10KV电力线路继电保护设计

工厂供电课程设计任务书完成期限：2016年1月4日开始至2016年1月8日题目：10KV电力线路继电保护初步设计 原始资料：某10kv电力线路，如下列图。TA1的变流比K(1)为160/5A, TA2的变流比 K(2、为100/5A。WL1和WL2的过电流保护均采用两相两继电器式接线，继电器均为GL-21/5型。今KA1已经整定，其动作电流Iop为8A, 10倍动作电流的动作时间t为 1.4S。WL2的计算电流I为75A, WL2首端的札为910A，其末端的札为400A。试L,max(2)K2K3整定KA2的动作电流和动作时间，并校验其灵敏度。(计算时取：继电器返回系数Kre为 0.8,可靠系数为1.3,结线系数K为1，时限级差为 t=0.7S。)relw二. 设计主要容:1系统概况说明；2确定继电保护方案；3计算步骤与结果；4 接线原理图；5选择主要电气设备并上网找出相应型号；6设计总结。三. 必须完成的图：系统原理图。过电流继电器实现两级保护原理电路如图所示。图中TA1和TA2分别为上下两 级线路的电流互感器。QF1 TA1枫 TA2(c)两级保护一次系统和整定说明两级保护有：上一级为定时限电流保护，下一级为反时限电流保护。上、下两级均为反时限电流保护。两级保护无论采取何种方式，两级保护的时限均要有时限级差，对于定时限过电流保护， 可取时间级差为t=0.5S ；对于反时限过电流保护，可取时间级差为t=0.7S。如图(b)、 (c)所示。定时限过电流保护的动作时间，利用时间继电器来整定。反时限过电流保护的动作时间，由于GL感应式电流继电器的时限调节机构是按10倍动作 电流的动作时间来标度的，因此要根据前后两级保护的GL感应式电流继电器的动作特性曲 线来整定。动作特性曲线是按所选型号给出来确定的。摘要电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等五个环节组成的。在电力系 统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路严密地联结在一起。由于其覆 盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以与各种人为因素的，电气故障的发生是 不可防止的。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。本文10kV供电继电保护设置方案如下：相间故障保护采用远后备方式、两 段式电流保护、瞬时限流速断保护、延时限流速断保护、过流保护；接地保护采 用零序电流保护方式；10kV配电线路采用后加速的三相一次重合闸；10kV线路 装设两段式电流保护，不带时限的电流速断保护和带时限的过流保护；对于连接 发电厂母线和10kV的单回线，装设带方向或不带方向的电流速断保护和过流保 护。对于10kV不宜解列的线路，采用纵差、横差等保护o10kV供电系统中变压 器的低压侧装设短路保护和过负荷保护。短路保护作为保护母线、变压器干线的 主保护，并作为配电线路的后备保护o10kV继电保护装置的运行维护是电力系统 的一个重要局部，它能否安全、稳定、可靠地运行，直接关系到整个系统的正常 运行。关键词:10kV继电器；继电保护装置；运行维护一、设计方案总论电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等五个环节组成的。在电力 系统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路严密地联结在一起。由于其 覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以与各种人为因素的影响，电气故障的 发生是不可防止的。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。例如，当系统中的某工矿企业的 设备发生短路事故时，由于短路电流的热效应和电动力效应，往往造成电气设备 或电气线路的致命损坏还有可能严重到使系统的稳定运行遭到破坏；当 10KV 不 接地系统中的某处发生一相接地时，就会造成接地相的电压降低，其他两相的电 压升高，常此运行就可能使系统中的绝缘遭受损坏，也有进一步开展为事故的可 能。 10KV 供电系统是电力系统的一局部。它能否安全、稳定、可靠地运 行，不但直接关系到企业用电的畅通，而且涉与到电力系统能否正常的运行。因 此要全面地理解和执行地区电业部门的有关标准和规程以与相应的国家标准和 规。由于10KV系统中包含着一次系统和二次系统。又由于一次系统比拟简单、更为直观，在考虑和设置上较为容易；而二次系统相对较为复杂，并且二 次系统包括了大量的继电保护装置、自动装置和二次回路。所谓继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进展监视、测量、控制和保护，由继电器来组成 的一套专门的自动装置。为了确保10KV供电系统的正常运行，必须正确的设置 继电保护装置。 2. 10KV 系统中应配置的继电保护 按照工厂企业 10KV 供电系统的设计规要求，在 10KV 的供电线路、配电变压器和分段母线上 一般应设置以下保护装置： 1 10KV 线路应配置的继电保护 10KV 线 路一般均应装设过电流保护。当过电流保护的时限不大于0.5s0.7s并没有保护 配合上的要求时，可不装设电流速断保护；自重要的变配电所引出的线路应装设 瞬时电流速断保护。当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时，应装设略带时 限的电流速断保护。 210KV 配电变压器应配置的继电保护 1当配电变压 器容量小于 400KVA 时： 一般采用高压熔断器保护； 2当配电变压器容量为 400630KVA,高压侧采用断路器时，应装设过电流保护，而当过流保护时限大 于 0.5s 时，还应装设电流速断保护；对于车间油浸式配电变压器还应装设气体 保护； 3当配电变压器容量为 800KVA 与以上时，应装设过电流保护，而当 过流保护时限大于 0.5s 时，还应装设电流速断保护；对于油浸式配电变压器还 应装设气体保护；另外尚应装设温度保护。 310KV 分段母线应配置的继电 保护 对于不并列运行的分段母线,应装设电流速断保护，但仅在断路器合闸 的瞬间投入，合闸后自动解除；另外应装设过电流保护。