110kv电网继电保护课程设计

1、继电保护课程设计110kV电网继电保护课程设计学生姓名：周佳俊 班级学号： 120917032 院、系、部：机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师： 吴文通 2015年12月 吉安110KV电网线路继电保护课程设计一、设计资料1110KV系统电气主接线110KV系统电气主接线如下图所示2系统各元件主要参数：（1）发电机参数 机组容量（MVA）额定电压（KV）额定功率因数X%1、22×151050813.33（2）输电线路参数 AS2ABABS1LGJ18515LGJ240/25LGJ185/1LGJ240/28670710670710（3）变压器参数 序号1B、2B3B

2、、4B5B、6B型号SF15000/110SF20000/110SF15000/110接线组别Y0/11Y0/11Y0/11短路电压10.2%10.41%10.4%变比110±8×1.5110±2×2.5%110±8×2.5%（4）CT、PT变比 AB线AC线AS2线BS1线CT变比600/5150/5600/5600/5PT变比110000/100110000/100110000/100110000/100变压器绝缘采用分段绝缘。中性点不允许过电压，经动稳定计算，110KV线路切除故障时间<0.5秒可满足系统稳定要求。二、设计

3、内容1. CA线路保护设计2. 、AC、AB线路保护设计3. BA、线路保护设计三、设计任务1. 系统运行方式和变压器中性点接地的选择2. 故障点的选择及正、负、零序网络的制定3. 短路电流计算4线路保护方式的选择、配置与整定计算（选屏）*5主变及线路微机保护的实现方案6线路自动综合重合闸7保护的综合评价8、110KV系统线路保护配置图，*主变保护交、直流回路图参考资料:1 韩笑.电气工程专业毕业设计指南继电保护分册M.北京:中国水利电力出版社，20032 何仰赞，温增银.电力系统分析上、下册M.武汉:华中科技大学出版社，20023 贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理M.北京:中国电力出版社

4、，19944 尹项根，曾克娥.电力系统继电保护原理与应用上册M.武汉:华中科技大学出版社，20015 陈德树.计算机继电保护原理与技术M.北京:中国水利出版社,19926 孙国凯，霍利民.电力系统继电保护原理M.北京:中国水利出版社，20027 有关国家标准、设计规程与规范、图纸 目录前言1摘 要31 系统运行方式和变压器中性点接地的选择41.1选择原则41.1.1 发电机、变压器运行方式选择的原则41.1.2 变压器中性点接地选择原则41.1.3 线路运行方式选择原则41.2 本次设计的具体运行方式的选择42 故障点的选择和正、负、零序网络的制定53 零序短路电流的计算成果（具体过程参考附录

5、二）74 线路保护方式的选择、配置方案的确定74.1 保护的配置原则74.2 配置方案的确定85 继电保护距离保护的整定计算成果（具体过程参考附录三）86 继电保护零序电流保护的整定计算成果（具体过程参考附录四）87 保护的综合评价97.1 距离保护的综合评价97.2 对零序电流保护的评价9结束语10参考资料11附录一 电网各元件等值电抗计算12附录二 零序短路电流的计算14附录四 继电保护零序电流保护的整定计算和校验20附录五251 系统运行方式和变压器中性点接地的选择1.1选择原则1.1.1 发电机、变压器运行方式选择的原则 (1)一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，一台检修，另一

6、台故障；当有三台以上机组时，则选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。对水电厂，还应根据水库运行方式选择。(2)一个发电厂、变电站的母线上无论接几台变压器，一般应考虑其中容量最大的一台停用。1.1.2 变压器中性点接地选择原则(1)发电厂、变电所低压侧有电源的变压器，中性点均要接地。(2)自耦型和有绝缘要求的其它变压器，其中性点必须接地。(3)T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。(4)为防止操作过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后再断开，这种情况不按接地运行考虑。1.1.3 线路运行方式选择原则(1)一个发电厂、变电站线线上接有多条线路，一般考虑选择一条线路检修，另一条线路

7、又故障的方式。(2)双回路一般不考虑同时停用。1.2 本次设计的具体运行方式的选择电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能。因此，在对继电保护进行整定计算之前，首先应该分析运行方式。现结合本次设计具体说明如下，系统的最大运行方式是所有设备全部投入运行；系统的最小运行方式为发电机G1或G2投入。对保护501而言，其最大运行方式应该是在系统最大运行方式；保护501的最小运行方式应该是在系统的最小运行方式。所有变压器星型侧接地。2 故障点的选择和正、负、零序网络的制定如图3.1所示，在整个系统中选择了4个短路点d1、d2、d3、d4。之所以选这四个点是因为本系统需要零序电流保护，通过这四点算出最大

