电厂供配电系统分析及其继电保护的方法研究

毕业设计（论文）题目龙川电厂供配电系统分析及其继电保护的方法研究所属院（系）电子信息工程学院2012年6月14日毕业设计（论文）任务书学院（直属系）电子信息工程学院时间2012年3月8日学生姓名指导教师设计（论文）题目龙川电厂供配电系统分析及其继电保护的方法研究主要研究内容1发电厂电气主接线的方式类型2发电厂母线负荷的配电原则3发电厂母线的继保方法的研究研究方法查阅相关资料和设计手册,运用供配电技术知识与继电保护知识,完成供电系统结构设计、器件选型以及继电保护整定计算的研究。主要技术指标或研究目标研究清楚一般电厂关于设备型号选择、供电方式与保护方式的设计及其计算方法,设计出适合实际需求的供电系统方案。教研室意见教研室主任（专业负责人）签字年月日说明一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）。目录摘要IABSTRACTII第一章龙川电厂的简介3第二章电气主接线221主接线设计2211电气主接线设计的重要性2212电气主接线的设计依据2213电气主接线的主要要求3214主接线的基本形式322对原始资料的分析6231变压器的选择计算7232主接线方案7233比较主接线方案924厂用电的设计9241厂用电源的选择9242厂用变压器的选择1025母线的选择10第三章短路电流的计算1231短路计算的目的1232短路电流计算的条件12321基本假定条件12322一般规定1233短路电流分析13331选取短路点13332画等值网络图13333化简等值网络图16334各短路点短路电流计算22第四章继电保护的构成2841继电保护的作用28411电力系统的故障和不正常运行状态28412继电保护的定义28413继电保护的作用2942继电保护的基本原理29421继电保护的基本原理29422继电保护的组成30423继电保护各组成部分的作用3043继电保护的发展简史31431继电保护原理的发展过程31432继电保护装置的元件、保护装置的结构形式和制造工艺的发展3144继电保护的分类及基本要求32441继电保护装置的分类3245母线继电保护32451母线继电保护的适用范围32452对于专用母线保护应考虑的问题33453母线保护的常见故障34454装设母线保护的基本原则34第五章继电保护及安全自动装置配置3851概述38511整定计算的基本任务38512整定计算的步骤38513运行方式的选择原则39514整定配合的基本原则415235KV中性点非直接接地电网中线路保护的配置与整定计算41521相间短路的电流、电压保护41522单相接地零序电流保护46523短线路纵联差动保护4653110220KV中性点直接接地电网线路保护的配置与整定计算48531线路纵联保护49532距离保护52533零序电流保护5854母线保护及断路器失灵保护的配置与整定66541母线保护66542断路器失灵保护67第六章继保设计6861原始资料68611发电机68612主变压器68613高压厂用变压器68614高压备用变压器69615保护用电流互感器变比6962保护配置7063出口方案7164整定计算72641A柜整定计算72642B柜整定值计算74643C柜整定值计算76总结81参考文献82致谢83附录龙川电厂电气主接线图84发电厂供配电系统分析及其继电保护的方法研究摘要本文从发电厂继电保护的总体配置方案出发，以龙川电厂为例，通过对拟建火力发电厂的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，从安全性、经济性及可靠性方面考虑，分析该系统具体的保护方式，如差动保护、零序电流保护、距离保护等，从而进行整定计算并给出整定值，来完成继电保护的研究。关键字继电保护，差动保护，零序电流保护，距离保护，整定计算ABSTRACTTHISARTICLEBASEDONTHEPLANTPROTECTIONGENERALCONFIGURATION,FOREXAMPLETHELONGCHUANPOWERANDFROMTHEASPECTOFSAFETY,ECONOMYANDRELIABILITYINTOCONSIDERATION,WEANALYSESTHEWAYOFTHESPECIFICPROTECTIONOFTHESYSTEMTHROUGHTHEANALYSISOFTHEDATAOFLOAD,SUCHASTHEDIFFERENTIALPROTECTION,ZEROSEQUENCECURRENTPROTECTION,DISTANCEPROTECTION,ANDTHENWEEXECUTETHESETTINGCALCULATIONANDGIVETHESETTINGVALUETOCOMPLETETHERESEARCHOFRELAYPROTECTIONKEYWORDSRELAYPROTECTION,DIFFERENTIALPROTECTION,ZEROSEQUENCECURRENTPROTECTION,DISTANCEPROTECTION,SETTINGCALCULATION第一章龙川电厂的简介阳泉市南煤龙川发电有限责任公司于2007年4月27日在阳泉市平定县工商局注册成立，是由南煤集团通过增资扩股后单独投资设立的一人公司，注册资本金为296112万元。公司位于山西省阳泉市平定县石门口乡龙川工业区，毗邻太旧高速公路和307国道，交通便利。目前建设的2135/143MW煤矸石综合利用电厂项目是山西省产业调整的重点招商引资项目、是阳泉市“百项”重点工程、是南煤集团产业结构调整，实施煤电一体化重点项目之一。