继电保护专业课程设计正文.doc

引言电力系统继电保护作为电气工程及其自动化专业一门重要课程,重要涉及课堂讲学、课程设计等几种重要某些。在完毕了理论学习基本上，为了进一步加深对理论知识理解，本专业特安排了本次课程设计。电能是当代社会中最重要、也是最以便能源。而发电厂正是把其她形式能量转换成电能，电能通过变压器和不同电压级别输电线路输送并被分派给顾客，再通过各种用电设备转换成适合顾客需要其她形式能量。在输送电能过程中,电力系统但愿线路有比较好可靠性,因而在电力系统受到外界干扰时,保护线路各种继电装置应当有比较可靠、及时保护动作,从而切断故障点极大限度减少电力系统供电范畴。电力系统继电保护就是为达到这个目而设立。其中短路电流计算和电气设备选取是本设计重点。通过本次线路保护设计可以巩固咱们本学期所学电力系统继电保护这一课程理论知识，能提高咱们提出问题、思考问题、解决问题能力。1 110KV线路继电保护和自动装置配备1.1 保护装置配备1.1.1主保护配备由系统可知110KV线路配备有众联保护，全线路上任意点故障都能迅速切除。保证系统稳定安全运营。1.1.2后备保护配备考虑保护性能优越性：110线路应当配距离保护，但是距离保护复杂并且价格昂贵，维护困难。考虑经济优越性：可以尝试配三段式电流保护，同步由于系统是环网运营，相称于双电源运营一定要加方向元件。在110KV级别电力网络中，三段式电流保护也许在系统最小运营方式下没有保护范畴，如果系统在最小运营方式下运营几率不大状况下，并且资金不够状况下可以尝试三段式电流保护，基本可以保证系统正常运营。考虑系统运营方式：110KV高压输电网络应当属于大接地电力系统，需要配备零序保护。如上考虑到环网运营，也要加方向元件。保证保护不误动作。结论：继电保护保护装置配备不是一层不变，要考虑系统运营状况、经济状况、人员技能、环境影响等等状况，但是电力系统继电保护基本任务不变：1.自动、迅速、有选取将故障元件冲系统中切除。2.反映电力设备不正常运营状态，并依照运营维护条件，动作于发出信号或跳闸。1.2 自动装置配备1.2.1 简述电力系统自动装置是指在电力网中发生故障或异常时起控制作用设备，重要涉及自动重叠闸、备用电源自动投入装置、低频减载和失压解列装置等设备，电网中自动装置型号多、逻辑千变万化，在实际运营中会暴露某些问题。电网中自动装置配备，需要咱们进行全面考虑。1.2.2系统安全自动装置配备配备重叠闸：在电力系统故障中，打多数故障是输电线路故障。运营经验表白大多数线路故障是“瞬时性”故障，此时，如果把断开线路在合上，就能恢复正常供电。结论：如图所示：该系统为110KV输电线路系统，按照规定，每一种断路器都应当装有ARD装置，并与继电保护后加速配合形成重叠闸后加速保护，保证电力系统最大限度正常供电。配备备用电源自动投入装置：当线路或用电设备发生故障时，可以自动迅速、精确把备用电源投入用电设备中或把设备切换到备用电源上，不至于让顾客断电一种装置。结论：如图所示：该系统为110KV输电线路系统，依照系统规定，如果B变电站或C变电站中两台变压器，为了保证负荷可以长时间正常运营，应当加入AAT装置。配备低频、低压减载装置：它在电力系统发生事故浮现功率缺额使电网频率、电压急剧下降时,自动切除某些负荷,防止系统频率、电压崩溃,使系统恢复正常,保证电网安全稳定运营和对重要顾客持续供电。结论：如图所示：该系统为110KV输电线路系统，依照本地系统运营状况和系统规定，为了保证系统可以稳定运营，防止系统频率、电压崩溃应当在变电站B、C、D中配备低频、低压减载装置。