電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、 畢業(yè)設(shè)計摘要畢業(yè)設(shè)計題目 5 # 電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計 學(xué)生所在學(xué)院 電氣信息學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 學(xué) 號 20110104 學(xué) 生 姓 名 蔣 衍 圣 指 導(dǎo) 教 師 李 佑 光 助理指導(dǎo)教師 起 止 日 期 2015.01.06-2014.05.18 畢業(yè)設(shè)計開題報告重慶大學(xué)城市科技學(xué)院學(xué) 生 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告一、課題的目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）： 1、研究意義繼電保護是一種電力系統(tǒng)的反事故自動裝置，它在電力系統(tǒng)中的作用十分重要，可以說沒有繼電保護技術(shù)的發(fā)展，就沒有現(xiàn)代電力系統(tǒng)的今天。隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，各大電力系統(tǒng)的容量和電網(wǎng)區(qū)域不斷擴大，網(wǎng)

2、絡(luò)接線越發(fā)復(fù)雜，繼電保護裝置廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、農(nóng)網(wǎng)和小型發(fā)電系統(tǒng)，這一現(xiàn)狀對繼電保護的選擇性，可靠性，快速性以及靈敏性都提出了更高的要求。繼電保護裝置應(yīng)在系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常運行時，迅速，準(zhǔn)確的切除故障元件或發(fā)出信號以便及時處理，因此，繼電保護裝置是電網(wǎng)及電氣設(shè)備安全可靠運行的保證。電力系統(tǒng)繼電保護的設(shè)計與配置是否合理直接影響到電力系統(tǒng)的安全運行。如果設(shè)計與配置不當(dāng)，保護將不能正確工作（誤動或拒動），從而擴大事故停電范圍，給國民經(jīng)濟帶來嚴(yán)重的惡果，有時還可能造成人身和設(shè)備安全事故。因此，合理地選擇保護方式和正確地整定計算，對保證電力系統(tǒng)的安全運行有非常重要的意義。2、 研究現(xiàn)狀電力系統(tǒng)的飛速

3、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(dǎo)的作用。重慶大學(xué)、華中科技大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力大學(xué)、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)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(xué)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(yīng)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路。在主設(shè)備保護方面，東南大學(xué)和華中科技大學(xué)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

4、、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(xué)與南京電力自動化設(shè)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(xué)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(shè)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。3、 未來發(fā)展趨勢 繼電保護技術(shù)未來發(fā)展趨勢是向計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保

5、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(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法被不斷應(yīng)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。二、課題任務(wù)、重點研究內(nèi)容、實現(xiàn)途徑、條件： 1、課題任務(wù)：5#電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計 （1）電力系統(tǒng)情況：系統(tǒng)如下圖所示。 （2）任務(wù)書要求： 用標(biāo)準(zhǔn)圖符重做系統(tǒng)圖，并標(biāo)出各元件的標(biāo)識； 用標(biāo)幺制計算個元件參數(shù)，寫出過程，列出參數(shù)表； 畫出全系統(tǒng)等值電路圖，標(biāo)出編號和參數(shù)； 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； 計算流過各

6、保護的最大負荷電流，列出數(shù)據(jù)表； 發(fā)電機只配定子繞組住保護、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(luò)按開環(huán)運行方式考慮保護的配置與整定。 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； 到實驗室用軟件作仿真計算全個系統(tǒng)的參數(shù)，校驗計算成果。如有問題重新修改。 編寫設(shè)計說明書或畢業(yè)設(shè)計論文，必須按論文要求格式，圖文并茂，邏輯性強，語言流暢，文字簡練。 把握好時間節(jié)點、獨立按時完成任務(wù)，提交電子和紙質(zhì)文檔。 2、 重點研究內(nèi)容 （1）短路電流計算（2）負荷計算（3）整定計算3、 實現(xiàn)途徑（1）認真閱讀、研究并理解任務(wù)。（2）大量查閱相關(guān)資料、接

