本科生毕业论文（设计）开题报告
题 目 35KV变电站继电保护设计开题报告
专 业 电气工程及其自动化
学习中心 文成学习中心 姓 名 毛碎春 学 号 D[1**********]
指导教师
王慧芳
2010
年 10 月 13 日
一、文献综述
35kV变电站主要用于大城市中大工业企业内部及农村网络，具有极其重要的作用，它的安全稳定运行直接影响着其下一级变电站与所挂大型用户的正常工作。
变电站的基本设计方法主要通过以下三个步骤：①了解所设计变电站的基本情况，分析其在系统中的地位与作用。②正确选择变电站的控制方式，对35kV变电站宜采用无人值班形式。③通过电气主接线图正确选择电气设备。④对目标变电站继电保护和自动装置的规划、选择及校验。⑤绘制二次侧的继电保护原理图。
继电保护及自动装置属于二次部分，它对电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。
继电保护整定的基本任务就是要对各种继电保护给出整定值，而对电力系统中的全部继电保护来说，则需要编出一个整定方案。整定方案通常可按电力系统的电压等级或者设备来编制，并且还可按继电保护的功能划分小方案分别进行。例如：35kV变电站继电保护可分为：相间短路的电压、电流保护，单相接地零序电流保护，短线路纵联差动保护等。
整定计算一般包括动作值的整定、灵敏度的校验和动作时限的整定三部分。并且分为：①无时限电流速断保护的整定。②动作时限的整定。③带时限电流速断保护的整定。
对继电保护装置的基本要求有四点：即选择性、灵敏性、速动性和可靠性
（1）选择性
当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除。也就是它应该首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。系统中的继电保护装置能满足上述要求的，就称为有选择性；否则就称为没有选择性。
主保护和后备保护：
35kV供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障保护应有主保护、后备保护，必要时可增设辅助保护。
当在系统中的同一地点或不同地点装有两套保护时，其中有一套动作比较快，而另一套动作比较慢，动作比较快的就称为主保护；而动作比较慢的就称为后备保护。即：为满足系统稳定和设备的要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护，就称为主保护；当主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护，就称为后备保护。
后备保护不应理解为次要保护，它同样是重要的。后备保护不仅可以起到当主保护应该动作而未动作时的后备，还可以起到当主保护虽已动作但最终未能达到切除故障部分的作用。除此之外，它还有另外的意义。为了使快速动作的主保护实现选择性，从而就造成了主保护不能保护线路的全长,而只能保护线路的一部分。也就是说，出现了保护的死区。这一死区就必须利用后备保护来弥补不可。
近后备和远后备：
当主保护或断路器拒动时，由相邻设备或线路的保护来实现的后备称为远后备保护；由本级电气设备或线路的另一套保护实现后备的保护，就叫近后备保护；
辅助保护：
为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护，称为辅助保护。
（2）灵敏性
灵敏性指继电保护装置对故障和异常工作状况的反映能力。在保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。保护装置灵敏与否，一般用灵敏系数来衡量。保护装置的灵敏系数应根据不利的运行方式和故障类型进行计算。灵敏系数Km为被保护区发生短路时，流过保护安装处的最小短路电流Id.min与保护装置一次动作电流Idz的比值，
即: Km=Id.min/Idz
灵敏系数越高，则反映轻微故障的能力越强。各类保护装置灵敏系数的大小，根据保护装置的不同而不尽相同。对于多相保护，Idz取两相短路电流最小值Idz(2);对于10kV不接地系统的单相短路保护取单相接地电容电流最小值Ic.min 。
（3）速动性
速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障。
缩短切除故障的时间，就可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。
所谓故障的切除时间是指保护装置的动作时间与断路器的跳闸时间之和。由于断路器一经选定，其跳闸时间就已确定，目前我国生产的断路器跳闸时间均在0.02s以下。所以实现速动性的关键是选用的保护装置应能快速动作。
（4）可靠性
