毕业设计（论文）-继电保护配置与整定计算(系统53).doc

四川大学网络教育学院 本科生(业余)毕业论文（设计） 题 目 继电保护配置与整定计算（系统53） 办学学院 四川大学网络教育学院 校外学习中心 重庆黔江奥鹏学习中心 专 业 电气工程及其自动化 年 级 0903级 指导教师 学生姓名 学 号 2011年 2 月 24 日继电保护配置与整定计算（系统53）学生：摘要本设计阐述了电力系统继电保护配置与整定计算的完整过程。首先，对所给系统进行了互感器配置，然后对元件参数进行计算，在此基础上，通过软件，对所选短路点进行了短路电流进行计算。最后完成了继电保护的配置与整定计算。包括发电机（发电机-变压器组）保护，压器保护，110kV线路保护以及110kV母线保护配置与整定计算。此外，线路均配置三相重合闸，计算出保护的整定值和保护的动作时限。关键词：继电保护；短路；配置；整定the Relay Protection Configuration and Setting Calculation (system 53)Student: Gao_lin Supervisor：Chen_haoAbstractThis design expatiated power system protection configuration and setting calculation of complete process. First of all, of the system configuration, and then to element transformer parameters, calculation, on this basis, through software, to the selected short-circuit point in short-circuit current calculation. Finally completed the protection configuration and setting calculation. Including generator (generator - transformer group) protection, pressure gauges protection, 110 kv line protection and 110 kv busbar protection configuration and setting calculation. In addition, the line is provided for three pictures close brake, and calculates the protection setting value and protection of the action of time. Keywords： relay protection；short-circuit；allocate；set目 录第一章 互感器的配置11.1发电机11.2变压器21.3线路81.4母线8第二章 等值参数计算9第三章 短路电流计算143.1最大方式下的短路电流计算143.2最小方式下的短路电流计算21第四章 保护的配置与整定304.1发电机的保护304.2变压器的保护344.3 110kV线路的保护384.4母线的保护524.5整定计算成果54附录 保护配置图56致 谢57参考资料5860第一章 互感器的配置1.1发电机（1） 发电机（型号：TS300/110-10）额定功率28MW，额定电压10.5kV，额定电流1815A，额定功率因数0.85。发电机的最大工作电流：1902（A）故，选择电压互感器PT：JDJ10,额定变比为10000 /100； 选择电流互感器CT：LMZ110，额定电流比为2000 /5； 选择零序电流互感器：LXHM1，额定电流为1750A。（2） 发电机（型号：QF-25-2）额定功率25MW，额定电压10.5kV，额定电流1720A，额定功率因数0.8。发电机的最大工作电流：1804（A）故，选择电压互感器PT：JDJ10,额定变比为10000 /100； 选择电流互感器CT：LMZ110，额定电流比为2000 /5； 选择零序电流互感器：LXHM1，额定电流为1750A。