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本科毕业设计(文)
220kV变电站继电保护设计
专业年级
学 号
姓 名
指导教师
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年 月
中国 南京
I
摘要
随着社会经济持续发展,人们对电力需求越来越大,电力系统越来越庞大,
电力设备复杂,高压电网密集。220kV 变电站是电力系统中的一个关键节点,它
与不同电压等级电网相连接,担负着电力传输与分配等关键任务。但是由于电力
系统出现多种电气故障以及外部干扰等问题,变电站设备以及电力系统的安全都
面临着空前的考验。
继电保护系统是电力系统安全防护装置之一,其主要承担着对电力系统安全
运行情况进行监控,及时检测出电气故障并快速将故障部位切除,从而确保电力
系统安全平稳运行。220kV 变电站继电保护系统的设计与优化,对实现电力系统
高效运行及故障快速定位具有重要意义。所以对 220kV 变电站继电保护设计进
行深入研究对于提高电力系统运行的稳定性,可靠性以及安全性都有一定的理论
意义以及现实意义。
关键词:变电站;主接线;继电保护
II
目 录
摘要.........................................................................................................................I
1 绪论....................................................................................................................1
1.1 课题背景和意义.....................................................................................1
1.2 变电站研究现状.....................................................................................2
1.3 课题研究的主要内容.............................................................................3
2 电气主接线的设计............................................................................................4
2.1 一次系统主接线设计.............................................................................4
2.1.1 电气主接线的要求......................................................................4
2.1.2 电气主接线的接线方式..............................................................4
2.1.3 主接线的选择方案......................................................................6
2.2 一次系统主接线图.................................................................................7
2.3 本章小结.................................................................................................7
3 主变压器的选择................................................................................................8
3.1 主变压器的介绍.....................................................................................8
3.2 主变压器的选择.....................................................................................8
3.3 变压器技术参数的选择.........................................................................8
3.4 变压器型号选择.....................................................................................9
3.5 本章小结.................................................................................................9
4 短路电流的计算..............................................................................................10
4.1 短路电流的介绍...................................................................................10
4.1.1 短路电流的计算方法................................................................10
4.1.2 短路电流的危害........................................................................10
4.1.3 短路电流的保护........................................................................10
4.1.4 短路电流计算的目的................................................................11
4.1.5 短路电流计算的一般原则........................................................11
4.2 短路电流的计算...................................................................................11
4.2.1 等效电路....................................................................................11
4.2.2 各短路点的计算........................................................................13
4.2.3 冲击电流的计算........................................................................16
4.3 本章小结...............................................................................................17
5 电气设备的选择..............................................................................................18
5.1 概述.......................................................................................................18
5.2 基本原则...............................................................................................18
III
5.3 技术条件...............................................................................................19
5.4 电器设备选择.......................................................................................19
5.4.1 断路器的选择............................................................................19
5.4.2 隔离开关选择............................................................................19
5.4.3 互感器选择................................................................................20
5.5 本章小结...............................................................................................21
6 继电保护的概述..............................................................................................22
6.1 概述.......................................................................................................22
6.1.1 继电保护的基本要求................................................................22
6.1.2 继电保护的作用........................................................................22
6.2 变压器的继电保护...............................................................................23
6.3 瓦斯保护...............................................................................................24
6.4 纵联差动保护.......................................................................................25
6.5 输电线路保护.......................................................................................26
6.6 本章小结...............................................................................................27
7 总结..................................................................................................................28
参考文献..............................................................................................................29
致谢......................................................................................................................30
1
1 绪论
1.1 课题背景和意义
电力系统是现代社会中必不可少的基础设施,肩负着能源传输,分配与供给
的重任。构成支持工业生产,商业活动以及居民生活等活动的根基,更是促进经
济发展与社会进步的关键动力。而在电力系统当中,变电站是能源传输与配置的
关键节点,其作用是将高压输电线路与低压配电网连接,实现电能的转换与配置。
所以变电站安全运行对确保电力系统稳定可靠运行具有重要意义。
[1]
电力系统存在着多种潜在电气故障及外界干扰,例如短路,过载及接地故障,
都有可能给系统带来严重损失,甚至导致事故。为了及时的发现和有效的处理这
类故障,继电保护系统便应运而生了。继电保护系统是电力系统安全防护装置之
一,其主要承担着对电力系统安全运行情况进行监控,发现故障及时采取措施对
故障部位进行切除,从而确保电力系统安全平稳运行的任务。而 220kV 变电站
作为不同电压等级间联系的重要通道,担负着高压电网及低压配电网电能传输及
变换的使命。其电压等级高,设备构成复杂,但又要面对比较复杂的电气故障及
外界干扰。
[2]
所以,220kV 变电站继电保护设计非常重要。
随着电力系统的日益扩大与技术进步,继电保护设计也受到了很多挑战。一、
问题的提出变电站设备型号多、故障类型杂,要求继电保护系统能对各种故障类
型作出迅速、准确地识别与定位。二是在电力系统数字化、智能化的今天,继电
保护系统还要求其智能化水平较高、自适应能力较强,才能适应复杂多变的运行
环境。另外,继电保护系统运行的稳定性,可靠性以及灵活性是目前急需解决的
难题。
鉴于上述挑战与需要,对 220kV 变电站继电保护设计进行研究是有意义与
价值的:
1.提高电力系统可靠性与安全性:对 220kV 变电站继电保护设计进行深入研
究,能够有效地提高电力系统故障检测与定位能力,减少电力系统故障率及事故
风险,以提高电力系统可靠性及安全性。
2.推进电力系统智能化、数字化升级:对 220kV 变电站继电保护设计进行研
究,将会推进继电保护系统智能化、数字化升级,提升了系统自动化水平与智能
化程度,对电力系统智能化转型具有技术支持与保障作用。
3.优化电力系统运行管理:220kV 变电所继电保护系统设计优化可实现电力
系统运行管理及调度控制优化,提高了系统运行效率与经济性,对电力系统可持
续发展起到技术保障与支撑作用。
4.推进电力系统绿色,可持续转型:220kV 变电站继电保护设计研究,将推
进电力系统绿色可持续转型,促进清洁能源高效利用及可再生能源大范围接入,
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