HF110KV變電站繼電保護(hù)課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄附錄四 變電站保護(hù)配置圖摘 要 本設(shè)計圍繞110KV變電站的繼電保護(hù)，根據(jù)設(shè)計原始資料提供的變電站的一次系統(tǒng)圖和相關(guān)規(guī)程，進(jìn)行短路電流的計算，對變壓器、母線、線路配置保護(hù)，主要保護(hù)整定計算與校驗。 通過計算和比較，按照繼電保護(hù)選擇性、速動性、可靠性、靈敏性，確定了變電站電氣設(shè)備、母線、線路保護(hù)的初步設(shè)計方案和配置，并對主要保護(hù)進(jìn)行了綜合評價。最后繪出變電站的保護(hù)配置圖。 【關(guān)鍵詞】 整定計算、零序電流保護(hù)、差動保護(hù)1 概述繼電保護(hù)裝置是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。繼電保護(hù)基本任務(wù)：自動，迅速，有選

2、擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到損壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運行。反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護(hù)條件，而動作于發(fā)出信號或跳閘。 對動作于跳閘的繼電保護(hù),在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求:選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。 （一）選擇性：指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運行，以盡量縮小停電范圍。 （二）速動性：快速切除故障?？焖偾谐收系膬?yōu)點，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；減少用戶在低電壓下的動作時間；減少故障元件的損壞程度,避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。 （三）靈敏性：指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi),對故障情況的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)

3、在區(qū)內(nèi)故障時,不論短路點的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來。 （四）可靠性：該動作的故障,它能可靠動作,即不發(fā)生拒絕動作（拒動）；而在不該動作時，他能可靠不動，即不發(fā)生錯誤動作（簡稱誤動）。 上述四個基本要求是分析研究繼電保護(hù)性能的基礎(chǔ)，也是貫穿全設(shè)計的一個基本線索。它們之間既矛盾，又在一定條件下統(tǒng)一。2系統(tǒng)運行方式2.1運行方式的選擇 變電站運行方式選擇原則：變電站的母線上無論接幾臺變壓器，一般應(yīng)考慮其中容量最大的一臺停用。線路運行方式選擇原則：一個發(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，另一條線路又故障的方式；雙回路一般不考慮同時停用。 系統(tǒng)運行方式的確定

4、：本系統(tǒng)的最大運行方式是所有設(shè)備全部投入運行；系統(tǒng)的最小運行方式為發(fā)電機(jī)G1或G2投入。所有變壓器星型側(cè)接地。2.2變壓器中性點接地選擇 (1)變電所低壓側(cè)有電源的變壓器，中性點均要接地。 (2)自耦型和有絕緣要求的其它變壓器，其中性點必須接地。 (3)T接于線路上的變壓器，以不接地運行為宜。 (4)為防止操作過電壓，在操作時應(yīng)臨時將變壓器中性點接地，操作完畢后再斷開，這種情況不按接地運行考慮。3故障點選擇與序網(wǎng)絡(luò)制定本次設(shè)計是110KV A站變電站繼電保護(hù)，如圖3.1所示，整個系統(tǒng)中選擇了6個短路點d1、d2、d3、d4、d5、d6。根據(jù)整定計算的需要，保護(hù)的整定原則選擇的短路點。圖3.2、

5、3.3、3.4是d1短路時的正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)圖，其他短路點的網(wǎng)絡(luò)圖原理一致。圖3.1 等值電路圖和各短路點圖3.2 d1短路時的正序網(wǎng)絡(luò)圖圖3.3 d1短路時的負(fù)序網(wǎng)絡(luò)圖圖3.4 d1短路時的零序網(wǎng)絡(luò)圖4 變電站保護(hù)的配置4.1 線路保護(hù)的配置 根據(jù) GB/T142852006繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程第4.4條3KV 10KV線路保護(hù)4.4.2.1條規(guī)定：單側(cè)電源線路，可裝設(shè)兩段過電流保護(hù)，第一段為不帶時限的電流速斷保護(hù)：第二段為帶時限的的過電流保護(hù)；保護(hù)可采用定時限或反時限特性。保護(hù)的選擇性，靈敏性，可靠性，速動性，經(jīng)濟(jì)性，A站10KV饋線配置電流速斷保護(hù)和定時限過電流保護(hù)。小電流接地