保护装置应能正确的动作，并随时处于准备状态。如不能满足可靠性的要求，保护装置反而成为了扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，则要求保护装置的设计原理、整定计算、安装调试要正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效，以提高保护的可靠性。
继电保护的基本原理：
（1）电力系统故障的特点
电力系统中的故障种类很多，但最为常见、危害最大的应属各种类型的短路事故。一旦
出现短路故障，就会伴随其产生三大特点。即：电流将急剧增大、电压将急剧下降、电压与电流之间的相位角将发生变化。
（2）继电保护的类型
在电力系统中以上述物理量的变化为基础，利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置。如：
反映电流变化的电流保护，有定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等；
反映电压变化的电压保护，有过电压保护和低电压保护；既反映电流的变化又反映电压与电流之间相位角变化的方向过电流保护；
反映电压与电流之间比值，也就是反映短路点到保护安装处阻抗的距离保护；反映输入电流与输出电流之差的差动保护，其中又分为横联差动和纵联差动保护；
用于反映系统中频率变化的周波保护；
专门用于反映变压器内部故障的气体保护（即瓦斯保护），其中又分为轻瓦斯和重瓦斯保护；
专门用于反映变压器温度变化的温度保护等。
在电力系统中，大型变压器是属于一种比较重要和比较昂贵的设备。如果一台变压器故障为了减少故障的损坏程度必须尽快把变压器切除，损坏的变压器的维修费用不仅非常昂贵而且对电力系统的损失很大，可达几百万美元。因此，减少变压器故障的次数和停电时间是很重要。所以，要求变压器保护更为可靠和安全，包括对保护不拒动（可靠性），不误动（安全性）以及快速动作（切除故障时间短）的要求。然而，由于变压器复杂的运行工况，保护变压器不是一件容易的事，可以说，在电力系统中，保护变压器对继电保护是一种挑战。
继电保护发展现状，电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。
继电保护的未来发展，继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。微机保护技术的发展趋势：①高速数据处理芯片的应用②微机保护的网络化③保护、控制、测量、信号、数据通信一体化④继电保护的智能化。
二、论文提纲
1 绪论
1.1 变电站继电保护的发展
1.2 继电保护装置的基本要求
1.3 继电保护整定
1.4 本文的主要工作
2 设计概述
2.1 设计依据
2.2 设计规模
2.3 设计原始资料
3 电气主接线的选择与负荷计算
3.1 主接线设计要求
3.2 变电站主接线的选择原则
3.3 主接线方案选择
3.4 35kV变电所主接线简图
3.5 负荷计算
4 短路电流的计算
4.1 引言
4.2 基准参数选定
4.3 阻抗计算
4.4 短路电流计算
4.5 短路电流计算结果
5 变电所继电保护及故障分析
5.1本系统故障分析
5.2 线路继电保护装置
5.3 主变压器继电保护装置设置
5.4 本设计继电保护装置原理概述
6 主变压器继电保护整定计算及继电器的选择
6.1 概述
6.2 瓦斯保护
6.3 差动保护
6.4 过电流保护
6.5 过负荷保护
6.6 冷却风扇自起动
7 线路的保护整定计算
7.1 概述
7.2 线路保护的原理
7.3 35kV线路三段式电流保护整定计算
7.4 10kV线路保护整定计算
8 结论
三、文献综述
1．王梅义.高压电网继电保护运行技术［S］.北京:电力工业出版社，1981
2．熊为群.陶然.继电保护自动装置及二次接线（第二版）. 中国电力出版社.2000
3．杨奇逊.微型机继电保护基础［S］.北京:水利电力出版社.1988
4．吴斌.刘沛.陈德树.继电保护中的人工智能及其应用［S］.电力系统自动化.1995(4)
5．韩笑.电气工程专业毕业设计指南——继电保护分册［S］.北京:中国水利水电出版社，2003
6．崔家佩.孟庆炎.熊炳耀.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算［S］.北京:水利水电出版社.2002年.
7．许建安.连晶晶.继电保护技术［S］.北京:中国水利水电出版社.2004.
8．李火元.电力系统继电保护与自动装置（第二版）［S］.北京:中国电力出版社.2006
9．尹项根.曾克娥.电力系统继电保护原理与应用（上册）［S］.武汉.华中科技大学出版社，2001
10．贺家李.宋从矩.电力系统继电保护原理［S］.北京:水利电力出版社.1985
11．何仰赞.温增银.电力系统分析（上）［S］.华中理工大学出版社.1996年7月
12．西安交通大学.李光琦.电力系统暂态分析（第二版）［S］.北京:中国电力出版社.1995年5月.
