35kV電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

大學(xué)35kV繼電保護(hù)整定計(jì)算設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課題名稱35kV電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)院（系）信息工程學(xué)院專業(yè)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化姓名學(xué)號(hào)起訖日期指導(dǎo)教師年月日

目錄摘要 IAbstract II第一章網(wǎng)絡(luò)簡化 1第二章短路計(jì)算 22.1、基準(zhǔn)參數(shù)設(shè)定 22.2、線路參數(shù) 22.3、標(biāo)幺值計(jì)算 2、系統(tǒng) 2、線路 2、變壓器 32.4、短路電流計(jì)算 3、最大運(yùn)行方式 4、最小運(yùn)行方式 7第三章線路保護(hù)及整定 123.1、線路1保護(hù)及整定 12、線路1的保護(hù)Ⅰ段 12、線路1的保護(hù)Ⅱ段 12、線路1的保護(hù)Ⅲ段 13、采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 133.2、線路2保護(hù)及整定 13、線路2的保護(hù)Ⅰ段 13、線路2的保護(hù)Ⅱ段 14、線路2的保護(hù)Ⅲ段 14、采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 153.3、線路3保護(hù)及整定 15、線路3的保護(hù)Ⅰ段 15、線路3的保護(hù)Ⅱ段 16、線路3的保護(hù)Ⅲ段 16、采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 173.4、線路4保護(hù)及整定 173.5、線路5保護(hù)及整定 18、線路5的保護(hù)Ⅰ段 18、線路5的保護(hù)Ⅱ段 18、線路5的保護(hù)Ⅲ段 18、采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 18第四章變壓器保護(hù)及整定 204.1、差動(dòng)保護(hù) 204.2、氣體保護(hù) 204.3、過負(fù)荷保護(hù) 21結(jié)束語 22參考文獻(xiàn) 2335kV電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)專業(yè)：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：摘要電力系統(tǒng)運(yùn)行中，可能出現(xiàn)各種故障和不正常工作狀態(tài)。最常見也是最危險(xiǎn)的故障就是各種類型的短路，短路有著極大的危害，會(huì)嚴(yán)重影響供電可靠性。對(duì)于一個(gè)大電網(wǎng)，故障發(fā)生的幾率和故障帶來的擾動(dòng)是相當(dāng)大的，如果沒有切除故障的保護(hù)裝置，電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性將大大降低，這就是繼電保護(hù)在實(shí)際應(yīng)用中的重要程度。本次課程設(shè)計(jì)主要是對(duì)象湖變的電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)整定，對(duì)d1至d6共6個(gè)地方進(jìn)行了最大方式與最小方式運(yùn)行情況下的短路電流計(jì)算。計(jì)算完短路電流后，對(duì)L1至L5共5條線路進(jìn)行電流保護(hù)整定。但是由于線路較短，線路阻抗較小。經(jīng)計(jì)算后均不適合三段式電流保護(hù)。所以采取了縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，定時(shí)限過電流保護(hù)作為后備保護(hù)。對(duì)于變壓器，采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)與氣體保護(hù)共同作為主保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)作為后備保護(hù)。本次課程設(shè)計(jì)是以《繼電保護(hù)原理》和《電力系統(tǒng)分析》等課程為基礎(chǔ)的一門綜合課程設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：故障；短路電流；繼電保護(hù)；縱聯(lián)差動(dòng)；整定

