精品毕业论文110kv电网ii继电保护整定计算及变电所ups设计

摘 要继电保护是保证电力系统安全稳定运行的重要组成部分，而整定值是保证保护装置正确动作的关键。本文结合给定110kV电网的接线及参数，根据电网继电保护配置与整定原则，制定了全网继电保护及自动装置配置方案，对线路保护、终端变压器保护进行整定计算，通过校验，符合灵敏度要求。UPS 的英文名称是 Uninterruptable Power System，中文名称是“不间断电源”，实际上是指“交流不间断电源”，主要的功能是对负载不间断地提供交流电。因本设计对变电所不间断电源（即UPS）系统原理及运行进行了分析。制作完成了多媒体课件。灵活精美的多媒体课件使本课题内容得到了直观形象的展示。关键词 继电保护，整定计算，UPSAbstractRelay protection is to guarantee the safe and stable operation of the power system, and setting value is the key to ensure the protection correct action. In this paper, given the wiring and the parameters of 110kV power grid, according to power system protection relay configuration and setting principles and develop a whole network relay protection and automatic device configuration, on the line protection, transformer protection terminal for setting calculation, by check, in line with sensitivity requirements. UPSs English name is Uninterruptable Power System, the Chinese name is uninterruptible power supply actually means AC uninterruptible power supply, the main function is to provide uninterrupted AC power to the load. The design of the substation for uninterruptible power supply (UPS) system theory and operation were analyzed. Produced multimedia courseware. Beautiful and flexible so that the subject of multimedia courseware for a visual image of the contents are displayed.Key words: relay protection, setting calculation, UPS目 录摘要IAbstractI目录II1 绪论11.1电力系统继电保护的作用11.2继电保护的原理和构成11.3继电保护整定计算的基本任务及步骤21.4继电保护整定计算的研究与发展状况21.5变电站交流不间断点电源系统（UPS）的重要性31.6本次设计的主要内容32 继电保护及自动装置的配置及选型42.1线路保护的配置方案及选型42.2 变压器保护的配置及选型72.3 发电机保护的配置及选型82.4 其他自动装置的配置103 继电保护的设计133.1系统运行方式分析133.2负荷点最大负荷电流的计算133.3设备的选择143.4线路保护整定计算163.5变压器保护整定计算274 变电所UPS设计324.1 变电所UPS简介324.2变电站UPS电源系统构成和功能324.3变电站UPS电源的主要接线形式344.4变电站UPS电源设计相关问题354.5变电站UPS电源系统开关选择375多媒体的课件制作386总结40谢辞41参考文献42附录一：外文翻译资料43A1.1 译文：小波包神经网络在电力系统继电保护中的应用43A1.2 原文：Application of Wavelet Packet Neural Network on Relay Protection Testing of Power System471 绪论1.1电力系统继电保护的作用电力系统在运行过程中，可能会遇到各种类型的故障和不正常运行方式，这些都可能在电力系统中引起事故，从而破坏电力系统的正常运行，降低电力设备的使用寿命，严重的将直接破坏系统的稳定性，造成大面积的停电事故。