（3） 发电机（型号：QF-50-2）额定功率50MW，额定电压10.5kV，额定电流3440A，额定功率因数0.8。发电机的最大工作电流：3608（A）故，选择电压互感器PT：JDJ10,额定变比为10000 /100； 选择电流互感器CT：LMZ110，额定电流比为4000 /5； 选择零序电流互感器：LXHM1，额定电流为1750A。（4） 发电机（型号：TS410/159-16）额定功率34MW，额定电压6.3kV，额定电流3670A，额定功率因数0.85。发电机的最大工作电流：3850（A）故，选择电压互感器PT：JDJ10,额定变比为6000 /100； 选择电流互感器CT：LMZ16，额定电流比为4000 /5； 选择零序电流互感器：LXHM1，额定电流为1750A。1.2变压器（1）变压器（型号：SF-20000）额定容量2000kVA，额定电压比：110 /10.5额定电流（A）：105（110kV侧）1100（10.5kV侧）故，电压互感器PT和电流互感器CT选择如下：名 称各 侧 参 数额定电压（kV）1106.3额定电流（A） 1051100变压器接线组别 Y PT型号及变比 JDJ10（10000 /100）CT的接线方式 YCT的计算变比按产品样本选用CT的型号及变比LR110B（200 /5）LMZ110（2000 /5）（2）变压器（型号：SFSL1-31500）额定容量31500kVA，额定电压比：110 /10.5额定电流（A）：165（110kV侧）1819（10.5kV侧）故，电压互感器PT和电流互感器CT选择如下：名 称各 侧 参 数额定电压（kV）11010.5额定电流（A） 1651819变压器接线组别 Y PT型号及变比 JDJ10（10000 /100）CT的接线方式 YCT的计算变比按产品样本选用CT的型号及变比LR110B（300 /5）LMZ110（2000 /5）（3）变压器（型号：SFS-60000）额定容量6000kVA，额定电压比：110 /38.5/10.5额定电流（A）：315（110kV侧）900（38.5kV侧），3300（10.5kV侧）故，电压互感器PT和电流互感器CT选择如下：名 称各 侧 参 数额定电压（kV）11038.510.5额定电流（A） 315 9003300变压器接线组别 Y Y PT型号及变比JDJ10（10000 /100）CT的接线方式 YCT的计算变比按产品样本选用CT的型号及变比LR110B（600 /5）LR35B（2000 /5）LMZ110（4000 /5）（4）变压器（型号：SFL1-40000）额定容量40000kVA，额定电压比：110 /6.3额定电流（A）：210（110kV侧）3666（6.3kV侧）故，电压互感器PT和电流互感器CT选择如下：名 称各 侧 参 数额定电压（kV）1106.3额定电流（A）2103666变压器接线组别YPT型号及变比JDJ6（6000 /100）CT的接线方式YCT的计算变比按产品样本选用CT的型号及变比LR110B（400 /5）LMZ110（4000 /5）（5）变压器（型号：SFSZL1-50000）额定容量5000kVA，额定电压比：110 /38.5/10.5额定电流（A）：262（110kV侧）750（38.5kV侧），2749（10.5kV侧）故，电压互感器PT和电流互感器CT选择如下：名 称各 侧 参 数额定电压（kV）11038.510.5额定电流（A）2627502749变压器接线组别YYPT型号及变比JDJ10（10000 /100）CT的接线方式YCT的计算变比按产品样本选用CT的型号及变比LR110B（500 /5）LR35B（2000 /5）LMZ110（3000 /5）（6）变压器（型号：SFSZL7-40000）额定容量4000kVA，额定电压比：110 /38.5/10.5额定电流（A）：210（110kV侧）600（38.5kV侧）2199（10.5kV侧）故，电压互感器PT和电流互感器CT选择如下：名 称各 侧 参 数额定电压（kV）11038.510.5额定电流（A）2106002199变压器接线组别YYPT型号及变比JDJ10（10000 /100）CT的接线方式YCT的计算变比按产品样本选用CT的型号及变比LR110B（400 /5）LR35B（1000 /5）LMZ110（3000 /5）（7）变压器（型号：SFL1-20000）额定容量20000kVA，额定电压比：110 /10.5额定电流（A）：105（110kV侧）1100（10.5kV侧）故，电压互感器PT和电流互感器CT选择如下：名 称各 侧 参 数额定电压（kV）11010.5额定电流（A）1051100变压器接线组别YPT型号及变比JDJ10（10000 /100）CT的接线方式YCT的计算变比按产品样本选用CT的型号及变比LR110B（200 /5）LMZ110（2000 /5）1.3线路 110kV线路的最大负荷电流均取为350A，可选择电流互感器LR110B（400 /5）；电压互感器可选择JCC2110（）。 1.4母线对双母线的母联断路器配置电流互感器，与变压器B8、B9相连的双母线母联，其最大工作电流为变压器B8或B9的，即为274A，可选择电流互感器LR110B（300 /5）；与变压器B3、B4、B5相连的双母线母联，其为变压器B4的，即为330A，可选择电流互感器LR110B（400 /5）；与变压器B10、B11相连的双母线母联，其最大工作电流为变压器B10或B11的，即为221A，可选择电流互感器LR110B（300 /5）110kV母线电压互感器选择JCC2110（）。第二章 等值参数计算 选基准容量，基准电压。（1） 发电机 F1、F2 ：型号TS300/110-10，额定容量 电抗标么值为： 0.2640.8 F3 ：型号QF252，额定容量 电抗标么值为： 0.1260.4032 F4、F5 ：型号QF-50-2，额定容量 电抗标么值为： 0.1410.2256 F6、F7 ：型号TS410/159-16，额定容量 电抗标么值为： 0.1990.4975（2） 变压器B1、B2：型号SF-20000 ， 电抗标么值：=B3：型号SFSL1-31500 ， 电抗标么值：=B4、B5：型号SFS-60000 VS(12)17.5， VS(31)10.5， VS(23)6.5， SNT60000kVA各绕组短路电压分别为：VS1（VS(12)VS(31)VS(23)）（17.510.56.5）10.75VS2（VS(12)VS(23)VS(31)）（17.56.510.5）6.75VS3（VS(31)VS(23)VS(12)）（10.56.517.5）-0.25各绕组电抗标么值：B6、B7：型号SFL1-40000 ， 电抗标么值：=B8、B9：型号SFSZL1-50000 VS(12)10.5， VS(31)17.5， VS(23)6.5， SNT60000kVA各绕组短路电压分别为：VS1（VS(12)VS(31)VS(23)）（10.517.56.5）10.75VS2（VS(12)VS(23)VS(31)）（10.56.517.5）-0.25VS3（VS(31)VS(23)VS(12)）（17.56.510.5）6.75各绕组电抗标么值：B10、B11：型号SFSZL7-40000 VS(12)10.5， VS(31)17.5， VS(23)6.5， SNT60000kVA各绕组短路电压分别为：VS1（VS(12)VS(31)VS(23)）（10.517.56.5）10.75VS2（VS(12)VS(23)VS(31)）（10.56.517.5）-0.25VS3（VS(31)VS(23)VS(12)）（17.56.510.5）6.75各绕组电抗标么值： B12、B13：型号SFL1-20000 ， 电抗标么值：=（3）线路 近似取XL1 450.40.1361XL2 320.40.0968XL3 240.40.0726XL4 260.40.0786XL5 400.40.1210第三章 短路电流计算本设计采用一简单的中小型工程高压网络短路计算软件进行计算。本程序适用于各类中小型工程高压网络的三相短路计算。程序采用节点电位法，建立导纳增广矩阵，解矩阵即可求出各节点电位以及各支路压降、电流。之后，方按不同电源类型，分别采用恒定电压(电网)或机组(汽轮发电机及水轮发电机)运转曲线法，求出各支路流过的短路电流。