继电保护课程设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业设计任务书设计任务书一、电网接线（1）各变电站、发电厂的操作直流电源电压 U=220V（2）发电厂最大发电容量 2501100=200MW,最小发电容量为 50MW,正常发电容量为 100150=150MW（3）线路 1=0.4/km, 0=31/km（4）变压器均为 YN,D11，11022.510.5KV, YK=10.5（5）t=0.5S,负荷侧后备保护 tdz=1.5s,变压器和母线均配置有差动保护，Kzq=1.3（6）发电厂升压变中性点直接接地。其他变压器不接地。（7）降压变压器差动保护时限为 0。过流保护动作时间为 1。二、设计任务 （1）

2、电网运行方式分析。 （2）各开关保护配置方案，计算配置各线路的保护及计算出各保护的二次动作精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业值（设 1=2）（3）检验各保护的灵敏度。（4）*设计一套电压二次回路断线时闭锁，故障时开房。 （选做）（5）*绘制 1QF 保护的展开图。 （选做）三、 设计成果 设计说明书一份（含短路电流计算，保护整定，校验，AUTOCAD 绘制保护配置原理图等）参考文献：1. 电力工程设计手册（下）2. 电力系统继电保护设计原理，水利电力出版社 吕继绍3. 电力系统继电保护及安全自动整定计算4. 有关技术资料与教材精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业484849497

3、 7精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业前前 言言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。电力系统的各种元件在运行中不可能一直保持正常状态。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。它可以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。由于最初的继电保护装置是又机电式继电器为主构成的，故称为继电保护装置。尽管现代继电保护装置已发展成为

4、由电子元件或微型计算机为主构成的，但仍沿用次名称。目前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。从科学技术的角度，电力系统继电保护隶属于电力系统及其自动化专业领域；从工业生产的角度，电力系统继电保护是电力工业的一个必不可少的组成部分，担负着保障电力系统安全运行的重要职责。随着我国电力工业的迅速发展，各大电力系统的容量和电网区域不断扩大。为适应大电网发展的需要，相继出现超高压电网和大容量机组，致使电网结构日趋复杂，电力系统稳定问题日益突出，因此对电力系统继电保护提出了更高的要求。继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分等部分组成。对作用于跳闸的继电保护装置，

5、在技术上有四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础。在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。继电保护的科学研究、设计、制造和运行的绝大部分工作也是围绕着如何处理好这四个基本要求之间的辨证统一关系而进行的。第第 1 1 章章 设计资料分析和参数计算设计资料分析和参数计算精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1.本次设计的题目是：110KV 电网线路继电保护设计2.待保护电网线路的基本资料：（1）各变电站、发电厂的操作直流电源电压 U=220V（2）发电厂最大发电容量 2501100=200MW,最小发电容量为 50MW,正常发

6、电容量为 100150=150MW（3）线路 1=0.4/km, 0=31/km（4）变压器均为 YN,D11，11022.510.5KV, YK=10.5（5）t=0.5S,负荷侧后备保护 tdz=1.5s,变压器和母线均配置有差动保护，Kzq=1.3（6）发电厂升压变中性点直接接地。其他变压器不接地。（7）降压变压器差动保护时限为 0。过流保护动作时间为 1。3.设计的项目：（1）电网运行方式分析。 （2）各开关保护配置方案，计算配置各线路的保护及计算出各保护的二次动作值（设 1=2）（3）检验各保护的灵敏度。（4）*设计一套电压二次回路断线时闭锁，故障时开房。 （选做）（5）*绘制 1Q

7、F 保护的展开图。 （选做）1.11.1 参数分析及计算参数分析及计算已知基准值为:MVA KV 则有:100bS 115bU A 3100105023115 3bbSIU2115132.25100bbbUZS发电机的参数计算：发电机的电抗有名值计算公式： （1-2gdnUXXS1）发电机的电抗标幺值计算公式：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 （1-*gXbdnSXS2）式中： 发电机次暂态电抗dX 发电机的额定电压 KVnU 基准电压 115KVbU 基准容量 100MVAbS 发电机额定容量 MVAnS(1) 利用以上公式对 2 台 50MW 的发电机：已知：MWA KV 150

8、nP 1cos0.85110.136dnXUKVMVA1115058.8cos0.85nnPS*1gX1111000.5 0.130.111258.8bdnSXS*110.111 132.2514.68ggbXX Z(2) 对 100MW 的发电机：已知: MW KV2100nP222cos0.850.126dnXUMVA222100117.65cos0.85nnPS*2221000.120.102117.65bgdnSXXS*220.102 132.2513.49ggbXXZ由上述计算可知发电机参数结果（表 1-1）：表 1-1 发电机参数结果表容量(MVA)等值电抗 （标幺值）等值电抗 （

9、有名值）1000.10213.49精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2500.11114.68变压器参数的计算：变压器电抗有名值计算公式： （1-2%100knTnuUXS3）变压器电抗标幺值计算公式： （1-4）*%100kbTnuSXS式中： 变压器短路电压百分值%ku 发电机的额定电压 KVnU 基准电压 115KVbU 基准容量 100MVAbS 变压器额定容量 MVAnS令变压器的编号自左向右依次为：.12345TTTTT对：已知MWKV1T160nS%10.5115knuU *11%10.5 1000.175100100 60kbTnuSXS2211%10.5 11523.