为此，在电力系统运行中，一方面要采取一切积极有效的措施来消除或减小故障发生的可能性；另一方面，当故障一旦发生时，应该迅速而有选择地切除故障元件，使故障的影响范围尽可能缩小，这一任务是由继电保护与安全自动装置来完成的。电力系统继电保护的基本任务在于：（1）有选择地将故障元件从电力系统中快速、自动切除，使其损坏程度减至最轻，并保证最大限度地迅速恢复无故障部分的正常运行；（2）反应电气元件的异常运行工况，根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸；（3）根据实际情况，尽快自动恢复停电部分的供电。由此可见，继电保护实际上是一种电力系统的反事故自动装置，它是电力系统的一个重要组成部分，尤其对于超高压，超大容量的电力系统，继电保护对保持电力系统的安全稳定运行起着极其重要的作用。1.2继电保护的原理和构成电力系统各元件都有其额定参数（电流、电压、功率等），短路或异常工况发生时，这些运行参数对额定值的偏离超出极限允许范围，对电力设备和电力系统安全运行构成威胁。故障的一个显著特征是电流剧增，继电保护的最初原理反应电流剧增这一特征，即熔断器保护和过电流保护。故障的另一特征是电压锐减，相应有低电压保护。同时反应电压降低和电流增大的一种保护为阻抗（距离保护），它以阻抗降低的多少反应故障点距离的远近，决定保护的动作与否。随着电力系统的发展，电网结构日益复杂，机组容量不断增大，电压等级也越来越高，对继电保护的要求必然相应提高，要求选择性更好，可靠性更高，动作速度更快。因而促进了继电保护技术的发展，使保护的新原理、新装置不断问世。一般来说，继电保护装置包括测量部分和定值调整部分、逻辑部分和执行部分。测量部分从被保护对象输入有关信号，与给定的整定值相比较，决定保护是否动作，根据测量部分备输出量的大小、性质、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定保护应有的动作行为，由执行部分立即或延时发出警报信号或跳闸信号。1.3继电保护整定计算的基本任务及步骤本继电保护整定计算是继电保护工作的一项重要内容，在系统发生故障时，继电保护装置应满足速动性、选择性、灵敏性和可靠性的要求，其中除了可靠性的要求应由继电保护装置本身来完成外，其他三项要求应有继电保护的接定计算来满足，使当电力系统任一地点发生故障时，能够迅速、可靠、有选择性地切除故障元件，尽可能缩小事故影响的范围，使电力系统能够迅速地恢复正常运行。继电保护整定计算的基本任务，就是要对各种继电保护给出整定值，而对电力系统中的全部继电保护来说，则需编制出一个整定方案。整定方案通常可按电力系统的电压等级或设备来编制，还可以按继电保护的功能划分成小的方案分别进行。例如，一个110kV电网的继电保护整定方案，可分为相间距离保护方案、接地零序电流保护方案、重合闸方案、设备保护方案等。这些方案之间既具有相对的独立性，又有一定的配合关系。进行整定计算的步骤大致如下：（1）按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式，选择短路类型，选择分支系数的计算条件；（2）进行短路故障计算；（3）按同一功能的保护进行整定计算，如按距离保护或按零序电流保护分别进行整定计算，选取出整定值，并做出定值图；（4）对整定结果进行比较，重复修改，选出最佳方案。最后归纳出存在的问题，并提出运行要求；（5）画出定值单，并编写整定方案说明书。1.4继电保护整定计算的研究与发展状况目前，在我国各大电网继电保护整定过程中，计算机的应用还比较少。其主要工作还是由人工来完成的。继电保护整定计算时，一般先对整个电网进行分析，确定继电保护的整定顺序以及各继电器之间的主/从保护顺序，然后应用计算机进行故障计算。按照继电保护的整定规程，在考虑了各种可能发生的故障情况下，获取保护的整定值，同时应注意到各继电器之间的配合关系，以保证继电保护的速动性、选择性和灵敏性的要求。随着电网的规模不断扩大，电网的结构日趋复杂，需要耗费大量的人力、物力对整个电力网络进行分析计算，因此电力运行部门迫切要求能够应用计算机来进行继电保护的整定计算。从总体上来说，几十年来在我国电力系统建设中，继电保护整定计算的理论研究、继电保护装置的生产和应用能满足我国电力系统发展的需要，并形成了一定的特色。近几年来，在广大继电保护人员的共同努力下，继电保护动作率逐年提高，继电保护与前沿技术也以紧密相结合。其中，作为继电保护组成部分之一的微机保护起了重要作用。伴随着集成电路、计算机技术的飞速发展，信息技术的广泛应用，微机保护也迅速发展起来，使用人工智能(AI)、自适应控制算法等先进手段。1.5变电站交流不间断点电源系统（UPS）的重要性随着电力系统的飞速发展，各地区对电网安全经济运行都提出了更新更高的要求，这就需要不断完善和提高电力系统的自动化水平。