13．芮静康.现代工业与民用供配电设计手册［S］.中国水利水电出版社.2004. 178～221.222～321
14．江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术［S］.中国电力出版社.2006
15．中国航空工业规划设计研究院等.现代工业与民用供配电设计手册（第二版）［S］.水利电力出版社.1994
16．江苏省电力设计院.35～110kV无人值班变电所典型方案设计［S］.中国电力出版
社.2002
17．国家标准GB50062-92：电力装置的继电保护和自动装置设计规范 [S].北京：中国计划出版社，1992
本科生毕业论文（设计）开题报告
题 目 35KV变电站继电保护设计开题报告
专 业 电气工程及其自动化
学习中心 文成学习中心 姓 名 毛碎春 学 号 D[1**********]
指导教师
王慧芳
2010
年 10 月 13 日
一、文献综述
35kV变电站主要用于大城市中大工业企业内部及农村网络，具有极其重要的作用，它的安全稳定运行直接影响着其下一级变电站与所挂大型用户的正常工作。
变电站的基本设计方法主要通过以下三个步骤：①了解所设计变电站的基本情况，分析其在系统中的地位与作用。②正确选择变电站的控制方式，对35kV变电站宜采用无人值班形式。③通过电气主接线图正确选择电气设备。④对目标变电站继电保护和自动装置的规划、选择及校验。⑤绘制二次侧的继电保护原理图。
继电保护及自动装置属于二次部分，它对电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。
继电保护整定的基本任务就是要对各种继电保护给出整定值，而对电力系统中的全部继电保护来说，则需要编出一个整定方案。整定方案通常可按电力系统的电压等级或者设备来编制，并且还可按继电保护的功能划分小方案分别进行。例如：35kV变电站继电保护可分为：相间短路的电压、电流保护，单相接地零序电流保护，短线路纵联差动保护等。
整定计算一般包括动作值的整定、灵敏度的校验和动作时限的整定三部分。并且分为：①无时限电流速断保护的整定。②动作时限的整定。③带时限电流速断保护的整定。
对继电保护装置的基本要求有四点：即选择性、灵敏性、速动性和可靠性
（1）选择性
当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除。也就是它应该首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。系统中的继电保护装置能满足上述要求的，就称为有选择性；否则就称为没有选择性。
主保护和后备保护：
35kV供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障保护应有主保护、后备保护，必要时可增设辅助保护。
当在系统中的同一地点或不同地点装有两套保护时，其中有一套动作比较快，而另一套动作比较慢，动作比较快的就称为主保护；而动作比较慢的就称为后备保护。即：为满足系统稳定和设备的要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护，就称为主保护；当主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护，就称为后备保护。
后备保护不应理解为次要保护，它同样是重要的。后备保护不仅可以起到当主保护应该动作而未动作时的后备，还可以起到当主保护虽已动作但最终未能达到切除故障部分的作用。除此之外，它还有另外的意义。为了使快速动作的主保护实现选择性，从而就造成了主保护不能保护线路的全长,而只能保护线路的一部分。也就是说，出现了保护的死区。这一死区就必须利用后备保护来弥补不可。
近后备和远后备：
当主保护或断路器拒动时，由相邻设备或线路的保护来实现的后备称为远后备保护；由本级电气设备或线路的另一套保护实现后备的保护，就叫近后备保护；
辅助保护：
为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护，称为辅助保护。
（2）灵敏性
灵敏性指继电保护装置对故障和异常工作状况的反映能力。在保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。保护装置灵敏与否，一般用灵敏系数来衡量。保护装置的灵敏系数应根据不利的运行方式和故障类型进行计算。灵敏系数Km为被保护区发生短路时，流过保护安装处的最小短路电流Id.min与保护装置一次动作电流Idz的比值，
即: Km=Id.min/Idz
灵敏系数越高，则反映轻微故障的能力越强。各类保护装置灵敏系数的大小，根据保护装置的不同而不尽相同。对于多相保护，Idz取两相短路电流最小值Idz(2);对于10kV不接地系统的单相短路保护取单相接地电容电流最小值Ic.min 。
（3）速动性
速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障。
缩短切除故障的时间，就可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。
所谓故障的切除时间是指保护装置的动作时间与断路器的跳闸时间之和。由于断路器一经选定，其跳闸时间就已确定，目前我国生产的断路器跳闸时间均在0.02s以下。所以实现速动性的关键是选用的保护装置应能快速动作。
（4）可靠性