网络支路数或节点数,不可多于50。已计及短路点附近大容量电动机的作用。3.1最大方式下的短路电流计算最大方式下网络接线图及参数如下：说明：发电机参数依次为：额定容量（MW/MVA)、功率因数、（次）暂态电抗（%）； 变压器参数依次为:额定功率（MW/MVA)、短路电抗（%）； 线路参数为：长度（km）。短路点的选择见上图，对应的接点一次为:具体计算过程如下：（1）依次输入上图中参数依次输入上图中各设备参数，程序能自动计算出各支路电抗标么值，如下图：通过比较，可以看出：程序自动计算出各支路电抗标么值，与第二章参数计算手算的结果是完全一致的。（2）进行短路电流计算当以上参数输入完成后，选择短路点和短路点电压，点击“计算”按钮即可算出有关短路电流：（3）计算结果按照以上方法，计算结果如下： (1)D1点短路电流计算结果(2)D2点短路电流计算结果(3)D3点短路电流计算结果(4)D4点短路电流计算结果(5)D5点短路电流计算结果(6)D6点短路电流计算结果(7)D7点短路电流计算结果3.2最小方式下的短路电流计算本设计中的最小方式，是停用发电机F1、F3和F7。最小方式下网络接线图及参数如下：说明：发电机参数依次为：额定容量（MW/MVA)、功率因数、（次）暂态电抗（%）； 变压器参数依次为:额定功率（MW/MVA)、短路电抗（%）； 线路参数为：长度（km）。短路点的选择见上图，对应的接点一次为: 具体计算过程如下：（1）依次输入上图中参数通过比较，可以看出：程序自动计算出各支路电抗标么值，与第二章参数计算手算的结果是完全一致的。（2）进行短路电流计算当以上参数输入完成后，选择短路点和短路点电压，点击“计算”按钮即可算出有关短路电流：（3）计算结果按照以上方法，计算结果如下： (1)D1点短路电流计算结果(2)D2点短路电流计算结果(3)D3点短路电流计算结果(4)D4点短路电流计算结果(5)D5点短路电流计算结果(6)D6点短路电流计算结果(7)D7点短路电流计算结果将计算所得的短路电流列表如下:短路点三相短路（kA）D1点最大方式最小方式2.5661.902D2点最大方式最小方式3.1662.253D3点最大方式最小方式3.7182.483D4点最大方式最小方式3.3912.500D5点最大方式最小方式3.3272.311D6点最大方式最小方式3.0662.121D7点最大方式最小方式2.1261.713第四章 保护的配置与整定4.1发电机的保护本设计以发电机（QF252）为例进行保护配置与整定。1.保护的配置定子绕组及引出线相间短路保护采用由DCD2型继电器构成的纵差动保护，且为一般接线形式。定子绕组的单相接地短路保护发电机直接工作在发电机电压母线上，可采用零序电流保护。发电机外部相间短路保护（相间短路后备保护）作为发电机主保护的后备。宜装设复合电压起动的过电流保护。定子绕组过负荷保护采用定时限过负荷保护。励磁回路一点及两点接地保护对一点接地故障，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。可采用电桥式两点接地保护。励磁电流异常下降或消失保护（失磁保护）采用以稳态异步边界为判据的失磁保护。其他故障和异常运行的保护由于发电机F3容量小，故均不装设。2.保护的整定计算发电机-变压器组差动保护的配置1）发电机-变压器组各侧一次电流 110KV侧：165（A） 发电机侧：（A）2）保护装置各臂电流计算110KV侧：（A）发电机侧：（A）3）确定保护装置各臂插头位置取4）制动系数的确定5）保护动作电流的整定=(0.03+0.05+0.2) 对110KV侧： 对10.5KV侧： 6)差电流速断元件整定对110KV侧： 对10.5KV侧： 7）差电流闭锁元件整定纵差动保护的整定计算a.动作电流的整定（1） 躲过外部短路时的最大不平衡电流（2） 躲过电流互感器二次回路断线时，发电机的最大负荷电流 取以上两者中的最大者，为保护的动作电流。差动继电器的动作电流：b. 差动线圈匝数的计算：取整数11匝,则c.灵敏度检验d.断线监视继电器的动作电流e.保护动作时限整定动作电流取为1安，动作时限可取为0秒。零序电流保护整定计算a.计算不平衡电流=换算成一次不平衡电流b.保护装置的动作电流 c.执行元件的动作电流 d.灵敏度校验复合电压起动的过电流保护整定计算a. 