TheDesignof35kVGridRelayprotectionAbstractWhilePowersystemoperating,mayappearvariouskindsoffaultandnormalworkcondition.Themostcommonandthemostdangerousisthevarioustypesofshortcircuitfault,shortcircuithasagreatharm,willseriouslyaffectthereliabilityofpowersupply.Foralargepowergrid,thelikelihoodoffailureandthefailuretobringdisturbanceisquitelarge,ifnotthefaultprotectiondevice,theoperationreliabilityofpowergridwillbegreatlyreduced,therelayprotectioninthepracticalapplicationofimportancedegree.ThecurriculumdesignistheobjectvariablegridlakeprotectionsettingofD1toD6,6placesforthemaximumandminimumoperationmodeundertheconditionofshort-circuitcurrentcalculation.Calculationofshort-circuitcurrentaftertheend,L1toL5atotalof5linesofcurrentprotectionsetting.Butbecauseofshorterlines,lineimpedanceissmall.Thecalculationsarenotsuitableforthreephasecurrentprotection.Sotakealongitudinaldifferentialprotectionasthemainprotection,timingandlimitingcurrentprotectionasaback-upprotection.Fortransformers,usinglongitudinaldifferentialprotectionandgasprotectionasthemainprotection,overloadprotectionasaback-upprotection.Thecurriculumdesignisto《RelayprotectionPrinciple》and《PowersystemAnalysis》coursebasedonacomprehensivecoursedesign.Keywords:fault;short-circuitcurrent;relayprotection;differential;setting第一章網(wǎng)絡(luò)簡化第二章短路計(jì)算2.1、基準(zhǔn)參數(shù)設(shè)定SB=100MVA，UB=Uav則110kV側(cè)UB=115kV35kV側(cè)UB=37kV10kV側(cè)UB=10.5kVtyper1_ohmx1_ohmb1_siemr0_ohmx0_ohmb0_siemLGJ-120-4.00.270.4082.790.811.2240LGJ-185-4.00.170.3942.90.511.1820LGJ-240-5.00.1320.4012.850.3961.20302.2、線路參數(shù)2.3、標(biāo)幺值計(jì)算2.3.1、系統(tǒng)最大方式XS1min=0.6最小方式XS1max=0.9最大方式XS2min=0.6最小方式XS2max=0.9最大方式XS3min=0.7最小方式XS3max=1.12.3.2、線路L1：XL1=r×l×SBVB2=0.401Ω/km×6.772kmL2：XL2=r×l×SBVB2=0.394Ω/km×L3：XL3=r×l×SBVB2=（0.394Ω/km×1.45km+0.408Ω/km×L4：XL4=r×l×SBVB2=0.394Ω/km×（10kV側(cè)線路：在短路電流計(jì)算中，除基于潮流的短路電流計(jì)算外短路電流計(jì)算一般均不考慮線路充電電容、線路高抗、低壓并聯(lián)電容器、電抗器等設(shè)備的影響考慮并聯(lián)補(bǔ)償。