南煤集团于2001年3月组建，2004年进行股权重组，重组后的南煤集团由国家开发投资公司控股，山西省经济建设投资公司和阳泉市国资委参股。公司自成立以来，多次荣获省市“模范企业”、“纳税大户”、“精神文明建设先进单位”等称号，2002年，荣获山西省“五一劳动奖状”，2004年、2005年、2006年连续三年进入山西省100强企业。阳泉市南煤龙川发电有限责任公司电厂项目经国家发改委20061133号文核准，规划总投资1418亿元，设计规模为2135/143MW超高压中间再热、空冷发电机组，配2480T/H循环流化床锅炉，一次建成并留有扩建余地。建成后年发电总量15亿度，年产值约4亿元。项目于2006年9月3日举行了隆重的开工奠基仪式，4月18日正式开工建设。本项目共计大小工程56项，现已开工建设28项。目前，烟囱施工至180米已经到顶，主厂房主体工程完成50。根据工程总体进度要求，计划1机组2008年8月30日并网发电，2机组2008年11月30日并网发电。目前电厂正在积极进行二期2300MW循环流化床锅炉、空冷、供热机组的准备工作。电厂的一期工程还将为二期和西上庄煤电一体化项目提供成熟建设运营经验和培养储备电力人才。西上庄煤电一体化项目是由南煤集团重点投资建设的循环经济项目，是建设西上庄井田煤炭资源配套大容量燃煤机组，并以煤电附属产品综合利用为补充的先进煤电一体化项目。其包括西上庄2600MW燃煤发电厂；西上庄年产500万吨矿井和西上庄综合利用配套工程。截止目前，西上庄煤矿已分别进入国家和山西省煤炭工业“十一五”发展规划，西上庄电厂已进入山西省“十一五”电力发展规划。第二章电气主接线21主接线设计电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。发电厂的电气主接线是保证电力网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。211电气主接线设计的重要性首先，电气主接线图示电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉本厂电气主接线图，了解电路中各种电器设备的用途、性能及维护、检查项目和运行的步骤。其次，电气主接线表明了发电机、变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定。是发电厂电气部分投资大小的决定性因素。再次，由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电视在同一时刻完成的，所以主接线的好坏，直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人们生活。212电气主接线的设计依据1、发电厂在电力系统中的地位和作用电力系统中的发电厂有大型主力电厂、中小型地区电厂及企业自备电厂三种类型。大型主力电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入300500KV超高压系统；地区电厂靠近城镇，一般接入110220KV系统，也有接入330KV系统；企业自备电厂则以本企业供电供热为主，并与地区110220KV系统相连。中小型电厂常有发电机电压馈线向附近供电。2、负荷大小和重要性213电气主接线的主要要求电气主接线的设计原则是根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。1、可靠性；衡量可靠的标准，一般是根据主接线型式机主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件发生的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种主接线型式中择优。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求。2、灵活性；指在调度时，可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求；在检修时，可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，而不致影响电力网的运行和对用户的供电；在扩建时，可以容易的从初期接线扩建到最终接线，在不影响连接供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作量最少。在操作时间便、安全、不易发生误操作的“方便性”。3、主接线应在满足供电可靠性、灵活性要求的前提下做到经济性；主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设备，要是控制、保护不过于复杂，要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。做到投资省。合理的选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变等）容量、台数，避免两次变压而增加电能的损失。电器主接线选择时要为配电装置的布置创造条件，尽量使占地面积减少。214主接线的基本形式1、单母线接线只有一组母线的接线。这种接线的特点是电源和供电线路都联在同一母线上。为了便于投入或切除任何一条进、出引线每条引线上都装有可以切除符合电流和故障电流的断路器。单母线接线的主要优点是接线简单、清晰、采用设备少，投资省，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。