KV出线线路的保护配置及相间距离保护整定计算

1、课 程 设 计 用 纸教师批阅 目录第一章 设计说明书31.1 目的与意义31.2 原始资料31.2.1基本资料和数据31.2.2负荷情况41.2.3本站联入系统设计41.2.4各发电厂和变电所情况简介：51.3 设计内容及要求61.4 保护配置61.4.1三段式相间距离保护61.4.2重合闸的作用71.5短路电流计算说明81.5.1短路计算软件基本说明81.5.2系统拓扑图81.5.3所需短路点短路计算情况 8第二章 保护整定计算102.1 TA、TV变比的选择102.1.1 TA变比选择102.1.2 TV变比选择102.2相间距离I段整定计算102.3相间距离II段整定计算112.4相间

2、距离段整定计算13第三章 总结17参考文献附图1 110KV线路电流电压回路附图2 110KV线路控制信号回路附件3 短路电流计算过程附图4 地区电力系统电源点地理位置示意图附图5 本地区电力系统接线图附图6 水电站F4主接线第一章 设计说明书1.1 目的与意义电气二次部分直接关系到电力系统供电的可靠性，电气二次部分设计是变电站设计最主要的设计工作之一。同时，变电站电气二次部分综合了电气工程专业众多的专业课基础课。因此，变电站电气二次部分设计可以锻炼学生综合运用所学知识提出问题、解决问题的能力。变电站电气二次部分设计的目的在于使学生通过此次课程设计，在如下几个方面得到充分训练。(1) 结合课程

3、设计任务，加深对所学知识内在联系的理解，并能灵活地加以综合运用。(2 )根据所学知识及毕业设计任务，学会提出问题、解决问题，最终将所学知识转化为能力。(3) 通过课程设计实践，熟悉工程设计的全过程，掌握工程设计的思想、方法、手段，树立必要的工程概念，培养一丝不苟的求实态度。(4) 掌握资料收集、工程计算、工程技术图纸的绘制标准及绘制方法、设计报告的撰写1.2 原始资料1.2.1基本资料和数据： 本电站为位于本省西南部山区某江中下游的一个水电站，距县城35KM，水电站保证出力为9200KW，年利用小时数为5300小时年，多年平均发电量为1.866亿度年，装有台相同的悬式水轮发电机组，单机容量为8

4、800KW。水轮机为混流式，型号为HL220LJ230，机组额定容量为10000KW，韶关发电设备厂生产。水轮发电机：型号为SF4257932，悬式，额定容为Pe8800kw, 额定电压为Ue=6.3kv,额定电流为Ie=1008A,功率因数cosj=0.8,额定转速Ne=187.5转/分，频率50HZ，飞逸转速为430转/分,转动惯量450吨米,转子重63.6吨,总重量138.6吨,杭州发电设备厂生产。 调速器，型号WT-100,双微机调速器。 永磁机，型号TY65/133-16,功率1.5KVA,110V,25HZ,哈尔滨电机厂生产。 发电机励磁装置，自并激可控硅励磁装置，励磁变压器SL1

5、-250/10,接法:Y/Y-12。1.2.2负荷情况： D1为本县城,Pe5000KW,COS=0.8,距本站35KM,可用单回架空线供电。D2为本县一个有色金属开发基地，Pe=3000kw,cos=0.8,距本站55KM,可用单回架空线经D1供电。 D3为本县一个新兴城镇,Pe=3000KW,cos=0.8，距本站25KM,可用单回架空线供电。D3所采用的降压变的型号为SJL1-4000/35/10.5,Y/D-11,Ud%=7 D4为本县新兴城镇的一个现代化农业开发基地,Pe=2000KW,COS=0.7,距本站45KM（距新兴城镇20KM）,可用单回架空线经D3供电。D4所采用的降压变

6、的型号为SJL1-3150/35/10.5,Y/D-11,Ud%=7 D5为本县一个新兴工业城镇,Pe=3000KW,COS=0.8,距本站30KM,可用单回架空线供电。 D6为近区负荷,距本站6KM,Pe=1000KW,COS=0.7,可用10KV单回线配电。 本站生活变压器型号：SL7-630/10.5, 容量：630KVA，额定电压：10.5/0.4/0.23(KV),阻抗电压Ud4.5,Y/Y0-12。1.2.3本站联入系统设计 (1)本站可通过一回架空线路与本地区电力系统的距本站50KM的110KV枢纽变电所B1相连,以便丰水季节将本站17000KW的多余电力送入系统,在枯水季节(元

