重慶大學電氣工程及其自動化2015畢業(yè)設計#5號電力系統(tǒng)繼電保護

畢 業(yè) 設 計題目 5 # 電力系統(tǒng)繼電保護設計學生所在學院 電氣信息學院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 學 號 20110104 學 生 姓 名 蔣 衍 圣 指 導 教 師 李 佑 光 助理指導教師 起 止 日 期 2015.01.06-2014.05.18畢業(yè)設計摘要摘 要繼電保護作為電力系統(tǒng)中發(fā)生故障或者異常狀況監(jiān)測的主要設施，通過對故障現(xiàn)象進行分析，從而發(fā)出相關警報信號或者暫時隔離、切除這一缺陷狀態(tài)的。就一般情況而言，當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或者處于非正常運行狀態(tài)的時候，將對用電設備的安全生產(chǎn)造成巨大的威脅，甚至會造成更加嚴重的后果。因此為了在工作中確保電力設備的運行安全和穩(wěn)定，減少由電力事故引起的大面積停電或者重要設施破壞，必須在工作中對繼電保護裝置進行研究與優(yōu)化，確保其能夠可靠、準確、快速的控制線路。本文以某（110kv）系統(tǒng)為例，詳細講述了該系統(tǒng)的設計過程。為保證繼電保護所應該具有的可靠性、選擇性、靈敏性、速動性,充分發(fā)揮繼電保護裝置的作用，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行，做好短路電流計算以及各保護的整定計算工作是本系統(tǒng)設計的必要條件。關鍵詞：繼電保護 短路計算 整定計算畢業(yè)設計摘要AbstractIn power system relay protection as a failure or abnormal condition monitoring of the main facilities, through analyze the fault phenomenon, to make relevant alarm signal or temporary isolation, removal of the defect status. In terms of the general situation, when the abnormal operation of the power system failure or when the poses a great threat to the safety in production of electrical equipment, will be even more serious consequences. So in order to ensure the operation of the power equipment in the work safety and stability, reduce blackouts caused by power accident or important facilities damaged, must work in study and optimization of relay protection device, ensure it can be reliable, accurate and fast control circuit.In this paper a (110 kv) system as an example, the system design process is described in detail. In order to ensure the reliability of relay protection should have, selectivity, sensitivity, quick action, give full play to the role of the relay protection device, ensure the safe and stable operation of system, completes the short circuit current calculation and protection setting calculation work is a necessary condition for the system design. Keywords: Relay protection Short circuit calculation Setting calculation畢業(yè)設計目錄目 錄第一章 引 言 .11.1 綜述 .11.2 繼電保護研究情況及未來發(fā)展趨勢 .11.2.1 研究現(xiàn)狀 .11.2.2 未來趨勢 .21.3 設計的主要內(nèi)容 .2第二章 保護配置原則及方案選擇 .22.1 配置原則 .22.1.1 發(fā)-變組保護配置原則 .32.1.2 變壓器保護配置原則 .52.1.3 線路保護配置原則 .62.2 選擇方案 .7第三章 短路計算 .83.1 系統(tǒng)情況 .93.1.1 #5 電力系統(tǒng)圖 .93.1.2 系統(tǒng)參數(shù) .93.2 基準值選擇 .93.3.1 各元件等值電抗計算 .103.3.2 最大負荷電流計算 .123.4 短路電流計算 .133.4.1 線路 1 始端發(fā)生三相短路時的短路電流 .133.4.2 線路 1 