35kV降压变电站继电保护设计

35kV降压变电站继电保护设计

张鹏

（国网冀北电力有限公司秦皇岛市抚宁区供电分公司）

摘要：本设计可分为几部分：设计方案的确定；系统负荷计算，短路电流的计算；主变压器继电保护的配置、整定及校验的确定。10kV出线继电保护的配置、整定及校验的确定。无功补偿系统继电保护配置、整定及校验。

关键词：负荷计算；无功功率；短路电流；继电保护

一、变电站继电保护和自动装置规划

1.1系统分析及继电保护要求

1.1.1系统一次

1、变电站规模及电气主接线：

本次设计变电站装设20000kVA双绕组变压器2台（N-1备用），35kV进线两回，单母分段接线；35kV主变出线2回，10kV出线12回，10kV电气主接线为单母线分段。

变电站主变的调压方式及无功补偿配置：

变电站主变压器采用有载调压变压器，无功补偿方式采用10kV侧集中补偿方式，无功补偿电容器选用室外成套补偿装置。补偿容量按照主变容量的15﹪选定，即总补偿容量为6000kVar。

变电站消弧线圈的装设：

本站暂不考虑设置消弧线圈。

1.1.2为保证安全供电和电能质量，继电保护应满足四项基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

1.2继电保护装置规划

⑴35kV母联保护设置备自投及母联相间及零序过流、母联充电保护的功能。

⑵变压器主保护：变压器本体和有载分接开关重瓦斯保护、纵差保护，作用于总出口，跳主变35kV侧进线开关及主变10kV侧进线开关。

⑶35kV后备保护

①10kV复合电压闭锁过电流保护：延时作用于总出口，跳主变二侧开关及35kV母联开关。

②35kV过负荷保护：延时发过负荷信号。

⑷10kV后备保护

①10kV复合电压闭锁10kV过流保护：第一时限跳10kV分段开关，第二时限跳主变10kV侧进线开关，第三时限跳主变进线35kV侧开关及35kV母联开关。

②10kV过负荷保护：延时发过负荷信号。

主变10kV侧后备保护动作闭锁10kV分段备自投。

⑸非电量保护

变压器非电量保护跳闸或发告警信号（包括变压器本体和有载瓦斯、变压器压力释放、变压器本体和有载油位异常等）。主变油温高有跳闸和信号两种方式。

⑹主变保护动作闭锁35kV备自投。

⑺35kV进线不设保护

⑻35kV出线保护

⑼10kV出线：

⑽10kV电容器：

⑾10kV分段断路器设置备用电源自投功能、二段式电流保护及后加速保护功能

二、短路电流计算

2.1最大最小方式短路电流计算

2.1.1确定基准值

取基准容量Sd=100MVA基准电压35kV基准电压Ud1=37kV，10kV基准电压Ud2=10.5kV

从而基准电流:

三、主变继电保护整定计算及设备选择

3.1瓦斯保护

轻瓦斯保护的动作值按气体容积为250~300cm2整定，本站采用270cm2。

重瓦斯保护的动作值按导油管的油流速度为0.6~1.5cm2整定本，本站采用0.9cm2。本站非电量保护装置采用NSR691RF-D60型非电量保护装置。

3.2纵联差动保护

本站主变纵联差动保护采用NSR691RF-D60型变压器差动保护装置。

3.2.1差动保护及主变后备保护整定及校验

一、CT变比：#301为800/1。

#501为2000/1，

二、差动保护：NSR691RF-D60

高压侧二次额定电流：根据装置说明书公式，平衡后高压侧二次额定电流

HIe=0.577*20000/（800*35）=0.41A

CT二次接线全部为Y接，且装置未作内转角处理

装置高压侧二次实际电流：HIe

比率差动启动定值：

差动动作门槛：

ICD=Krel(Ker+ΔU+Δm)Ie

=1.4X(0.1+3X0.025+0.05)XHIe

=1.4X0.225XHIe=0.32HIe

差动速断：差动速断：ISD=7Ie

Icdsdzd=7Ie定值单数据为7

比率制动系数：装置中固定为0.5

二次谐波制动系数：Har2set=15%

电流平衡系数：高压侧固定为0.577

低压侧：LCoe=((低压侧TA变比)*(低压侧电压设定))/((高压侧TA变比）*(高压侧电压设定))=(2000*10)/(800*35)=0.71

差流越限告警：装置中固定为0.2Ie

三、高压侧后备保护：NSR692RF-D60

1、10KV复合电压闭锁35KV过流：CT800/1

10KV复合电压：低压70V/线，负序6V/相

35KV过流：

（1）按变压器最大负荷：

IDZ=KK*Ie/Kf=1.2X330/0.85=465(A)

二次定值Idz=465/800/1=0.58A

时间与变压器10KV过流时间1.1''相等，取1.1''跳主变两侧

对10KV母线短路灵敏度：

10KV母线两相短路＃301电流1169A,

Klm=1169/[0.58*800]=2.5>1.5符合要求

2、过负荷：Iolzd=KK*Ie/Kf=1.05X330/0.9=385(A)

二次定值Idz=385/800/1=0.48A，10"发信号

过载闭锁调压：同过负荷，0.48A，10"发信号

四、10KV侧后备保护：NSR692RF-D60

1．过流保护：按躲变压器最大负荷：CT：1500/1

IDZ=KK*Ie/Kf=1.2X1154/0.85=1629(A)

二次定值Idz=1629/2000/1=0.81A

时间：与出线过流时间0.5"配合，0.8"掉#545，1.1"掉两侧。

对10KV母线灵敏度:

Klm=4183/[0.81*2000]=2.5>1.5符合要求

2.过负荷及过负荷闭锁有载调压：

IDZ=KK*Ie/Kf=1.05X1154/0.85/2000=0.71A

四、10kV线路继电保护整定计算及设备选择

4.1.整定原则

本站10kV出线保护采用二段式保护，过流一段保护按照躲线路最大配变低压侧母线短路整定，时间取0S，过流二段按躲线路最大负荷整定，时间取0.5S。

4.2.整定计算

开关编号：#511留樊一线

保护变比：CT800/1

测量变比：CT400/1

设备参数：留樊一线主干线路全长：4.7km

最远线路长度：4.7km

最大变压器1250kVA阻抗电压按：UK%=4.5

线路总容量：8430KVA

参数计算：出口-末端：

XL=0.4*4.7*1000/10.5²=17.05

最大配电变压器XB=0.045*1000/1.25=36

留守营站10KV母线短路阻抗：

X10(大)＝9.7369

X10(小)＝11.5528

短路计算:主干:ID1MIN=55000/（11.5528+17.05）=1923.08(A)

最大配变变压器低压侧短路：

ID2MAX=55000/（9.7369+36）=1202.53(A)

定值整定：

过流：1、按躲线路最大负荷

IfhMAX=8430/（10X1.732）*0.8=389.37(A)

Idz=Kk*IfhMAX/Kf=1.3X389.37/0.85=595.50(A)

595.52/800=0.74

二次取0.74A，时间0.5秒。

对线路末端灵敏度：

Klm1=0.866X1923.08/(0.74X800)=2.8>1.5符合要求

速断：躲最大变压器低压侧三相短路，

Idz=Kk*ID2MAX/Nct=1.2X1202.53/800=1.8(A)

定值取1.8A。时间0.2S

保护线路长度：

0.866*55000/(11.5528+0.4L*1000/10.52)=1.8*800

L=5.87KM

速断段可保护最远线路全长

因10kV出线整定原则相同，只因线路参数不同造成整定值不同，因此其他线路整定过程不在此一一体现。

参考文献：

[1]马贵荣《工业企业供电实用技术》北京理工大学出版社.北京：2010

[2]刘介才《工厂供电》北京：机械工业出版社，2003.7

[3]贺剪李/宋从矩《电力系统继电保护原理》北京：中国电力出版社，1994.10