110kV電網(wǎng)線路保護(hù)設(shè)計(jì)(繼電保護(hù)課設(shè))

1、題 目110KV電網(wǎng)線路保護(hù)設(shè)計(jì)學(xué)院名稱電氣工程學(xué)院指導(dǎo)教師職 稱教授班級學(xué)號(hào)學(xué)生姓名2015 年 1 月 5 日1課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）原始資料2 25MVAUk%=10.5% A1QF2 15MVA Uk%=10.5%B9QF 10QF11QF 12QF1.0S60km50km2QF 3QF4QFC15MVAUk%=10.5%1.5s17QF 18QFXd=1,7250MVA3 40MWUk%=10.5%cos =0.855QF6QF2 15MVA Uk%=10.5%121 2 2.5%/6.3KV7QF13QF15QF14QF16QF8QF1.0SXd

2、 =0.234Xd” =0.132I 網(wǎng)絡(luò)接線如附圖所示；2網(wǎng)絡(luò)中，各線路均采用帶方向或不帶方向的電流保護(hù)（或距離保護(hù)）作為主保護(hù)，變壓器均采用縱差動(dòng)作為主保護(hù)，變壓器均為Y/ -11 接線；3發(fā)電廠的最大發(fā)電容量為3 40MW，最小發(fā)電容量為2 40MW發(fā)變組停運(yùn)（）；4網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行方式為發(fā)電廠發(fā)電容量最大且閉環(huán)運(yùn)行；5允許的最大故障切除時(shí)間為0.85s；6 110KV短路器均采用DW2-110 型斷路器，跳閘時(shí)間為0.05-0.08s ；7線路AB， BC， AD， CD的最大負(fù)荷電流分別為250A， 70A， 230A和 140A，負(fù)荷自起動(dòng)系數(shù)Kzqd=1.5；8各變電所引出線上后備

3、保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間如圖所示，t=0.5s ；9線路的正負(fù)序電抗為x1=x2=0.4 /km,x 0=3.5x 1， d=700；10電壓互感器的變比nyh=110， 000/100；II 其他參數(shù)如圖所示。1 、建立電力系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)表；2 、繪制電力系統(tǒng)各相序阻抗圖；3 、確定保護(hù)整定計(jì)算所需的系統(tǒng)運(yùn)行方式和變壓器中性點(diǎn)接地方式；4 、進(jìn)行電力系統(tǒng)中潮流及各點(diǎn)的短路計(jì)算；5 、進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算。2對課程設(shè)計(jì)成果的要求包括圖表、原理圖、仿真圖等：說明書一份，其中含短路電流計(jì)算、整定計(jì)算、校驗(yàn)，同時(shí)，進(jìn)行距離保護(hù)與零序保護(hù)的整定與校驗(yàn)，最后用AutoCAD畫出保護(hù)配置圖。3主要參考文獻(xiàn)：1 呂繼紹

4、 . 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)原理. 北京 : 中國水利電力出版社，20092 陳永芳 . 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算. 北京 : 中國電力出版社,20053 孫國凱 . 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理. 北京 : 中國水利水電出版社,20024 西北電力設(shè)計(jì)院. 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊. 北京：中國電力出版, 19965 何仰贊 . 溫增銀 . 電力系統(tǒng)分析（上、下）. 武漢 : 華中科技大學(xué)出版社，20026 馮炳陽 . 輸電設(shè)備手冊M . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20007 戈東方 . 電力工程電氣設(shè)備手冊. 北京：中國電力出版社，19988 曹繩敏 . 電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料.

5、北京：中國電力出版社，19959 黃其勵(lì) . 電力工程師手冊（上、下）. 北京：中國電力出版社，200210 周文俊 . 電氣設(shè)備實(shí)用手冊. 北京：中國水利水電出版社，19994課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：序號(hào)起迄日期工作內(nèi)容12016.1.4布置任務(wù)，教師講解設(shè)計(jì)方法及要求22016.1.5-2016.1.19進(jìn)行各種保護(hù)計(jì)算32016.1.20-2016.1.23檢驗(yàn)并寫說明書，小組討論答辯4主指導(dǎo)教師盛義發(fā)日期：年月日摘 要： 本設(shè)計(jì)以110KV線路繼電保護(hù)為例，建立了電力系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)表繪制電力系統(tǒng)各相序阻抗圖，確定了保護(hù)整定計(jì)算所需的系統(tǒng)運(yùn)行方式和變壓器中性點(diǎn)接地方式，對電力系統(tǒng)中潮流及各點(diǎn)

6、進(jìn)行短路計(jì)算，并對繼電保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算。關(guān)鍵詞： 繼電保護(hù)、最大運(yùn)行方式、距離保護(hù)、110KV線路繼電保護(hù)目錄1 引言 02 設(shè)計(jì)資料分析與參數(shù)計(jì)算12.1 系統(tǒng)運(yùn)行方式和變壓器中性點(diǎn)接地方式的確定12.2 參數(shù)分析及計(jì)算 13 .線路保護(hù)配置 43.1 線路保護(hù)配置的一般原則 43.2 接地故障采取的措施 53.3 相間短路所采取的措施 63.4 雙側(cè)電源的整定原則和計(jì)算及其保護(hù) 84 .短路計(jì)算104.1 短路電流的原則 104.2 短路電流的計(jì)算 105 .整定計(jì)算 205.1 電流保護(hù)整定計(jì)算 205.2 電流保護(hù)整定計(jì)算 225.3 零序電流保護(hù)整定計(jì)算 246 .保護(hù)裝置的選擇一般

