继电保护课程设计

继电保护课程设计题目220kV电网线路保护设计学院名称电气工程学院摘要：本文研究的是关于220kV电网继电保护。通过本次设计掌握和巩固电力系统继电保护的相关专业理论知识，熟悉电力系统继电保护的设计步骤和设计技能，根据技术规X,选择和论证继电保护的配置选型的正确性并培养自己在实践工程中的应用能力、创新能力和独立工作能力。有继电保护配置与选型的问题，还有电力系统的结构和运行问题。尤其，对于本文中1.1电力系统继电保护概论 1.2对继电保护动作的根本要求 1.3继电保护的构成 22220KV电网元件参数的计算42.1设计原如此和一般规定 42.2220KV电网元件参数计算原如此 442.3发电机参数的计算 52.4变压器参数的计算 62.4.1双绕组变压器参数计算公式： 62.5输电线路参数的计算 93输电线路上TA、TV与中性点接地的选择103.1输电线路上TA、TV变比的选择 3.1.1TA的配置原如此 3.2变压器中性点接地方式的选择 3.2.1变压器中性点接地的位置和数目的具体选择原如此 4短路电流的计算134.1.1电力系统短路计算的主要目的是： 4.2运行方式确定的原如此 4.3网络等效图的化简…………154.4关于相间距离保护的短路计算 4.4.1对1QF而言： 4.4.2最大分支系数Kb,max的计算 2/414.5关于零序电流保护的短路计算 4.5.1零序电流3Im的计算 204.5.2最大三相短路电路的计算r³)285自动重合闸325.1.1概述 5.1.2自动重合闸的配置原如此 5.2自动重合闸的根本要求 电力网主接线图…………………37word1.1电力系统继电保护概论继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和(1)选择性所谓速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障，对提高电力系统运行的可靠性具有重大的意义。(3)灵敏性所谓继电保护装置的灵敏性是指电气设备或线路在被保护X围内发生短路故障或不word继电保护装置可视为由测量局部、逻辑局部和执行局部等组成，如图1.1所示，各(1)测量局部(2)逻辑局部(3)执行局部1.4微机继电保护的特点(1)维护调试方便件完好，对于以成熟的软件，只要程序和设计时一样(这很容易检查),就必然会达到(2)可靠性高(3)易于获得附加功能(4)灵活性大word(5)保护性能得到很好改善word2220kV电网元件参数的计算运行，防止事故发生或扩大起了重要作用。应根据审定的电力系统设计(二次局部)原2.2220kV电网元件参数计算原如此(1)参数计算需要用到标幺值或有名值，因此做下述简介。标幺值=实际有名值(任意单位)/基准值(与有名值同单位)U*=U/UBZ*=Z/ZBS*=S/SB使用标幺值，首先必须选定基准值。电力系统的各电气量基准值的选择，在符合电IB=SB/√3UBwordUB和SB原如此上选任何值都可以，但应根据计算的内容与计算方便来选择。通常UB多项选择为额定电压或平均额定电压，SB可选系统的或某发电机的总功率；有时也可取一整数，如100、1000MVA等。(2)标幺值的归算本网络采用近似计算法近似计算：标幺值计算的近似归算是用平均额定电压计算。标幺值的近似计算可以就在各电压级用选定的功率基准值和各平均额定电压作为电压基准来进展。结合本网络选取2.3发电机参数的计算发电机的电抗有名值：发电机的电抗标幺值：Ux——发电机的额定电压；Ug——基准电压230kV;Sv——发电机额定容量235.294MVAP=200MWUx=15.8kVcosφ=0.85X°word发电机编号因数出口电压(kV)1有名值标幺值ΩΩ2.4变压器参数的计算2.4.1双绕组变压器参数计算公式：Sv——变压器额定容量.2.4.2三绕组变压器参数的计算公式(1)各绕组短路电压百分值(2)各绕组的电抗有名值：word基准容量1000MVA;Uv——发电机的额定电压；Ug——基准电压230kV。