10、14100100 60knTnuUXS对:已知MWKV 2T260nS%10.5115knuU *22%10.5 1000.175100100 60kbTnuSXS 22222%10.5 11523.14100100 60knTnuUXS对:已知 MW KV3T3120nS%10.5115knuU精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 *33%10.5 1000.088100100 120kTnuSXS 2233%10.5 11511.57100100 120knTnuUXS对:已知MW KV4T420nS%10.5115knuU *44%10.5 1000.525100100 20kbT

11、nuSXS2244%10.5 11569.43100100 20knTnuUXS对:已知MWKV5T531.25TS%10115knuU *55%10.5 1000.336100100 31.25kbTnuSXS2255%10.5 11544.44100100 31.25knTnuUXS有以上计算可得变压器参数（表 1-2）：表 1-2 变压器参数结果表 变压器编号短路电压百分值 （%）%ku等值电抗（标幺值）等值电抗（有名值）1T10 .5%0.17523.142T10 .5%0.17523.143T10.5 %0.08811.574T 10.5 %0.52569.435T 10.5 %0.

12、33644.44输电线路参数的计算：输电线路电阻忽略不计，线路正序阻抗为，线路零序阻抗为0.4 /KM 1.21 /KM精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业线路阻抗有名值的计算：正序阻抗 （1-1XX l5）零序阻抗 （1-0XX l6）线路阻抗标幺值的计算：正序阻抗 （1-7）*112bbX S lXU零序阻抗 （1-8）*002bbX S lXU式中： - 每公里线路正序阻抗值 / KV 1X - 每公里线路零序阻抗值 / KV0X - 线路长度 KVl -基准电压 115KVbU - 基准容量 100MVAbS(1)线路正序阻抗:*12210.4 40 1000.1211150.4

13、 4016ACbACbACACX lSXUXX l*12210.4 25 1000.0761150.4 2510ABbABbABABX lSXUXX l*12210.4 20 1000.0611150.4 208b BDBDbBDBDX S lXUXX l *1221110.4 18 1000.02722115110.4 183.622b CDCDbCDCDX S lXUXX l精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业(2)线路零序电抗:*0022001.21 40 1000.3661151.21 4048.4b ACACbACACX S lXUXX l*0022001.21 25 1000

14、.2291151.21 2530.25b ABABbABABX S lXUXX l*0022001.21 20 1000.1831151.21 2024.2b BDBDbBDBDX S lXUXX l*002200111.21 18 1000.08222115111.21 1810.8922b CDCDbCDCDX S lXUXX l有以上计算可知线路的正序和零序参数（表 1-3）：表 1-3 线路的正序和零序参数列表线路名称长度(KV)正、负序电抗（标幺值）正、负序电抗（有名值）零序电抗（标幺值）零序电抗 （有名值）AC400.121160.36648.4AB250.076100.22930

15、.25BD200.06180.18324.2CD180.0273.60.08210.891.2 系统运行方式和变压器中性点接地方式的确定系统运行方式和变压器中性点接地方式的确定1、运行方式的确定 (1)、最大运行方式：全部机组投入运行，带全部负荷. (2)、最小运行方式；停运一半发电机-变压器组。 2、变压器中性点接地方式的确定（1）中性接地点的选择原则精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业电力系统的中性点是指：三相电力系统中星形连接的变压器或发电机中性点。目前我国的电力系统采用中性点运行方式主要有三种，中性点不接地，经过消弧线圈和直接接地，前两种称不接地电流系统；后一种又称为大接地电流系

16、统。中性的直接接地系统中发生接地短路，将产生很大的零序电流分量，利用零序分量构成保护，可作为一种主要的接地短路保护。大地的电流系统发生接地短路时，零序电流的大小和分布与变压器中性接地点的数目和位置有密切的关系，中性接地点的数目越多，意味着系统零序总阻抗越小，零序电流越大；中性点接地位置的不同，则意味着零序电流的分布不同。通常，变压器中性接地位置和数目按如下两个原则考虑：一是使零序电流保护装置在系统的各种运行方式下保护范围基本保持不变，且具有足够的灵敏度和可靠性；二是不使变压器承受危险的过电压。为此，应使变压器中性点接地数目和位置尽可能保持不变（2）变压器中性点接地的位置和数目的具体选择原则1）