7、要求 277 .結(jié)束語 29參考資料301 引言電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算 機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的 活 力 。 因 此 ， 繼 電 保 護(hù) 技 術(shù) 得 天 獨(dú) 厚 ， 在 40 余 年 的 時(shí) 間 里 完 成 了 發(fā) 展 的 4 個(gè)歷史階段：繼電保護(hù)的萌芽期、晶體管繼電保護(hù)、集成運(yùn)算放大器的集 成電路保護(hù)和計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)。繼電保護(hù)技術(shù)未來趨勢是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng) 絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化的發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅速發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。電力系統(tǒng) 對微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外

8、，還應(yīng)具有大容量故 障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力， 與其它保護(hù)。繼電保護(hù)的原理是利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些突變的物理量 為信號(hào)量，當(dāng)突變量到達(dá)一定值時(shí)，起動(dòng)邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘 脈沖或信號(hào)。對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本性能要求是有選擇性，速動(dòng)性， 靈敏性，可靠性。這 次 課 程 設(shè) 計(jì) 以 最 常 見 的 110KV電 網(wǎng) 線 路 保 護(hù) 設(shè) 計(jì) 為 例 進(jìn) 行 分 析 設(shè) 計(jì) ， 要求對整個(gè)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)方面的課程有綜合的了解。特別是對 繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)、電路、發(fā)電廠的電氣部分有一定的研究。重點(diǎn)進(jìn)行 了電路的化簡，短路電流的求法，繼電保護(hù)

9、中電流保護(hù)、距離保護(hù)的具體 計(jì)算。2 設(shè)計(jì)資料分析與參數(shù)計(jì)算2.1 系統(tǒng)運(yùn)行方式和變壓器中性點(diǎn)接地方式的確定2.1.1 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。對水電廠，還應(yīng)根據(jù)水庫運(yùn)行方式選擇。(2) 一個(gè)發(fā)電廠、變電站的母線上無論接幾臺(tái)變壓器，一般應(yīng)考慮其中容量最大的一臺(tái)停用。2.1.2 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

10、地運(yùn)行為宜。(4) 為防止操作過電壓，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。2.1.3 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 條線路又故障的方式。(2) 雙回路一般不考慮同時(shí)停用。2.2 參數(shù)分析及計(jì)算2.2.1 發(fā)電機(jī)參數(shù)的計(jì)算 發(fā)電機(jī)的電抗有名值：2-1 )2-2)X Xd (%)UN 2 100SN發(fā)電機(jī)的電抗標(biāo)幺值：XXd (%) SB100SN式中：X d (%) 發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗UN 發(fā)電機(jī)的額定電壓UB 基準(zhǔn)電壓 115 KVSB 基準(zhǔn)容量1000MVASN 發(fā)電機(jī)額定容量 MVA

11、計(jì)算結(jié)果：表 2.1 發(fā)電機(jī)參數(shù)結(jié)果表發(fā) 電 廠發(fā)電機(jī)編號(hào)有功/MW功率因數(shù)COS次暫態(tài)電抗Xd (%)等值電抗 (標(biāo)幺值)等值電抗(有名值)A1、 2、3400.850.1322.80537.096雙繞組變壓器電抗有名值：2-3)UK(%)UN2100SN雙繞組變壓器電抗標(biāo)幺值：式中：U K (%)變壓器短路電壓百分值XTUk(%)SB100SN2-4)UN 發(fā)電機(jī)的額定電壓UB 基準(zhǔn)電壓 115KVSBSN基準(zhǔn)容量1000MVAMVA表 2.2 變壓器參數(shù)結(jié)果表容量/MVA繞組型式短路電壓百分值U k（ %）等值電抗 （標(biāo)幺值）等值電抗（有名值）25三相雙繞組10.54.255.550三相

12、雙繞組10.52.10.083315三相雙繞組10.570.27782. 2.3 輸電線路參數(shù)的計(jì)算 計(jì)算結(jié)果：表 2.3 線路參數(shù)線路名稱正、 負(fù)序電抗 （標(biāo)幺值）正、 負(fù)序電抗（有名值）零序電抗 （標(biāo)幺值）A-B0.182240.637B-C0.151200.529A-D0.182240.637C-D0.151200.5293. 線路保護(hù)配置3.1 線路保護(hù)配置的一般原則在 110-220kV 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，線路的相間短路保護(hù)及單相接地保護(hù)均應(yīng)動(dòng)作于斷路器跳閘。在下列情況下，應(yīng)裝設(shè)全線任何部分短路時(shí)均能速動(dòng)的保護(hù)：（ 1）根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求有必要時(shí)；（ 2）線路發(fā)生三相短路，使廠用電