7、受指導(dǎo)老師專業(yè)指導(dǎo)。（3）完成相關(guān)計算，并按照相關(guān)要求完成論文書寫。4、現(xiàn)有基礎(chǔ)和具備條件大學(xué)四年系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了相關(guān)專業(yè)知識，打下了一定的理論基礎(chǔ)；導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和諄諄教誨，打下了一定的思想基礎(chǔ)；學(xué)校充足的實驗設(shè)備和導(dǎo)師提供的參考資料，打下了一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。 報告人簽名：蔣衍圣 日期：2015年3月8日三、指導(dǎo)教師意見：注:此報告，學(xué)生應(yīng)根據(jù)教師下發(fā)的任務(wù)書，獨立撰寫，在畢業(yè)設(shè)計（論文）開始后兩周內(nèi)完成。表格篇幅不夠可自行增加頁數(shù)。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(shè)施，通過對故障現(xiàn)象進行分析，從而發(fā)出相關(guān)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(dāng)電力系

8、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(shè)備的安全生產(chǎn)造成巨大的威脅，甚至?xí)斐筛訃?yán)重的后果。因此為了在工作中確保電力設(shè)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(shè)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(zhǔn)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(shè)計過程。為保證繼電保護所應(yīng)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(shè)計的必要條件。關(guān)鍵詞：繼電保護 短路計算 整定計算abstractin power system re

9、lay 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

10、 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 wor

11、k 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, sens

12、itivity, 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 c

13、ircuit calculation setting calculation 畢業(yè)設(shè)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(shè)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(zhǔn)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

14、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

15、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(shè)計正文第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(dān)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(yīng)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

16、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(shè)施，是通過對故障現(xiàn)象進行分析，從而發(fā)出相關(guān)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(dāng)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(shè)備的安全生產(chǎn)造成巨大的威脅，甚至?xí)斐筛訃?yán)重的后果。因此為了在工作中確保電力設(shè)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(shè)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(zhǔn)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

17、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(dǎo)的作用。重慶大學(xué)、華中科技大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力大學(xué)、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)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(xué)在1984年研制的輸電線路微機保護裝

18、置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)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路。在主設(shè)備保護方面，東南大學(xué)和華中科技大學(xué)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(xué)與南京電力自動化設(shè)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(xué)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(shè)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

19、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(luò)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(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法被不斷應(yīng)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(shè)計的主要內(nèi)容(1)用標(biāo)準(zhǔn)圖符重做系統(tǒng)圖，并標(biāo)出各元件的標(biāo)識；(2)用標(biāo)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(biāo)出編號和參數(shù)

20、；(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(luò)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(shè)備在運行過程中由于外力、絕緣老化、過電壓、誤操作、設(shè)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

21、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(yīng)按下列規(guī)定配置相應(yīng)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(shè)過電流保護，如中性點側(cè)無引出線，則在發(fā)電機端裝設(shè)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(yīng)在發(fā)電機端裝設(shè)電流速斷保護。如電流速斷靈敏系數(shù)不符合要求，

22、可裝設(shè)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(shè)低壓過流保護。(3) 1mw 以上的發(fā)電機，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。(4) 對 100mw 以下的發(fā)電機變壓器組，當(dāng)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(shè)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(yīng)裝設(shè)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。(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(yīng)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(yīng)裝設(shè)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

23、保護跳閘。(8) 本條中規(guī)定裝設(shè)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(yīng)動作于停機。對發(fā)電機定子匝間短路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)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(yīng)裝設(shè)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(dāng)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(shè)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(yīng)按下列規(guī)定配置相應(yīng)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

24、機，應(yīng)裝設(shè)過流保護。(2) 1mw 以上的發(fā)電機，宜裝設(shè)復(fù)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(shè)負序過電流保護。(3) 50mw 及以上的發(fā)電機，宜裝設(shè)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(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)。(6) 本條中規(guī)定裝設(shè)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(shè)了定子繞組反時限過負荷及反時限負序過負荷

