继保整定计算课程设计报告

1、华比电力*孑课程设计报告（2015 一 2016年度第1学期）名 称：继电保护整定计算院 系： 电气与电子工程学院班 级：学 号：学生姓名：指导教师：肖仕武、薛安成设计周数：两周成 绩：日期：2016年1月7日一、课程设计的目的与要求1. 课程设计的目的1.1巩固电力系统继电保护原理课程的理论知识，掌握运用所学知识分析和解决生产实际问题的 能力。1.2通过对国家行业颁布的有关技术规程、规范和标准学习，建立正确的设计思想，理解我国现行的 技术政策。1.3初步掌握继电保护设计的内容、步骤和方法。1.4提高计算、制图和编写技术文件的技能。2. 课程设计的要求2.1理论联系实际。对书本理论知识的运用和

2、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。2.2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，独自完成设计成果。2.3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。2.4按照任务书规定的内容和进度完成。二、设计正文1.某一水电站网络如图所示。已知：（1）发电机为水轮立式机组，功率因数为、额定电压、次暂态电抗为、负序阻抗为；（2）水电站的最大发电容量为2X5000kW,最小发电容量为5000kW,正常运行方式发电容量为2X50

3、00kW；（3）平行线路LL L2同时运行为正常运行方式；（4）变压器的短路电压均为10%,接线方式为Yd-11,变比为。（5）负荷自起动系数为；（6）保护动作时限级差At =；（7）线路正序电抗每公里均为Q,零序电抗为3倍正序电抗；试求：（1）确定水电站发电机、变压器相间短路主保护、后备保护的配置方式；（2）确定6QF断路器的保护配置方式，计算它们的动作定值、动作时限，并进行灵敏度校验；（3）确定平行线路LI、L2的1QF、3QF相间短路主保护和后备保护，计算它们的动作定值、动作时限， 并进行灵敏度校验；（4）假设平行线路LI、L2两侧配置有三相重合闸，计算三相重合闸装置的整定值。（5）继电

4、保护6QF的接线图及展开图。6300 kV A答：（1）对于水电站发电机，相间短路保护的主保护采用纵联差动保护，（远）后备保护应配置低电压启动 的过电流保护或者复合电压启动的过电流保护。对于变压器，相间短路的主保护采用纵联差动保护，并配 置复合电压启动的过电流保护或者低电压闭锁的过电流保护作为（远）后备保护。（2）系统等值电路的参数标么值选取：S=63MV4,=385kU，各部分等值参数如下：发电机:心=畸書“2x鑰202变压器：X厂=火吶细工=01S刖U；输电线路：Xw = X(”=,/E = 04x40xf = 0068U；38.5-=0.4x56 x6.338.52= 0.095r./.

5、- = 0.4xl8x U；6.338.52= 0.031系统等值阻抗图如下:BCDNVVA0.2020.1xAAA0.068vW0095VVA0.031AB*0.202AV0.10.06800316QF断路器位于双侧电源线路CD的首端，与无穷大电网连接，运行方式变化大，三段式电流保护仅能 配置I段保护作为线路的主保护。电流I段：按躲过本线路末端发生短路时的最大短路电流整定。D节点最大短路电流：/=1x 丄匕0.5X&. +05X?. +0.5X 肚.+ XCd= 0.3374肋* x 3&5 x(001 + 0.05 + 0.034 + 0.095)动作定值：/仁=心/.唤=l2x0.337

6、4 = 04049Mtl =0s电流速断保护保护范围校验:丄(3&50.4 0 0.404932 5*-0.2860 x 06.3丿Z& = X&. + 05X“ + 0.5X 肚= 0.202 + 0.05 + 0.034 = 0.2860 不满足要求电流I【段：保护范围延伸至下级线路，与下级线路电流I段配合。末端节点最大短路电流：Jt.max0.5X&. +0.5X?.+05?肚.+ XCd + Xdn-=O.3O38M73x38.5x(0.101+0.05+0.034+0.095 + 0.031)I【段动作定值：=1x 1.2x0.3038 = 0.4010Mtu =tJ + At =

7、0.5s灵敏性校验：A.min2 X g + 05X“ + 0.5+ XcD=T V3x38.5x(0.202460305 + 0.034 + 0.095)=“也Kiisen1.3不满足要求相应分析：电流I段保护和电流II段保护范围校验均不满足要求。由于系统运行方式变化大，一般的 电流保护不满足灵敏性与可靠性的要求，且末端仍有一段线路，故配置距离保护作为线路的主保护和后备保护。距离保护【段：整定阻抗Z：ef6 = KLCDr = 0.8X56X0.4 = 17.92Q 动作时限 =05距离保护II段：整定阻抗Z；6 = K 伤(LCDr + K 爲 LdM) = 0.8 x(56x0.4 +