13、或重要用戶母線電壓低于60%額定電壓，且其保護(hù)不能無時(shí)限和有選擇地切除短路時(shí)；（ 3） 如某些線路采用全線速動(dòng)保護(hù)能顯著簡化電力系統(tǒng)保護(hù)，并提高保護(hù)的選擇性，靈敏性和速動(dòng)性。在 110-220kV 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，線路的保護(hù)以以下原則配置：（ 1）對于相間短路，單側(cè)電源單回線路，可裝設(shè)三相多段式電流電壓保護(hù)作為相間短路保護(hù)。如不滿足靈敏度要求，應(yīng)裝設(shè)多段式距離保護(hù)。雙電源單回線路，可裝設(shè)多段式距離保護(hù)，如不能滿足靈敏度和速動(dòng)性的要求時(shí)，則應(yīng)加裝高頻保護(hù)作為主保護(hù)，把多段式距離保護(hù)作為后備保護(hù)。（ 2）對于接地短路，可裝設(shè)帶方向性或不帶方向性的多段式零序電流保護(hù)，在終端線路， 保護(hù)段數(shù)可適

14、當(dāng)減少。對環(huán)網(wǎng)或電網(wǎng)中某些短線路，宜采用多段式接地距離保護(hù)，有利于提高保護(hù)的選擇性及縮短切除故障時(shí)間。（ 3）對于平行線路的相間短路，一般裝設(shè)橫差動(dòng)電流方向保護(hù)或電流平衡保護(hù)作主保護(hù)。 當(dāng)靈敏度或速動(dòng)性不能滿足要求時(shí)，應(yīng)在每一回線路上裝設(shè)高頻保護(hù)作為主保護(hù)。裝設(shè)帶方向或不帶方向元件的多段式電流保護(hù)或距離保護(hù)作為后備保護(hù)，并作為單回線運(yùn)行的主保護(hù)和后備保護(hù)。（ 4）對于平行線路的接地短路，一般可裝設(shè)零序電流橫差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)；裝設(shè)接于每一回線路的帶方向或不帶方向的多段式零序電流作為后備保護(hù)。對于電纜線路或電纜與架空線路混合的線路，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)一般動(dòng)作于信號(hào)，必要時(shí)可動(dòng)于跳閘。3

15、.2 接地故障采取的措施電力系統(tǒng)中采用的中性點(diǎn)接地方式，通常有中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)不接地三種。一般110kV及以上電壓等級的電網(wǎng)均采用中性點(diǎn)直接接地方式，稱為大接地電流系統(tǒng)。110kV以下電壓等級的電網(wǎng)采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，稱為小接地電流系統(tǒng)。大接地電流系統(tǒng)中發(fā)生單相接地短路時(shí)，故障相流過的短路電流較大，對設(shè)備造成的危害較大，繼電保護(hù)必須通過斷路器切除故障。小接地電流系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)，因不能形成短路電流的通道，不會(huì)產(chǎn)生大的電流，設(shè)備允許繼續(xù)運(yùn)行。因此，不要求繼電保護(hù)快速動(dòng)作切除故障。但是，由于單相接地后，完好相對地電壓升高，往往造成設(shè)備絕緣擊穿故障擴(kuò)

16、大。因此，繼電保護(hù)必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地故障，發(fā)出信號(hào)，使運(yùn)行人員采取措施消除故障。3.2.1 幾種接地故障的特征（ 1）當(dāng)發(fā)生一相（如A相）不完全接地時(shí)，即通過高電阻或電弧接地。這時(shí)故障相的電壓降低，非故障相的電壓升高，它們大于相電壓，但達(dá)不到線電壓。電壓互感器開口三角處的電壓達(dá)到整定值，電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出接地信號(hào)。（ 2）如果發(fā)生A相完全接地，則故障相的電壓降為0，非故障相的電壓升高到線電壓。此時(shí)電壓互感器開口三角處出現(xiàn)100V電壓，電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出接地信號(hào)。（ 3）電壓互感器高壓測出現(xiàn)一相（如A相）斷線或熔斷器熔斷，此時(shí)故障相的指示不為0，這是由于此相電壓表在二次回路中經(jīng)互感器線圈和

17、其他兩相電壓表形成串聯(lián)回路，出現(xiàn)比較小的電壓指示，但不是該相實(shí)際電壓，非故障相仍為相電壓?；ジ衅鏖_口三角處會(huì)出現(xiàn)35V左右電壓值，并啟動(dòng)繼電器動(dòng)作，發(fā)出接地信號(hào)。（ 4）由于系統(tǒng)中存在容性和感性參數(shù)的元件，特別是帶有鐵芯的鐵磁電感元件，在參數(shù)組合不匹配時(shí)會(huì)引起鐵磁諧振，并且繼電器動(dòng)作，發(fā)出接地信號(hào)。（ 5）空載母線虛假接地現(xiàn)象。在母線空載運(yùn)行時(shí)，也可能會(huì)出現(xiàn)三相電壓不平衡，并且發(fā)出接地信號(hào)。但當(dāng)送上一條線路后接地現(xiàn)象會(huì)自行消失。3.2.2 單相接地故障的處理（ 1）處理接地故障的步驟發(fā)生單相接地故障后，值班人員應(yīng)馬上復(fù)歸音響，作好報(bào)告當(dāng)值調(diào)度和有關(guān)負(fù)責(zé)人員，并按當(dāng)值調(diào)度員的命令尋找接地故障，但

