110kV单电源环形网络相间短路继电保护设计

课程设计任务书题 目: 110kV 单电源环形网络相间短路继电保护的设计原始资料：网络接线图如附录所示。各参数说明如下：1. 网络中各线路均采用带方向或不带方向的电流电压保护，所有变压器均采用纵差动保护作为主保护，变压器均为 Y，d11 接线；2. 发电厂的最大发电容量为 350MW，最小发电容量为 250MW；3. 网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行；4. 110kV 断路器均采用 SW3-110 型断路器，它的跳闸时间为 0.07s；5. 线路 AB、BC、AD 和 CD 的最大负荷电流分别为 230、150、230 和 140A；负荷自启动系数为 1.5；6. 各变电所引出线上后备保护的动作时间标在图中；7. 线路的正序电抗为 ；电压互感器的变比为 。 1.04/Xkm10/yn要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1. 选择保护 1、3、5、7 的保护方式以及它们的动作电流、动作电压、灵敏度系数和动作时间；2. 绘出保护 5 的原理接线图编写设计说明书；摘要电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。因此，继电保护技术得天独厚，在 40 余年的时间里完成了发展的 4 个历史阶段：继电保护的萌芽期、晶体管继电保护、集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护。继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的发展。继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性，速动性，灵敏性，可靠性。武汉理工大学电力系统继电保护课程设计说明书 这次课程设计以最常见的 110KV 电网线路保护设计为例进行分析设计，要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。特别是对继电保护、电力系统、电路、发电厂的电气部分有一定的研究。重点进行了电路的化简，短路电流的求法，继电保护中电流保护、距离保护的具体计算。关键字：继电保护，电流保护，距离保护1.系统初始条件 .31.1.主接线图 .31.2.相关参数 .32.三段式电流保护整定计算 .42.1.计算网络参数 .42.2.最大短路电流计算和整定计算 .52.2.1.K1 点发生三相短路 .5（2）保护 8QF 的整定 .72.2.2.K2 点发生三相短路 .8（2）保护 6QF 的整定 .92.2.3.K3 点发生三相短路 .10（2）保护 4QF 的整定 .112.2.4 保护 2QF 的整定 .123.距离保护整定计算 .133.1 计算网络参数 .133.2 整定值计算 .143.2.1 8QF 距离保护整定值计算 .143.2.2 6QF 的距离保护整定 .153.2.3 4QF 的距离保护整定 .164.电网的保护装置和自动装置设计 .164.1 保护装置配置 .164.2 自动装置配置 .174.3 电流、电压互感器选择 .185 电压互感器二次回路断线闭锁装置 .20武汉理工大学电力系统继电保护课程设计说明书 5.1 闭锁装置作用 .205.2 闭锁装置设计 .206.保护 4 接线图 .226.1 4QF 原理图 .226.2 4QF 接线图 .226.3 4QF 展开图 .236.4 4QF 屏幕布置图 .24总结 .25参考文献 .261.系统初始条件1.1.主接线图下图为某电力系统主接线。该系统由某发电厂的三台发电机经三台升压变压器由A 母线与单侧电源环形网络相连，其电能通过电网送至 B、C、D 三个降压变电所给用户供电。武汉理工大学电力系统继电保护课程设计说明书 1.2.相关参数(1)110KV 网络的接线如图所示，部分参数如图中所示(2)网络中个线路均采用带方向或不带方向的电流电压保护，所有变压器均采用纵差保护作为主保护，变压器均为 Y，d11 接线(3)发电厂的最大发电容量为：3*50MW，最小容量为 2*50MW(4)网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行(5)110KV 断路器均采用 SW6-110 型断路器；ta3 的跳闸时间为 0.07s(6)线路 AB、 BC、AD 和 CD 的最大负荷电流分别为 230、150、230 和 140A；负荷自启动系数 Kss=1.5(7)各变电所引出线上后备保护的动作时间如图所示(8)线路的正序电抗均为 X1=0.4/km(9)电压互感器的变比 nTA=110000/1002.三段式电流保护整定计算2.1.计算网络参数选取基准功率 B=100MVA 和基准电压为 VB=Vav 258.0129.0SX X NF()*F3(B)*F2()*F1(B)* 63.415. 1(N)*2(B)*1()* 7.060.SX N3()*3(B)* 12.54.VL 22B1*()L1 8.060.SX 22N2(B)*L2 武汉理工大学电力系统继电保护课程设计说明书 15.0504.VSXL 22NB3(B)*L3 . 