8、最小零序电流为后面的零序电流整定奠定基础。图3.2、3.3、3.4是d1短路时的正、负、零序网络图，由于篇幅所限，其他短路点的网络图这里没有画出来。图3.1等值电路图和各短路点图3.2 d1短路时的正序网络图图3.3 d1短路时的负序网络图图3.4 d1短路时的零序网络图3 零序短路电流的计算成果（具体过程参考附录二）表4.1短路点最大短路零序电流最小短路零序电流d11.477KA1.066KAd21.097KA0.898KAd30.799KA0.712KAd41.048KA0.958KA4 线路保护方式的选择、配置方案的确定4.1 保护的配置原则小电流接地系统（35KV及以下）输电线路一般采

9、用三段式电流保护反应相间短路故障：由于小电流接地系统没有接地点，故单相接地短路仅视作异常运行状态，一般利用母线上的绝缘检查装置发信号，由运行人员分区停电寻找接地设备。对于变电站来讲，母线上出线回路较多，也涉及供电的连续性问题，故一般采用零序电流保护反应接地故障。110KV输电线路一般采用三段式相间距离保护作为故障的保护方式，采用阶段式零序电流保护作为接地短路的保护方式。对于极个别非常短的线路，如有必要也可以采用纵差保护作为主保护。4.2 配置方案的确定根据题目的要求和保护的配置原则，从经济性出发：本系统线路的保护方式采用三段式相间距离保护作为故障的保护方式，采用阶段式零序电流保护作为接地短路的

10、保护方式。其中，第一段作为线路的主保护，二、三段作为后备保护。5 继电保护距离保护的整定计算成果（具体过程参考附录三）表6.1断路器501断路器503断路器504断路器506Zdz'Zdz''Zdz'''Zdz'Zdz'''Zdz'Zdz''Zdz'''Zdz'Zdz'''6.129.84123.75.1173.28.515.62123.39.52170.7t't"t'''t't'

11、;''t't"t'''t't'''00.51.500.500.51.000.56 继电保护零序电流保护的整定计算成果（具体过程参考附录四）表7.1断路器501断路器503断路器504断路器506I0'·dzI0''·dzI0'''·dzI0'·dzI0'''·dzI0'·dzI0''·dzI0'''·

12、dzI0'·dzI0'''·dz5.324.741.263.771.283.953.451.142.8761.04t't"t'''t't'''t't"t'''t't'''00.51.500.500.51.000.5结束语通过本次课程设计，对继电保护的设计有了进一步的了解和掌握。通过对课本和参考书籍的翻阅，进一步提高了独立自主完成设计的能力。本课程设计是针对与110kv电网在不同运行方式以及短路故障

13、类型的情况下进行的分析和整定，因此它可以保护发生上述各种故障和事故时的系统网络，再设计思路中紧扣继电保护的四要求：1速动性2灵敏性3可靠性4选择性。在本次课程设计中，重新回顾了电力系统分析，电路，电机学，CAD等专业课。因为这次课程设计涉及的知识面较广，基本上涵盖了所有专业课知识，对短路计算，电路的化简进一步加深了认识，通过和同学的讨论加强了团队合作意识参考资料8 韩笑.电气工程专业毕业设计指南继电保护分册M.北京:中国水利电力出版社，20039 何仰赞，温增银.电力系统分析上、下册M.武汉:华中科技大学出版社，200210 贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理M.北京:中国电力出版社，199

14、411 尹项根，曾克娥.电力系统继电保护原理与应用上册M.武汉:华中科技 大学出版社，200112 陈德树.计算机继电保护原理与技术M.北京:中国水利出版社,199213 孙国凯，霍利民.电力系统继电保护原理M.北京:中国水利出版社，200214 有关国家标准、设计规程与规范、图纸附录一 电网各元件等值电抗计算1.1基准值选择基准功率：SB=100MV·A，基准电压：VB=115KV。基准电流：IB=SB/1.732 VB=100×103/1.732×115=0.502KA；基准电抗：ZB=VB/1.732 IB=115×103/1.732×5

15、02=132.25；电压标幺值：E=E(2)=1.051.2输电线路等值电抗计算(1) 线路AS2等值电抗计算正序以及负序电抗：XAS2= X1LAS2=0.4×15=6XAS2*= 6/132.25=0.04537零序电抗：XAS20=X1LAS2= 3X1LAS2=3×6=18XAS20*= XAS20/ZB=18/132.25=0.1361(2) 线路AB等值电抗计算正序以及负序电抗：XAB= X1LAB=0.4×25=10XAB*= XAB/ ZB=10/132.25=0.07561零序电抗：XAB0= X0LAB= 3XAB=30XAB*=3 XAB*=