变电站作为电网运行的重要组成部分，自动化水平越来越高，目前大多数220kV及以下变电站已实现无人值班运行。为了使变电站自动化系统中当地监控系统计算机、远动设备、保护故障信息子站、电能计量（ERTU）、火灾报警系统、调度数据网通信及安防等设备能够安全可靠地运行，就需要为上述系统提供稳定、不间断、高质量的电源。变电站交流不间断电源（以下简称UPS电源系统）由电力专用交流不间断电源（以下简称UPS电源）和外围设备（交流输入单元、直流输入单元、监视控制器、数字表计、交流馈线单元等）组成，是变电站自动化系统的关键电源设备，是电网调度自动化系统安全稳定运行的基础。1.6本次设计的主要内容本次设计主要通过对电网进行短路容量计算、线路保护的配置、整定计算，变压器保护的配置、整定计算，自动装置的配置等，之后是变电所UPS的设计，并分析UPS的原理、接线等。2 继电保护及自动装置的配置及选型2.1线路保护的配置方案及选型110kV线路保护配置一般装设反应相间故障的距离保护和反应接地故障的零序方向电流保护（或接地距离保护），采用远后备方式。当距离、零序电流保护灵敏度不满足要求或110kV线路涉及系统稳定运行问题或对发电厂、重要负荷影响很大时，考虑装设全线路快速动作的纵联保护作为主保护，距离、零序电流（或接地距离）保护作为后备保护。必须指出，目前110kV数字式线路保护装置一般同时具有接地距离保护与零序电流保护功能，在零序电流保护整定特别是段整定出现灵敏度不满足要求的情况下，可考虑通过降低电流定值，延长保护动作时间等方法进行整定，由于接地距离保护一般灵敏度都能满足要求，因此保护对于接地短路的速动性不会受到影响。2.1.1 线路保护配置原则1.距离保护 距离保护是以反映从故障点到保护安装处之间阻抗大小（距离大小）的阻抗继电器为主要元件（测量元件），动作时间具有阶梯特性的相间保护装置。当故障点至保护安装处之间的实际阻抗大于预定值时，表示故障点在保护范围之外，保护不动作；当上述阻抗小于预定值时，表示故障点在保护范围之内，保护动作。当再配以方向元件（方向特性）及时间元件，即组成了具有阶梯特性的距离保护装置。距离保护可以应用在任何结构复杂、运行方式多变的电力系统中，能有选择地、较快地切除相同短路故障。在电网结构复杂，运行方式多变，采用一般的电流、电压保护不能满足运行要求时，则应考虑采用距离保护装置。距离保护的基本原则如下：（1）距离保护具有阶梯式特性时，其相邻上、下级保护段之间应在动作时间及保护范围上相互配合。同时，距离保护也应与上、下相邻的其他保护装置的动作时间及保护范围上相配合。例如：当相邻为发电机变压器组时，应与其过电流保护相配合；当相邻为变压器或线路时，若装设电流、电压保护，则应与电流、电压保护之动作时间及保护范围相配合。（2）在某些特殊情况下，为了提高保护某段的灵敏度，采用所谓“非选择性动作，再由重合闸加以纠正”的措施。例如：当某一较长线路的中间接有分支变压器时，线路距离保护装置第段可允许按伸入至分支变压器内部整定，即可仍按所保护线路总阻抗的80%85%计算，但应躲开分支变压器低压母线故障；当变压器内部发生故障时，线路距离保护第段可能与变压器差动保护同时动作（因变压器差动保护设有出口跳闸自保护回路），而由线路自动重合闸加以纠正，使供电线路恢复正常供电。（3）采用重合闸后加速方式，达到保护配合的目的。采用重合闸后加速方式，除了加速故障切除，以减小对电力设备的破坏程度外，还可借以保证保护动作的选择性。这可在下述情况下实现：当线路发生永久性故障时，故障线路由距离保护断开，线路重合闸动作，进行重合。此时，线路上、下相邻各距离保护的、段可能均由其震荡闭锁装置所闭锁，而未经震荡闭锁装置闭锁的第段，在有些情况下往往在时限上不能互相配合（因有时距离保护段与相邻保护的第段配合），故重合闸后将会造成越级动作。其解决办法是采用重合闸后加速距离保护段，一般只要重合闸后加速距离保护段在1.52s，即可躲过系统震荡周期，故只要线路距离保护段的动作时间大于22.5s，即可满足在重合闸后仍能互相配合的要求。2.零序电流保护 中性点直接接地系统中发生接地短路，将发生很大的零序电流分量，零序电流只在故障点与中性点接地的变压器之间流动，并由大地构成回路。零序电流的分布网络就是零序网络。利用零序电流分量构成保护，可作为一种主要的接地短路保护。因为它不反映三相和两相短路，在正常运行和系统发生震荡时也没有零序分量发生，所以它有较好的灵敏度。另一方面，零序电流保护仍有电流保护的某些弱点，即它受电力系统运行变化的影响较大，灵敏度将因此降低；特别是在短距离的线路上以及复杂的环网中，由于速动段的保护范围太小，甚至没有保护范围，致使零序电流保护各段的性能严重恶化，使保护动作时间很长，灵敏度很低。所以当零序电流保护的保护效果不能满足电力系统要求时，则应装设接地距离保护。