18、具體查找方法由現(xiàn)場值班員自己選擇。詳細(xì)檢查所內(nèi)電氣設(shè)備有無明顯的故障跡象，如果不能找出故障點(diǎn)，再進(jìn)行線路接地的尋找。將母線分段運(yùn)行，并列運(yùn)行的變壓器分列運(yùn)行，以判定單相接地區(qū)域。再拉開母線無功補(bǔ)償電容器斷路器以及空載線路。對多電源線路，應(yīng)采取轉(zhuǎn)移負(fù)荷，改變供電方式來尋找接地故障點(diǎn)。采用一拉一合的方式進(jìn)行試?yán)瓕ぴ绻收宵c(diǎn)，當(dāng)拉開某線路斷路器接地現(xiàn)象消失，便可判斷它為故障線路，并馬上匯報(bào)當(dāng)值調(diào)度員聽候處理，同時(shí)對故障線路的斷路器、隔離開關(guān)、穿墻套管等設(shè)備做進(jìn)一步檢查。（ 2）處理接地故障的要求尋找和處理單相接地故障時(shí)，應(yīng)作好安全措施，保證人身安全。當(dāng)設(shè)備發(fā)生接地時(shí)，室內(nèi)不得接近故障點(diǎn)4m以內(nèi)，室外不

19、得接近故障點(diǎn)8m以內(nèi)，進(jìn)入上述范圍的工作人員必須穿絕緣靴，戴絕緣手套，使用專用工具。為了減少停電的范圍和負(fù)面影響，在尋找單相接地故障時(shí)，應(yīng)先試?yán)€路長、分支多、歷次故障多和負(fù)荷輕以及用電性質(zhì)次要的線路，然后試?yán)€路短、負(fù)荷重、分支少、用電性質(zhì)重要的線路。雙電源用戶可先倒換電源再試?yán)?，專用線路應(yīng)先行通知。若有關(guān)人員匯報(bào)某條線路上有故障跡象時(shí)，可先試?yán)@條線路。若電壓互感器高壓熔斷器熔斷，不得用普通熔斷器代替。必須用額定電流為0.5A裝填有石英砂的瓷套管熔斷器，這種熔斷器有良好的滅弧性能和較大的斷流容量，具有限制短路電流的作用。3.3 相間短路所采取的措施3.3.1 繼電器（ 1）電磁型繼電器電磁

20、型繼電器在35kV及以下電網(wǎng)的電力線路和電氣設(shè)備繼電保護(hù)裝置中大量地被采用，電流繼電器是實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)的基本元件。電磁型繼電器基本結(jié)構(gòu)型式有螺管線圈式、吸引銜鐵式和轉(zhuǎn)動(dòng)舌片式三種。（ 2）晶體管繼電器晶體管型繼電器的功能是有晶體管開關(guān)電路完成的。晶體管電流繼電器由電壓形成回路電流變換器TA將輸入電流變換成與之成正比的電壓；整流比較回路及執(zhí)行回路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成。晶體管型時(shí)間繼電器由兩個(gè)三極管及阻容延時(shí)電流組成。3.3.2 電流互感器TA（ 1）電壓互感器TV的作用電流互感器的作用是將高壓設(shè)備中的額定大電流變換成5A或 1A的小電流，以便繼電保護(hù)裝置或儀表用于測量電流。電流互感器又鐵芯及繞組組成。

21、電流互感器將高壓回路中的電流變換為低壓回路中的小電流，并將高壓回路與低壓回路隔離，使他們之間不存在電的直接關(guān)系。額定的情況下，電流互感器的二次側(cè)電流取為5A， 這樣可使繼電保護(hù)裝置和其他二次回路的設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)化。電保護(hù)裝置和其他二次回路設(shè)備工作于低電壓和小電流，不僅使造價(jià)降低，維護(hù)方便，而且也保證了運(yùn)行人員的安全。（ 2）電流互感器TA的選擇和配置型號(hào)：電流互感器的型號(hào)應(yīng)根據(jù)作用環(huán)境條件與產(chǎn)品情況選擇。一次電壓：U g U NU g ：電流互感器安裝處一次回路工作電壓； gUN ：電流互感器的額定電壓。一次回路電流：I1N IgmaxI gmax ：電流互感器安裝處一次回路最大電流；I 1 N

22、：電流互感器一次測額定電流。根據(jù)以上技術(shù)要求，我們已知：線路AB上流過的最大負(fù)荷電流為300A，因此初步選擇線路上AB的 TA型號(hào)為LAJ-10， TV型號(hào)為JCC-10，且變比為300/5。線路BC上流過的最大負(fù)荷電流為80A， 因此初步選擇線路BC上的TA型號(hào)為LAJ-10， 變比為100/5，TV型號(hào)為JCC-10，變比為100/5。3.3.3 電壓互感器電壓互感器的任務(wù)是將很高的電壓準(zhǔn)確地變換至二次保護(hù)及二次儀表的允許典雅，使繼電器和儀表既能在低壓情況下工作，又能準(zhǔn)確地反映電力系統(tǒng)中高壓設(shè)備的運(yùn)行情況。電壓互感器分為電磁式電壓互感器和電容式電壓互感器兩種。（ 1）電壓互感器TV的作用電

