220KV電力系統(tǒng)繼電保護和自動裝置設計論文

1、湖南生物機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文220kv電力系統(tǒng)繼電保護和自動裝置設計專 業(yè)：機電一體化技術2010年11月目錄 前言3第一章 電力系統(tǒng)繼電保護和自動裝置的配置 4第一節(jié) 線路繼電保護配置 4第二節(jié) 自動重合閘的配置 5第三節(jié) 微機保護裝置簡介7第二章 電氣主接線設計及主要電氣設備的選擇 10第一節(jié) 220kv電壓及接線方式10第二節(jié) 所用電接線 11第三節(jié) 高壓斷路器及隔離開關的選擇說明 11第四節(jié) 母線的選擇 12第三章 系統(tǒng)運行方式的制定和變壓器中性接地點的選擇13第一節(jié) 系統(tǒng)運行方式的制定 13第二節(jié) 變壓器中性接地點的選擇 14第四章 系統(tǒng)最大負荷的潮流分布 15第一節(jié) 系統(tǒng)中各元

2、件的主要參數(shù)15第二節(jié) 系統(tǒng)潮流分部估算20第五章 最大負荷電流及短路電流的計算結果 21第一節(jié) 各支路最大負荷電流21第二節(jié) 正序、負序、零序等值阻抗圖21第三節(jié) 短路計算點的選擇及計算結果表23第六章 繼電保護裝置的整定計算及校驗23第一節(jié) 高頻保護的整定計算原則25第二節(jié) 距離保護的整定計算原則25第三節(jié) 零序電流保護的整定計算原則27總結 28參考文獻 29摘要本設計對220kv電網(wǎng)進行了繼電保護和自動裝置整定計算，根據(jù)本電網(wǎng)的特點和運行要求，在滿足繼電保護“四性”要求的前提下，求得最佳方案，分別配置了零序、距離、高頻以及橫差保護，最后對全套保護進行了評價 the design of

3、the 220kv power grid was relay protection and automatic device setting calculation, according to the power grid characteristics and operational requirements, to meet the relay protection, 4 of the requirements under the premise of the best solution obtained, respectively, equipped with zero-sequence

4、 , distance, high-frequency as well as the transverse differential protection, the last of the full range of protection were evaluated.前 言一、概序電力工業(yè)對我國社會主義建設、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的影響很大，因此，提高電力系統(tǒng)運行的可靠性，保證安全發(fā)電、供電，是從事電力事業(yè)人員的重要任務。電力系統(tǒng)在運行中可能發(fā)生各種故障或出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)，從而在電力系統(tǒng)中引起事故，故障一旦發(fā)生，能迅速而有選擇性地切除故障元件，是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一，繼電保護

5、裝置就能滿足這個要求。繼電保護裝置是當電力系統(tǒng)中電氣設備發(fā)生故障或出現(xiàn)不正常工作情況時，作用于斷路器使其跳閘或發(fā)出某種信號的一種自動裝置。選擇保護方式時，希望能全面滿足可靠性，選擇性，靈敏性和速動性的要求，當同時滿足四個基本要求有困難時，根據(jù)電力系統(tǒng)的具體悄況，在不影響系統(tǒng)安全運行的前提下，可以降低某一方面的要求。設計各種電氣設備（發(fā)電機、變壓器、母線和線路等）的保護時，應綜合考慮以下情況，即電氣設備和電力系統(tǒng)的結構特點和運行特性，故障出現(xiàn)的概率及可能造成的后果，電力系統(tǒng)的近期發(fā)展情況，經(jīng)濟上的合理性，國內(nèi)、外的成熟經(jīng)驗。二、設計總原則：本設計以原電力部生產(chǎn)司1979年頒布的110220kv電

6、網(wǎng)繼電保護和自動裝置運行條例和水利電力出版社1993年頒布的電力系統(tǒng)繼電保護和自動裝置整定計算的有關規(guī)定和要求為依據(jù)。同時，根據(jù)電網(wǎng)結構和運行要求的不同，在滿足繼電保護“四性”（速動性、選擇性、靈敏性、可靠性）的前提下，求得最佳方案，采用性能比較穩(wěn)定的新型設備，以適應電力系統(tǒng)快速發(fā)展的要求。第一章 電力系統(tǒng)繼電保護和自動裝盟的配置第一節(jié) 線路繼電保護配置保護方式的選擇對電力系統(tǒng)的安全運行有直接的影響。選擇保護方式時，在滿足繼電保護“四性”要求的前提下，應力求采用簡單的保護裝置來達到系統(tǒng)提出的要求，只有當簡單的保護不能滿足要求時，才采用較復雜的保護。電力部頒發(fā)的繼電保護和安全自動裝置枝術規(guī)程規(guī)定