电流继电器的动作电流b. 负序电压继电器的动作电压c. 相间电压继电器二次动作电压d. 灵敏度校验过流保护整定计算电流继电器的动作电流a. 灵敏度校验b.保护动作时限整定动作时限可取为0.5秒4.2变压器的保护本设计以变压器（SFSL1-31500）为例进行保护配置与整定。1.保护的配置引出线、套管及内部短路保护它是变压器的主保护，保护瞬时动作于断开变压器各侧的断路器。根据其容量大小，应装设纵差动保护，可采用由带短路线圈的DCD2（或BCH2）型差动继电器构成的差动保护。当变压器纵差动保护对保护范围内发生单相接地短路，灵敏度不满足规程要求时，应增设零序纵差动保护。相间短路的后备保护 保护动作后，带时限动作于跳闸。可采用复合电压起动的过电流保护，当其不满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。过负荷保护过负荷保护采用单相式，带时限动作于信号。瓦斯保护瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路（如引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素（如地震）的干扰下误动作。 变压器有载调压开关的瓦斯继电器与主变的瓦斯继电器作用相同、安装位置不同，型号不同。2.保护的整定计算纵差保护的整定计算1) 动作电流的整定a.躲过变压器的励磁涌流 b. 躲过外部短路时的最大不平衡电流 c. 躲过电流互感器二次回路断线 取以上最大者，为保护的动作电流, 。 2)确定继电器基侧差动线圈匝数差动继电器的动作电流差动线圈匝数 取整数3匝。3)确定非基本侧平衡线圈和工作线圈的匝数平衡线圈的匝数,即取1匝工作线圈的匝数（匝）4)校验: 5)灵敏度校验 复合电压起动的过电流保护整定计算a.电流继电器的动作电流b.负序电压继电器的动作电压c.相间电压继电器二次动作电压e.灵敏度校验零序电流保护整定计算a.计算不平衡电流=换算成一次不平衡电流b.保护装置的动作电流 c.执行元件的动作电流 d.灵敏度校验过负荷保护的整定1) 动作电流按躲过变压器的额定电流整定2) 动作时限比过流保护的最大动作时限大一个t,通常取9S。4.3 110kV线路的保护可装设具有阶梯时限特性的距离保护作为相间故障的保护，同时装设零序电流保护作为接地故障的保护；采用一侧检无压，另一侧检同期的三相重合闸。以线路XL1、XL2、XL3、 XL4为例进行整定计算，其它类似。对这四条线路对应的开关进行编号，如下图：1. 线路XL1（断路器1）保护距离保护1）距离I段动作时限：2）距离II段a.整定值原则：与相邻线路XL2距离I段相配合b.灵敏度校验动作时限:3）距离III段a.整定值原则：躲过最小负荷阻抗整定动作时限: b.灵敏度校验作近后备时：作远后备时：作相邻线路XL2远后备：零序保护1） 最小运行方式下，短路时，流过线路XL1的最小零序电流：2） 零序电流I段: 按有灵敏度1.3整定 继电器的动作电流：3） 零序电流II段，按有灵敏度2整定继电器的动作电流：4） 零序电流III段，按有灵敏度2.5整定继电器的动作电流：三相重合闸由于各个线路均未采用高频保护，故只按慢速重合闸来进行动作时间的整定。2. 线路XL1（断路器2）保护距离保护1）距离I段动作时限：2）距离II段a.整定值原则：躲过线路末端变压器低压侧故障动作时限: b.灵敏度校验动作时限:3）距离III段a.整定值原则：躲过最小负荷阻抗整定动作时限: b.灵敏度校验作近后备时：作远后备时：作相邻线路XL2远后备：零序保护1）最小运行方式下，短路时，流过线路XL1的最小零序电流：3）零序电流I段: 按有灵敏度1.3整定 继电器的动作电流：3）零序电流II段，按有灵敏度2整定继电器的动作电流：4）零序电流III段，按有灵敏度2.5整定继电器的动作电流：三相重合闸由于各个线路均未采用高频保护，故只按慢速重合闸来进行动作时间的整定。3. 线路XL2（断路器3）保护距离保护1）距离I段动作时限：2）距离II段a.整定值原则：与相邻线路XL3距离I段相配合动作时限: b.灵敏度校验动作时限:3）距离III段a.整定值原则：躲过最小负荷阻抗整定动作时限: b.