35KV电网继电保护设计

目录一 设计题目及其相关设计内容31 设计题目：35KV电网继电保护设计31.1 原始资料31.2 主要参数见下表32 设计目的：43 设计要求4二 短路电流的计算61 继电保护短路电流计算基本任务及目的62短路电流计算62.1 三相短路电流计算62.2两相短路电流计算：7三 电网继电保护的配置111 继电保护的基本原理：112 35k线路保护配置原则11四 继电保护整定(以下电流值的单位为：KA；电压值的单位为：KV)121 总电路图转换图及变换成单侧电源简化图：122 计算d1短路点的最大三相短路电流和最小短路电流123 短路时的最大三相和两相短路电流数据表：154 利用三段是电流（电压）保护对保护3，保护4进行整定计算174.1对保护3进行整定计算174.2 保护4整定计算185 方向元件的整定原则和设置：20电力系统继电保护课程设计一 设计题目及其相关设计内容1 设计题目：35KV电网继电保护设计1.1 原始资料某县有金河和青岭两座电站，装机容量分别为和，各以单回输电线路向城关变电所供电。金河电站还以一回联络线经中心变电所与省电网连接。电网的结线示意如下：35KV电网结构的示意图1.2 主要参数见下表发电机：额定容量额定电压功率因数暂态电抗标么电抗6308020333 6308024主变压器：额定容量额定电压接线组别短路电压标么电抗Y，dll7.51Y，dll7.50.754Y，dll7.50.75Yn, yno, dllX*1=0.55X*2=0X*3=0.35输电线路：名称导线型号长度（）电抗标么值有名值（）金中线金城线青城线最大运行方式：两电站的六台机组全部投入运行，中心变电所在地母线上的系统等值标么电抗为。城关变电所总负荷为（侧），由金河电站供给、青岭电站供给。剩余的经中心变电所送入系统。最小运行方式：两电站都只有一台机组投入运行，中心变电所母线上的系统等值标么电抗为城关变电所总负荷为（侧），由金河电站供给、青岭电站供给。剩余的经中心变电所送入系统。2 设计目的：在巩固电力系统继电保护课程所学理论知识的基础上，锻炼学生运用所学知识分析和解决生产实际问题的能力。通过设计使学生初步掌握继电保护设计的内容、步骤和方法。和应用电力系统继电保扩的设计、整定计算、资料整理查询和电气绘图方法。在此过程中培养学生对各门专业课程整体观念综合能力。通过较为完整的工程实践基本训练，提高计算、制图和编写技术文件的技能。为全面提高学生的综合素质及增强工作适应能力打下一定的基础。本课程主要设35KV线路、变压器、发电机继电保护的原理、配置及整定计算，给今后继电保扩的工作打下良好的基础。3 设计要求理论联系实际对书本理论知识的运用和对规程、规范的执行必须考虑到任务书所规定的实际情况，切忌机械地搬套。独立思考在课程设计过程中，既要尽可能参考有关资料和主动争取教师的指导，也可以在同学之间展开讨论，但必须坚持独立思考，独自完成设计成认真细致在课程设计中应养成认真细致的工作作风，克服马虎潦草不负责的弊病，为今后的工作岗位上担当建设任务打好基础。电流的计算(以下电流值的单位为：；电压值的单位为：)1 继电保护短路电流计算基本任务及目的由于短路电流计算是进行电网继电保护配置设计的基础，加上时间的关系，指导老师只要求每个小组计算一个短路点。本设计详细表述了一个短路的过程，又附加了3个短路点的计算。短路计算的目的：1选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。为了合理的配置各种继电保和自动装置并正确整定其参数，必须对电力网中发生的 各种短路进行计算和分析。在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值，还必 须知道在网络中的分布情况。有时还要知道系统中某些节点的电压值。2、在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要釆取限制短路电流的措施，都要进行必要的短路电流计算。3、进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等,也包含有一部分短路计算。2短路电流计算计算第三条母线短路点d3的短路电流（即阻抗9末端母线短路）。2.1 三相短路电流计算三相短路电流电抗标幺值最大运行方式：两电站的六台机组全部投入运行，中心变电所在地110KV母线上的系统等值标么电抗为0.225。城关变电所总负荷为240（35KV侧），由金河电站供给110KA、青岭电站供给130KA。剩余的110A经中心变电所送入系统。