单母线接线一般只适用于一台发电机或一台变压器的以下三种情况（1）610KV配电装置的出线回数不超过5回；（2）3563KV配电装置的出线回数不超过3回；（3）110220KV配电装置的出线回数不超过3回。单母线接线最严重的缺陷是母线停运（母线检修、故障，线路故障后线路保护或断路器拒运）将使全部支路停运，即停电范围为该母线段的100，且停电时间很长，若为母线自身损坏须待母线修复之后方能恢复各支路运行。隔离开关作为操作电器，所以断路器和隔离开关在正常运行操作时，必须严格遵守操作顺序；隔离开关“先合后断”或在等电位状态下进行操作。2、单母线分段接线单母线接线的缺点可以通过将母线分段的办法来克服。当母线的中间装设一个断路器后，即把母线分为两段，这样对重要的用户可以由分别接于两段母线上的两条线路供电。由于单母线分段接线既保留了单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，又在一定程度上克服了它的缺点，所以这种接线目前仍被广泛应用。单母线分段接线适用范围（1）610KV配电装置的出线回数为6回及以上时；（2）3563KV配电装置的出线回数为48回时；（3）110220KV配电装置的出线回数为34回时。单母线分段有其如下优点用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不同的段引出两条回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是单母线分段接线也有较显著的缺点，就是当一段母线或母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上所连接的全部引线都要在检修期间停电；当出线为双回路时，需时架空线路出现交叉跨越；扩建时须向两个方向均衡扩建。显然对于大容量发电厂来说，这都是不允许的。因此，还要改进。3、双母线接线双母线接线是根据单母线接线的缺点提出来的。双母线接线，其中一组为工作母线，另一组为备用母线，并通过母联断路器并联运行，在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是在等电位下操作或先通后断。它可以有两种运行方式，一种是固定连接分段运行方式。即一些电源与出线固定连接在一组母线上，母联断路器合上，相当于单母线分段运行。另一种工作方式相当于单母线运行方式。很显然双母线分段的可靠性高于前两种接线方式，只是母线保护较复杂。然而它比单母线分段接线的投资更大。双母线接线的适用范围（1）610KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；（2）3563KV配电装置的出线回数超过8回火连接电源较多、负荷较大时；（3）110220KV配电装置的出线回数为5回以上时，或110220KV配电装置，在系统中居重要地位，出线回数在4回以上时。双母线接线的优点有A供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。B调度灵活。各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。C扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线单位电源和符合均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至界限不同的母线断路时不回如单母线分段那样导致出线交叉跨越。D便于实验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。双母线接线也有其缺点A增加一组母线和使每回路就须加一组母线隔离开关。B当母线故障或检修时隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需要隔离开关和断路器之间装设连锁装置。4、变压器线路单元接线发电机和变压器直接连接成一个单元，组成发电机变压器组，称为单元接线。单元接线的特点是几个元件直接单独连接，其间没有任何横的联系（如母线等），这样不仅减少了电器的数目，简化了配电装置的结构和降低了造价，同时也大大减少了故障的可能性。（1）发电机双绕组变压器组成的单元接线。这种接线由于发电机和变压器都不能单独运行，因此，二者的容量应当相等。单元接线的基本缺点是原件之一损坏或检修时，整个单元将被迫停止工作。这种接线形式适用于大型的发电厂。（2）发电机变压器线路单元接线。这种接线不需在发电厂或变电所中建造高压配电装置，从而大大减小了占地面积与造价，并简化了运行。但这种接线的采用却具有相同的局限性，线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时，线路停运。5、桥型接线两个“变压器线路”连接，便构成桥型接线。桥型接线分为内桥接线和外桥接线两种。（1）内桥型接线优点高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点A变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。B桥联断路器检修时，两个回路需解裂运行。C出线断路器检修时，线路需较长时期停运。为避免此缺点，可加装正常段开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，再跨条上需加装两组隔离开关。桥联断路器检修时，也可利用此跨条。适用范围适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况下。