110KV电网继电保护课程设计


    引言
    电力系统继电保护作电气工程动化专业门课程包括课堂讲学课程设计等部分完成理学基础进步加深理知识理解专业特安排次课程设计电现代社会中重方便源发电厂正形式量转换成电电变压器电压等级输电线路输送分配户通种电设备转换成适合户需形式量输送电程中电力系统希线路较性电力系统受外界干扰时保护线路种继电装置应该较时保护动作切断障点极限度降低电力系统供电范围电力系统继电保护达目设置次设计务包括六部分分运行方式选择电网元件参数负荷电流计算短路电流计算继电保护距离保护整定计算校验继电保护零序电流保护整定计算校验选择保护装置进行综合评价中短路电流计算电气设备选择设计重点通次线路保护设计巩固学期学电力系统继电保护课程理知识提高提出问题思考问题解决问题力











    1 运行方式选择
    11 运行方式选择原
    111 发电机变压器运行方式选择原
    (1)发电厂两台机组时般应考虑全停方式台检修台
    障三台机组时选择中两台容量较机组时停方式水电厂应根水库运行方式选择
    (2)发电厂变电站母线接台变压器般应考虑中容量
    台停
    112 变压器中性点接选择原
    (1)发电厂变电低压侧电源变压器中性点均接
    (2)耦型绝缘求变压器中性点必须接
    (3)T接线路变压器接运行宜
    (4)防止操作电压操作时应时变压器中性点接操作完毕
    断开种情况接运行考虑
    113 线路运行方式选择原
    (1)发电厂变电站线线接条线路般考虑选择条线路检修
    条线路障方式
    (2)双回路般考虑时停
    114 流保护电短路电流计算方式选择
    (1)相间保护
    单侧电源辐射形网络流保护短路电流出现运行方式
    短路电流出现运行方式
    双电源网络般(取Z1Z2时)侧电源运行方式关单侧电源方法选择
    环状网络中线路流保护电短路电流应选取开环运行方式开环点应选整定保护线路相邻线线路电短路电流应选闭环运行方式时合理停该保护背机组变压器线路
    (2)零序电流保护
    单侧电源辐射形网络流保护零序短路电流零序电流选择方法参相间短路中述需注意变压器接点变化
    双电源网络环状网样参相间短路中述重点考虑变压器接点变化
    115 选取流保护负荷电流原
    选取流保护负荷电流原:
    (1)备电源动投入引起增加负荷
    (2)联运行线路减少负荷转移
    (3)环状网络开环运行负荷转移
    (4)双侧电源线路侧电源突然切发电机引起侧增加负

    12 次设计具体运行方式选择
    电力系统运行方式变化直接影响保护性继电保护进行整定计弊前首先应该分析运行方式里着重说明继电保护运行方式指电网某种连接情况通保护电流值继电保护运行方式指电网某种连接情况通保护电流值系统运行方式定保护运行方式系统运行方式定保护运行方式
    现结合次设计具体说明系统运行方式设备全部投入运行系统运行方式发电机G1投入发电机G2停运

    2 电网元件参数计算负荷电流计算
    21 基准值选择
    基准功率:SB100MV·A 基准电压:VB115KV
    基准电流:IB SB
    基准阻抗:ZB
    电压标幺值:E
    22 电网元件等值电抗计算
    221 输电线路等值电抗计算
    Xl 取04
    (1)线段AS2段
    正序负序电抗:


    零序阻抗:

    XL1(0)*XL1(0)ZB045
    (2)线段AB(L2)等值电抗计算:
    正序负序电抗:


    零序阻抗:


    (3)线段AB(L3)等值电抗计算:
    正序负序电抗:


    零序阻抗:


    (4)线段AB(L4)等值电抗计算:
    正序负序电抗:


    零序阻抗:

    222 变压器等值阻抗计算
    (1)变压器1B2B等值阻抗计算:

    (2)变压器3B4B等值阻抗计算:

    (3)变压器5B6B等值阻抗计算:

    223 发电机等值电抗计算
    (1)发电机G1G2电抗标幺值计算:

    224 负荷电流计算
    (1)5B6B允许额定电流:

    3B4B允许额定电流:

    (2)求知BS1AS2 CT变:60056005
    取AS2线路负荷电流:500A05KA
    BS1线路取负荷电流:400A04KA
    225 线路运行方式流断路器负荷电流
    (1)保护1方式:发电机G1G2全投入通保护1负荷电流:

    保护1运行方式:发电机G2停线路全部运行
    (2)保护3运行方式:发电机G1G2全投入通保护3负荷电流:
    Ifh·max·305KA保护3 运行方式:
    发电机G2停全线运行
    (3)保护4运行方式:发电机G1G2全投入通保护4负荷电流:If h·max·404+016*204+033073KA保护4 运行方式:发电机G2停全线运行
    (4)保护6运行方式:发电机G1G2全投入通保护6负荷电流:Ifh·max·604KA
    (5)保护2保护5正常运行时正电流流正电流通定电路发生障保护2保护5装设方功率继电器
    3 短路电流计算
    31电网短路等效电路
    短路电流计算电网继电保护配置设计基础考虑运运行方式(两台电机全部投入)时线路末端短路计算情况运行方式(台电机投入)时线路末端短路计算情况电网等效电路图:

















    图311 电网短路等效电路图
    32 短路电流计算
    321 d1点短路时流断路
    (1)d1点短路运行方式等值电路图:








    图321 d1点短路时运行方式等值电路图
    进步简化:







    图322 正负序短路电路图




    (2)d1点两相短路时运行方式短路电流

    (3)运行方式两相短路零序短路电流

    图323运行方式亮相短路零序短路电流
    322 d2 发生短路时流短路1
    (1) 运行方式正序短路电流








    图324 d2 发生短路时运行方式等值电路图
    做出正负序短路电路图:









    图325做出正负序短路等值电路图


    (2) 运行方式两相短路正序电流

    (3)运行方式两相短路零序电流

    图326运行方式两相短路零序短路电流

    323 d3 短路时流断路器1
    (1)d3 短路运行方式等值电路图:










    图327运行方式d3 点短路等值电路图
    做出正负序短路电路图:

    图328正负序短路电路图


    (2)运行方式两相短路正序电流

    (3) 运行方式两相短路零序电流

    图329运行两相短路零序电流

    324 d4 点短路时流短路器1
    (1)d4 点短路运行方式等值带南路图:















    图320运行方式d4 点短路时等值电路图
    做出正负序短路电路:

    图331正负序短路电路图







    (2)运行方式两相短路正序电流

    (3)运行方式两相短路零序电流

    图332 运行方式两相短路零序电路图

    325 d5点短路时流断路器
    (1)d5点短路时运行方式等值电路图:


    图333 运行方式等值电路图
    作出正负序短路电路图:

    图334 正负序电路图


    (2)运行方式两相短路正序电流

    (3)运行方式两相短路零序电流

    图335 运行方式两相短路零序电路图

    336 d6 点短路时流断路器
    (1)d6点短路时运行方式等值电路图:

    图336 d6短路时运行方式等值电路图
    作出正负序短路电路图:

    图337 正负序电路图


    (2)运行方式两相短路正序电流






    (3)运行方式两相短路零序电流















    图338 运行方式两相短路零序电路图



    4继电保护整定计算校验
    41断路器1距离保护整定计算校验
    411距离保护Ⅰ段整定计算
    (1)动作阻抗:
    输电线路躲线路末端短路整定

    (2)动作时限:
    距离保护Ⅰ段动作时限保护装置动作时限决定延时0
    412距离保护Ⅱ段整定计算
    (1)动作阻抗:
    列三条件选择(取)
    相邻线路L1(AS2)保护Ⅰ段相配合作出等效电路图:

    图411 整定Ⅱ段时求电路
    显然图知:

    相邻线路L2(AB)保护Ⅱ段相配合作出等效电路图:

    图412整定Ⅱ段时求电路
    显然图知:


    相邻变压器快速保护相配合作出等效电路图:

    图413整定Ⅱ段时求电路
    显然图知:

    取三计算值中值Ⅱ段整定值
    (2)动作时间:
    相邻保护Ⅰ段相配合
    恰满足相邻线路L2变压器保护配合求
    (3)灵敏性检验:
    满足保护求
    413距离保护Ⅲ段整定计算
    (1)动作阻抗:
    躲开负荷阻抗选择取



    (2)动作时间:

    (3)灵敏性检验:
    线路末端短路时灵敏系数:
    满足求
    相邻元件末端时灵敏系数:
    Ⅰ段相邻元件L1(AS2)段末端灵敏系数:

    作出等效电路图:


    图414整定Ⅱ段时求电路
    显然图知:

    满足求
    Ⅱ段相邻元件L2(AB)段末端灵敏系数:
    做出等效电路图图415

    图415相邻元件L2时整定等效电路
    显然图知


    满足求

    Ⅲ 相邻变压快速保护相配合
    做出等效电路图图416


    图416相邻线路变压器时整定等效电路
    显然图知

    符合求
    42 断路器2距离保护整定计算校验
    <1>动作阻抗:取

    <2>动作时限:
    断路器2没线路断路器2需进行第Ⅱ段第Ⅲ段整定需保护装设方功率继点保护
    43 断路器3距离保护整定计算校验
    <1>动作阻抗:取

    <2>动作时限:
    断路器3没线路断路器3需进行第Ⅱ段第Ⅲ段整定
    44 断路器4距离保护整定计算校验
    441距离保护Ⅰ段整定计算
    <1>动作阻抗:取

    <2>动作时限:
    442距离保护Ⅱ段整定计算
    <1>动作阻抗:列两种情况选择(取)
    相邻线路段线路Ⅰ段相配合作出等效电路图图147

    图417相邻线路L4时整定等效电路
    显然图知:




    相邻变压器保护相配合作出等效电路图图148

    图418相邻线路变压器时整定等效电路
    显然图知:


    取式计算中值整定值
    <2>动作时限

    <3>灵敏度校验
    满足求
    443距离保护Ⅲ段整定计算
    (1)动作阻抗:躲开负荷阻抗选择(方阻抗继电器)





    (2)动作时间:
    (3)灵敏度检测
    ①线路末端灵敏度系数
    符合求
    ②相邻元件灵敏度系数:
    Ⅰ相邻线路L(BS)末端灵敏度系数:作出等效电路图:

    图419相邻线路L4时整定等效电路
    显然右图知:

    符合求
    Ⅰ相邻变压器末端灵敏度系数:


    符合求
    45断路器5距离保护整定计算
    (1)动作阻抗:
    躲线路末端短路时整定
    (2)动作时间:
    断路器没线路断路器需进行第Ⅱ段第Ⅲ段整定计算需断路器5装设功率方继电器
    46断路器6距离保护整定计算
    (1)动作阻抗:
    躲线路末端短路时整定
    (2)动作时限:
    断路器6没线路断路器6需进行第Ⅱ段第Ⅲ段整定计算
    5继电保护零序电流保护整定计算校验
    51继电保护零序电流保护整定计算校验
    511零序电流保护Ⅰ段整定计算
    (1)躲开线路出处单相接两相接短路时
    出现零序电流

    (2)躲开线路三相触头期闸时出现零序电流

    ① 相相断开两相流断路器零序电流:

    ② 两相相断开相流断路器零序电流

    (3)取两种情况较值

    整定值:
    512 零序电流保护II段整定计算
    (1)起动电流
    零序II段起动电流应段路零序I段相配合
    该保护线段保护间中性点接变压该保护起动电流I0dZ取KK12 I04973uA
    Id03s*XL1 cos[XT12+XL3(0)+XT52XL1(0)+XL2(0)+XL1(0)
    045[0373+009+0073+045+027]
    0358
    Id0is*Id03s**I00358*49731780KA
    I0dZKK*Id03s12*17802136KA
    (2)动作时限
    零序II段动作时限相零线路零序I段保护相配合动作时限般取05s
    (3)灵敏度检验
    零序II段灵敏系数应线路末端接短路时零序电流校验满足Kem≥15求Kem3I0minI0dZ3*497321366985>15符合求
    513零序电流保护III段整定计算
    (1)起动电流
    躲开条线路出现三相间短路时出现衡电流IbpmaxIbpmax015KA Kk Ibp12*015018KA
    线路零序电流III段相配合保护零序III段保护范围超出相邻线路零序III段保护范围
    起动电流整定I0dzKK*Ibp3s
    IjsXT42XL1(0)XL3(0)+XT12+XT42XL1(0)0252
    IjsIjs*Ibpmax0252*0150038KAIbpis0038KA
    I0dZKK*Ibp3s12*003800456KA
    取较值作零序III段起动电流I0dZ018KA
    (2)灵敏度校验:
    作线路备保护时流保护零序电流3I0min检验求Kem≥2Kem3I0minI0dZ3*015001825>2符合求
    (3)动作时限
    保证选择保护动作时限阶梯原选择
    T1t4+△t15s
    52断路器2零序电流保护整定计算校验
    (1)躲开条线路出口处单相接两相接短路时出现零序电流Kk12
    I0dzKK*3I0max12*3*712325643KA
    (2)躲断路器三相触头期闸间时出现零序电流
    3I0dZKK*3I0bt
    先合两相相断开相
    3I0bt3*2E(2Z1+Z0)6*115(2*4+12)345KA
    先合两相相断开相
    3I0bt3*2E(Z1+2Z0)6*115(4+12*2)414KA
    整定值:I0bt414KA
    断路器3回线路需整定零序保护第II第III段
    53断路器3零序电流电流保护整定计算校验
    (1)躲开条线路出口处单相接两相接短路时出现零序电流:
    I0dZ KK*3I0max12*0892107KA