接地距离保护因其保护范围比较固定，对本线路和相邻线路的保护效果都会有所改善。110KV线路零序电流保护整定原则（单侧电源为例）电测电源线路的零序电流保护一般为三段式，终端线路也可以采用两段式：（1）零序电流I段电流定值按躲过本线路末端接地故障最大三倍零序电流整定，线路附近有其他零序互感较大的平行线路时，应计互感的作用。（2）三段式保护的零序电流II段电流定值，应按保本线路末端接地故障时有不小于规定的灵敏系数整定的，还应与相邻线路零序电流段或段配合，动作时间按配合关系整定。（3）三段式保护的零序电流段作本线路经电阻接地故障和相邻元件接地故障的后备保护，其电流一次定值不应大于300A，在躲过本线路末端变压器其他各侧三相短路最大不平衡电流的前提下，力争满足相邻线路末端故障有灵敏系数的要求，校核与相邻线路零序电流段或段的配合情况，动作时间按配合关系整定。（4）终端线路的零序电流I段保护范围允许伸入线路末端供电变压器（或T接供电变压器），变压器故障时，线路保护的无选择性动作由重合闸来补救。（5）终端线路的零序电流最末一段作本线路经电阻接地故障和线路末端变压器故障的后备保护，其电流定值应躲过线路末端变压器其他各侧三相短路最大不平衡电流。（6）采用前加速方式的零序电流保护各段定值可以不与相邻线路保护配合，其定值根据需要整定，线路保护的无选择性动作由顺序重合闸来补救。对于110kV输电线路，因三相断路器为同时动作，不存在单相重合闸操作，因此，整定过程中无需考虑单相重合闸时的非全相运行问题。2.1.1 线路保护选型结果1.选型原则：（1）110kV系统线路保护现按远后备原则考虑实施，只配置一套线路微机保护。保护的主要功能为相间距离保护、接地距离保护、零序电流保护和三相一次重合闸； （2）同一变电所宜采用同一制造厂的产品。对于110kV线路，保护和监控两个独立的单元机箱应装设在一面屏上。一面屏上可装设两条线路的保护和监控，以避免不必要的连线、简化回路接线，提高抗干扰能力； （3）地区发电厂至变电所的110kV联络线可根据电网稳定运行或继电保护整定配合需要可装设一套完整的纵联距离保护（有条件时可考虑采用光纤通道）。2.选型方案 110kV系统线路保护可选择如RCS-941（南瑞继保公司）、PSL-621（国电南自公司）等保护。本次配置只负责整定了距离保护和零序保护，其他保护在此没有具体整定。同时本次设计距离保护中全部采用方向阻抗圆特性，它能够正确的判断出正方向上的短路故障，在整定阻抗的方向上，动作阻抗最大，正好等于整定阻抗。2.2 变压器保护的配置及选型变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备。它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，特别是大容量变压器，一旦因故障而损坏造成的损失就更大。因此必须针对变压器的故障和异常工作情况，根据其容量和重要程度，装设动作可靠，性能良好的继电保护装置，一般包括：（1）反映内部短路和油面降低的非电量（气体）保护，又称瓦斯保护；（2）反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护，或电流速断保护；（3）作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护（或带有复合电压起动的过电流保护或负序电流保护或阻抗保护）；（4）反映中性点直接接地系统中外部接地短路的变压器零序电流保护；（5）反映大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及电压保护；（6）反映变压器过负荷的变压器过负荷保护；（7）反应变压器非全相运行的非全相保护等。2.2.1 变压器保护配置原则电力变压器运行的可靠性很高。由于变压器发生故障时造成的影响很大，因此应加强其继电保护装置的功能，以提高电力系统安全运行，按技术规程的规定电力变压器继电保护装置的配置原则一般为：（1）针对变压器内部的各种短路及油面下降应装设瓦斯保护，其中轻瓦斯瞬时动作于信号，重瓦斯瞬时动作于断开各侧断路器；（2）应装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护作为主保护，瞬时动作于断开各侧断路器；（3）对由外部相间短路引起的变压器过电流，根据变压器容量和运行情况的不同以及对变压器灵敏度的要求不同，可采用过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流和单相式低电压起动的过电流保护或阻抗保护作为后备保护，带时限动作于跳闸；（4）对110kV及以上中性点直接接地的电力网，应根据变压器中性点接地运行的具体情况和变压器的绝缘情况装设零序电流保护和零序电压保护，带时限动作于跳闸；（5）为防御长时间的过负荷对设备的损坏，因根据可能的过负荷情况装设过负荷保护，带时限动作于信号；（6）对变压器温度升高和冷却系统的故障，应按变压器标准的规定，装设作用于信号或动作于跳闸的装置。