（2）外桥型接线优点高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。缺点A线路的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。B牵连断路器检修时，两个回路需解裂运行。C变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常段开运行的跨条，桥联断路器检修时也可利用此跨条。适用范围适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换或线路较短时，故障率较少的情况下。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥型接线。22对原始资料的分析从原始资料和文献（4）可以知道，本电厂属于地区性供热火力发电厂，一期建成后装机容量为700MW，二期建成后总装机容量为1400MW，建成后与周边的几个电厂形成区域电网。该电厂的发电量除了本厂厂用电剩余的电力向系统供电，因此，本电厂在系统中有重要作用。电厂是否安全、可靠运行直接影响该地区的经济效益，可见该电厂的重要性。23拟定可行的主接线方案231变压器的选择计算1、台数根据原始资料，该厂除了本厂的厂用电外，其余向系统输送功率，所以不设发动机母系，发动机与变压器采用单元接线，保证了发动机电压出线的供电可靠，本厂220KV等级主变压器选用三相式变压器2台。2、容量单元接线中的主变压器容量SN应按发动机容量扣除本机组的厂用电负荷后，预留10的裕度选择，为SN2111PNG（1KP）COSGPNG发电机容量PNG350MWKP厂用电率KP8COSG发电机的额度功率因数COSG085发动机额定容量为350MW，扣除厂用电后经过变压器的容量为SN4167MVA（22）11PNG（1KP）COSG11350（1008）085采用三相强制风冷强制油循环双绕组无励磁调压变压器，由文献（2）可知，型号为SF20420，参数为240242225/20。232主接线方案根据变压器的组合方案拟定主接线的初步方案，并依据对主接线的基本要求，从技术上进行论证各方的优缺点，淘汰了一些较差的方案，保留了两个技术上较好的方案。方案一双母接线；方案二双母带旁路接线，如图21和图22所示出线11主变436MVA1G1发电机1厂高变35MVA1AMC1BMC出线21启动变55MVA12AMC12BMC出线32主变436MVA2G2发电机2厂高变35MVA2AMC2BMC1母线2母线1母线2母线2母线PT1母线PT图21双母接线（方案一）出线11主变436MVA1G1发电机1厂高变35MVA1AMC1BMC出线21启动变55MVA12AMC12BMC出线32主变436MVA2G2发电机2厂高变35MVA2AMC2BMC1母线2母线1母线2母线2母线PT1母线PT图22双母带旁路接线（方案二）233比较主接线方案1、技术上的比较方案一供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于使供电中断；调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；扩建方便，向双母的左右任何方向扩建均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电；便于试验。方案二比方案一更可靠。2、经济上的比较虽然方案二比方案一更可靠，但从经济的角度看，方案二的投资比方案一要大很多，增加了旁路间隔和旁路母线，每回间隔增加一个隔离开关，大大的增加了投资，同时方案二比方案一多占用了土地，当今我国的有效土地资源比较缺乏。从技术和经济的角度论证了两个方案，虽然方案二比方案一供电更可靠，但是由于目前采用的六氟化硫断路器，它的检修周期长，不需要经常检修，所以采用旁路也就没有多大意义了，这样一来不仅仅节约了投资，也节约了用地，所以，比较论证后确定采用方案一。24厂用电的设计241厂用电源的选择厂用供电电压等级是根据发动机的容量和额度电压、厂用电动机的额定电压及厂用网络的可靠、经济运行等诸方面因素，经技术、经济比较后确定。因为发电机的额度容量是350MW，依据电力系统设计技术规程，比较后确定厂用电电压等级采用6KV的等级。厂用变采用不接地方式，高压和低压均为三角形接线。当容量较小的电动机采用380V时，采用二次厂用变，将6KV变为380V，中性点直接接地；启备变采用中性点直接接地，高压侧星型接线，低压侧三角形接线。因为发电机和主变采用单元接线，高压厂用工作电源由该单元主变低压侧引接。厂用备用电源采用一台启备变，独立从220KV母线引至启备变，启备变采用低压侧双绕组分裂变压器。厂用电系统采用如图方案一和方案二，厂用电在两个方案中都是一样。242厂用变压器的选择厂用变压器的选择原则1、变压器主、付边额定电压应分别与引接点和厂用电系统额定电压相适应。2、连接组别的选择，宜使同一电压级的厂用工作、备用变压器输出的电压相位一致。3、阻抗电压及调压形式的选择，宜使在引接点电压及厂用电负荷正常波动范围内，厂用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的5。4、变压器的容量必须保证电动机及设备能从电源获得足够的功率。确定高压厂用变压器的容量按厂用电率确定高压厂用变压器的容量，厂用电率确定为KP8，SNGPNGKP/COSG3508/0835MVA选型号为SF1035000/1575，额定容量为35000/224000；电压比为20225/6363；高压厂用备用或起动/备用变压器的容量应等于最大一台高压厂用变压器的容量。