鶴崗110KV變電所繼電保護設計

楊春英 徐慶山

【摘 要】變電站是電力系統的重要組成部分，它直接影響著整個電力系統的安全、穩定與經濟運行。本文按照現行的變電站繼電保護部分的設計規范，對鶴崗110KV變電所進行了繼電保護設計和研究。依據變電站保護配置原則對主變和線路進行保護配置的選擇和整定，保障了鶴崗變電所的安全。

【關鍵詞】鶴崗；變電所；繼電保護；整定計算

0.引言

變電所是電力系統中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，它通過其變壓器將各級電壓的電網聯系起來。110kV變電所是電力網架的關鍵環節，尤其是對城區及縣鄉一級的電力供應，處于電力供應的中樞位置，其設計顯得尤為重要如何設計電網110kV變電所，是國家電網建設、改造中需要研究和解決的一個重要課題。隨著工農業生產的迅速發展，為滿足鶴崗負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質量，根據系統發展規劃，擬建設一座110/10kV的區域性降壓變電所，本文在該變電站電氣主系統完成后，對其進行了繼電保護的設計，從而極大地保障了變電所的穩定運行。

1.原始資料的分析

該變電所的原始資料如下：

（1）該變電所所址位于平原地帶，交通方便，無特殊環境污染。該地區最熱月平均氣溫30℃，年最高氣溫為40℃，年平均氣溫15℃，土壤溫度20℃。

（2）該變電所以110KV單回路與相距50KM的系統甲變電站相連；以110KV單回路與相距40KM的系統乙變電站相連，以10KV出線分別向附近的工廠和居民點供電，10KV出線共15回。

（3）系統電抗為0.05（當選Sj=100MVA時）。

（4）變電所10KV側的最大負荷為35MW，最小負荷為最大負荷的60%；在15回出線中，最大一回的負荷按4MW考慮，負荷功率因數均按COSΦ=0.8考慮。

（5）110KV側最大負荷利用小時數為6000小時；10KV側最大負荷利用小時數為5000小時。

（6）110KV線路裝有瞬時動作的主保護，其后備保護動作時間按1秒考慮；10KV出線裝有瞬時動作的主保護，其后備保護動作時間按0.5秒考慮。

根據分析，110KV、35KV及10KV側均采用了單母分段方式，提高了負荷的供電可靠性。

2.繼電保護的配置

2.1繼電保護裝置是一種能反映電氣設備發生故障或不正常工作狀態，并作用于斷路器跳閘或發出信號的自動裝置

繼電保護裝置應滿足四個基本要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。

2.2 110kV保護配置

2.2.1 110kV進線保護配置

a雙回線（電源側）：

主保護：電流方向橫差保護、零序電流方向橫差保護；后備保護：階段式距離保護、階段式零序電流方向保護、階段式接地距離；ZCH：檢無壓-同期三相自動重合閘。

b單回線：

三段式距離保護；三段式零序電流方向保護；ZCH：檢無壓-同期三相自動重合閘。

2.2.2 110kV母線采用電流相位比較式母線差動保護（即使兩段母線分列運行時，也能有選擇性動作）

2.3 35kV側保護配置

（1）變電所A、變電所B兩線路保護配置。

采用二段式電流保護（電流速斷保護+定時限過電流保護）+三相一次ZCH

（2）變電所C、變電所D、化工廠三線路保護配置。

主保護：電流方向橫差保護；后備保護：二段式電流保護；三相一次ZCH

（3）35kV母線設有絕緣監察裝置，不設專用母線保護，用主變過電流保護兼作母線保護。

2.4 10kV保護配置

（1）10kV出線回路保護配置。

a采用二段式電流保護（相間短路）

I段：電流速斷保護，保護線路全長80%；II段：定時限過電流保護

b線路出線線路裝設三相一次自動重合閘

c電纜出線裝設過負荷保護，動作于信號

（2）10kV母線設有絕緣監察裝置，不設專用母線保護，用主變過電流保護兼作母線保護。

2.5主變保護配置

（1）瓦斯保護：重瓦斯保護：動作于跳主變三側開關；輕瓦斯保護：動作于發信號。

（2）縱差保護：反應變壓器繞組、套管和引出線上的相間短路，110kV繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路。

（3）復合電壓閉鎖過電流保護 電壓取35kV母線PT。

目的：防備外部相間短路所引起的過電流并作為瓦斯與縱差的后備保護。

（4）零序電流電壓保護。

變壓器專門設置接地保護作為縱差保護的后備保護。由于本變電所一臺主變中性點接地運行，另一臺主變不接地運行，兩臺主變中性點運行方式可以改變，為了保護兩臺主變并列運行且外部發生單相接地運行時，如母聯差動拒動時，能夠首先斷開中性點不接地運行的變壓器。故每臺主變應裝設零序電流和零序電壓保護，零序電壓保護的整定時間小于零序電流保護的整定時間。零序電壓保護接于變壓器中性點引出線的CT上，零序電壓保護接于母線PT的開口三角形線圈上。

（5）過負荷保護：動作于發信號。

3.繼電保護的整定計算

由于該變電所有3個電壓等級110KV、35KV和10KV，且本文篇幅有限，因此本文僅介紹10KV線路進行了繼電保護整定計算。本設計選擇10kV出線配電站B作為整定計算，配電站BPmax=2000KW，Cosφ=0.85，線路全長15公里。

已知（由短路電流計算而得來）配電站B線路首端在最小運行方式下

配電站B線路末端在最大運行方式下

配電站B線路末端在最小運行方式下

根據保護配置10kV出線有電流速斷和過電流配合保護如下：

3.1無時限電流速斷保護

3.1.1動作電流

a、按躲過線路末端最大短路來整定

b、躲過變壓器的勵磁涌流

考慮到CT、繼電器的誤差，為保證選擇性，選擇一個可靠性系數KK，一般在1.15-1.25之間，現按1.25選擇。

繼電器動作電流式中Kjx為接線系數，兩相不完全星形、三相不完全星形接線其值為1。選DL-11/50繼電器，其整定范圍在12.5-50A。

3.1.2靈敏度檢驗滿足靈敏度要求。

3.2定時限過電流保護

起動電流整定

（1）正常時保護不起動，即（2）當外部故障后，保護應能可靠地返回，其返回電流必須大于外部故障切除后流過保護的最大自起動電流即.以上兩點是過流保護起動電流I必須滿足的條件：

式中KK為可靠系數，取1.2，Kzq為自起動系數，取1.3，Kh為恢復系數，取0.85。

繼電器動作電流選用DL-11/10，整定范圍在2.5-10A。

靈敏度校驗

近后備：用本線路末端最小短路電流來校驗靈敏度。

滿足靈敏度要求。

動作時限整定

按階梯原則與相鄰過電流保護中最大的動作時限配合，取相鄰保護時間為1s。

所以選用DS-112型時間繼電器整定范圍0.25-3.5S。

4.結論

本文完成了鶴崗110kv變電所繼電保護設計。本文在前期電氣主系統設計完成后，根據線路的特點，依照繼電保護設計規程和結合當地的特點，進行了繼電保護設計，能夠對一次設備進行很好地檢測、控制、和保護，為鶴崗地區城市的發展提供更加穩定高效的供電環境。

【參考文獻】

[1]劉矞.超高壓電網繼電保護及故障信息系統的研究[D].山東大學，2007，（03）.

[2]張震偉.220kV電力系統繼電保護和自動化裝置配置原則[J].科技信息，2007（08）.

[3]成兵.220kV變電站站用電設計與應用[J].安徽電力，2006，（01）.