35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算

1、畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 內(nèi)容摘要 電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，由于設(shè)備原因或者自然災(zāi)害以及人為因素， 會(huì)發(fā)生各種故障和不正常工作狀態(tài)，為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在 系統(tǒng)中配置了繼電保護(hù)裝置。本文對(duì)35KV環(huán)網(wǎng)一次系統(tǒng)圖中的部分 線路進(jìn)行了保護(hù)配置和整定計(jì)算，并對(duì)配置的保護(hù)進(jìn)行校驗(yàn)合格。首 先，確定了基準(zhǔn)值，基準(zhǔn)容量：SB=100MVA；基準(zhǔn)電壓：UB=37.0KV 計(jì)算基準(zhǔn)電流：IB=1.56KA，對(duì)系統(tǒng)各阻抗計(jì)算標(biāo)幺值，畫(huà)出以標(biāo)幺 制表示的系統(tǒng)等值電路，確定最大運(yùn)行方式與最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng) 阻抗。根據(jù)保護(hù)配置原則，以及實(shí)際的環(huán)網(wǎng)情況，6#保護(hù)配置了電流 聯(lián)鎖電壓保護(hù)，定時(shí)限電流

2、保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)；5#保護(hù)配置了方向電 流保護(hù)。以上保護(hù)均經(jīng)過(guò)短路電流計(jì)算，根據(jù)保護(hù)整定要求整定，根 據(jù)校驗(yàn)要求校驗(yàn)合格。 關(guān)鍵詞：環(huán)網(wǎng)保護(hù)配置整定計(jì)算 - 1 - 畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 第一章 畫(huà)系統(tǒng)接線圖與等值電路圖 1.1 系統(tǒng)接線圖 見(jiàn)附圖一 1.2 計(jì)算系統(tǒng)各阻抗標(biāo)么值 1.2.1確定基準(zhǔn)值 基準(zhǔn)容量SB=100MVA 基準(zhǔn)電壓UB=37.0KV 基準(zhǔn)電流IB SB 3UB 100 337 1.56KA 1.2.2 電路中各元件阻件標(biāo)么值 a.發(fā)電機(jī)（1# 2# 3# 4#） SB100 x1* x 0.13 0.921 SN12 0.85 b

3、. 三繞組變壓器(1# 2#) 對(duì)于該變壓器： 11 UdI%UdI II%UdI III%UdII III%1710.5 6.5 10.5 22 11 UdII%UdI II%UdII III%UdI III%17 6.510.5 6.5 22 11 UdIII%UdI III%UdII III%UdI II%6.510.517 0 22 由以上計(jì)算可得： UdI% SB10.5 100 x3I* 0.7 100SN10015 UdII% SB6.5 100 x3II* 0.433 100SN100 15 UdIII% SB0100 x3III* 0 100SN100 15 c. 雙繞組變壓

4、器（3# 4#） UK% SB10.5 100 x2* 0.7 100SN10015 d. 雙繞組變壓器（5# 6#） UK% SB7.5 100 x4* 1 100SN100 7.5 e. 雙繞組變壓器（7# 8# 9#） - 2 - 畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 x5* UK% SB 7.5100 1.34 100SN100 5.6 f. 4段輸電線路（L1 L2 L3 L4） 100 x6L1* 0.418 0.53 372 100 x6L2* 0.412 0.35 372 100 x6L3* 0.415 0.44 372 100 x6L4* 0.415 0.44 372

5、 1.3等值電路： 經(jīng)過(guò)以上計(jì)算可得系統(tǒng)等值電路。如圖： 用標(biāo)幺制參數(shù)表示的系統(tǒng)等值電路 - 3 - 畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 第二章35kV環(huán)網(wǎng)中的部分線路繼電保護(hù)配置 及整定計(jì)算 2.1確定最大運(yùn)行方式及最小運(yùn)行方式系統(tǒng)阻抗標(biāo)么值 2.1.1 最大運(yùn)行方式 x3II *x3I *x3I *x2 *x2 * x3II * x3III * x1 * 可化簡(jiǎn)為： x3III * x1 *x1 *x1 * x3I * 2 x3II * 2 x1 * 2 x2 * 2 x1 * 2 - 4 - 畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 可得最大運(yùn)行方式下的系統(tǒng)阻抗為： x3*

