继电保护课程设计110KV单电源电网.doc

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计摘 要继电保护技术在如今的电力系统中有着十分重要的作用，它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。本次课程设计，要求我们对110kv单电源环形网络进行继电保护设计。在设计过程中，先是对电网中的各个原件参数进行了计算，输电线路的等值电抗的计算，变压器和发电机的等值电抗的计算。然后对一些保护点进行了整定计算，距离保护的整定值计算，以及灵敏度的校验。最后，对电网的保护装置和自动装置进行了设计。关键字： 继电保护；距离保护；灵敏度 第I页 共II页 ABSTRACTThe relay protection technology has a very important role in the power system nowadays, its principle is to use before and after the protected line or equipment failure of certain mutant physical quantity for semaphores, when the process variable reaches a certain value, starting the logic control system, a tripping pulse corresponding punching or signal. The basic requirements on the performance of relay protection of power system is selective, rapidity, sensitivity, reliability.The curriculum design, to request us to carry on the design of relay protection for 110kV single power supply loop network. In the design process, first of all the original parameters in the grid are calculated, the calculation of equivalent reactance of transmission line, the calculation of the equivalent reactance of transformer and generator. Then som. Then some points for the setting calculation of protection, distance protection setting value calculation, the calibration and sensitivity. Finally, the grid protection device and automatic device is designed.Keywords ：Relay protection；Distance protection ；Sensitivity第II页 共II页 第1章 绪论 我们都知道，电能是目前世界各国能源消费的主要形式之一。电能作为一种特殊的商品，不能大量储存，它的生产、运输、销售和消费是同时完成的。用户对电能需求的不断增长，只有通过电力工业本身的基本建设以不断扩大电力系统的规模才能满足。要满足国民经济的发展的需要，电力工业必须要先行，因此做好电力工程建设的前期工作，落实发、送、变电本体工程的建设条件，协调其建设进度，优化其次设计方案，其意义尤为重大。电力系统规划设计正是电力工程前期工作的重要部分，而电力系统继电保护更是重中之重。 它对电力系统安全运行起着极为重要的作用，特别是现代的超高压、大容量的系统中，对继电保护提出了更高的要求，重点是提高其速动性。继电保护工作的种类多种多样，诸如设计、制造、调试、安装、运行等等。继电保护整定计算是继电保护工作中的一项工作，目的就是为了使所有设计的电力系统按照其参数和运行的要求，通过计算分析所给出的各项整定值，使全系统中各种继电保护有机协调部署，正确地发挥作用。它是建立在电力系统基础上的它的构成原则和作用必须符合电力系统的内在规律，同时，继电保护自身在电力系统中也构成一个有严密关系的整体，从而形成了继电保护的系统性。而对继电保护方案的评价，是以整体保护效果的优劣来衡量的，并不着眼于某一套继电保护的保护效果。有时以降低某一个保护装置的保护效果来改善整体保护的保护效果，也是可取的；但是任何一种保护装置的性能都是有限的，或者说任何一种保护装置对电力系统的适应能力是有限的，当电力系统的要求，超出该保护装置所能承担的最大变化限度时，该保护装置便不能完成保护任务。进一步来讲，当继电保护的配置和选型均难以满足电力系统的特殊要求时，必须暂时改变电力系统的需要，或采取某些临时措施加以解决。第2章 电网各个元件参数计算及短路电流计算2.1.基准值选择基准功率:基准电压:基准电流:；基准电抗:电压标幺值：2.2 输电线路等值电抗计算 1.线路AB等值电抗计算正序以及负序电抗：零序电抗：2.线路BC等值电抗计算正序以及负序电抗：零序电抗：3.线路CD等值电抗计算正序以及负序电抗：零序电抗：4.线路DA等值电抗计算正序以及负序电抗：零序电抗：2.3 变压器等值电抗计算1.变压器，等值电抗计算2.变压器等值电抗计算3. 变压器，等值电抗计算2.4 发电机等值电抗计算发电机，电抗标幺值计算2.5 各线路运行方式1.保护1的最大运行方式：发电机，全投入，断开线路AD；通过保护1的负荷电流最大；保护1的最小运行方式：发电机停，线路全部运行。2.保护3的最大运行方式：发电机，全投入，断开线路AD；通过保护3的负荷电流最大。保护3的最小运行方式：停，线路全部运行。3.保护6的最大运行方式：发电机，全投入，断开线路AB；通过保护6的负荷电流最大。保护6的最小运行方式：停，线路全部运行。4.保护8的最大运行方式：发电机，全投入，断开线路AB；通过保护8的负荷电流最大。保护8的最小运行方式：停，线路全部运行。第3章 短路电流计算3.1 保护1短路电流计算为了计算 1QF、3QF、5QF、7QF 的整定值，最大运行方式要求 8QF 断开，这时保护1最大运行方式下：三相短路： 两相短路： 单相接地： 两相接地：保护1最小运行方式下：三相短路： 两相短路： 单相短路：两相接地：检验灵敏度系数灵敏度校验不符合。