7、，對110220kv、中性點直接接地電網(wǎng)中的線路，應裝置反應接地短路和相間短路的保護。該規(guī)程又規(guī)定，電力設備和線路的短路保護應有主保護和后備保護，必要時可再增設輔助保護。在110220kv中性點直接接地的電網(wǎng)中，線路的相間短路保護及單相接地短路保護均應動作于斷路器使其跳閘。在下列情況下，應裝設全線任何部分短路時均能速動的保護裝置：根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求有必要時；線路發(fā)生三相短路故障，使廠用電或重要用戶母線電壓低于額定電壓的60%，且其保護不能無時限和有選擇地切除短路故障時；若某些線路采用全線速動保護能顯著簡化電力系統(tǒng)保護，并提高保護的選擇性、靈敏性和速動性時。規(guī)程規(guī)定，ll0kv線路的后備保護宜采用

8、遠后備方式；220kv線路則宜采用近后備方式，如能實現(xiàn)遠后備方式時，則宜采用遠后備方式或同時采用遠、近后備結合的方式。220kv線路的保護可按以下原則配置。對于單側電源單回路線路，可裝設三相多段式電流電壓保護作為相間短路的保護。但若不能滿足靈敏度要求，則應裝設多段式距離保護。對于接地短路，宜裝設帶方向性元件或不帶方向性元件的多段式零序電流保護，對某些線路，若裝設帶方向性接地距離保護可以明顯改善整個電力系統(tǒng)接地保護性能時，可裝設接地距離保護，并輔之以多段式零序電流保護。對于雙電源單回路線路，可裝設多段式距離保護，若不能滿足靈敏度和速動性要求時，則應加裝高頻保護作為主保護，把多段式距離保護作為后備

9、保護。在正常運行方式下，若保護安裝處短路且無時限電流速斷保護裝置能夠動作時，可裝設此種保護作為輔助保護。根據(jù)規(guī)程規(guī)定和系統(tǒng)的具體情況，選擇220k/v線路保護時作了如下考慮：由于本系統(tǒng)允許切除故障的時間為0.ls，為保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定，當220kv輸電線路任何地點發(fā)生短路故障時，繼電保護切除故障線路的時間都必須小于0.ls，因而，凡是不能在0.ls內(nèi)切除全線路故障的保護裝置都不宜作為主保護?；谶@種考慮，對雙電源供電的單回路線路和環(huán)網(wǎng)內(nèi)的線路，宜采用高頻保護作為主保護。具體而言，環(huán)網(wǎng)內(nèi)的線路ab、ae、be，雙電源供電線路的cd線、de線、ef線、fg線、gh線均采用高頻保護作為主保護。后備保護

10、采用距離保護作為相間短路保護，零序電流保護作為接地短路保護，對單側電源的輻射線路hi線可按線路-變壓器組考慮，從而可以采用較簡單的保護，因此.對線路扣可選用距離保護作為相間短路保護，零序電流保護作為接地短路保護。第二節(jié) 自動重合閘的配置在電力系統(tǒng)的故障中，大多數(shù)是送電線路特別是架空線路)的故障。運行經(jīng)驗表明，架空線路故障大都是瞬時性”的，在線路被斷開以后再進行一次合閘能大大提高供電的可靠性。為此，在電力系統(tǒng)中采用了自動重合閘(縮寫為zch)。即當斷路器跳閘以后，這種裝置能夠自動地將斷路器重新合閘。在電力系統(tǒng)中采用重合閘的技術經(jīng)濟效果，主要地可歸納如下：大大提高供電的可靠性，減少線路停電的次數(shù).

11、特別是對單側電源的單回線路尤為顯著；在高壓輸電錢路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性；在電網(wǎng)的設計與建設過程中，有些情況下由于考慮重合閘的作用，可以暫緩架設雙回線路，以節(jié)約投資；對斷路器本身，由于機構不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘，也能起糾正作用。采用重合閘以后，當重合于永久性故障上時，它也將帶來一些不利的影響，如：使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊；使斷路器的工作條件變得更加嚴重，因為它要在很短的時間內(nèi)，連續(xù)切斷兩次短路電流。自動重合閘裝置應按下列規(guī)定裝設：在lkv及以上的架空線路和電纜與架空的混合線路中，當具有斷路器時，應裝設自動重合閘裝置；旁路斷路器和兼作旁路的母線聯(lián)絡斷路器

12、或分段斷路器，宜裝設自動重合閘裝置；低壓側不帶電源的降壓變壓器，應裝設自動重合閘裝置；必要時母線可裝設自動重合閘裝置。各種自動重合閘裝置中，綜合重合閘為較先進的一種。本設計采用微機保護裝置，系統(tǒng)中所有線路均裝設綜合重合閘。綜合重合閘的一些基本原則：單相接地短路時跳開單相，然后進行單相重合，如重合不成功則跳開三相而不再進行重合。各種相間短路時跳開三相，然后進行三相重合，如重合不成功.仍跳開三相，面不再進行重合。當選相元件拒絕動作時，應能跳開三相并進行三相重合。對于非全相運行中可能誤動作的保護，應進行可靠的閉鎖，對于在單相接地時可能誤動作的相間保護，應有防止單相接地誤跳三相的措施。當一相跳開后重合