所以，10kV側(cè)的并聯(lián)電容器可以不予考慮。假設(shè)8條線路線路電抗標(biāo)幺值相等，且均為XL5=0.4，則將8條線路等值為一條線路XL51=0.4/8=0.052.3.3、變壓器XT1=UK%100XT2=UK%100XT3=UK%1002.4、短路電流計(jì)算2.4.1、最大運(yùn)行方式2.4.1.1、d1點(diǎn)三相短路(110kV)X1=XS1min+XL1=0.6+0.020534=0.620534Id1max=E1X1=則110kV母線短路的有名值Id1max=1.611515×SB3UB=折算到35kV電流值為Id1max=2.514619kA、d2點(diǎn)三相短路(35kV)X2=XS2min+XL2=0.6+0.054711=0.654711Id2max=E2X2=1.0則該點(diǎn)短路的有名值Id2max=1.527391×SB3UB=2.4.1.3、d3點(diǎn)三相短路(35kV)X3=XS3min+XL3=0.7+0.492235=1.192235Id3max=E3X3=則該點(diǎn)短路的有名值Id3max=0.838761×SB3×UB2.4.1.4、d4點(diǎn)三相短路(35kV)X4=X2//X3=0.654711×1.192235X5=X4+XL4=0.422627+0.195331=0.617958E4=E2×（Id4max=E4X5=則35kV母線短路的有名值Id4max=1.618233×SB3×UB2.4.1.5、d5點(diǎn)三相短路(10kV母線)X6=XT3+((X1+XT1)//(X5+XT2))=0.1615+1.073208×E5=E1×（Id5max=E5X6則10kV母線短路的有名值Id5max=1.552669×SB3UB折算到35kV電流值為Id5max=2.422795kA、d6點(diǎn)三相短路(10kV負(fù)荷線路末端)X7=XL5+XT3+((X1+XT1)//(X5+XT2))=0.4+0.1615+1.073208×Id6max=E5X7則10kV負(fù)荷線路末端短路的有名值Id6max=0.957807×SB3UB折算到35kV電流值為Id6max=1.494568kA2.4.2、最小運(yùn)行方式2.4.2.1、d1點(diǎn)三相短路(110kV)最小方式運(yùn)行電源阻抗取最大（即最小方式運(yùn)行下的阻抗）X8=XS1max+XL1=0.9+0.020534=0.920534Id1min=E1X8=則110kV母線短路的有名值Id1min=1.086325×SB3UB=折算到35kV電流值為Id1min=1.695109kA2.4.2.2、d2點(diǎn)三相短路(35kV)最小方式運(yùn)行電源阻抗取最大（即最小方式運(yùn)行下的阻抗）X9=XS2max+XL2=0.9+0.054711=0.954711Id2min=E2X9=則該點(diǎn)短路的有名值Id2min=1.047437×SB3UB=、d3點(diǎn)三相短路(35kV)最小方式運(yùn)行電源阻抗取最大（即最小方式運(yùn)行下的阻抗）X10=XS3max+XL3=1.1+0.492235=1.592235Id3min=E3X10則該點(diǎn)短路的有名值Id3min=0.628048×SB3UB、d4點(diǎn)三相短路(35kV)最小方式運(yùn)行不考慮C2且電源阻抗取最大（即最小方式運(yùn)行下的阻抗，且因?yàn)閄L2+XS2＜XL3+XS3，所以僅考慮C3）X11=XS3+XL3+XL4=1.1+0.492235+0.195331=1.787566Id4min=E3X11則35kV母線短路的有名值Id4min=0.559420×SB3UB、d5點(diǎn)三相短路(10kV)最小方式運(yùn)行不考慮C1、C2且電源阻抗取最大（即最小方式運(yùn)行下的阻抗，且因?yàn)榭紤]C3計(jì)算時(shí)d5點(diǎn)的短路電流最小，所以僅考慮C3）X11=X10+XT2+XT3=1.787566+0.45525+0.1615=2.405316Id5min=E8X11則10kV母線短路的有名值Id5min=0.415746×SB3UB折算到35kV電流值為Id5min=0.648732kA、d6點(diǎn)三相短路(10kV負(fù)荷線路末端)最小方式運(yùn)行不考慮C1、C2且電源阻抗取最大（即最小方式運(yùn)行下的阻抗，且因?yàn)榭紤]C3計(jì)算時(shí)d6點(diǎn)的短路電流最小，所以僅考慮C3）X12=X11+XL5=2.405316+0.4=2.805316Id6min=E8X12則10kV負(fù)荷線路末端短路的有名值Id6min=0.356466×SB3UB=折算到35kV電流值為Id6min=0.556232k

