繼電保護課程設(shè)計110kV電網(wǎng)距離保護設(shè)計

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué) 電力系統(tǒng)繼電保護原理 課程設(shè)計 設(shè) 計 題 目 110kv電網(wǎng)距離保護設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師 院（系、部） 電氣與控制工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 姓 名 日 期 2016年1月13日 摘 要電力作為當今社會的重要能源,對國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高起著不容忽視的重要作用。電力系統(tǒng)是由電能的產(chǎn)生、輸送、分配和使用四個環(huán)節(jié)共同組成的一個系統(tǒng)?；陔娏υ诂F(xiàn)代社會中的重要性,則對電力的維護就顯得格外重要。而對電力維護起重要作用的繼電保護,則是電力系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)作為一種主要的保護手段,有利于提高了系統(tǒng)運行的可靠性。因此,研究電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的

2、現(xiàn)狀與發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。鑒于此,對電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展進行了初步探討。電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的現(xiàn)狀就目前而言,電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀主要呈現(xiàn)兩個方面的特征,一方面是我國電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)起步較晚,發(fā)展迅速;另一方面是指微型繼電,不斷發(fā)展,其具體內(nèi)容如下。起步較晚發(fā)展迅速電力系統(tǒng)繼電保護主要研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運行的異常工況,國內(nèi)的研究開始于20世紀70年代后期,起步較晚,但發(fā)展迅速。繼電保護的任務(wù)就是在系統(tǒng)運行過程中發(fā)生故障（三相短路、兩相短路、單相接地等）和出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時（過負荷、過電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控制與測量回路斷線等），能夠自動、迅速

3、、有選擇性且可靠的發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出各種相應(yīng)信號，從而減少故障和不正常現(xiàn)象所造成的停電范圍和電氣設(shè)備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。關(guān)鍵詞：繼電保護；距離保護目 錄1 前言12 運行方式分析22.1 保護1最大運行方式和最小運行方式的分析22.2 保護2最大運行方式和最小運行方式的分析32.3 保護3最大運行方式和最小運行方式的分析42.4 保護4最大運行方式和最小運行方式的分析53 相間距離保護的配置和整定63.1 保護1的配置和整定63.2 保護2的配置和整定83.3 保護3的配置和整定93.4 保護4的配置和整定104 線路上短路時保護的動作情況分析124.1 線路ab

4、上發(fā)生相間短路時各保護的動作情況124.2 線路ab上發(fā)生接地短路時各保護的動作情況134.3 線路bc上發(fā)生相間短路時各保護的動作情況134.4 線路bc上發(fā)生相間短路時各保護的動作情況135 結(jié)論14參考文獻151 前言隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的正常運行、故障期間以及故障后的恢復(fù)過程中，許多控制操作日趨高度自動化。電力系統(tǒng)繼電保護一次泛指繼電保護技術(shù)和由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)，包括繼電保護的原理設(shè)計、配置、整定、調(diào)試等技術(shù)，也包括由獲取電量信息的電壓、電流互感器二次回路，經(jīng)過繼電保護裝置的斷路器跳閘線圈的一般套具體設(shè)備，如果需要利用通信手段傳送信息，還包括通信設(shè)備。電網(wǎng)繼

5、電保護的選擇原則是:首先滿足繼電保護的四項基本要求,即選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。然后，根據(jù)各類保護的工作原理、性能并結(jié)合電網(wǎng)的電壓等級、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及接線方式等特點進行選擇，使它們能有機的配合起來，構(gòu)成完善的電網(wǎng)保護。如果電網(wǎng)保護得不合理，繼電保護不僅不能保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，反而成為系統(tǒng)不能安全穩(wěn)定運行的因素。所以，配置合理的保護方案是十分重要的。在選擇具體電網(wǎng)的繼電保護裝置時，在滿足保護四項基本要求的前提下，應(yīng)力求采用簡單的保護裝置。只有在采用簡單的保護不能滿足要求時，才考慮采用較為復(fù)雜的保護。因為，復(fù)雜的保護不僅價格昂貴，運行維護和調(diào)試復(fù)雜，而且更主要的是復(fù)雜保護所需要元件多、接

