《500kV變電站母線及線路繼電保護設(shè)計》5700字【論文】

kV變電站母線及線路繼電保護設(shè)計內(nèi)容提要：500kV五寨變電站是一個實際的變電站，位于山西五寨縣，以此變電站為模型來設(shè)計繼電保護，在500kV電壓等級側(cè)中共有4條進線、220kV電壓等級側(cè)的2臺自耦變壓器，220kV電壓等級側(cè)共有6條出線段線路。本文主要對聯(lián)絡(luò)自耦變壓器的后備保護方式進行選擇；對各電壓等級側(cè)的母線保護方式進行選擇；選擇出線段線路保護方式。結(jié)合提供的500kV變電站的初始資料以及所學(xué)知識，通過整定計算從而對繼電保護進行了具體的配置，進而確保500kV五寨變電站能夠安全運行。關(guān)鍵詞：500kV變電站；母線保護；線路保護；瓦斯保護目錄第1章引言 1第2章參數(shù)計算 22.1變壓器參數(shù) 22.1.11號自耦變壓器參數(shù) 22.1.22號自耦變壓器參數(shù) 42.2進線參數(shù) 52.3出線參數(shù) 7第3章變壓器的各相之間的后備保護 93.1聯(lián)絡(luò)自耦變壓器的各相之間的后備保護設(shè)計原則 93.2聯(lián)絡(luò)自耦變壓器阻抗值的計算與選擇 93.3靈敏度校驗 9第4章變壓器接地后備保護 10第5章瓦斯保護 12第6章線路保護 136.1線路的縱聯(lián)差動保護 136.1.1K的計算 136.1.2最小動作電流Iop.0的計算 146.2220kV側(cè)出線的距離保護 156.3接地電流保護：三段式零序電流保護 166.3.1無時限零序電流速斷保護 166.3.2限時零序電流速斷保護 176.3.3零序過電流保護（后備保護） 17第7章母線保護 187.1500kV側(cè)接線方式斷路器失靈保護 187.1.1斷路器保護裝置配置原則 187.1.2斷路器失靈保護配置原則 197.2220kV電壓等級一側(cè)雙母線保護 197.2.1縱差保護（雙母線） 197.2.2母聯(lián)斷路器的保護 207.2.3啟動電流的整定 207.2.4K的整定計算 207.335kV側(cè)母線保護 22參考文獻 23第1章引言首先，一般電力設(shè)備正常運行過程中的各種參數(shù)都處在正常范圍內(nèi)，然而，500kV變電站的電力設(shè)備在實際運行中非常容易受到其他外界因素的干擾而發(fā)生故障，從而導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)的供需失衡，為保證500kV變電站中各類電力設(shè)備的安全運行，需對各類電力設(shè)備進行繼電保護的具體配置ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>陳永剛</Author><Year>2019</Year><RecNum>1</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="wswspfzr6wvtf0efxvg5fwew5vva5wazfp05"timestamp="1651201514">1</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>陳永剛</author></authors></contributors><auth-address>天津泰達電力有限公司;</auth-address><titles><title>智能變電站繼電保護研究</title><secondary-title>天津科技</secondary-title></titles><periodical><full-title>天津科技</full-title></periodical><pages>15-16</pages><volume>46</volume><number>07</number><keywords><keyword>電力系統(tǒng)及其自動化</keyword><keyword>繼電保護</keyword><keyword>智能變電站</keyword><keyword>智能電網(wǎng)</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><isbn>1006-8945</isbn><call-num>12-1203/N</call-num><urls></urls><electronic-resource-num>10.14099/ki.tjkj.2019.07.006</electronic-resource-num><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[1]，一旦出現(xiàn)某種電力設(shè)備故障情況，所設(shè)的繼電保護能夠立即做出反應(yīng)并解決故障ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