25、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(shè)4.2.6.2 條規(guī)定的后備保護。保護宜動作于停機。對發(fā)電機定子繞組的異常過電壓，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)過電壓保護：(1) 對水輪發(fā)電機，應(yīng)裝設(shè)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(shè)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程序跳閘。對過負荷引起的發(fā)電機定子繞組過電流，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)定子繞組過負荷保護：(1) 定子繞組非直接冷卻的發(fā)電機，應(yīng)裝設(shè)定時限過負荷保護，保護接

26、一相電流，帶時限動作于信號。(2) 定子繞組為直接冷卻且過負荷能力較低(例如低于1.5 倍、60s)，過負荷保護由定時限和反時限兩部分組成。定時限部分：動作電流按在發(fā)電機長期允許的負荷電流下能可靠返回的條件整定，帶時限動作于信號，在有條件時，可動作于自動減負荷。2.1.2 變壓器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：（1）反映變壓器線圈及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側(cè)的單相接地的縱差動保護。（2）反映變壓器內(nèi)部各種故障和油面降低的瓦斯保護及有載調(diào)壓的瓦斯保護。（3）反映變壓器外部短路引起的過電流和作為變壓器主保護后備保護的相間后備保護。（4）反映大接地電網(wǎng)外部接地短路的零

27、序電流、電壓后備保護。（5）0.4mva 及以上車間內(nèi)油浸式變壓器和0.8mva 及以上油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，應(yīng)瞬時動作于信號；當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)瞬時動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。帶負荷調(diào)壓變壓器充油調(diào)壓開關(guān)，亦應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。瓦斯保護應(yīng)采取措施，防止因瓦斯繼電器的引線故障、震動等引起瓦斯保護誤動作。（6）電壓在 10kv 及以下、容量在10mva 及以下的變壓器，采用電流速斷保護。（7）電壓在 10kv 以上、容量在10mva 及以上的變壓器，采用縱差保護。（8）對于電壓為10kv 的重要變壓器，當(dāng)電流速斷保護靈敏度不符合要求時也可采用縱

28、差保護。（9）電壓為 220kv 及以上的變壓器裝設(shè)數(shù)字式保護時，除非電量保護外，應(yīng)采用雙重化保護配置。當(dāng)斷路器具有兩組跳閘線圈時，兩套保護宜分別動作于斷路器的一組跳閘線圈。（10）35kv66kv 及以下中小容量的降壓變壓器，宜采用過電流保護。保護的整定值要考慮變壓器可能出現(xiàn)的過負荷。（11）110kv500kv 降壓變壓器、升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，相間短路后備保護用過電流保護不能滿足靈敏性要求時，宜采用復(fù)合電壓起動的過電流保護或復(fù)合電流保護。（12）對降壓變壓器，升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，根據(jù)各側(cè)接線、連接的系統(tǒng)和電源情況的不同，應(yīng)配置不同的相間短路后備保護，該保護宜考慮能反映電流互

29、感器與斷路器之間的故障。（13）單側(cè)電源雙繞組變壓器和三繞組變壓器，相間短路后備保護宜裝于各側(cè)。非電源側(cè)保護帶兩段或三段時限，用第一時限斷開本側(cè)母聯(lián)或分段斷路器，縮小故障影響范圍；用第二時限斷開本側(cè)斷路器；用第三時限斷開變壓器各側(cè)斷路器。電源側(cè)保護帶一段時限，斷開變壓器各側(cè)斷路器。（14）兩側(cè)或三側(cè)有電源的雙繞組變壓器和三繞組變壓器，各側(cè)相間短路后備保護可帶兩段或三段時限。為滿足選擇性的要求或為降低后備保護的動作時間，相間短路后備保護可帶方向，方向宜指向各側(cè)母線，但斷開變壓器各側(cè)斷路器的后備保護不帶方向。（15）低壓側(cè)有分支，并接至分開運行母線段的降壓變壓器，除在電源側(cè)裝設(shè)保護外，還應(yīng)在每個分