    (2)躲开断路器三相触头期合闸时出现零序电流3I0st I'0dzKk'*3I0st
    ①先合相相断开两相
    3I0st2*3E(2Z1+Z0)6*115(2*20+60)69KA
    ②先合三相相断开相
    3I0st2*3E(Z1+2Z0)6*115(20+2*60)4929KA
    3I0st取较者I'0dzKk*3I0st12*69828KA
    整定值:I0dz828KA
    线路L1110KV电压等级回路需整定零序保护第Ⅱ段第Ⅲ段
    54 断路器4零序电流保护整定计算校验
    541断路器4零序电流保护Ⅰ段整定计算
    ()躲开条线路出口处单相接两相接短路时出现零序电流I0dzKK3I0max12*3*15285508KA
    (二)躲开断路器三相触头时期合闸时出现零序电流3I0stI0dz KK3I0st
    ①先合相相断开两相
    3I0st2*3E(2Z1+Z0)6*115(2*12+36)115KA
    ②先合三相相断开相
    3I0st2*3E(Z1+2Z0)6*115(12+36*2)8214KA
    3I0st取者I0dzKk*3I0st12*3*115414KA
    整定值:I0dz414KA
    542断路器4零序电流保护Ⅱ段整定计算
    ()起动电流
    零序Ⅱ段起动电流应线路零序Ⅰ段相配合
    该保护条线路保护间中线点接变压器该保护起动电流I0dz取KK12I0712315285595KA
    Id03s* [(XL3(0)+XT12)XL1(0)XT32XL2(0)][(XL3(0)+XT12) XL1(0)XT32XL2(0)]+XL4(0)
    0087
    Id03s Id03s*I00087*55950487KA
    (二)动作时限:动作时限般取05s
    (三)灵敏度校验:
    零序Ⅱ段灵敏度系数应线路末端接短路时零序电流时校验满足Klm≥15求 Klm3I0minI0dz3*55950584287>15 符合求
    543断路器4零序电流保护Ⅲ段整定计算
    ()起动电流
    ①躲开条线路出处相间短路时出现衡电流 Ibpmax Ibpmax0044KA*KK12
    I0dz KKIbpmax12*3*00440158KA
    ②条线路零序电流Ⅲ段相配合保护零序Ⅲ段保护范围超出相邻线路零序Ⅲ段保护范围
    起动电流整定:I0dz KKIdpis
    Iis*XT52(XT52+XL4(0))039
    IisIis* Idpis039*00440017KA Idpis0017KA
    I0dz KKIdpis12*0017KA0021KA
    取较值作零序Ⅲ段起动电流00dz0158KA
    (二)动作时限:保证选择性保护动作时限阶梯原选择t4t6+△t1s
    (三)灵敏度校验:
    求Klm≥2Klm3*01500158285KA>2
    符合求
    55 断路器5零序电流保护整定计算校验
    ()躲开条线路出口处单相接两相接短路时出现零序电流3I0*MAXK'K12I'0dzK'K*3I0*MAX12*3*713225657KA
    (二) 躲断路器三相触头期闸时出现零序电流3I0*st
    I'0*dzK'k*3I0st
    先合相相断开两相
    3I0st6E(2Z1+Z0)6*115(2*12+36)115KA
    先合三相相断开相
    3I0st6E(Z1+2Z0)6*115(12+36*2)821KA
    3I0st取较者I'0dzKk*3I0st12*115138KA
    整定值:I0dz138KA
    断路器回线路需整定零序保护第Ⅱ段第Ⅲ段
    56 断路器6零序电流保护整定计算校验
    ()躲开条线路出口处单相接两相接短路时出现零序电流3I0*MAX
    K'K12I'0dzK'K*3I0*MAX12*3*15285501KA
    (二) 躲断路器三相触头期闸时出现零序电流3I0*st
    I'0*dzK'k*3I0st
    ① 先合相相断开两相
    3I0st6E(2Z1+Z0)6*115(2*104+312)13269KA
    ② 先合三相相断开相
    3I0st6E(Z1+2Z0)6*115(104+312*2)9478KA
    3I0st取较者I'0dzKk*3I0st12*1326915923KA
    整定值:I0dz138KA
    线路L4110KV电网中回线路需整定零序保护第Ⅱ段第Ⅲ段
    6选择保护装置进行综合评价
    61 零序电流保护评价
    零序电流保护通常段组成般四段式根椐运行需增减段数某运行情况需设置两段二段改善保护效果接距离保护般二段式般测量序阻抗基原理接距离保护保护性受接电阻影响
    线路配置接距离保护时根椐运行需般应配置阶段式零序电流保护特零序电流保护中定值保护段检测较接电阻短路障较优越零序电流保护宜取消适减少设置段数
    零序电流保护接距离保护般阶梯特性构成整定配合遵循反映种障类型保护级间必须相互配合原考虑相邻级接保护相配合装设接短路障保护时般原理保护间进行配合整定
    62 电流保护综合评价
    电流速断保护保护线路部分限时电流速断保护保护线路全长作段线路备保护必须采定时限电流保护作线路相邻线路备保护实际供配电线路定装设三段式电流保护处电网未端附保护装置定时限电流保护时限05时没防止导线烧损保护配合求情况装设电流速断保护限时电流速断保护电流保护作保护
    三段式电流保护优点简单般情况较快切障缺点灵敏度受保护方式短路类型影响外单侧电源网络中选择性般适35KV电网保护中
    63 距离保护综合评价
    优点:满足电源复杂电网保护动作选择性求阻抗继电器时反应电压降低电流增动作距离保护较电流保护较高灵敏度中Ⅰ段距离保护基受运行方式影响ⅡⅢ段受系统运行变化影响较电流保护保护区域较稳定
    缺点:实现全线瞬动双侧电源线路全线30﹪~40﹪第Ⅱ段时限跳闸稳定较高求超高压远距离输电系统说接受阻抗继电器身较长复杂增设振荡闭锁装置电压断线闭锁装置距离保护装置调试较麻烦性相低