>胡曉麗</Author><Year>2019</Year><RecNum>2</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[2]</style></DisplayText><record><rec-number>2</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="wswspfzr6wvtf0efxvg5fwew5vva5wazfp05"timestamp="1651201626">2</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>胡曉麗</author><author>吳艷芳</author><author>王新元</author><author>孫呂祎</author></authors></contributors><auth-address>國網(wǎng)江蘇省電力有限公司技能培訓(xùn)中心;</auth-address><titles><title>智能變電站繼電保護檢修作業(yè)安全風(fēng)險管控策略</title><secondary-title>通信電源技術(shù)</secondary-title></titles><periodical><full-title>通信電源技術(shù)</full-title></periodical><pages>86-87</pages><volume>36</volume><number>06</number><keywords><keyword>智能變電站</keyword><keyword>繼電保護</keyword><keyword>檢修作業(yè)</keyword><keyword>安全風(fēng)險</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><isbn>1009-3664</isbn><call-num>42-1380/TN</call-num><urls></urls><electronic-resource-num>10.19399/ki.tpt.2019.06.034</electronic-resource-num><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[2]。本文對500kV山西五寨大型變電站的聯(lián)絡(luò)自耦變壓器的接地后備保護以及相間后備保護ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[3,4]，對各電壓等級側(cè)的母線及各側(cè)的出線線路進行了具體的繼電保護設(shè)計ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>朱守德</Author><Year>2020</Year><RecNum>9</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[5]</style></DisplayText><record><rec-number>9</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="wswspfzr6wvtf0efxvg5fwew5vva5wazfp05"timestamp="1651202195">9</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>朱守德</author></authors></contributors><auth-address>南瑞集團(國網(wǎng)電力科學(xué)研究院)有限公司;</auth-address><titles><title>探析220kV變電站及線路繼電保護設(shè)計和整定計算</title><secondary-title>電力設(shè)備管理</secondary-title></titles><periodical><full-title>電力設(shè)備管理</full-title></periodical><pages>35-37</pages><number>09</number><keywords><keyword>變電站及線路</keyword><keyword>繼電保護</keyword><keyword>整定計算</keyword></keywords><dates><year>2020</year></dates><isbn>2096-2711</isbn><call-num>10-1454/TM</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[5]，結(jié)合提供的山西五寨大型變電站的原始資料，主要對各條母線以及各條出線線路進行了參數(shù)計算并進行參數(shù)匯總，以此進行此變電站具體的繼電保護設(shè)計，通過對此類繼電保護的具體配置，來確保500kV山西五寨大型變電站得以安全運行。