6、2 x3II * x1*2 x2*2 x3I *2 x1*2 x1*2 x2*2 x3I *2 x1* 2 0.9212 0.72 0.72 0.921 2 0.4332 0.546 0.9212 0.72 0.72 0.921 2 2.1.2 最小運(yùn)行方式（2#-4#機(jī)組并列運(yùn)行）： x3I * x3II * x3III * x2 *x2 * x1 *x1 *x1 * 可化簡(jiǎn)為： x3I * x3I * x2 * 2 x1 *x1 * 2 - 5 - 畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 可得最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)阻抗為： x1*2 x2*2 x3I * x1* 1*2 x2*2 x3

7、I *x1* 0.9212 0.72 0.7 0.921 x3* x x3II * 0.4331.005 0.9212 0.72 0.7 0.921 通過(guò)以上計(jì)算可得整個(gè)系統(tǒng)阻抗標(biāo)幺值圖: 見(jiàn)附圖二 2.2 下面對(duì)5#保護(hù)進(jìn)行配置整定 5#保護(hù)的主要任務(wù)是保護(hù)線路L3，即在K6點(diǎn)短路時(shí)保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作， 而 K1 點(diǎn)短路時(shí)不應(yīng)該動(dòng)作。只有在線路 L3 發(fā)生短路，此時(shí)短路電流由 母線流向線路，保護(hù)5才會(huì)動(dòng)作。因此，我們對(duì)5#保護(hù)采用方向保護(hù)。 正常工作情況下，負(fù)荷電流是反向的，功率方向繼電器閉鎖，為了 防止PT二次斷線，保護(hù)5#發(fā)生潛動(dòng)，我們采用電流閉鎖，閉鎖電流值稍 大于正常負(fù)荷電流即可。 由于線

8、路L1切除時(shí)，保護(hù)5無(wú)需投入，此時(shí)可認(rèn)為是單方向供電， 故流過(guò)保護(hù)5#處的最大負(fù)荷電流為： 147A Ifh.max 4 4 337 0.85 故閉鎖電流整定為： Idz Kk Kzq If.max 1.11147 190A Kfh0.85 校驗(yàn)：考慮到5#保護(hù)和6#保護(hù)相繼動(dòng)作，我們以6#保護(hù)始端短路，6#動(dòng) 作，流過(guò)保護(hù)5#處最小短路電流求校驗(yàn)： Id.min 1.563 581A 1.005 0.53 0.35 0.442 靈敏系數(shù)為： Idm581 K1m 3.11.2 Idz190 滿足保護(hù)的要求。 2.3 下面對(duì)6#保護(hù)進(jìn)行配置整定 2.3.1 我們首先畫(huà)出沿線路L3，6#保護(hù)處短

9、路電流以及殘壓分布圖 三種運(yùn)行方式：a. 最大運(yùn)行方式（四臺(tái)發(fā)電機(jī)并列，開(kāi)網(wǎng)） b. 中間運(yùn)行方式（四臺(tái)發(fā)電機(jī)并列，環(huán)網(wǎng)） c. 最小運(yùn)行方式（三臺(tái)發(fā)電機(jī)并列，環(huán)網(wǎng)） 6#保護(hù)出口處短路流過(guò)保護(hù)6#處（三相）短路電流為Id1，殘壓為Ucy1。 L3/2(K6)處短路流過(guò)6#保護(hù)處的（三相）短路電流為Id2，殘壓為Ucy2。 - 6 - 畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 L3處短路流過(guò)6#保護(hù)處（三相）短路電流為Id3，殘壓為Ucy3。 a. 在最大運(yùn)行方式下，三相短路電流分別為： 1.56 Id13 2857(A) 0.546 1.56 2037(A) 0.546 0.44 Id2