30、支裝設(shè)相間短路后備保護。2.1.3 線路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：110kv220kv 中性點直接接地電力網(wǎng)的線路，應(yīng)按規(guī)程裝設(shè)反應(yīng)相間短路和接地短路的保護。（1）110kv 雙側(cè)電源線路符合下列條件之一時，應(yīng)裝設(shè)一套全線速動保護。a.根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求有必要時；b線路發(fā)生三相短路，如使發(fā)電廠廠用母線電壓低于允許值（一般為60%額定電壓），且其他保護不能無時限和有選擇地切除短路時；c如電力網(wǎng)的某些線路采用全線速動保護后，不僅改善本線路保護性能，而且能夠改善整個電網(wǎng)保護的性能。（2） 對多級串聯(lián)或采用電纜的單側(cè)電源線路，為滿足快速性和選擇性的要求，可裝設(shè)全線速動保護作為主

31、保護。（3）110kv 線路的后備保護宜采用遠后備方式。（4）單側(cè)電源線路，可裝設(shè)階段式相電流和零序電流保護，作為相間和接地故障的保護，如不能滿足要求，則裝設(shè)階段式相間和接地距離保護，并輔之用于切除經(jīng)電阻接地故障的一段零序電流保護。（5）雙側(cè)電源線路，可裝設(shè)階段式相間和接地距離保護，并輔之用于切除經(jīng)電阻接地故障的一段零序電流保護。2.2選擇方案 本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容是對5#電力系統(tǒng)繼電保護的配置。可跟據(jù)繼電保護配置原理，先選擇兩套保護方案，通過比較后認可其中的一套方案，再對這套方案中的保護進行確定性的整定計算和靈敏性校驗，看看它們是否能滿足要求，如果能滿足便可以采用，如果不能滿足則需要重新選

32、擇，重新整定和校驗。 表2-1 方案選擇表方案1保護對象主保護后備保護變壓器縱聯(lián)差動保護、瓦斯保護復(fù)合電壓啟動過電流保護、過負荷保護母線不要求無輸電線路距離、保護零序電流、保護發(fā)電機縱聯(lián)差動保護定子繞組接地保護方案2保護對象主保護后備保護變壓器電流速斷保護、瓦斯保護復(fù)合電壓啟動過電流保護、零序電流保護母線不要求無輸電線路距離、保護零序電流、保護發(fā)電機縱聯(lián)差動保護定子繞組接地保護 對于變壓器而言，它的主保護可以采用最常見的縱聯(lián)差動保護和瓦斯保護，用兩者的結(jié)合來做到優(yōu)勢互補。變壓器差動保護通常采用三側(cè)電流差動，其中高電壓側(cè)電流引自高壓熔斷器處的電流互感器，中低壓側(cè)電流分別引自變壓器中壓側(cè)電流互感器

33、和低壓側(cè)電流互感器，這樣使差動保護的保護范圍為三組電流互感器所限定的區(qū)域，從而可以更好地反映這些區(qū)域內(nèi)相間短路，高壓側(cè)接地短路以及主變壓器繞組匝間短路故障。考慮到與發(fā)電機的保護配合，所以采用縱聯(lián)差動保護作為變壓器的主保護，不考慮用電流速斷保護。瓦斯保護主要用來保護變壓器的內(nèi)部故障，它由于一方面簡單，靈敏，經(jīng)濟；另一方面動作速度慢，且僅能反映變壓器油箱內(nèi)部故障，就注定了它只有與差動保護配合使用才能做到優(yōu)勢互補，效果更佳。后備保護首先可以采用復(fù)合低電壓啟動過電流保護，這主要是考慮到低電壓啟動的過電流保護中的低電壓繼電器靈敏系數(shù)不夠高。由于發(fā)電機-變壓器組中發(fā)電機采用了定子繞組接地保護，所以，變壓器

