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重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计摘要随着社会生活水平的提高，巳常生活中出现各种新型川电设备。在运行过程 中都可能会发生各种各样的故障和异常运行状态，为了确保在保护范围内发生故 障，都能有选择性的快速切除故障，需要配置多种继电保护装置，必要时进行多 重化配置。配电所作为电力系统的重要组成环节，不仅通过其内部的变压器将各 级电压的电网联系起来，实现电压变换、接受和分配电能、控制电能的功能，并 且在末端川户与前端变电站之间发挥着桥梁纽带的作川。配电所的正常运行对整 个电力系统都是十分重要的，而二次系统能够完成对变电所各环节的实时监测以 及控制等功能。因此，一个合理的二次系统设计将是变电所甚至整个电力网络的 安全、可靠、稳定运行的保障。本论文以某10kv配电所二次系统为研究对象，首先对配电系统及其继电保 护进行概述，介绍了它的组成结构；其次对系统的继电保护进行设计，包括配电 变乐器保护和线路保护等，计算出相应电气设备的继电保护值，并对设备灵敏度 进行校验；最后对配电所二次回路进行分析总结。关键词：配电系统；二次系统；继电保护；配电所重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计AbstractWith the development of the social living standards,there are all sorts of new type of electric equipment in daily life.Electrical system possibly will break down various in the movement process and exceptionally the running status.To guarantee that the fault occurs in the extent of protection can be selectively removed fast,we need to dispose many kinds of relay protection installments when the necessity will carry on the multi-densified disposition.The distribution substation is an important component part of the power system,and it links the grid at all voltage levels through its internal transformer,achieves the function such as voltage conversion,acceptance and distribution of electric energy and control energy,and also plays an important role as a linking bridge between users and front-end transformer substation.The normal operation of the distribution substation is quite important to the entire power system,while the secondary system could complete the function of real-time monitoring and control among its chains.So a reasonable secondary system design is a security to the safe,reliable and stable operation in the substation even the entire power network.The research object in this paper is lOkv secondary system.Firstly it summarizes the secondary distribution system and shows us the structure of the system.Second we design the system of relay