23、壓互感器的作用是將一次側(cè)高電壓成比例的變換為較低的電壓，使二次系統(tǒng)與一次系統(tǒng)的隔離，保證了工作人員的安全。電壓互感器二次側(cè)電壓通常為100V， 這樣可以做到測量儀表及繼電器的小型化和標(biāo)準(zhǔn)化。（2）電壓互感器TV的配置原則型式：電壓互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用條件選擇，在需要檢查與監(jiān)視一次回路單相接地時(shí)，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有三繞組的單相互感器組。一次電壓的波動(dòng)范圍：1.1U N U1 0.9U N二次電壓：100V準(zhǔn)確等級：電壓互感器應(yīng)在哪一準(zhǔn)確度等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表、繼電器與自動(dòng)裝置及設(shè)備對準(zhǔn)確等級的要求來確定。二次負(fù)荷S2SN3.4 雙側(cè)電源的整定原則和計(jì)算及其保護(hù)整定原則

24、：設(shè)保護(hù)1 裝有電流速斷，其動(dòng)作電流計(jì)算后為I set.1 ，它與短路電流變化曲線的交點(diǎn)M即為保護(hù)1 電流速斷的保護(hù)范圍。當(dāng)在此點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，短路電流即為I set.1 ，速斷保護(hù)剛好動(dòng)作。根據(jù)以上分析，保護(hù)2 的限時(shí)電流速斷不應(yīng)超過保護(hù)1 電流速斷的范圍，因此在單側(cè)電源供電的情況下，它的起動(dòng)電流就應(yīng)該整定為：I set.2 I set.1 。上式中不可取等號(hào)，因?yàn)楸Ｗo(hù)1 和保護(hù) 2 的安裝地點(diǎn)不同，使用的電流互感器和繼電器不同，故它們之間的特征很難完全一樣，會(huì)導(dǎo)致其中之一誤動(dòng)作。引入可靠系數(shù)Krel，則得： I set.2 KrelIrel.1，其中Krel一般取為1.1-1.2 。從以上分

25、析中已經(jīng)得出，顯示速斷的動(dòng)作時(shí)限t2應(yīng)選擇得比下一條線路速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限t1高出一個(gè)時(shí)間階段。為保證在正常運(yùn)行情況下過電流保護(hù)絕不動(dòng)作，顯然保護(hù)裝置的起動(dòng)電流必須整定得大于該線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流I L.max。 然而， 在實(shí)際上確定保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流時(shí)，還必須考慮在外部故障切除后，保護(hù)裝置是否能夠返回的問題。在故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)要有一個(gè)自啟動(dòng)過程。電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)電流要大于它正常工作的電流，因此， 引入一個(gè)自啟動(dòng)系數(shù)K ss來表示自啟動(dòng)時(shí)最大電流I ss.max與正常運(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷電流 I L.max之比，即：I ss.max K ssI L.max保護(hù) 4 和 5 在這個(gè)電

26、流的作用下必須立即返回。為此應(yīng)使保護(hù)裝置的返回電流I re大于 Iss.max。引入可靠系數(shù)Krel，則：I KI KKIre rel ss.max rel ss L.max由于保護(hù)裝置的啟動(dòng)與返回是通過電流繼電器來實(shí)現(xiàn)的。因此繼電器返回電流與起動(dòng)電流之間的關(guān)系就代表著保護(hù)裝置返回電流與起動(dòng)電流之間的關(guān)系。引入繼電器返回系數(shù) K re，則保護(hù)裝置的起動(dòng)電流即為：1KrelKssre ssI setI reI L.maxKreKre靈敏度校驗(yàn)：當(dāng)過電流保護(hù)作為本線路的主保護(hù)時(shí)，應(yīng)采用最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相短路時(shí)的電流進(jìn)行校驗(yàn)，要求Ksen 1.3 1.5；當(dāng)作為相鄰線路的后備保護(hù)時(shí)，則應(yīng)采

27、用最小運(yùn)行方式下相鄰線路末端兩相短路時(shí)的電流進(jìn)行校驗(yàn)，此時(shí)要求Ksen 1.2。此外，在各個(gè)過電流保護(hù)之間，還必須要求靈敏度系數(shù)相互配合，即對同一故障點(diǎn)而言，要求越靠近故障點(diǎn)的保護(hù)應(yīng)具有越高的靈敏度系數(shù)。在后備保護(hù)之間，只有當(dāng)靈敏度系數(shù)和動(dòng)作時(shí)限都相互配合時(shí)，才能切實(shí)保證動(dòng)作的選擇性。這一點(diǎn)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)中，尤其應(yīng)該注意。當(dāng)故障點(diǎn)越靠近電源端時(shí)，短路電流越大，此時(shí)過電流保護(hù)動(dòng)作切除故障的時(shí)限反而越長，所以過電流保護(hù)較少用來作主保護(hù)。4. 短路計(jì)算4.1 短路電流的原則短路電流計(jì)算是電力系統(tǒng)基本計(jì)算之一，一般采用標(biāo)幺制進(jìn)行計(jì)算。對于已知電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)，短路電流計(jì)算的主要步驟如下：（