34、不采用零序電流保護。110kv側(cè)的母線接線可以采用完全電流差動保護，簡單，可靠也經(jīng)濟。但此設(shè)計對母線保護不進行要求，對于110kv側(cè)的輸電線路，可以直接考慮用距離保護，因為在電壓等級高的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，電流保護很難滿足選擇性，靈敏性以及快速切除故障的要求，因此這個距離保護也選擇得合理，同時由于它的電壓等級較高，我們還應(yīng)該考慮給它一個接地故障保護，先選擇零序電流保護，因為當(dāng)中性點直接接地的電網(wǎng)(又稱大接地電流系統(tǒng))中發(fā)生短路時,將出現(xiàn)很大的零序電流,而在正常運行情況下它們是不存在的。因此,利用零序電流來構(gòu)成接地短路的保護,就有顯著的優(yōu)點。發(fā)電機則采用縱聯(lián)差動保護作為主保護，定子繞組接地保護作為后備保

35、護。 綜上所述，方案1比較合理，方案1保護作為設(shè)計的初始保護，在后續(xù)章節(jié)對這些保護進行整定與校驗，是否符合設(shè)計要求。第3章 短路計算計算短路電流的目的是為了選擇保護方式和確定保護裝置的整定參數(shù)。因此要求計算得比較準(zhǔn)確。計算短路電流時，運行方式的確定非常重要，因為它關(guān)系到所選定的保護是否經(jīng)濟合理簡單可靠，以及是否能滿足靈敏度的要求等一系列問題。短路電流計算原則：（1） 忽略發(fā)電機、變壓器等阻抗參數(shù)的電阻部分，并假定旋轉(zhuǎn)電機的負序電抗等于正序阻抗。（2） 發(fā)電機電勢可以假定均等于 1（標(biāo)幺值）且相位一致。（3） 不考慮短路電流的衰減以及強勵的作用。（4） 不計線路電容電流和負荷電流的影響。（5）

36、不計故障的電阻和接地電阻。3.1系統(tǒng)情況3.1.1 #5電力系統(tǒng)圖圖3-1#5電力系統(tǒng)圖3.1.2 系統(tǒng)參數(shù)3號母線運行電壓：121kv；6號母線運行電壓：38.5kv；1、2號發(fā)電機：40mv cos=0.8 vn=10.5kv xd=1.0 xd=0.13；3、4號發(fā)電機：60mv cos=0.8 vn=10.5kv xd=0.9 xd=0.11；1、2變壓器：sn=45mv.a、vs=10.5%、po=14kw、ps=95kw、io%=1.0；3、4變壓器：sn=25mv.a、vs=10.5%、po=13kw、ps=80kw、io%=1.1；5、6變壓器：sn=80mv.a、vs=10.

37、5%、po=15kw、ps=100kw、io%=1.0；1、3號線路：ro=0.165、xo=0.409kv、bo=2.82106、l=50km；2、4號線路：ro=0.165、xo=0.409kv、bo=2.82106、l=50km；1號集中負荷：5+j2mw；2號集中負荷：20+j9mw；3號集中負荷：15+j4mw；4號集中負荷：4+j2mw；5號集中負荷：20+j10mw；6號集中負荷：16+j5mw；3.2 基準(zhǔn)值選擇在電力系統(tǒng)計算中，廣泛采用標(biāo)幺值。標(biāo)幺制是相對單位制中的一種，在標(biāo)幺制中各物理量都用標(biāo)幺值表示。標(biāo)幺值=實際有名值（任意單位）/基準(zhǔn)值（與有名值同單位）標(biāo)幺值是一個沒有