protection,including the distribution transformer protection and line protection,etc.In the system all the possible short-circuit fault analysis calculated on the basis of a conductor of electrical equipment and checking the sensitivity of equipment.At last,the paper gives an analysis of the secondary circuitKeyword：Power system,secondary system,relay protection,distribution substationii重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计目录摘要.IAbstract.II1 绪论.11.1 供配电系统.11.2 课题研究的意义.21.3 课题研究的现状和发展情况.21.4 继电保护概述.31.5 本章小结.42 一次系统设计.52.1 电气主接线概述.52.2 主接线方案选择.52.3 主接线图.62.4 短路计算.72.5 本章小结.93 线路保护设计.103.1 线路常见故障和保护配置.103.2 电流保护接线方式.103.3 过电流保护.113.4 瞬时电流速度保护.133.5 限时电流速断保护.143.6 接地保护.153.7 线路距离保护.163.8 线路整定计算.193.9 线路保护方案.223.10 本章小结.234 变压器保护设计.244.1 变压器故障类型和保护配置.244.2 变压器纵联差动保护.254.3 瓦斯保护.294.4 过电流保护.304.5 变压器零序电流保护.304.6 过负荷保护.324.7 整定计算.324.8 变压器保护方案.34重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计4.9 本章小结.355 配电所的二次回路.365.1.二次回路概念.365.2.变配电所操作电源设计.365.3.电气测量仪表.385.4.断路器控制与信号回路.395.5.自动重合装置.405.6.本章小结.416 结论.42致谢.43参考文献.44文献综述.46重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计1绪论随着国民经济的发展和社会科学的进步，现代社会是以信息技术为先导的 知识经济时代，这就要求电力工业必须先行，电力工业已成为衡量一个国家综合 国力和现代文化水平的标志之一。近年来我国电力工业迅猛发展，已建成并投入 运行交流lOOOkV特高压输电线路、直流800kV特高压输电线路，达到世界领 先水平。截至2011年年底，我国发电机装机容量达105577万千瓦(kW)，居世 界第2位，发电量达46037亿度(kWh),居世界第1位。工业川电量占全部川 电量的70%80%,是电力系统的最大电能川户。国家电网、南方电网、华能 集团跨入世界500强行列，大唐集团接近500强的门槛。电力工业的快速发展还 带动了我国装备制造业自主设计、自主创新能力的大幅提升。我国大型空冷发电 机组的开发应川居国际领先地位，并成为世界上大型循环流化床锅炉应川最多的 国家。1.1 供配电系统供配电系统是电力系统的电能川户，也是电力系统的重要组成部分，它由总 降压变电所、高压配电所、配电线路，车间变电所或建筑物变电所和川电设备组 成。图1.1为10KV供配电系统结构框图。供配电所是川来对电力系统中的电能(包括电压和电流)进行变换、集中和 分配的场所，主要由电力变压器、配电装置和二次装置等组成。为了得到优质 的电能同时又保证电气设备的安全运行，我们需要在变电所中进行电压的调整、潮流的控制以及各种主要电气设备和输配电线路的保护。总降压变电所高压配电线路供电电源卡高压配电所低压配电线路低压用电设备 一 F高压用电设备图1.1供配电系统结构框图重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计1.2 课题研究的意义电力系统是由发电、变电、输电、配电和川电等五个环节组成的。在电力系 统中，大量的、各种类型的电气设备通过线路紧密地联结在一起。因为覆盖的 范围极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是 不可避免的。由于电力系统的特殊性，上述五个环节应是环环相扣、时时平衡、缺一不可，又几乎是在同一时间内完成的。