110kv變電站繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)

1、110kv變電站繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)110kV變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 摘要 繼電保護(hù)是電網(wǎng)不可分割的一部分，它的作用是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，迅速地有選擇地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，保證系統(tǒng)的其余部分快速恢復(fù)正常運(yùn)行; 當(dāng)發(fā)生不正常工作情況時(shí)，迅速地有選擇地發(fā)出報(bào)警信號，由運(yùn)行人員手工切除那些繼續(xù)運(yùn)行會引起故障的電氣設(shè)備?？梢姡^電保護(hù)對保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，阻止故障的擴(kuò)大和事故的發(fā)生，發(fā)揮著極其重要的作用。因此，合理配置繼電保護(hù)裝置，提高整定和校核工作的快速性和準(zhǔn)確性，對于滿足電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行具有十分重要的意義。 繼電保護(hù)整定計(jì)算是繼電保護(hù)工作中的一項(xiàng)重要工作。不同的部門其整定計(jì)算 的

2、目的是不同的。對于電網(wǎng)，進(jìn)行整定計(jì)算的目的是對電網(wǎng)中已經(jīng)配置安裝好的各種繼電保護(hù)裝置，按照具體電力系統(tǒng)的參數(shù)和運(yùn)行要求，通過計(jì)算分析給出所需的各項(xiàng)整定值，使全網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置協(xié)調(diào)工作，正確地發(fā)揮作用。因此對電網(wǎng)繼電保護(hù)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的整定計(jì)算是電網(wǎng)安全的重要保證。 關(guān)鍵詞:110kV變電站，繼電保護(hù)，短路電流，電路配置 0 目錄 0 摘要 .第一章 電網(wǎng)繼電保護(hù)的配置 . 2 1.1 電網(wǎng)繼電保護(hù)的作用 . 2 1.2 電網(wǎng)繼電保護(hù)的配置和原理 . 2 1.3 35kV線路保護(hù)配置原則 . 3 第二章 3 繼電保護(hù)整定計(jì)算 .2.1 繼電保護(hù)整定計(jì)算的與基本任務(wù)及步驟 . 3 2.2 繼電保護(hù)

3、整定計(jì)算的研究與發(fā)展?fàn)顩r . 4 第三章 線路保護(hù)整定計(jì)算 . 5 3.1設(shè)計(jì)的原始材料分析 . 5 3.2 參數(shù)計(jì)算 . 6 3.3 電流保護(hù)的整定計(jì)算 . 7 總 結(jié) . 9 1 第一章 電網(wǎng)繼電保護(hù)的配置 1.1 電網(wǎng)繼電保護(hù)的作用 電網(wǎng)在運(yùn)行過程中，可能會遇到各種類型的故障和不正常運(yùn)行方式，這些都可能在電網(wǎng)中引起事故，從而破壞電網(wǎng)的正常運(yùn)行，降低電力設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重的將直接破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成大面積的停電事故。為此，在電網(wǎng)運(yùn)行中，一方面要采取一切積極有效的措施來消除或減小故障發(fā)生的可能性:另一方面，當(dāng)故障一旦發(fā)生時(shí)，應(yīng)該迅速而有選擇地切除故障元件，使故障的影響范圍盡可能縮小，這一

4、任務(wù)是由繼電保護(hù)與安全自動裝置來完成的。電網(wǎng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)在于: 1(有選擇地將故障元件從電網(wǎng)中快速、自動切除，使其損壞程度減至最輕，并保證最大限度地迅速恢復(fù)無故障部分的正常運(yùn)行。 2(反應(yīng)電氣元件的異常運(yùn)行工況，根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)各的承受能力，發(fā)出警報(bào)信號、減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。 3(根據(jù)實(shí)際情況，盡快自動恢復(fù)停電部分的供電。 由此可見，繼電保護(hù)實(shí)際上是一種電網(wǎng)的反事故自動裝置。它是電網(wǎng)的一個(gè)重要組成部分，尤其對于超高壓，超大容量的電網(wǎng)，繼電保護(hù)對保持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著極其重要的作用。 1.2 電網(wǎng)繼電保護(hù)的配置和原理 電力系統(tǒng)各元件都有其額定參數(shù)(電流、電壓、功率等)，短路或異