13、閘拒絕動作時，為防止線路長期出現(xiàn)非全相運行，應將其他兩相自動斷開。任意兩相的分相跳閘繼電器動作后，應聯(lián)跳第三相，使三相斷路器均眺閘。無論單相或三相重合閘，在重合不成功之后，均應考慮能加速切除三相.即實現(xiàn)重合閘后加速。在非全相運行過程中，如又發(fā)生另一相或兩相的故障，保護應能有選擇性地予以切除，上述故障如發(fā)生在單相重合閘的脈沖發(fā)出以前，則在故障切除后能進行三相重合。如發(fā)生在單相重合閘脈沖發(fā)出以后，則切除三相不再進行重合。對空氣斷路器或液壓傳動的油斷路器，當氣壓或液壓低至不允許實行重合閘時，應將重合閘回路自動閉鎖，但如果在重合閘過程中下降到低于允許值時，則應保證重合閘動作的完成。在綜合重合閘的接線中

14、，應考慮能實現(xiàn)綜合重合閘、只進行單相重合閘或三相重合閘以及停用重合閘的各種可能性。線路配置：主保護采用方向高頻；后備保護距離保護作為相間短路保護，零序電流保護作為接地短路保護。第三節(jié) 微機保護裝置簡介本系統(tǒng)采用wxb-15型微機高壓線路保護裝置。wxb-l5型系列裝置是使用硬件實現(xiàn)的成套微機高壓線路保護裝置，適用于110kv500kv各電壓等級的輸電線路。主保護為快速方向高頻保護。wxb-15型微機方向高頻保護的推出，為同一回路配置相同硬件不同原理的雙套主保護提供了可能。a. 本裝置硬件特點采用了多單片機并行工作的硬件結構，裝置設置了四個硬件完全相同的cpu插件，每個插件獨立完成一種保護功能。

15、采用電壓頻率轉換原理構成的模數(shù)轉換器，它具有工作穩(wěn)定、精度高、接口簡單和調試方便等優(yōu)點。跳閘出口回路采用三取二方式，提高了整套保護裝置的可靠性。采用液晶顯示、菜單操作、使人機對話更加簡單、靈活。 具有rs232接口，可將全站微機保護就地聯(lián)網(wǎng)。保護配置示意圖如表1所示。表1 保護配置示意圖cpucpu1cpu2cpu3cpu4 保護功能型號高頻距離高頻零序高頻負序方向高頻相間距離接地距離零序綜重wxb-15wxb-15ab. 各種保護配置及其特點快速方向高頻保護它是由突變量方向元件、零序和負序方向元件完成的快速方向高頻保護構成wxb-l5系列微機保護裝置的主保護，由cpu1實現(xiàn)保護功能，可選用允

16、許式或閉鎖式。突變量方向元件具有明確的方向性且動作迅速。距離保護它是由三段式相間距離和接地距離構成的距離保護作為各套保護的基本配置，由cpu，實現(xiàn)。用于切除出口短路故障的快速i段的距離元件動作時間不大于llms，當系統(tǒng)發(fā)生第一次故障時，采用電壓記憶保證方向性。若在振蕩期間發(fā)生故障，剛采用負序方向元件把關，僅在出口完全三相對稱短路時采用偏移特性。阻抗特性采用四邊形特性。零序保護零序保護由cpu3實現(xiàn)，由四段全相運行時的零序保護和兩段非全相運行時的不靈敏段零序保護構成。裝置設置了3u0零序保護突變量閉鎖元件，以防止ct斷線時零序保護誤動。綜合重合閘綜合重合閘由cpu.實現(xiàn)，設有單重、三笪、綜重和停

17、用四種方式，裝置還設有m、n、p端子，以供外部不能選相的保護經(jīng)本裝置綜重的選相元件選相跳閘。本裝置各套保護均設有獨立的選相元件，由相電流差突變量選相元件及阻抗選相元件來實現(xiàn)。綜重的選相元件僅供外部無選相能力的保護經(jīng)本裝置出口處時使用。c. 主要技術數(shù)據(jù)額定數(shù)據(jù) 直流電壓：220v或110v (訂貨注明)交流電壓：相電壓：100/v開口電壓：100v交流電流：5a或la （訂貨注明）頻率：50hz整定范圍 距離元件：0.0599.9電流元件：0.05a99.9a 時詞元件：保護跳閘時間：接地故障為0l2s；相間故障為04.5s（其他為015.9s)。精確工作范圍距離元件：精確工作電壓0. 5v；

18、.精確工作電流(0.120)in或(0.240) in。零序方向元件，最小動作電壓2v（固定）；最小動作電流0.1in。突變量方向元件：最小動作電壓4v；最小動作電流0.3in。第二章 電器主接線設計及主要電氣設備的選擇第一節(jié) 220kv電壓級接線方式220kv有五回線路，預留一回備用，因而220kv母線的接線形式可選用雙母線接線形式，雙母線分段接線，雙母線帶旁母（設有專門旁路斷路器）的接線形式。1雙母線特點雙母線接有兩組母線，并且可以互為備用。每一電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關，可分別與兩組母線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡，通過母線聯(lián)絡斷路器來（簡稱母聯(lián)斷路器）來qfc來