(4)西万庄变压器参数计算：:Sx=240MWUk₁2%=11.50Uk23%=7.60Uk₃%=23.70word二一对于高碑店变压器参数计算原如此与2.4.2(4)一样，计算结果如表2.2所示：表2.2各变压器参数计算结果变压器编号容量绕组型式短路电压百分值Uk(%)等值电抗标幺值双相双绕组双相双绕组三相三绕组Ud₁-n〔%〕=11.50%Udu-m〔%〕=7.60%Ud₁-m〔%〕=23.70%0三相三绕组Ud₁-n〔%〕=14.07%Udn-m〔%〕=7.65%Ud₁-m(%)=23.73%0三相三绕组Ud₁-n〔%〕=14.07%Udμ-m〔%〕=7.65%Ud₁-m(%)=23.73%0说明：对普通(非自耦)三绕组变压器，按如上方法求得的三个电抗中，有一个可能是负值，这是由于这种变压器的三个绕组中，必有一个在结构上处于其它两个绕组之间，而这个处于居中位置的绕组与位于它两侧两个绕组间的两个漏抗之和又小于该两绕组word相互间的漏抗。例如，中压绕组居中，且有Udμ-m〔%〕+Ud₁-μ(%〕〈Ud₁-m(%)的2.5输电线路参数的计算x₁——每公里线路正序电抗值Q/KM;Sg——基准容量1000MVA:Ug——基准电压230kV。=(0.0785+j0.4)×∠78.9°Ω=3×∠78.9°2=3×∠78.90对于其它线路：某某——西万庄线(BC段),神头——西万庄线(AC段),神头—word—南郊线(AD段),南郊——高碑店线(DE段),高碑店——房山线(EF段),房山——某某线I回(FG段),房山——某某线Ⅱ回(FG段)的计算原如此与2.5(2)一样，计算结果如表2.3所示：表2.3线路参数计算结果线路名称型号正、负序阻抗(标幺值)正、负序阻抗(有名值Ω)零序阻抗零序阻抗(有名值Ω)大神(AB段LGJQ-4006.28+j32大西(BC段)LGJQ-2*神西(AC段)LGJQ-3003.925+j20神南(AD段)LGJQ-4007.85+j4023.55+j120南高(DE段)LGJQ-2*房高(EF段LGJQ-2*房天1(FG段)LGJQ-2*房天2(FG段)LGJQ-2*3输电线路上TA、TV与中性点接地的选择word3.1输电线路上TA、TV变比的选择(1)型号：电流互感器的型号应根据作用环境条件与产品情况选择。Ug—电流互感器安装处一次回路工作电压Un—电流互感器的额定电压.(3)一次回路电流：I1n≥IgmaxIgmax—电流互感器安装处一次回路最大电流I1n—电流互感器一次侧额定电流.(4)准确等级：用于保护装置为0.5级，用于仪表可适当提高。S2—电流互感器二次负荷；Sn—电流互感器额定负荷φ.(6)输电线路上CT的选择：根据最大极限电流来选择。3.1.2TA变比与型号的选择TA二次侧的电流为5A(1)对大神线而言对于大西线，神西线，神南线，南高线，房高线同3.1(2)的选择原如此与结果一样，TA变比均为：1200/5,由《发电厂电气局部课程设计参考资料》查的型号为LCW—220(2)对房天1线与房天2线而言其最大工作电流均为：所以线路DE上TA变比选为600/5,由《发电厂电气局部课程设计参考资料》查的(第三个字母)—电缆型；(3)TV的配置原如此型式：电压互感器的型式应根据使用条件选择，在需要检查与监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有三绕组的单相互感器组。一次电压的波动X围：1.1Un>U1二次电压：100V准确等级：电压互感器应在哪一准确度等级下工作，需根据接入的测量仪表。继电器与自动装置与设备对准确等级的要求来确定。(4)TV变比与型号的选择线路电压均为220kV,由《发电厂电气局部课设参考资料》查得变比为线路名称长度〔km〕最大工作电流(A)TA变比TV变比大神(AB段)大西(BC段)神西(AC段)神南(AD段)南高(DE段)房高(EF段)房天1(FG段)房天2(FG段)3.2变压器中性点接地方式的选择通常，变压器中性接地位置和数目按如下两个原如此考虑：一是使零序电流保护装置在系统的各种运行方式下保护X围根本保持不变，且具有足够的灵敏度和可靠性；二是不使变压器承受危险的过电压。为此，应使变压器中性点接地数目和位置尽可能保持不变。