末端發(fā)生三相短路時的短路電流 .143.4.3 線路 2 始端發(fā)生三相短路時的短路電流 .153.4.4 線路 2 末端發(fā)生三相短路時的短路電流 .153.4.5 線路 3 始端發(fā)生三相短路時的短路電流 .163.4.6 線路 3 末端發(fā)生三相短路時的短路電流 .173.4.7 線路 4 始端發(fā)生三相短路時的短路電流 .183.4.8 線路 4 末端發(fā)生三相短路時的短路電流 .19畢業(yè)設計目錄第四章 保護配置及整定計算 .204.1 變壓器保護配置 .204.1.1 變壓器配置 .204.1.2 保護配置的整定 .224.2 發(fā)電機保護配置 .254.2.1 保護配置的原理 .254.2.2 保護配置的整定 .264.3 接地距離保護的配置和整定 .274.3.1 保護 1 的配置和整定 .274.3.2 保護 2 的配置和整定 .294.3.3 保護 3 的配置和整定 .304.3.4 保護 4 的配置和整定 .31第五章 總 結(jié) .34致 謝 .35畢業(yè)設計正文1第 1 章 引 言1.1 綜述在我國,地區(qū)級電網(wǎng)主要是指 35110kV 電網(wǎng)，它具有電壓等級低，接入的電廠容量較小，輸電距離短等特點。110kV 電網(wǎng)在各地區(qū)的普及度越來越高，在電網(wǎng)中承擔了很大一部分的電力傳輸。110kV 電網(wǎng)的形成和不斷拓展的過程，體現(xiàn)了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷與電力負荷增長、城市規(guī)劃以及供電可靠性相適應的過程。在電網(wǎng)的運行過程中，故障是不可避免的，為了電網(wǎng)能夠在出現(xiàn)故障時，也能及時排除并安全穩(wěn)定的繼續(xù)運行，繼電保護裝置是不可缺少的。繼電保護作為電力系統(tǒng)中發(fā)生故障或者異常狀況監(jiān)測的主要設施，是通過對故障現(xiàn)象進行分析，從而發(fā)出相關警報信號或者暫時隔離、切除這一缺陷狀態(tài)的。就一般情況而言，當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或者處于非正常運行狀態(tài)的時候，將對用電設備的安全生產(chǎn)造成巨大的威脅，甚至會造成更加嚴重的后果。因此為了在工作中確保電力設備的運行安全和穩(wěn)定，減少由電力事故引起的大面積停電或者重要設施破壞，必須在工作中對繼電保護裝置進行研究與優(yōu)化，確保其能夠可靠、準確、快速的控制線路。繼電保護裝置是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要防線，為保證繼電保護充分發(fā)揮作用，繼電保護必須滿足可靠性、選擇性、靈敏性、速動性的要求，而除了可靠性需要依賴于繼電保護裝置本身，選擇性、靈敏性、速動性都是由保護定值決定的，因此做好電網(wǎng)繼電保護定值的整定計算工作對于保證電力系統(tǒng)的安全運行是非常重要的。1.2 繼電保護研究情況及未來發(fā)展趨勢1.2.1 研究現(xiàn)狀電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計算機技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力。我國從 70 年代末即已開始了計算機繼電保護的研究，高等院校和科研院所起著先導的作用。重慶大學、華中科技大學、東南大學、華北電力大學、西安交通大學、天津大學、上海交通大學和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同形式的微機保護裝置。華北電力大學在 1984 年研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應用，揭開了我國繼電保護發(fā)展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道畢業(yè)設計正文2路。在主設備保護方面，東南大學和華中科技大學研制的發(fā)電機失磁保護、發(fā)電機保護和變壓器組保護也相繼于 1989、1994 年通過鑒定，投入運行。南京電力自動化研究院研制的微機線路保護裝置也于 1991 年通過鑒定。天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的微機相電壓補償式方向高頻保護，西安交通大學與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護也相繼于 1993、1996 年通過鑒定。至此，不同原理、不同機型的微機線路和主設備保護各具特色，為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果?？梢哉f從 90 年代開始我國繼電保護技術(shù)已進入了微機保護的時代。1.2.2 未來趨勢繼電保護技術(shù)未來發(fā)展趨勢是向計算機化，網(wǎng)絡化，智能化，保護、控制、測量和通信一體化發(fā)展。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展及計算機在電力系統(tǒng)繼電保護領域中的普遍應用，新的控制原理和方法被不斷應用于計算機繼電保護中，以期取得更好的效果，從而使微機繼電保護的研究向更高的層次發(fā)展，出現(xiàn)了一些引人注目的新趨勢。