的造价也是十分昂贵。

针对电力变压器可能发生的故障和不正常的运行状态进行分析，然后重点研究应装设的继电保护装置，以及保护装置的整定计算。

变压器的部故障可分为油箱故障和油箱外故障两类，油箱故障主要包括绕组的相间短路、匝间短路、接地短路及经铁芯烧毁等。

变压器油箱的故障十分危险，由于变压器充满了变压器油，故障时的短路电流使变压器油急剧的分解气化，可能产生大量的可燃性气体（瓦斯），很容易引起油箱爆炸。

油箱外故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。

电力变压器不正常和运行状态主要有外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低，以及过电压、过砺磁等。