在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响。10KV供电系统是电力系统的一部分，是连接城市和工厂用电的枢纽，所以 对其二次系统的研究及其重要。二次系统是整个变电所控制和监视的神经系统，二次回路是否合理可靠，直接关系到整个变电所甚至系统能否安全可靠运行。总结近些年来国内外频现的变电所事故我们会发现，造成系统故障的根本源头往 往出现在二次回路系统中，有的是二次回路本身设计存在缺陷，有的是系统出现 故障时，而二次回路却不能将其及时切除造成的。由此可见，变电所二次系统的 合理性、正确性、精确性对整个变电所有着至关重要的作川。1.3 课题研究的现状和发展情况二次系统现在有四种构成模式：常规模式、微机监测模式、微机监控模式以 及全微机模式。常规模式的二次系统其技术过于落后，自动化水平低，基本上 已经被淘汰；微机监测和监控两种模式在传统老式变电所的技术改造中发挥着重 要作川；全微机模式的二次系统目前也大量使川在各地的变电所中。即便最先进 的全微机模式其功能上的重叠、设备的重复等不合理问题也使得其存在这样或那 样的问题，目前最适应当前科技水平及广大需求的当属变电所综合自动化系统。随着经济的高速发展，国内电力系统的建设已经成为一个值得深入探讨的问题。根据我国变电所目前的状况，以及近些年计算机和网络技术的迅猛发展，使得电 力系统的变电技术有了新的飞跃，在我国的变电所设计中已经体现出了一些新的 趋势。首先，变电所的接线方案更加简单。这是伴随着生产者提供的高质量的 电气设备和电网供电可靠性的增加而出现的。比如说断路器，它是变电所很重要 的电气设备，近年来，其制造技术有了很大的发展，其组成部件大量采川组合模 式，减少了开关之间的连接线，可靠性大大提高。其次，变电所综合自动化系 2重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计统的应用。不管从国内还是国外，或是从管理、运行以及设计，对于变电所综合 自动化系统，各方面的专家均取得了共识。数字化、装配化、智能化、自动化是 我国在变电所自动化技术方面的几个主要体现.1.4 继电保护概述电力系统在正常运行中，可能因为种种原因会发生各种故障或异常运行状 态，发生短路故障，烧毁电气设备，造成大面积停电，甚至损坏电力系统的稳定 性，引起系统震荡或解列。因此，必须采取各种有效措施消除或者减少故障。一 旦系统发生故障，应迅速切出故障设备，恢复正常运行；当发生异常运行状态时,应及时处理，以免引起设备故障。继电保护的任务是自动地、迅速地、有选择地 将故障设备从供配电系统中切除，其他非故障设备恢复正常供电；正常反应电气 设备的差异运行状态，发出预警信号，以便运行人员采取措施；与供配电系统的 自动装置配合，提高供配电系统的可靠性。要完成电力系统继电保护的任务，就必须区分出电力系统正常、不正常工作 和故障状态，找出三种运行状态下的电气量与正常运行时的差异，利用这种差异,实现对正常、不正常工作和故障元件的区分。利川电力系统故障时，会引起电流 增大、电压降低、电压和电流间相位角改变，可构成电流保护、电压保护、方向 保护，利川线路始端测量阻抗降低和两侧电流之差可以构成距离保护和差动保护 等。根据继电保护的任务，继电保护应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的 要求。可靠性是指继电保护在其所规定的保护范围内，发生故障或异常运行状态 时应动作；发生任何保护不应该动作的故障或异常运行状态时不动作。选择性是 指当发生故障时，首先由故障设备或线路本身的保护装置动作，切出故障，使停 电范围最小，保障系统无故障部分仍然可以正常工作。灵敏度是指设备或线路的 被保护范围内发生故障时，保护装置具有正确的动作能力的裕度。在继电保护的 范围内，不论系统的运行方式、故障的性质和位置如何，保护都可以正确动作。速动性是指发生故障时，保护装置成尽快切出故障，其目的是提高电力系统 的稳定性，减轻故障设备或线路的损毁程度，缩小故障波及范围，提高自动重合 闸装置和备用电源自动投入的效果等。3重庆理工大学毕业论文lOkv供配电系统二次系统设计继电保护装置主要由测量比较单元、逻辑判断单元和执行输出单元三部分组 成，如图1.2o图1.2继电保护装置组成方框图测量比较单元测量被保护设备的某些状态参量，和保护装置的整定值进行比 较，得出“是”、“非”等逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。