2 110KV线路继电保护整定计2.1 系统条件：110k单电源环形网络如图所示，已知：（1）线路AB、BC、CA最大负荷电流分别为230、200、250，负荷自起动系数；（2）网络中各线路采用带方向或不带方向电流保护，变压器采用纵联差动保护作为主保护，变压器为，d11接线；（3） 发电厂最大发电容量为350，最小发电容量为250(发变组停运)；（4）各变电所引出线上后备保护动作时间如图示，后备保护时限级差t0.5s；（5）线路电抗每公里均为0.4；（6）电压互感器变比，AB、AC线路电流互感器变比，其他参数如图所示。（把线路AC改为40km） 试拟定：（1）保护1、3、5(或2、4、6)保护方式，以及各保护二次动作值，校验保护敏捷系数； （2）画出保护3(或4)原理接线图2.2 三段式电流保护整定计算1.计算网络参数：选用基准功率B=100MVA和基准电压为VB=115Vav电路图等值图2.2.1 计算BC线路其最大运营方式短路电流 CA线路断开，C端发生短路故障，各序网图如下所示正序负序零序 正序阻抗=0.371=零序阻抗故障点C：三相 化为有名值 两相 化为有名值 单相 化为有名值 两相接地： 化为有名值：2.2.2计算BC线路其最小运营方式短路电流各序网络图如下所示正序 零序转化为星形图化简如下：正序阻抗：=零序阻抗：故障点C短路电流计算如下： 三相 有名值 两相 有名值 单相 有名值 两相接地 = 4.062 有名值：2.3.1计算CA线路其最大运营方式短路电流各序网图如下所示：正序零序正序阻抗:=0.371=零序阻抗：故障点A短路电流计算如下： 三相： 化为有名值 两相 化为有名值 单相 化为有名值 两相接地： = 9.08A 化为有名值： 零序： 计算流过保护安装处短路电流： 分派系数：单相接地： 两相接地：2.3.2计算CA线路其最小运营方式短路电流各序网图如下所示：正序零序正序阻抗:=零序阻抗：故障点A短路电流计算如下： 三相 化为有名值 两相 化为有名值 单相 化为有名值 两相接地 化为有名值： 计算流过保护安装处短路电流： 分派系数： 单相接地 两相接地 2.4.1计算AB线路其最大运营方式短路电流各序网图如下所示：正序零序正序阻抗:=零序阻抗：故障点B短路电流计算如下：三相短路：=3.984 A；有名值 =916.33 A； 两相短路： =，有名值=793.57 A； 单相短路：=，有名值=1040.72 A； 两相接地：=4.33 A，有名值=996.10A； 计算流过保护安装处短路电流： 分派系数： =0.543；单相：=0.5431040.72=565.11A；两相：=0.543996.10=540.88A2.4.2计算AB线路其最小运营方式短路电流各序网图如下所示：正序零序正序阻抗:=零序阻抗：故障点B短路电流计算如下： 三相短路：=3.571A；化为有名值=821.43A； 两相短路：=3.093；化为有名值=711.40A； 单相短路：=4.237，化为有名值=974.58A 两相接地短路：=4.043A，有名值=929.92A； 计算流过保护安装处短路电流： 分派系数： 单相接地短路：=0.562974.58=547.71A； 两相接地短路：=0.562=522.62A2.3 距离保护整定计算2.3.1电力网相间距离保护整定计算环节（1）相间距离保护第段整定计算1）相间距离保护第段整定值重要是要躲过本线路末端相间故障。设线路AB首端断路器为1QF,Z则线路AB断路器1QF处相间距离保护第段整定值为： （4-1）式中：AB线路首端断路器1QF处相间距离保护第段整定值； 相间距离保护第段可靠系数，取0.85； 被保护线路AB正序阻抗。 2）相间距离保护第段动作时间为： 3）相间距离保护第段敏捷度用范畴表达，即为被保护线路全长80%85% （2） 相间距离保护段整定计算1） 按与相邻线路距离保护I段配合整定 （4-2）式中， 被保护线路AB阻抗； 相邻线路相间距离保护I段动作阻抗； 相间距离保护第段可靠系数，取0.80.85； 相间距离保护第段可靠系数，取0.8； 分支系数最小值，为相邻线路第段距离保护范畴末端短路时流过故障线电流之比最小值。 