6、線復(fù)雜，這就增加了保護裝置本身故障的機率，從而降低了可靠性。在距離保護中應(yīng)滿足以下四個要求，即可靠性、選擇性、速動性和靈敏性。這幾個之間，緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一，必須根據(jù)具體電力系統(tǒng)運行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每個電力原件的繼電保護。充分發(fā)揮和利用繼電保護的科學(xué)性、工程技術(shù)性，使繼電保護為提高電力系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性發(fā)揮最大效能。這次課程設(shè)計以最常見的110kv電網(wǎng)線路保護設(shè)計為例進行分析設(shè)計，要求對整個電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)方面的課程有綜合的了解。特別是對繼電保護、電力系統(tǒng)、電路、發(fā)電廠的電氣部分有一定的研究。重點進行了相間距離保護和接地距離保護的分析，繼電保

7、護中距離保護、最大和最小運行方式的具體計算。2 運行方式分析2.1 保護1最大運行方式和最小運行方式的分析（1） 保護1的最大運行方式分析圖2.1 保護1的最大運行方式保護1的最大運行方式就是指流過保護1的電流最大即g1、g2、g3三個發(fā)電機共同運行，而變壓器t1、t2、t3都同時運行的運行方式，則式中為保護安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的最小阻抗。式中為流過保護1的最大短路電流。（2） 保護1的最小運行方式分析圖2.2 保護1的最小運行方式保護1的最小運行方式就是指流過保護1的電流最小即是在g1、g2、g3只有一個工作，變壓器t1、t2、t3中有一個工作時的運行方式，則式中為保護安裝處到系統(tǒng)等效電

8、源之間的最大阻抗。式中為流過保護1的最小短路電流。2.2 保護2最大運行方式和最小運行方式的分析(1) 保護2的最大運行方式分析圖2.3 保護2的最大運行方式保護2最大運行方式就是指流過保護2的電流最大即兩個發(fā)電機共同運行，則 式中為流過保護2的最大短路電流。（2） 保護2的最小運行方式分析。圖2.4 保護2的最小運行方式保護2的最小運行方式就是指流過保護2的電流最小即是在g4和g5只有一個工作時運行方式，則式中為流過保護2的最小短路電流。2.3 保護3最大運行方式和最小運行方式的分析（1）保護3的最大運行方式分析圖2.5 保護3的最大運行方式保護3的最大運行方式就是指流過保護3的電流最大即三

9、個發(fā)電機共同運行，則式中為流過保護3的最大短路電流。(2) 保護3的最小運行方式分析圖2.6 保護3的最小運行方式保護3的最小運行方式就是指流過保護3的電流最小即是在g1和g2只有一個工作時的運行方式，則式中為流過保護3的最小短路電流。2.4 保護4最大運行方式和最小運行方式的分析（1）保護4的最大運行方式分析圖2.7 保護4的最大運行方式保護4的最大運行方式就是指流過保護4的電流最大即兩個發(fā)電機共同運行，而變壓器t6、t7都同時運行的運行方式，則式中為流過保護3的最大短路電流。（2）保護4的最小運行方式分析圖2.8保護4的最小運行方式保護4的最小運行方式就是指流過保護4的電流最小即是在g4和

10、g5只有一個工作，變壓器t4、t5中有一個工作時的運行方式，則式中為流過保護4的最小短路電流。3 相間距離保護的配置和整定3.1 保護1的配置和整定圖3.1 保護1距離保護的定性分析圖3.1.1保護1的第i段整定(1) 保護1的i段的整定阻抗為式中為保護1距離的i段的整定阻抗；為被保護線路的長度；為被保護線路單位長度的正序阻抗；為可靠系數(shù)。(2) 動作時間： 第i段實際動作時間為保護裝置固有的動作時間。3.1.2保護1的第段整定(1) 整定阻抗：按下面兩個條件選擇。當與相鄰下級線路距離保護i段相配合時，式中為保護3距離i段的整定阻抗；為被保護線路的長度。式中為保護1距離ii段的整定阻抗；為線路

