110kv電網(wǎng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)

1、繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：周佳俊 班級(jí)學(xué)號(hào)： 120917032 院、系、部：機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 吳文通 2015年12月 吉安110KV電網(wǎng)線路繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料1110KV系統(tǒng)電氣主接線110KV系統(tǒng)電氣主接線如下圖所示2系統(tǒng)各元件主要參數(shù)：（1）發(fā)電機(jī)參數(shù) 機(jī)組容量（MVA）額定電壓（KV）額定功率因數(shù)X%1、22×151050813.33（2）輸電線路參數(shù) AS2ABABS1LGJ18515LGJ240/25LGJ185/1LGJ240/28670710670710（3）變壓器參數(shù) 序號(hào)1B、2B3B

2、、4B5B、6B型號(hào)SF15000/110SF20000/110SF15000/110接線組別Y0/11Y0/11Y0/11短路電壓10.2%10.41%10.4%變比110±8×1.5110±2×2.5%110±8×2.5%（4）CT、PT變比 AB線AC線AS2線BS1線CT變比600/5150/5600/5600/5PT變比110000/100110000/100110000/100110000/100變壓器絕緣采用分段絕緣。中性點(diǎn)不允許過(guò)電壓，經(jīng)動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算，110KV線路切除故障時(shí)間<0.5秒可滿足系統(tǒng)穩(wěn)定要求。二、設(shè)計(jì)

3、內(nèi)容1. CA線路保護(hù)設(shè)計(jì)2. 、AC、AB線路保護(hù)設(shè)計(jì)3. BA、線路保護(hù)設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)任務(wù)1. 系統(tǒng)運(yùn)行方式和變壓器中性點(diǎn)接地的選擇2. 故障點(diǎn)的選擇及正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)的制定3. 短路電流計(jì)算4線路保護(hù)方式的選擇、配置與整定計(jì)算（選屏）*5主變及線路微機(jī)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方案6線路自動(dòng)綜合重合閘7保護(hù)的綜合評(píng)價(jià)8、110KV系統(tǒng)線路保護(hù)配置圖，*主變保護(hù)交、直流回路圖參考資料:1 韓笑.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南繼電保護(hù)分冊(cè)M.北京:中國(guó)水利電力出版社，20032 何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析上、下冊(cè)M.武漢:華中科技大學(xué)出版社，20023 賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理M.北京:中國(guó)電力出版社

4、，19944 尹項(xiàng)根，曾克娥.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與應(yīng)用上冊(cè)M.武漢:華中科技大學(xué)出版社，20015 陳德樹.計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)原理與技術(shù)M.北京:中國(guó)水利出版社,19926 孫國(guó)凱，霍利民.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理M.北京:中國(guó)水利出版社，20027 有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)程與規(guī)范、圖紙 目錄前言1摘 要31 系統(tǒng)運(yùn)行方式和變壓器中性點(diǎn)接地的選擇41.1選擇原則41.1.1 發(fā)電機(jī)、變壓器運(yùn)行方式選擇的原則41.1.2 變壓器中性點(diǎn)接地選擇原則41.1.3 線路運(yùn)行方式選擇原則41.2 本次設(shè)計(jì)的具體運(yùn)行方式的選擇42 故障點(diǎn)的選擇和正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)的制定53 零序短路電流的計(jì)算成果（具體過(guò)程參考附錄

5、二）74 線路保護(hù)方式的選擇、配置方案的確定74.1 保護(hù)的配置原則74.2 配置方案的確定85 繼電保護(hù)距離保護(hù)的整定計(jì)算成果（具體過(guò)程參考附錄三）86 繼電保護(hù)零序電流保護(hù)的整定計(jì)算成果（具體過(guò)程參考附錄四）87 保護(hù)的綜合評(píng)價(jià)97.1 距離保護(hù)的綜合評(píng)價(jià)97.2 對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)9結(jié)束語(yǔ)10參考資料11附錄一 電網(wǎng)各元件等值電抗計(jì)算12附錄二 零序短路電流的計(jì)算14附錄四 繼電保護(hù)零序電流保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)20附錄五251 系統(tǒng)運(yùn)行方式和變壓器中性點(diǎn)接地的選擇1.1選擇原則1.1.1 發(fā)電機(jī)、變壓器運(yùn)行方式選擇的原則 (1)一個(gè)發(fā)電廠有兩臺(tái)機(jī)組時(shí)，一般應(yīng)考慮全停方式，一臺(tái)檢修，另一