1.相间短路后备保护 为防止外部相间短路引起的变压器过电流及作为变压器主保护的变压器配置相间短路的后备保护。保护动作后，应带时限动作于跳闸。规程规定：（1）过电流保护宜用于降压变压器；（2）当过电流保护的灵敏度不够时，可采用低电压起动的过电流保护，主要用于升压变压器或容量较大的降压变压器；（3）复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器；（4）负序电流和单相式低电压起动的过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器；（5）按以上两条装设保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。2.接地短路后备保护 在中性点直接接地系统中，接地短路时常见的故障形式，所以处于该系统中的变压器要装设接地（零序）保护，以反映变压器高压绕组、引出线上的接地短路，并作为变压器主保护和相邻母线、线路接地保护的后备保护。目前我国在220kV系统中，广泛采用中性点绝缘水平较高的分级绝缘变压器（如220kV变压器中性点绝缘水平为110kV的情况），其中性点可接地运行或者不接地运行。如果中性点绝缘水平较低（如500kV系统中性点绝缘水平为38kV的变压器），则中性点必须直接接地运行。2.2.2 变压器保护选型结果1.变压器保护选型原则 在实际使用中可根据电网实际运行情况，除去非电量（气体）保护必须投跳外，应选择合理、可靠的主保护运行方式。2.选型方案 可选用的变压器组保护有PSL-1201型（国电南自公司）、RCS-978型（南瑞继保公司）等。2.3 发电机保护的配置及选型发电机是电力系统的核心，要保证发电机的安全、可靠运行，就必须针对其各种故障和异常工作情况，按照发电机容量及重要程度，装设完备的继电保护装置。主要包括：（1）反映相间短路的纵联差动保护；（2）反映定子绕组匝间短路的匝间短路保护；（3）反映定子单相接地短路的定子接地保护；（4）反映发电机外部相间短路的后备保护及过负荷保护；（5）反映励磁回路接地的励磁回路一点和两点接地保护；（6）反映低励磁或失磁的失磁保护；（7）反映电子绕组过电压的过电压保护；（8）反映发电机失步的失步保护；（9）反映逆功率的逆功率保护；（10）反映低频率的低频保护；（11）反映定子铁芯过励磁的过励磁保护保护；2.3.1 发电机保护配置原则（1）1MW以上的发电机，应装纵联差动保护（2）对发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机装设单独的纵联差动保护；当发电机与变压器之间没有断路器时，100MW及以下发电机，可装设发电机变压器组共用纵联差动保护，100MW及以上发电机，除发电机变压器组共用纵联差动保护外，发电机还应装设单独的纵联差动保护，对200300MW的发电机变压器组可在变压器上增设单独的纵联差动保护，即采用双重快速保护。（3）对300MW及以上汽轮发电机变压器组，应装设双重快速保护，即装设发电机纵联差动保护、变压器纵联差动保护和发电机变压器组共用纵联差动保护；当发电机与变压器之间有断路器时，应装设双重发电机纵联差动保护。（4）与母线直接连接的发电机，当单相接地故障电流大于允许值时，应装设有选择性的接地保护装置。（5）对于采用发电机变压器组单元接线的发电机，容量在对100MW以下的，应装设保护区小于90%的定子接地保护；容量在100MW以上的，应装设保护区为100%的定子接地保护。（6）1MW以上的水轮发电机，应装设一点接地保护装置。（7）100MW以下的汽轮发电机，对一点接地故障，可采用定期检测装置。对两点接地故障，应装设两点接地保护装置。（8）转子内冷汽轮发电机和100MW及以上的汽轮发电机，应装设励磁回路一点接地保护装置，每台发电机装设一套；并可装设两点接地保护装置，每台发电机装设一套，对旋转整流励磁的发电机，应装设一点接地故障定期检测装置。（9）100MW以下，不允许失磁运行的发电机，当采用半导体励磁系统时，宜装设专用的失磁保护（10）100MW以下但失磁对电力系统有重大影响的发电机及100MW及以上的发电机应装设专用的失磁保护。对600MW的发电机可装设双重化的失磁保护。2.4 其他自动装置的配置2.4.1 备用电源自动投入装置（AAT）备用电源自动投入装置就是当工作电源或工作设备因故障被断开以后，能自动而且迅速地将备用电源或备用设置投入工作。