8、0.8xl8x 0.4) = 22.52807117?灵敏度校验：K；= =三二=1.0071.2ZCD + ZDN 56xO.4 + I8x 0.4灵敏度满足要求，且rf =0 + 0.5 = 0.55综上，由于系统运行方式变化大，选用一般的过电流保护可能出现没有保护范围的情况，所以6QF断 路器配置距离I段和II【段保护分别作为线路的主保护和后备保护，灵敏度和可靠性经验证符合要求。（3）由上，易知系统运行情况变化大，一般的电流保护均无法满足要求，故采用距离保护，而距离保护 II段在双回线并列运行时线路末端短路时易误动，故配置距离保护I段和III段。以1QF为例，整定计算如 下：距离保护【段

9、：整定阻抗 Z爲=08x40x04 = 1284动作时限=05距离保护II【段：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定0.95U“ _095x、d； _ 0.95 xV3x352x 0.8Snzx2x5= 161.254/2LBC.niin距离保护川段：整定阻抗刖产命訂6期灵敏度校验ylll近后备厂5.384 1.5Zrc 40x0.486.147川=2 = 2.243 1.2ZBC +ZCD 40 x 0.4 + 56x 0.4灵敏度满足要求，且III段动作时间：卅=卍+=匕3QF的整定计算过程和结果与1QF相同。（4）按最不利情况考虑，本侧先跳闸，对侧保护延时班闸，则先班闸一侧重合闸装置ARD

10、的动作时间整 定为：fARD =（fpr.2 + qF.2 + 匚 + 裕仪）一（fprA + /酋）=08 5$其中和”是先跳一侧保护动作时间和断路器动作时间，0.2和。心是后跳一侧保护动作时间 和断路器动作时间，：是故障点灭弧和周围去游离时间，&度是保留的裕度时间。取典型值1S。（5） 6QF的接线图如下图所示。第I段距离保护由电流继电器KAI、KA2、中间继电器KM和信号继电器 KS1组成。第II段距离保护由电流继电器KA3、KA4、时间继电器KT1及信号继电器KS2组成。第III段 距离保护由电流继电器KA5、KA6、KA7,时间继电器KT2及信号继电器KS3组成。其中，电流继电器KA

11、7 接于A、C两相电流之和的中性线上，相当于B相继电器，则第III段距离保护组成了三相式保护。r=展开图如下图所示。 wcwc交淤电流回路2. HOkV双电源环形网络如图所示。已知：（1）线路AB、BC、AC的最大负荷电流分别为230A、150A、230A,负荷的自起动系数为；（2）网络中各线路采用带方向或不带方向的电流电压保护、零序电流保护或距离保护，变压器采用纵联 差动保护作为主保护，变压器为Ydll接线；（3）发电厂的最大发电容量为3X50MW,最小发电容呈为1 X50MW （2台发变组停运）；（4）各变电所引出线上的后备保护动作时间如图示，后备保护的时限级差 t =；（5）线路的电抗每

12、公里均为 Q,忽略电阻；（6）电压互感器的变比110/, AB. AC线路电流互感器变比300/5,其它参数如图所示。（7）电源S3的短路容量为2000MV/o试求：（1）确定继电保护1、2、3、4、5、6的保护配置方式，以及它们的动作定值和动作时限，进行灵敏度 校验；（2）给出继电保护1、2, 3, 4、5, 6最终的继电保护定值清单；（3）对本网络所配置保护进行评价总结。Gl2x60 耐U, =10.5% A40kMs(JH“砂60cosO.9yfc = 10.5%打=0.1296QF2*20M7Uk =10.5%1.5SB2QF4QF30kM100 = 10.5%(1)环网由于运行模式复

13、杂，釆用电流保护易造成灵敏度低，保护范围小等问题，因此拟用距离保护。 距离保护涉及阻抗：线路：Z“ =40x0.4 = 16/2 Zc =30x0.4 = 12/2 Z.1C =50x0.4 = 20/2母线 B 侧一台变压器：Z/B =0.105 x = 69.43/220心.=一=005S. Sb115：115母线 C 侧一台变压器：ZTC =0.105x = 13.890 X, = X“= 6.613G 100 5 5 100距离保护I段：1QF： Z；严 K.Z甘=0.8x16 = 12.82QF： Z；二=K 爲Z.P =0.8x16 = 12.803QF : Z爲 3 = K：Zb

14、c = O8 x 12 = 9.6C4QF : Z打 4 = K爲Zbc = O8 x 12 = 9.605QF : Z； = K：qZ,、c = 0.8x20 = 16。6QF： Z； & = K：Zac = * X 20 = 16Q动作时限均为te, = 0距离保护II段1QF :与3QF距离保护I段配合Z；.严 C (Z,w +Z爲卜 0&(16 + 9.6) = 20.48Q按躲过母线B处变压器电压侧出口短路整定，分支系数心.聞=0.367Z；严(ZAl + & 简 x0.5Zre ) = 0.8x (16+0.367 x 0.5 x 69.43) = 20.120分支系数详细计算过程