第2章參數(shù)計算2.1變壓器參數(shù)2.1.11號自耦變壓器參數(shù)A相參數(shù)：PPPRRRUUUXXXB相參數(shù)：PPPRRRUUUXXXC相參數(shù)：PPPRRRUUUXXX2.1.22號自耦變壓器參數(shù)A相參數(shù)：PPPRRRUUUXXXB相參數(shù)：PPPRRRUUUXXXC相參數(shù)：PPPRRRUUUXXX2.2進線參數(shù)線路每千米參數(shù)：JLHA3-425參數(shù)：LGJ-400參數(shù)：LGJ-300參數(shù)：曲寨一線線路參數(shù)：4×JLHA3-425/12.259km：4×LGJ-400/37.225km：===13.482Ω曲寨二線線路參數(shù)：4×JLHA3-425/12.134km:4×LGJ-400/36.921km:===13.364Ω寨朔一線線路參數(shù)：4×JLHA3-425/12.607km：R1=0.0715×12.607÷4=0.225Ω,X1=1.1631×12.607Z=（0.225+j3.666）Ω4×LGJ-400/36.921km:R2=0.07453×37.225÷4=1.1427Ω,X2=1.0623×37.225Z=（1.1427+j16.287）Ω=.==19.995Ω寨朔二線線路參數(shù)：4×JLHA3-425/12.477km：4×LGJ-400/61.343km:===19.966Ω2.3出線參數(shù)萬寨線線路參數(shù):2×JLHA3-425/15.351km：2×LGJ-300/48.159km:===22Ω寨義Ⅱ線線路參數(shù):2×JLHA3-425/15.413km：2×LGJ-300/30.827km:===17.354Ω渡寨Ⅰ線線路參數(shù):2×JLHA3-425/1.95km：2×LGJ-400/43.03km：===26.427Ω寨義Ⅰ線線路參數(shù)：2×JLHA3-425/2.0km：2×LGJ-400/38.63km：===21.733Ω渡寨Ⅱ線線路參數(shù)：2×JLHA3-425/43.002km+ZR-YJLW02-11200/0.145km：岢寨線線路參數(shù)：2×LGJ-400/53.649km:X進線參數(shù)匯總表線路電阻R電抗X阻抗ZZ曲寨一線0.913Ω13.451Ω(0.913+j13.451)Ω13.482Ω曲寨二線0.904Ω13.333Ω(0.904+j13.333)Ω13.364Ω寨朔一線1.3677Ω19.953Ω(1.3677+j19.953)Ω19.995Ω寨朔二線1.366Ω19.919Ω(1.366+j19.919)Ω19.966Ω出線參數(shù)匯總表線路電阻R電抗X阻抗ZZ萬寨線1.009Ω21.981Ω(1.009+j21.981)Ω22Ω寨義Ⅱ線0.847Ω17.333Ω(0.847+j17.333)Ω17.354Ω渡寨Ⅰ線1.673Ω26.158Ω(1.673+j26.158)Ω26.427Ω寨義Ⅰ線1.511Ω20.681Ω(1.511+j20.681)Ω21.733Ω渡寨Ⅱ線1.537Ω25.008Ω(1.537+j25.008)Ω25.055Ω岢寨線2.0Ω28.496Ω(2.0+j28.496)Ω28.566Ω第3章變壓器的各相之間的后備保護3.1聯(lián)絡(luò)自耦變壓器的各相之間的后備保護設(shè)計原則應(yīng)配備阻抗保護作變壓器各相之間的后備保護。3.2聯(lián)絡(luò)自耦變壓器阻抗值的計算與選擇按照變壓器電壓等級中壓一側(cè)出現(xiàn)相與相之間的故障，且滿足了所需靈敏度系數(shù)的條件來整定計算，即式中:靈敏取用1.3；表示聯(lián)絡(luò)自耦變壓器的阻抗。1號聯(lián)絡(luò)自耦變壓器：1號聯(lián)絡(luò)自耦變壓器的阻抗值取用以上計算結(jié)果中的488.248。2號聯(lián)絡(luò)自耦變壓器：2號聯(lián)絡(luò)自耦變壓器的阻抗值取用以上計算結(jié)果中的488.9。3.3靈敏度校驗由于變壓器阻抗是按照山西五寨大型變電站中的500kV聯(lián)絡(luò)自耦變壓器的電壓等級中壓一側(cè)出現(xiàn)各相之間的故障且滿足靈敏度的條件，即根據(jù)靈敏度系數(shù)來整定計算，所以不用再進行靈敏度校驗。第4章變壓器接地后備保護根據(jù)變壓器的三類圖可以看出，變壓器此保護是較為特殊的。由圖（c）電流分布圖得：由圖（b）等值電路圖得：代入，得：即式中:為變壓器高、中壓側(cè)的變比。因為自耦變壓器是三相的，一般適用于三相電動機的減壓起動回路中，因為三相電動機是三相負載，沒有中性線，所以接在中性線上的零序電流互感器對于電動機來說是毫無意義的。