38、量綱的數(shù)值。對于同一個實際值，當(dāng)所選基準(zhǔn)值不同時，其標(biāo)幺值也不同。所以當(dāng)訴說一個物理量的標(biāo)幺值時，必須同時說明其基準(zhǔn)值多大，否則僅有一個標(biāo)幺值是沒有意義的。采用標(biāo)幺值的目地是為了簡化計算和便于對計算結(jié)果做出分析評價，在選擇基準(zhǔn)值時應(yīng)考慮盡量實現(xiàn)這些目的。電力系統(tǒng)的各電氣量基準(zhǔn)值的選擇，在符合電路基本關(guān)系的前提下，原則上可以任意選取。四個物理量的基準(zhǔn)值都要分別滿足以上的公式，因此，四個基準(zhǔn)值只能任選兩個，其余兩個則由其關(guān)系式?jīng)Q定。基準(zhǔn)功率：，基準(zhǔn)電壓：基準(zhǔn)電流：基準(zhǔn)電抗：電壓標(biāo)幺值： 3.3各個元件參數(shù)計算及負荷電流計算3.3.1各元件等值電抗計算發(fā)電機等值電抗計算(1)#1、2發(fā)電機g1、g2

39、電抗標(biāo)幺值計算 (2)#3、4發(fā)電機g3、g4電抗標(biāo)幺值計算 變壓器等值電抗計算（1） #1、2變壓器t1、t2等值電抗計算（2） #3、4變壓器t3、t4等值電抗計算（3） #5、6變壓器t5、t6等值電抗計算 線路等值電抗計算（1） #1、3線路l1、l3等值電抗計算正序及負序電抗 零序電抗： （2） #2、4線路l2、l4等值電抗計算正序及負序電抗 零序電抗： 所以，電力系統(tǒng)繼電保護的等值網(wǎng)絡(luò)如圖3-2所示：圖3-2 #5號系統(tǒng)等值電路圖3.3.2 最大負荷電流計算（1） #3母線最大負荷電流計算最大負荷電流計算（折算到110kv）（2） #6母線最大負荷電流計算最大負荷電流計算（折算到

40、110kv）（3） #7母線最大負荷電流計算最大負荷電流計算（折算到110kv）（4） #9母線最大負荷電流計算最大負荷電流計算（折算到110kv）（5） #8母線最大負荷電流計算最大負荷電流計算（折算到110kv）（6） #10母線最大負荷電流計算最大負荷電流計算（折算到110kv）3.4短路電流計算 由于短路電流計算是電網(wǎng)繼電保護配置設(shè)計的基礎(chǔ)，因此分別考慮最大運行方式（四臺發(fā)電機全部投入）時各線路始末端短路的情況，最小運行方式（#1、2發(fā)電機，#3、4發(fā)電機各有一臺投入）時各線路始末端短路的情況。3.4.1線路1始端發(fā)生三相短路時的短路電流（1）最大運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流

41、#3、4發(fā)電機提供的短路電流（2）最小運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的短路電流3.4.2線路1末端發(fā)生三相短路時的短路電流（1）最大運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的短路電流（2）最小運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的短路電流3.4.3線路2始端發(fā)生三相短路時的短路電流（1）最大運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的短路電流（2）最小運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的短路電流3.4.4線路2末端發(fā)生三相短路時的短路電流（1）最大運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電

42、機提供的短路電流（2）最小運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的短路電流3.4.5線路3始端發(fā)生三相短路時的短路電流（1） 最大運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的短路電流（2） 最小運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的短路電流3.4.6線路3末端發(fā)生三相短路時的短路電流（1）最大運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的短路電流（2）最小運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的短路電流3.4.7線路4始端發(fā)生三相短路時的短路電流（1）最大運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的

43、短路電流（2）最小運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的短路電流3.4.8線路4末端發(fā)生三相短路時的短路電流（1）最大運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的短路電流（2）最小運行方式下#1、2發(fā)電機提供的短路電流#3、4發(fā)電機提供的短路電流第4章 保護配置及整定計算4.1 變壓器保護配置4.1.1變壓器配置（1）縱聯(lián)差動保護本次設(shè)計所采用的變壓器型號均分別為：sdl-31500/110、sfsl-31500/110、sfl-20000/110、sfl-20000/110。對于這種大型變壓器而言，它都必需裝設(shè)單獨的變壓器差動保護，這是因為變壓器差動保護通常