常川的测 量比较元件有过电流器、低电压继电器、差动继电器和阻抗继电器等咒 逻辑判 断单元根据测量比较单元输出逻辑信号的大小、性质、先后顺序、持续时间等，按一定的逻辑关系判断故障量，确定是否应该是断路器跳闸、发出信号或动作，输出相应信号执行输出单元执行输出单元根据逻辑判断单元的输出信号驱动保 护装置动作，使断路器跳闸、发出信号或者动作。1.5 本章小结本章简单介绍了我国电力事业的迅猛发展，以及供配电系统的基本机构，对 电力系统继电保护的要求任务原理等做了概括介绍，要求我们更加注重二次系统 的设计，保证供电的安全性和可靠性。4重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计2 一次系统设计2.1 电气主接线概述电气主接线是指发电厂或变电站中的一次设备按照计划要求连接起来，表示 生产，汇聚和分配电能的电路诬。它反成变电站的电能从输送到分配的过程。电 气主接线是电力系统接线的主要部分。它表明了变压器，线路和断路器等电气设 备的数量，并且指出应该以何种方式来连接变压器，线路以及如何与电力系统相 连接，从而完成变电和输配电的任务。主接线的确定对电力系统的安全，稳定，灵活，经济运行，以及对变电所的电气设备选择，配电装置布置，继电保护和控 制方式的确定等均有密切的关系。2.2 主接线方案选择目前变电所常用的主接线形式有：单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段等皿。我们在比较各种电气主接线的优劣时，主要从安全性、可靠性、灵活性、经济性三个方面。对lOkv侧的主接线拟定了两种方案，如图2.1。1#电源 2#电源(a)(b)图2.1主接线方案单母线不分段；(b)单母线分段5重庆理工大学毕业论文lOkv供配电系统二次系统设计单母线不分段方式比较简单，设备少，操作方便，若某路出线发生故障或者 需要检修，则要断开该路出线对相应的断路器和线路隔离开关。若母线或者母线 隔离开关发生故障或者需要检修时，则必须停止整个系统的供电，运行的可靠性 和灵活性较差。单母线分段接线方式既可以分段运行，也可以并列运行。分段运行时，各段 母线互不影响，相当于但母线不分段接线的运行方式，各段母线的电气系统互不 影响。并列运行时，两条母线都可以从两个电源取电，当某一电源检修或者故障 时，不会造成停电。整体来说供电可靠性高，运行灵活操作简单。本配电所出线接有工厂，对于供电的可靠性要求较高，综上所述，可选川单 母线分段接线方式。2.3 主接线图本配电所10KV有两问进线，分别由两个HOkv变电所低压侧经过架空线路 输送，配电所低压侧向一个工厂和小区进行供电。一次主接线采用单母线分段的 不带旁路母线且供电采用双回路供电方式，当一条母线发生故障时，分段断路器 自动切除故障段，保证正常母线不间断供电，图2.2为一次系统主接线图。图2.2 一次主接线图6重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计2.4 短路计算短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相 与地(对中性点接地系统)发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和 单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于 对称状态，其他类型的短路都不是对称短路.。下面采川标幺值法进行短路电流计算。(1)确定基准值：取基准容量邑=100MVA 基准电压。从=10.5 Ub2=OAkV则基准电流=-=5.5L4 Ib2=144.3kA乱 声2(2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值：架空线路电抗标幺值：查手册得%=0.38。/女加X；=xl-=0.38x 10 x=3.447 X：=6.8944。U：10.52 1变压器的电抗标幺值：丫*_ 丫*_ SbyY o yY 2 一一 100 Sn.t八“100000 00.06 x-=2.42500 x；=X；=3.75短路等效电路图如图2-2所示图2.3短路等效电路图7重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计最大运行方式。短路时/广二二幺=-=0.84X：6.894左2短路时A1I 144 3二b2*=IE=17.8M/X2X3 6.894+1.2X-1_乙/1 x；+x；上3短路时/年二=-*=廿担一=17.8M X2X3 6.894+1.2X1+*3X2+X3左4短路时看）二=Al=_=1 6 公X；3.447左5短路时看）二I 144 3二-b2*=-=27.1Mv*X5X6 3.447+1.8754 x；+x；左6短路时O=-”*=27.1Mv*X5X6 3.447+1.8754 x；+x；最小运行方式下H短路时/f二二幺=万_=。