2）与相邻变压器纵差保护配合 （4-3）式中， =0.7 相邻变压器正序阻抗； 相邻变压器另侧母线，如D母线短路时流过变压器短路电流与被保护线电流之比最小值。取所有与相邻元件相间短路保护配共计算值中最小值为整定值。 3） 相间距离保护第段动作时间为： =0.5s 4） 相间距离保护第段敏捷度校验： （4-4） 5） 当不满足敏捷度规定期可与相邻线相间距离保护第段配合。这时有： （4-5）式中， =0.800.85 相邻线路相间距离保护第段整定值。这时，相间距离保护第动作时间为： =+式中， 相邻线路相间距离保护第段动作时间。（3） 相间距离保护段整定计算1）躲过被保护线路最小负荷阻抗采用方向阻抗继电器 （4-6）式中， 相间距离保护第段可靠系数，取1.21.3； 返回系数，取1.151.25： 自起动系数，取1； 电网额定相电压； 最大负荷电流； 阻抗元件最大敏捷角，取。 负荷阻抗角，取。 2）相间距离保护第段动作时间为： 3）相间距离保护第段敏捷度校验： 当作近后备时 （4-7） 当作远后备时 （4-8） 式中， 分支系数最大值。2.3.2.计算网络参数： 2.4距离保护整定计算2.4.1 1QF距离保护整定值计算：距离I段：动作时限：敏捷度校验：,满足敏捷度。距离II段：1)与相邻下级LBC段一段配合：2) 与相邻变压器和速断保护相配合 从上数据中选取最小为距离段动作阻抗即=24.48因K=1.531.3，满足条件保护1距离段动作时限为t=0.5s 距离段: 1)保护1距离段动作阻抗按躲过被保护线路最小负荷阻抗整定,最小负荷阻抗:2）与相邻线路距离保护3第段配合:取最小值得=35.36,K=,满足规定2.4.2 3QF距离保护整定值计算：（同理）I段：,K=85%,满足敏捷度规定，II段：1）与AC配合 2）与相邻变压器T6配合 =76 取以上两个数据最小值，则=27.2 敏捷度校验：K=，满足条件。 III段：1）按躲过被保护线路最小负荷阻抗整定, 最小负荷阻抗: 2）与相邻线路距离保护3第段配合比较以上两个数据取最小值，则=35.9，由于K满足规定,=1.0S。2.4.3 5QF距离保护整定值计算：(同理）I段：. 敏捷度K=85%,满足条件，=0S.II段：1）与AB配合 2）与相邻变压器T1、T2、T3配合 取以上两个数据最小值，则=23.17 敏捷度校验：K=，不满足条件，当=27.88时，K=1.391.3，故取=27.88.=0.5S III段：1）按躲过被保护线路最小负荷阻抗整定： 最小负荷阻抗: 2）与相邻线路距离保护1第段配合： 取以上两个数据最小值，则 =36.58,则K=，满足条件，=1.5S.注意依照设计规定：“系统容许最大故障切除时间为 0.85s”系统最低级别后备保护延时时间都已经超过了了1.5S，如果按照阶梯原则配合，不满足设计规定，因此不需要加装三段保护3对电流保护综合评价3.1 对零序电流保护评价零序电流保护普通由多段构成，普通是四段式，并可根椐运营需要增减段数。为了某些运营状况需要，也可设立两个一段或二段，以改进保护效果。接地距离保护普通是二段式，普通都是以测量下序阻抗为基本原理。接地距离保护保护性能受接地电阻大小影响很大。当线路配备了接地距离保护时，根椐运营需要普通还应配备阶段式零序电流保护。特别是零序电流保护中最小定值保护段，它对检测经较大接地电阻短路故障较为优越。因而，零序电流保护不适当取消，但可恰当减少设立段数。零序电流保护和接地距离保护普通按阶梯特性构成，其整定配合遵循反映同种故障类型保护上下级之间必要互相配合原则，重要考虑与相邻下一级接地保护相配合；当装设接地短路故障保护时，则普通在同原理保护之间进行配合整定。3.2 电流保护综合评价 电流速断保护只能保护线路一某些，限时电流速断保护只能保护线路全长，但不能作为下一段线路后备保护，因而必要采用定期限过电流保护作为本线路和相邻下一线路后备保护。