7、月份)由本站供电的地方负荷需从系统倒送电能。 (2) 在本站某江上游30KM处,正在兴建一个小型水电站,装机容量为4×3000KW,在丰水季节尚有7000KW的多余电能,需经本站送入地区电力系统。 附图4为本地区电力系统电源点地理位置示意图。 附图5为本地区电力系统接线图1.2.4各发电厂和变电所情况简介：(1)本地区电力系统可分为三部分:东部系统: Smax=75MVA,Xmax=0.57,Smin=45MVA,Xmin=0.79;西部系统: Smax=100MVA, Xmax=0.43,Smin=60MVA,Xmin=0.61(电抗值均为以Sj=100MVA为基准的标幺值)中部系

8、统:见附图4各电源点间的送电线路主要采用110KV电压等级,三部分通过两个110KV枢纽变电所相联接。(2) 中部系统共6个电站,情况如下: *F1为中型火电厂,2台汽轮发电机(2×1200KW),该站附近有煤矿,燃料丰富,运输方便,热效率高,发电成本低,丰水季节在系统中担任腰荷,枯水季节满发并担任基荷,它是本地区电力系统枯水季节的主要电源点. *F2为中型水电站,4台水轮发电机(4×12500KW),旬调节水库,年利用小时数4700小时/年,保证出力10000KW,主要运行方式是丰水季节任基荷和腰荷. *F3为小型火电厂,4台汽轮发电机(4×3000KW),主要

9、向地方负荷供电. *F4为中型水电站,4台水轮发电机(4×8800KW),季调节水库,年利用小时数5300小时/年,保证出力9200KW,丰水季节任基荷,枯水季节调峰,向地方负荷和地方电力系统供电,此电站即为本次设计电站. *F5为小型水电站,4×3000KW,位于F4上游,月调节水库,年利用小时数为5100小时/年,保证出力3000KW,向地方负荷和地区电力系统供电. *F6为小型火电厂,2×6000KW,主要向地方负荷供电.(3)110KV变电所简介: *B1变电所装有2台三卷变2×40000KVA,它处于本地区专暑所在城市附近5KM处,供电范围大,

10、负荷重,本地区的主要电源点均与该所相连,与无穷大电力系统的一点联网点也设在该所,地位十分重要,为本地区电力系统的枢纽变电所. *B2变电所装有2台三卷变2×31500KVA,供电范围大,负荷重,为本地区西部的中心变电所,它汇集了西部各电源点的电能后，与B1变电所相连.经过经济技术比较,本水电站F4拟定采用附图6所示的主接线方案(电气一次设备已经选定,参数如图).1.3 设计内容及要求: 课题：110KV出线线路的保护配置及相间距离保护整定计算 a、短路电流计算 计算时间:0S和4S(0S用于主保护，4S用于后备保护) 最大运行方式下的三相短路电流计算(用于保护整定计算) 最小运行方式

11、下的两相短路电流计算(用于保护校验)b、设计本站与枢纽变B1联络的110KV出线线路的保护配置及相间距离保护整定计算和校验（I、II段采用方向阻抗特性，III段采用偏移度为0.2的偏移阻抗特性）,用计算机绘制该线路测量、控制、保护、信号回路图一套。注：CT变比根据输送容量自行确定 全系统线路阻抗角jd=70° 本联络线上最大负荷自启动系数为1.5，负荷功率因数COS=0.8 枢纽变B1高压母线上其他线路的后备保护的最大时限为4S1.4 保护配置1.4.1三段式相间距离保护距离保护是反应故障点至保护安装处之间的阻抗，并根据距离的远近确定动作时间的一种保护装置。该装置的主要元件为阻抗继电

12、器，它可以根据其端子上所加的电压和电力测知保护安装处到短路点的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这就保证了保护有选择性地切除故障线路。距离保护为低量保护，反应电气量（阻抗）降低而动作。距离保护的主要优点是保护范围以及灵敏系数等方面基本不受电网接线方式及系统运行方式的影响，因为测量阻抗Zj=Uj/Ij，当线路出现故障时，线路电压U降低，电流I增大，灵敏度Klm增大；当系统运行方式变化时，Zj基本不变，受系统运行方式影响小。所以，在35KV及以上电压的复杂网络中，采用距离保护。在距离保护中