6、系統(tǒng)（35KV及以下）輸電線路一般采用三段式電流保護(hù)反應(yīng)相間短路故障：由于小電流接地系統(tǒng)沒有接地點，故單相接地短路僅視作異常運行狀態(tài)，一般利用母線上的絕緣檢查裝置發(fā)信號，由運行人員分區(qū)停電尋找接地設(shè)備。對于變電站來講，母線上出線回路較多，也涉及供電的連續(xù)性問題，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。對于極個別非常短的線路，如有必要也可以采用縱差保護(hù)作為主保護(hù)。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)作為接地短路的保護(hù)方式。其中，第I段作為線路的

7、主保護(hù)，II、III段作為后備保護(hù)。4.2 母線保護(hù)的配置 根據(jù) GB/T142852006繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程第4.8.4條規(guī)定：對3KV10KV分段母線宜采用不完全電流差動保護(hù)，保護(hù)裝置僅接入有電源支路的電流保護(hù)裝置由2段構(gòu)成，第一段宜采用無時限或帶時限的電流速斷保護(hù)，當(dāng)靈敏系數(shù)不符合要求時，采用電壓閉鎖電流速斷保護(hù)；第二段采用過電流，當(dāng)靈敏系數(shù)不符合要求時，可將一部分負(fù)荷較大的配電線路接入差動回路，以降低保護(hù)的啟動電流。所以A站10KV側(cè)母線配置不完全差動保護(hù)即簡易母差保護(hù)。根據(jù) GB/T142852006繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程第4.8.2條規(guī)定：110KV單母線需要快

8、速切除母線上的的故障時，應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護(hù)。根據(jù)4.9.1規(guī)定:110KV電力網(wǎng)的個別重要部分應(yīng)裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。所以，A站110KV母線配置母聯(lián)差動保護(hù)和斷路器失靈保護(hù)，斷路器失靈保護(hù)作為其近后備保護(hù)。4.3變壓器保護(hù)的配置根據(jù) GB/T142852006繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程第4.3.2條規(guī)定：電力變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護(hù)：0.4 MV.A 及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器和0.8 MV.A及以上的油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。 根據(jù)第4.3.3.2條規(guī)定：電壓在10KV以上，容量在10MV.A及以上的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。根據(jù)第4.3.8.2條規(guī)定：分級絕緣變壓器應(yīng)裝設(shè)用于中性點

9、直接接地和經(jīng)放電間隙接地的兩套零序過電流保護(hù)。還應(yīng)增設(shè)零序過電壓保護(hù)。根據(jù)第4.3.3.2條規(guī)定：相間短路后備保護(hù)宜采用過電流保護(hù)和復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)或復(fù)合電流保護(hù)。本保護(hù)變壓器容量為20MV.A ，變壓器絕緣采用分段絕緣，中性點不允許過電壓。應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)、縱聯(lián)差動保護(hù)、變壓器中性點側(cè)裝設(shè)零序過電流保護(hù)和零序過電壓保護(hù)，采用復(fù)合電壓閉鎖、過電流保護(hù)作為其后備保護(hù)。本變電站具體保護(hù)配置見表4.1所示。表4.1變電站保護(hù)的配置保護(hù)對象主保護(hù)后備保護(hù)變壓器差動保護(hù)、瓦斯保護(hù)零序過電流、零序過電壓、零序電流差動保護(hù)母線10KV側(cè)不完全電流差動保護(hù)110KV側(cè)完全電流差動保護(hù)斷路器失靈保護(hù)線路1

10、0KV側(cè)饋線電流速斷保護(hù)、限時電流速斷保護(hù)定時限過電流保護(hù)斷路器502零序電流保護(hù)I段、II段零序電流保護(hù)III段斷路器503距離保護(hù)I段、III段零序電流保護(hù)I、III段斷路器504距離保護(hù)I段、II段、III段零序電流保護(hù)I、II段、III段5 主要保護(hù)的綜合評價5.1 變壓器保護(hù)的綜合評價 （1）瓦斯保護(hù)：瓦斯保護(hù)主要用來保護(hù)變壓器的內(nèi)部故障，優(yōu)點是簡單，靈敏，經(jīng)濟(jì)；缺點是動作速度慢，且僅能反映變壓器油箱內(nèi)部故障，瓦斯保護(hù)只有與差動保護(hù)配合使用才能做到優(yōu)勢互補(bǔ)，效果更佳。瓦斯保護(hù)裝置接線由信號回路和跳閘回路組成。變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，繼電器觸點閉合，發(fā)出瞬時“輕瓦斯動作”信號。變壓器