如采用的是反时限过电 流保护时，其瞬动 局部应解 除；对于 负荷等级较 低的配 电所可不装 设保 护。 3. 10KV 系统中继电保护的配置现状 目前，一般企业高压供电系统 中均为 10KV 系统。除早期建设的 10KV 系统中，较多采用的是直流操作的定时 限过电流保护和瞬时电流速断保护外，近些年来飞速建设的电网上一般均采用了 环网或手车式高压开关柜，继电保护方式多为交流操作的反时限过电流保护装置。很多重要企业为双路 10KV 电源、高压母线分段但不联络或虽能联络但不能 自动投入。在系统供电的可靠性、故障响应的灵敏性、保护动作的选择性、切除 故障的快速性以与运行方式的灵活性、运行人员的熟练性上都存在着一些急待解 决的问题。 4. 10KV 供电系统的几种运行状况 1 供电系统的正常运 行 这种状况系指系统中各种设备或线路均在其额定状态下进展工作；各种 信号、指示和仪表均工作在允许围的运行状况； 2供电系统的故障 这 种状况系指某些设备或线路出现了危与其本身或系统的安全运行，并有可能使事 态进一步扩大的运行状况； 3供电系统的异常运行 这种状况系指系统 的正常运行遭到了破坏，但尚未构成故障时的运行状况。 2. 10KV 供电系统继 电保护装置的任务 1 在供电系统中运行正常时，它应能完整地、安全 地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据； 2如 供电系统中发生故障时，它应能自动地、迅速地、有选择性地切除故障局部，保 证非故障局部继续运行； 3当供电系统中出现异常运行工作状况时， 它应能与时地、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理； 不 难看出，在10KV系统中装设继电保护装置的主要作用是通过缩小事故围或预报 事故的发生，来达到提高系统运行的可靠性，并最大限度地保证供电的安全和不 连续。 可以想象，在 10KV 系统中利用熔断器去完成上述任务是不能满足 要求的。因为熔断器的安秒特性不甚完善，熄灭高压电路中强烈电弧的能力不足， 甚至有使故障进一步扩大的可能；同时还延长了停电的历时。只有采用继电保护 装置才是最完美的措施。因此，在10KV系统中的继电保护装置就成了供电系统 能否安全可靠运行的不可缺少的重要组成局部。 5. 对继电保护装置的根本 要求 对继电保护装置的根本要求有四点：即选择性、灵敏性、速动性和可靠性 1 选择性 当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能有选择性 地将故障局部切除。也就是它应该首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系 统中其它非故障局部能继续正常运行。系统中的继电保护装置能满足上述要求 的， 就 称 为有 选 择性 ；否 如 此 就称 为没 有 选择 性 。 主保护 和 后备 保 护： 10KV 供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障 保护应有主保护、后备保护，必要时可增设辅助保护。 当在系统中的同一 地点或不同地点装有两套保护时，其中有一套动作比拟快，而另一套动作比拟慢， 动作比拟快的就称为主保护；而动作比拟慢的就称为后备保护。即：为满足系统 稳定和设备的要求，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， 就称为主保护；当主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护，就称为后备保 护。 后备保护不应理解为次要保护，它同样是重要的。后备保护不仅可以 起到当主保护应该动作而未动作时的后备，还可以起到当主保护虽已动作但最终 未能达到切除故障局部的作用。除此之外，它还有另外的意义。为了使快速动作 的主保护实现选择性，从而就造成了主保护不能保护线路的全长 ,而只能保护线 路的一局部。也就是说，出现了保护的死区。这一死区就必须利用后备保护来弥 补不可。 近后备和远后备： 当主保护或断路器拒动时，由相临设备或线路的 保护来实现的后备称为远后备保护；由本级电气设备或线路的另一套保护实现后 备的保护，就叫近后备保护； 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，称为辅助保护。 2 灵敏 性 灵敏性系指继电保护装置对故障和异常工作状况的反映能力。在保护装置的 保护围，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒 绝动作；但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。保护装置灵敏与否，一般用灵敏系数来衡量。保护装置的灵敏系数应根据不利的运行方式和故障类型 进展计算。灵敏系数越高，如此反映轻微故障的能力越强。各类保护装置灵敏系 数的大小，根据保护装置的不同而不尽一样。3速动性 速动性是指保护装置 应能尽快地切除短路故障。缩短切除故障的时间，就可以减轻短路电流对电气设 备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件， 同时还提高了发电机并列运行的稳定性。 所谓故障的切除时间是指保护装 置的动作时间与断路器的跳闸时间之和。由于断路器一经选定，其跳闸时间就已 确定，目前我国生产的断路器跳闸时间均在0.02S以下。所以实现速动性的关键 是选用的保护装置应能快速动作。 4 可靠性 保护装置应能正确的动作， 并随时处于准备状态。如不能满足可靠性的要求，保护装置反而成为了扩大事故 或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，如此要求保护装置的设 计原理、整定计算、安装调试要正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质 量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效，以提高保护的可靠 性。 4. 继电保护的根本原理 1电力系统故障的特点 电力系统中的故 障种类很多，但最为常见、危害最大的应属各种类型的短路事故。一旦出现短路 故 障，就会伴随其产生三大特点。即：电流将急剧增大、电压将急剧下降、电 压与