220kV双回线路继电保护设计毕业论文设计

1、 目 录摘要iabstractii第一章 保护的配置各保护的功能说明11.1保护的配置11.2 各保护的功能说明2第二章 运行方式的选择32.1运行方式的选择32.2本次设计的具体运行方式的选择3第三章 全网络正、负、零序网络5第四章 电网各个元件参数计算及负荷电流计算64.1基准值选择64.2输电线路等值电抗计算64.3变压器等值电抗计算64.4发电机等值电抗计算74.5最大负荷电流计算7第五章 继电保护距离保护的整定计算和校验85.1断路器1qf距离保护的整定计算和校验85.2断路器2qf距离保护的整定计算和校验95.3断路器3qf距离保护的整定计算和校验95.4断路器4qf距离保护的整定

2、计算和校验105.5断路器5qf距离保护的整定计算和校验11第六章 继电保护零序电流保护的整定计算和校验126.1 零序短路电流的计算126.2断路器3qf零序电流保护的整定计算和校验126.3断路器4qf零序电流保护的整定计算和校验136.4断路器2qf零序电流保护的整定计算和校验146.5断路器1qf零序电流保护的整定计算和校验14第七章 双回线横差保护整定17第八章 保护的综合评价21第九章 微机型继电保护装置22致 谢24参考文献25220kv双回线路继电保护设计摘要 本设计以220kv双回线路继电保护为课题，配置了双回及单回路线路运行中的主保护及后备保护。针对最大与最小运行方式作出等

3、效电路网络，进行了双回线横差保护及单回线距离保护和零序保护的整定计算。最后，根据220kv线路继电保护的设计规范要求，选择了相应的微机型继电保护装置。关键词 继电保护、最大运行方式、距离保护、220kv线路继电保护abstractthe design of 220kv double circuit line relay as the subject, the configuration of the double circuit and single circuit lines running in the main protection and backup protection. made

4、 for the maximum and minimum operating mode equivalent circuit network for distance protection of double-loop transverse differential protection and single line and zero-sequence protection setting calculation. finally, according to the design specifications of the 220kv line relay, select the corre

5、sponding microprocessor-based protection device.key words relay, operation mode, distance protection, 220kv line relay.第一章 保护的配置各保护的功能说明1.1保护的配置电能是一种特殊的商品,为了远距离传送,需要提高电压,实施高压输电,为了分配和使用,需要降低电压,实施低压配电,供电和用电。发电-输电-配电-用电构成了一个有机系统。通常把由各种类型的发电厂,输电设施以及用电设备组成的电能生产与消费系统称为电力系统。电力系统在运行中,各种电气设备可能出现故障和不正常运行状态。不正

6、常运行状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏,但是没有发生故障的运行状态,如:过负荷,过电压,频率降低,系统振荡等。故障主要包括各种类型的短路和断线,如:三相短路,两相短路,两相接地短路,单相接地短路,单相断线和两相断线等。其中最常见且最危险的是各种类型的短路,电力系统的短路故障会产生如下后果:(1)故障点的电弧使故障设备损坏；(2)比正常工作电流大许多的短路电流产生热效应和电动力效应,使故障回路中的设备遭到破坏；(3)部分电力系统的电压大幅度下降,使用户的正常工作遭到破坏,影响企业的经济效益和人们的正常生活；(4)破坏电力系统运行的稳定性,引起系统振荡,甚至使电力系统瓦解,造成大面积停

7、电的恶性循环；故障或不正常运行状态若不及时正确处理,都可能引发事故。为了及时正确处理故障和不正常运行状态,避免事故发生,就产生了继电保护,它是一种重要的反事故措施。继电保护包括继电保护技术和继电保护装置,且继电保护装置是完成继电保护功能的核心,它是能反应电力系统中电气元件发生故障和不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护的任务是:(1)当电力系统中某电气元件发生故障时,能自动,迅速,有选择地将故障元件从电力系统中切除,避免故障元件继续遭到破坏,使非故障元件迅速恢复正常运行。(2)当电力系统中某电气元件出现不正常运行状态时,能及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸

8、。原则上说：只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别），即可形成某种判据，从而构成某种原理的保护，且差别越明显，保护性能越好。继电保护装置的组成： 被测物理量测量逻辑执行跳闸或信号 整定值测量元件：其作用是测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流，电压，阻抗，功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出逻辑信号，从而判断保护是否该起动。逻辑元件：其作用是根据测量部分输出量的大小，性质，输出的逻辑状态，出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定逻辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。执行元件：其作用是根据逻辑元件传送的信号，最后完成保