11、內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，強(qiáng)烈的油流沖擊擋板，繼電器觸點閉合，發(fā)出重瓦斯跳閘脈沖，跳開變壓器各側(cè)斷路器。變壓器嚴(yán)重漏油使油面降低時，繼電器動作，同樣發(fā)出“輕瓦斯動作”信號。 （2）差動保護(hù)：差動保護(hù)是一切電氣主設(shè)備的主保護(hù)，優(yōu)點是靈敏度高、選擇性好、實現(xiàn)簡單，它不但能正確區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障，而且不需要與其他元件配合，可以無延時地切除區(qū)內(nèi)各種故障。缺點是當(dāng)大型變壓器內(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，差動保護(hù)不能動作。 （3）零序電流差動保護(hù)：中性點直接接地電網(wǎng)的變壓器裝設(shè)零序（接地）保護(hù)作為變壓器住保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。當(dāng)變壓器中性點同時

12、裝設(shè)有避雷器和放電間隙時，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)作為變壓器中性點直接接地運行時的保護(hù)，并增設(shè)一套反映間隙放電電流的零序電流保護(hù)和一套零序電壓保護(hù)作為變壓器中性點不接地運行時的保護(hù)。后者作為間隙放電電流的零序電流保護(hù)的后備保護(hù)。5.2線路保護(hù)的綜合評價 （1）零序電流保護(hù)：可用做中性點直接接地系統(tǒng)中主要的接地短路保護(hù)，有較好的靈敏度，接線簡單可靠；但不能反映三相和兩相短路，受系統(tǒng)運行方式影響大。當(dāng)零序電流保護(hù)不能滿足系統(tǒng)要求時，應(yīng)裝設(shè)接地距離保護(hù)、。當(dāng)線路配置了接地距離保護(hù)時，根椐運行需要還應(yīng)配置階段式零序電流保護(hù)。特別是零序電流保護(hù)中最小定值的保護(hù)段，對檢測經(jīng)較大接地電阻的短路故障較為優(yōu)越。 （2

13、）距離保護(hù)：優(yōu)點是能滿足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對保護(hù)動作選擇性的要求；阻抗繼電器是同時反應(yīng)電壓的降低和電流的增大而動作的，因此距離保護(hù)較電流保護(hù)有較高的靈敏度。其中段距離保護(hù)基本不受運行方式的影響，而、段受系統(tǒng)運行變化的影響也較電流保護(hù)要小一些，保護(hù)區(qū)域比較穩(wěn)定。缺點是不能實現(xiàn)全線瞬動。對雙側(cè)電源線路，將有全線的3040的第段時限跳閘，這對穩(wěn)定有較高要求的超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)來說是不能接受的。阻抗繼電器本身較長復(fù)雜，還增設(shè)了振蕩閉鎖裝置，電壓斷線閉鎖裝置，因此距離保護(hù)裝置調(diào)試比較麻煩，可靠性也相對低些。 （3）階段式電流保護(hù)：由電流速斷保護(hù)、限時電流速斷保護(hù)和定時限過電流保護(hù)組成。電流速斷保護(hù)簡單可靠

14、、動作迅速，但電流速斷不能保護(hù)線路全長、保護(hù)范圍受運行方式影響大；限時電流速斷保護(hù)能切除本線路上速斷保護(hù)范圍以外的故障，同時也能作為速斷保護(hù)的后備保護(hù)，由于延時動作，不能滿足速動性要求，可能損壞設(shè)備并擴(kuò)大停電范圍；定時限過電流保護(hù)，能作為相鄰元件的后備保護(hù)，保護(hù)范圍大，動作時限長。階段式電流保護(hù)把三段保護(hù)靈敏系數(shù)與動作時限相互配合，能保證迅速有選擇性地切除故障。5.3母線保護(hù)綜合評價 電流差動保護(hù)用來切除母線故障，電壓等級低采用不完全電流差動保護(hù)。復(fù)合電壓閉鎖保護(hù)防止誤動作提高可靠性；斷路器失靈保護(hù)作為母線近后備保護(hù)，當(dāng)斷路器失靈而不能切除故障，失靈保護(hù)動作后，切除連接于拒絕動作斷路器所在母線