构成备用电源自动投入装置的基本要求：（1）应保证在工作电源断开后AAT才可以动作；（2）工作母线上的电压无论因任何原因消失时AAT均应动作；（3）AAT应保证只动作一次；（4）当工作母线和备用母线同时失电、或备用电源消失时，AAT不应动作；（5）AAT的动作时间以尽可能短为原则；（6）备用电源投于故障上时，应使继电保护加速动作；（7）应校验备用电源的过负荷和电动机自起动情况；1.电压鉴定元件：（1）低电压元件 应能在所接母线失压后可靠动作，而在电网故障切除后可靠返回，为缩小低电压元件动作范围，低电压定值整定较低，一般整定为0.150.3倍额定电压。设计时为避免自动投入装置失压误动，低电压元件可由两个电压继电器组成，其触电构成与门出口，两个电压继电器的电压可取自同一组电压互感器的不同相别，也可取自不同电压等级或者所以电系统。（2）有压检测元件 应能在所接母线电压正常时可靠动作，而在母线电压低到不允许自投装置动作时可靠返回，电压定值一般整定为0.60.7倍额定电压。（3）动作时间 电压鉴定元件动作后延时跳开工作电源，其动作时间宜大于本级线路电源侧后备保护动作时间与线路重合闸时间之和。2.备用电源投入时间 一般不带延时，如跳开工作电源时需联切部分负荷，则投入时间整定为0.10.5s3.后加速过电流保护：（1）安装在变压器电源侧的自动投入装置，如投入在故障设备上，后加速保护应快速切出故障，本级线路电源侧速动段保护的非选择性动作由重合闸来补救，电流定值应对故障设备有足够灵敏系数，同时还应可靠躲过包括自起动电流在内的最大负荷电流。（2）安装在变压器负荷侧的自动投入装置，如投入在故障设备上，为提高投入成功率，后加速保护宜带0.20.3s延时，电流定值应对故障设备有足够灵敏系数，同时还应可靠躲过包括自起动电流在内的最大负荷电流。2.4.2 重合闸的配置1.自动重合闸的作用 自动重合闸的采用，是电力系统运行的实际需要。电力系统采用自动重合闸装置有两个目的：一是输电线路的故障绝大多数为瞬时性的，因此在线路被断开后，再进行一次重合闸，就可以恢复供电；二是保证系统的稳定，根据系统实际情况，通过稳定计算，选择合适的重合闸方式，收到了良好的效果。2. 自动重合闸的配置原则 自动重合闸的配置原则根据电力系统的结构形状、电压等级、系统稳定要求、负荷状况、线路上所装设的继电保护装置及断路器性能，以及其他技术经济等因素决定。其简要原则是：单侧电源线路包括辐射状单回线、平行线或环状线路，其特点是仅有一个电源，不存在非周期重合闸问题，一般采用三相重合闸，装于线路供电侧。双侧电源线路分以下几种：（1）110kV及以下电压等级在环状，在电源与负荷技术条件允许的情况下，可采有非周期重合闸。（2）当并列运行的系统或发电厂之间的联络线，在三条以上，且任何时候不会少于两条时，可考虑选用不检查同期的三相重合闸。（3）当并列运行的系统或发电厂之间，可能出现单回线运行时，应根据计算，在不允许采用非周期重合闸时，可采用检查无压及同期重合闸。（4）在没有其他连系的双回线上，当不能采用非周期重合闸时，可采用检查相邻线路有电流的重合闸或采用无压、同期检定重合闸。（5）在双侧电源单回线上，当不能采用非周期重合闸时，可根据具体情况，采用以下重合闸形式：1）一般采用解列重合闸，由系统向小电源系统输送功率。当线路故障后，系统侧跳开线路断路器，小电源侧从解列点断开，基本上应保证对重要负荷供电，待系统侧检查线路无电压重合闸成功后，再在解列点使用同期重合闸。2）对水电厂可采用自同期重合闸，即系统侧装设有无压检查重合闸，待重合闸成功后，水轮发电机以自同步方式自动与系统并列。3）当线路装有全线速动保护和快速的断路器时，在两侧电势实际摆开角度的允许冲击范围内，可采用三相快速重合闸。（6）在超高压电网中，由于传输功率很大、稳定问题突出，若具有分相操作机构的断路器时，更适合采用单相重合闸及综合重合闸。在本次设计中，都是配置110kV的输电线路，所以本次设计主要选用三相一次重合闸。3 继电保护的设计3.1系统运行方式分析电力系统运行方式的变比，直接影响到保护的性能。因此对继电保护进行整定计算前，首先应该分析运行方式。从而使得所选用的保护在各种系统运行方式下，都能满足选择性和灵敏度的要求。对于保护来说，最大运行方式是指电网在某种连接情况下超过保护的电流值最大；最小运行方式是指电网在某种连接情况下超过保护的电流值最小。在整定时，一般根据系统最大运行方式来确定整定值，在灵敏度校验时，一般根据系统最小运行方式来进行。在本次设计中，最大运行方式：全部机组、变压器及线路投入运行；最小运行方式：各厂各容量机组停运一台；中性点运行方式：发电厂各段母线上经常有一台变压器接地运行，中间变电所可取一台主变中性点接地，终端变电所的主变一般不接地。3.2负荷点最大负荷电流的计算1.