44、采用三側(cè)電流差動，其中高電壓側(cè)電流引自高壓熔斷器處的電流互感器，中低壓側(cè)電流分別引自變壓器中壓側(cè)電流互感器和低壓側(cè)電流互感器，這樣使差動保護的保護范圍為三組電流互感器所限定的區(qū)域，從而可以更好地反映這些區(qū)域內(nèi)相間短路，高壓側(cè)接地短路以及主變壓器繞組匝間短路故障。所以我們用縱聯(lián)差動保護作為兩臺變壓器的主保護，其接線原理圖如圖5.1所示。正常情況下, 即： （變壓器變比） 所以這時ir=0，實際上，由于電流繼電器接線方式，變壓器勵磁電流，變比誤差等影響導(dǎo)致不平衡電流的產(chǎn)生，故ir不等于0 ，針對不平衡電流產(chǎn)生的原因不同可以采取相應(yīng)的措施來減小。盡管縱聯(lián)差動保護有很多其它保護不具備的優(yōu)點，但當(dāng)大型變

45、壓器內(nèi)部產(chǎn)生嚴(yán)重漏油或匝數(shù)很少的匝間短路故障以及繞組斷線故障時，縱聯(lián)差動保護不能動作，這時我們還需對變壓器裝設(shè)另外一個主保護瓦斯保護。圖4-1 縱聯(lián)差動保護原理示意圖（2）瓦斯保護瓦斯保護是變壓器內(nèi)部故障的主要保護元件，對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內(nèi)部故障、繞組內(nèi)部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當(dāng)油浸式變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障時，由于電弧將使絕緣材料分解并產(chǎn)生大量的氣體，從油箱向油枕流動，其強烈程度隨故障的嚴(yán)重程度不同而不同，反應(yīng)這種氣流與油流而動作的保護稱為瓦斯保護，也叫氣體保護。瓦斯保護的工作原理：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，有輕瓦斯產(chǎn)生，瓦斯繼電器kg的上觸點閉合，作

46、用于預(yù)告信號；當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時，重瓦斯沖出，瓦斯繼電器的下觸點閉合，經(jīng)中間繼電器kc作用于信號繼電器ks，發(fā)出警報信號，同時斷路器跳閘。瓦斯繼電器的下觸點閉合，也可利用切換片xb切換位置，只給出報警信號。瓦斯保護的整定： 瓦斯保護有重瓦斯和輕瓦斯之分，它們裝設(shè)于油箱與油枕之間的連接導(dǎo)管上。其中輕瓦斯按氣體容積進行整定，整定范圍為：250300cm3,一般整定在250cm3 。重瓦斯按油流速度進行整定，整定范圍為：0.61.5m/s,一般整定在1m/s 。瓦斯保護原理如圖4-2所示。圖4-2 瓦斯保護原理示意圖（3）復(fù)合電壓啟動的過流保護由于這種保護可以獲得比一般過流保護更高的靈敏性，所以實踐中

47、它常用來作廠變內(nèi)部及低分支外部相間短路故障的后備保護，這里我也用來作為變壓器的后備保護，它是由負序過電壓元件、低電壓元件、過流元件及時間元件構(gòu)成，其中負序過電壓元件與低電壓元件構(gòu)成復(fù)合電壓啟動元件，其保護原理接線圖如圖4-3所示。復(fù)合電壓過流保護的輸入電流取高壓側(cè)電流,為保證選擇性,復(fù)合電壓啟動元件需要配置兩套,輸入電壓分別取自廠變低壓側(cè)兩個支上的電壓。 保護采用兩段延時出口。 以a分支為例: 若發(fā)生相間不對稱短路故障,”u2”元件啟動,常閉觸點斷開,使”u”元件短時啟動, ”u”元件返回后,因”u”元件返回電壓較高,只要相間殘壓不高于返回電壓, ”u”已經(jīng)動作,先按i段延時”u”元件b1跳開