19、實現(xiàn)。采用雙母線接線，有兩組母線后，使運行的可靠性和靈活性大為提高。其特點有：（1）供電可靠。（2）調度靈活。（3）擴建方便。我國的各級電壓配電裝置采用雙母線的具體條件如下：（1） 出線帶電抗器的610kv配電裝置；（2） 3560kv配電裝置當出線回數(shù)超過8回時，或連接電源較多，負荷較大時，可采用雙母線；（3） 110220kv配電裝置當出線回數(shù)超過5回時，一般采用雙母線。2 雙母線分段優(yōu)缺點雙母線分段接線比雙母線接線的可靠性更高，當一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障段母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障母線所連的電

20、源回路和出線回路切換備用母線上，即可恢復供電。這樣，只是部分短時停電，而不必全部短期停電。雖然這種接線具有很高的可靠性和靈活性，但增加了母聯(lián)斷路器和分段斷路器的數(shù)量，配電裝置接資較大。分段雙母線的應用范圍：（1）當配電裝置的進線和出線總數(shù)為1216時，在一組母線上設置分段斷路器；（2）當配電裝置的進、出線總數(shù)達到17回以上時，在兩組母線上設置分段斷路器。3 雙母線帶旁母的特點帶有專門旁路斷路器的接線，多裝了價高的斷路器和隔離開關，增加了投資，然而這對于接入旁路母線的一路回數(shù)較多，且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。不采用專用旁路母線的接線，雖然可以節(jié)約建設投資，但是檢修出線斷路器的倒閘

21、操作十分繁雜，而且對于無論是單母線分段接線還是雙母線接線，在檢修期間均處于單母線不分段運行狀況，極大地降低了可靠性。單母線帶有專用旁路斷路器的旁路母線接線極大地提高了可靠性，便這增加了一臺旁路斷路器的投資。第二節(jié) 所用電接線所用電接線的原則是：所用電接線應保證對所用負荷可靠和連續(xù)供電；接線能靈活地適應正常、事故、檢修等各種運行方式的要求；設計時還應適當注意其經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術、新設備，使所用接線具有可行性和先進性；在設計所用電接線時，還應對所用電的電壓等級、中性點接地方式、所用電源及其引接和所用電接線形式等問題進行分析和論證。所用負荷根據(jù)供電重要性可分為三類：經(jīng)常連續(xù)、

22、短時不經(jīng)常、連續(xù)不經(jīng)常。所用電系統(tǒng)接線通常都采用單母線分段接線形式，并多以成套配電裝置接受和分配電能。第三節(jié) 高壓斷路器機隔離開關的選擇說明1、變壓器220kv側斷路器及隔離開關的選擇最大持續(xù)工作電流為imax=1.05sn/31/2/un=1.05150/31/2/220=0.41ka查表可選sw6220/1200型少油斷路器短路時間：tk=0.06+0.06+0.06=0.18a周期分量熱效應：qp=非周期分量熱效應：qnp=短路電流的熱效應：qk= qp+qnp=sw6220/1200型斷路器gw6220d/1000-50型隔離開關un 220kvin 1200ainbr 21kainc

23、l 55kaitt2 2124=1764ka2sies 55kaun 220kvin 1000aitt2 2124=1764ka2sies 55ka2、220kv進線斷路器及隔離開關選擇最大負荷電流為：imax=1.05sn/31/2un=1.05213/31/2/220=0.58ka查表可選sw6220/1200型少油斷路器sw6220/1200型斷路器gw6220d/1000-50型隔離開關un 220kvin 1200ainbr 21kaincl 55kaitt2 2124=1764ka2sies 55kaun 220kvin 1000aitt2 2124=1764ka2sies 55k

24、a第四節(jié) 母線的選擇1220kv側母線的選擇最大工作電流為：0.41ka j=1.07s=4102/1.07=766mm2故可選擇2根型號為lgj400/20的導線，其載流量為1600a。2.220kv側進線的選擇最大工作電流為： imax=0.41kas=410/1.07=383mm2故可選擇1根型號為lgj400/20的導線，其載流量為800a。第三章 系統(tǒng)運行方式的制定和變壓器中性接地點的選擇第一節(jié) 系統(tǒng)運行方式的制定在選擇保護方式及進行整定計算時，都必須考慮系統(tǒng)運行方式變化帶來的影響，所選用的保護方式應在各種運行方式下，都能滿足選擇性和靈敏性的要求。對過量保護來說，通常都是根據(jù)系統(tǒng)最大

25、運行方式來確定保護的整定值，以保證選擇性，因為只要在最大運行方式下能保證選擇性，在其他運行方式下也一定能保證選擇性。靈敏度的校驗應根據(jù)最小運行方式來進行，因為只要在最小運行方式下，靈敏度符合要求，在其他運行方式下，靈敏度也一定滿足要求，對某些保護(如電流電壓聯(lián)鎖速斷保護和電流速斷保護)，在整定計算時還要按正常運行方式來決定動作值或計算靈敏度。a. 最大運行方式根據(jù)系統(tǒng)最大負荷的需要，電力系統(tǒng)中的發(fā)電設備都投入運行(或大部分投入運行)且選定的接地中性點全部接地的系統(tǒng)運行方式稱為最大運行方式。對繼電保護來說，是短路時通過保護的短路電流最大的運行方式。b. 最小運行方式根據(jù)系統(tǒng)最小負荷，投入與之相適