6、臺(tái)故障；當(dāng)有三臺(tái)以上機(jī)組時(shí)，則選擇其中兩臺(tái)容量較大機(jī)組同時(shí)停用的方式。對(duì)水電廠，還應(yīng)根據(jù)水庫(kù)運(yùn)行方式選擇。(2)一個(gè)發(fā)電廠、變電站的母線上無(wú)論接幾臺(tái)變壓器，一般應(yīng)考慮其中容量最大的一臺(tái)停用。1.1.2 變壓器中性點(diǎn)接地選擇原則(1)發(fā)電廠、變電所低壓側(cè)有電源的變壓器，中性點(diǎn)均要接地。(2)自耦型和有絕緣要求的其它變壓器，其中性點(diǎn)必須接地。(3)T接于線路上的變壓器，以不接地運(yùn)行為宜。(4)為防止操作過(guò)電壓，在操作時(shí)應(yīng)臨時(shí)將變壓器中性點(diǎn)接地，操作完畢后再斷開，這種情況不按接地運(yùn)行考慮。1.1.3 線路運(yùn)行方式選擇原則(1)一個(gè)發(fā)電廠、變電站線線上接有多條線路，一般考慮選擇一條線路檢修，另一條線路

7、又故障的方式。(2)雙回路一般不考慮同時(shí)停用。1.2 本次設(shè)計(jì)的具體運(yùn)行方式的選擇電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化，直接影響保護(hù)的性能。因此，在對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算之前，首先應(yīng)該分析運(yùn)行方式。現(xiàn)結(jié)合本次設(shè)計(jì)具體說(shuō)明如下，系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式是所有設(shè)備全部投入運(yùn)行；系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式為發(fā)電機(jī)G1或G2投入。對(duì)保護(hù)501而言，其最大運(yùn)行方式應(yīng)該是在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式；保護(hù)501的最小運(yùn)行方式應(yīng)該是在系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式。所有變壓器星型側(cè)接地。2 故障點(diǎn)的選擇和正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)的制定如圖3.1所示，在整個(gè)系統(tǒng)中選擇了4個(gè)短路點(diǎn)d1、d2、d3、d4。之所以選這四個(gè)點(diǎn)是因?yàn)楸鞠到y(tǒng)需要零序電流保護(hù)，通過(guò)這四點(diǎn)算出最大

8、最小零序電流為后面的零序電流整定奠定基礎(chǔ)。圖3.2、3.3、3.4是d1短路時(shí)的正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)圖，由于篇幅所限，其他短路點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)圖這里沒(méi)有畫出來(lái)。圖3.1等值電路圖和各短路點(diǎn)圖3.2 d1短路時(shí)的正序網(wǎng)絡(luò)圖圖3.3 d1短路時(shí)的負(fù)序網(wǎng)絡(luò)圖圖3.4 d1短路時(shí)的零序網(wǎng)絡(luò)圖3 零序短路電流的計(jì)算成果（具體過(guò)程參考附錄二）表4.1短路點(diǎn)最大短路零序電流最小短路零序電流d11.477KA1.066KAd21.097KA0.898KAd30.799KA0.712KAd41.048KA0.958KA4 線路保護(hù)方式的選擇、配置方案的確定4.1 保護(hù)的配置原則小電流接地系統(tǒng)（35KV及以下）輸電線路一般采

