电力系统继电保护课程设计很有参考价值

辽宁工程技术大学 电力系统继电保护原理 课程设计设 计 题 目 110kV电网距离保护设计 指 导 教 师 院（系、部） 电气与控制工程学院 专 业 班 级 学 号 姓 名 日 期 2015年1月19日 课程设计成绩评定表学期2014/2015第一学期姓名专业电气工程及自动化班级课程名称 电力系统继电保护原理设计题目110kV电网距离保护设计 成绩 评分项目优良中及格不及格设计表现1.设计态度非常认真认真较认真一般不认真2.设计纪律严格遵守遵守基本遵守少量违反严重违反3.独立工作能力强较强能独立设计完成基本独立设计完成不能独立设计完成4.上交设计时间提早或按时按时迟交半天迟交一天迟交一天以上设计说明书5.设计内容设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正确设计思路清晰，结构方案合理，设计参数选择正确，条理清楚，内容较完整，极少量错误设计思路较清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有少量错误设计思路基本清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有些错误设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误6.设计书写、字体、排版规范、整洁、有条理，排版很好较规范、整洁、有条理，个别排版有问题基本规范、整洁、有条理，个别排版有问题基本规范、整洁、有条理，排版有问题较多不规范、不整洁、无条理，排版有问题很大7.封面、目录、参考文献完整较完整基本完整缺项较多不完整图纸8.绘图效果很出色较出色一般较差很差9.布局合理、美观较合理基本合理有些混乱布局混乱10.绘图工程标准符合标准较符合标准基本符合标准个别不符合标准完全不符合标准评定说明：不及格标准：设计内容一项否决制，即5为不及格，整个设计不及格，其他4项否决；优、良、中、及格标准：以设计内容为主体，其他项超过三分之一为评定标准，否则评定为下一等级；如优秀评定，设计内容要符合5，其余九项要有4项符合才能评定为优，否则评定为良好，以此类推。最终成绩： 评定教师签字：电力系统继电保护原理课 程 设 计 任 务 书一、设计题目110kV电网距离保护设计二、设计任务根据所提供的110kV系统接线图及原始参数（详见附1），完成以下设计任务：1. 线路上各保护的运行方式；2. 相间距离保护的配置和整定；3. 接地距离保护的配置和整定；4. 系统中线路上发生各种短路时保护的动作情况。三、设计计划本课程设计时间为一周，具体安排如下：第1天：查阅相关材料，熟悉设计任务第2天：线路上各保护的运行方式分析第3天：配置相间距离保护第4天：配置接地距离保护第5天：线路上发生各种短路时保护的动作情况分析第6天：整理设计说明书第7天：答辩四、设计要求1. 按照设计计划按时完成，设计成果包括：设计说明书（模板及格式要求详见附2和附3）一份2. 设计说明书凡有雷同者，均视为不合格，包括在答辩结束完成后被发现的情形3. 不参加答辩者，视为自愿放弃成绩指 导 教师：葛 群教研室主任：李洪珠时 间：2015年 1月19日110kV电网距离保护设计原始数据系统接线图如下图所示，发电机以发电机变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数如下：Ej = 115/kV，X1.G1 = X2.G1 = X1.G2 = X2.G2 = 15W，X1.G3 = X2.G3 = X1.G4 = X2.G4 = 10W，X1.T1 X1.T4 = 10W，X0.T1 X0.T4 = 30W，X1.T5 = X1.T6 = 20W，X0.T5 = X0.T6 = 40W，LAB = 60km，LBC = 40km，线路阻抗z1 = z2 = 0.4W/km，z0 = 1.2W/km，IAB.L.max = ICB.L.max = 300A，Kss = 1.2，Kre = 1.2，KIrel = 0.85，KIIrel = 0.75，KIIIrel = 0.83负荷功率因数角为30，线路阻抗角均为75，变压器均装有快速差动保护。图 110kV电网系统接线图设计要求：1. 分析线路AB和BC上的保护1 4的最大和最小运行方式；2. 为了快速切除线路AB和BC上发生的各种短路（包括相间短路和接地短路），对保护1 4进行相间距离保护和接地距离保护整定；3. 画出各个保护的动作特性，并对系统中线路上发生各种短路时保护的动作情况进行分析。摘 要电力作为当今社会的重要能源,对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着不容忽视的重要作用。电力系统是由电能的产生、输送、分配和使用四个环节共同组成的一个系统。基于电力在现代社会中的重要性,则对电力的维护就显得格外重要。而对电力维护起重要作用的继电保护,则是电力系统能否正常工作的关键。