继电保护原理课程设计.doc

太原工业学院继电保护课程设计题目： 系别：自动化专业：电气工程及其自动化班级：092033216 092033226姓名：冯亮 陈锦摘要：本线路以110线路继电保护为例，简述了距离保护的具体整定方法和有关注意细节，对输电网络做了较详细的分析同时对不同运行方式各个断路器进行了述说，较为合理的选择了不同场合下的电器元件的型号关键词：继电保护；距离保护目录一、系统运行方式和变压器中性点接地的选择、发电机、变压器运行方式的选择、变压器中性点接地的选择3、 线路运行方式选择原则4、本次设计的具体运行方式的选择二、故障点的选择及正、负、零序网络制定、电网等效电路图 、段故障点的选择3、故障点、的正、负、零序网络图三、基准值的选择四、系统线路和各个元件等值阻抗的计算五、保护方式的选择、配置与整定计算、短路其选择、保护方式的选择、配置方案的确定、整定计算、断路器的选择六、线路自动重合闸、自动重合闸装置的必要性与可能性、自动重合闸装置的基本要求、单侧电源自动重合闸装置4、 双侧电源线路的自动重合闸5、自动重合闸与继电保护的配合七、保护的综合评价1、对电流保护的综合评价2、对零序电流保护的综合评价3、对距离保护的综合评价八、配置图一、系统运行方式和变压器中性点接地的选择1、发电机、变压器运行方式选择的原则 (1)一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，一台检修，另一台故 障；当有三台以上机组时，则选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。对水 电厂，还应根据水库运行方式选择。 (2)一个发电厂、变电站的母线上无论接几台变压器，一般应考虑其中容量 最大的一台停用。 变压器中性点接地的选择2、变压器中性点接地选择原则 (1)发电厂、变电所低压侧有电源的变压器，中性点均要接地。 (2)自耦型和有绝缘要求的其它变压器，其中性点必须接地。 (3)t 接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。 (4)为防止操作过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后 再断开，这种情况不按接地运行考虑。3、线路运行方式选择原则 (1)一个发电厂、变电站线线上接有多条线路，一般考虑选择一条线路检修，另 一条线路又故障的方式(2)双回路一般不考虑同时停用。 4、本次设计的具体运行方式的选择电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能。因此，在对继电保护进行 整定计算之前，首先应该分析运行方式。这里要着重说明继电保护的最大运行方 式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大， 继电保护的最小运行方式 是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。系统的 最大运行方式是所有设备全部投入运行；系统的最小运行方式为发电机 g1 或 g2 投入二、故障点的选择及正、负、零序网络制定电网等效电路图如图所示，在图中ae、bd段选择了d1、d2、d3三个故障点d1点的正序、负序、零序网络图正序负序零序d2点的正序、负序、零序网络图正序负序零序d3点的正序、负序、零序网络图正序负序零序三、基准值选择基准功率：sb=100mva，基准电压：vb=115kv。基准电流：ib=sb/1.732 vb=100103/1.732115=0.502ka；基准电抗：zb=vb/1.732 ib=115103/1.732502=132.25；电压标幺值：e=e(2)=1.05四、系统线路和各个元件等值阻抗的计算线路ae等值电抗计算正序以及负序电抗：xlae= xaelae=0.41270=28.84xlae*= xlae/ zb=28.84/132.25=0.218零序电抗：xlae0=3xlae =86.52xl20*= 3*0.218=0.654 线路ac等值电抗计算正序以及负序电抗：xlac= xaclac=0.40260=20.1xlac*= xac/ zb=20.1/132.25=0.152零序电抗：xlac0= 3xlac=60.3xlac0*= xlac0/ zb=72.36/132.25=0.456 线路ab等值电抗计算正序以及负序电抗：xlab= xablab=0.3760=22.2xlab*= xlab/ zb=22.2/132.25=0.168零序电抗：xlab0=3=66.6xlab0*= xlab0/ zb=66.6/132.25=0.504线路bd等值电抗计算正序以及负序电抗：xlbd= xbdlbd=0.3740=14.8xlbd*= xlbd/ zb=14.8/132.25=0.11零序电抗：xlbd0=314.8=44.4xlbd0*= xlabd0/ zb=44.4/132.25=0.33变压器等值电抗计算(1) 变压器t1、t2等值电抗计算xt1= xt2= (uk%/100)(vn2/ sn)82.28xt1*= xt2*=xt1/ zb=82.28/132.25=0.622(2) 变压器t3/t4等值电抗计算xt3= xt4= (uk%/100)(vn2/ sn)61.11xt3*= xt3*= xt3/ zb=61.11/132.25=0.462(3) 变压器t6、t7等值电抗计算xt6= xt7=(uk%/100)(vn2/ sn)39.95xt6*=xt5*=0.302发电机等值电抗计算 发电机g1、g2电抗标幺值计算xg1* = 0.13xg2* = 0.11五、 短路电流计算d1短路流经保护11的短路计算：最大运行方式的短路：最小运行方式下的两相短路：同上两相短路的零序电流：d2短路流经保护的短路计算：最大运行方式的短路：最小运行方式下的两相短路：五、保护方式的选择、配置与整定计算、短路其选择1、保护方式的选择110kv 输电线路一般采用三段式相间距离保护作为故障的保护方式，采用阶 段式零序电流保护作为接地短路的保护方式。对于极个别非常短的线路，如有必 要也可以采用纵差保护作为主保护。2、 配置方案的确定根据题目的要求和保护的配置原则 从经济性出发：本系统线路的保护方式 采用三段式相间距离保护作为故障的保护方式， 采用阶段式零序电流保护作为接 地短路的保护方式。其中，第一段作为线路的主保护，二、三段作为后备保护3、距离保护的整定计算1 距离保护整定计算的方法及原理：距离保护第一段 1.动作阻抗 ()对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定，即取 图4.1 电力系统接线图 2动作时限秒。距离保护第二段 1动作阻抗 （1）与下一线路的第一段保护范围配合，并用分支系数考虑助增及外汲电流对测量阻抗的影响，即式中为分支系数 （2）与相邻变压器的快速保护相配合取（1）、（2）计算结果中的小者作为。2. 动作时限保护第段的动作时限，应比下一线路保护第段的动作时限大一个时限阶段，即 3.灵敏度校验 如灵敏度不能满足要求，可按照与下一线路保护第段相配合的原则选择动作阻抗，即 这时，第段的动作时限应比下一线路第段的动作时限大一个时限阶段，即距离保护的第三段 1动作阻抗 按躲开最小负荷阻抗来选择，若第段采用全阻抗继电器，其动作阻抗为 2动作时限 保护第段的动作时限较相邻与之配合的元件保护的动作时限大一个时限阶段，即 3灵敏度校验 作近后备保护时 作远后备保护时 式中，kfz为分支系数，取最大可能值。动作时限：故其动作时限为2.5s灵敏度校验：4、断路器的选择高压断路器选择.断路器种类与型式的选择1） 种类选择的一般原则：2） 屋内：真空断路器 屋外：六氟化硫断路器2）型式选择的一般原则发电机回路：使用专用断路器-额定电压低，开断电流大；配电装置：635kv屋内-真空断路器；35500kv屋外：六氟化硫断路器2.额定电压ununs3.额定电流选择kin i max （物理含义）4.额定开断电流选择inbr i kt式中i kt-动静触头分开时，流过的最大短路电流t-t br开断计算时间。5.短路关合电流的选择inclish 物理含义）断路器操动机构能关合的最大短路电流。断路器操动机构能克服动静触头之间的最大电动斥力，使断路器合闸成功。6.热稳定校验it2tq k7 动稳定校验iesish 各断路器的距离整定计算与校验对11断路器距离保护的整定计算:距离保护的段：动作阻抗：对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。动作时限：距离保护段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零由于该线路没有下一段，所以不用进行二段保护断路器段保护按躲过正常运行时最小负荷阻抗整定取=1.3测量阻抗元件的返回系数=1.5可靠系数敏度校验： 满足要求。对21断路器距离保护的整定计算:距离保护的段：动作阻抗：对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。动作时限：距离保护段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零由于该线路没有下一段，所以不用进行二段保护断路器三段保护按躲过正常运行时最小负荷阻抗整定取1.5kre=1.3测量阻抗元件的返回系数krel=可靠系数敏度校验： 满足要求。12、22断路器装断路器基本没有用六、线路的自动重合闸、自动重合闸装置的必要性与可能性自动重合闸的采用,是电力系统安全经济运行的客观需求。架空线路的故障大多数是瞬时性的,如雷电引起的闪络、鸟害引起的故障等。因此,在架空线路上采用自动重合闸,不仅可以提高供电的可靠性,而且对高压电网还提高了其暂态稳定水平。