28、1）制定等值網(wǎng)絡(luò)并計(jì)算各元件在統(tǒng)一基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值。（ 2）網(wǎng)絡(luò)簡化。對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)消去電源點(diǎn)與短路點(diǎn)以外的中間節(jié)點(diǎn)，把復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)簡化為如下兩種形式之一：（ 3）一個(gè)等值電勢和一個(gè)等值電抗的串聯(lián)電路，（ 4）多個(gè)有源支路并聯(lián)的多支星形電路，（ 5）考慮接在短路點(diǎn)附近的大型電動(dòng)機(jī)對短路電流的影響。（ 6）計(jì)算指定時(shí)刻短路點(diǎn)發(fā)生某種短路時(shí)的短路電流（含沖擊電流和短路全電流有效值） 。（ 7）計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各支路的短路電流和各母線的電壓。一般情況下三相短路是最嚴(yán)重的短路（某些情況下單相接地短路或兩相接地短路電流可能大于三相短路電流）。因此，絕大多數(shù)情況是用三相短路電流來選擇或校驗(yàn)電氣設(shè)備。另外，三相短路是對稱短

29、路，它的分析和計(jì)算方法是不對稱短路分析和計(jì)算的基礎(chǔ)。4.2 短路電流的計(jì)算4.1 正負(fù)序阻抗圖求最大運(yùn)行方式下B 母線發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流：4.2 最大運(yùn)行方式下B 母線發(fā)生三相短路X ff ( 1)(0.33 0.42)/(0.330.4030.42)/(0.33 0.21) 0.182X ff ( 2)( X G1 X T 1 ) /( X G 2 X T 2 ) /( X G 3 X T 3 ) X L 1Ee 1.08 eq(3) Ifm(3) I(3fa)EeqIBX ff (1)1.08 0.5020.4031.35KA求最小運(yùn)行方式下B 母線發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流：4.3

30、最小運(yùn)行方式下B母線發(fā)生兩相短路X ff (1) X ff (2) (X G1 X T 1 ) /( X G 2XT2) XL1/(Xl2 XL3XL4)(0.33 0.42)/(0.33 0.42)0.182 /(0.151 0.182 0.151)(2) f0.507Eeq 1.08m(2)I(f2a)1EeqIB11.080.5020.53KAX ff (1)X ff (2)0.5070.507Xff(1) Xff(2)(XG1 XT1)/(XG2 XT2)/(XG3 XT3)XL1XL2(0.330.42)/(0.33 0.42)/(0.33 0.21) 0.182 0.1510.55

31、4Eeq 1.08I (f3)m(3) I(3fa)1Eeq IBX ff (1)1.08 0.50210.98KA0.554求最小運(yùn)行方式下C 母線發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流：4.5 最小運(yùn)行方式下C母線發(fā)生兩相短路X ff ( 1)X ff ( 2) (0.33 0.542(XG1 XT1)/(XG20.42)/(0.33 0.42)XT2) (XL1 Xl2)/(XL3 XL4) (0.182 0.151)/( 0.182 0.151)Eeq1.08I (f2)m(2)I(f2a)Eeq I BX ff (1)X ff (2)1.08 0.50210.5KA0.542 0.542D 母線同

32、母線的情況一樣。求最大運(yùn)行方式下E 母線（即變壓器T7 和 T8 出口）發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流：4.6 最大運(yùn)行方式下E母線（即變壓器T4出口）發(fā)生三相短路X ff ( 1)X ff ( 2)(XG1 XT1)/(XG2 XT2)/(XG3 XT3)(XL1 XL2 XL4)/ XL3(0.330.42) /(0.330.42)/(0.33 0.21) (0.1820.151 0.151)/ 0.1821XT60.70.93Eeq1.08I (f3)(3) (3) m I ( fa)Eeq I BX ff (1)1.08 0.5020.583KA0.93求最小運(yùn)行方式下E 母線（即變壓器T7

33、 和 T8 出口）發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流：4.7 最小運(yùn)行方式下E母線（即變壓器T7 和 T8 出口）發(fā)生三相短路X ff ( 1)X ff ( 2)(XG1 XT1)/(XG2XT2)(X L1XL2 XL4)/XL31XXT62(0.330.42) /( 0.33 0.42)(0.1820.1510.151)/ 0.1820.70.85Eeq1.08I (f2)m(2)I(f2a)EeqIBX ff (1) X ff (2)1.0810.5020.85 0.850.32KA求最大運(yùn)行方式下F 母線（即變壓器T8 出口）發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流：4.8 最大運(yùn)行方式下F 母線（即變壓器T8