15、见附录取较小者,=20.120 化円爲+心=0.5灵敏度校验：K爲=俎=巴卫=1.26 1.25满足要求 Zab 163QF :与5QF距离保护I段配合Z爲=C(Z加 +Z 1.25 满足要求乙 ib124QF :与2QF距离保护I段配合Z 爲=C (Z%. +z：J = 0.8x(12 +12.8) = 19.84Q按躲过母线B处变压器电压侧出口短路整定，分支系数K/，2.min633Z? 4 = K伤(Z&c + 価 x0.52 ) = 0.8 x(12+0.633x 0.5 x 69.43) = 23.78Q 分支系数详细计算过程见附录取较小者，Z寫= 19.84。你刖小+心=5灵敏度校

16、验：K爲719 84满足要求厶士空=165125Z处126QF :与4QF距离保护I段配合Z；.6 = C (Zac +乩忆爲卜 0.8x(20 + 7.29x9.6) = 75.49Q按躲过母线C处变压器电压侧出口短路整定，此处分支系数Z?.6 = Zc + 6.品/ ) = 0.8x(20+1.71x13.89) = 35.000取较小者，Z； 6 = 35.000 /蔦6 = fsnA + O = 0.557n 35 (X)灵敏度校验：C.6=V- = 1.75L25满足要求距离1【段:5QF：按照躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定Z/M.min0.9/v 0.9x110=皿屁0.23=

17、248.51Q考虑自启动系数与返回系数后7乙.竹.5ZfM.min248.51.2x1.5x1.2= 115.050按躲过最大振荡周期整定吧5 =1.557“1 1 5 05近后备灵敏度校验K；，=丄=5.75 1.5满足要求Z/M203QF：按照躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定7= X，10 = 381.05/2V3x0.15考虑自启动系数与返回系数后7Ji3381.051.2x1.5x1.2= 176.41(。)动作时间 H = imx tc +At. H + 占 = 2.05近后备灵敏度校验=匚罕 = 14.70 1.5满足要求z*1 27川17& A 1远后备灵敏度校验叫厂二厂品亠4.

18、2满足要求1QF：按照躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定LH.nun0.9匕0.9x110/3x0.23=248.5Q考虑自启动系数与返回系数后7/248.51.2x1.5x1.2= 115.05（0）动作时间/你=max仏+3 + & = 2.5j近后备灵敏度校验7y/1 1 5 05ZJ = 7.191.516满足要求7nl1 1 5 OS匹后备灵敏度校验 -（2）.1 = 16 + 12 = 4-11 12满足要未2QF、4QF与6QF与上相同。匕=1152,0.502M ,环网采用中性点直接接地方式，因此可配置零序电流保护来反映接地故障。零序电流保护涉及阻抗，取基准值：sh=oomva线

19、路：X,=X,M2 =0.4x40 = 16。XHCl = XHC2 = 0.4 x30 = 12Q严Xg = 16/享= 0.121X%r = X&c2=12 / 化=0.091Xg = X,2 = 4 X 50 = 20C= 20/ = 0.151X 帧=3x0.4x40 = 48Q=0.363= 0.273Xtico = 3 x 0.4 x30 = 36CXAC0 = 3x0.4x50 = 60Q X lC0 = 3XAC(r = 0.453发电机:X.=沧=乂葩=0.129x100x0.9/50 = 0.232变压器：却讥宀晋X罟25.4S1152X珈.=Xg = X. =25.41/

20、 = 0.192742(0)* = Xy八 3(0尸=0.192 x = 63.5250100 20X即.= 63.525 / = 0.480血100Y 八72(0)=0.480X罟X 曙= 12.7050XTC. =12.705/= 0.096 X1007C()r=0.096系统等值阻抗序网图如下WA0.121WV0.4800.480VW0.1510.2320.1927WvW0.2320.192AV0.2320.192图1正序序网图VAA0.0960.050.121AAA0.2320.192AV-0.2320.192VWAAA0.2320.1920.4800.480iiVW0.1510.09

21、6AV|l-0.05图2负序序网图WA0.3637Z0.480VW0.1920.1920.4530.0962.5585.263图3零序序网图零序I段：母线B处出现短路故障时，由序网图计算出等值阻抗为孔=Xg=0 124 XS(O = 0.143出现单相接地故障时，I 11/0) XS(I) + Xz 2) + XI()0.124 + 0.124 + 0.143出现两相接地故障时，I 1_1/(,) X“ + X：2)/X024 + 0.124/043代亦石炭TMX卅島2.444取较大值/(0) = 2.558 ,流过保护1. 4处的最大零序电流为,Z01=/U0)x 一匕巴一 x 一旦一 =0.771 03/ x旳+ x汕/X如0.088+0.088 /0.073 7 813总L8”x 牆爲=4.274取较大值；/(0) = 4.274f流过保护2、5处的最大零序电流为,r 70.0960.484 八 g