第三章線路保護(hù)及整定3.1、線路1保護(hù)及整定、線路1的保護(hù)Ⅰ段Iop1Ⅰ=KrelⅠI(3)d1max=1.3×1.611515=2.094969保護(hù)Ⅰ段的靈敏系數(shù)校驗(yàn)I(3)d0min=E1XS1maxI(2)d0min=32×I(3)d0min=32KS.minⅠ=Id0min（2若按保護(hù)范圍計(jì)算Ip.minlI(2)d0min＜Iop1Ⅰ最小保護(hù)范圍為負(fù)，所以不適合安裝電流速斷保護(hù)。這是由于系統(tǒng)最小運(yùn)行方式與最大運(yùn)行方式下的阻抗之差大于線路阻抗，這使得系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下系統(tǒng)端發(fā)生短路時(shí)的短路電流小于最大方式運(yùn)行情況下線路末端的短路電流，因此會(huì)使得最小保護(hù)范圍反而為負(fù)。、線路1的保護(hù)Ⅱ段線路1的保護(hù)Ⅱ段應(yīng)與相鄰變壓器速斷保護(hù)配合，應(yīng)按躲過10kV母線最大運(yùn)行方式時(shí)流過保護(hù)處的最大三相短路電流來整定。同時(shí)要考慮電源C2、C3助增電流的影響。kb=X1+因此，Iop1Ⅱ=1kbKrelⅡId5max=11.816975保護(hù)Ⅱ段的靈敏系數(shù)校驗(yàn)KS.minⅡ=Id1min（2）I保護(hù)Ⅱ段的靈敏系數(shù)非常小，不滿足靈敏性的要求，這是因?yàn)榫€路1本身就不長，線路阻抗也小，使得最大方式與最小方式運(yùn)行情況下的短路電流相差不大。因此，不適合安裝帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)。、線路1的保護(hù)Ⅲ段按躲過電路最大負(fù)荷電流來整定IL1max=0.2008IB==Iop1Ⅲ=KrelⅢKssKre保護(hù)Ⅲ段的靈敏系數(shù)校驗(yàn)近后備保護(hù)：KS.minⅢ=Id1min（2）IopⅢ=遠(yuǎn)后備保護(hù)：KS.minⅢ=Id5min（2）IopⅢ不適合保護(hù)相鄰線路，但是可以保護(hù)本線路全長。整定時(shí)間：t=0.5s、采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)可以瞬時(shí)切除本線路全長的故障。1、按躲過保護(hù)區(qū)外短路時(shí)最大不平衡電流Iop=KrelIumbmax=KrelKstKerrId1max=1.2×0.5×0.1×1.611515=0.0966912、按躲過電流互感器二次回路斷線而導(dǎo)致的誤動(dòng)作Iop=KrelILmax=1.2×0.4=0.48Iop取上述最大值Iop=0.48靈敏系數(shù)校驗(yàn)：KS.min=Id1min（2）Iop=3整定時(shí)間：t=0因此，本線路可以采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，而采用定時(shí)限過電流保護(hù)作為本線路的近后備保護(hù)。3.2、線路2保護(hù)及整定3.2.1、線路2的保護(hù)Ⅰ段Iop2Ⅰ=KrelⅠI(3)d2max=1.3×1.527391=1.985608保護(hù)Ⅰ段的靈敏系數(shù)校驗(yàn)I(3)d0min=E2XS2maxI(2)d0min=32×I(3)d0min=32KS.minⅠ=Id0min（2若按保護(hù)范圍計(jì)算Ip.minlI(2)d0min＜Iop2Ⅰ最小保護(hù)范圍為負(fù)，所以不適合安裝電流速斷保護(hù)。這是由于系統(tǒng)最小運(yùn)行方式與最大運(yùn)行方式下的阻抗之差幾乎等于線路阻抗，加上可靠系數(shù)以及三相短路電流與兩相短路電流的變換系數(shù)，這使得系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下系統(tǒng)端發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流小于最大方式運(yùn)行情況下線路末端的短路電流，因此會(huì)使得最小保護(hù)范圍反而為負(fù)。