当起动/备用变压器还带有部分公用负荷时，还应计入这部分公用计算负荷。根据原始资料统计公用计算负荷为20MVA，两台机组选用一台启动变，容量为55MVA。型号为SFSZIO55000/220，额定容量为55000/236000，电压比为230815/6363KV。25母线的选择1、母线的材料类型和布置方式母线的材料主要使用铝，屋外配电装置可以采用软母线或硬母线。35KV及以上的屋外配电装置中采用铝绞线的软母线。当母线通过较大电流时，可以采用组合导线，用专用的组合导线夹具固定。屋内配电装置由于线间距离较小，布置紧凑，采用硬母线。常用的硬母线截面是矩形截面。其散热较好，有一定的机械强度，便于固定和连接，但集肤效应较大，为了避免集肤效应过大，单条矩形的截面不应小于10001200。当工作电流过大时，可采用多条矩形母线并联。当每相有3条并联时，中间一条的电流约占总电流的20，而边上两条各占40。不宜采用每相有4条以上并联的母线。矩形母线一般只用于35KV及以下电流为4000A及以下的配电装置中。母线的散热条件和机械强度与母线的布置装置有关。矩形母线当三相水平布置时，母线条立放方式比平放方式散热条件好，截流量大，但机械强度较低，而后者正好相反。从以上各方面考虑，并结合实际情况，在本设计中220KV母线采用矩形铝导体。2、220KV母线截面的选择（1）母线上最大长期工作电流IWMAX105IN154839（A）导体最高允许温度为70时的载流量为2350A，查矩形铝导体长期允许载流量，每相选用LMY1491矩形铝导体。（2）热稳定校验SMIN12207MM2ICTJTS1939087031MM2所选截面S1491MM21227MM2满足热稳定要求1）动稳定校验ISH7153KAFPH173107ISH2126352N/M1AM16958FWL210W338CM3338106M3相间引力的值为MAXPH502106MWMAX50210670106满足动稳定条件。所以220KV母线选LMY1491的矩形母线。第三章短路电流的计算31短路计算的目的因为短路故障对电力系统可能造成极其严重的后果，所以一方面应采取措施以限制短路电流，另一方面要正确选择电气设备、载流导体和继电保护装置。计算短路的主要目的在于1、为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定性提供依据；2、为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要的数据；3、为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定其参数提供可靠的依据。32短路电流计算的条件321基本假定条件1、正常工作时，三相系统对称运行。2、所有电源的电动势相位角相同。3、电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。4、短路发生在短路电流为最大的瞬间；5、不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻忽略不计。6、不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流。7、元件的参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围。8、输电线路的电容略去不计。9、系统中的电机均为理想电机，不考虑电磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称；322一般规定1、验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划。2、选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响。3、选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点。4、导体和电器动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。33短路电流分析331选取短路点由于原始资料规划4台相同机组，进行短路计算时考虑两期工程都上马时的因素，有利于母线、开关等一次设备的选择，所以短路计算图选择4台发电机。则选择母线处短路点D1、发动机回路出口处短路点D2、D3、D4、D5、厂用变低压侧短路点D6、D7、D8、D9，如下图所示1主变1F2主变2F3主变3F4主变4FFFF242KV6KV火电火电火电D6D7D8D9D1D5D4D3D2图31短路点的选择332画等值网络图1、去掉系统中的所有负荷分支、线路电容和各元件的电阻，发动机电抗用次暂态电抗“XD”。