事实上，供配电线路并不一定都要装设三段式电流保护。例如，处在电网未端附近保护装置，当定期限过电流保护时限不不不大于0.5时，并且没有防止导线烧损及保护配合上规定状况下，就可以不装设电流速断保护和限时电流速断保护，而将过电流保护作为主保护。三段式电流保护重要长处是简朴、可靠，并且普通状况下都能较快切除故障。缺陷是它敏捷度受保护方式和短路类型影响，此外在单侧电源网络中才有选取性。故普通合用于35KV如下电网保护中。3.3 距离保护综合评价重要长处：能满足多电源复杂电网对保护动作选取性规定；阻抗继电器是同步反映电压减少和电流增大而动作，因而距离保护较电流保护有较高敏捷度。其中段距离保护基本不受运营方式影响，而、段受系统运营变化影响也较电流保护要小某些，保护区域比较稳定。重要缺陷：不能实现全线瞬动。对双侧电源线路，将有全线3040第段时限跳闸，这对稳定有较高规定超高压远距离输电系统来说是不能接受。阻抗继电器自身较长复杂，还增设了振荡闭锁装置，电压断线闭锁装置，因而距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些。4. 电力网零序电流保护配备与整定计算4.1概述4.1.1零序电流保护特点中性点直接接地系统中发生接地短路，将产生很大零序电流分量，运用零序电流分量构成保护，可作为一种重要接地短路保护。由于它不反映三相和两相短路，在正常运营和系统发生振荡时也没有零序分量产生，因此它有较好敏捷度。另一方面，零序电流保护仍有电流保护某些弱点，即它受电力系统运营方式变化影响较大，敏捷度将因而减少；特别是在短距离线路上以及复杂环网中，由于速动段保护范畴太小，甚至没有保护范畴，致使零序电流保护各段性能严重恶化，使保护动作时间很长，敏捷度很低。当零序电流保护保护效果不能满足电力系统规定期，则应装设接地距离保护。接地距离保护因其保护范畴比较固定，对本线路和相邻线路保护效果都会有所改进。零序电流保护接于电流互感器零序电流滤过器，接线简朴可靠，零序电流保护普通由多段构成，普通是三段式，并可依照运营需要而增减段数。为了适应某些运营状况需要，也可设立两个一段或二段，以改进保护效果。4.2 零序电流保护整定计算运营方式分析4.2.1 接地短路计算运营方式选取计算零序电流大小和分布运营方式选取，是零序电流保护整定计算第一步。选取运营方式就是考虑零序电流保护所能适应发电机、变压器以及线路变化大小问题。普通可按下述条件考虑。（1）总原则是，无论发电厂或是变电所，一方面是按变压器设备绝缘规定来拟定中性点与否接地；另一方面是以保持对该母线零序电抗在运营中变化最小为出发点来考虑。当变压器台数较多时，也可采用几台变压器组合办法，使零序电抗变化最小。（2）发电厂母线上至少应有一台变压器中性点接地运营，这是电力系统过电压保护和继电保护功能所需要。为改进设备过电压条件，对双母线上接有多台（普通是四台以上）变压器时，可选取两台变压器同步接地运营，并各分占一条母线，这样在双母线母联短路器断开后，也各自保持着接地系统。（3）变电所变压器中性点分为两种状况，单侧电源受电变压器，如果不采用单相重叠闸，其中性点因班应不接地运营，以简化零序电流保护整定计算；双侧电源受电变压器，则视该母线上连接线路条数和变压器台数多少以及变压器容量大小，按变压器零序电抗变化最小原则进行组合。4.2.2 流过保护最大零序电流运营方式选取(1) 单侧电源辐射形电网，普通取最大运营方式，线路末端变压器中性点不接地运营。(2) 多电源辐射形电网及环状电网，应考虑到相临线路停运或保护相继动作，并考虑在最大开机方式下对侧接地方式最小，而本侧（保护背后）接地方式最大。(3) 计算各类短路电流值。4.3 最大分支系数运营方式和短路点位置选取(1) 辐射形电网中线路保护分之系数与短路位置无关。