11、保護的可靠系數(shù)。 當與相鄰變壓器的快速保護相配合時由于與變壓器配合整定阻抗過小，無法滿足變壓器的遠后備保護，故舍去。（2）靈敏度校驗： 滿足要求（3）動作時限： 3.1.3保護1的第段整定（1）整定阻抗：按下面兩個條件選擇。按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定，有式中為最小負荷阻抗，為正常運行母線電壓的最低值，為被保護線路最大負荷電流。式中為保護1距離iii段的整定阻抗；為可靠系數(shù)。當與相鄰下級變壓器的配合整定時，（2）靈敏度校驗：本線路末端短路時靈敏系數(shù)： 滿足靈敏度要求。相鄰變壓器末端短路時靈敏系數(shù)： 不滿足要求。由于保護1的iii段無法做t6、t7的遠后備保護，故舍去。（3）動作時限： 3

12、.2 保護2的配置和整定圖3.2保護2距離保護的定性分析圖3.2.1保護2的第i段整定（1） 保護2的i段的整定阻抗為式中為保護2距離的i段的整定阻抗。（2） 動作時限： 第i段實際動作時間為保護裝置固有的動作時間。3.2.2保護2的第段整定（1）保護2的iii段的整定阻抗為按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定，有式中為最小負荷阻抗，為正常運行母線電壓的最低值，為被保護線路最大負荷電流。（3） 靈敏度校驗：本線路末端短路時靈敏系數(shù)： 滿足要求。（3）動作時限： 3.3 保護3的配置和整定圖3.1保護3距離保護的定性分析圖3.3.1保護3的第i段整定（1） 保護3的i段的整定阻抗為 式中為保護3距

13、離i段的整定阻抗；為被保護線路的長度。（2） 動作時間： 第i段實際動作時間為保護裝置固有的動作時間。3.3.2保護3的第段整定（1）保護2的iii段的整定阻抗為按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定，有式中為最小負荷阻抗，為正常運行母線電壓的最低值，為被保護線路最大負荷電流。（2）靈敏度校驗: 本線路末端短路時靈敏系數(shù)： 滿足要求。（3）動作時限： 3.4 保護4的配置和整定圖3.4保護4距離保護的定性分析圖3.4.1保護4的第i段整定（1）保護4的i段的整定阻抗為 式中為保護4距離i段的整定阻抗。（3） 動作時間： 第i段實際動作時間為保護裝置固有的動作時間。3.4.2保護4的第段整定（1）整

14、定阻抗：按下面兩個條件選擇。當與相鄰下級線路距離保護i段配合時，式中為保護2距離i段的整定阻抗；式中為保護4距離ii段的整定阻抗；為線路保護的可靠系數(shù)。當與相鄰變壓器的快速保護相配合時，選取 （2）靈敏度校驗： 滿足靈敏度要求。（4） 動作時限： 與相鄰保護2的i段配合，它能同時滿足與相鄰線路保護以及相鄰變壓器保護配合的要求。3.4.3保護4的第段整定（1） 整定阻抗：按下面兩個條件選擇。按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定，有式中為最小負荷阻抗，為正常運行母線電壓的最低值，為被保護線路最大負荷電流。 式中為保護4距離iii段的整定阻抗；為可靠系數(shù)。按與相鄰下級變壓器的配合整定時，（2）靈敏度校