2、计算网络中各元件参数，见表31表31发电机参数（A）型号额定容量额定电压额定电流功率因数XD”QFS3502350MW20KV10812A085169QFS2002200MW1575KV8625A0851444QFS3002300MW20KV11320A085167QFS3502350MW20KV12846A085171表32变压器参数（B）型号额定电压（KV）阻抗电压SF10415000242/2014SF103500020/63105SF10360000242/2014SF10445000242/20143、将各元件电抗换算为同一基准的标么电抗取基准容量SJ100MVA，基准电压UP1242KV，UP220KV，UP363KV（1）新建发电厂发电机、变压器、厂用变的标么值X8X10X12X1400483XD”100SJSN169100100350X7X9X11X1300337UD100SJS15X18X21X241X12（1）0105KF4SJSN344100350045X16X17X19X20X22X23X25X2604902（2）系统2200MW火电厂QFS发电机、变压器的标么值X100307X2002190105100/2402（3）系统2300MW火电厂QFS发电机、变压器的标么值X300327167/100100/300/0852X40019414/100100/3602（4）系统2350MW火电厂QFS发电机、变压器的标么值X500287171/100100/350/0852X60015714/100100/4452画出如图32的等值电抗图，并将各元件电抗统一编号。D1D2D3D4D5D6D7D8D9100307200219300327400194500287600157700337900337110033713003371500483800483100048312004831400483180048321004832400483160490217049021904902200490222049022304902火电火电火电25049022604902图32等值电抗表示的短路点333化简等值网络图为了计算不同短路点的短路电流值，需要将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗1、化简D1短路点的等值网络由图32化简得图33X27X1X2003070021900526X28X3X4003270019400521X29X5X6002870015700444X30X7X800483003370082X31X9X1000483003370082X32X11X1200483003370082X33X13X1400483003370082D1270052628005212900444300082310082320082330082火电火电火电图33D1短路点等值网络图（A）由图33化简得图34X34002111/X301/X311/X321/X3300824D1270052628005213400212900444火电火电火电F1F4图34D1短路点等值网络图（B）2、化简D2短路点的等值网络由图32化简得图35270052628005212900444310082700337320082330082火电火电火电1F2F3F4F800483D2图35D2短路点等值网络图（A）由图35化简得图36X350027311/X311/X321/X33008232700526280052129004447003373500273火电火电火电800483D2图36D2短路点等值网络图（B）由图36化简得图37X3611/X271/X281/X291/X350010311/005261/005211/004441/0027336001037003371F800483D2图37D2短路点等值网络图（C）由图37化简得图38X37X36X70010300337004436001031F800483D2图38D2短路点等值网络图（D）由图38化简得图39C102X36X270010300526C202X36X280010300521C3023X36X290010300444C4038X36X350010300273X38022X37C1004402X39022X37C2004402X4001913X37C30044023X4101158X37C40044038D2380223902240019134101158火电火电火电F2F4800483F1图39D2短路点等值网络图（E）因为D2、D3、D4、D5各点的短路电流都相同，所以只化简一点。3、化简D6短路点的等值网络由图39得到短路点D6的等值阻抗图310380223902240019134101158火电火电火电F2F4800483F115004831704902D6图310D6短路点等值网络图（A）由图310化简得图311X42X15X1700450490205352X4311/X381/X391/X401/X411/X80022911/0221/0221/019131/011581/0048343002294205352D6图311D6短路点等值网络图（B）由图311化简得图312X44X42X43053520022905581C100229/0220104X43X38C2X43/X3900229/0220104C3X43/X4000229/0191301197C4X43/X4100229/0115801978C5X43/X800229/0048304741X4505581/010453663X44C1X4605581/010453663X44C2X4705581/0119746625X44C3X4805581/0197828215X44C4X4905581/0474111772X44C5455366347466254828215火电火电火电F2F44911772F1D64653663图312D6短路点等值网络图（C）因为D6、D7、D8、D9各点的短路电流都相同，所以只化简一点。