26、應的發(fā)電設備，且系統(tǒng)中性點只有少部分接地的運行方式為最小運行方式。在有水電廠的系統(tǒng)中，要考慮水電廠運行受水能狀態(tài)限制的運行方式。對繼電保護來說，是短路時通過保護的短路電流最小的運行方式。c. 正常運行方式根據(jù)系統(tǒng)正常負荷的需要，投入與之相適應數(shù)量的發(fā)電機、變壓器和線路的運行方式稱為正常運行方式。這種運行方式在一年內(nèi)的運行時間最長。規(guī)定下列運行方式：i：電廠a、h、d、b所有機組和變壓器均投入運行。a系統(tǒng)、d系統(tǒng)按最大容量發(fā)電，選定的接地中性點全部接地，環(huán)網(wǎng)閉環(huán)運行。i1：在i基礎上ae停運；i2：在i基礎上be停運：i3：在i基礎上ab停運；ii：電廠b、d、h停一半機組，i、ii系統(tǒng)按最小容

27、量發(fā)電，電廠a停1100和150機組，調相機停一半，各站變壓器均停一半（按與電廠容量配合原則）閉環(huán)運行。ii1：在ii基礎上a停運。線路運行方式如表2所示。表2 線路的運行方式示意線 路名稱最大運行方式最小運行方式a ba側保護： i2 b側：i1iia ea側： i2 e側：i3iib eb側： i1 e側：i3iic diiid eiiie fiiif giiig hiiih iiii第二節(jié) 變壓器中性接地點的選擇大接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，零序電流的大小與分布和變壓器中性接地點的數(shù)目與位置有密切的關系，中性接地點的數(shù)目越多，意味著系統(tǒng)零序總阻抗越小，零序電流越大，中性接地點的位置不同，則意

28、味著零序電流的分布不同。通常，變壓器中性接地位置和數(shù)目按以下兩個原則考慮：一是使零電流保護裝置在系統(tǒng)的各種運行方式下保護范圍基本保持不變，且具有足夠的靈敏度和可靠性；二是不使變壓器承受危險的過電壓，為此，應使變壓器中性點接地數(shù)目和位置盡可能保持不變。變壓器中性接地點的位置和數(shù)目的具體選擇原則如下：a. 對單電源系統(tǒng)，線路末端變電站的變壓器一般不應接，這樣可以提高線路首端零序電流保護的靈敏度。b. 對多電源系統(tǒng)，要求每個電源點都有一個中性點接地，以防接地短路的過電壓對變壓器產(chǎn)生危害。c. 當一個變電站有多臺變壓器運行時，應將一部分變壓器中性點接地，另一部分不接地。這樣，當接地運行的變壓器檢修停運

29、時，不接地變壓器可以接地運行，從而使接地點的數(shù)目和位置相對不變。d. 對有三臺以上變壓器的220kv或110kv雙母線運行的發(fā)電廠，一般按兩臺變壓器中性點直接接地運行，并把它們分別接于兩組不同母線上，當其中一臺中性點接地變壓器停用時，將另一臺不接地的變壓器的中性點直接接地。系統(tǒng)中hi線路屬于單電源供電，其線路末端變壓器不接地。調相機35kv側變壓器中的性點不接地，除此之外，變壓器均采用部分接地方式，一臺變壓器中性點接地，另一臺變壓器中性點不接地。變壓器中性點接地情況如表3所示。表3 變壓器中性點接地情況表變 電 站 名 稱abdefghi變壓器臺數(shù)42222221220kv側中性點接地變壓器臺

30、數(shù)21111110第四章 系統(tǒng)最大負荷的潮流分布第一節(jié) 系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)計算系統(tǒng)中各元件的參數(shù)標么植時，取基準視在功率sr=100mva，基準電壓ur=uan=230kv，其準電流ir=sr/ur=0.251ka，基準電抗xr=u/sr=2302/100=529。a. 發(fā)電機及等值系統(tǒng)的參數(shù)表4 發(fā)電機及等值系統(tǒng)的參數(shù)電機或系統(tǒng)名稱電廠及系統(tǒng)的總容量/mva每臺機額定功率p/mva額定電壓ue/kv定額功率因數(shù)cos正序電抗負序電抗最大最小%標么值%標么值a廠300150210025010.50.800.8518.3312.390.1560.198240.1900.2419b廠80404

31、2010.50.8015.10.6040.8758d廠200100210010.50.8518.330.1560.190h廠250125212513.80.8521.50.1460.178i 系統(tǒng)800.5241150.850.27(0.524)0.3294(0.639)ii 系統(tǒng)2001502300.850.31(0.35)0.3782(0.427)e站60302301118.70.62318.50.617f站60302301118.70.62318.50.617注 表中，括號內(nèi)的數(shù)據(jù)為最小運行方式時的電抗標么值。負序電抗按下列情況計算：對水電廠（b）的發(fā)電機，x2=1.45xd，對系統(tǒng)的汽

32、輪發(fā)電機（a、c、h、d）和i、ii系統(tǒng)，x2=1.22xd。計算舉例：對凝汽式火電廠a、機組容量sel=50/0.8=62.5mva，se2=100/0.85=117.647mva。250mw的機組：正序電抗xd=12.39，折合到230kv的基準值正序的標么電抗值為xf1=0.19824負序電抗標么值為x2=1.220.19824=0.24192100mw的機組：正序電抗xd=18.33，折合到230kv的基準值正序電抗標么值為xf2=0.156負序電抗標么值為x2=1.220.156=0.190對b，一有多年調節(jié)水庫的梯級電站，機組容量se=20/0.8=25mva。正序電抗xd=15.