各变电所的计算如下例如： （3.1）用同样的计算方法可得其他变电所的，其他变电所的如表3.1表3.1 变电所最大负荷电流表变电所编号(A)线路编号(A)1#157L11572#52L2523#105L31054#157L41575#331L5396#209L63007#209L7292L82093.3设备的选择3.3.1 互感器的配置原则（1）为满足测量和保护装置的需要，在变压器出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器；（2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如：发电机和变压器的中性点；（3）对直接接地系统，一般按三相配制。对三相直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；（4）60220kV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器；（5）当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。3.3.2 电流互感器的选择依据（1）电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和的影响，使一次电流与在数值和相位上都有差异，即测量结果有误差，所以选择电流互感器应根据测量时误差的大小和准确度来选择。（2）电流互感器10%误差曲线 电流互感器10%误差曲线是对保护级（BlQ）电流互感器的要求与测量级电流互感器有所不同。对测量级电流互感器的要求是在正常工作范围内有较高的准确级，而当其通过故障电流时则希望早已饱和，以便保护仪表不受短路电流的损害，保护级电流互感器主要在系统短路时工作，因此准确级要求不高，在可能出现短路电流范围内误差限制不超过10%。电流互感器的10%误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过10%的条件下，一次电流的倍数与电流互感器允许的最大二次负载阻抗关系曲线。（3）额定容量 为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷应不大于该准确级所规定的额定容量。即： （3.2） （3.3）式中 测量仪表电流线圈电阻； 继电器电阻； 连接导线电阻； 接触电阻一般取0.1。（4）按一次回路额定电压和电流选择 电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表的最佳工作电流互感器的一次额定电压和电流选择必须满足： ,，为了确保所提供仪表的准确度，互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流。式中 电流互感器所在电网的额定电压； , 电流互感器的一次额定电压和电流； 电流互感器一次回路最大工作电流。（5）种类和型式的选择 选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，再根据安装地点（屋内、屋外）和安装方式（穿墙式、支持式、装入式等）来选择。（6）热稳定检验 电流互感器热稳定能力常以3s内允许通过一次额定电流来表示，即：（或）（7）动稳定校验 电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（）的倍数（动稳定电流倍数）表示其内部动稳定能力，故内部动稳定可用下式校验：短路电流不仅在电流互感器内部产生作用力，而且由于其邻相之间电流的相互作用使绝缘帽上受到外力的作用。因此需要外部动稳定校验，即： （3.4）对于瓷绝缘的母线型电流互感器（如LMC型）可按下式校验： （3.5）在满足额定容量的条件下，选择二次连接导线的允许 （3.6）本次设计中的电流互感器变比选择为600/53.3.3 电压互感器的选择依据（1）电压互感器的准确级和容量 电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，功率负荷因数为额定值时，电压误差的最大值。由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗，导致测量结果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。（2）按一次回路电压选择 为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1.10.9）范围内变动，即应满足：（3）按二次回路电压选择 电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。（4）电压互感器及型号选择 电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在635kV屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110220kV配电装置中一般采用半级式电磁式电压互感器。