由圖5的零序電流保護圖可知，為了滿足零序電流保護的選擇性，要在500kV聯(lián)絡(luò)自耦變壓器的高電壓等級一側(cè)以及中電壓等級一側(cè)配備好零序電流保護，以及零序電流都應(yīng)取自此電壓等級一側(cè)的電流互感器TA自己產(chǎn)生的3I0。以此來構(gòu)成山西五寨大型變電站中500kV聯(lián)絡(luò)自耦變壓器。第5章瓦斯保護一般是裝設(shè)于八百kVA及以上的戶外變壓器上或是四百kVA及以上其核心部件就是氣體繼電器，氣體繼電器分為開口杯式、浮筒式等不同型號。（1）輕瓦斯保護：動作于信號,采用氣體容積大小的整定范圍250~300cm3，此大小須通過的值來調(diào)整。重瓦斯保護：動作于跳閘(主保護），其動作值須采用油流速度大小的整定范圍m/s。(2）重瓦斯保護的跳閘出口要自保持設(shè)計。瓦斯保護與縱聯(lián)差動保護是不可或缺的，共同構(gòu)成線路主保護第6章線路保護6.1線路的縱聯(lián)差動保護6.1.1K的計算K為比率制動系數(shù)，在只有單邊出線段線路中有電源的情況下，當出線段線路內(nèi)部出現(xiàn)故障情況時，有Id=2Ires，若比率制動系數(shù)等于2，線路縱差保護就會處于動作邊界。因此，K應(yīng)取小于1的值，才可以保證在這種情況下線路保護能可靠動作。此外，由于因外部出現(xiàn)故障情況下，保護應(yīng)能可靠不動作，即一般取用1.5~2；為電流互感器的誤差，取用10%；是同型系數(shù)，取用0.5；是可靠系數(shù)，取用1.2~1.3。則6.1.2最小動作電流Iop.0的計算如圖，可以看出要設(shè)定一個動作門檻，當線路合閘時，將會產(chǎn)生較大的電容電流，在電容電流的作用下，如果沒有此門檻電流，電流差動保護保護將會誤動作ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>楊亮</Author><Year>2022</Year><RecNum>7</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[6]</style></DisplayText><record><rec-number>7</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="wswspfzr6wvtf0efxvg5fwew5vva5wazfp05"timestamp="1651202039">7</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>楊亮</author></authors></contributors><auth-address>江蘇核電有限公司;</auth-address><titles><title>一起500kV線路差動保護動作原因分析</title><secondary-title>電工技術(shù)</secondary-title></titles><periodical><full-title>電工技術(shù)</full-title></periodical><pages>157-158+160</pages><number>01</number><keywords><keyword>差動保護</keyword><keyword>電流二次回路</keyword><keyword>一次通流</keyword></keywords><dates><year>2022</year></dates><isbn>1002-1388</isbn><call-num>50-1072/TM</call-num><urls></urls><electronic-resource-num>10.19768/ki.dgjs.2022.01.048</electronic-resource-num><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[6]。式中：是可靠系數(shù)，取用1.5；。500kV側(cè)：曲寨一線線路的最小動作電流及制動系數(shù)K：曲寨二線線路的最小動作電流及制動系數(shù)K：寨朔一線線路的最小動作電流及制動系數(shù)K：寨朔二線線路的最小動作電流及制動系數(shù)K：220kV側(cè)：萬寨線線路的最小動作電流及制動系數(shù)K：寨義Ⅱ線線路的最小動作電流及制動系數(shù)K：渡寨Ⅰ線線路的最小動作電流及制動系數(shù)K：寨義Ⅰ線線路的最小動作電流及制動系數(shù)K：渡寨Ⅱ線線路的最小動作電流及制動系數(shù)K：岢寨線線路的最小動作電流及制動系數(shù)K：6.2220kV側(cè)出線的距離保護出線距離保護的設(shè)計原則：距離保護Ⅰ段：=距離保護Ⅱ段：式為:距離保護III段:還必須根據(jù)阻抗元件的動作特性來結(jié)合再計算。