9、护装置所担负的任务。如：故障时跳闸，不正常运行时发信号，正常运行时不动作等。 1.2 各保护的功能说明 ab线：高频闭锁距离保护、相差高频保护、三段式距离保护、三段式零序保护。 bc线：双线：横差保护(c采用三段式接地，可同时反映相间及接地故障)。 单线：三段式距离保护、三段式零序保护、高频闭锁距离保护。 cd线：高频闭锁距离保护、两段式距离保护、零序过电流保护。 高频闭锁距离保护是以线路上装有方向性的距离保护装置作为基本保护,增加相应的发信与收信设备,通过通道构成纵联距离保护。 差动保护主要用于电力变压器的保护。其原理是监视保护设备两个不同监测点电流的变化，从而发现被监测对象有无异常，当异常

10、值到达整定值，即动作断路器，将设备从系统中切除，防止事故扩大。差动保护有纵差和横差两种。 接地距离保护：是保护线路或元件接地短路的保护，一般分四段式。保护范围：本线路或元件并做下一级的后备。 相间距离保护：是保护线路或元件相间短路的保护，一般分三段式。保护范围：本线路或元件并做下一级的后备。高频闭锁距离保护特点是: 1、能足够灵敏和快速地反应各种对称与不对称故障；2、仍保持后备保护的功能；3、电压二次回路断线时保护将会误动,需采取断线闭锁措施,使保护退出运行。4、不是独立的保护装置,当距离保护停用或出现故障、异常需停用时,该保护要退出运行。 变压器横差保护-用于两台并联运行的变压器（各项技术参

11、数相同）。差动继电器安装于各台变压器（一般安装于高压侧），根据功率输出相等的原则，监测两台变压器的运行状况。变压器纵差保护-差动继电器安装于变压器的高低、压侧（或组合继电器的线分别接高、低压侧的保护ct回路），根据输入、输出功率相等原理（要修正空载损失），监测变压器运行状况。一旦两侧被监测数据异常达到整定值，即保护装置即动作开关，将变压器从系统切除。 图2-1 220kv区域电网主接线图220kv区域电网主接线图如附图所示，发电机和变压器参数如下：一、发电机（x1=x2）发电厂台数型 号容量（mw）ue（kv）cosxda厂2af15060/1280015013.80.8521.78b厂2qf

12、ss200220015.750.8518.26c厂4qfss250225015.750.85 17.47二、线路x1=x2=0.4/km，x0=3x1, 线路阻抗角75,负荷阻抗角30 三、变压器（x1=x2）厂站台数型 号容量（mva）ue(kv)uk%a厂2sspl1180000/2201802422.5%/15.7512.2b厂2sfpsl240000/22024024222.5%/1513.4c厂4sfp300000/22030024222.5%/1514.8d站2sfpsl120000/22012024222.5%/121/111423.27.46 第三章 全网络正、负、零序网络图3

13、-1 正序网络图3-2 负序网络 图3-3 零序网络第四章 电网各个元件参数计算及负荷电流计算4.1基准值选择基准功率：sb=1000mva，基准电压：vb=230kv。基准电流：ib=sb/1.732vb=1000103/1.732230=2.51ka；基准电抗：zb=vb/1.732ib=230103/1.7322510=52.9；电压标幺值：e=e(2)=1.054.2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：xab=x1lab=540.4=21.6xab*=xab1/ xb =21.6/52.9 =0.408零序电抗：xab=x0lab=3x1lab=321.6=

14、64.8xab*=xas20/zb=30.408=1.224(2)双回线路bc线每回等值电抗计算正序以及负序电抗：xbc=x1lbc=0.486=34.4xbc*=xbc/zb=34.4/52.9=0.65零序电抗：xbc0=x0lbc=3xbc=103.2xab0*=3xab*=1.95(3)线路cd等值电抗计算正序以及负序电抗：xcd =x1lcd=0.454=18xcd*=xcd/zb=18/52.9=0.34零序电抗：xac0=3xac=54xac0*=3xac*=1.024.3变压器等值电抗计算(1)a电厂变压器1a、2a等值电抗计算 ;xt1=xt2=(uk%/100)(vn210