334各短路点短路电流计算1、D1短路点（1）计算电抗XJSX，将图34的等值阻抗化为计算阻抗SCSJXJS27005260247547059100XJS28005210367870588100XJS29004440365682353100XJS34002103459164706100查曲线得出各电源供给的短路电流标么值2200MW火电厂I”44I0136I4242300MW火电厂I”28I0125I4252350MW火电厂I”28I0125I425发电机F1F4I”31I0127I425（2）各电源点供给的基准电流IJSN3U2200MW火电厂IJ112SN3U4705932422300MW火电厂IJ168SN3U7058832422350MW火电厂IJ196SN3U823533242发电机F1F4IJ393SN3U16470632423各电源点供给的短路电流周期分量有效值I”I”IJ2200MW火电厂I”4928I”014032I”426882300MW火电厂I”4704I”0142I”4422350MW火电厂I”5488I”0149I”449发电机F1F4I”12183I0110611I49825总的短路电流I”总4928470454881218327303I”总01403242491061123743I”总426884249982521613（4）短路容量和短路电流最大值短路容量S”D3UI”总S”D3UI”总3242273031144389S”D013UI”总01324223743995174S”D43UI”总4324221613905896冲击电流ICH262I”总262273037153KA全电流ICH156I”总156273034259KA2、D2短路点（1）计算电抗XJSX，将图39的等值阻抗化为计算阻抗SCSJXJS380221035347059100XJS390221552970588100XJS40019131575482353100XJS410115814305123529100XJS8004830198941176100查曲线得出各电源供给的短路电流标么值2200MW火电厂I”105I0110I41152300MW火电厂I”07I01065I40682350MW火电厂I”07I01065I4067发电机F2F4I”075I0107I4075发电机F1I”54I0153I4245（2）各电源点供给的基准电流IJSN3U2200MW火电厂IJ1506SN3U470593182300MW火电厂IJ2033SN3U705883202350MW火电厂IJ2372SN3U82353320发电机F2F4IJ357SN3U123529320发电机F1IJ1186SN3U411763203各电源点供给的短路电流周期分量有效值I”I”IJ2200MW火电厂I”1581I”011506I”417322300MW火电厂I”1423I”011321I”413622350MW火电厂I”166I”011542I”41589发电机F2F4I”26775I012499I426775发电机F1I”6403I016285I42905总的短路电流I”总1581142316626775640313745I”总011506132115422499628513153I”总417321362158926775290510266（4）短路容量和短路电流最大值短路容量S”D3UI”总S”D3UI”总320137454761268MVAS”D013UI”总013201315345562MVAS”D43UI”总432010266355614MVA冲击电流ICH262I”总2621374536012KA全电流ICH156I”总1561374521442KA3、D6短路点（1）计算电抗XJSX，将图39的等值阻抗化为计算阻抗SCSJXJS4553663252547059100XJS4653663378870588100XJS474662538482353100XJS48282153485123529100XJS491177248541176100由于计算电抗大于3，所以采用I”1XX05583I”I01I4I1791X105583（2）基准电流IJSN3UIJ916SN3U100363（3）短路电流周期分量有效值厂用变周期分量I”I”IJ179916164KA电动机反馈电流KDD取6，为6倍启动电流；功率因数取08，电动机的容量取8000KW。I”DKDDIC6630855KA80003总的短路电流I”总I”I”D16455219KA（4）短路容量和短路电流最大值短路容量S”D3UI”总S”D3UI”总36321923896MVA冲击电流ICH262I”总2622195738KA全电流ICH156I”总1562193416KA短路点平均工作电压短路电流周期分量起始值短路容量短路电流冲击值短路全电流最大有效值短路点编号短路点位置UKVI”KAS”MVAICHKAICHKAD1242KV母线24227303114438971534259D2D5发电机出口201374547612683601221442D6D963KV母线632192389657383416第四章继电保护的构成41继电保护的作用411电力系统的故障和不正常运行状态电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路，如相间短路、接地短路等。短路故障可能产生的后果（1）流经故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。（2）短路电流流经非故障电气元件时，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命。（3）电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态（1）由于过负荷，使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，就可能发展成故障。