继电保护课程设计

车辆与动力工程学院课程设计说明书1河南科技大学课 程 设 计 说 明 书课程名称 电力系统继电保护 题 目 110KV 电网继电保护设计-电流保护 学 院 车辆与动力工程学院 班 级 农业电气化与自动化 091 班 学生姓名 王唯 指导教师 邱兆美 日 期 2013 年 1 月 15 日 车辆与动力工程学院课程设计说明书1110KV 电网继电保护设计电流保护摘 要电力系统的发电，送电，变电和用电具有同时性，决定了它每一个过程的重要性。电力系统要通过设计、组织，以使电力能够可靠、经济地送到用户。在电力系统线路继电保护中，对供电系统最大的威胁就是短路故障，它会给系统带来巨大的破坏作用，因此我们必须采取措施来防范它，在这个过程中，电流保护是很重要的一部分。要完成电力系统继电保护的基本任务，首先必须“区分”电力系统的正常、不正常工作和故障三种运行状态， “甄别”出发生故障和出现异常的元件。本设计根据电力元件在这三种运行状态下的可测参量的“差异” ，实现对正常、不正常工作和故障元件的快速“区分” ，并自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。可见，继电保护对保证系统安全、稳定和经济运行，阻止故障的扩大和事故的发生，发挥着极其重要的作用。因此，在线路电流保护中合理配置继电保护装置，提高整定和校核工作的快速性和准确性，以满足现代电力系统安全稳定运行的要求，理应得到我们的重视。关键词： 输电线路，继电保护，电流保护车辆与动力工程学院课程设计说明书1第一章 绪论1.1 继电保护概述研究电力系统故障和危及安全运行的异常情况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等） ，使之免遭损害，所以称其继电保护。1.1.1 继电保护的任务当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。1.1.2 继电保护的作用由于电气设备内部绝缘的老化、损坏或工作人员的误操作、雷击、外力破坏等原因，可能使运行中的电力系统发生故障和不正常运行情况。常见的故障是各种形式的短路，如三相短路、两相短路、两相对地短路、中性点直接接地系统中的一相对地短路、电气设备绕组层间和匝间短路等。各种短路均会产生很大的短路电流，同时使电力系统的电压水平下降，从而引发如下严重后果。（1）短路电流产生的电弧将短路点的电气设备烧坏；（2）短路电流通过非故障设备，由于发热和电动力的作用，很可能使非故障元件损坏或缩短其使用寿命；（3）电力系统电压水平下降，影响用电单位的生产，出现次品及废品，甚至烧毁电动机；（4）电力系统电压下降，可能破坏电力系统的稳定，使系统振荡而导致崩溃。故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。事故，就是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到车辆与动力工程学院课程设计说明书1不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。系统事故的发生，除了由于自然条件的因素（如遭受雷击等）以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的几率，把事故消灭在发生之前。在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性之外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十几分之几 甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置以前，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置 。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器已被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电业部门常用继电保护一次泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一次则指各种具体的装置。电力系统中各种设备之间都有电或磁的现象,当某一设备发生故障,在很短的时间内就会影响到其他统的其他部分.因此,一旦电力系统出现故障,必须尽快将其切除,恢复正常运行,减少对用电单的影响;而当出现不正常运行情况时要及时处理,以免引起故障。继电保护装置是一种能反应电力系统电气设备发生故障或不正常工作状态而作用于开关跳闸或发出信号的自动装置。 1.1.3 继电保护装置具备的基本要求继电保护装置必须具备以下五项基本要求：（1）安全性；在不该动作时，不发生误动作。 （2）可靠性；在该动作时，不发生拒动作。 （3）快速性；能以最短时限将故障或异常消除。 （4）选择性；在可能的最小区间切除故障，保证最大限度地向无故障部分继续供电。 （5）灵敏性；反映故障的能力，通常以灵敏系数表示。选择继电保护方案时，除设置需满足以上五项基本性能外，还应车辆与动力工程学院课程设计说明书1注意其经济性，即不仅考虑保护装置的投资和运行维护费，还必须考虑因装置不完善而发生拒动或误动对国民经济和社会生活造成的损失。1.2 继电保护的发展随着电力系统容量日益增大，范围越来越广，仅设置系统各元件的继电保护装置，远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严重事故。为此必须从电力系统全局出发，研究故障元件被相应继电保护装置的动作切除后，系统将呈现何种工况，系统失去稳定时将出现何种特征，如何尽快恢复其正常运行等。系统保护的任务就是当大电力系统正常运行被破坏时，尽可能将其影响范围限制到最小，负荷停电时间减到最短。此外，机、炉、电任一部分的故障均影响电能的安全生产，特别是大机组和大电力系统的相互影响和协调正成为电能安全生产的重大课题。因此，系统的继电保护和安全自动装置的配置方案应考虑机、炉等设备的承变能力，机、炉设备的设计制造也 应充分考虑电力系统安全经济运行的实际需要。为了巨型发电机组的安全，不仅应有完善的继电保护，还应研究、推广故障预测技术。1.3 课程设计任务1、原始资料电站 C 装机容量分别为 15MW，以单回 35kV 输电线路向变电所 B 供电,还以一回 35kV 联络线经 110kV 中心变电所与省电网连接。电站发电机功率因数为 0.75，暂态电抗 Xd 为 0.25；线路电抗标幺值为 ,AC 线 1.15，BC 线为0.38；变压器均为 YN，D11，三相变压器标幺电抗为X*1=0.5，X*2=0，X*3=0.25, 其它两相变压器 X*B=0.7，短路电压 Ud%=8.5%；系统标幺电抗 X*S=0.2。电网的接线示意如下：车辆与动力工程学院课程设计说明书1图 1-1 线路继电保护网络示意图2设计任务 系统保护配置方案与计算 25km 电流保护的接线图； 对本网络所采用的保护进行评价。车辆与动力工程学院课程设计说明书1第二章 短路电流计算2.1 短路电流的计算将图 2-1 电网进行电抗转换，对该电网求短路电流。系 统2 0 0 0 0 K V A2 5 K M3 5 K V1 0 K M2 * 7 5 0 0 K V A 1 0 0 0 0 K V A1 0 . 5 K V4 * 3 0 0 0 K W变 电 所 A电 站 C变 电 所 B6 . 3 K V1 1 0 K V6 . 3 K V图 2-1 线路继电保护网络示意图2.2 当 K1 点发生短路时，短路电流的计算2.2.1 最大运行方式下1、最大运行方式下 K1 点短路的等值电路图车辆与动力工程学院课程设计说明书1图56891 01 11 21 37变电所B电站C1234系统变电所 AK 1图 2-2 最大运行方式下 K1 点短路的等值电路图X1=0.2 X2=0.5 X3=0 X4=0.25 X5=1.15 X6=0.38 X7=0.7 X8=0.7 X9=0.7 X10=X11=X12=X13=0.25 2、排除变电所 B，合并整理其它电抗值得：车辆与动力工程学院课程设计说明书15891 41 5电站C1234系统变电所 AK 1图 2-3 最大运行方式下 K1 点短路的等值电路图X