9、用三段式電流保護(hù)反應(yīng)相間短路故障：由于小電流接地系統(tǒng)沒(méi)有接地點(diǎn)，故單相接地短路僅視作異常運(yùn)行狀態(tài)，一般利用母線上的絕緣檢查裝置發(fā)信號(hào)，由運(yùn)行人員分區(qū)停電尋找接地設(shè)備。對(duì)于變電站來(lái)講，母線上出線回路較多，也涉及供電的連續(xù)性問(wèn)題，故一般采用零序電流保護(hù)反應(yīng)接地故障。110KV輸電線路一般采用三段式相間距離保護(hù)作為故障的保護(hù)方式，采用階段式零序電流保護(hù)作為接地短路的保護(hù)方式。對(duì)于極個(gè)別非常短的線路，如有必要也可以采用縱差保護(hù)作為主保護(hù)。4.2 配置方案的確定根據(jù)題目的要求和保護(hù)的配置原則，從經(jīng)濟(jì)性出發(fā)：本系統(tǒng)線路的保護(hù)方式采用三段式相間距離保護(hù)作為故障的保護(hù)方式，采用階段式零序電流保護(hù)作為接地短路的

10、保護(hù)方式。其中，第一段作為線路的主保護(hù)，二、三段作為后備保護(hù)。5 繼電保護(hù)距離保護(hù)的整定計(jì)算成果（具體過(guò)程參考附錄三）表6.1斷路器501斷路器503斷路器504斷路器506Zdz'Zdz''Zdz'''Zdz'Zdz'''Zdz'Zdz''Zdz'''Zdz'Zdz'''6.129.84123.75.1173.28.515.62123.39.52170.7t't"t'''t't'

11、;''t't"t'''t't'''00.51.500.500.51.000.56 繼電保護(hù)零序電流保護(hù)的整定計(jì)算成果（具體過(guò)程參考附錄四）表7.1斷路器501斷路器503斷路器504斷路器506I0'·dzI0''·dzI0'''·dzI0'·dzI0'''·dzI0'·dzI0''·dzI0'''·

12、dzI0'·dzI0'''·dz5.324.741.263.771.283.953.451.142.8761.04t't"t'''t't'''t't"t'''t't'''00.51.500.500.51.000.5結(jié)束語(yǔ)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的了解和掌握。通過(guò)對(duì)課本和參考書籍的翻閱，進(jìn)一步提高了獨(dú)立自主完成設(shè)計(jì)的能力。本課程設(shè)計(jì)是針對(duì)與110kv電網(wǎng)在不同運(yùn)行方式以及短路故障

13、類型的情況下進(jìn)行的分析和整定，因此它可以保護(hù)發(fā)生上述各種故障和事故時(shí)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，再設(shè)計(jì)思路中緊扣繼電保護(hù)的四要求：1速動(dòng)性2靈敏性3可靠性4選擇性。在本次課程設(shè)計(jì)中，重新回顧了電力系統(tǒng)分析，電路，電機(jī)學(xué)，CAD等專業(yè)課。因?yàn)檫@次課程設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)面較廣，基本上涵蓋了所有專業(yè)課知識(shí)，對(duì)短路計(jì)算，電路的化簡(jiǎn)進(jìn)一步加深了認(rèn)識(shí)，通過(guò)和同學(xué)的討論加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)參考資料8 韓笑.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南繼電保護(hù)分冊(cè)M.北京:中國(guó)水利電力出版社，20039 何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析上、下冊(cè)M.武漢:華中科技大學(xué)出版社，200210 賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理M.北京:中國(guó)電力出版社，199

14、411 尹項(xiàng)根，曾克娥.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與應(yīng)用上冊(cè)M.武漢:華中科技 大學(xué)出版社，200112 陳德樹.計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)原理與技術(shù)M.北京:中國(guó)水利出版社,199213 孫國(guó)凱，霍利民.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理M.北京:中國(guó)水利出版社，200214 有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)程與規(guī)范、圖紙附錄一 電網(wǎng)各元件等值電抗計(jì)算1.1基準(zhǔn)值選擇基準(zhǔn)功率：SB=100MV·A，基準(zhǔn)電壓：VB=115KV?；鶞?zhǔn)電流：IB=SB/1.732 VB=100×103/1.732×115=0.502KA；基準(zhǔn)電抗：ZB=VB/1.732 IB=115×103/1.732×5