5、常工況發(fā)生時(shí)，這些運(yùn)行參數(shù)對額定值的偏離超出極限允許范圍，對電力設(shè)備和電網(wǎng)安全構(gòu)成威脅。 故障的一個(gè)顯著特征是電流劇增，繼電保護(hù)的最初原理反應(yīng)電流劇增這一特征，即熔斷器保護(hù)和過電流保護(hù)。故障的另一特征是電壓銳減，相應(yīng)有低電壓保護(hù)。同時(shí)反應(yīng)電壓降低和電流增大的一種保護(hù)為阻抗(距離保護(hù))，它以阻抗降低的多少反應(yīng)故障點(diǎn)距離的遠(yuǎn)近，決定保護(hù)的動作與否。 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，機(jī)組容量不斷增大，電壓等級也越來越高，對繼電保護(hù)的要求必然相應(yīng)提高，要求選擇性更好，可靠性更高，動作速度更快。因而促進(jìn)了繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，使保護(hù)的新原理、新裝置不斷問世。 2 一般來說，電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置包括測量部

6、分和定值調(diào)整部分、邏輯部分和執(zhí)行部分。測量部分從被保護(hù)對象輸入有關(guān)信號，與給定的整定值相比較，決定保護(hù)是否動作。根據(jù)測量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，最后確定保護(hù)應(yīng)有的動作行為，由執(zhí)行部分立即或延時(shí)發(fā)出警報(bào)信號或跳閘信號。 1.3 35kV線路保護(hù)配置原則 (1)每回35kV線路應(yīng)按近后備原則配置雙套完整的、獨(dú)立的能反映各種類型故障、具有選相功能全線速動保護(hù) (2)每回35kV線路應(yīng)配置雙套遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)。斷路器失靈保護(hù)、過電壓保護(hù)和不設(shè)獨(dú)立電抗器斷路器的500kV高壓并聯(lián)電抗器保護(hù)動作均應(yīng)起動遠(yuǎn)跳。 (3)根據(jù)系統(tǒng)工頻過電壓的要求，對可能產(chǎn)生

7、過電壓的500kV線路應(yīng)配置雙套過電壓保護(hù)。 (4)裝有串聯(lián)補(bǔ)償電容的線路，應(yīng)采用雙套光纖分相電流差動保護(hù)作主保護(hù)。 (5)對電纜、架空混合出線，每回線路宜配置兩套光纖分相電流差動保護(hù)作為主保護(hù)，同時(shí)應(yīng)配有包含過負(fù)荷報(bào)警功能的完整的后備保護(hù)。 (6)雙重化配置的線路主保護(hù)、后備保護(hù)、過電壓保護(hù)、遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)的交流電壓回路、電流回路、直流電源、開關(guān)量輸入、跳閘回路、起動遠(yuǎn)跳和遠(yuǎn)方信號傳輸通道均應(yīng)彼此完全獨(dú)立沒有電氣聯(lián)系。 (7)雙重化配置的線路保護(hù)每套保護(hù)只作用于斷路器的一組跳閘線圈。 (8)線路主保護(hù)、后備保護(hù)應(yīng)起動斷路器失靈保護(hù)。 第二章 繼電保護(hù)整定計(jì)算 2.1 繼電保護(hù)整定計(jì)算的與基本任

8、務(wù)及步驟 繼電保護(hù)整定計(jì)算的基本任務(wù)，就是要對系統(tǒng)裝設(shè)的各種繼電保護(hù)裝置進(jìn)行整定計(jì)算并給出整定值。任務(wù)的實(shí)施需要對電力系統(tǒng)中的各種繼電保護(hù)，編制出一個(gè)整體的整定方案。整定方案通常按兩種方法確定，一種是按電力系統(tǒng)的電壓等級或設(shè)備來編制，另一種按繼電保護(hù)的功能劃分方案來編制。 因?yàn)楦鞣N保護(hù)裝置適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行變化的能力都是有限的，所以繼電保護(hù)整定方案也不是一成不變的。隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的變化(包括基本建設(shè)發(fā)展和運(yùn)行方式變化)，當(dāng)其超出預(yù)定的適應(yīng)范圍時(shí)，就需要對全部或部分保護(hù)定值重新進(jìn)行整定，以3 滿足新的運(yùn)行需要.如何獲得一個(gè)最佳的整定方案，要考慮到繼電保護(hù)的快速性、可靠性、靈敏性之間求得妥協(xié)和

9、平衡。因此，整定計(jì)算要綜合、辨證、統(tǒng)一的運(yùn)用。 進(jìn)行整定計(jì)算的步驟大致如下: (1) 按繼電保護(hù)功能分類擬定短路計(jì)算的運(yùn)行方式，選擇短路類型，選擇分支系數(shù)的計(jì)算條件。 (2) 進(jìn)行短路故障計(jì)算。 (3) 按同一功能的保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算，如按距離保護(hù)或按零序電流保護(hù)分別進(jìn)行整定計(jì)算，選取出整定值，并做出定值圖。 (4) 對整定結(jié)果進(jìn)行比較，重復(fù)修改，選出最佳方案。最后歸納出存在的問題，并提出運(yùn)行要求。 (5) 畫出定稿的定值圖，并編寫整定方案說明書。 2.2 繼電保護(hù)整定計(jì)算的研究與發(fā)展?fàn)顩r 繼電保護(hù)整定計(jì)算的工具和方法隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步而不斷地改進(jìn)。無論國際還是國內(nèi)，就其發(fā)展歷程而言，大致可