(2) 环状电网中线路分支系数随短路点移远而逐渐减小 。但事实上整定需要最大分支系数，故还是选取开环运营方式。(3) 环外线路对环内线路分支系数也与短路点关于，随着短路点移远，分支系数逐渐增大，可以增长到很大很大，但详细整定并不是选一种最大值，而应按实际整定配合点分支系数计算。4.4 零序电流保护整定计算4.4.1零序电流保护整定计算环节（1） 零序电流保护段整定1）按躲开本线路末端接地短路最大零序电流整定，即 (5-1)式中 可靠系数，取1.21.3；计算时取1.3线路末端接地短路时流过保护最大零序电流。2） 零序电流保护段保护最小保护范畴亦规定不不大于本保护线路长度15%。3）整定动作延时为0。（2） 零序电流保护段整定此段保护按满足如下条件整定：1）按与相邻下一级线路零序电流保护段配合整定，即 (5-2)式中 可靠系数，取1.1。 分支系数，按实际状况选用也许最小值； 相邻下一级线路零序电流保护I段整定值。 2）当按此整定成果达不到规定敏捷系数时，可改为与相邻下一级线路零序电流保护段配合整定： （5-3）3）零序段敏捷度校验： 1.31.5 （5-4）4）零序电流保护段动作时间： 当动作电流按式（7.2）计算时， 当动作电流按式（7.3）计算时，（3） 零序电流保护段保护整定此段保护普通是起后备保护作用。段保护普通是作为零序电流保护II段保护补充作用。零序电流保护段保护按满足如下条件整定：1）按躲开下一条线路出口处发生三相短路时，流过保护装置最大不平衡电流来整定 (5-5)式中 可靠系数。取1.25。 最大不平衡电流。 其中 (5-6)式中 非周期分量系数,取12； 电流互感器同性系数,取0.5； 电流互感器10%误差,取0.1； 下一级线路始端三相短路最大短路电流。 2） 零序段敏捷度校验： 当作为近后备保护时， 1.31.5 (5-7)当作为远后备保护时， 1.2 (5-8)式中 本线路末端短路时在小方式运营下最小零序电流。 下一级线路末端短路时在小方式运营下最小零序电流。 最大分支系数。3） 零序电流保护段动作时间：时限拟定:对于环型网络,若按阶梯原则与相邻线路配合时,会产生断路器误动现象因而应找出解环点因此必要选出某一线路保护段与其相邻保护段配合此即环网保护段动作时限起始点，此起始点选取原则是：应考虑尽量使整个环网中保护三段保护敏捷度较高。(1) 各段保护整定期间均应按整定配合原则增长时间级差。(2) 当分支系数随短路点移远而变大时，例如有零序互感平行线路，保护整定配合应按相配合保护段保护范畴末端进行计算，普通可用图解法整定，(3) 与相邻双回线路零序保护配合整定。当双回线路装设了横联差动保护时，为提高敏捷度，可按与横联差动保护配合整定，即按双回线路全线为迅速保护范畴考虑，但时间整定要考虑横联差动保护相继动作延时；如考虑双回线运营中将横联差动保护停用状况时，可相应提出将双回线路运营暂时改为单回线路运营办法。表5-1 零序电流保护整定计算成果表线路名称保护安装地点保护编号保护段整定值（A）动作时限（S）ABAB线路首端保护1474.89 0.0292.06 BCBC线路首端保护3469.87 CACA线路首端保护51038.14 4.4.2保护1零序整定（1）无时限电流零序电流保护:按躲过相邻下一线路出口即本线路末端单相或两相接地短路时,也许浮现最大3倍零序电流即:取最大值则有：以在距1号短路器15%处最小短路电流来检查敏捷度:取最小值即：（2）带时限零序电流速断保护:与相邻下一级线路BC段5DL零序电流保护第段相配合,即： 由此计算可得：，与下一相邻线路保护3配合:因此: 图5-6最小分支系数图由图5-6计算可得 图5-7最大分支系数图 图5-8星角变换图参照图5-7和图5-8可知：应更换更加敏捷接地距离保护.