10、3 2 1.56 Id33 殘壓分別為： Ucy1 0 1582(A) 0.546 0.44 31.56 Ucy2 3 Id23 0.4 7.53 2037 0.4 7.5 10.585(KV) Ucy3 3 Id33 0.412 31582 0.415 16.441(KV) b. 在中間運(yùn)行方式下，三相短路電流分別為： 1.56 Id13 2857(A) 0.546 0.53 0.442 0.35 Id2 0.44 0.53 0.35 0.440.35 0.44 0.53 0.44 0.5462222 0.53 0.442 0.35 0.44 2 1782(A) 53 0.35 0.44 0

11、.53 0.35 0.44 0.546 Id330.1.560.53 0.35 1239(A) 0.53 0.35 0.44 殘壓分別為： Ucy1 0 Ucy2 3 Id23 0.4 7.531782 0.4 7.5 9.26(KV) Ucy3 3 Id33 0.415 31239 0.415 12.876(KV) c.在最小運(yùn)行方式下，三相短路電流分別為： 1.56 1552(A) 1.005 Id13 0.53 0.35 0.44 0.44 0.53 0.35 0.44 1.00522 0.442 0.53 0.35 0.44 Id23 1.562 0.442 0.53 0.35 0.4

12、4 2 2 1093(A) - 7 - 畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 53 0.35 0.44 0.53 0.35 0.44 1.005 Id330.1.560.53 0.35 800(A) 0.53 0.35 0.44 殘壓分別為： Ucy1 0 Ucy2 3 Id23 0.4 7.531093 0.4 7.5 5.679(KV) Ucy3 3 Id33 0.415 3 800 0.415 8.314(KV) 兩相短路電流分別為： Id123 Id133 1552 1344(A) 22 33 Id22 Id32 Id231093 947(A) 22 33 Id33800 69

13、3(A) 22 把以上計(jì)算列一圖表如下： Id(A) Ucy(V) 6#保護(hù) 最大運(yùn)行方 式三相短路 中間運(yùn)行方 式三相短路 最小運(yùn)行方 式二相短路 Id1Id2 2857 2037 2857 1782 1344 947 Id3 1582 1239 693 - 8 - Ucy1 0 0 0 Ucy2 10585 9260 5679 Ucy3 16441 12876 8314 畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 - 9 - 畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 2.3.2 6#保護(hù)I段整定及校驗(yàn) a.由上圖可知，如果我們采用電流速斷保護(hù)，則 Idz=KkId3(3)max，其

14、中Id3(3)max為最大運(yùn)行方式下，末端發(fā)生三相短路時(shí)流過(guò)6#保護(hù)的短路電 流。但是，由圖可知，在最小運(yùn)行方式時(shí),兩相短路情況下，其保護(hù)范圍 為0，因此，6#保護(hù)不能采用電流速斷保護(hù)。 b.下面我們來(lái)整定電流電壓聯(lián)鎖保護(hù) 如果我們以中間運(yùn)行方式短路情況進(jìn)行整定，以 80%為保護(hù)范圍，則可 以看出整定電流值無(wú)法滿足要求，即對(duì)于最小運(yùn)行方式下，兩相短路時(shí) 保護(hù)范圍為0，因此，不能在該情況下進(jìn)行整定。 我們確認(rèn)以最小運(yùn)行方式兩相短路情況下進(jìn)行整定，保護(hù)范圍為 80%。那么： 整定電流為： 0.440.350.2 0.530.440.20.350.440.8 Idz1.560.530.350.440

15、.2 1.005 0.440.8 0.530.350.0.440.2 0.530.440.80.350.440.2 3784A 2 整定電壓為： Udz 1.560.53 0.35 0.44 0.2 1.005 0.44 0.8 0.53 0.35 0.44 0.20.44 0.2 0.53 0.35 0.44 0.8 0.44 0.8 0.53 0.35 0.44 0.2 3 0.4 0.815 7.524KV 校驗(yàn)：求最小保護(hù)范圍 lmin% 由 31.56 0.415lmin% Udz 7.524 0.546 0.44lmin% 求得最小保護(hù)范圍： lmin%=31.84% 滿足I段保護(hù)

