110kv电网继电保护(零序)课程设计

中北大学继电保护课程设计说明书1 引言电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的电力系统继电保护这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。电力系统正常运行时是三相对称的，其零序、负序电流值理论上是零。多数的短路故障是不对称的，其零、负序电流电压会很大，利用故障的不对称性可以找到正常与故障的区别，并且这种差别是零与很大值得比较，差异更为明显。所以零序电流保护被广泛的应用在110kV及以上电压等级的电网中2 电力系统继电保护的作用电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源，电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。电力系统由各种电气元件组成。这里电气元件是一个常用术语，它泛指电力系统中的各种在电气上的独立看待的电气设备、线路、器具等。由于自然环境，制造质量运行维护水平等诸方面的原因，电力系统的各种元件在运行中可能出现各种故障或不正常运行状态。因此，需要有专门的技术为电力系统建立一个安全保障体系，其中最重要的专门技术之一就是继电保护技术。电力系统继电保护的基本作用是：在全系统范围内，按指定分区实时的检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警等措施，以求最大限度地维持系统的稳定，保持供电的连续性，保障人身的安全，防止或减轻设备的损坏。3 设计要求及参数系统示意图如图3-1所示，发电机以发电机-变压器方式接入系统，最大开机方式为4台全开，最小开机方式为两侧各开1台，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数为：kV，=5，=8，=5，=60km，=40km，=15,=15,=20，线路阻抗=0.4/km，=1.2/km，=1.2，=1.15。图3-1系统示意图试对1、2、3、4进行零序保护的设计。4 保护方式4.1 保护1的运行方式分析保护1的最小运行方式就是指流过保护1的电流最小即是在G1和G2只有一个工作，变压器T5、T6两个中有一个工作时的运行方式，则=（+）； (2.1)将数据代入式2.1中可得=10最大运行方式就是指流过保护1的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、T6两个都同时运行的运行方式，则：=（+） (2.2)将数据代入式2.2中，可得=54.2 保护2的运行方式分析对于保护2，它的最小运行方式就是指流过保护2的电流最小即是在G3和G4只有一个工作时运行，则：=（+） (2.3)将数据代入式2.3中，可得=13最大运行方式就是指流过保护2的电流最大即两个发电机共同运行，则：=（+） (2.4)将数据代入式2.4中，可得=6.54.3 保护3的运行方式分析保护3的最小运行方式就是指流过保护3的电流最小即是在G1和G2只有一个工作时运行的运行方式，则：=（+） (2.5)将数据代入式2.5中，可得=10最大运行方式就是指流过保护3的电流最大即两个发电机共同运行，则：=（+） (2.6)将数据代入式2.6，可得=54.4 保护4的运行方式分析保护4的最小运行方式就是指流过保护4的电流最小即是在G3和G4只有一个工作，变压器T5、T6两个中有一个工作时的运行方式，则：=（+） (2.7)将数据代入式2.7，可得=13最大运行方式就是指流过保护4的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、T6两个都同时运行的运行方式，则：=（+） (2.8) 将数据代入式2.8，可得 = 6.5 5 零序电流保护的配置和整定先求出线路的参数，即 =60km，=24，=72，=40km，=16,=48，所有元件全运行是三序电压等值网络图如图5-1所示。(a)正序等值图 (b)负序等值图 (c)零序等值图图5-1 所有元件全运行时三序电压等值网络图5.1 保护1整定计算零序段：根据前面的分析结果，母线B故障流过保护1的最大零序电流为：=0.229kA故段定值 =1.230.229=0.8244kA为求保护1的零序段定值，应先求出保护3零序段定值，设在母线C处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护3 的最大零序电流，因此有： =（）|()=5.68 =6.63单相接地短路时，有：=3.69kA从而求得流过保护3的电流为：=0.43kA连相接地短路时，有：=3.06正序电流：=7.6kA零序电流：=3.5kA从而求得流过保护3的电流：=0.408kA这样，流过保护3的最大零序电流 =0.43kA保护3的零序段定值为 =1.548kA这样，保护1的零序段定值为：=0.358kA校验灵敏度：母线B接地短路故障流过保护1的最小零序电流：=0.194kA灵敏系数：=1.6265.2 保护4整定计算：零序段 根据前面的分析结果，母线B故障流过保护4的最大零序电流为：=0.327kA故段定值：=1.230.327=1.18kA 为求保护4的零序段定值，应先求出保护2零序段定值，设在母线A处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护2 的最大零序电流，因此有： =（）|()=4.52 =6.86单相接地短路时，有：=4.179kA从而求得流过保护2的电流为：=0.356kA两相接地短路时，有：=2.723正序电流：=9.17kA零序电流：=3.64kA从而求得流过保护2的电流：=0.31kA这样，流过保护2的最大零序电流：=0.356kA保护2的零序段定值为：=1.286kA这样，保护4的零序段定值为：=0.39kA校验灵敏度：母线B接地短路故障流过保护4 的最小零序电流 =0.278kA灵敏系数：=2.14综上可知：在零序电流保护的配置和保护中，保护1和保护4均有I段、II段和III段，而保护2和保护3只配置III段保护，整个系统的安全稳定运行。结论本次课程设计，是整定题目所给系统的零序保护，零序保护有零序电压保护，零序电流保护和零序功率保护，本次设计着重考虑零序电流保护。在设计的第一部分主要是对题目进行了分析，介绍了零序保护的概念及其作用和工作机理。在第二部分主要四段的保护方式的确定。第三部分主要是零序电流保护的整定，计算了零序保护的灵敏度，零序电流，对于保护1,2,3，4进行了三段整定。并且对其是否满足要求进行了分析。在第三部分的最后对每部分保护设置几段保护进行了说明。零序保护是电力系统中常用的一种保护手段，在实际的操作中有着广泛的应用零序过流保护不反应三相和两相短路，在正常运行和系统发生振荡时也没有零序分量产生，所以它有较好的灵敏度。但零序过流保护受电力系统运行方式变换影响较大，灵敏度因此降低，特别是短距离线路上以及复杂的环网中，由