1.3 設計的主要內(nèi)容(1)用標準圖符重做系統(tǒng)圖，并標出各元件的標識；(2)用標幺制計算個元件參數(shù)，寫出過程，列出參數(shù)表；(3)畫出全系統(tǒng)等值電路圖，標出編號和參數(shù)；(4)選擇短路點計算各短路電流周期分量，寫出計算公式、過程步驟，列出結(jié)果數(shù)據(jù)表；(5)計算流過各保護的最大負荷電流，列出數(shù)據(jù)表；(6)發(fā)電機只配定子繞組主保護、變壓器只配電氣量主保護、線路配置完整保護、母線保護不要求，閉環(huán)網(wǎng)絡按開環(huán)運行方式考慮保護的配置與整定。(7)對各保護進行整定計算，寫出整定計算過程與結(jié)果，列出保護配置及定值清單表；第二章 保護配置原則及方案選擇2.1 配置原則電力系統(tǒng)的所有一次設備在運行過程中由于外力、絕緣老化、過電壓、誤操作、畢業(yè)設計正文3設計制造缺陷等原因會發(fā)生如短路、斷路等故障。最常見同時也是最危險的故障是發(fā)現(xiàn)各種類型的短路。故障和不正常運行狀態(tài)都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。為了避免不必要的損失，在電力系統(tǒng)的各部分配置各種保護，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。本文以 110KV 電力系統(tǒng)為例，進行保護配置，110KV 系統(tǒng)見圖 2.1.圖 2.1 110KV 電力系統(tǒng)圖2.1.1 發(fā)-變組保護配置原則按照繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程可知：對發(fā)電機定子繞組及其引出線的相間短路故障，應按下列規(guī)定配置相應的保護作為發(fā)電機的主保護；(1) 1MW 及以下單獨運行的發(fā)電機，如中性點側(cè)有引出線，則在中性點側(cè)裝設過電流保護，如中性點側(cè)無引出線，則在發(fā)電機端裝設低電壓保護。(2) 1MW 及以下與其它發(fā)電機或與電力系統(tǒng)并列運行的發(fā)電機，應在發(fā)電機端裝設電流速斷保護。如電流速斷靈敏系數(shù)不符合要求，可裝設縱聯(lián)差動保護；對中性點側(cè)沒有引出線的發(fā)電機，可裝設低壓過流保護。(3) 1MW 以上的發(fā)電機，應裝設縱聯(lián)差動保護。(4) 對 100MW 以下的發(fā)電機變壓器組，當發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，發(fā)電機與變壓器宜分別裝設單獨的縱聯(lián)差動保護功能。(5) 對 100MW 及以上發(fā)電機變壓器組，應裝設雙重主保護，每一套主保護宜具有發(fā)電機縱聯(lián)差動保護和變壓器縱聯(lián)差動保護功能。畢業(yè)設計正文4(6) 在穿越性短路、穿越性勵磁涌流及自同步或非同步合閘過程中，縱聯(lián)差動保護應采取措施，減輕電流互感器飽和及剩磁的影響，提高保護動作可靠性。(7) 縱聯(lián)差動保護，應裝設電流回路斷線監(jiān)視裝置，斷線后動作于信號。電流回路斷線允許差動保護跳閘。(8) 本條中規(guī)定裝設的過電流保護、電流速斷保護、低電壓保護、低壓過流和差動保護均應動作于停機。對發(fā)電機定子匝間短路，應按下列規(guī)定裝設定子匝間保護：(1) 對定子繞組為星形接線、每相有并聯(lián)分支且中性點側(cè)有分支引出端的發(fā)電機，應裝設零序電流型橫差保護或裂相橫差保護、不完全縱差保護。(2) 50MW 及以上發(fā)電機，當定子繞組為星形接線，中性點只有三個引出端子時，根據(jù)用戶和制造廠的要求，也可裝設專用的匝間短路保護。對發(fā)電機外部相間短路故障和作為發(fā)電機主保護的后備，應按下列規(guī)定配置相應的保護，保護裝置宜配置在發(fā)電機的中性點側(cè)：(1) 對于 1MW 及以下與其它發(fā)電機或與電力系統(tǒng)并列運行的發(fā)電機，應裝設過流保護。(2) 1MW 以上的發(fā)電機，宜裝設復合電壓(包括負序電壓及線電壓)起動的過電流保護。靈敏度不滿足要求時可增設負序過電流保護。(3) 50MW 及以上的發(fā)電機，宜裝設負序過電流保護和單元件低壓起動過電流保護。(4) 自并勵(無串聯(lián)變壓器)發(fā)電機，宜采用帶電流記憶(保持)的低壓過電流保護。(5) 并列運行的發(fā)電機和發(fā)電機變壓器組的后備保護，對所連接母線的相間故障，應具有必要的靈敏系數(shù)。(6) 本條中規(guī)定裝設的以上各項保護裝置，宜帶有二段時限，以較短的時限動作于縮小故障影響的范圍或動作于解列，以較長的時限動作于停機。(7) 對于按規(guī)定裝設了定子繞組反時限過負荷及反時限負序過負荷保護，且保護綜合特性對發(fā)電機變壓器組所連接高壓母線的相間短路故障具有必要的靈敏系數(shù)，并滿足時間配合要求，可不再裝設 4.2.6.2 條規(guī)定的后備保護。保護宜動作于停機。畢業(yè)設計正文5對發(fā)電機定子繞組的異常過電壓，應按下列規(guī)定裝設過電壓保護：(1) 對水輪發(fā)電機，應裝設過電壓保護，其整定值根據(jù)定子繞組絕緣狀況決定。過電壓保護宜動作于解列滅磁。(2) 對于 100MW 及以上的汽輪發(fā)電機，宜裝設過電壓保護，其整定值根據(jù)定子繞組絕緣狀況決定。過電壓保護宜動作于解列滅磁或