15、驗：本線路末端短路時靈敏系數(shù)： 滿足靈敏度要求。相鄰變壓器末端短路時靈敏系數(shù)： 不滿足要求。由于保護4的iii段無法做t6、t7的遠后備保護，故舍去。（2） 動作時限： 4 線路上短路時保護的動作情況分析圖5.1 線路短路點分析圖注釋：點a:線路ab上保護2的i段 點b:線路ab上保護1的i段 點c:線路bc上保護4的i段 點d:線路bc上保護3的i段4.1 線路ab上發(fā)生相間短路時各保護的動作情況當線路發(fā)生相間短路時，繼電器的動作情況根據(jù)測量阻抗落在線路中各段可以分為如下三種情況：（1）測量阻抗落在內(nèi)，相間繼電器1或者相間繼電器2的距離iii段動作。（2） 測量阻抗落在內(nèi)，相間繼電器1或相間

16、繼電器2動作。（3） 測量阻抗落在內(nèi)，相間繼電器2或相間繼電器1的距離ii或iii段動作。4.2 線路ab上發(fā)生接地短路時各保護的動作情況當線路發(fā)生相間短路時，繼電器的動作情況根據(jù)測量阻抗落在線路中各段可以分為如下三種情況：（1) 測量阻抗落在內(nèi)，接地繼電器1或者接地繼電器2的距離iii段動作。（2) 測量阻抗落在內(nèi)，接地繼電器1或接地繼電器2動作。（3) 測量阻抗落在內(nèi)，接地繼電器2或接地繼電器1距離ii或iii段動作。4.3 線路bc上發(fā)生相間短路時各保護的動作情況當線路發(fā)生相間短路時，繼電器的動作情況根據(jù)測量阻抗落在線路中各段可以分為如下三種情況：（1） 測量阻抗落在內(nèi)，相間繼電器3或者

17、相間繼電器4的距離iii段動作。（2） 測量阻抗落在內(nèi)，相間繼電器3或接地繼電器4動作。（3） 測量阻抗落在內(nèi)，相間繼電器4或接地繼電器3距離ii或iii段動作。4.4 線路bc上發(fā)生相間短路時各保護的動作情況當線路發(fā)生接地短路時，繼電器的動作情況根據(jù)測量阻抗落在線路中各段可以分為如下三種情況：（1） 測量阻抗落在時接地繼電器3或者接地繼電器4的距離iii段動作。（2） 測量阻抗落在時接地繼電器3或接地繼電器4動作。（3） 測量阻抗落在時接地繼電器4或接地繼電器3距離ii或iii段動作。5 結(jié)論本次設(shè)計是針對與110kv電網(wǎng)在不同短路故障類型的情況下進行的分析計算和整定的，根據(jù)實際工程經(jīng)驗，由

18、于阻抗繼電器同時反映與電壓的降低和電流的增大而動作，因此距離保護較電壓、電流保護具有較高的靈敏度，此外距離保護i段不受系統(tǒng)運行方式變化的影響，其他兩段受影響也比較小，保護范圍也比較穩(wěn)定，所以采用距離保護的三段式保護對電網(wǎng)進行保護。在分析相間距離保護的配置和整定以及接地距離保護的配置和整定時，清楚地了解到兩者的內(nèi)在區(qū)別與聯(lián)系，相間距離保護無零序電流通過，而接地距離保護要考慮分支系數(shù)，注意它的最大最小值在整定時和靈敏性校驗時所起到的作用。最后，在分析線路上短路時保護的動作情況時，要清楚的理解概念，假設(shè)短路點的位置，從而判定保護之間的配合動作情況。通過具體的整定的計算發(fā)現(xiàn)距離保護的三段式保護能滿足要求。通過對最大最小運行方式的分析，清楚了解到對于整定時他們所起到的作用。在分析相間距離保護的配置和整定以及接地距離保護的配置和整定時，清楚地了解到兩者的內(nèi)在區(qū)別與聯(lián)系，相間距離保護無零序電流通過，而接地距離保護要考慮分支系數(shù)，注意它的最大最小值在整定時和靈敏性校驗時所起到的作用。最后，在分析線路上短路時保護的動作情況時，要清楚的理解概念，假設(shè)短路點的位置，從而判定保護之間的配合動作情況。通過此次距離保護的課程設(shè)計讓我對于距離保