电力系统继电保护技术作为一种主要的保护手段,有利于提高了系统运行的可靠性。因此,研究电力系统继电保护技术的现状与发展具有十分重要的现实意义。鉴于此,对电力系统继电保护技术的现状与发展进行了初步探讨。电力系统继电保护技术的现状就目前而言,电力系统继电保护技术的发展现状主要呈现两个方面的特征,一方面是我国电力系统继电保护技术起步较晚,发展迅速;另一方面是指微型继电,不断发展,其具体内容如下。起步较晚发展迅速电力系统继电保护主要研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况,国内的研究开始于20世纪70年代后期,起步较晚,但发展迅速。继电保护的任务就是在系统运行过程中发生故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和出现不正常现象时（过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等），能够自动、迅速、有选择性且可靠的发出跳闸命令将故障切除或发出各种相应信号，从而减少故障和不正常现象所造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统安全稳定的运行。关键词：继电保护；距离保护目录1 前言12 运行方式分析22.1 保护1最大运行方式和最小运行方式的分析22.2 保护2最大运行方式和最小运行方式的分析32.3 保护3最大运行方式和最小运行方式的分析52.4 保护4最大运行方式和最小运行方式的分析63相间距离保护的配置和整定83.1 保护1的配置和整定83.1.1保护1的第I段整定83.1.2保护1的第段整定83.1.3保护1的第段整定93.2 保护2的配置和整定103.2.1保护2的第I段整定103.2.2保护2的第段整定103.3 保护3的配置和整定113.3.1保护3的第I段整定113.3.2保护3的第段整定113.4 保护4的配置和整定123.4.1保护4的第I段整定123.4.2保护4的第段整定123.4.3保护4的第段整定134接地距离保护的配置和整定144.1 保护1的配置和整定144.1.1保护1的第I段整定144.1.2保护1的第段整定144.1.3保护1的第段整定154.2 保护2的配置和整定164.2.1保护2的第I段整定164.2.2保护2的第段整定164.3 保护3的配置和整定164.3.1保护3的第I段整定164.3.2保护3的第段整定174.4 保护4的配置和整定184.4.1保护4的第段整定184.4.2保护4的第段整定184.4.3保护4的第段整定195 线路上短路时保护的动作情况分析205.1 线路AB上发生相间短路时各保护的动作情况205.2 线路AB上发生接地短路时各保护的动作情况205.3 线路BC上发生相间短路时各保护的动作情况215.4 线路BC上发生接地短路时各保护的动作情况216 结论221 前言电力系统的各种元件在运行中不可能一直保持正常状态。因此，需要有专门的技术为电力系统建立一个安全保障体系，其中最重要的专门技术之一就是继电保护技术。它可以按指定分区实时的检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警等措施，以求最大限度地维持系统的稳定，保持供电的连续性，保障人身的安全，防止或减轻设备的损坏。继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分等部分组成。对作用于跳闸的继电保护装置，在技术上有四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础。本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，继电保护中距离保护及整定的具体计算有了更近一步的了解。第 22 页2 运行方式分析2.1 保护1最大运行方式和最小运行方式的分析图2.1-1 保护1的最大运行方式 1.保护1的最大运行方式分析保护1的最大运行方式就是指流过保护1的电流最大即G1、G2两个发电机共同运行，而变压器T1、T2都同时运行的运行方式，则式中为保护安装处到系统等效电源之间的最小阻抗。式中为流过保护1的最大短路电流图2.1-2 保护1的最小运行方式 2.保护1的最小运行方式分析。保护1的最小运行方式就是指流过保护1的电流最小即是在G1和G2只有一个工作，变压器T1、T2中有一个工作时的运行方式，则式中为保护安装处到系统等效电源之间的最大阻抗。式中为流过保护1的最小短路电流。2.2 保护2最大运行方式和最小运行方式的分析图2.2-1 保护2的最大运行方式 1.保护2的最大运行方式分析。保护2最大运行方式就是指流过保护2的电流最大即两个发电机共同运行，则 式中为流过保护2的最大短路电流。图2.2-2 保护2的最小运行方式 2.保护2的最小运行方式分析。保护2的最小运行方式就是指流过保护2的电流最小即是在G3和G4只有一个工作时运行方式，则式中为流过保护2的最小短路电流。