3.2.2、線路2的保護(hù)Ⅱ段線路2的保護(hù)Ⅱ段應(yīng)與相鄰線路速斷保護(hù)配合，應(yīng)按躲過35kV母線最大運(yùn)行方式時(shí)流過保護(hù)處的最大三相短路電流來整定。同時(shí)要考慮電源C3助增電流的影響。kb=X2+因此，Iop2Ⅱ=1kbKrelⅡId4max=11.549146×1.1保護(hù)Ⅱ段的靈敏系數(shù)校驗(yàn)KS.minⅡ=Id2min（2）Iop保護(hù)Ⅱ段的靈敏系數(shù)非常小，不滿足靈敏性的要求，這是因?yàn)榫€路2本身就不長，線路阻抗也小，使得最大方式與最小方式運(yùn)行情況下的短路電流相差不大。因此，不適合安裝帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)。3.2.3、線路2的保護(hù)Ⅲ段按躲過電路最大負(fù)荷電流來整定IL2max=0.5998IB==Iop2Ⅲ=KrelⅢKssKre保護(hù)Ⅲ段的靈敏系數(shù)校驗(yàn)近后備保護(hù)：KS.minⅢ=Id2min（2）IopⅢ=遠(yuǎn)后備保護(hù)：KS.minⅢ=Id4min（2）IopⅢ=不適合保護(hù)相鄰線路，但是可以保護(hù)本線路全長。整定時(shí)間：t=0.5s、采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)可以瞬時(shí)切除本線路全長的故障。1、按躲過保護(hù)區(qū)外短路時(shí)最大不平衡電流Iop=KrelIumbmax=KrelKstKerrId2max=1.2×0.5×0.1×1.527391=0.0916432、按躲過電流互感器二次回路斷線而導(dǎo)致的誤動(dòng)作Iop=KrelILmax=1.2×0.4=0.48Iop取上述最大值Iop=0.48靈敏系數(shù)校驗(yàn)：KS.min=Id2min（2）Iop=3整定時(shí)間：t=0因此，本線路可以采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，而采用定時(shí)限過電流保護(hù)作為本線路的近后備保護(hù)。3.3、線路3保護(hù)及整定3.3.1、線路3的保護(hù)Ⅰ段Iop3Ⅰ=KrelⅠI(3)d3max=1.3×0.838761=1.090389保護(hù)Ⅰ段的靈敏系數(shù)校驗(yàn)I(3)d0min=E1XS3maxI(2)d0min=32×I(3)d0min=32KS.minⅠ=Id0min（2若按保護(hù)范圍計(jì)算Ip.minlI(2)d0min＜Iop3Ⅰ最小保護(hù)范圍為負(fù)，所以不適合安裝電流速斷保護(hù)。這是由于系統(tǒng)最小運(yùn)行方式與最大運(yùn)行方式下的阻抗之差幾乎等于線路阻抗，加上可靠系數(shù)以及三相短路電流與兩相短路電流的變換系數(shù)，這使得系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下系統(tǒng)端發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流小于最大方式運(yùn)行情況下線路末端的短路電流，因此會(huì)使得最小保護(hù)范圍反而為負(fù)。3.3.2、線路3的保護(hù)Ⅱ段線路3的保護(hù)Ⅱ段應(yīng)與相鄰線路速斷保護(hù)配合，應(yīng)按躲過35kV母線最大運(yùn)行方式時(shí)流過保護(hù)處的最大三相短路電流來整定。同時(shí)要考慮電源C2助增電流的影響。kb=X2+因此，Iop3Ⅱ=1kbKrelⅡId4max=12.821010×1.1保護(hù)Ⅱ段的靈敏系數(shù)校驗(yàn)KS.minⅡ=Id3min（2）Iop保護(hù)Ⅱ段的靈敏系數(shù)非常小，不滿足靈敏性的要求，這是因?yàn)榫€路3本身就不長，線路阻抗也小，使得最大方式與最小方式運(yùn)行情況下的短路電流相差不大。因此，不適合安裝帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)。3.3.3、線路3的保護(hù)Ⅲ段按躲過電路最大負(fù)荷電流來整定IL3max=0.5998IB==Iop3Ⅲ=KrelⅢKssKre保護(hù)Ⅲ段的靈敏系數(shù)校驗(yàn)近后備保護(hù)：KS.minⅢ=Id3min（2）IopⅢ=遠(yuǎn)后備保護(hù)：KS.minⅢ=Id4min（2）IopⅢ雖然靈敏性不夠，但是這是由于考慮最小運(yùn)行方式。