17、 对单电源系统，线路末端变电站的变压器一般不应接地，以提高保护的灵敏度和简化保护线路。2） 对多电源系统，要求每个电源点都有一个中性点接地，以防接地短路的过电压对变压器产生危害。3） 电源端的变电所只有一台变压器时，其变压器的中性点应直接接地。4） 变电所有两台及以上变压器时，应只将一台变压器中性点直接接地运行，当该变压器停运时，再将另一台中性点不接地的变压器改为中性点直接接地运行。若由于某些原因，变电所正常情况下必须有二台变压器中性点直接接地运行，则当其中一台中性点直接接地变压器停运时，应将第三台变压器改为中性点直接接地的运行。5） 低电压侧无电源的变压器中性点应不接地运行,以提高保护的灵敏

18、度和简化保护接线.6）对于其他由于特殊原因不满足上述规定者，应按特殊情况临时处理，例如，可采用改变保护定值，停运保护或增加变压器接地运行台数等方法进行处理，以保证保护和系统的正常运行。（3）中性点接地的选择精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业根据变压器的台数和接地点的分布原则，结合该系统的具体情况，中性点接地方式的选择结果如下： 1）、和只有一台变压器，所以应中性点接地。3T4T5T2）, 有两台变压器，只将其中一台中性点直接接地，若该变压器停运时，1T2T则将另一台中性点不接地的变压器改为中性点直接接地。第第 2 2 章章 线路保护配置线路保护配置2.1 线路保护配置的一般原则线路保护

19、配置的一般原则关于电网继电保护配置的选择在“技术规程”中已有具体的规定，一般要考虑的主要原则为：（1） 电力设备和线路必须有主保护和后备保护，必要时增加辅助保护，其中主保护主要考虑系统稳定和设备安全；后备保护主要是考虑主保护和断路器拒动 时用于故障切除；辅助保护是补充前二者的不足或在主保护退出时起保护作用；（2） 线路保护之间或线路保护与设备保护之间应在灵敏度、选择性和动作时间上相互配合，以保证系统安全运行；（3） 对线路和设备所有可能的故障或异常运行方式均应设置相应的保护装置，以切除这些故障和给出异常运行的信号；（4） 对于不同电压等级的线路和设备，应根据系统运行要求和技术规程要求,配置不同

20、的保护装置.一般电压等级越高,保护的性能越高越完善,如 330KV以上线路或设备的主保护采用“双重化”保护装置等。2.2 接地故障采取的措施接地故障采取的措施1. 造成接地故障的主要因素：( 1 ) 低压配电系统的安装多由非电气专业人员进行，人员素质参差不齐，质量难以保证。( 2 ) 电气线路或设备疏于检查。( 3 ) 选用假冒、 伪劣的电气产品。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业( 4 ) 线路或设备遭水分浸入、挤压 、鼠咬等。 2. 接地故障的类型：( 1 ) 中性点直接接地系统中单相接地故障( 2 ) 中性点不接地电网中单相接地故障( 3 ) 中性点经消弧线圈接地电网中单相接地故

21、障( 4 ) 中性点经电阻接地电网单相接地故障2. 接地故障采取的措施：( 1 ) 严格按照低压电气装置安装操作规程办事， 非电气专业人员一律不准上岗， 杜绝造成事故的各类人为因素。 ( 2 ) 利用配电线路所设置的过电流保护兼作接地故障保护。 ( 3 ) 利用零序电流来实现接地故障保护。 ( 4 ) 利用剩余电流实现接地故障保护 。 ( 5 ) 保护接零及保护接地线的截面积必须经过计算确定，并用碰壳短路电核。其接线端子必须可靠连接，不允许有松动，井经常检查其连接质量 。 ( 6 ) 接地电阻值应符合设计要求。 ( 7 ) 进行等电位联接。 2.32.3 相间短路所采取的配置相间短路所采取的配

22、置1.单侧电源电网相间短路的电流保护在单侧电源网络中，各个电流保护都安装在被保护线路靠近电源的一侧，在发生故障时，它们都是在短路功率的方向从母线流向线路的情况下，有选择性的动作。2.多侧电源电网相间短路的方向性电流保护由于两侧都有电源，因此在线路两侧都装设保护装置。某一保护的误动是在所保护的线路反方向故障时，由另一个电源供给的短路电流所引起的，并且这种引起的误动的电流时由线路流向母线的，与内部故障时的短路功率方向相反。为了消除双侧电源网络中保护无选择性的动作，就需要在可能误动的保护上加设一个功率方向闭锁元件。该元件当短路功率由母线流向线路时动作；当短路功率由线路流向母线时不动作。从而使继电保护