8区X：6.894左2短路时北）二T 144 3=，*=-：=15.52MX+X2 6.894+2.4左3短路时优）二T 144 3=*二*=-：=15.52超X+X2 6.894+2.4左4短路时看）二=b=1.6kAX；3.447左5短路时“二I 144 3=*=-=20.05MX4+X5 3.447+3.75上6短路时4I 144 3=*=5=20.05超 X4+X5 3.447+3.758重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计短路计算结果下表2.1o表2.1短路计算结果K1K2K3K4K5K6最大运行方式0.817.817.81.627.127.1最小运行方式0.815.5215.521.620.0520.052.5本章小结本章是lOkv配电的一次主要部分。根据实际情况，主要阐述了一次的主接 线方案，设计出主接线图。假设系统可能发生短路的故障点，简化主接线图进行 短路计算，为后面线路保护和变压器保护提供依据。9重庆理工大学毕业论文lOkv供配电系统二次系统设计3线路保护设计3.1 线路常见故障和保护配置10KV电压等级线路较短，通常为单端供电，常见故障有相间短路、单相接 地和过负荷因此继电保护比较简单，按GB50062-2008电力装置的继电保 护和自动装置设计规范规定，对线路相间短路，当过电流保护的时限不大于 0.50.7s时，可配置带时限的电流速断保护。对10KV中性点非有效接地系统中 的单相接地短路，应装设单相接地保护。对于线路过负荷，应配置带时限的过电 流保护，动作于信号，当危机设备安全时，可动作于跳闸诃。3.2 电流保护接线方式电流保护的接线方式是指电流保护中的电流继电器与电流互感器二次绕组 的接线方式。可分为三相三继电器方式、两相两继电器方式。为了方便，弓I入接 线系数它等于流入继电器的电流几与电流互感器二次绕组人的比值，即3.2.1 三相星形接线方式三相星形接线方式是将三个电流继电器和三个电流互感器连接在一起，互感 器和继电器均接成星型，又称完全星型接线。如图3.1所示，三个继电器的启动 跳闸回路是并联连接的，其中任一输出均可动作于跳闸或启动时间继电器等。由 于在每一相都装有电流继电器，因此可以反映各种相间短路和中心点直接接地系 统中的单相接地短路。图3.1三相三继电器接线方式10重庆理工大学毕业论文lOkv供配电系统二次系统设计3.2.2 两相星形接线方式两相星形接线方式是指将两只电流继电器分别装在A、C相的电流互感器连 接，又称不完全星形接线，如图3.2所示。因为B上没有装电流互感器和电流继 电器，所以，它不能反映单相短路，只能反映相间短路。此接线方式主要用于小 接地电流系统的相间短路保护。图3.2两相两继电器接线方式三相星形接线需要三个电流互感器和三个电流继电器和四根二次电缆，是复 杂且不经济的。大多运用于发电机、变压器等大型贵重电气设备的保护中。两相 星形接线较为简单经济，本设计中选川两相星形接线。3.3 过电流保护当线路上的电流大于继电器的动作电流时继电器动作，这种保护装置称为过 电流保护。根据继电器特性的不同，可分为定时限过电流保护和反时限过电流保 护。一般情况下，它不仅可以保护本线路的全长，而且可以保护相邻线路的全 长，起到远后备的作用。考虑到10KV线路结构简单，本设计采川定时限过电流 保护。3.3.1 过电流保护的接线和原理定时限过电流接线如图3.3所示，当线路发生短路时，流过电流继电器的电 流大于继电器的动作电流，电流继电器KA瞬时动作，闭合其触点，时间继电器 KT线圈得电，经过整定时限后，KT延时触点闭合，使中间继电器KM和信号 继电器KS动作。KM常开触点闭合，接通断路器跳闸线圈YR,断路器QF跳闸，切除短路故障。同时KS动作，发出声音或者灯光信号。11重庆理工大学毕业论文lOkv供配电系统二次系统设计图3.3过电流保护的接线图3.3.2 过电流保护整定动作电流按躲过线路正常运行时流经本线路最大负荷电流整定，其中保护装置的返 回电流也必须躲过线路的最大负荷电流。整定公式如下：/II K/_III _ A%/j/O1 set Y Lmax($-勿Kre式中：K2可靠系数；Kss自启动系数；Kre电流继电器返回系数动作时限定时限过电流保护的动作时限l2与短路电流的大小无关，为了保证选择性，应与后一级线路保护的时限L大一个时限差按照阶梯原则整定。