34、 出口）發(fā)生三相短路Xff(1) Xff(2) (XG1 XT1)/(XG2 XT2)/(XG3 XT3) (XL1 XL2)/(XL3 XL4) XT8 (0.33 0.42)/(0.33 0.42)/(0.33 0.21) (0.182 0.151)/(0.151) 0.182) 0.7 1.1Eeq 1.08I (f3)m(3)I(3fa)1 Eeq IB 1 1.08 0.5020.49KA( a)X ff ( 1)1.1求最小運(yùn)行方式下F 母線（即變壓器T4 出口）發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流：4.9 最小運(yùn)行方式下F母線（即變壓器T8出口）發(fā)生兩相短路X ff ( 1)X ff ( 2

35、) (0.33 1.24(XG1 XT1)/(XG20.42) /(0.33 0.42)XT2)(0.182(XL1 XL2)/(XL4 XL3)XT80.151)/(0.151 0.182) 0.7Eeq1.08I (f2)m(2)I(f2a)EeqIBX ff (1) X ff (2)1.0811.24 1.240.502 0.22KA表 4.1 各點(diǎn)短路時(shí)流過保護(hù)處的正負(fù)序短路電流短路點(diǎn)最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式X ff (1) X ff (2)I (f3) (kA)X ff (1) X ff (2)I (f2) (kA)B0.4031.350.5070.53C0.5540.980.542

36、0.5D0.5540.980.5420.5E0.930.5830.850.32F1.10.491.240.22圖 4.10 零序阻抗圖求最大運(yùn)行方式下B 母線發(fā)生短路：X ff(0)0.42 / 0.42 / 0.21 0.637 0.742(1)EeqIBX ff (0) X ff (1) X ff (2)單相接地短路零序電流為：0.35kA1.08 0.5020.742 0.403 0.403兩相接地短路零序電流為：(1,1) fa(0)X ff (2)EeqI BX ff (2) X ff (0) X ff (0) / X ff (2) X ff (1)0.4031.08 0.5020.

37、403 0.742 0.742/0.403 0.4030.29kA求最小運(yùn)行方式下B 母線發(fā)生短路：4.12 最小運(yùn)行方式下B母線發(fā)生短路X ff(0)0.42 / 0.42 0.637/(0.637 0.529 0.529) 0.66 單相接地短路零序電流為：(1)Eeq I BIfX ff (0) X ff (1) X ff (2)1.08 0.5020 32kA0.66 0.507 0.507.兩相接地短路零序電流為：(1,1) fa(0)X ff (2)X ff (2) X ff (0)EeqI BX ff (0) / X ff (2) X ff (1)0.5070.507 0.661

38、.08 0.5020.66 / 0.507 0.5070.30kA求最大運(yùn)行方式下C母線發(fā)生短路：4.13 最大運(yùn)行方式下C母線發(fā)生短路X ff(0)0.42/0.42/0.21 0.637 0.529 1.27單相接地短路零序電流為：(1) fEeqI BX ff (0) X ff (1) X ff (2)1.08 0.5021.27 0.554 0.5540.23kA兩相接地短路零序電流為：(1,1) fa(0)X ff (2)Eeq I BX ff (2) X ff (0) X ff (0) / X ff (2) X ff (1)0.5541.08 0.5020.554 1.27 1.2

39、7/0.554 0.5540.19kA求最小運(yùn)行方式下C母線發(fā)生短路：圖 4.14 最小運(yùn)行方式下C母線發(fā)生短路Xff(0)0.42 / 0.42 (0.637 0.529)/(0.637 0.529) 0.793單相接地短路零序電流為：表 4.2 各點(diǎn)短路時(shí)流過保護(hù)處的零序短路電流短路點(diǎn)最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式X ff (0)I (1) I ff(1.1) I ffX ff (0)I (1) I ff(1.1) I ffB0.7420.350.290.660.320.30C1.270.230.190.7930.290.26D0.7420.350.290.660.320.30兩相接地短路零序電

40、流為：(1) fEeqI BX ff (0) X ff (1) X ff (2)1.08 0.5020.793 0.542 0.5420.29kA(1,1) fa(0)X ff (2)X ff (2) X ff (0)EeqI BX ff (0) / X ff (2) X ff (1)0.5421.08 0.5020.542 0.793 0.793/0.542 0.5420.26kA5. 整定計(jì)算5.1 電流保護(hù)整定計(jì)算電流保護(hù)整定原則：電流速斷保護(hù)按躲開本線路末端的最大短路電流來整定；限時(shí)速斷保護(hù)按躲開下級各相鄰元件電流速斷保護(hù)的最大動(dòng)作范圍來整定；而過電流保護(hù)則按照躲開本元件最大負(fù)荷電流來

41、整定。對于保護(hù)2 即 1QFI ret2KIrel k.B. maxK rel I (f3)1.2 1.35 1.62KA最小保護(hù)范圍：X s.max (XG1 XT1)/(XG2 XT2)(37.1 55.6)/(37.1 55.6)46.4Lmin13 115/ 3(46.4)0.4 21.622.72km2 處電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下沒有保護(hù)區(qū)。I ret2KIrel set4KKIrel rel k.C.maxK rel K rel I f(3)1.1 1.2 0.98 1.29KA靈敏度校驗(yàn)：KsenI k.B.min0.530.411.2 不滿足要求。sen I set21.2