灵敏度校验作近后备时：作远后备时：作相邻线路XL2远后备：零序保护1）最小运行方式下，短路时，流过线路XL2的最小零序电流：3）零序电流I段: 按有灵敏度1.3整定 继电器的动作电流：3）零序电流II段，按有灵敏度2整定继电器的动作电流：4）零序电流III段，按有灵敏度2.5整定继电器的动作电流：三相重合闸由于各个线路均未采用高频保护，故只按慢速重合闸来进行动作时间的整定。4.线路XL2（断路器4）保护1）距离I段动作时限：2）距离II段a.整定值原则：与相邻线路XL1距离I段相配合动作时限: b.灵敏度校验动作时限:3）距离III段a.整定值原则：躲过最小负荷阻抗整定动作时限: b.灵敏度校验作近后备时：作远后备时：作相邻线路XL2远后备：5.线路XL3（断路器5）保护1）距离I段动作时限：2）距离II段a.整定值（1）原则：与相邻线路XL4距离I段相配合 （停发电机F1、F3、F7）（2）原则：躲过线路末端变压器低压侧故障取作为距离II段的定值动作时限: b.灵敏度校验动作时限:3）距离III段a.整定值原则：躲过最小负荷阻抗整定动作时限: b.灵敏度校验作近后备时：作远后备时：作相邻线路XL4远后备：6.线路XL3（断路器6）保护1）距离I段动作时限：2）距离II段a.整定值（1）原则：与相邻线路XL2距离I段相配合 （停发电机F1、F3、F7）（2）原则：躲过线路末端变压器低压侧故障取作为距离II段的定值动作时限: b.灵敏度校验动作时限:3）距离III段a.整定值原则：躲过最小负荷阻抗整定动作时限: b.灵敏度校验作近后备时：作远后备时：作相邻线路XL4远后备：7.线路XL4（断路器7）保护1）距离I段动作时限：2）距离II段a.整定值原则：与相邻线路XL5距离I段相配合 （停发电机F1、F3、F7）动作时限: b.灵敏度校验动作时限:3）距离III段a.整定值原则：躲过最小负荷阻抗整定动作时限: b.灵敏度校验作近后备时：作远后备时：作相邻线路XL4远后备：8.线路XL4（断路器8）保护1）距离I段动作时限：2）距离II段a.整定值原则：与相邻线路XL3距离I段相配合（停发电机F1、F3、F7）动作时限: b.灵敏度校验动作时限:3）距离III段a.整定值原则：躲过最小负荷阻抗整定动作时限: b.灵敏度校验作近后备时：作远后备时：作相邻线路XL3远后备：4.4母线的保护以连接有变压器B3、B4、B5的双母线为例，来说明母线保护的配置与整定。该母线配置完全电流差动保护。整定过程如下。完全电流差动保护的整定计算：1.起动元件和选择元件动作电流的计算（1）动作电流计算a.按躲过差动保护外部短路的最大不平衡电流整定，即可靠系数，取1.3；电流互感器变比误差，取0.1非同期分量系数，35110kV系统中非周期分址较小，故一般取1母线差动保护外部短路时流过保护的最大短路电流b.按躲过连接于母线差动保护中任一个元件的最大负荷电流整定，以防止电流互感器二次回路断线时误动。整定方法为：可靠系数，取1.31.5；接于母线上的某一元件的最大负荷电流。当不能获得实际负荷电流时，一般可按电流互感器顺定电流选取。 如果母线保护中有电压闭锁元件时可以不考虑中的条件差流继电器的整定。按躲过最大负荷电流整定，可保证较商的灵敏度。已知：110kV线路的最大负荷电流均取为350A，（2）差动继电器（DCD2）的动作电流 取两者中的最大者: （3）灵敏度校验：2.电压闭锁元件的动作电压为防止差动继电器误动或误碰出口中间继电器造成母线保护误动作,故采用接在每组母线PT二次侧上的低电压继电器和零序过电压继电器来实现。3只低电压继电器反应各种相间短路故障，零序过电压继电器反应各种接地故障。DCD2型母差保护的复合电压元件主要有反应相电压、负序电压和零序电压的保护配置。其中各电压元件的整定原则如下:a.按躲过正常运行的最低电压整定，由于母线短路时电压闭锁元件的灵敏度较高，为简化计算一般可直接取。本设计取60V。b.负序电压元件的动作电压按躲过正常运行时的最大不平衡电压整定，一般可按经验公式：，即69V。本设计取6V。c.零序电压元件的动作电压按躲过正常运行时的最大不平衡电压整定，因PT开口不平衡电压一般不大于5V，故可按经验公式取： ，本设计取15V。d.零序电压元件和负序电压元件的灵敏度，应高于差电流启动元件的灵敏度