15、02=132.25；電壓標(biāo)幺值：E=E(2)=1.051.2輸電線路等值電抗計(jì)算(1) 線路AS2等值電抗計(jì)算正序以及負(fù)序電抗：XAS2= X1LAS2=0.4×15=6XAS2*= 6/132.25=0.04537零序電抗：XAS20=X1LAS2= 3X1LAS2=3×6=18XAS20*= XAS20/ZB=18/132.25=0.1361(2) 線路AB等值電抗計(jì)算正序以及負(fù)序電抗：XAB= X1LAB=0.4×25=10XAB*= XAB/ ZB=10/132.25=0.07561零序電抗：XAB0= X0LAB= 3XAB=30XAB*=3 XAB*=

16、0.2268 (3) 線路AC等值電抗計(jì)算正序以及負(fù)序電抗：XAC= X1LAC=0.4×18=7.2XAC*= XAC/ ZB=7.2/132.25=0.05444零序電抗：XAC0= 3XAC=21.6XAC0*= 3XAC* =0.1633(4) 線路BS1等值電抗計(jì)算正序以及負(fù)序電抗：XBS1= 0.4×28=11.2XBS1*= 11.2/132.25=0.08469零序電抗：XBS10= 3XBS1=33.6XBS20*= 3XBS1*/ ZB=0.25411.3變壓器等值電抗計(jì)算(1) 變壓器1B、2B等值電抗計(jì)算XT1= XT2=(UK%/100)×

17、;(VN2×103/ SN)98.736XT1*= XT2*=XT1/ ZB=98.736/132.25=0.7466(2) 變壓器3B、4B等值電抗計(jì)算XT3= XT4 =(UK%/100)×(VN2/ SN)62.9805XT3*= XT4*=XT3/ ZB=62.9805/132.25=0.4762(3) 變壓器5B、6B等值電抗計(jì)算XT5=XT6= XT7=(UK%/100)×(VN2/ SN)83.89XT6*= XT5*=0.63051.4發(fā)電機(jī)等值電抗計(jì)算(1)發(fā)電機(jī)G1、G2電抗標(biāo)幺值計(jì)算XG1=0.7109×132.25=94.0165

18、XG1* = XG2*=X%SB /SG=0.71091.5最大負(fù)荷電流計(jì)算(1) B母線最大負(fù)荷電流計(jì)算 (拆算到110KV)IfhB ·max =2 S2B /U =2×15000/(1.732×115)=150.62A；(2) A母線最大負(fù)荷電流計(jì)算IfhA ·max = 2S3B/U=2×20000/(1.732×115)=200.8234A附錄二 零序短路電流的計(jì)算根據(jù)最大負(fù)荷電流可求出對(duì)應(yīng)的負(fù)荷阻抗XLD1= E/1.732 Id1·max=265.6XLD2= E/1.732 Id2·max=330.

19、7XLD3= E/1.732 Id3·max=189.7XLD4= E/1.732 Id4·max=209.92.1 d1點(diǎn)短路的零序電流根據(jù)題目給的數(shù)據(jù)和正、負(fù)、零序網(wǎng)圖可求出X0=16.75 X1= X2=48.23I0·min=E/(2Z2+Z0)= 115/(2×48.23+16.75)=1.066 KAI0·max=E/(2Z0+Z1)= 115/(2×16.75+48.23)=1.477KA2.2 d2點(diǎn)短路的零序電流根據(jù)題目給的數(shù)據(jù)和正、負(fù)、零序網(wǎng)圖可求出X0=24.36 X1= X2=43.83I0·min=

20、E/(2Z2+Z0)= 115/(2×43.83+24.36)=0.898 KAI0·max=E/(2Z0+Z1)= 115/(2×24.36+43.83)=1.097 KA2.3 d3點(diǎn)短路的零序電流根據(jù)題目給的數(shù)據(jù)和正、負(fù)、零序網(wǎng)圖可求出X0=56.8 X1= X2=47.2I0·max=E/(2Z2+Z0)= 115/(2×47.2+56.8)=0.799 KAI0·min=E/(2Z0+Z1)= 115/(2×56.8+47.2)=0.712 KA2.4 d4點(diǎn)短路的零序電流根據(jù)題目給的數(shù)據(jù)和正、負(fù)、零序網(wǎng)圖可求出X