224*()L4最52.0105.SX X X NBB4()*B7()*6()*BB5()*4()*B 大运行方式下的最大电源阻抗： 163.04.|26.0175.28.0|63.258.01 ）（）（最小运行方式下的最大电源阻抗： 261.03.258.0X12.2.最大短路电流计算和整定计算为计算动作电流，应该计算最大运行方式下的三相短路电流，为校验灵敏度要计算最小运行运行方式下两相短路电流。为计算 2OF、4OF、6QF、8QF 的整定值根据如上系统图可知，最大运行方式要求 1QF 断开，等值阻抗图如下：图 2.1.2 系统等值电抗图武汉理工大学电力系统继电保护课程设计说明书 2.2.1.K1 点发生三相短路（1）电力系统网络等值电抗图为：图 2.2.1- K1 点短路时等值电抗图最大运行方式时：计算 K1 点短路时的短路电流，系统的等效阻抗为： 314.05.163.0X由上面已经计算出，基准电流为： ，基准电KVA502.13VBBSI抗为： ；26.1350.3ZBBIV三相短路电流标幺值为： 34.1.05)3(max1 XEIk三相短路电流的有名值为:KAIII BkK 68.1502.34.)3(max1)3(max1 最小运行方式时： 412.05.261.0X三相短路电流的标幺值为： 5.412.0)3(min1EIk武汉理工大学电力系统继电保护课程设计说明书 三相短路电流的有名值为: KAIII BkK 28.150.2)3(min1)3(min1 （2）保护 8QF 的整定对保护 8QF 的三段式电流保护整定计算，三段式包括:瞬时性电流速断保护、限时电流速断保护以及定时限电流速断保护。下面首先对 8QF 进行瞬时性电流速断保护的整定： s0t KA1.268.25.1IKI831maxrelset ）（下面对一段保护的灵敏度进行校验： 1max8min23zXIELsset代入已知数据得： 0261.34.2.10523 11max8min zzXIELsset由于 Lmin0,因此灵敏度不够。8QF 的限时电流速断保护整定： KAIKIKI relrlsetrlset 85.129.5.1.max268 sttt .088对 8QF 的二段保护进行灵敏度校验：,可知不满足条件3.169.085.128min18 setKsenI因此，针对上面的情况，则 8QF 与相邻下一段的二段保护相互配合，则得到其整武汉理工大学电力系统继电保护课程设计说明书 定值为： KAIKIKI relrlrelsetrlset 36.182.05.1.5.1max368 灵敏度校验: ,仍然不能满足要求。.94.06.1288min18 setsenI由于所给条件有限，不能继续对 8QF 的二段保护进行符合灵敏度系数的整定。8QF 的定时限电流整定：由初始条件知道线路 AD 的最大负载电流为 230A,因此有下式： KAIKILreslset 49.023.85.01max8 stt 43.28对 8QF 的定时限速断保护进行灵敏度校验：近后备： ,满足灵敏度要求。5.16.249.0818min18. setKsenI远后备： ，也满足灵敏性的要求。.8in28. setKsenI总结：对于保护 8QF 的三段式电流保护的整定，由上面的计算过程可以看到，、段保护都不能满足灵敏性要求，可以获取更多条件来进行整定,同时也可以通过其他保护来整定，例如距离保护等；而段保护可以满足灵敏性的要求。2.2.2.K2 点发生三相短路（1）电力系统网络等值电抗图如下：武汉理工大学电力系统继电保护课程设计说明书 图 5-3 K2 点短路时等值电抗图最大运行方式下有：系统的等效阻抗为： 465.01.5.0163.X三相短路电流标幺值为： 2.)(max2XEIk而三相短路电流有名值为： KAIII BkK 29.150.6.2)3(max2)3(max2 最小运行方式下：系统等效阻抗为： 563.01.5.0261. X三相短路电流的标幺值为： 87.1563.01)3(min2XEIk三相短路电流的有名值为: KAIII BkK 94.052.87.1)3(min2)3(min2 （2）保护 6QF 的整定同 8QF 的过程一样对 6QF 进行相同的整定计算。首先进行瞬时性电流速断保护: KAIKIrelset 61.29.5.1max26. st06灵敏度校验： 0412.26.1052323 11max6min zzXIELsset因此段保护不满足灵敏度要求。武汉理工大学电力系统继电保护课程设计说明书 对 6QF 进行限时速断保护:KAIKIKI relrlIsetrlset 18.2.05.1.max34.6. 灵敏性校验：，不满足灵敏性要求。3.180.1.9406min26. setKsenI由于缺乏必要的条件，不能对 6QF 进行与相邻下一段的二段保护进行配合的整定计算。定时限电流速断保护：由初始条件可知线路 CD 最大负荷电流为 120A,因此进行下面的整定： KAIKILreslset 25.01.85.021max8 stt .3.8对