2.3 保护3最大运行方式和最小运行方式的分析图2.3-1 保护3的最大运行方式 1.保护3的最大运行方式分析保护3的最大运行方式就是指流过保护3的电流最大即两个发电机共同运行，则式中为流过保护3的最大短路电流。图2.3-2 保护3的最小运行方式 2.保护3的最小运行方式分析。保护3的最小运行方式就是指流过保护3的电流最小即是在G1和G2只有一个工作时的运行方式，则式中为流过保护3的最小短路电流。2.4 保护4最大运行方式和最小运行方式的分析图2.4-1 保护4的最大运行方式 1.保护4的最大运行方式分析。保护4的最大运行方式就是指流过保护4的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、T6都同时运行的运行方式，则式中为流过保护3的最大短路电流。 2.保护4的最小运行方式分析。保护4的最小运行方式就是指流过保护4的电流最小即是在G3和G4只有一个工作，变压器T3、T4中有一个工作时的运行方式，则式中为流过保护4的最小短路电流。图2.4-2 保护4的最小运行方式3相间距离保护的配置和整定3.1 保护1的配置和整定图3.1 保护1距离保护的定性分析图3.1.1保护1的第I段整定 1.保护1的I段的整定阻抗为式中为保护1距离的I段的整定阻抗；为被保护线路的长度；为被保护线路单位长度的正序阻抗；为可靠系数。 2.动作时间： 第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。3.1.2保护1的第段整定 1. 整定阻抗：按下面两个条件选择。当与相邻下级线路距离保护I段相配合时，式中为保护3距离I段的整定阻抗；为被保护线路的长度。式中为保护1距离II段的整定阻抗；为线路保护的可靠系数。于是得 当与相邻变压器的快速保护相配合时，由于与变压器配合整定阻抗过小，无法满足变压器的远后备保护，故舍去。 2.灵敏度校验： 满足要求 3.动作时限： 3.1.3保护1的第段整定 1.整定阻抗：按下面两个条件选择。按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有式中为最小负荷阻抗，为正常运行母线电压的最低值，为被保护线路最大负荷电流。式中为保护1距离III段的整定阻抗；为可靠系数。当与相邻下级变压器的配合整定时， 2.灵敏度校验：本线路末端短路时灵敏系数： 满足灵敏度要求。相邻变压器末端短路时灵敏系数： 不满足要求。由于保护1的III段无法做T5、T6的远后备保护，故舍去。 3.动作时限： 3.2 保护2的配置和整定图3.2保护2距离保护的定性分析图3.2.1保护2的第I段整定 1.保护2的I段的整定阻抗为式中为保护2距离的I段的整定阻抗。 2.动作时限： 第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。3.2.2保护2的第段整定 1.保护2的III段的整定阻抗为按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有式中为最小负荷阻抗，为正常运行母线电压的最低值，为被保护线路最大负荷电流。 2.灵敏度校验：本线路末端短路时灵敏系数： 满足要求。 3.动作时限： 3.3 保护3的配置和整定图3.1保护3距离保护的定性分析图3.3.1保护3的第I段整定 1.保护3的I段的整定阻抗为 式中为保护3距离I段的整定阻抗；为被保护线路的长度。 2.动作时间： 第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。3.3.2保护3的第段整定 1.保护2的III段的整定阻抗为按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有式中为最小负荷阻抗，为正常运行母线电压的最低值，为被保护线路最大负荷电流。 2.灵敏度校验: 本线路末端短路时灵敏系数： 满足要求。 3.动作时限： 3.4 保护4的配置和整定图3.4保护4距离保护的定性分析图3.4.1保护4的第I段整定 1.保护4的I段的整定阻抗为 式中为保护4距离I段的整定阻抗。 2.动作时间： 第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。3.4.2保护4的第段整定 1.整定阻抗：按下面两个条件选择。当与相邻下级线路距离保护I段配合时，式中为保护2距离I段的整定阻抗；式中为保护4距离II段的整定阻抗；为线路保护的可靠系数。 于是得 当与相邻变压器的快速保护相配合时， 选取最小的 2.灵敏度校验： 满足灵敏度要求。 3.动作时限： 与相邻保护2的I段配合，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。3.4.3保护4的第段整定 1.整定阻抗：按下面两个条件选择。按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有式中为最小负荷阻抗，为正常运行母线电压的最低值，为被保护线路最大负荷电流。 