一般情況下，不適合保護(hù)相鄰線路，但是可以保護(hù)本線路全長。整定時(shí)間：t=0.5s、采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)可以瞬時(shí)切除本線路全長的故障。1、按躲過保護(hù)區(qū)外短路時(shí)最大不平衡電流Iop=KrelIumbmax=KrelKstKerrId3max=1.2×0.5×0.1×0.838761=0.0503262、按躲過電流互感器二次回路斷線而導(dǎo)致的誤動(dòng)作Iop=KrelILmax=1.2×0.4=0.48Iop取上述最大值Iop=0.48靈敏系數(shù)校驗(yàn)：KS.min=Id3min（2）Iop=32但是這是考慮所有負(fù)荷均有系統(tǒng)3供給才會(huì)使得靈敏系數(shù)降低，正常情況下靈敏系數(shù)會(huì)很高。譬如：若系統(tǒng)3僅提供50%的負(fù)荷用電量，靈敏系數(shù)就會(huì)提高一倍。所以，仍可采用縱連差動(dòng)保護(hù)。整定時(shí)間：t=0因此，本線路可以采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，而采用定時(shí)限過電流保護(hù)作為本線路的近后備保護(hù)。3.4、線路4保護(hù)及整定線路2與線路3結(jié)合然后與線路4相連，但是線路4首段沒有斷路器，因此不能單獨(dú)設(shè)置保護(hù)。可以由線路2、3的定時(shí)限過電流保護(hù)來保護(hù)此線路，雖然靈敏性不夠，但是那是假設(shè)當(dāng)只有C2、C3一個(gè)電源存在時(shí)，并且負(fù)荷全由C2、C3供給。這才使得靈敏性變低，在一般情況下線路2、3的定時(shí)限過電流保護(hù)完全可以保護(hù)線路4全長。3.5、線路5保護(hù)及整定3.5.1、線路5的保護(hù)Ⅰ段Iop5Ⅰ=KrelⅠI(3)d6max=1.3×0.9578071.245149=1.245149保護(hù)Ⅰ段的靈敏系數(shù)校驗(yàn)I(3)d5min=0.415746I(2)d5min=32×I(3)d5min=32KS.minⅠ=Id5min（2若按保護(hù)范圍計(jì)算Ip.minlI(2)d5min＜Iop5Ⅰ最小保護(hù)范圍為負(fù)，所以不適合安裝電流速斷保護(hù)。3.5.2、線路5的保護(hù)Ⅱ段無法得知相鄰線路，所以無法設(shè)置保護(hù)Ⅱ段。3.5.3、線路5的保護(hù)Ⅲ段無法得知負(fù)荷，所以無法設(shè)置保護(hù)Ⅲ段。、采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)可以瞬時(shí)切除本線路全長的故障。1、按躲過保護(hù)區(qū)外短路時(shí)最大不平衡電流Iop=KrelIumbmax=KrelKstKerrId1max=1.2×0.5×0.1×0.957807=0.0574682、按躲過電流互感器二次回路斷線而導(dǎo)致的誤動(dòng)作Iop=KrelILmax=1.2×0.05=0.06Iop取上述最大值Iop=0.06靈敏系數(shù)校驗(yàn)：KS.min=Id6min（2）Iop=3整定時(shí)間：t=0對(duì)于負(fù)荷線路適合使用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，對(duì)于重要負(fù)荷采用雙回線路供電的還可以加裝橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。

第四章變壓器保護(hù)及整定4.1、差動(dòng)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)用來反映變壓器繞組，引出線及套管上各種短路故障，是變壓器的主保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)整定值計(jì)算：（選定低壓側(cè)為基本側(cè)）1、躲過變壓器勵(lì)磁涌流：ITN=403Iop=KrelITN=1.3×0.4=0.522、躲過電流互感器二次斷線不應(yīng)誤動(dòng)作的條件：Iop=KrelILmax=1.3×0.4=0.52（不知道具體負(fù)荷取額定值為最大負(fù)荷電流）3、躲過外