33、1，折合到230kv的基準值正序電抗標么值為xf3=0.604b. 變壓器的參數(shù)及計算舉例閘管變流設備一般都是通過變壓器與電網(wǎng)連接的，因此其工作頻率為工頻初級電壓即為交流電網(wǎng)電壓。經(jīng)過變壓器的耦合，晶閘管主電路可以得到一個合適的輸入電壓，是晶閘管在較大的功率因數(shù)下運行。變流主電路和電網(wǎng)之間用變壓器隔離，還可以抑制由變流器進入電網(wǎng)的諧波成分，減小電網(wǎng)污染。在變流電路所需的電壓與電網(wǎng)電壓相差不多時，有時會采用自耦變壓器；當變流電路所需的電壓與電網(wǎng)電壓一致時，也可以不經(jīng)變壓器而直接與電網(wǎng)連接，不過要在輸入端串聯(lián)“進線電抗器”以減少對電網(wǎng)的污染。變壓器的參數(shù)計算之前，應該確定負載要求的直流電壓和電流，

34、確定變流設備的主電路接線形式和電網(wǎng)電壓。先選擇其次級電壓有效值u2，u2數(shù)值的選擇不可過高和過低，如果u2 過高會使得設備運行中為保證輸出直流電壓符合要求而導致控制角過大，使功率因數(shù)變??；如果u2過低又會在運行中出現(xiàn)當=min時仍然得不到負載要求的直流電壓的現(xiàn)象。通常次級電壓、初級和次級電流根據(jù)設備的容量、主接線結構和工作方式來定。由于有些主接線形式次級電流中含有直流成分，有的又不存在，所以變壓器容量（視在功率）的計算要根據(jù)具體情況來定。變壓器次級相電壓u2的計算整流器主電路有多種接線形式，在理想情況下，輸出直流電壓ud 與變壓器次級相電壓u2有以下關系d uv b u k u k 2 = （

35、5.39）其中kuv為與主電路接線形式有關的常數(shù)；kb為以控制角為變量的函數(shù)，設整流器在控制角=0和控制角不為0 時的輸出電壓平均值分別為ud0和ud，則kuv= ud0/ u2，kb=ud/ud0。在實際運行中，整流器輸出的平均電壓還受其它因素的影響，主要為：電網(wǎng)電壓的波動。整流元件（晶閘管）的正向壓降。直流回路的雜散電阻。換相重疊角引起的電壓損失。整流變壓器電阻的影響。 變壓器次級相電流有效值i2的計算一般的工業(yè)生產(chǎn)用晶閘管設備的負載都為電感性的，負載電流基本上是直流，因而晶閘管電流為方波。變 壓器的各相繞組與一個（半波）或兩個（橋式）晶閘管連接，所以變壓器次級電流也為方波，其有效值i2與

36、負載電流id成正比關系，比例系數(shù)決定于電路的接線形式，所以 （1）如果負載為電阻性，則負載電流、晶閘管電流和變壓器次級電流都不是方波，不能采用上式計算，要通過電路分析求取電流的方均根值。如果是電動機負載，式（1）中的id應取電動機的額定電流而不是堵轉電流，因為堵轉電流僅出現(xiàn)在啟動后的很短的一段時間，這段時間變壓器過載運行是允許的。變壓器次級相電流有效值i1的計算整流變壓器的初、次級電流都是非正弦波，對于不同的主電路接線形式兩者的關系是不一樣的。主電路為橋式接線時變壓器次級繞組電流中沒有直流分量，初、次級電流的波形相同，其有效值之比就是變壓器的變比kn。在半波電路中，變壓器的次級電流是單方向的，

37、包含著直流分量id2和交流分量ia2，i2= id2+ ia2，而直流成分是不能影響初級電流i1的。i1僅與ia2有關，i1= ia2/kn?，F(xiàn)以三相半波電路為例說明初級電流的計算方法。設負載為電感性，電感量足以消除負載電流的波動，i2的波形如圖5-11 所示。次級電流的有效值為/ 3 2 d i = i ，次級電流中的直流成分為/ 3 d 2 d i = i ，根據(jù)電路理論，次級電流中的交流成分有效值為 ( 2)初級電流與次級交流電流之間成正比關系，為(3)當變比為1時，i1與ia2之間的關系稱為網(wǎng)側電流變換系數(shù)ki1，i1可表示為變壓器容量的計算變壓器的容量即變壓器的視在功率，對于繞組電流

