110KV变电站继电保护设计毕业设计论文.docxVIP

摘要

本文以某典型110kV变电站为研究对象，围绕其继电保护系统展开设计。首先分析了变电站的主接线形式及主要电气元件配置，明确了各元件可能发生的故障类型及不正常运行状态。在此基础上，依据相关规程规范，对主变压器、110kV线路、10kV线路、母线及电容器等关键设备的继电保护方案进行了详细配置。重点阐述了主变压器差动保护、瓦斯保护、后备保护的整定计算，以及110kV线路的距离保护、零序保护和10kV线路的电流速断、过电流保护的整定原则与方法。同时，对保护装置的选型原则和二次回路设计要点进行了探讨，旨在构建一套安全可靠、性能完善的继电保护系统，确保变电站的安全稳定运行。

关键词：110kV变电站；继电保护；整定计算；保护配置；安全运行

一、引言

1.1设计背景与意义

随着电力系统的不断发展，110kV变电站作为连接区域电网与用户的重要枢纽，其安全稳定运行直接关系到电力供应的可靠性和连续性。继电保护装置作为变电站的“免疫系统”，承担着快速检测故障、准确切除故障元件、防止事故扩大的重要职责。因此，科学合理的继电保护设计是变电站建设和运行的核心环节之一，对于保障电网安全、减少事故损失具有不可替代的作用。

1.2设计依据与主要内容

本设计主要依据《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB/T____）、《电力系统继电保护设计技术规程》（DL/T559）等相关国家标准和行业规范。设计内容涵盖变电站主要电气元件（主变压器、进出线、母线、电容器等）的故障类型分析、保护配置方案确定、保护定值整定计算、保护装置选型及二次回路初步设计等方面，力求形成一套技术先进、经济合理、安全可靠的继电保护方案。

二、变电站一次系统概述

2.1变电站主接线形式

本设计的110kV变电站采用单母线分段接线形式。110kV侧设有两段母线，通过分段断路器连接，正常运行时分段断路器断开，两段母线分列运行，提高供电可靠性和灵活性。每段母线各接入一回110kV电源进线，承担区域负荷供电任务。10kV侧同样采用单母线分段接线，出线回路数根据负荷需求配置。

2.2主要电气元件参数

1.主变压器：选用两台三相双绕组有载调压变压器，型号为SFZ11-XXXXX/110，额定容量为XXMVA，额定电压为110±8×1.25%/10.5kV，接线组别为YN,d11。

2.110kV线路：两回进线，线路长度分别约为XXkm和XXkm，导线型号为LGJ-XXX。

3.10kV线路：出线若干回，均为电缆或架空线路，线路长度及所带负荷根据典型设计确定。

4.10kV电容器组：每组容量为XXMvar，采用双星形接线，用于改善变电站的功率因数。

5.所用变：两台，分别接于10kV两段母线，提供变电站自用电源。

三、继电保护总体配置原则

继电保护配置应遵循“选择性、速动性、灵敏性、可靠性”四项基本原则。针对本变电站的一次系统结构及元件特点，保护配置的总体思路如下：

1.主变压器：配置差动保护作为主保护，反映变压器绕组和引出线的相间短路、匝间短路及接地短路；配置瓦斯保护（非电气量保护）反映油箱内部故障及油面降低；配置复合电压闭锁过电流保护、零序过电流保护作为后备保护，分别反映变压器外部相间短路和接地短路。

2.110kV线路：配置带方向或不带方向的阶段式距离保护和阶段式零序电流保护作为主保护和后备保护，以快速切除线路故障，并作为相邻元件的远后备。

3.10kV线路：鉴于10kV系统为小电流接地系统，线路一般配置电流速断保护作为主保护，定时限过电流保护作为后备保护。对于长线路或重要线路，可考虑配置带时限电流速断保护。

4.母线：110kV母线根据重要性和短路电流水平，配置专用的母线差动保护作为主保护。10kV母线一般不配置专用母差保护，由电源侧（主变10kV侧）的后备保护兼顾。

5.电容器组：配置电流速断保护、过电流保护、零序过电流保护（针对双星形接线）、过电压保护、失压保护等。

四、主要元件保护设计与整定计算

4.1主变压器保护

4.1.1差动保护

主变压器差动保护主要反映变压器绕组、套管及引出线的相间短路、单相接地短路以及匝间短路故障。

*保护原理：基于基尔霍夫电流定律，正常运行及外部故障时，流入差动继电器的差流为零或很小；内部故障时，差流显著增大，继电器动作。

*整定计算要点：

*最小动作电流：应躲过变压器空载投入时的励磁涌流、外部故障时的最大不平衡电流以及正常运行时的最大负荷电流。通常取额定电流的0.3-0.5倍。

*制动特性：为提高外部故障时的可靠性，采用具有比率制动特性的差动继电器。拐点电流和制动系数根据变压器参数及系统情况选取。

*二次谐波制动：用于区分励磁涌流和内部故障电流，制动系数一般整定为1