此外,还可以纠正由于断路器机构不良或运行在电力系统中输电线路是发生故障最多的设备而且它发生的故障大都属于暂时性的如大风引起的碰线、线路通过线下树木对地放电或异物落在导线上引起的短路等这类故障在线路跳开后电弧可自行熄灭故障点的绝缘基本恢复到正常水平这时合上电源就能够恢复正常供电。因此自动重合闸装置在高压输电线路上得到极其广泛的应用。在高压输电线路上装设自动重合闸对于提高供电的可靠性意义非凡即在输电线路发生瞬时性故障时可迅速恢复供电从而提高供电可靠性对于双侧电源的高压输电线路可以提高系统并列运行稳定性从而提高线路输送容量可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。 2、自动重合闸装置的基本要求根据生产需要同时考虑我国的运行经验对输电线路的自动重合闸装置zch提出如下要求: 1动作迅速。在满足故障点去游离所需要的时间和断路器消弧室与断路器的传动机构准备好再次动作所必需的时间条件下zch 的动作时间应尽可能短。 2不容许任意多次重合。如果重合闸多次重合于永久性故障将使系统多次遭受冲击同时还可能损坏断路器从而扩大事故。 3动作后应能自动复归。当 zch 成功动作一次后应能自动复归准备好再次动作。对于受雷击机会较多的线路这是必须的。 4手动跳闸时不应重合。当运行人员手动操作或遥控操作使断路器断开时zch 不应重合。 5手动合闸于故障线路时不重合。当手动合闸于故障线路时继电保护动作使断路器跳闸后装置应不重合因为手动合闸前线路上还没有电压如合闸后即已有故障则故障多属于永久性故障重合定不成功。3、单侧电源线路的自动重合闸单侧电源线路广泛应用三相一次自动重合闸方式。所谓三相一次自动重合闸方式， 就是不论在输电线路上单相、两相或三相短路故障时，继电保护均将线路的三相断路器 一起断开，然后 aar 装置起动，经预定延时将三相断路器重新一起合闸。若故障为瞬时 的，则重合成功；若故障为永久性的，则继电保护再次将三相断路器一起断开，且不再重合。 4、 双侧电源线路的自动重合闸 在这种线路上采用自动重合闸装置时，除了应满足前述基本要求外，还必须考虑以 下两点： （1）当线路发生故障时，线路两侧的保护可能以不同的时限断开两侧短路器。 （2）在某些情况下，当线路发生故障，两侧断路器断开之后，线路两侧电源之间 有可能失去同步。 因此后合闸一侧的断路器在进行重合闸时，必须确保两电源间的同步条件，或者校 验是否允许非同步重合闸。 由此可见， 双侧电源线路上的三相自动重合闸， 应根据电网的接线方式和运行情况， 采用不同的重合闸方式。国内采用的有：非同步自动重合闸；快速自动重合闸；检定线 路无电压和检定同步的自动化重合闸；解列重合闸及自同步重合闸等。 5、 自动重合闸与继电保护的配合 自动重合闸与继电保护的适当配合， 能有效地加速故障的切除， 提高供电的可靠性。 自动重合闸的应用在某些情况下还可以简化继电保护。 自动重合闸与继电保护的配合方式，有重合闸前加速保护和重合闸后加速保护两 种。重合闸前加速是，当线路上发生故障时，靠近电源侧的保护先无选择性的瞬时动作 于跳闸，而后再借助自动重合闸来纠正这种非选择性动作。重合闸后加速保护是当线路 故障时，先按正常的继电保护动作时限有选择性地动作于断路器跳闸，然后 aar 装置动 作将断路器重合， 同时将过电流保护的时限解除。 这样， 当断路器重合于永久性故障时， 电流保护将无时限地作用于断路器跳闸。实现后加速的方法是，在被保护的各条线路上 都装设有选择性的保护和自动重合闸装置。. 七、保护的综合评价1 、对电流保护的综合评价 三段式电流保护的主要优点是简单、可靠、经济，并且一般情况下都能较快的切除 故障。但是一般用于 35kv 及以下的电压等级的电网中，对于容量大、电压高或者结构 复杂的网络，它难于满足电网对保护的要求。缺点是它的灵敏度和保护范围直接受系统 运行方式和短路类型的影响，此外，它只在单侧电源电网中才有选择性。 2、对电流保护的综合评价零序电流保护比相间短路的电流保护有较高的灵敏度。对于零序一段，由于线路的 零序阻抗大于正序阻抗，使的线路始末两端电流变化较大，因此使零序一段保护范围增 大，即提高了灵敏度；对于零序三段，由于起动值是按不平衡电流来整定的，所以比相 间短路的电流保护的起动值小， 即灵敏度高； 零序过电流保护的动作时限较相间保护短； 零序电流保护不反映系统振荡和过负荷；零序功率元件无死区，副方电压断线时，不会 误动作；接线简单可靠。其缺点是不能反应相间短路。 3、 对距离保护的综合判断主要优点：能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求，阻抗继电器是同时反 应电压的降低和电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度。其中 段距离保护基本不受运行方式的影响，而、段受系统运行变化的影响也较电流保 护要小一些，保护区域比较稳定。 主要缺点：不能实现全线瞬动。对