15、3/sn)35.668xt1*=xt2*=xt1/zb=35.668/52.9=0.678(2)b电厂变压器1b、2b等值电抗计算xtb1=xtb2=(uk%/100)(vn2/sn)29.52xtb1*=xtb2*=xtb1/zb=29.52/52.9=0.558(3) c电厂变压器1c、2c、3c、4c等值电抗计算xtc1=xtc2=xtc3=xtc4=(uk%/100)(vn2/sn)26.08xtc1*=xtc2*=xtc3*=xtc4*=xtc1/zb=0.493(4) d变电所三相变压器1d、2d等值电抗计算xtd1=xtc2=xtc3=xtc4=(uk1%/100)(vn2/sn

16、)65.54xtd1=xtc2=xtc3=xtc4=(uk2%/100)(vn2/sn)-7.67xtd1=xtc2=xtc3=xtc4=(uk3%/100)(vn2/sn)36.71xtd11*=xtd21*=xtd11/zb=1.239xtd12*=xtd22*=xtd12/zb=0.145xtd13*=xtd23*=xtd13/zb=0.6944.4发电机等值电抗计算(1) a厂发电机g1、g2电抗标幺值计算xga1* =xga2*=(x%/100)sb/sg=（x%/100）1000/(150/0.85)=1.234xga1=1.23452.9=65.28(2) b厂发电机g1、g2电

17、抗标幺值计算xgb1* =xgb2*=(x%/100)sb/sg=（x%/100）1000/(200/0.85)=0.776xgb1=0.77652.9=41.05(3) c厂发电机g1、g2、g3、g4电抗标幺值计算 xgc1* =xgc2*=xgc3* =xgc4*=(x%/100)sb/sg=（x%/100）1000/(250/0.85)=0.593 xgc1=0.59352.9=31.374.5最大负荷电流计算(1)ab线路最大负荷电流计算(拆算到220kv)iabmax=；取ta变比600/5。(2) bc线路最大负荷电流计算ibcmax=；双线负荷电流：。(3) cd线路最大负荷电

18、流计算icdmax=；第五章 继电保护距离保护的整定计算和校验5.1断路器1qf距离保护的整定计算和校验5.1.1距离保护i段的整定计算和校验(1)动作阻抗 对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。(2)动作时限距离保护段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t=0s。5.1.2距离保护段的整定计算和校验ii段分支（ii段与3qfi段配合）， 动作时间：t=0.5s。灵敏系数：5.1.3距离保护段的整定计算和校验动作时间：t=1.5s。系统最大运行方式时：理想情况取：可见不能起到对bc单线的远后备保护作用，不过时限长1.5s，而bc线有时限较短（1s）的作近后备保护，

19、可满足要求。 5.2断路器2qf距离保护的整定计算和校验5.2.1距离保护段的整定计算(1)动作阻抗 不同于线路变压器组的情况，a厂主变装设纵差保护和过流后备保护，2qf保护应与之配合，应采用三段式距离保护(2)动作时限距离保护段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t=0s。5.2.2距离保护段的整定计算和校验 ii段a厂主变（并联）低压侧故障： 动作时间：t=0.5s。 灵敏系数：。5.2.3距离保护iii段的整定计算和校验动作时间：t=1s。5.3断路器3qf距离保护的整定计算和校验5.3.1段整定计算(1)动作阻抗 对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。取=

20、0.85 =zlab=0.8534.38=29.22；(2)动作时限 距离保护段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t=0s。5.3.2段整定计算ii段分支：； ；，。动作时间：t=0.5s。灵敏系数：。5.3.3距离保护段的整定计算和校验动作时间：t=1s。系统经常处于最大运行方式下运行，当最理想化取计算时：，可满足远后备保护。系统最大运行方式时：。5.4断路器4qf距离保护的整定计算和校验5.4.1距离保护段的整定计算(1)动作阻抗 (2)动作时限距离保护段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t=0s。5.4.2段整定计算ii段分支，

21、。动作时间：t=0.5s。灵敏系数：。5.4.3距离保护段的整定计算和校验动作时间：t=1.5s。5.5断路器5qf距离保护的整定计算和校验5.5.1段整定计算段躲d站两变压器并联中压侧； 可以保护全长。动作时间：t=0s。5.5.2iii段整定计算=。动作时间：t=0.5s;注：；。第6章 继电保护零序电流保护的整定计算和校验6.1 零序短路电流的计算线路的零序电抗值xlab=e/1.732id1max=132.3xlbc=e/1.732id2max=63xlcd=e/1.732id3max=189.7d1点短路的零序电流根据题目给的数据和正、负、零序网图可求出x0=16.75 x1=x2=