%2=%+A/-(3-3)灵敏度校验当过电流保护作为本线路主保护，采用最小运行方式下本线路末端的两相12重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计短路电流进行校验；当作为相邻线路的后备保护时，采用最小运行方式下相邻 线路末端两相短路时的电流进行校验。K 一区5（本级线路）（3.4）s Iopl 11.2（下级线路）I）式中：/皿一保护装置一次侧动作电流。3.4 瞬时电流速度保护对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。为了确保其选择性,此保护只能保护线路的一部分。当线路为线路变压器线路时,由于变乐器阻抗较大，短路点的电流大为减少，此时可以保护线路的全长并可以 保护变质器一部分。本设计因为线路与变质器相连，所以瞬时电流速断保护可以 保护线路全长。3.4.1 电流速断接线和工作原理电流速断保护是一种不带时限的过电流保护，如图3.4所示，当线路发生故障 时，电流互感器的二次侧电流增大，当大于瞬时电流速断的动作电流时，继电器 1KA和2KA动作，信号继电器1KS线圈和中间继电器KM线圈通电，1KS触点 闭合发出信号，KM动作使断路器跳闸。图3.4电流速断保护接线图13重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计3.4.2 电流速断保护整定计算动作电流按照躲开所保护线路末端最大短路电流的动作值整定，即动作电流为整定 值为/i=K1 IsetA rel Zr.max(3-5)式中：可靠系数；动作时限由于保护时瞬时动作的,保护范围计算最小保护范围所以动作时限为0s。餐-X5.max(3-6)73.5 限时电流速断保护由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长，可以增加一段带时限 动作的保护来切除本线路上速断保护以外的故障，也可以作为速断保护的后备，这就是限时电流速断保护。3.5.1 工作原理如图3.5所示保护2,限时限电流速断保护要保护线路的全长，因此它的保 护范围必须延伸到下级线路去，当下及线路出口发生短路时，它就要启动。这种 情况下，为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带一定的时限，此时限与 延伸的范围有关，且保护的范围不应超过下级线路速断的范围，而动作时限要比 下级线路的速断高出一个时限级差。通过上下级相互配合，可以使全线路的故障 都可以在加内被切除。图3.5限时电流速断原理14重庆理工大学毕业论文lOkv供配电系统二次系统设计3.5.2 保护整定动作电流限时电流速断保护的动作电流应躲过下级线路瞬时电流速断保护的动作电 流整定，即41set.2(3-7)动作时限动作的选择性，其动作时限比下级线路速断保护的动作时限大一个时限级差 加。由于速断保护的时限接近于0,所以时限电流速断保护的动作时限约为0.5s.灵敏度校验保护的灵敏度校验用系统最小运行方式下线路末端的两相短路电流/3进行校验。即Ks21.3 1.5(3-8)如果灵敏度不满足要求时，可考虑与下级线路的限时电流速断保护相配合，其动作时间也必须比下级线路限时电流速断大一个加，以保证选择性。3.6 接地保护在中性点直接接地电网中，当发生单相接地短路时，出现较大的短路电流，一般装有接地短路保护。三段式零序电流保护是常川的中性点直接接地电网接地 故障主保护s,运用于U0KV以上电网中，如图3.6所示。图3.6零序电流原理接线图15重庆理工大学毕业论文lOkv供配电系统二次系统设计对于中性点不接地系统单相接地时，流经接地点的电流为电容电流，数值很 小，系统人可以运行一段时间，只需要在发生接地短路时，发出报警信号即可，运行于35KV以下的电网中，如图3.7所示。图3.7单相接地保护原理图(a)架空线路；(b)电缆线路 3.7线路距离保护距离保护是利川短路发生时电乐电流同时变化的特征，测量电乐电流的比 值，该比值反应故障点到保护安装处的距离，如果短路点距离小于整定值则动作 的保护。3.7.1 保护原理电力系统如图3.8,按照继电保护选择性的要求，安装在线路两端的距离保 护仅在线路MN内部故障时，保护装置才应该立即动作，将相应断路器跳开；而 在保护区的反方向或者正方向外短路时，保护装置不成动作。距离保护的保护区 用人及表示。当系统发生故障时，首先判断故障的方向，若故障的方向位于保护 的正方向，则设法测出故障点到保护安装处的距离乙，并将人和性比较，若 人小于4保护应动作，若4大于4,反之，则不动作。事实上，通过判断 故障方向，测量故障距离，判断出故障是否位于保护区内，从而决定是否需要跳 闸，实现线路保护。