15、上的其他斷路器全部切除，以消除故障，優(yōu)點是能切除故障，缺點是容易誤動作、造成大面積停電。結(jié)束語 課程設(shè)計是對我們所學(xué)基本知識、基本理論和基本技能掌握與提高程度的一次總測試。在學(xué)習(xí)期間，已經(jīng)按照教學(xué)計劃的規(guī)定，學(xué)完了基礎(chǔ)課、專業(yè)課，每門課程也都經(jīng)過了考試，主要是考查我們對本門課程所學(xué)知識的記憶程度和理解程度。但課程設(shè)計不是單一地對學(xué)生進(jìn)行某一學(xué)科已學(xué)知識的考核，而是著重考查我們運用所學(xué)知識對某一問題進(jìn)行探討和研究的能力。通過此次課程設(shè)計，使我了解了繼電保護(hù)設(shè)計與分析的研究過程，掌握了如何收集、整理和利用材料，如何利用專業(yè)書籍。做好一次課程設(shè)計，既要系統(tǒng)地掌握和運用專業(yè)知識，還要有較寬的知識面并有

16、一定的邏輯思維能力和寫作功底。通過課程設(shè)計的制作，使我發(fā)現(xiàn)自己的長處和短處，以便在今后的工作中有針對性地克服缺點，有利于提高業(yè)務(wù)水平和工作態(tài)度。最后，感謝指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，感謝同學(xué)在設(shè)計過程中的幫助。 參考文獻(xiàn)1 GB/T142852006繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程2 韓笑.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南繼電保護(hù)分冊M.北京:中國水利電力出版社，20033 何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析上、下冊M.武漢:華中科技大學(xué)出版社，20024 賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理M.北京:中國電力出版社，19945 崔家佩，陳永芳.繼電保護(hù)安全與自動裝置整定計算.北京:中國電力出版社，19906 陳德樹

17、.計算機(jī)繼電保護(hù)原理與技術(shù)M.北京:中國水利出版社,19927 孫國凱，霍利民.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理M.北京:中國水利出版社，20028 有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計規(guī)程與規(guī)范、圖紙附錄一 系統(tǒng)參數(shù)基準(zhǔn)功率：SB=100MVA； 基準(zhǔn)電壓：VB=115KV；基準(zhǔn)電流：IB=SB/1.732 VB=100103/1.732115=0.502KA；基準(zhǔn)電抗：ZB=VB/1.732 IB=115103/1.732502=132.25；電壓標(biāo)幺值：E=E(2)=1.05（1）輸電線路等值電抗計算 A站10KV饋線(設(shè)線路長30km)正序以及負(fù)序電抗：XL= X1L=0.430=12； XL*= 12/132.2

18、5=0.09074 線路AS2正序以及負(fù)序電抗：XAS2= X1LAS2=0.415=6； XAS2*= 6/132.25=0.04537零序電抗：XAS20=X1LAS2= 3X1LAS2=36=18；XAS20*= XAS20/ZB=18/132.25=0.1361 線路AB正序以及負(fù)序電抗：XAB= X1LAB=0.425=10；XAB*= XAB/ ZB=10/132.25=0.07561零序電抗：XAB0= X0LAB= 3XAB=30； XAB*=3 XAB*=0.2268 線路AC正序以及負(fù)序電抗：XAC=X1LAC=0.418=7.2；XAC*= XAC/ ZB=7.2/132

19、.25=0.05444零序電抗：XAC0= 3XAC=21.6； XAC0*= 3XAC* =0.1633 線路BS1正序以及負(fù)序電抗：XBS1= 0.428=11.2； XBS1*= 11.2/132.25=0.08469零序電抗：XBS10= 3XBS1=33.6； XBS20*= 3XBS1*/ ZB=0.2541（2）變壓器等值電抗計算 變壓器1B、2BXT1= XT2=(UK%/100)(VN2103/ SN)98.736XT1*= XT2*=XT1/ ZB=98.736/132.25=0.7466 變壓器3B、4BXT3= XT4 62.9805； XT3*= XT4*=XT3/