42、9I set.2KK rel ssK reI AB.max1.15 1.50.85250507.4A作為近后備的靈敏度校驗(yàn)：KsenI k.B.min0.532.01.5 滿足要求。sen I set20.2074作為遠(yuǎn)后備的靈敏度校驗(yàn)：I k.C.minK sen I set20.501.5 1.20.3074滿足要求。對于保護(hù)4 即 3QF。 （保護(hù)2 即 2QF同保護(hù)4）Iret4KrelIk.C.maxK rel I (f3)1.2 0.981.18KA最小保護(hù)范圍：X s.max (XG1XT1 )/(XG2XT2) XL1 (37.1 55.6) /( 37.1 55.6) 247

43、0.4L 1(3min(0.4 2115/ 370.4)5.41km1.184 處電流速斷保護(hù)在最小運(yùn)行方式下沒有保護(hù)區(qū)。I set.2K rel KssI BC.maxK re1.15 1.50.8570 142.1A作為近后備的靈敏度校驗(yàn)：3.5 1.5滿足要求。I k.C.min 0.5K sensen I set.40.1421對于保護(hù)3 即 4QF。I set.2K rel KssI BC.maxK re1.15 1.50.8570 142.1A作為近后備的靈敏度校驗(yàn)：K I k.C.min 0.53 51 5.senI set.40.1421滿足要求。t3 2s斷路器5QF的整定與

44、1QF相同，斷路器6QF，7QF和 2QF， 3QF的整定相同，8QF的整定和 4QF相同。表 5.1 電流保護(hù)各段整定值整保護(hù)點(diǎn)定值點(diǎn) (kA/s) (kA/s) (A/s)1QF1.6201.290.5507.42.52QF1.180142.12.03QF1.18142.12.04QF142.12.05QF1.62507.42.56QF1.180142.12.07QF1.180142.12.08QF142.12.05.2 電流保護(hù)整定計(jì)算距離保護(hù)2 即1QF。距離段的整定計(jì)算：躲過本線路末端短路時(shí)的測量阻抗。Z set2 K rel Z AB 0.85 24 20.4t 20s距離段的整定

45、計(jì)算：1. 與相鄰線路BC的保護(hù)段配合( Kb.min 為保護(hù) 4的段末端發(fā)生短路時(shí)對保護(hù)1 而言Z set.2 K rel (Z AB K b . min Z set.4 ) K rel (Z AB K b. min K rel Z BC )0.8(24 1 0.85 20)32.82. 按躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口處短路整定Z set. 2 K rel (Z ABKb.minZt)0.8(24 2 46.3) 93.3Zset.2 32.8靈敏度校驗(yàn)：KsenZ set.2ZAB32.8241.37 1.25,滿足要求。t20.5s距離段的整定計(jì)算：躲過正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗。ZL.min

46、0.9U N 0.9 1103I AB. max3 0.25228.6Z set2K rel ZL.min0.85 228.6KssKre cos( set L )1.5 1.15 cos(70121.936.87 )作為近后備，按本線路末端短路校驗(yàn)：Z set.2 KsenZ AB121 9121.9 5.08 1.25,，滿足要求。24作為遠(yuǎn)后備，按相鄰設(shè)備末端短路校驗(yàn)：KsenZset.2121.9ZABKb.minZBC24 2 201.9 1.2, ，滿足要求。t2 2.5s距離保護(hù)4 即 3QF（保護(hù)1 即 2QF同保護(hù)4）Z set4 KrelZBC 0.85 2017 t4 0

47、s 距離段的整定計(jì)算：按躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口處短路整定Z set.4 K rel (Z BCKb.minZt)0.8 (20 46.3) 53.04靈敏度校驗(yàn)：KsenZ set.4ZBC530453.04 2.65 1.25,滿足要求。20t40.5s距離段的整定計(jì)算：躲過正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗。ZL.min0.9U N0.9 110 816.53I BC.max 3 0.07Z set2KZrel L.minK ssK re cos( set0.85 816.5435.4L)1.5 1.15cos(7036.87 )Z set.4KsenZBC作為近后備，按本線路末端短路校驗(yàn)：435

48、41. 5.4 21.8 1.25, ，滿足要求。20t4 2s距離保護(hù)3 即 4QF。L.min0.9UN0.9 1103 0.07816.5Z set2KrelZL.min0.85 816.5435.4KssKre cos( set L)1.5 1.15cos(7036.87 )作為近后備，按本線路末端短路校驗(yàn)：Z set.4KsenZBC4354435.4 21.8 1.25, ，滿足要求。20t42s距離保護(hù)5QF和 1QF相同，距離保護(hù)6QF， 7QF和 3QF相同，距離保護(hù)8QF和 4QF相同。表 5.1 距離保護(hù)各段整定值保護(hù)點(diǎn)整 定 值 ( /s) ( /s) ( / s)1QF20.4032.80.5121.92.52QF17053.040.5435.42.03QF17053.040.5435.42.04QF435.42.05QF20.4032.80.5121.92.56QF17053.040.5435.42