保护1末端短路时最小零序电流为： 4.4.3保护3零序整定（1）无时限电流速断保护整定以在距6号短路器15%处最小短路电流来检查敏捷度:应更换更加敏捷接地距离保护.4.4.4保护7零序整定（1）无时限电流速断保护整定以在距7号短路器15%处最小短路电流来检查敏捷度:应更换更加敏捷接地距离保护.5 零序电流保护评价在大接地电流系统中，采用零序电流保护和零序方向电流保护与采用三相完全星形接线电流保护和方向电流保护来防御接地短路相比较，前者具备较突出长处：(1) 敏捷度高(2) 延时小(3) 在保护安装处正向出口短路时，零序功率方向元件没有电压死区，而相间短路保护功率方向元件有电压死区。(4) 在电网变压器中性点接地数目和位置不变条件下，当系统运营方式变化时，零序电流变化较小，因而，零序电流速断保护保护范畴长而稳定。而相间短路电流速断保护，受系统运营方式变化影响较大。(5) 采用了零序电流保护后，相间短路电流保护就可以采用两相星形接线方式，并可和零序电流保护合用一组电流互感器，又能满足技术规定，并且接线也简朴。应当指出，在110KV及以上电压系统中，单相接地短路故障约占所有故障80%90%，而其他类型故障，也往往是由单相接地发展起来。因此，采用专门零序电流保护就有其更重要意义。因而，在大接地电流系统中，零序电流保护获得广泛应用。但是，零序电流保护也存在某些缺陷，重要体当前如下两方面：(1) 于短线路或运营方式变化很大电网，零序电流保护往往难于满足系统运营所提出规定，如保护范畴不够稳定或由于运营方式变化需要新整定零序电流保护。（2）220KV及以上电压电力系统，由于单相重叠闸应用，影响了零序电流保护对的工作，这时必要增大保护起动值，或采用办法使保护退出工作，待全相运营后再投入。6.课程设计总结 110KV线路继电保护及其二次回路设计，对于咱们即将毕业大学生来说，还是一种比较难课题。当我刚刚拿起这个毕业设计课题时，我有点懵：好像就是狗咬刺猬不懂得从何处下手。通过自己重复思考和查找资料，在一步一步地缓慢进行着。睡着时间流逝，110KV线路继电保护及其二次回路课程设计当前也已经做到课程设计总结这一步来了。回忆刚刚走过一种月历程设计历程，牺牲了诸多休息时间，几乎每天都在埋头苦干，桌子上书一天比一天多。但是虽然很辛苦，但是收获颇丰，当前以课程设计创作过程形式来总结如下：61.准备工作：1.正常状况下110KV环网运营方式是什么？结论：依照设计规定：发电厂最大发电容量为 3 50 MW，最小发电容量为 2 50 MW，系统正常运营方式为发电厂发电容量最大，输电网络闭环运营。2.110KV环网线路应当配备什么样保护？ 结论：主保护：重要输电线路需要装设纵联保护或距离保护。 后备保护：可以装设三段式电流保护、零序保护3.如果三段式电流保护满足规定，QF详细整定期，最大运营方怎么样运营？结论：1QF、3QF、5QF整定要在4QF断开状况下求得最大短路电流，然后在进行整定计算。4.短路电流计算基本知识和计算技巧：是用有名值还是用标么值计算？结论：系统有各种电压级别，运用标么值计算可以避免电压换算，较为简朴5.序网络图该如何画？ 结论：详细可以参照电力系统分析短路电流计算某些。6.如果保护不满足规定该怎么办？ 结论：计算过程中发现三段式电流保护一段就不满足规定，我办法是换距离保护。62. 网络计算1) 网络参数计算。2) 最大短路电流计算。3) 保护整定值计算。4) 敏捷度校验。5) 保护不满足规定解决办法。 参照文献：1电力系统稳态分析陈珩 主编 中华人民共和国电力出版社2电力系统暂分析陈珩 主编 中华人民共和国电力出版社3继电保护整定计算许建安 主编 中华人民共和国水利水电出版社。4电力系统分析于永源 杨绮雯 编 中华人民共和国电力出版社。5发电厂及变电站二次接线陈景惠 主编。6电力系统继电保护和自动装置设计规范GB50062-1992。9.电力系统继电保护 张保会主编 中华人民共和国电力出版社。