38、中含有直流成分的變壓器，由于初、次級的電流有效值之比不是變壓器的變比，而兩側的電壓之比卻為變比，所以初級和次級的容量是不同的。設變壓器初級容量為s1、次級容量為s2；初級和次級的相數(shù)分別為n1和n2，初、次級容量的計算公式分別為 (5) （6）變壓器的等效容量為初、次級容量的平均值，為s= (7)c. 輸電線路的參數(shù)及計算舉例d. 電流互感器和電壓互感器變化電壓互感器是一種可以將高電壓變?yōu)榈碗妷海糜跍y量和保護回路中，我國規(guī)定pt的二次電壓為100v,一次電壓根據(jù)實際需要進行選擇。其實pt也就相當于一個降壓變壓器的作用，由于在出廠時已經(jīng)進行了封裝，因此生產(chǎn)出的成品其變比是固定的，不可改變第二節(jié)

39、 系統(tǒng)潮流分布估算為了確定各線路的最大負荷電流并選擇電流互感器的變化，應計算系統(tǒng)在最大開機情況下的潮流分布。為了簡便，不計線路損耗。潮流分布計算結果如表5所示。表5 系統(tǒng)潮流分布和l1變比的選擇線路名稱最大開機情況下的潮流分布/mva最大負荷電流/kal1的變化nla b160+j112.9490.492600/5a e228+j175.0920.7221 200/5b e228+j175.0920.7221 200/5d c30+j18.6430.089600/5d e170+j105.3060.502600/5e f170+j120.0640.522600/5g f30j5.0640.07

40、6600/5h g17+j104.9360.501600/5h i80+j500.237600/5注：表中線路名稱的第一個字母表示送端，如線路hi表示功率的方向從h變電站送到i變電站。第五章 最大負荷電流及短路電流計算結果第一節(jié) 各支路最大負荷電流1. 已知系統(tǒng)的化簡取sj=500mva,220kv線路電抗為0.4/kmxl1=.0.4100500/2202=0.413xl2=0.4120500/2202=0.496xl3=0.490500/2202=0.372xl4=0.480500/22020.5=0.165xc1=0.42500/1000=0.21xc2=0.38500/500=0.48

41、xc3=0.34500/1500=0.113將整個系統(tǒng)化簡，計算出總電抗為0.1592. 變壓器阻抗的計算uk1-2%=25.4% uk1-3%=15.5% uk2-3%=7.92%uk1%=1/2(uk1-2%+uk1-3%-uk2-3%=1/2(25.4+15.5-7.92)%=16.49%uk2%=1/2(uk1-2%+uk2-3%-uk1-3%=1/2(25.4+7.92-15.5)%=8.91%uk3%=1/2(uk2-3%+uk1-3%-uk1-2%=1/2(7.92+15.5-25.4)%=-1.98%uk%=5.5%xt1=uk1%un2/100snsj/sn=16.49220

42、2/(100150) 500/150=0.55xt2=uk2%un2/100snsj/sn=8.912202/(100150) 500/150=0.297xt3=uk3%un2/100snsj/sn=-1.982202/(100150) 500/150=0.066xt4=uk4%un2/100snsj/sn=n2202/(10015010-3) 500/63010-3=43.65第二節(jié) 正序、負序、零序等值阻抗圖根據(jù)系統(tǒng)中各元件參數(shù)計算結果和變壓器中性點接地的情況，本系統(tǒng)的正序等值阻抗圖如圖2.7所示。圖1： 正序等值阻抗圖第三節(jié) 短路電流計算結果短路電流計算主要對各線路在最大、最小運行方式下

43、的短路進行計算。短路類型分為三相短路、二相短路、二相短路接地和單相短路接地。為了校驗零序i段的保護范圍，在各線路中點短路，然后求此線路在單相短路接地，兩相短路接地時流過保護的零序電流。此外，還有距離保護和零序電流保護最大、最小分支系數(shù)的求取，求取時需要針對具體保護，考慮開機情況及斷線與否，不考慮聯(lián)絡線的斷線問題（聯(lián)絡線斷開，則系統(tǒng)分裂為兩個獨立的部分）。短路電流計算結果如表6 所示（表中kk=0.5，表示保護線路中點短路保障）。表6 線路ab的短路電流計算結果 保護側 故障點 序 短 電運行方式 路電流 流流過b側保護的電流/ka流過a側保護的電流/kaa母線故障kk=0.5b母線故障kk=0

44、.5id1id2id33id0id1id2id33id0最大運行方式d（3）2.0542.6766d（2）1.0271.0271.33831.3383d（1）0.67870.67870.83621.37070.65550.65552.25823.1785d（1.1）1.36330.69030.82911.17321.59741.07921.78482.6619最小運行方式d（3）1.13101.5133d（2）0.56550.56550.75660.7566d（1）0.42990.42990.53291.02230.47120.47121.62152.3121d（1.1）0.81560.315