保护装置应能正确的动作，并随时处于准备状态。如不能满足可靠性的要求，保护装置反而成为了扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，则要求保护装置的设计原理、整定计算、安装调试要正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效，以提高保护的可靠性。
继电保护的基本原理：
（1）电力系统故障的特点
电力系统中的故障种类很多，但最为常见、危害最大的应属各种类型的短路事故。一旦
出现短路故障，就会伴随其产生三大特点。即：电流将急剧增大、电压将急剧下降、电压与电流之间的相位角将发生变化。
（2）继电保护的类型
在电力系统中以上述物理量的变化为基础，利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置。如：
反映电流变化的电流保护，有定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等；
反映电压变化的电压保护，有过电压保护和低电压保护；既反映电流的变化又反映电压与电流之间相位角变化的方向过电流保护；
反映电压与电流之间比值，也就是反映短路点到保护安装处阻抗的距离保护；反映输入电流与输出电流之差的差动保护，其中又分为横联差动和纵联差动保护；
用于反映系统中频率变化的周波保护；
专门用于反映变压器内部故障的气体保护（即瓦斯保护），其中又分为轻瓦斯和重瓦斯保护；
专门用于反映变压器温度变化的温度保护等。
在电力系统中，大型变压器是属于一种比较重要和比较昂贵的设备。如果一台变压器故障为了减少故障的损坏程度必须尽快把变压器切除，损坏的变压器的维修费用不仅非常昂贵而且对电力系统的损失很大，可达几百万美元。因此，减少变压器故障的次数和停电时间是很重要。所以，要求变压器保护更为可靠和安全，包括对保护不拒动（可靠性），不误动（安全性）以及快速动作（切除故障时间短）的要求。然而，由于变压器复杂的运行工况，保护变压器不是一件容易的事，可以说，在电力系统中，保护变压器对继电保护是一种挑战。
继电保护发展现状，电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。
继电保护的未来发展，继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。微机保护技术的发展趋势：①高速数据处理芯片的应用②微机保护的网络化③保护、控制、测量、信号、数据通信一体化④继电保护的智能化。
二、论文提纲
1 绪论
1.1 变电站继电保护的发展
1.2 继电保护装置的基本要求
1.3 继电保护整定
1.4 本文的主要工作
2 设计概述
2.1 设计依据
2.2 设计规模
2.3 设计原始资料
3 电气主接线的选择与负荷计算
3.1 主接线设计要求
3.2 变电站主接线的选择原则
3.3 主接线方案选择
3.4 35kV变电所主接线简图
3.5 负荷计算
4 短路电流的计算
4.1 引言
4.2 基准参数选定
4.3 阻抗计算
4.4 短路电流计算
4.5 短路电流计算结果
5 变电所继电保护及故障分析
5.1本系统故障分析
5.2 线路继电保护装置
5.3 主变压器继电保护装置设置
5.4 本设计继电保护装置原理概述
6 主变压器继电保护整定计算及继电器的选择
6.1 概述
6.2 瓦斯保护
6.3 差动保护
6.4 过电流保护
6.5 过负荷保护
6.6 冷却风扇自起动
7 线路的保护整定计算
7.1 概述
7.2 线路保护的原理
7.3 35kV线路三段式电流保护整定计算
7.4 10kV线路保护整定计算
8 结论
三、文献综述
1．王梅义.高压电网继电保护运行技术［S］.北京:电力工业出版社，1981
2．熊为群.陶然.继电保护自动装置及二次接线（第二版）. 中国电力出版社.2000
3．杨奇逊.微型机继电保护基础［S］.北京:水利电力出版社.1988
4．吴斌.刘沛.陈德树.继电保护中的人工智能及其应用［S］.电力系统自动化.1995(4)
5．韩笑.电气工程专业毕业设计指南——继电保护分册［S］.北京:中国水利水电出版社，2003
6．崔家佩.孟庆炎.熊炳耀.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算［S］.北京:水利水电出版社.2002年.
7．许建安.连晶晶.继电保护技术［S］.北京:中国水利水电出版社.2004.
8．李火元.电力系统继电保护与自动装置（第二版）［S］.北京:中国电力出版社.2006
9．尹项根.曾克娥.电力系统继电保护原理与应用（上册）［S］.武汉.华中科技大学出版社，2001
10．贺家李.宋从矩.电力系统继电保护原理［S］.北京:水利电力出版社.1985
11．何仰赞.温增银.电力系统分析（上）［S］.华中理工大学出版社.1996年7月
12．西安交通大学.李光琦.电力系统暂态分析（第二版）［S］.北京:中国电力出版社.1995年5月.
13．芮静康.现代工业与民用供配电设计手册［S］.中国水利水电出版社.2004. 178～221.222～321
14．江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术［S］.中国电力出版社.2006
15．中国航空工业规划设计研究院等.现代工业与民用供配电设计手册（第二版）［S］.水利电力出版社.1994
16．江苏省电力设计院.35～110kV无人值班变电所典型方案设计［S］.中国电力出版
社.2002
17．国家标准GB50062-92：电力装置的继电保护和自动装置设计规范 [S].北京：中国计划出版社，1992