    结束语
    次设计针110KV电网运行方式短路障类型情况进行分析计算整定次设计涉运行方式类型短路电流计算次设计增加难度进行设计时首先元件参数标准化保护线路未端短路时进行短路电流计算零序电流计算整定时保护分进行零序电流保护整定距离保护阻抗整定进行灵敏度较验
    通次设计获知识余加强独立提出问题思考问题解决问题力中少收获心思想方面更加成熟力进步发展次课程设计学专业知识新更深层次认识次设计中深深体会理知识重性牢固掌握学知识更应实践中次设计提高思考问题解决问题力思维更加缜密学工作裨益
    次课程设计利完成学老师帮助分开某知识模棱两情况亏学热心帮助度难关更老师悉心教导分开解开难题时亏老师耐心指导设计利进行
    衷心次感谢苏老师悉心教导位学帮助












    谢辞
    首先感谢苏老师苏老师耐心指导帮助利完成课程设计电路设计调试整程中老师里学会专业方面知识
    次整设计程中然遇许困难继电保护知识更深解加深专业知识理解课程设计加强动手力帮助提升思考力
    次设计程中苏老师该文选题构思定稿环节予细心指引教导终完成设计
    学中老师严谨治学态度丰富渊博知识敏锐学术思维精益求精工作态度侮倦师者风范终生学楷模老师高深精湛造诣严谨求实治学精神永远激励着年中众老师关心支持帮助谨老师致衷心感谢崇高敬意
    感谢课程设计中帮助学没支持帮助设计利进行















    参 考 文 献
    [1]韩笑电气工程专业毕业设计指南继电保护分册[M]北京中国水利电力出版社2003
    [2]仰赞温增银电力系统分析册[M]武汉华中科技学出版社2002
    [3]贺家李宋矩电力系统继电保护原理[M]北京中国电力出版社1994
    [4]尹项根克娥电力系统继电保护原理应册[M]武汉华中科技学出版社2001
    [5]陈德树计算机继电保护原理技术[M]北京中国水利出版社1992
    [6]孙国凯霍利民电力系统继电保护原理[M]北京中国水利出版社2002
    [7]关国家标准设计规程规范图纸



















    附录(设计总图)

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