13、，设置距离I 、II、 III段，距离I段按躲开下一条线路出口处短路的原则整定；距离II段与相邻线路距离保护I段相配合，或躲开线路末端变电所变压器低压出口侧出口处短路时的阻抗值整定；距离III段按躲开最小负荷阻抗来整定。距离I段是瞬时动作，但只能保护线路全场的80%90% ，因此，设置距离II段，II段能保护线路全场，设置距离III段作为后备。其中I、II段作为线路主保护，III段作为后备保护。在本设计中，距离I、II段为方向阻抗特性；III段为偏移阻抗特性，偏移度=0.2。1.4.2重合闸的作用重合闸投入，当线路发生故障跳闸时，重合闸启动，重新合上开关，若是瞬时性故障，则重合闸成功，若是永久

14、性故障，则开关再次跳闸，重合闸失败！主要目的是为了保证供电的可靠性，据统计，线路故障有90%为瞬时性故障，因此启用重合闸装置大大提高了供电的可靠性！110220KV中性点直接接地电力网中的线路保护110220KV直接接地电力网的线路，应在规定装设反应相间短路和接地短路保护。全线速动保护应按下列原则配置，符合下列条件之一时，应装设一套全线速动保护。a 根据系统稳定要求有必要时；b 线路发生三相短路，如使发电厂厂用母线电压低于允许值（一般约为70%额定电压），且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时；c 如电力网的某些主要线路采用全线速动保护后，不仅改善本线路保护性能，而且能够改善整个电网保护的性

15、能。1.5 短路电流计算说明1.5.1短路计算软件基本说明 短路计算是保护整定计算和电气设备选择校验的重要一句，本次短路计算采用正序等校订则和运算曲线法，利用短路计算程序完成。短路计算步骤如下：（1）针对对所计算的地区电网在最大及最小运行方式下的之路及接点进行编号，形成最大及最小网络拓扑图。节点编号顺序：先短路节点，后其他节点，所有电源节点作为参考节点0；之路编号顺序：先电源之路（水电，火电，有限系统，无限系统），后其他支路。（2）运行“输入系统参数模块”*输入网络拓扑参数；*输入系统基本参数；*输入支路原始参数。（3）运行“支路正、负需电抗计算模块”。（4）运行“短路电流计算模块”。从工程需

16、要出发，分别对系统最大运行方式和最小运行方式下的三相短路、两项短路进行了计算，计算出短路发生后0S和4S各支路的短路电流和母线残余电压（有名值为归算到短路点电压等级下的数据，短路电流数值为三相中最大短路电流值）。整定计算中，所有主保护皆采用0S的短路计算结果；所有的后备保护皆采用4S的短路计算结果。1.5.2系统拓扑图最大运行方式下的系统拓扑图（见附图1）1.5.3所需短路点短路计算情况表1短路点基本情况短路点短路类型支路编号运行方式短路时间数值（KA）1三相短路14最大4秒9.1961三相短路15最大4秒9.1961三相短路18最大4秒1.1762三相短路14最大4秒21.0672三相短路1

17、6最大4秒22.4682三相短路18最大4秒2.483三相短路17最大4秒2.6373三相短路18最大4秒0.3734三相短路13最大4秒3.9224三相短路18最大4秒0.555三相短路11最大4秒2.8635三相短路18最大4秒0.8116三相短路12最大4秒2.3166三相短路18最大4秒0.286第二章 保护整定计算2.1 TA、TV变比的选择：2.1.1 TA变比选择：一次负荷电流：Ifh.e =则TA计算变比为：Ifh.e /5=151/5根据选择TA实际标准变比nL不小于并趋近于计算变比（保证实际二次额定电流不超过5A）的原则，所以选择TA的变比为160/52.1.2 TV变比选