22、48.23i0min=e/(2z2+z0)=115/(248.23+16.75)=1.066kai0max=e/(2z0+z1)=115/(216.75+48.23)=1.477kad2点短路的零序电流根据题目给的数据和正、负、零序网图可求出x0=24.36 x1=x2=43.83i0min=e/(2z2+z0)=230/(243.83+24.36)=0.898kai0max=e/(2z0+z1)=115/(224.36+43.83)=1.097kad3点短路的零序电流根据题目给的数据和正、负、零序网图可求出x0=56.8 x1=x2=47.2i0max=e/(2z2+z0)=115/(247

23、.2+56.8)=0.799kai0min=e/(2z0+z1)=115/(256.8+47.2)=0.712ka6.2断路器3qf零序电流保护的整定计算和校验6.2.1零序电流保护i段的整定计算(1) 躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3i0.max，即kren=1.2，i0dz=kren3i0max=1.233.57=12.85ka零序电流保护段的整定计算(1)动作电流零序段的动作电流应与下一段线路的零序段保护相配合。该保护的动作电流i0dz为：取kren=1.2， i0dz=kreni0dz=1.23.95=4.74ka(2)动作时限：零序段的动作时限与相

24、邻线路零序段保护范围相配合，动作时限一般取0.5s。(3)灵敏度校验：(2) 零序段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验，并满足klm1.5的要求，即klm=3i0min/i0dz=31.66/4.74=1.81.56.2.2零序电流保护段的整定计算(1)动作电流躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流ibpmax，即 ibpmax=0.865ka，kk=1.2，i0dz=kkibpmax=1.20.865=1.04ka(2)灵敏度校验作为本线路近后备保护时，按相邻线路保护范围末端发生接地故障时、流过本保护的最小零序电流3i0min来校验，要求klm2，即k

25、lm=3i0min/i0dz=30.712/1.04=2.052，符合要求。(3)动作时限 零序段电流保护的动作值一般很小，在同电压级网络中发生接地地短路时，都可能动作。为保证选择性各保护的动作时限也按阶梯原则来选择。t=t=0.5s6.3断路器4qf零序电流保护的整定计算和校验6.3.1零序电流保护段的整定计算(1) 躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3i0max，即kren=1.2，i0dz=kren3i0max=1.231.048=3.77ka零序电流保护段的整定计算(1)动作电流6.3.2零序段的动作电流应与下一段线路的零序段保护相配合。该保护的动作电流

26、i0dz为：取kren=1.2， i0dz=kreni0dz=1.23.95=4.74ka(2)动作时限：零序段的动作时限与相邻线路零序段保护范围相配合，动作时限一般取0.5s。(3)灵敏度校验：(2) 零序段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验，并满足klm1.5的要求，即klm=3i0min/i0dz=31.66/4.74=1.81.56.3.3零序电流保护段的整定计算(1)动作电流躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流ibpmax，即 ibpmax=0.936ka，kk=1.2，i0dz=kkibpmax=1.20.936=1.28ka(2)灵敏度校

27、验作为本线路近后备保护时，按相邻线路保护范围末端发生接地故障时、流过本保护的最小零序电流3i0min来校验，要求klm2，即klm=3i0min/i0dz=30.958/1.28=2.252，符合要求。(3)动作时限 零序段电流保护的动作值一般很小，在同电压级网络中发生接地地短路时，都可能动作。为保证选择性各保护的动作时限也按阶梯原则来选择。t=t=0.5s6.4断路器2qf零序电流保护的整定计算和校验6.4.1零序电流保护段的整定计算(1)躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3i0max，即kren=1.2，i0dz=kren3i0max=1.231.097=3

28、.95ka6.4.2零序电流保护段的整定计算(1)动作电流零序段的动作电流应与下一段线路的零序段保护相配合。该保护的动作电流i0dz为：取kren=1.2， i0dz=kreni0dz=1.22.876=3.45ka(2)动作时限：零序段的动作时限与相邻线路零序段保护范围相配合，动作时限一般取0.5s。(3)灵敏度校验：零序段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验，并满足klm1.5的要求，即klm=3i0min/i0dz=31.898/3.45=1.651.56.4.3零序电流保护段的整定计算(1)动作电流与下一线路零序电流段相配合就是本保护零序段的保护范围，不能超出相邻