23、具有一定的方向性。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2.42.4 中合闸中合闸1. 采用自动重合闸的目的在电力系统中,输电线路(特别是架空线路)最容易发生故障。故障分为两类：一类是暂时性故障；一类是永久性故障。如果把断开的线路断路器重新合上,仍能使输电线路继续供电，这类故障为暂时性故障。此外,也还有永久性故障,例如,倒塔杆、断线、绝缘子击穿或损坏等引起的故障,在故障线路被断开以后,故障点的绝缘强度不能恢复,即故障仍然存在,这时即使再合上断路器,输电线路还要再次断开,因而不能立即恢复正常供电。在线路上装设自动重合闸装置以后,由于它不能判别是暂时性故障还是永久性故障,因此,重合闸后就有可能

24、成功(即恢复供电),也可能不成功。根据运行资料统计,重合闸的成功率(重合闸的成功数与总动作数之比)在 60%90%之间,可见其成功率是相当高的。采用自动重合闸的技术经济效果主要有:(1)可以提高输电线路供电的可靠性,减少线路的停电机会,特别是对于单回线单侧电源尤为显著。(2)可以提高并列运行的稳定性。(3)在电网的设计和建设过程中,由于考虑了自动重合闸的作用,可以暂缓架设或不架设双回线路,节约投资。(4)对由于断路器本身机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸,能起纠正作用。2.重合闸的基本要求(1)在下列情况下,自动重合闸装置不应动作。 1)由值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时。 2

25、)手动投入断路器,由于线路上存在故障,随即由保护动作将其断开.因为在这种情况下,故障大多都是属于永久性的。它可能是由于检修质量不合格、隐患未能消除或者是保安地线没有拆除等原因造成的。因此,即使再重合一次也不可能成功. 3)在某些不允许重合的情况下例如,断路器处于不正常状态(如气压、液压降低等)以及变压器内部故障,差动或瓦斯保护动作使断路器跳闸时,均应使闭锁装精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业置不进行重合闸。(2)除上述条件外,当断路器由继电保护动作或其他原因而跳闸后,重合闸都应该动作,使断路器重新合闸。在某些情况下(如使用单相重合闸时),也允许只在保护动作于跳闸后进行重合闸。(3)自动

26、重合闸装置的动作次数应符合预先的规定。如一次重合闸就只应该动作一次。当重合于永久性故障而再次跳间后,就不应该再动作。装置本身也不允许出现元件损坏或异常时,使断路器多次重合的现象,以免损坏断路器设备和扩大事故范围。(4)自动重合闸在动作以后,应能够自动复归。3. 自动重合闸的类型自动重合闸的采用是系统运行的实际需要。随着电力系统的发展，自动重合闸的类型一般有以下三类： （1） 三相重合闸（2） 单相重合闸（3） 综合重合闸 本设计采用三相一次重合闸,所谓三相重合闸是指不论在输、配线上发生单相短路还是相间短路时，继电保护装置均将三相断路器同时跳开，然后启动自动重合闸同时合三相断路器的方式。若故障为

27、暂时性故障，则重合闸成功；否则保护再次动作，跳三相断路器。 三相重合闸结构相对比较简单，保护出口可直接动作控制断路器，保护之间互为后备的保护性能良好。4. 重合闸的配置原则（1）1kv 及以上架空线路及电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，当用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合闸装置；（2）旁路断路器和兼作旁路的母联断路器或分段断路器，应装设自动重合闸装置；（3）低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重合闸装置；（4）必要时，母线故障也可采用自动重合闸装置。 总结多年来自动重合闸运行的经验可知一般在选择自动重合闸类型时可作如下考虑：（1）110kv 及以下的单侧电源线路一般采

28、用三相一次重合闸装置；（2）220kv、110kv 及以下双电源线路用合适方式的三相重合闸能满足系统稳定和运行要求时，可采用三相自动重合闸；精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业5. 自动重合闸的选择由自动重合闸的配置原则 110kv 及以下的双电源线路一般采用三相自动重合闸装置，所以线路 AC 和 AB 的两侧都装设三相自动重合闸装置。2.52.5 双侧电源的整定原则和计算及其保护双侧电源的整定原则和计算及其保护整定原则：考虑到线路两侧的保护可能以不同时限切除故障，并从最不利的情况出发，每一侧的重合闸都应该以本侧先跳闸、对侧后跳闸来作为整定时间的依据。 一般公式：Tzch= Tbh.2+Tdl.2-Tbh.1-Tdl.1+Tu Tbh.2： 对侧距离保护二段或三段的动作时间，本系统取其二段动作时间，取0.5 秒； Tdl.2：对侧断路器的动作时间，取 0.06 秒