18、择：nY=110/0.12.2相间距离I段整定计算图1一次侧（保护）整定阻抗：（ZL：本线路阻抗）二次侧（继电器）整定阻抗：最大灵敏角lm=70°确定动作时限2.3 相间距离II段整定计算助增电源分支系数Kfz>1，而距离II段整定时Kfz应取最小值应考虑无助增电源情况，即（1）考虑与相邻线路配合：与11线路配合： 与12线路配合：与13线路配合：与17线路配合：（：本线路阻抗；：相邻线路阻抗；取0.8）（2）考虑与相邻变压器配合：（Z*B1(H-M)：变压器B1高-中压侧间的阻抗标幺值；Z*B1(H-L)：B1高-低压侧间的阻抗标幺值；Ue.b保护安装处电压等级的平均电压；S

19、j：基准容量；取0.7）取（1）（2）中较小者作为最终的lm=70°校验灵敏度： < 1.25 不满足要求确定动作时限因为不满足要求，所以采取与相邻线路段配合且保留不灵敏II段与相邻的接入无穷大系统的20km线路的II段配合：与相邻的30km线路的II段配合：与相邻的50km线路的II段配合：（取0.8；取0.7）选取最小值二次侧（继电器）整定阻抗：确定动作时限t=1s再次校验灵敏度： >1.25 满足要求2.4相间距离段整定计算最小负荷阻抗： （Kh一般取1.15）二次侧（继电器）整定阻抗：III段采用偏移特性：最大灵敏角由于：X2 = (Zdz.j.f)2(Zzd)2

20、2 Zdz.j.f ·Zzd·cos(d-f)Y2 = (Zdz.j.f)2(Zzd)22 Zdz.j.f ·Zzd·cos(d-f)X2Y2=(1) Zzd 2得：·Zzd2Zdz.j.f ·(1)Zzd·cos(d-f)(Zdz.j.f)2=0校验灵敏度： 作为近后备时：>1.5，（满足要求）作为远后备时：校验远后备时，存在分支，分支系数Kfz应考虑最大值Kfz.max，故应考虑助增电源的情况。用4s的短路电流计算。由于有多个相邻元件，应分别校验作为这些相邻元件远后备时的灵敏度（1） 作为相邻20km线路远后备时的

21、灵敏度校验：最大运行方式下相邻线路末端三相短路时，流过本支路的短路电流：最大运行方式下相邻线路末端三相短路时，流过相邻支路的短路电流>1.2（满足要求） （2） 作为相邻30km线路远后备时的灵敏度校验：最大运行方式下相邻线路末端三相短路时，流过本支路的短路电流：最大运行方式下相邻线路末端三相短路时，流过相邻支路的短路电流>1.2（满足要求） （3） 作为相邻50km线路远后备时的灵敏度校验：最大运行方式下相邻线路末端三相短路时，流过本支路的短路电流：最大运行方式下相邻线路末端三相短路时，流过相邻支路的短路电流<1.2（不满足要求） （4） 作为相邻60km线路远后备时的灵敏

22、度校验：最大运行方式下相邻线路末端三相短路时，流过本支路的短路电流：最大运行方式下相邻线路末端三相短路时，流过相邻支路的短路电流<1.2（不满足要求） （5） 作为相邻变压器B1远后备时的灵敏度校验：变压器35KV侧 Kfz1=7.82； Kfz2=7.82：最大运行方式下d9点三相短路时，流过本支路的短路电流：最大运行方式下d9点三相短路时，流过B1高压侧的短路电流：最大运行方式下d9点三相短路时，流过B1中压侧的短路电流Klm.d9 = (·)/(XL.B/sind)+Kfz1·X*B1(H)·+ Kfz2·X*B1(M)· =1.3

23、9>1.2 (满足要求)变压器10KV侧： Kfz1=8.49； Kfz2=9.06：最大运行方式下d10点三相短路时，流过本支路的短路电流：最大运行方式下d10点三相短路时，流过B1高压侧的短路电流：最大运行方式下d10点三相短路时，流过B1低压侧的短路电流Klm.d10 =/(XL.B/sind)+Kfz1·X*B1(H)·+ Kfz2·X*B1(L)· =0.72<1.2 (不满足要求)若作为远后备的Klm>1.2，则满足要求，如果不满足要求，则相应的相邻元件必须有自己的近后备。动作时限按阶梯原则确定第三章 总结通过一个多星期的继电保护课程设计，虽然时间不长，但期间有许多事情让我难忘，我从中学到了很多宝贵的经验和知识。对电气二次设计的过程有了一个很大程度了解，为以后的工作打下了一个坚实的基础。在实际操作中我们应该学会如何和同学一起合作，以提高工作