式中为保护4距离III段的整定阻抗；为可靠系数。按与相邻下级变压器的配合整定时， 2.灵敏度校验：本线路末端短路时灵敏系数： 满足灵敏度要求。相邻变压器末端短路时灵敏系数： 不满足要求。由于保护4的III段无法做T5、T6的远后备保护，故舍去。 3.动作时限： 4接地距离保护的配置和整定4.1 保护1的配置和整定图4.1 保护1接地阻抗II段的等值电路图4.1.1保护1的第I段整定 1.保护1的I段的整定阻抗为式中为保护1距离的I段的整定阻抗；为被保护线路的长度；为被保护线路单位长度的正序阻抗；为可靠系数。 2.动作时间： 第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。4.1.2保护1的第段整定 1.整定阻抗：当与相邻下级线路距离保护I段相配合时，式中为保护3距离I段的整定阻抗；为被保护线路的长度。式中为保护1距离II段的整定阻抗；为线路保护的可靠系数。于是得 2.灵敏度校验： 满足要求。 3.动作时限： 4.1.3保护1的第段整定 1.按下面两个条件选择，整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有 式中为最小负荷阻抗，为正常运行母线电压的最低值，为被保护线路最大负荷电流。式中为保护1距离III段的整定阻抗；为可靠系数。 按与相邻下级线路距离保护III段配合整定时，选最小的 2.灵敏度校验： 本线路末端短路时灵敏系数： 满足灵敏度要求。相邻变压器末端短路时灵敏系数： 满足要求。 3.动作时限： 4.2 保护2的配置和整定4.2.1保护2的第I段整定 1.保护2的I段的整定阻抗为式中为保护2距离的I段的整定阻抗。 2.动作时限： 第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。4.2.2保护2的第段整定 1.保护2的III段的整定阻抗为按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有式中为最小负荷阻抗，为正常运行母线电压的最低值，为被保护线路最大负荷电流。 2.灵敏度校验： 本线路末端短路时灵敏系数： 满足要求。 3.动作时限： 4.3 保护3的配置和整定4.3.1保护3的第I段整定 1.保护3的I段的整定阻抗为 式中为保护3距离I段的整定阻抗；为被保护线路的长度。 2.动作时间： 第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。4.3.2保护3的第段整定 1.保护2的III段的整定阻抗为按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有式中为最小负荷阻抗，为正常运行母线电压的最低值，为被保护线路最大负荷电流。 2.灵敏度校验： 本线路末端短路时灵敏系数： 满足要求。 3.动作时限： 4.4 保护4的配置和整定图4.4 保护4接地阻抗II段的等值电路图4.4.1保护4的第段整定 1.保护4的I段的整定阻抗为 式中为保护4距离I段的整定阻抗。 2.动作时间： 第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间。4.4.2保护4的第段整定 1.整定阻抗：当与相邻下级线路距离保护I段配合时， 式中为保护2距离I段的整定阻抗。 于是得 2.灵敏度校验： 满足灵敏度要求。 3.动作时限： 4.4.3保护4的第段整定 1.按下面两个条件选择，整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有式中为最小负荷阻抗，为正常运行母线电压的最低值，为被保护线路最大负荷电流。式中为保护4距离III段的整定阻抗；为可靠系数。按与相邻下级线路距离保护III段配合整定时，选最小的 2.灵敏度校验：本线路末端短路时灵敏系数： 满足灵敏度要求。相邻变压器末端短路时灵敏系数：满足要求。 3.动作时限： 5 线路上短路时保护的动作情况分析图5.1 线路短路点分析图注释：点a:线路AB上保护2的I段 点b:线路AB上保护1的I段 点c:线路BC上保护4的I段 点d:线路BC上保护3的I段5.1 线路AB上发生相间短路时各保护的动作情况当线路发生相间短路时，继电器的动作情况根据测量阻抗落在线路中各段可以分为如下三种情况： 1.测量阻抗落在内，相间继电器1或者相间继电器2的距离III段动作。 2.测量阻抗落在内，相间继电器1或相间继电器2动作。 3.测量阻抗落在内，相间继电器2或相间继电器1的距离II或III段动作。5.2 线路AB上发生接地短路时各保护的动作情况当线路发生相间短路时，继电器的动作情况根据测量阻抗落在线路中各段可以分为如下三种情况： 1.测量阻抗落在内，接地继电器1或者接地继电器2的距离III段动作。 2.测量阻抗落在内，接地继电器1或接地继电器2动作。 3.测量阻抗落在内，接地继电器2或接地继电器1距离II或III段动作。5.3 线路BC上发生相间短路时各保护的动作情况当