29、线路上零序段的保护范围。当两个保护之间具有分支电路时（有中性点接地变压器时），动作电流整定为i0dz=kki0dz下一线=1.11.04=1.144ka作为本线路近后备保护时，按相邻线路保护范围末端发生接地故障时、流过本保护的最小零序电流3i0min来校验，要求klm2，即klm=3i0min/i0dz=30.898/1.144=2.42，符合要求。(3)动作时限 零序段电流保护的动作值一般很小，在同电压级网络中发生接地地短路时，都可能动作。为保证选择性各保护的动作时限也按阶梯原则来选择。t4=2t=1.0s6.5断路器1qf零序电流保护的整定计算和校验6.5.1零序电流保护段的整定计算(1)

30、躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3i0max，即 kren=1.2，i0dz=kren3i0max=1.231.477=5.32ka6.5.2零序电流保护段的整定计算(1)动作电流零序段的动作电流应与下一段线路的零序段保护相配合。该保护的动作电流i0dz为：取kren=1.2， i0dz=kreni0dz=1.23.95=4.74ka(2)动作时限：零序段的动作时限与相邻线路零序段保护范围相配合，动作时限一般取0.5s。(3)灵敏度校验：零序段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验，并满足klm1.5的要求，即klm=3i0min/i0dz

31、=31.66/4.74=1.81.56.5.3零序电流保护段的整定计算(1)动作电流与下一线路零序电流段相配合就是本保护零序段的保护范围，不能超出相邻线路上零序段的保护范围。当两个保护之间具有分支电路时（有中性点接地变压器时），动作电流整定为i0dz=kki0dz下一线=1.11.144=1.26ka(2)灵敏度校验作为本线路近后备保护时，按相邻线路保护范围末端发生接地故障时、流过本保护的最小零序电流3i0min来校验，要求klm2，即klm=3i0min/i0dz=31.066/1.26=2.52，符合要求。(3)动作时限 零序段电流保护的动作值一般很小，在同电压级网络中发生接地地短路时，都

32、可能动作。为保证选择性各保护的动作时限也按阶梯原则来选择。 t4=3t=1.5s零序整定计表（表6-1） 1qf2qf3qf5qf零序电流i段整定值1.66921.5892.284.6515%处短路电流值2.0222.0442.4123.638灵敏度满足要求满足要求满足要求满足要求动作时限0s0s0s0s零序电流ii段整定值0.2410.6300.4130.259灵敏度4.5851.52.7881.757动作时限1.0s1.0s1.0s1.5s零序电流iii段整定值1.1080.1290.279灵敏度(近)3.166(近)15.451.757(远)1.899(远)8.2744.629动作时限1

33、.5s1.5s1.5s第七章 双回线横差保护整定双线横差保护，相间故障横差保护 躲双线运行最大总负荷电流1.27ka： 躲外部故障流过保护装置的最大不平衡电流： ，故b母线， ，取。 求取变换为星型各线路的电抗：，,。流入b侧保护起动元件的电流为：流入c侧保护起动元件的电流为：起动元件在一回线中点的时流入的电流为：而保护灵敏系数：采用的复合的过电流和低电压起动元件，则不必躲， 满足要求。当线路末端故障线c侧qf先断开流过b侧保护起动元件的电流：流入b侧起动元件电流为：此时低电压元件整定：动作电压：一线中点（三相短路）c母线最大残压为：最不利的情况：c侧时b侧的残压：由于故障在b的相连动作内，c先跳闸，但b侧电压起动元件已起动，只要不返回即可。故低电压元件可按返回电压计算：c侧qf跳开后，b侧母线最大残压为： 满足要求。反之，近b侧（c侧相继动作区），c侧残压： c相保护起动元件动作，b跳后，c相低电压元件同样可按返回电压计算 b跳后，c侧母线最大残压为：， 基本满足要求。两侧相继动作区计算：b侧保护相继动作区母线d上时，则母线bc上时则两侧相继动作区之和应小于线路全长的一半:，满足要求。注：整流型功率方向元件采用谐振电路，微机保护采