16、的要求。 2.3.3 6#保護(hù)II段整定及校驗(yàn)。 II 段保護(hù)的目的是在任何運(yùn)行方式下能夠保護(hù)線路的全長(zhǎng)，因此，把最 小運(yùn)行方式下末端兩相短路電流除以靈敏系數(shù)來(lái)作為II段整定電流值： Idz Id3.minK1m 6931.2 578A 把最大運(yùn)行方式下末端短路，保護(hù) 6#處殘壓乘以一個(gè)靈敏系數(shù)來(lái)作為 II 段整定電壓值： Udz Ud3.max K1m 16.4411.2 19.729KV 校驗(yàn)： 為保證保護(hù)的選擇性，6#保護(hù)的II段保護(hù)必須與下一段線路的保護(hù)相合， 由此來(lái)確定6#保護(hù)II段保護(hù)的時(shí)限整定直。 #保護(hù)II段保護(hù)必須與變壓器保護(hù)、#保護(hù)以及#保護(hù)相配合。 在最大運(yùn)行方式下，由于

17、電壓閉鎖的作用，可以使其與下一段線路的保護(hù)較 - 10 - 畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 好的配合。 在最小運(yùn)行方式下，由于電流閉鎖的作用，可以使其與下一段線路的保護(hù) 相配合。 下面我們討論中間運(yùn)行方式下，#保護(hù)II段與下一段線路保護(hù)的配合情 況。 中間運(yùn)行方式有兩種情況： 一是系統(tǒng)最大（四臺(tái)發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行）環(huán)網(wǎng)；二是系統(tǒng)最?。ㄈ_(tái)發(fā)電機(jī)并 列運(yùn)行）開(kāi)網(wǎng)。 1）在系統(tǒng)最大（四臺(tái)電機(jī)并列運(yùn)行）環(huán)網(wǎng)的情況下,6#保護(hù) II 段與下一段 線路保護(hù)相配合 a1.與8#變壓器保護(hù)相配合 當(dāng)K5點(diǎn)短路，流過(guò)6#處的短路電流為： Id 1.560.53 0.35 0.53 0.350.44

18、0.5461.34 0.53 0.35 0.44 0.53 0.35 0.44 477A Idz 578A 電流閉鎖。 Idz578 Kk 1.2 滿足要求 Id477 因此，可以與變壓器保護(hù)相配合。 a2.與7#保護(hù)相配合 K1點(diǎn)短路，流過(guò)6#保護(hù)處的短路電流為： 1.560.53 0.35 0.53 0.35 0.44 Id 0.546 0.441.34 0.53 0.35 0.44 0.53 0.35 0.44 397A 578A Idz 電流閉鎖。 Idz578 Kk 1.46 1.2 滿足要求 Id397 因此，可以與7#保護(hù)相配合。 a3.與#4保護(hù)相配合 K9點(diǎn)短路，流過(guò)6#保護(hù)

19、處的短路電流為： 0.44 0.350.53 0.53 0.35 0.44 Id 1.560.53 0.546 0.53 0.35 0.44 726A 578A Idz 電流無(wú)法閉鎖。 6#保護(hù)處殘壓： Ucy Ucy*37 Id *0.35 0.4437 726 0.35 0.4437 1560 13.6KV Udz 19.729KV - 11 - 畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 電壓無(wú)法閉鎖。 下面考慮6#II段保護(hù)與下一段變壓器保護(hù)和#2保護(hù)的配合情況 a2#保護(hù)相配合 線路L1短路,流過(guò)保護(hù)6#和保護(hù)2#短路電流幾乎相等；2#保護(hù)電流整 定值Idz=214A，而6#II段

