鹤岗110KV变电所继电保护设计

杨春英 徐庆山

【摘 要】变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响着整个电力系统的安全、稳定与经济运行。本文按照现行的变电站继电保护部分的设计规范，对鹤岗110KV变电所进行了继电保护设计和研究。依据变电站保护配置原则对主变和线路进行保护配置的选择和整定，保障了鹤岗变电所的安全。

【关键词】鹤岗；变电所；继电保护；整定计算

0.引言

变电所是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。110kV变电所是电力网架的关键环节，尤其是对城区及县乡一级的电力供应，处于电力供应的中枢位置，其设计显得尤为重要如何设计电网110kV变电所，是国家电网建设、改造中需要研究和解决的一个重要课题。随着工农业生产的迅速发展，为满足鹤岗负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，根据系统发展规划，拟建设一座110/10kV的区域性降压变电所，本文在该变电站电气主系统完成后，对其进行了继电保护的设计，从而极大地保障了变电所的稳定运行。

1.原始资料的分析

该变电所的原始资料如下：

（1）该变电所所址位于平原地带，交通方便，无特殊环境污染。该地区最热月平均气温30℃，年最高气温为40℃，年平均气温15℃，土壤温度20℃。

（2）该变电所以110KV单回路与相距50KM的系统甲变电站相连；以110KV单回路与相距40KM的系统乙变电站相连，以10KV出线分别向附近的工厂和居民点供电，10KV出线共15回。

（3）系统电抗为0.05（当选Sj=100MVA时）。

（4）变电所10KV侧的最大负荷为35MW，最小负荷为最大负荷的60%；在15回出线中，最大一回的负荷按4MW考虑，负荷功率因数均按COSΦ=0.8考虑。

（5）110KV侧最大负荷利用小时数为6000小时；10KV侧最大负荷利用小时数为5000小时。

（6）110KV线路装有瞬时动作的主保护，其后备保护动作时间按1秒考虑；10KV出线装有瞬时动作的主保护，其后备保护动作时间按0.5秒考虑。

根据分析，110KV、35KV及10KV侧均采用了单母分段方式，提高了负荷的供电可靠性。

2.继电保护的配置

2.1继电保护装置是一种能反映电气设备发生故障或不正常工作状态，并作用于断路器跳闸或发出信号的自动装置

继电保护装置应满足四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。

2.2 110kV保护配置

2.2.1 110kV进线保护配置

a双回线（电源侧）：

主保护：电流方向横差保护、零序电流方向横差保护；后备保护：阶段式距离保护、阶段式零序电流方向保护、阶段式接地距离；ZCH：检无压-同期三相自动重合闸。

b单回线：

三段式距离保护；三段式零序电流方向保护；ZCH：检无压-同期三相自动重合闸。

2.2.2 110kV母线采用电流相位比较式母线差动保护（即使两段母线分列运行时，也能有选择性动作）

2.3 35kV侧保护配置

（1）变电所A、变电所B两线路保护配置。

采用二段式电流保护（电流速断保护+定时限过电流保护）+三相一次ZCH

（2）变电所C、变电所D、化工厂三线路保护配置。

主保护：电流方向横差保护；后备保护：二段式电流保护；三相一次ZCH

（3）35kV母线设有绝缘监察装置，不设专用母线保护，用主变过电流保护兼作母线保护。

2.4 10kV保护配置

（1）10kV出线回路保护配置。

a采用二段式电流保护（相间短路）

I段：电流速断保护，保护线路全长80%；II段：定时限过电流保护

b线路出线线路装设三相一次自动重合闸

c电缆出线装设过负荷保护，动作于信号

（2）10kV母线设有绝缘监察装置，不设专用母线保护，用主变过电流保护兼作母线保护。

2.5主变保护配置

（1）瓦斯保护：重瓦斯保护：动作于跳主变三侧开关；轻瓦斯保护：动作于发信号。

（2）纵差保护：反应变压器绕组、套管和引出线上的相间短路，110kV绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路。

（3）复合电压闭锁过电流保护 电压取35kV母线PT。

目的：防备外部相间短路所引起的过电流并作为瓦斯与纵差的后备保护。

（4）零序电流电压保护。

变压器专门设置接地保护作为纵差保护的后备保护。由于本变电所一台主变中性点接地运行，另一台主变不接地运行，两台主变中性点运行方式可以改变，为了保护两台主变并列运行且外部发生单相接地运行时，如母联差动拒动时，能够首先断开中性点不接地运行的变压器。故每台主变应装设零序电流和零序电压保护，零序电压保护的整定时间小于零序电流保护的整定时间。零序电压保护接于变压器中性点引出线的CT上，零序电压保护接于母线PT的开口三角形线圈上。

（5）过负荷保护：动作于发信号。

3.继电保护的整定计算

由于该变电所有3个电压等级110KV、35KV和10KV，且本文篇幅有限，因此本文仅介绍10KV线路进行了继电保护整定计算。本设计选择10kV出线配电站B作为整定计算，配电站BPmax=2000KW，Cosφ=0.85，线路全长15公里。

已知（由短路电流计算而得来）配电站B线路首端在最小运行方式下

配电站B线路末端在最大运行方式下

配电站B线路末端在最小运行方式下

根据保护配置10kV出线有电流速断和过电流配合保护如下：

3.1无时限电流速断保护

3.1.1动作电流

a、按躲过线路末端最大短路来整定

b、躲过变压器的励磁涌流

考虑到CT、继电器的误差，为保证选择性，选择一个可靠性系数KK，一般在1.15-1.25之间，现按1.25选择。

继电器动作电流式中Kjx为接线系数，两相不完全星形、三相不完全星形接线其值为1。选DL-11/50继电器，其整定范围在12.5-50A。

3.1.2灵敏度检验满足灵敏度要求。

3.2定时限过电流保护

起动电流整定

（1）正常时保护不起动，即（2）当外部故障后，保护应能可靠地返回，其返回电流必须大于外部故障切除后流过保护的最大自起动电流即.以上两点是过流保护起动电流I必须满足的条件：

式中KK为可靠系数，取1.2，Kzq为自起动系数，取1.3，Kh为恢复系数，取0.85。

继电器动作电流选用DL-11/10，整定范围在2.5-10A。

灵敏度校验

近后备：用本线路末端最小短路电流来校验灵敏度。

满足灵敏度要求。

动作时限整定

按阶梯原则与相邻过电流保护中最大的动作时限配合，取相邻保护时间为1s。

所以选用DS-112型时间继电器整定范围0.25-3.5S。

4.结论

本文完成了鹤岗110kv变电所继电保护设计。本文在前期电气主系统设计完成后，根据线路的特点，依照继电保护设计规程和结合当地的特点，进行了继电保护设计，能够对一次设备进行很好地检测、控制、和保护，为鹤岗地区城市的发展提供更加稳定高效的供电环境。

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