20、ZB=62.9805/132.25=0.4762 變壓器5B、6B等值電抗計算XT5=XT6= XT7=(UK%/100)(VN2/ SN)83.89； XT6*= XT5*=0.6305（3）發(fā)電機(jī)等值電抗計算XG1=0.7109132.25=94.0165； XG1* = XG2*=X%SB /SG=0.7109(4) 最大負(fù)荷電流計算A母線最大負(fù)荷電流 IfhA max = 2S3B/U=220000/(1.732115)=200.8234A B母線最大負(fù)荷電流 IfhB max =2 S2B /U =215000/(1.732115)=150.62A A站10KV母線最大負(fù)荷電流按變壓

21、器額定電流取1154.73A（5）負(fù)荷阻抗XLD1= E/1.732 Id1max=265.6； XLD2= E/1.732 Id2max=330.7XLD3= E/1.732 Id3max=189.7； XLD4= E/1.732 Id4max=209.9（6） 零序電流d1點短路的零序電流：X0=16.75 X1= X2=48.23I0min=E/(2Z2+Z0)= 115/(248.23+16.75)=1.066 KAI0max=E/(2Z0+Z1)= 115/(216.75+48.23)=1.477KAd2點短路的零序電流：X0=24.36 X1= X2=43.83I0min= 115

22、/(243.83+24.36)=0.898 KA； I0max= 115/(224.36+43.83)=1.097 KAd3點短路的零序電流：X0=56.8 X1= X2=47.2I0max= 115/(247.2+56.8)=0.799 KA； I0min= 115/(256.8+47.2)=0.712 KAd4點短路的零序電流：X0=34.8 X1= X2=45.6I0min= 115/(245.6+34.8)=0.958 KA； I0max= 115/(234.8+45.6)=1.048 KA附錄二 線路保護(hù)整定計算與校驗（1）A站10KV側(cè)饋線保護(hù)整定計算與校驗電流速斷保護(hù)按躲開本線路

23、末端最大短路電流整定Ik.max=E/(Zsmin+ZL)=6.06/(96.37+7.2+62.9805+12)=0.03394KAIIset=KrelIk。max =1.20.03394=0.KA保護(hù)范圍校驗：IIset=Ik。L.min =6.06/（Zsmax+0.4Lmin） Lmin=6.3km即保護(hù)范圍為21%，滿足要求； 動作時限：tI=os限時電流速斷保護(hù)按與相鄰下一線路第I段整定IIIset=KIIelIset =1.20.04596=0.05515AKsen=Ik。min/IIIset=1.318 .31.5 滿足要求； 動作時限：tII=0.5s過電流保護(hù)按躲開本元件最

24、大負(fù)荷電流整定IIIIset=KIIIelKIss/Krel IL.max=0.07946KA作近后備時，Ksen=Ik。min/IIIIset=1.623 1.31.5 滿足要求； 動作時限：tIII=1s作遠(yuǎn)后備時，Ksen=Ik。min/IIIIset=0.9361.5， 滿足要求相鄰元件末端短路時的靈敏系數(shù)為： Kfhmax=1 Ksen=Zdz/(ZLAB+ KfhmaxZLBS1)= 5.81.2，滿足要求II相鄰變壓器末端短路時的靈敏系數(shù)為；Kfhmax=1 Ksen= Zdz/(ZLAB+ KfhmaxZTC)= 123.3(10+42)=2.41.2， 滿足要求斷路器504零

25、序電流保護(hù)的整定計算和校驗零序電流保護(hù)段： KK=1.2 ,I0Idz=KK3I0max=1.231.097=3.95KA零序電流保護(hù)II段：零序II段的起動電流應(yīng)與下一段線路的零序段保護(hù)相配合該保護(hù)的起動電流I0IIdz為：取KK=1.2，I0IIdz= KK I0Idz =1.22.876=3.45KA動作時限0.5s； 靈敏度校驗：Ksen=3I0min/ I0IIdz=31.898/3.45=1.651.5零序電流保護(hù)III段:與下一線路零序電流III段相配合。兩個保護(hù)之間有分支電路時，起動電流整定為I0IIIdz=KKI0dz下一線=1.11.04=1.144KA靈敏度校驗:作為本線路近后備保護(hù)時，Ksen=3 I0min/ I0dz=30.898/1.144=2.42,符合要求 動作時限:t4=2t=1s附錄三 變壓器保護(hù)整定計算和校驗變壓器一次額定電流110KV側(cè)：IN