16、0.2268 (3) 线路AC等值电抗计算正序以及负序电抗：XAC= X1LAC=0.4×18=7.2XAC*= XAC/ ZB=7.2/132.25=0.05444零序电抗：XAC0= 3XAC=21.6XAC0*= 3XAC* =0.1633(4) 线路BS1等值电抗计算正序以及负序电抗：XBS1= 0.4×28=11.2XBS1*= 11.2/132.25=0.08469零序电抗：XBS10= 3XBS1=33.6XBS20*= 3XBS1*/ ZB=0.25411.3变压器等值电抗计算(1) 变压器1B、2B等值电抗计算XT1= XT2=(UK%/100)×

17、;(VN2×103/ SN)98.736XT1*= XT2*=XT1/ ZB=98.736/132.25=0.7466(2) 变压器3B、4B等值电抗计算XT3= XT4 =(UK%/100)×(VN2/ SN)62.9805XT3*= XT4*=XT3/ ZB=62.9805/132.25=0.4762(3) 变压器5B、6B等值电抗计算XT5=XT6= XT7=(UK%/100)×(VN2/ SN)83.89XT6*= XT5*=0.63051.4发电机等值电抗计算(1)发电机G1、G2电抗标幺值计算XG1=0.7109×132.25=94.0165

18、XG1* = XG2*=X%SB /SG=0.71091.5最大负荷电流计算(1) B母线最大负荷电流计算 (拆算到110KV)IfhB ·max =2 S2B /U =2×15000/(1.732×115)=150.62A；(2) A母线最大负荷电流计算IfhA ·max = 2S3B/U=2×20000/(1.732×115)=200.8234A附录二 零序短路电流的计算根据最大负荷电流可求出对应的负荷阻抗XLD1= E/1.732 Id1·max=265.6XLD2= E/1.732 Id2·max=330.

19、7XLD3= E/1.732 Id3·max=189.7XLD4= E/1.732 Id4·max=209.92.1 d1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=48.23I0·min=E/(2Z2+Z0)= 115/(2×48.23+16.75)=1.066 KAI0·max=E/(2Z0+Z1)= 115/(2×16.75+48.23)=1.477KA2.2 d2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=43.83I0·min=

20、E/(2Z2+Z0)= 115/(2×43.83+24.36)=0.898 KAI0·max=E/(2Z0+Z1)= 115/(2×24.36+43.83)=1.097 KA2.3 d3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=47.2I0·max=E/(2Z2+Z0)= 115/(2×47.2+56.8)=0.799 KAI0·min=E/(2Z0+Z1)= 115/(2×56.8+47.2)=0.712 KA2.4 d4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X

21、0=34.8 X1= X2=45.6I0·min=E/(2Z2+Z0)= 115/(2×45.6+34.8)=0.958 KAI0·max=E/(2Z0+Z1)= 115/(2×34.8+45.6)=1.048 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3I0·max,即 KK'=1.2 ,I0'·dz=KK'3I0·max=1.2×3×0.799=2.876KA由于断路器506无下一回线路，所以无需整定零序保护的第段零序电

22、流保护段的整定计算(1) 起动电流 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Ibp·max,即 Ibp·max=0.865KA, K"'K =1.2,I0'''·dz=K"'K Ibp·max=1.2×0.865=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3 I0'''·min来校验，要求Klm2,即Klm=3 I0'''·min/

23、 I0'''·dz=3×0.712/1.04=2.052,符合要求。(3)动作时限 零序段电流保护的起动值一般很小，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=0.54.2断路器503零序电流保护的整定计算和校验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3I0·max,即 KK'=1.2 ,I0'·dz=KK'3I0·max=1.2×3×1.

24、048=3.77KA由于断路器503无下一回线路，所以无需整定零序保护的第段零序电流保护段的整定计算(1) 起动电流 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Ibp·max,即 Ibp·max=0.936KA, K"'K =1.2,I0'''·dz=K"'K Ibp·max=1.2×0.936=1.28KA (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3 I0'''·min来校验，

25、要求Klm2,即Klm=3 I0'''·min/ I0'''·dz=3×0.958/1.28=2.252,符合要求。(3)动作时限 零序段电流保护的起动值一般很小，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=0.54.3断路器504零序电流保护的整定计算和校验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3I0·max,即 KK'=1.2 ,I0'·

26、dz=KK'3I0·max=1.2×3×1.097=3.95KA零序电流保护段的整定计算(1) 起动电流零序段的起动电流应与下一段线路的零序段保护相配合。该保护的起动电流I0''·dz为：取KK''=1.2， I0''·dz= KK'' I0'·dz =1.2×2.876=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=3I0·min/ I0''·dz=3×1.898/3.45=1.651.5零序电流保护段的整定计算(1) 起动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