（2）系统中出现功率缺额而引起的频率降低（3）发电机突然甩负荷而产生的过电压（4）以及电力系统发生振荡故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。系统事故的发生，除了由于自然条件的因素如遭受雷击等以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的几率。412继电保护的定义继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。注在电力部门常用“继电保护”一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。在电子式静态保护装置和微机保护装置出现以后，虽然传统的继电器元件已被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。413继电保护的作用在电力系统中，继电保护装置的基本任务（作用）是（1）当电力系统中的电气设备发生短路故障时，能自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。（2）当电力系统中的电气设备出现不正常运行状态时，并根据运行维护的条件例如有无经常值班人员，动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据当时电力系统和元件的危害程度规定一定的延时，以免误动作。42继电保护的基本原理421继电保护的基本原理现以最简单的过电流保护装置为例，来说明继电保护的组成和基本工作原理。在图11所示的输电线路过电流保护装置的原理接线图中,电流继电器KA的线圈接于被保护线路电流互感器TA的二次回路，这就是保护的测量回路，它监视被保护线路的运行状态，测量线路中电流的大小。在正常运行情况下，线路中通过负荷电流时，电流继电器KA不动作；当被保护线路发生短路故障时，流入继电器KA线圈回路的电流大于继电器的动作电流时，电流继电器立即动作，其接点闭合，接通逻辑回路中时间继电器KT的线圈回路，时间继电器起动并经延时后接点闭合，接通执行回路中的信号继电器KS和断路器QF跳闸线圈Y回路，使断路器QF跳闸，切除故障。图41线路过电流保护装置单相原理接线图可见，这种继电保护装置的核心是电流继电器，它通过电流互感器受电，经常测量着线路电流值的变化，并与整定值进行比较，一旦超过整定值就动作，向断路器跳闸机构送出跳闸命令，同时发出继电保护动作信号。422继电保护的组成继电保护装置主要都包括三个部分测量部分、逻辑部分、执行部分。图42保护装置结构方框图423继电保护各组成部分的作用继电保护装置中各组成部分的作用是（1）测量部分。将电流互感器、电压互感器二次侧的电流、电压或其它被测物理量进行适当变换，提供逻辑部分所需要的输入量。（2）逻辑部分。如利用电流继电器、阻抗继电器等元件完成被测物理量与整定值的比较，当被测量符合整定值条件时，逻辑部分输出保护动作指令。（3）执行部分。完成对逻辑部分所输出保护动作指令的执行，实现一定控制要求的直流电路，经过它去接通所需要的跳闸电路和信号电路。43继电保护的发展简史431继电保护原理的发展过程1890年后出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次式直接反应于一次短路电流的电磁型过电流继电器。19世纪初，随着电力系统的发展，继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认为是继电器保护技术发展的开端。1901年出现了感应型过电流继电器。1908年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理。1910年方向电流保护开始得到应用，在此时期也出现了将电流与电压比较的保护原理，并导致了1920年后距离保护装置的出现。随着电力系统载波通信的发展，在1927年前后，出现了利用高压输电线上高频载波电流传送和比较输电线两端功率方向或电流相位的高频保护装置。20世纪50年代就出现了利用故障点产生的行波实现快速继电保护的设想，经过20余年的研究，终于诞生了行波保护装置。432继电保护装置的元件、保护装置的结构形式和制造工艺的发展机电式保护装置、静态保护装置和数字式保护装置三个发展阶段。20世纪50年代前，继电保护原理主要以机电式保护装置为主。50年代后，随着晶体管的发展，出现了晶体管保护装置。这种保护装置体积小、动作速度快、无机械转动部分，经过20余年的研究与实践，晶体管式保护装置的抗干扰问题从理论和实际都得到了满意的解决。20世纪70年代，晶体管保护在我国被大量采用。20世纪80年代后期，静态继电保护装置由晶体管式向集成电路式过渡，成为静态继电保护的主要形式。20世纪60年代末，提出小型计算机实现继电保护的设想，但由于价格昂贵，难于实际采用。随着微处理器技术的快速发展和价格的急剧下降，在20世纪70年代后期，便出现了性能比较完善的微机保护样机并投入运行。20世纪80年代微机保护在硬件和软件技术方面已趋成熟，进入90年代，微机保护已在我国大量应用，主运算器由8位机、16位机发展到目前的32位机；数据转换与处理器件由A/D转换器、压频转换器VFC，发展到数字信号处理器DSP。这种由计算机技术构成的继电保护称为数字式继电保护，也称微机保护。由于计算机网络提供数据信息共享的优越性，微机保护可以占有全系统的运行数据和信息，此外，应用自适应原理和人工智能方法可以使保护原理、性能和可靠性得到进一步的发展和提高，使继电保护技术沿