金家坝变电站中压侧继电保护设计与案例分析

论文总字数：15594字

摘 要

本次设计的金家坝变电站中压侧继电保护设计与案例分析，首先对保护对象进行一些简单的原理分析，本次金家坝中压侧的设计主要是进行故障计算，分析出各个故障下的电压电流。进行整定计算时主要对110KV线路进行零序差动整定。同时，还对二次回路的电流电压回路，控制回路等进行等进行了相关的说明设计。最后对相序与变比错误造成差动保护误动作案例与极性相反案例进行分析与事故的预防。

关键词：继电保护；故障分析；整定计算；事故预防

Design and Case Analysis of Relay Protection on the Medium Voltage Side of Jinjiaba Substation

Abstract

The design of Jinjiaba substation medium voltage side relay protection design and case analysis, first of all to protect the object of some simple principle analysis, this Jinjiaba medium voltage side design is mainly for fault calculation, analysis of the voltage and current under each fault. During the setting calculation, zero sequence differential setting is mainly carried out for 110kV line. At the same time, also the secondary circuit of the current and voltage circuit, control circuit and so on for the related design. Finally, the misoperation case of differential protection caused by the error of phase sequence and variable ratio and the case of opposite polarity are analyzed and the accident prevention is carried out.

目 录

Abstract II

第一章 绪论 5

1.1研究背景与研究意义 5

1.2 国内外研究综述 5

1.3 章节内容 6

第二章 故障分析 7

2.1 概述 7

2.1.1 一次设备说明 7

2.1.2 一次接线简图的说明 7

2.1.3 运行方式的说明 8

2.1.4 故障计算任务 10

2.2阻抗网络与化简 10

2.2.1 阻抗标幺值计算 10

2.2.2 110kV线路及所接变压器T4参数 11

2.2.3 10kV母线所接电抗器等值参数 11

2.2.4 10kV母线所接配电变压器等值参数 11

2.3短路计算 11

2.3.1 电流的计算 12

2.4 计算结果 13

第三章 整定计算 14

3.1输电线路距离保护整定 14

3.1.1相间距离一段 14

3.1.2相间距离保护Ⅱ段 14

3.1.3相间距离保护Ⅲ段 14

3.2接地距离保护 15

3.2.1接地距离Ⅰ段整定 15

3.2.2接地距离Ⅱ段整定 15

3.2.3接地距离Ⅲ段整定 16

3.3零序电流整定 16

3.3.1零序Ⅱ段的整定 16

3.2.2零序Ⅲ段的整定 16

3.2.3零序Ⅳ段的整定 16

3.5整定计算结果 16

第四章 二次回路设计 18

4.1 电流互感器回路 18

4.2 110kV线路控制信号回路 20

第五章 变电站保护误动案例研究 21

5.1.1 相序与变比错误造成差动保护误动作案例 21

5.1.2 仿真模型建立 21

5.1.3 结论 22

5.2 电流互感器极性接反造成保护误动案例 23

5.2.1 事件描述 23

5.2.2 仿真模型建立 23

5.2.3 事故结论 24

第六章 结论 25

致 谢 26

参考文献 27

第一章 绪论

1.1研究背景与研究意义

研究背景：目前，随着变电站综合自动化水平的不断提高与大量智能化设备的投入使用，变电站的电力系统整体运行质量逐渐提升。但电网规模的不断扩大，也给变电站安全稳定运行带来的压力。现在的地区220kV电网逐步分区运行，地区的负担供电任务由各分区电网承担，而采用220kV电网分区运行，对地区电网的结构优化，负载设备的平衡，降低高一级的电网短路电流水平起着重要的作用。

本课题的研究目的：通过对金家坝变电站的一次系统保护整定让我们培养工程服务于社会的意识，理解电力系统继电保护的重要性，熟悉电力系统继电保护相关工作流程。利用变电站高压侧线路，母线保护的整定计算、二次回路简要设计等一系列的工作帮助我们掌握电力系统继电保护的计算、测试、分析工作等基本要领；强化所学专业理论知识，结合先进的数字式继电保护装置，制定合理的工程方案，解决电力系统实际工程问题。

本课题研究意义：本课题的研究意义：根据变电站发生故障时各种电气量变化不同特点，对系统进行常规短路计算，识读故障录波图及对故障电气量进行分析，确定所选设备继电保护、远动与通信配置方案理解电力系统继电保护的重要性，熟悉电力系统继电保护相关工作流程。利用变电站中压侧线路，母线保护的整定计算、二次回路简要设计等一系列的工作帮助我们掌握电力系统继电保护的计算、测试、分析工作等基本要领。

1.2 国内外研究综述

变电站继电保护设计一直是一个很有价值的课题，国内外学者对继电保护的研究经历了很漫长的过程。近几年来，随着电源的资源问题，电能越多，对人们的生活就越为便利，这些小区域的电能对当地的发展有些重要的作用，目前的能源开发与研究，也有着更加宽阔的前景，对于变电站的设计也有着重大的影响

本次设计中，主变压器中压侧为110kV母线，所采用的保护装置型号为PCS-915A。该保护配置的主要保护为母线差动保护，采用比率差动保护原理。将母线上所连接设备的整体视为单一节点，那么在母线设备上传输的电流将满足基尔霍夫电流定律。在正常运行时，其连接所有设备的电流相量之和为零，与线路纵差、变压器纵联差动一样，发生保护区内部故障时，差动电流等于故障电流。母线设备的内部故障点并不唯一，为了尽可能减小故障点的影响范围，提高供电可靠性，母线保护必须能够精准识别故障点位置并切除相应故障点影响的部分。I母线上发生故障时，母线保护应只切除Ⅰ母线，而当II母线上发生故障时，发生故障时，母线保护应切除Ⅱ母线；而当Ⅰ母线和Ⅱ母线公用部分（如母联断路器附近）母线保护应切除双段母线；基于上述需求，应当同时给母线设备的各个子部分（Ⅰ母线或Ⅱ母线）配置母线保护，这些母线设备子部分的母线保护则被称为小差保护，而整个母线设备的母线保护被称为大差保护。在母线保护原理中，一般使用大差保护判断故障点是否处于母线设备内部，区内故障时使用小差区分具体哪一段母线故障。

当变电站母线设备通过母联（分段）进行充电操作 (在运母线通过母联（分段）对线路或变压器进行串接操作)时，如果被充母线发生区内或区外故障，应当立即对母联（分段）发出跳闸指令，避免变电站的设备受到损坏，这种对充电过程中的母联（分段）的保护被称之为母联（分段）过流保护。母联（分段）充电过流保护一般依据现场具体情况配置两段延时过流和一段零序延时过流保护。一般而言，Ⅰ段过流保护和零序过流保护都可以作为充电保护用；如作为其它元件充电的后备保护，则可使用带一定延时的Ⅱ段过流保护。为了提高单相接地故障的灵敏度，零序过流保护可作为线路高阻接地故障的保护。母线的母联（分段）非全相保护与线路的非全相保护在功能上一致，一般使用零序电流和负序电流作为电流判据，使用非全相开入（如所示）作为触发条件。

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