45、40.61991.00650.97760.53561.52122.2765第六章 繼電保護裝置的整定計算及校驗第一節(jié) 高頻保護的整定計算原則系統(tǒng)中發(fā)生故障時，高頻保護將某種電量（簡稱判別量）轉換為高頻電波，再借助于通常傳給對側，然后，線路每一側按照對側與本側判別量之間的關系來判斷區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障。由于選取的判別量不同，判別量的傳送方式和采用通道的情況不同，出現(xiàn)了各種型號的高頻保護裝置。目前廣泛采用的高頻保護按其工作原理的不同可以分為兩大類，即方向高頻保護和相差高頻保護。方向高頻保護的原理是比較被保護線路兩端的功率方向；相差高頻保護的原理是比較兩端電流的相位，本系統(tǒng)采用方向高頻保護。高頻保護要以兩

46、側判別量之間的關系來判斷故障的性質，因此，線路兩側的高頻保護相當于一個整體，必須同時運行。為了使保護具有良好的動作特性，要求線路兩側電流互感器的變比和型號相同，兩側保護的型號相同，保護裝置的整定值也相同。高頻負序功率方向保護的原理框圖如圖2.8所示。它的主要組成元件有兩個，一個是起動元件，它在外部故障時起動發(fā)讀機；另一個是方向元件，它在正向適中時準備好跳閘回路。起動元件采用反向（方向由線路指向母線）負序功率方向繼電器ka_，方向元件采用正向（方向由母線指向線路）負序功率方向繼電器ka+，為提高保護的可靠性，加裝了負序電流元件i2，在內(nèi)部故障時，ka不動作，外部故障時，近故障側的ka_動作，發(fā)出

47、高頻信號閉鎖兩側表保護，使之不跳閘。這種保護的結構比較簡單，需進行整定計算的動作參數(shù)主要有起動元件ka_，方向元件ka+和負序電流元件i2三者的動作值，其整定辦法如下所述。圖2 高頻閉鎖負序功率方向保護原理框圖正向負序功率元件ka+的整定采用相敏負序功率元件時，正向負序功率元件的整定可簡化為按負序電流進行計算。其整定值按下述兩條件確定并選其中較大者。保證被保護線路末端故障時有足夠的靈敏度 idz(+)= (2.1)式中，i2min為被保護線路末端短路時，流經(jīng)本側的最小負序電源；躲開空載線路兩相先合閘時出現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)負序電容電流（i2c） idz(+)=kki2cl （2.2）式中，kk為計及負序電

48、容電流暫態(tài)過程的可靠系數(shù)，取2.53； l為被保護線路的全長，以km計。 i2c為線路一側投入電源時，由于三相觸頭不同時合閘引起的負序電容電流每公里長度的穩(wěn)態(tài)值。查表可知，線路電壓為220kv 等級，此時二相先合閘時的充電電容電流值為0.127a/km。第二節(jié) 距離保護的整定計算原則距離保護是以反映從故障點到保護安裝處之間阻抗大小的，阻抗繼電器為主要元件，動作時限具有階梯特性的保護裝置。當故障點至保護安裝處之間的實際阻抗小于整定值時，故障點發(fā)生在保護范圍之內(nèi)，保護動作。配上方向元件及時間元件，即組成了具有階梯特性的距離保護裝置。當故障線路中的電流大于阻抗繼電器的允許精工電流時，保護裝置的動作性

49、能與通過保護裝置的故障電流大小無關。距離保護的整定計算 距離段的整定計算：當被保護線路中無分支接線時，按保護范圍不伸出線路末段整定（8085%保護線路的正序阻抗計算）。即zdz=kkzl(kk=0.8-0.85)。當線路變壓器組，按保護范圍不伸出變壓器整定。即zdz=kk（zl+ zb） kk=0.7第段的動作時限為繼電器本身的固有時限，通常取tdz0.06s當線路末段變電站為兩臺及以上變壓器并列運行且變壓器均裝設有差動保護時，可以按躲開線路末段或按躲開終端變電站其它母線故障來整定計算。即：zdz=kkzx1 zdz=kkzxl+kkbzb (kk=0.8-0.85) kkb =0.75zb：

50、并聯(lián)阻抗 zxl：線路正序阻抗 距離段的整定計算1） 按與相鄰線路距離保護段整定值配合來整定。zdz=kkzl+ kkkfzminzdzzdz:相鄰線路距離保護段動作阻抗。kk =0.8 kk=0.80.85。kfzmin:最小分支系數(shù),取最小值。 kfzmin =(ibc/iab) mina b ciab ibc2） 躲過相鄰變壓器其它側母線故障整定。zdz =kkzzl+ kbklzb 其中 kk=0.8-0.85 。kb=0.7。kl：變壓器低壓側d母線故障時最小分支系數(shù),一般取kl=0.5(見下圖)a b diab ibdkl =(ibd/iab) min3） 與相鄰線路距離保護段整定值配合來整定。zdzkkzxl +kkkbzdz. 保護配合時間:tt+t4） 按保證被保護范圍末段短路時有足夠的靈敏度整定。zdz =klmzl klm:靈敏系數(shù)當l50km時，klm1.5，當l50-200km時，klm1.4，當l=200km時，klm1.3。5） 距離段靈敏度計算klm = zdz / zl1.3-1.5線路終端無相鄰元件配合可不整定段，但考