10、歸納為三個(gè)階段: 第一階段是全人工計(jì)算階段。整定人員通過Y/?變換簡化網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算出分支系數(shù)和短路電流，在按照整定規(guī)則對各種繼電保護(hù)裝置逐一整定，工作難度很大，效率十分低下。 第二階段是半人工計(jì)算階段.即:人工計(jì)算十故障電流計(jì)算程序。保護(hù)定值計(jì)算中各種故障電流的分析計(jì)算用計(jì)算機(jī)來完成，保護(hù)定值的計(jì)算還需要整定人員手工完成. 第三階段是計(jì)算機(jī)整定階段。較為成熟可靠的整定計(jì)算程序完全取代了整定人員的手工勞動，使繼電保護(hù)整定計(jì)算工作變得準(zhǔn)確和快捷。 目前，在我國各大電網(wǎng)繼電保護(hù)整定過程中，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用還比較少，其主要工作還是由人工來完成的。繼電保護(hù)整定計(jì)算時(shí)，一般先對整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行分析，確定繼電保護(hù)的整

11、定順序以及各繼電器之間的主/從保護(hù)順序，然后應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行故障計(jì)算，按照繼電保護(hù)的整定規(guī)程，在考慮了各種可能發(fā)生的故障情況下，獲取保護(hù)的整定值，同時(shí)應(yīng)注意到各繼電器之間的配合關(guān)系，以保證繼電保護(hù)的速動性、選擇性和靈敏性的要求。 4 第三章 線路保護(hù)整定計(jì)算 3.1設(shè)計(jì)的原始材料分析 本次變電所設(shè)計(jì)為一區(qū)域性變電所，以供給附近地區(qū)的工業(yè)，農(nóng)業(yè)，居民等用電。本期工程一次建成，設(shè)計(jì)中因?yàn)樾枰紤]到留有擴(kuò)建的余地;初步設(shè)計(jì)總裝機(jī)容量為231.5MVA，本期先建成2臺?？紤]到實(shí)際情況，110kV出線先輸出6回，廠用電一回。其輸出數(shù)據(jù)如下: 1.單回6000kW，cos=0.65，架空線長6km; 2.單

12、回8000kW，cos=0.73，架空線長8km; 3.單回5000kW，cos=0.75，架空線長15km; 4.雙回7000kW，cos=0.70，架空線長22km; 5.單回5000kW，cos=0.7，架空線長10km; 6.所用電380/220V,100 kW，cos=0.8. 主接線圖如下: 簡化系統(tǒng)圖如下: 5 圖中參數(shù)如下表 系統(tǒng)阻T1容 Xl1 T2漏抗 量 XlX13 X14 X15 X16 X17 最大負(fù)荷 抗 X MVA 2 kM kM kM kM kM xtkM 1.62/231.5 6 8 15 22 22 10 31.5MW 22.8 .37 變壓器短路電壓比均按

13、10.5,計(jì)算，線路阻抗按0.4/kM計(jì)算， 3.2 參數(shù)計(jì)算 折算到35kV系統(tǒng)的阻抗如下。 系統(tǒng)阻抗:，X=2.1 s.Min22變壓器T1阻抗:X=10.5%U/S=0.10535?31.5=4.08 T1變壓器T2阻抗:X=22.8 T2X=8.8 11線路Xl2阻抗:X=60.4=2.4 12線路Xl3阻抗:X=80.4=3.2 13線路Xl4阻抗:X=150.4=6 14線路Xl5阻抗:X=220.4=8.8 15線路Xl6阻抗:X=220.4=8.8 16線路Xl7阻抗:X=100.4=4 176 3 線路最大負(fù)荷電流:I=P/cos/(35)=31.510?0.8?35=169

14、A 33L.MAX將參數(shù)標(biāo)于圖上，化簡后得到整定計(jì)算用圖。 3.3 電流保護(hù)的整定計(jì)算 1、保護(hù)1電流I段整定計(jì)算 I(1)求動作電流。按躲過最大運(yùn)行方式下本線路末端(即B母線處)三相短路時(shí)I1.op(3)流過保護(hù)的最大短路電流整定。 Ik.max(3)最大短路電流為 Ik.max(3)I=E/(Zs.min，Z)=37/(2.1+8.8)=1.95(kA) 3k.B。maxAB動作電流為: II(3)I=KI=1.251.95=2.44(kA) 1.0Prelk.B。max(2)動作時(shí)限。為保護(hù)固有動作時(shí)間。 (3)靈敏系數(shù)校驗(yàn)。 ?段保護(hù)的靈敏度用保護(hù)區(qū)長度表示。 1)最大保護(hù)區(qū) EI ，

