35kV电气部分综合设计与保护原理仿真

论文总字数：15223字

摘 要

35kV配电系统是电力系统的重要组成部分，常会发生相间短路和单相接地故障，若是没有及时找到发生相间短路故障的位置，就会在馈线中产生较大短路电流，若此短路电流超过整定电流，就会启动该段线路的继电保护装置，产生线路跳闸。因此需要配置三段式电流保护以保证供电的可靠性。

本文对35kV配电网相间短路进行故障分析，在馈线上选取不同的短路点计算三相及两相短路电流，结合南瑞公司的RCS-9611C线路保护装置对该配电网馈线的三段式电流保护进行了整定。最后通过电力仿真软件PSCAD对该配电网的故障分析和继电保护整定部分进行了检验。

关键词：配电网；短路电流计算；继电保护；仿真

Comprehensive Design and Protection Principle Simulation of 35kV Electrical Part

Abstract

35 kV power distribution system is an important part of the power system. Interphase short-circuit and single-phase grounding faults often occur. If the location of interphase short-circuit faults is not found in time, a large short-circuit current will be generated in the feeder. If the short-circuit current exceeds the setting current, the relay protection device of this section of line will be activated and the line tripping will occur. Therefore, it is necessary to configure three-stage current protection to ensure the reliability of power supply.

In this paper, the fault analysis of 35 kV distribution network is carried out. The three-phase and two-phase short-circuit currents are calculated by choosing different short-circuit points on the feeder. The three-phase current protection of the distribution network feeder is tuned with the RCS-9611C line protection device of Nanrui Company. Finally, the power simulation software PSCAD is used to test the fault analysis and relay protection setting part of the distribution network.

Keywords:-distribution network; short circuit current calculation; relay protection; simulation

目录

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35kV电气部分综合设计与保护原理仿真

摘要

Abstract

第一章、绪论

1.1 课题研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究工作与方法

第二章、短路故障计算

2.1 系统简图

2.1 系统图

2.2 线路参数

2.2.1 线路的阻抗标幺值计算

2.2.2 变压器阻抗标幺值计算

2.3 系统阻抗图

2.4 短路故障计算

2.4 结论分析

第三章、线路保护装置的配置和选型

3.1 35kV系统保护装置配置选型原则

3.2 保护装置的选择

3.3 保护装置的基本介绍

第四章、整定计算

4.1 线路L2的整定计算

4.1.1 无限时电流速断保护的整定过程

4.1.2 过电流保护的整定过程

4.2 线路L1整定

4.2.1 无限时电流速断保护的整定过程

4.2.2 限时电流速断保护的整定计算

4.2.3 过电流保护的整定计算

4.3 结论分析

第五章、变压器配置

5.1 主变压器保护配置

5.2 差动保护特性分析

5.2.1 保护原理

5.2.2 动作特性分析

5.2.3 二次谐波制动原理

5.3 后备保护特性分析

5.4 整定计算

第六章、PSCAD仿真

6.1 仿真模型

6.2 各元件参数设置

5.3 故障仿真结果

第七章、总结

谢辞

参考文献

第一章、绪论

1.1 课题研究目的及意义

随着经济的发展，作为国民经济的主要支柱，电气工程这样的老牌产业对于这些经济运营模式来讲至关重要，甚至不夸张的讲：电气工程技术的落后会直接导致国民经济的倒退。因此，国际上还把一个国家的发电量与用电量作为衡量标准评判该国经济发达程度。

本文所讲的35kV配电网是城镇用电网主要网架，理所当然的算是我国较为常见的电网网架电压等级，因此，倍受电气行业从业人员的关注。这种网架下接10kV的低压，其间所包含的升降压变压器不计其数，这就注定了该网络结构复杂多变、对供电的可靠性 要求更高，因此只有合理的继电保护配置及定值方案，才能避免因保护非正确动作导致的一次设备损坏，大面积停电等事故的发生，有效保证电力系统的安全稳定运行。这无疑给保护工作者提出更高要求。

一条完整的电网线路包含有电厂的发电机及升压变压器、输电线路及沿线的升降压变压器、用户侧的降压变压器。架设一条线路所耗时间仅占该线路运行的极短一部分时间，主要的运维费用及精力还是用在了后期继电保护装置的配置和架设，或者说，继电保护对电网线路来讲起到了至关重要的作用。

继电保护作为电力系统的重要组成部分，其作用主要是在发生系统故障时可以自动、迅速、可靠、有选择性地将故障元件系统中切除。即跳开故障设备各侧的断路器，如果系统出现过负荷等不正常运行状态时自动、快速发送信号，必要时也可以动作跳闸。其中有四个基本要求是选择性、速动性、灵敏性、可靠性。而35kV系统主要使用三段式电流保护，对于第一段保护，由于需要满足选择性要求，因此在线末故障产生的故障电流需要乘以一个可靠系数，这样就可以保证第一段保护保护本线路全长百分之八十五左右，又因为瞬时切除故障，因此被称为瞬时快速保护。第二段保护需要保护本线路的全长，因此保护范围伸至下级线路，为了避免与下级线路发生抢动的情况，第二段保护有零点五秒的延时，因此被称为延时快速保护。第一段和第二段保护构成了线路保护的主保护，而线路的后备保护为第三段保护。第三段保护又称为过电流保护。如果在故障发生后前两个保护均未动作，在经过一秒的延时后，第三段保护启动，无论在系统的什么位置发生故障，都将跳开本侧线路的断路器，称为盲跳。第三段保护作为线路全长的后备保护，失去了选择性，但为了电力系统的安全所有断路器统统跳开，为了防止事故进一步恶化，将造成大规模的停电。最后，对于母线而言要装设母线保护。母线保护的原理是差动保护，因此又称为母差保护。母差保护的原理是在母线上装设电路互感器，利用基尔霍夫电流定律检测母线上的电流和是否为零。如果不为零，那么保护装置将会动作，断路器将会跳开。这是母线保护的主保护，而母线保护的后备保护是和线路保护共用的第三段保护，当母线上因为有蛇鸟等动物导致短路时，故障电流增加，产生过电流，第三段保护在母差保护不动作后经过一秒的延时将会动作，跳开断路器，因此第三段电流保护又称为过电流后备保护。

随着电力系统规模愈来愈大，系统接线和运行方式日趋复杂，必须综合多方面因素，对系统装设的继电保护装置深入研究。

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