20、保護(hù)電流整定值Idz=578A，且6#II段保護(hù)還 有一定的動(dòng)作時(shí)限，因此6#保護(hù)II段可以與2#保護(hù)相配合。 b與6#變壓器保護(hù)相配合 K10點(diǎn)發(fā)生短路,流過(guò)保護(hù)#6處的短路電流為: 1.560.53 0.44 0.35 0.53 Id 0.5461 0.53 0.35 0.44 0.53 0.35 0.44 336A 578A Idz 電流閉鎖。 Idz578 Kk 1.11.2滿足要求 Id336 因此可以與變壓器保護(hù)配合。 由以上分析可以確定，6#II段時(shí)限應(yīng)與此相關(guān)4#II段時(shí)限相配 合, 4#II段時(shí)限0.5s, 6#II段時(shí)限應(yīng)選1s。 2)系統(tǒng)最?。ㄈ_(tái)電機(jī)并列運(yùn)行）開(kāi)網(wǎng)的情況

21、下,6#保護(hù)II段與下一段線路 保護(hù)的配合 a1.與8#變壓器保護(hù)相配合 K5點(diǎn)短路，流過(guò)6#保護(hù)處的短路電流為： Id 1.56 560A 578A Idz 1.005 0.441.34 電流閉鎖不能滿足要求。 6#保護(hù)處殘壓： Ucy Ucy*37 Id *0.441.3437 560 0.441.3437 1560 23.64KV Udz 19.729KV 電壓閉鎖。 Ucy23.64 Kk 1.2可以滿足要求 Udz19.73 因此，6#保護(hù)II段可以與變壓器保護(hù)相配合。 a2.與7#保護(hù)相配合 K1點(diǎn)短路，流過(guò)6#保護(hù)處的短路電流為： Id 1.56 484A 578A Idz 1.

22、005 0.44 0.441.34 電流閉鎖。 - 12 - 畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 Kk Idz578 1.2可以滿足要求 Id484 因此6保護(hù)II段可以與7保護(hù)相配合。 a3.與4#保護(hù)相配合 K9點(diǎn)短路，流過(guò)6#保護(hù)處的短路電流為： Id 1.56 869A 578A Idz 1.005 0.44 0.35 電流無(wú)法閉鎖。 6保護(hù)處殘壓為： Ucy Ucy*37 Id *0.44 0.3537 869 0.44 0.3537 1560 16.28KV Udz 19.729KV 電壓無(wú)法閉鎖。 下面考慮6#II段保護(hù)與下一段變壓器保護(hù)和#2保護(hù)的配合情況 K10點(diǎn)短

23、路，流過(guò)6#保護(hù)處的短路電流為： Id 1.56 558A 578A Idz 1.005 0.44 0.351 電流閉鎖可以滿足要求。 6#保護(hù)處殘壓： Ucy Ucy*37 Id *0.35 0.44137 558 0.35 0.44137 1560 23.69KV Udz 19.729KV Kk Ucy23.69 1.2 Udz19.73 電壓閉鎖。因此，6#II段保護(hù)可以與變壓器保護(hù)相配合。 由以上分析可知,6#II段保護(hù)應(yīng)與4#II段相配合, 4#II段的時(shí) 限為0.5S,因此6#II段應(yīng)選1S。 總結(jié)以上四種運(yùn)行方式下，6#II段保護(hù)與下一段線路保護(hù)相配合 的情況，為了6II段保護(hù)有

24、選擇性的動(dòng)作，其時(shí)限應(yīng)整定為1S。 2.3.4 6#保護(hù)段過(guò)電流保護(hù)整定及校驗(yàn) 整定： 流過(guò)6#保護(hù)的最大負(fù)荷電流為： 239A Ifh.max 5 4 4 337 0.85 電流整定值為： - 13 - 畢業(yè)論文-35KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)及整定計(jì)算 Idz Kk Kzq Ifh.max 1.11 239 309A Kfh0.85 校驗(yàn)： K4點(diǎn)短路，流過(guò)保護(hù)6#處的最小短路電流為： Id min 1.560.53 0.353 693A 0.53 0.35 0.440.53 0.35 0.442 1.005 0.53 0.35 0.44 靈敏系數(shù)： Id min693 K1m 2.25 1.2 Id