48、a廠用分支斷路器,若故障不能消除,再按段延時b2動作于解列滅磁。圖4-3 復(fù)合電壓啟動的過流保護原理接線圖4.1.2保護配置的整定（1）縱聯(lián)差動保護整定 對于本次設(shè)計來說，變壓器的主保護有縱聯(lián)差動保護和瓦斯保護，其中瓦斯保護一般不需要進行整定計算，所以僅對縱聯(lián)差動保護進行整定如下：避越變壓器的勵磁涌流： 其中為可靠系數(shù)，取1.3，而為變壓器的額定電流。避越外部短路時的最大不平衡電流： =其中ktx為電流互感器同型系數(shù)，型號相同時取0.5，型號不同時取1，這里為避免以后更換設(shè)備的方便故取1；為非周期分量引起的誤差，取1；建議采用中間值0.05；取0.1； 為變壓器外部最大運行方式下的三相短路電流

49、，由前面的計算結(jié)果知=995。躲過電流互感器二次回路斷線的最大負荷電流： 而保護基本側(cè)的動作電流?。?確定差動繼電器的動作電流和基本側(cè)差動線圈的匝數(shù)： 差動繼電器的動作電流： 其中為電流互感器的一次側(cè)額定電流； 為電流互感器的二次額定電流。差動線圈匝數(shù)： 實際整定匝數(shù)選用： 所以繼電器的實際動作電流為： 保護裝置的實際動作電流為： 變壓器差動保護參數(shù)計算結(jié)果如下表4-1：表4-1變壓器差動保護參數(shù)表變壓器額定電壓/kv110110110110額定電流 ie/a互感器的接線方式ddyy互感器的計算變比互感器的選擇變比100/5100/5400/5400/5電流互感器二次額定電流58/20=2.9

50、58/20=2.9320/80=4320/80=4校驗保護的靈敏系數(shù):當(dāng)系統(tǒng)在最小運行方式下,線路l4處開環(huán)運行發(fā)生兩相短路時,保護裝置靈敏系數(shù)最低,即: 顯然靈敏度滿足要求。其中是變壓器差動保護范圍內(nèi)短路時總的最小短路電流有名值(歸算到基本側(cè))。是保護的接線系數(shù),這里1 。(2) 變壓器的后備保護的整定復(fù)合電壓啟動過流保護,下面對它進行整定與靈敏性校驗:過電流元件動作值按躲開廠變額定電流整定,即:對于b1、b2： 其中krel是可靠系數(shù),一般為1.151.25,這里取1.15, kre是返回系數(shù),這里取0.85最小運行方式下,線路開環(huán)運行兩相短路時,保護的靈敏性校驗:，滿足要求。對于b3、b

51、4： 最小運行方式下, 線路l4開環(huán)運行兩相短路時,保護的靈敏性校驗:，滿足要求。過負荷保護的整定計算：取可靠系數(shù)krel為1.05,返回系數(shù)kres為0.85,in為保護安裝側(cè)變壓器的額定電流。對于b1、b2其額定電流為： 所以： 對于b3、b4,其額定電流為： 所以： 4.2發(fā)電機保護配置4.2.1 保護配置的原理發(fā)電機定子相間故障由電流縱聯(lián)差動作主保護，發(fā)電機電流縱聯(lián)差動保護原理與極短輸電線電流縱聯(lián)差動保護相同。發(fā)電機匝間短路故障除橫聯(lián)電流差動作為主保護外，還可以有根據(jù)其他原理的保護?？v聯(lián)差動保護是發(fā)電機內(nèi)部相間短路的主保護。因此，它應(yīng)能快速而靈敏地切除內(nèi)部所發(fā)生的故障。同時，在正常運行及外部故障時，又應(yīng)保證動作的選擇性和工作的可靠性。根據(jù)接線方式和位置的不同又可分為完全縱聯(lián)差動和不完全縱聯(lián)差動。比率制動式完全縱聯(lián)差動保護是發(fā)電機內(nèi)部相間短路故障的主保護，