110kV及以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，也可采用电容式电压互感器。（5）按容量的选择 互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级），应不小于互感器的二次负荷，即： （3.7）式中 、 仪表的有功功率和无功功率 考虑上述各因素，也结合实际情况，我们选择电压互感器的变比为110000/100。3.4线路保护整定计算3.4.1 系统参数的计算（1）短路电流计算基准值 高压短路电流计算一般只计算各元件的阻抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：基准容量： 基准电压： 基准电流： kA（2）根据系统的电网图，画出系统等值阻抗图，见图3.1（3）标幺值的计算：发电机： （3.8） （3.9）图3.1 系统等值阻抗图主变（以T1为例）： （3.10） （3.11）变电所（以T3为例）： （3.12） （3.13）线路（以LAB为例）： （3.14） （3.15）其他变压器和线路的计算方法同上，结果见如表3.2表3.2 各主要元件参数标幺值计算结果名称编号基础参数标幺值Gn容量（MW）正序负序零序发电机G1500.80.1250.250.25G2500.80.1250.250.25线路LnL (/km)长度(km)正序负序零序L1LAB0.4210.0640.0640.160L2LCE0.4100.0300.0300.076L3LGI0.4170.0510.0510.129L4LGH0.4220.0670.0670.166L5LCF0.4150.0450.0450.113L6LAC0.4200.0610.0610.151L7LFG0.4250.0760.0760.189L8LAD0.4250.0760.0760.189变压器T110.5630.1670.1670.134T210.5630.1670.1670.134T310.5150.7000.7000.560T410.5101.0501.0500.840T510.5101.0501.0500.840T610.5150.7000.7000.560T710.531.50.3330.3330.266T810.5200.5250.5250.420T910.5200.5250.5250.420T110.5630.1670.1670.1343.4.2 距离保护整定计算对于线路来说，采用距离保护第、段作为主保护，第段其动作时间一般在2s以上，作为后备保护，用来反映相间短路故障。（1）相间距离段的整定计算：距离保护段为无延时的速动段，它应该只反应本线路的故障，下级线路出口发生短路故障时，应可靠不动作，所以其测量元件的整定阻抗，应该按躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定。 （3.16）式中 距离段的整定阻抗可靠系数，由于距离保护为欠量动作，所以1，考虑到继电器误差、互感器误差和参数测量误差等因素，一般取0.85本线路的正序阻抗以线路（即线路）为例来介绍整定过程： （3.17）（2）相间距离段的整定计算：距离保护段的整定阻抗，应按以下两个原则进行（一般其中最小值为整定值）与相邻线路距离保护第段的动作阻抗相配合 即 （3.18）式中 ，一般取0.8； 本线路的正序阻抗； 最小分支系数； 相邻线路距离保护的第段。与相邻变压器的快速保护相配合：当被保护线路的末端母线接有变压器时，距离段应与变压器的快速保护（一般是差动保护）相配合，其动作范围不应超出变压器快速保护的范围。 （3.19）式中 可靠系数，考虑变压器阻抗误差较大，一般取0.7； 变压器低压侧母线故障时，实际可能的最小分支系数； 变压器的等值正序阻抗。以线路L6（即线路）为例来介绍整定过程：在A端： （3.20） （3.21） （3.22）与相邻线路距离保护第段的动作阻抗相配合： （3.23） （3.24）（3.25）按与相邻变压器的快速保护相配合整定：（3.26），所以 （3.27）在C端：与相邻线路距离保护第段的动作阻抗相配合： （3.28） （3.29）动作时限： （3.30）（3）相间距离段的整定计算：距离段为后备段，正常运行时不应动作，因此按躲开最小符合阻抗整定，即 （3.31）式中 段可靠系数，一般取1.25； 阻抗继电器返回系数，一般取1.15； 可能流过本线路的最大负荷电流，考虑到电机自起动系数，可取1.53倍的额定负荷电流，毕业设计中可考虑取2； 负荷阻抗角，一般取； 整定阻抗角，一般取。以线路L1（即线路）为例来介绍整定过程： （3.32）灵敏度校验（按本线路末端短路校验）： （3.33）所以满足要求把