3.2 保护3短路电流计算为了计算 1QF、3QF、5QF、7QF 的整定值，最大运行方式要求 8QF 断开，这时保护3 最大运行方式下：三相短路：两相短路： =1.27=1.1，单相短路：两相接地： 两相接地：保护3最小运行方式下：三相短路：两相短路：单相短路：两相接地： 单相：两相：L灵敏度校验不合格。3.3 保护6短路电流计算为了计算 2QF、4QF、6QF、8QF 的整定值，最大运行方式要求 1QF 断开，这时保护6最大运行方式下：三相短路： 两相短路： 单相接地： 两相接地：保护6最小运行方式下：三相短路：两相短路：单相短路：两相接地：检验灵敏度系数灵敏度校验不符合。3.4 保护8短路电流计算为了计算2QF、4QF、6QF、8QF的整定值，最大运行方式要求1QF断开，这时保护8最大运行方式下：三相短路：两相短路：单相接地：两相接地： 保护8最小运行方式下：三相短路：两相短路：单相短路：两相接地 ：检验灵敏度系数灵敏度校验不符合。具体各个保护的短路电流计算结果如下表：表3-1 短路电流统计表保护1(KA)保护3(KA)保护6(KA)保护8（KA）最大运行方式三相短路2.261.271.3071.869两相短路1.951.10.9731.619单相短路6.783.81 3.9215.607两相接地2.8141.741.6702.527最小运行方式三相短路1.781.0891.1241.515两相短路1.520.9430.9731.312单相短路5.282.8293.3724.545两相接地2.3441.4801.5291.339第4章 保护的整定计算4.1 计算网络参数 4.2 保护1的整定计算1. 1QF距离保护整定值计算：一段整定阻抗：2. 1QF距离保护二段整定：与相邻下级段的一段配合，保护3的一段保护：3. 按躲过相邻变压器出口短路整定： 灵敏度校验：要求结论： 4. 保护1段距离保护整定阻抗：作近后备： 满足灵敏度校验作远后备：满足灵敏度校验4.3 保护3的整定计算1. 3QF距离保护整定值计算：2. 保护3的段保护，与下级相邻线路保护配合：3. 与下级变压器保护配合：图4-1 保护3接线图4.4 保护6的整定计算1. 6QF的二段保护，与下级相邻线路保护配合：2. 与下级变压器保护配合：4.5 保护8的整定计算1. 8QF距离保护整定值计算： 2. 与相邻下级段的一段配合：3. 按躲过相邻变压器出口短路整定： 灵敏度校验：要求结论： 4. 保护8段距离保护整定阻抗：作近后备： 满足灵敏度校验。作远后备：满足灵敏度校验。具体各个保护整定值计算结果如下表：表4-1 整定值统计表保护1保护3保护6保护8段整定值13.620.431.18417段整定值21.61840.91729.70624.809段整定值72.8893.813第5章 电网的保护装置和自动装置设计5.1 保护装置配置1.主保护的配置由系统可知110KV线路配置有众联保护，全线路上任意点故障都能快速切除。保证系统稳定安全运行。2.后备保护的配置考虑保护性能优越性：110线路应该配距离保护，但是距离保护复杂而且价格昂贵，维护困难。考虑经济的优越性：可以尝试配三段式电流保护，同时由于系统是环网运行，相当于双电源运行一定要加方向元件。在110KV等级电力网络中，三段式电流保护可能在系统最小运行方式下没有保护范围，如果系统在最小运行方式下运行的几率不大的情况下，而且资金不够的情况下可以尝试三段式电流保护，基本可以保证系统正常运行。考虑系统的运行方式：110KV高压输电网络应该属于大接地电力系统，需要配置零序保护。如上考虑到环网运行，也要加方向元件。保证保护不误动作。继电保护保护装置的配置不是一层不变的，要考虑系统运行情况、经济状况、人员技能、环境影响等等情况，但是电力系统继电保护的基本任务不变：自动、迅速、有选择的将故障元件冲系统中切除；反应电力设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，动作于发出信号或跳闸。5.2 自动装置配置电力系统自动装置是指在电力网中发生故障或异常时起控制作用的设备，主要包括自动重合闸、备用电源自动投入装置、低频减载和失压解列装置等设备，电网中自动装置的型号多、逻辑千变万化，在实际运行中会暴露一些问题。1.配置重合闸：在电力系统故障中，打多数故障是输电线路故障。运行经验表明大多数线路故障是“瞬时性”故障，此时，如果把断开的线路在合上，就能恢复正常供电。2.配置备用电源自动投入装置：当线路或用电设备发生故障时，能够自动迅速、准确的把备用电源投入用电设备中或把设备切换到备用电源上，不至于让用户断电的一种装置。结 论本课程设计是对110kv单电源环形网络进行继电保护设计，根据继电保护的四性：可靠性，灵敏性，选择性，速动性，来进行设计。在本设计中，对电网中的各个原件的参数进行了计算，计算出了输电线路的等值电抗，各个变压器的等值电抗，以及发电机的等值电抗，并且对运行方式做出了选择和总结。同时，对电网之中的短路电流进行了计算。当母线故障时，对各个保护点的各种短路电流做出了计算。在此之外，对保护点的保护方式进行了选择和整定计算，并且对灵敏度进行了校验。最后，还对电网的保护装置和自动装置进行了设计，完成了本次设计。致 谢在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的指导老师程凤芹老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次课程设计的主要原因。更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把设计做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。通过此次课程设计，我发现了我还有很多不足的地方，有很多知识要去了解，也有很多已经学习过的知识点，我还没有掌握住。这也激发了我进一步去学习的动力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。同时也感谢学院为我提供的良好的做课程设计的环境。最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学。参考文献1尹项根，曾克娥电力系统继电保护原理与应用M华中科技大学出版社，2001. 2许建安，王风华电力系统继电保护整定计算M中国水利水电出版社，2007. 3钟自勤继电保护装置及二次回路故障检修典型实例M机械工业出版社，2006. 4吴必信电力系统继电保护同