16重庆理工大学毕业论文lOkv供配电系统二次系统设计图3.8距离保护原理示意图3.7.2 整定原则（1）距离保护I段整定距离保护I段为无延时的速动段，只反映本线路的故障，下级线路出口发生 短路故障时，应可靠不动作。所以整定阻抗应躲过本线路末端短路时的测量阻抗 来整定，即Z=（3-9）式中：Z一距离I段的整定阻抗；La_b 一被保护线路的长度；G 一被保护线路单位长度的正序阻抗；Ket 一可靠系数，一般取0.80.85（2）距离保护H段整定1）距离保护n段整定阻抗按以下两个原则进行计算与相邻线路距离I段相配合，且n段保护范围不应超出下级保护I段的动 作范围，保护的n段整定阻抗为2：3=旦亿一+&_7;2）-10）式中：C 可靠系数，一般取0.8。占一分支系数取各种情况下最小值。与相邻变压器的快速保护相配合。当线路末端母线接有变乐器时，距离n 段应和变压器的快速保护（一般为变压器差动保护）配合。设变压器的阻抗为 17重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计乙，则距离n段整定阻抗为2%=叱：0自+坞.4）（3-11）式中：C 可靠系数，一般取0.70.75。2）灵敏度检验距离保护H段应可以保护线路全长,本线路末端短路时,应有足够的灵敏度，要求灵敏度满足Z11Ksen=y 21.25（3-12）AB3）动作延时距离保护n段的动作延时，应比与之相配合的相邻元件保护动作延时大一 个时间级差加，即尸=A、）+Ai（3-13）式中：口）一与本保护的相邻元件保护断最大的动作延时（3）距离保护m段的整定i）iii段的整定阻抗按以下几个原则计算，取其中最小的作为距离ni段的整定 阻抗。与下级线路距离保护II段或ni段配合整定。在与下级线路距离保护n段配合时，ni段整定阻抗为ZT=K：；（Z.+“mmZ，）（3/4）如果下级线路距离保护II段配合灵敏度系数不满足要求，则改为与相邻下级 线路距离保护的ni段相配合。按与下级变压器的电流、电乐保护配合整定ZE二K：；（ZA5+K尻mmZmm）（3/5）按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定当线路的负荷最大且母线电压最低时，负荷阻抗最小，其值为18重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计二4一二(。9。少)/L.mm,1 L.max L L.max(3-16)式中：乙1nm 一正常运行时母线电压最低值;4.max 一被保护线路最大负荷电流;uN 母线额定相电压2)灵敏度校验距离保护的ni段，既作为本线路I、n段保护近后备，又作为线路下级设 备保护的远后备，灵敏度应分别进行检验。作为近后备时，按照本线路末端短路校验，计算式为71n=黄5(3-17)乙AB作为远后备时，按相邻设备末端短路校验，计算式为7 nlKg=-”-1.2(3-18)sen(2)7-I-K 7 V 7乙AB 十 Ab.maxeW式中：Zw 一相邻设备的阻抗;储.一分支系数最大值3)动作延时距离保护的HI段的动作延时，应比与之配合的相邻设备保护动作延时大一个 时间级差加o3.8 线路整定计算已知参数线路的电抗为/=0.38。/加，工厂侧线路4=20碗，最大负荷Smax=1584.08MWL；小区侧线路4二10左加，最大负荷邑max=U29.4M”3.8.1 阶段式电流保护整定电流I断保护动作电流4,i=Amax=l-2x08=0.96M19重庆理工大学毕业论文lOkv供配电系统二次系统设计工=心/=192加保护动作时间为匕=0s电流n段保护由于线路下级为变乐器，电流I断保护可以保护线路的全长，所以可以不川 考虑电流n段保护。电流ni段保护最大负荷电流Slmax _ 1584.08Ll.max 3X10.5=87.14-max 一加几Szmax _1129.4V3xl0.562.1 A动作电流右尾Krerilll.set，=L2xL5-87.1=174.24Ll.max q 9/比=?以人=嗡9 1.5 V3 1600 =-=2.2 124.2满足要求用最小运行方式下相邻线路末端发生两相金属性短路时流过保护的电流校 验远后备灵敏度，即K带邛笔等=31.520重庆理工大学毕业论文lOkv供配电系统二次系统设计仁=皆邛嘿$=5.7L5满足要求动作时间川=+=心3.8.2 距离保护保护整定变压器电抗Z7=5的义岂=2.646。100 ST距离保护I段整定阻抗为二长匕/4=0.85x0.38x20=6.46。Z1 2=K、/0-85 X 0.38 X10=3.23Q动作延时，=Os距离保护n段按躲开变压器低压侧短路整定C,1=C(八+K.mZJ=0.7 X(7.6+0.5 X 2.64)=6.24QZ2=C(%+K.mZ,)=0.7 x(3.8+0.5 x 4.134)=4.1。