15、 l=10kM ， 最大百分比=Imaxact，0.4Zlsminmax,lmax=，100%=45.45% ; lXl12)最小保護(hù)區(qū) 7 E3lImin，=I ，=5kM ， 最小百分比=100%=22.72% l，actmin，Zl0.42lsmaxmin,Xl12(保護(hù)1電流?段整定計(jì)算 II (1)求動作電流 I1.op、Xl3、Xl4、Xl5、Xl6、Xl7屬于同一等級，所以只用X12換算 由于Xl2(3)I=E/(Zs.min，Z，Z)=37/(2.1+8.8+2.4)=1.6(kA) 3k.C。maxABBCII(3)I=KI=1.251.6=2(kA) 2.0Prelk.C。

16、maxIIII(3)I=KI=1.22=2.4(kA) 1.0Prelk.C。Max(2)靈敏系數(shù)校驗(yàn)。 (2) I=/2E/(Zs.max，Z)=/237/(6.18+8.8)=1.23(kA) 333k.B。minABII(2)II K=I/I=1.23/2.4=0.51 senk.B。min1.0P該段保護(hù)的靈敏系數(shù)不滿足要求，可與線路BC的?段配合整定，或者使用性能更好的距離保護(hù)等保護(hù)。 3(保護(hù)1電流?段整定計(jì)算 III(1)求動作電流。按躲過本線路可能流過的最大負(fù)荷電流來整定，即: IopIIIIIII=KKL/K=1.21.3/0.850.169=0.31(kA) 1.oprel

17、astL.maxres(2)靈敏系數(shù)校驗(yàn)。 1)作線路Xl1的近后備時(shí)，利用最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相金屬性短路時(shí)流過保護(hù)的電流校驗(yàn)靈敏系數(shù)，即 III(2)IIIK=I/I=1.23/0.31=4.0 senk.B。min1.op近后備靈敏度滿足要求。 2)作遠(yuǎn)后備時(shí)。利用最小運(yùn)行方式下相鄰設(shè)備末端發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)流過保護(hù)的電流校驗(yàn)靈敏系數(shù)。 (2)C母線兩相短路最小電流為: Ik.C.min(2)I=/2E/(Zs.max，Z，Z)=/237/(6.18+8.8+2.4)=1.06(kA) 333k.C。maxABBC則作為線路BC遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏系數(shù)為: III(2)IIIK=I/

18、I=1.06/0.31=3.41.2 senk.C。min1.op(2)D母線兩相短路最小電流為: Ik.D.min(2)I=/2E/(Zs.max，Z，Z)=/237/(6.18+8.8+22.8)=0.48 333k.D。minABT2則作為變壓器T2低壓母線遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏系數(shù)為: III(2)IIIK=I/I=0.48/0.31=1.541.2 senk.D。min1.op8 可見，遠(yuǎn)后備靈敏度滿足要求。 (3)動作時(shí)限，應(yīng)比相鄰設(shè)備保護(hù)的最大動作時(shí)限高一個(gè)時(shí)限級差,t，如線路BC與III變壓器T2后備保護(hù)動作時(shí)間為1s，則 t,1.5(s)1最后，將整定計(jì)算結(jié)果列表如下: 動作值(kA) 動作時(shí)間(s) 靈敏度 電流保護(hù)I段 2.44 0 0.48，45.45% 電流保護(hù)II段 2.4 0.5 0.51 電流保護(hù)?段 0.31 1.5 4.0，3.2，1.54 總 結(jié) 通過這兩周的綜合課程設(shè)計(jì)，使我得到了很多的經(jīng)驗(yàn)，并且鞏固和加深以及擴(kuò)大了專業(yè)知識面，鍛煉綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識的能力，正確使用技術(shù)資料的能力。為進(jìn)一步成為優(yōu)秀的技術(shù)人員奠定基礎(chǔ)。這次課程設(shè)計(jì)首先使我鞏固和加深專業(yè)知識面，鍛煉綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識的能力。其次通過大量參數(shù)計(jì)算，鍛煉從事工程技術(shù)設(shè)計(jì)的綜合運(yùn)算能力，參數(shù)計(jì)算盡可能采用先進(jìn)的計(jì)算方法。最后培養(yǎng)了參加手工實(shí)踐，進(jìn)行安裝，調(diào)試和運(yùn)