21、0=34.8 X1= X2=45.6I0·min=E/(2Z2+Z0)= 115/(2×45.6+34.8)=0.958 KAI0·max=E/(2Z0+Z1)= 115/(2×34.8+45.6)=1.048 零序電流保護(hù)段的整定計(jì)算 (1) 躲開下一條線路出口處單相接地或兩相接地短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大零序電流3I0·max,即 KK'=1.2 ,I0'·dz=KK'3I0·max=1.2×3×0.799=2.876KA由于斷路器506無(wú)下一回線路，所以無(wú)需整定零序保護(hù)的第段零序電

22、流保護(hù)段的整定計(jì)算(1) 起動(dòng)電流 躲開在下一條線路出口處相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流Ibp·max,即 Ibp·max=0.865KA, K"'K =1.2,I0'''·dz=K"'K Ibp·max=1.2×0.865=1.04KA (2)靈敏度校驗(yàn)作為本線路近后備保護(hù)時(shí)，按相鄰線路保護(hù)范圍末端發(fā)生接地故障時(shí)、流過(guò)本保護(hù)的最小零序電流3 I0'''·min來(lái)校驗(yàn)，要求Klm2,即Klm=3 I0'''·min/

23、 I0'''·dz=3×0.712/1.04=2.052,符合要求。(3)動(dòng)作時(shí)限 零序段電流保護(hù)的起動(dòng)值一般很小，在同電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生接地地短路時(shí)，都可能動(dòng)作。為保證選擇性各保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限也按階梯原則來(lái)選擇。t'"=t=0.54.2斷路器503零序電流保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)零序電流保護(hù)段的整定計(jì)算 (1) 躲開下一條線路出口處單相接地或兩相接地短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大零序電流3I0·max,即 KK'=1.2 ,I0'·dz=KK'3I0·max=1.2×3×1.

24、048=3.77KA由于斷路器503無(wú)下一回線路，所以無(wú)需整定零序保護(hù)的第段零序電流保護(hù)段的整定計(jì)算(1) 起動(dòng)電流 躲開在下一條線路出口處相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流Ibp·max,即 Ibp·max=0.936KA, K"'K =1.2,I0'''·dz=K"'K Ibp·max=1.2×0.936=1.28KA (2)靈敏度校驗(yàn)作為本線路近后備保護(hù)時(shí)，按相鄰線路保護(hù)范圍末端發(fā)生接地故障時(shí)、流過(guò)本保護(hù)的最小零序電流3 I0'''·min來(lái)校驗(yàn)，

25、要求Klm2,即Klm=3 I0'''·min/ I0'''·dz=3×0.958/1.28=2.252,符合要求。(3)動(dòng)作時(shí)限 零序段電流保護(hù)的起動(dòng)值一般很小，在同電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生接地地短路時(shí)，都可能動(dòng)作。為保證選擇性各保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限也按階梯原則來(lái)選擇。t'"=t=0.54.3斷路器504零序電流保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)零序電流保護(hù)段的整定計(jì)算 (1) 躲開下一條線路出口處單相接地或兩相接地短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大零序電流3I0·max,即 KK'=1.2 ,I0'·

26、dz=KK'3I0·max=1.2×3×1.097=3.95KA零序電流保護(hù)段的整定計(jì)算(1) 起動(dòng)電流零序段的起動(dòng)電流應(yīng)與下一段線路的零序段保護(hù)相配合。該保護(hù)的起動(dòng)電流I0''·dz為：取KK''=1.2， I0''·dz= KK'' I0'·dz =1.2×2.876=3.45KA(2) 動(dòng)作時(shí)限：零序段的動(dòng)作時(shí)限與相鄰線路零序段保護(hù)范圍相配合，動(dòng)作時(shí)限一般取0.5s。(3) 靈敏度校驗(yàn)：零序段的靈敏系數(shù)，應(yīng)按照本線路末端接地短路時(shí)的最小零序電流來(lái)校驗(yàn)，并滿足Klm1.5的要求，即Klm=3I0·min/ I0''·dz=3×1.898/3.45=1.651.5零序電流保護(hù)段的整定計(jì)算(1) 起動(dòng)電流與下一線路零序電流段相配合就是本保護(hù)零序段的保護(hù)范圍，不能超出相鄰線路上零序段的保護(hù)范圍。當(dāng)兩個(gè)保護(hù)之