系统图如下35KV电网结构的d3点短路示意图相关电抗值X1=0.225;X2=0.55;X3=0;X4=0.35;X5=0.55;X6=0;X7=0.35;X8=1.168;X9=0.292;X10=1;X11=1;X12=5.33;X13=X14=X15=5.33;X16=0.876;X17=X18=0.75;X19=0.75; X20= 4X20=X21=4;排除城关变电所的干扰，合并整理化简电抗值得:继续化简得电抗标幺值X25=2.226X26=2.446X27=3.626解：根据题意解得的短路的三相短路电流系统：I*x= 1/X*x= 1/2.226 =0.449I(3)x.max=IjI*x=0.449*100/1.73*37=0.7金河：X*ql= X*qSe/Sj =2.446*12/0.8*100=0.364 查表得：I*e=2.48 I(3)ql.max=I ” = I*eSe/1.73Up =2.48*12/1.73*37*0.8=0.58青岭： X*js= X*jSe/Sj = 3.626*8/80=0.365 查表得：I*e=2.45 I(3)jh.max=I ” = I*eSe/1.73Up =2.45*8/1.73*37*0.8=0.3852.2 两相短路电流计算：最小运行方式：两电站都只有一台机组投入运行，中心变电所母线上的系统等值标么电抗为城关变电所总负荷为（侧），由金河电站供给、青岭电站供给。剩余的经中心变电所送入系统。最小运行方式下转换的电抗标么值：两相短路电流正序电抗化简图合并系统，青岭发电站，金河发电站的电抗：整理、合并得： 电抗标幺值X25=2.026X26=2.146X27=3.326两相短路电流负序电抗化简：最小运行方式下转换的负序电抗标么值：X1=0.35 X2=0.55 X3=0 X4=0.35 X5=0.55 X6=0 X7=0.35 X8=1.168 X9=0.292 X10=1 X12=5.33 X16=0.876 X19=0.75 通过化简电抗，得化简合并得到：得到 负序化简阻抗Xf=X25=0.623合并附加电抗，得出电抗图：经过四星转换得到：相关阻抗 X29=0.623;X30=0.143;X31=0.1系统：I*x= 1/X*x= 1/2.168 =0.461I(3)x.max=IjI*x=0.461*100/1.73*37=0.719I(2)x.max=1.73/2*0.719=0.623金河：X*ql= X*qSe/Sj =7.653*3/0.8*100=0.286 查表得：I*e=2.84 I(3)ql.max=I ” = I*eSe/1.73Up =2.85*3/1.73*37*0.8=0.166I(2)x.max=1.73/2*0.167=0.145青岭： X*js= X*jSe/Sj = 5.62*4/80=0.562 查表得：I*e=1.48 I(3)jh.max=I ” = I*eSe/1.73Up =1.46*4/1.73*37*0.8=0.121I(2)x.max=1.73/2*0.116=0.11三 电网继电保护的配置1 继电保护的基本原理：继电保护的基本原理：利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量.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，对电力设备和电网安全构成威胁。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。继电保护整定计算的基本任务，就是要对系统装设的各种继电保护装置进行整定计算并给出整定值。任务的实施需要对电力系统中的各种继电保护，编制出个整体的整定方案。整定方案通常按两种方法确定，一种是按电力系统的电压等级或设备来编制，另种按继电保护的功能划分方案来编制。因为各种保护装置适应电力系统运行变化的能力都是有限的，所以继电保护 整定方案也不是一成不变的。随着电力系统运行情况的变化(包括基本建设发展和运行方式变化)，当其超出预定的适应范围时，就需要对全部或部分保护定值重新进行整定，以满足新的运行需要，如何获得一个最佳的整定方案，要考虑到继电保护的快速性、可靠性、灵敏性之间求得妥协和平衡。因此，整定计算要综合、辨证、统一的运用。 2 35k线路保护配置原则 （1）每回35kV线路应按近后备原则配置双套完整的、独立的能反映各种类型故障、具有选相功能全线速动保护 （2）每回35kV线路应配置双套远方跳闸保护。断路器失灵保护、过电压保护和不设独立电抗器断路器的500kV高压并联电抗器保护动作均应起动远跳。 （3）根据系统工频过电压的要求，对可能产生过电压的500kV线路应配置双套过电压保护。 （4）装有串联补偿电容的线路，应采用双套光纤分相电流差动保护作主保护。 （5）对电缆、架空混合出线，每回线路宜配置两套光纤分相电流差动保护作为主保护，同时应配有包含过负荷报警功能的完整的后备保护。 （6）双重化配置的线路主保护、后备保护、过电压保护、远方跳闸保护的交流电压回路、电流回路、直流电源、开关量输入、跳闸回路、起动远跳和远方信号传输通道均应彼此完全独立没有电气联系。 （7）双重化配置的线路保护每套保护只作用于断路器的一组跳闸线圈。四 继电保护整定(以下电流值的单位为：KA；电压值的单位为：KV)1 总电路图转换图及变换成单侧电源简化图：单侧电源简化图d1到d4方向单侧电源简化图d4到d1方向2 计算d1短路点的最大三相短路电流和最小短路电流根据最大运行方式下的短路题意转换出电抗图，电抗图如下：D1短路转换出的电抗标幺值X1=0.225X2=0.55X3=0X4=0.35X5=0.55X6=0X9=0.292X10=1X11=1X12=5.33X13=X14=X15=5.33X16=0.876X20=X21=4X7=0.35X8=1.168X17=X18=0.75X19=0.75化简整理得到X25=2.5X26=0.235X27=0.145通过电抗计算可得出：得出最大运行方式下的最大短路电流系统：I(3)x.max=IjI*x= 3.124金河： I(3)ql.max= 0.374青岭： I(3)jh.max= 0.187求出d1点最小运行方式下的短路电路最小运行方式下的系统图如下化简得：X25=2.5X26=0.145X27=0.141画出d1两相短路电流转换出的负序电抗图负序电抗标幺值X1=0.35X2=0.55X3=0X4=0.35X5=0.55X6=0X9=0.292X10=1X12=5.33X7=0.35X19=0.75化简合并得到：Xf=0.826经四星转换得到的简图： 计算得出两相短路电流：3 短路时的最大三相和两相短路电流数据表： 正序电抗短路点Up(kv)回路名称正序电抗Id.max(KA)d137系统系统电抗0.53.124金河金河电抗0.1750.374青岭青岭电抗0.2750.187d237系统系统电抗1.6680.934金河金河电抗1.8330.702青岭青岭电抗3.9180.374d337系统系统电抗2.2260.7金河金河电抗2.4460.58青岭青岭电抗3.6260.383d437系统系统电抗3.3920.387金河金河电抗4.2690.37青岭青岭电抗2.750.468负序电抗：短路点Up(kv)回路名称负序电抗Id.min(KA)d137系统系统电抗0.6252.496金河金河电抗8.1720.145青岭青岭电抗8.7470.141d237系统系统电抗1.7930.869金河金河电抗5.9180.208青岭青岭电抗6.330.202d337系统系统电抗2.1680.623金河金河电抗7.6530.145青岭青岭电抗5.620.1d437系统系统电抗3.0290.446金河金河电抗11.620.116青岭青岭电抗4.750.2634 利用三段是电流（电压）保护对保护3，保护4进行整定计算4.1对保护3进行整定计算解：根据题意所得： (1) 保护3的1段：Iop3=Krel I(3)d3.max=1.536Xs.max=0.866( Es/I(2)d2.min ) = 17.197Xs.min= Es/I(3)d2.max = 13.07Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 15.135检验：Lmin=1/X1(0.866Es/ Iop3Xs.max) =12.8470.15L故不满足要求；采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：Lmain = 0.75L = 7.5 km电流元件的动作电流：Iop3= Es/( Xs.main+ X1 Lmain)=1.179低电压元件的动作电压：Uop3=1.73Iop3 X1 Lmain=6.12最小运行方式时的保护区：Lmin = (0.866EsXs.min Iop3)/ X1 Iop3=5.885故不满足要求,所以不设段；(2) 保护3的段： Iop5=1.2* I(4)d3.max=1.2*1.28=1.536Iop3Kph Iop5=1.84检验：Ksen= I(2)d3.min/ Iop3=0.7681.3故满足要求；top3top5+t1s (3) IopKrelKss IL.max /Kre=0.298 灵敏度校验：近后备：Ksen = I(2)d3.min/ Iop33.48 1.5远后备：Ksen = I(2)d4.min/ Iop32.55 1.5满足要求4.2 保护4整定计算解：根据题意所得：Xs.max=0.866( Es/I(2)d3.min ) = 49.522Xs.min= Es/I(3)d3.max = 12.565Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 31.044(1) 保护的段：Iop4=Krel I(3)d2.max=0.62