3.2.1变压器中性点接地的位置和数目的具体选择原如此word(1)对单电源系统，线路末端变电站的变压器一般不应接地，以提高保护的灵敏度(2)电源端的变电所只有一台变压器时，其变压器的中性点应直接接地；变电所有(3)双母线运行的变电所有三台与以上变压器时，应按两台变压器中性点直接接地(4)对于其他由于特殊原因不满足上述规定者，应按特殊情况临时处理。例如，可选择结果如下：某某发电厂A的两台为T、T₂;西万庄变电站C端的一台为T;高碑店变4短路电流的计算word(1)在选择电气主接线时，为了比拟各种接线方案或确定某一接线是否要采取限制(2)在选择电气设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作，同时又力求节(3)在选择继电保护装置和进展整定计算时，需进展各种短路电流计算，依次据短(2)短路发生在短路电流为最大值的瞬间。(3)故障前所有接点的电压均等于平均额定电压，其标幺值为1。(4)不考虑短路点的电弧阻抗和励磁电流。4.2运行方式确定的原如此表4.1系统运行方式的结果断路器编号运行方式最大开机容量最大，线路BC断开，系统S最大最小开机容量最小，闭环运行，系统S最小word最大开机容量最大，线路AC断开，系统S最大最小开机容量最小，闭环运行，系统S最小最大开机容量最大，闭环运行，系统S最大最小开机容量最小，闭环运行，系统S最小最大开机容量最大，闭环运行，系统S最大最小开机容量最小，闭环运行，系统S最小4.3网络等效图的化简图4.1正序等效网络图word6(1)最小分支系数Kb,min的计算wordX₃=0.588+0.614=1.2024.4.2最大分支系数Kb,max的计算网络等效图如下所示：word图4.5关于最大分支系数Kb,max等效网络化简图(1)图4.6关于最大分支系数Kb,max等效网络化简图(2)X=[(X₄+0.478)//0.52+0.756]//0.3+Xword=[(0.424+0.478)//0.52+0.756]//0.3+0.204=0.439X₁₃=Xj₃+X₄=0.075+0.601=0.676Xc=X₁₂//Xi₃+X₂₃=0.439//0.676+0.047=0.313I₃=I₂₃-l₂=3.195-1.936=1.259∴I₁=(l₂X₂+l₃X₃)/X₁=(1.936×0.204+1.259×0.075)/0.605=0.809对2QF,7QF和8QF最大和最小分支系数的计算原理同4.4(1)一样，计算结果如表4.2所示。序号短路位置系统运行方式分支系数1距6QF85%处开机容量最小，线路AC断开，系统1-62C母线处短路开机容量最大，闭环，系统1-6最小，3距3QF85%处开机容量最大，线路BC断开，系统1-64D母线处短路开机容量最小，闭环，系统1-6最大，5距9QF85%处开机容量最大，闭环，系统2最小，系6D母线处短路开机容量最大，AC断线，系统2最大，7距3QF85%处开机容量最小，线路AB断开，系统2、word8B母线处短路开机容量最大，线路BC断开，系统1、3最大，系统2、4、5、6最小，单回线。图4.8B母线短路时的等效正序化简网(1)ACACB21/41X=X₂//Xg=0.822//0.601=0.347∴X₁g=X₂//X=0.822//0.601=0.347iS6∴X=X₃//0.588=2.007//0.588=0.456word表4.3母线处短路时流过保护的最大零序电流序号短路位置系统运行方式故障类型流过保护的最大零序电流(KA)1B母线处短路系统等值阻抗最小单相接地短路2A母线处短路系统等值阻抗最小单相接地短路3C母线处短路系统等值阻抗最小单相接地短路4A母线处短路系统等值阻抗最小单相接地短路5B母线处短路系统等值阻抗最小单相接地短路6C母线处短路系统等值阻抗最小两相接地短路7D母线处短路系统等值阻抗最小单相接地短路8A母线处短路系统等值阻抗最小单相接地短路9E母线处短路系统等值阻抗最小单相接地短路(3)零序电流31的计算word图4.12距1号断路器15%处短路时的等效正序网图4.13距1号断路器15%处短路时的等效正序化简网(1)图4.14距1号断路器15%处短路时的等效正序化简网(2)X=X₁//X₂=0.326//1.479=0.26724/41wordX6,an=0,411'HS⁶图4.16距1号断路器15%处短路时的等效零序化简网(1)X₀s=X₁//X₂=0.548//1.929=0.427word26/41wordX=0.588+0.614=1.202X₂=X₄//X₈=0.477//1.202=0.341word图4.21B母线短路时的等效零序化简网Xc=X₂₃+X₈=0.848X₀=X₄//0.588=0.659//0.588=0.3131₀min=(I₉X₁₂+l₃X₃)/X₁=1.049(KA)结果如表4.4所示。