灵敏度检验211K=0.82 1.25 sen A j*0乙1Z11(.=十=11.25不满足要求动作时限。=0.5s距离保护III段按躲开最小负荷阻抗整定21重庆理工大学毕业论文lOkv供配电系统二次系统设计小=公=苏嬴r 5s=搭熟=83.67Q设相间距离ni段采用方向阻抗继电器，整定计算公式为Zl7 in set.59.66K“K/“cos(中.一 汽)1.2x1.15xl.5cos(70-25.8)40.2Qylll乙 set 2Z-min83.67K*KK”cos(9)1.2x1.15xl.5cos(70-25.8)=56.38Q取 K*/=1.2,K%=1.15,Kss=1.5,乎赦=70,中乙=25.83.9 线路保护方案对于10KV输电线路，考虑其常见保护配置，本方案采用瞬时电流速断保护、定时限过电流保护以及单相接地短路保护，其保护展开图3.9如下。KA1KA2和KA3KA4电流继电器（LL-11A型），分别构成过电流保护和电流速断保护,保护跳闸定时限 过电流瞬时电 流速断接地信号跳闸回路信号回路图3.9 10KV线路保护展开图22重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计TAKTA2为电流互感器,型号为LZZBJ12-12,额定电压12KV,变比选择600A/5Ao3.10 本章小结电能在输电线路输送过程中，往往因为自然灾害或者人为原因造成线路的短 路或者断线。其中单相接地短路和相间短路最为常见。本章主要对线路保护进行 分析，以三段式电流保护作为线路的主保护，简约介绍了零序电流保护。针对电 流保护的缺点，对线路的距离保护进行详细分析，论述了原理及其整定计算。最 后用cad绘出线路保护的展开图。23重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计4变压器保护设计4.1变压器故障类型和保护配置电力变乐器的常见故障分为短路故障和异常运行状态两种。短路故障按发生 在变压器油箱的内外分为内部短路故障和外部短路故障。内部短路故障有绕组的 匝间短路和相间短路。外部短路故障有引出线的相间短路，外部相间短路引起的 过电流，中性点直接接地或经小电阻接地侧的接地短路弓I起的过电流及中性点过 电乐。变乐器的异常运行状态有过负荷，釉而降低，变乐器油温、绕组温度过高 及油箱乐力过高和冷却系统故障口.。根据上述变质器的常见故障，按照GB500622008规定，对变质器保护常 做如下配置：1、气体保护。针对400KVA及以上的车间内油浸式变压器和800KVA以上 的油浸式变乐器应装设瓦斯保护，其中轻瓦斯瞬时动作于信号，重瓦斯瞬时动作 与各侧断路器。2、纵差保护。纵联保护是变压器的主保护，10000KVA及以上单独运行的变 乐器和6300KVA及以上的并列运的变乐器，宜装设纵联差动保护。3.后备保护。对于由外部相间短路引起的变压器过电流，可采川下列保护作 为后备保护。过电流保护。宜川于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故时可能出 现的过负荷。复合电乐（包括负序电压及线电压）起动的过电流保护。宜川于升乐变乐 器和系统联络变压器及过电流保护不符合灵敏性要求的降乐变乐器。负序电流保护和单相式低电乐启动的过电流保护。可川于63000kVA及以 上的升乐变乐器。对于升压变乐器和系统联络变乐器，当采川上述、保护不能满足灵敏 性和选择性要求时，可采川阻抗保护。上述各项保护动作后，应带时限动作于跳闸。4.中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护24重庆理工大学毕业论文10kv供配电系统二次系统设计UOkV及以上中性点直接接地电网中，如果变压器中性点可能接地运行，对 于两侧或三侧电源的升乐变乐器或降乐变乐器上应装设零序电流保护。作为变压 器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护回。4.2 变压器纵联差动保护4.2.1基 本原理以双绕组变乐器为例，如图4.1为双绕组单相变乐器差动保护原理接线图。变乐器两侧装有电流互感器，其二次线圈审联成环路，差动继电器并接在差动环 路上。流入差动继电器KD的差动电流为变乐器两侧电流互感器的二次绕组电流 之差即L（o-i）差动保护的动作判据为。N%（0-2）式中：乙,一纵联保护的动作电流/，一差动电流的有效值，若选择变压器变比由/J/柒 *图4.1变压器差动保护接线图且使电流互感器的变比为勺=口，贝UnTAli=nIi1+i（0-3）