方向阻抗元件，整定值為萬寨線距離保護：距離保護Ⅰ段：=0.822=17.6萬寨線出線所依照的保護Ⅱ段以及保護III段保護設(shè)計原則與上面距離保護設(shè)計原則一致。寨義Ⅱ線距離保護：距離保護Ⅰ段：=0.817.354=13.883寨義Ⅱ線出線所依照的保護Ⅱ段以及保護III段保護設(shè)計原則與上面距離保護設(shè)計原則一致。渡寨Ⅰ線距離保護：距離保護Ⅰ段：==0.8×26.427=21.142渡寨Ⅰ線出線所依照的保護Ⅱ段以及保護III段保護設(shè)計原則與上面距離保護設(shè)計原則一致。寨義Ⅰ線距離保護：距離保護Ⅰ段：==0.8×21.733=17.386寨義Ⅰ線出線所依照的保護Ⅱ段以及保護III段保護設(shè)計原則與上面距離保護設(shè)計原則一致。渡寨Ⅱ線距離保護：距離保護Ⅰ段：==0.8×25.055=20.044渡寨Ⅱ線出線所依照的保護Ⅱ段以及保護III段保護設(shè)計原則與上面距離保護設(shè)計原則一致。岢寨線距離保護：距離保護Ⅰ段：=0.828.566=22.853岢寨線出線所依照的保護Ⅱ段以及保護III段保護設(shè)計原則與上面距離保護設(shè)計原則一致。6.3接地電流保護：三段式零序電流保護6.3.1無時限零序電流速斷保護保護區(qū)是線路始端一部分，作為主保護。220kV及以上大接地系統(tǒng)的零序電流I段保護要設(shè)置兩段，即靈敏I段和不靈敏I段。靈敏I段的整定原則是：系統(tǒng)全相運行時投入，非全相運行時退出。不靈敏I段的整定原則是：在220kV及以上的大接地系統(tǒng)中，當被保護線路采用單相自動重合閘裝置時，不靈敏I段保護還應(yīng)躲過于單相自動重合閘裝置動作過程中產(chǎn)生的非全相運行并且伴隨振蕩時的零序電流。6.3.2限時零序電流速斷保護保護區(qū)是此段出線的線路全長，作為主保護。6.3.3零序過電流保護（后備保護）保護區(qū)是此段出線的線路全長和相鄰下一段出線的線路全長。整定原則：躲過外部接地故障時，過濾器的最大不平衡電流。動作時限：按最末一級變壓器開始整定時限，所以比相間短路過電流保護動作時間短。第7章母線保護7.1500kV側(cè)接線方式斷路器失靈保護7.1.1斷路器保護裝置配置原則在上圖的接線方式中，線路L2的保護發(fā)出跳閘指令時，要跳開斷路器QF2以及斷路器QF3，而配備的自動重合閘裝置也要合上斷路器QF2、斷路器QF3。由于斷路器的自動重合閘要注意先后順序，所以自動重合閘裝置的配置要滿足斷路器的開斷要求，并且500kV電壓等級一側(cè)的每一臺斷路器都應(yīng)當設(shè)置上能使自己有效重合的自動重合閘裝置ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>李飛鵬</Author><Year>2020</Year><RecNum>5</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[7]</style></DisplayText><record><rec-number>5</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="wswspfzr6wvtf0efxvg5fwew5vva5wazfp05"timestamp="1651201922">5</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>李飛鵬</author></authors></contributors><auth-address>國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司;</auth-address><titles><title>500kV變電站繼電保護故障及解決對策</title><secondary-title>低碳世界</secondary-title></titles><periodical><full-title>低碳世界</full-title></periodical><pages>91-92</pages><volume>10</volume><number>02</number><keywords><keyword>500kV變電站</keyword><keyword>繼電保護</keyword><keyword>故障</keyword><keyword>解決對策</keyword></keywords><dates><year>2020</year></dates><isbn>2095-2066</isbn><call-num>10-1007/TK</call-num><urls></urls><electronic-resource-num>10.16844/10-1007/tk.2020.02.053</electronic-resource-num><remote-database-provider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