word表4.4各种形式短路时流过保护的最小零序电流序号短路位置系统运行方式故障类型流过保护的最小零序电流(KA)1距1号断路器15%处短路系统等值阻抗最大两相接地短路2B母线处短路系统等值阻抗最大单相接地短路3C母线处短路系统等值阻抗最大单相接地短路4距2号断路器15%处短路系统等值阻抗最大两相接地短路5A母线处短路系统等值阻抗最大两相接地短路6D母线处短路系统等值阻抗最大两相接地短路7C母线处短路系统等值阻抗最大单相接地短路8距7号断路器15%处短路系统等值阻抗最大两相接地短路9D母线处短路系统等值阻抗最大两相接地短路E母线处短路系统等值阻抗最大两相接地短路距8号断路器15%处短路系统等值阻抗最大两相接地短路A母线处短路系统等值阻抗最大两相接地短路B母线处短路系统等值阻抗最大两相接地短路4.5.2最大三相短路电路的计算1)(1)B母线短路时流经1号断路器的最大三相短路电路的计算I³)图4.22B母线短路时的等效网络图图4.23B母线短路时的等效化简图(1)XB4才图4.24B母线短路时的等效化简图(2)X=X₂//X=0.822//0.601=0.347的最大三相短路电路的计算(2)对于：A母线短路时流经2号断路器的最大三相短路电路的计算；D母线短路时流经7号断路器的最大三相短路电路的计算；A母线短路时流经8号断路器的最大三相短路电路的计算原理与4.5〔3〕一样，计算结果如表4.5所示。表4.5最大三相短路电流序号短路位置系统运行方式故障类型流过保护的最大三相短路电流(KA)1B母线处短路系统等值阻抗最小三相短路2A母线处短路系统等值阻抗最小三相短路3D母线处短路系统等值阻抗最小三相短路4A母线处短路系统等值阻抗最小三相短路4.5.3零序保护中最小分支系数Kb,min的计算运行方式：开机容量最小，系统1-6最大运行方式，AC断线。最小分支系数的计算原理同4.5(4)一样，计算结果如表4.6序号短路位置系统运行方式分支系数1距6QF15%处开机容量最小，线路AC断开，系统1-6最大，双回线。2距3QF15%处开机容量最大，线路BC断开，系统1-6最小，单回线。3距9QF15%处开机容量最大，闭环，系统2最小，系统1.3最大，单回线。4距3QF15%处开机容量最小，线路AB断开，系统线。Kmin(8QF)word5自动重合闸在110kV级以上电压的大接地电流系统中，由于架空线路的线间距离较大，相间故单相重合闸是指只把发生故障的一相断开，然后再进展单相重合，而未发生故障的(1)1kV与以上架空线路与电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，当用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合闸装置；(2)旁路断路器和兼作旁路的母联断路器或分段断路器，应装设自动重合闸装置；(3)低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重合闸装置；(4)必要时，母线故障也可采用自动重合闸装置。总结多年来自动重合闸运行的经验可知，线路自动重合闸的配置和选择应根据不同系统结构、实际运行条件和规程要求具体确定。在本此所设计的220kV中性点直接接地电网中，采用综合自动重合闸装置。(1)由值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时。(2)手动投入断路器，由于线路上存在故障，随即由保护动作将其断开.因为在这word〔3〕在某些不允许重合的情况下例如，断路器处于不正常状态(如气压、液压降低等)以与变压器内部故障，差动或瓦斯保护动作使断路器跳闸时，均应使闭锁装置不进使断路器重新合闸。在某些情况下(如使用单相重合闸时),也允许只在保护动作