35kV电网继电保护配置及整定计算

电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。发电——输电——配电——用电构成了一个电力系统。电力系统在运行中，各电气设备可能出现故障和不正常工作状态。不正常的工作状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但未发生故障的运行状态。如过负荷，过电压，频率降低，系统震荡等。故障主要是各种状态的短路和断线，如三相短路，两相短路，单相接地短路，两相接地短路，发电机和电动机以及变压器绕组间的匝间短路，单相断线，两相断线等。1.2电力系统继电保护技术与继电保护装置(1)起动失灵的保护为线路、过电压和远方跳闸、母线、短引线、变压器(高抗)的电气量保护。(2)断路器失灵保护的动作原则为：瞬时分相重跳本断路器的两个跳闸线圈；经延时三相跳相邻断路器的两个跳闸线圈和相关断路器(起动两套远方跳闸或母差、变压器保护),并闭锁重合闸。(3)失灵保护应采用分相和三相起动回路，起动回路为瞬时复归的保护出口接点(包括与本断路器有关的所有电气量保护接点)。(4)断路器失灵保护应经电流元件控制实现单相和三相跳闸，判别元件的动作时间和返回时间均不应大于20ms。(5)重合闸仅装于与线路相联的两台断路器保护屏(柜)内，且能方便地整定为一台断路器先重合，另一台断路器待第一台断路器重合成功后再重合。(6)断路器重合闸装置起动后应能延时自动复归，在此时间内断路器保护应沟通本断路器的三跳回路，不应增加任何外回路。(7)闭锁重合闸的保护为变压器、失灵、母线、远方跳闸、高抗、短引线保(8)短引线保护可采用和电流过流保护方式，也可采用差动电流保护方式。(9)短引线保护在系统稳态和暂态引起谐波分量和直流分量影响下不应误动作(10)短引线保护的线路或变压器隔离刀闸辅助接点开入量不应因高压开关场强电磁干扰而丢失信号。对隔离刀闸辅助接点的通断应有监视指示。对继电保护装置有哪些基本要求要求是：选择性、快速性、灵敏性、可靠性。(1)选择性：系统中发生故障时，保护装置应有选择地切除故障部分，非故障①缩小故障范围，减少短路电流引起的破坏；②减少对用记的影响；③提高系统的稳定性；(3)灵敏性：指继电保护装置对保护设备可能发生的故障和正常运行的情能够灵敏的感受和灵敏地作，保护装置的灵敏性以灵敏系数衡量。(4)可靠性：对各种故障和不正常的运方式，应保证可靠动作，不误动也不拒第二章系统中各元件的主要参数计算变压器的参数一般是指其等值电路中的电阻RT,电抗XT,电导GT和电纳BT,变压器的变比K。根据铭牌上所给的短路损耗△PS,短路电压VS%,空载损耗△PO,空载电流IO%。前两个数据由短路试验得到，用以确定RT和XT;后两个数据由空载试验得到，用以确定GT和BT。路绕组的电流达到额定值.由于此时外加电压较小，相应的铁耗也小，可以认为短路损耗即等于变压器通过额定电流时原、副方绕组电阻的总损耗.在电力系统计算中，常用变压器三相额定容量和额定线电压进行参数计算，则公式额定电压的百分数表示，对于大容量变压器，其绕组电阻比电抗小得多，则公电导GT:变压器的电导是用来表示铁芯损耗的.由于空载电流相对额定电流电纳BT:变压器的电纳代表变压器的励磁功率.变压器空载电流包含有功分量和无功分量，与励磁功率对应的是无功分量.由于有功分量很小，无功分量和空变压比KT:在三相电力系统计算中，变压器的变压比通常是指两侧绕组空载线电压的比值.对于星形和三角形接法的变压器，变压比与原副方绕组匝数比相等；对于星三角形接法的变压器，变压比为原副方绕组匝数比的√3倍.根据电力系统应是工作时两侧绕组实际抽头的空载线电压之比2.2电阻电抗参数计算电阻R1,R2,R3:为了确定三个绕组的等值阻抗，要有三个方程，为此，需要有三种短路试验的数据.三绕组变压器的短路试验是依次让一个绕组开路，按双绕组变压器来作.通过查手册可得短路损耗分别为，则有求出各绕组的短路损耗后，便可导出双绕组变压器计算电阻相同形式的算式，电抗X1,X2,X3:和双绕组变压器一样，近似地认为电抗上的电压降就等于短路电压.在给出短路电压力后，与电阻的计算公式相似，各绕组的短路电压为VS1%=1/2(VS(1-2)%+VS(3-1)%-VS(2-VS2%=1/2(VS(1-2)%+VS(2-3)%-VS(3-VS3%=1/2(VS(2-3)%+VS(3-1)%-VS(1-各绕组的等值电抗为：{Xi}Q=Vsi%×{VN2}KV×103/100/{SN}KVA第三章短路电流的计算地之间发生通路的情况。产生短路的原因有以下几个方面：1、元件损坏2、气象条件恶化3、人为事故4、其它在三相系统中可能发生的短路有：1、三相短路f)2、两相短路f②3、两类型的短路都是不对称的路。路较少，三相短路机会最少。从短路计算方法来看，一3.1三相短路电流计算最大运行方式：两电站的六台机组全部投入运行，中心变电所在地110KV母线上的系统等值标么电抗为0.225。城关变电所总负荷为340A(35KV侧),由G1电站供给110A、G2电站供给130A。剩余的110A经中心变电所送入系统。3.1系统图X32=0.712;X33=10.791;X34=5解：根据题意解得三相短路电流系统：I*j=1/X*j=1/0.712=1.406查表得：I*e=0.98I(3)q.max=I”=I*e×Se/1.73Up查表得：I*e=1.353I(3)j.max=I”=I*e×Se/1.73Up=1.115Iq=0.541最小运行方式：两电站都只有一台机组投入运行，中心变电所110KA母线上的系统等值标么电抗为0.35城关变电所总负荷为115A(35KV侧),由G1电站供给40A、G2电站供给60A。剩余的15A经中心变电所送入系统。化简电抗图，得出两相正负序电抗图后，合并得出：3.2系统图X31=0.826;X32=10.804;X33=11解：根据题意解得三相短路电流Is=Ij×I*j=3.310第四章继电保护整定根据下图对各保护进行整定：2骋33344.1单侧电源图分别对单侧电源进行保护的整定：4.2单侧电源图4.1对保护进行整定计算4.3保护计算图解：根据题意所得：Xs.max=0.866×(Es/I(2)d3.min)=Xs.main=0.5(Xs.max+Xs.min)=20.155IIop5=KIrelI(3)d4.检验：LImin=1/X1(0.866Es/IIop5—Xs.max)故不满足要求；采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：电流元件的动作电流：IIop5=Es/(Xs.main+X1LI低电压元件的动作电压：最大运行方式时的保护区：最小运行方式时的保护区：LImin=(0.866Es—Xs.masIIop5)/LImin>0.15L故满足要求；4.1.2保护5的Ⅱ段Ksen=I(2)d4.min/IⅡop5=1.3(满足要求)4.1.3保护5的Ⅲ段IIIop5=KrelKssIL.max/Kre=0.367灵敏度校验：4.1.4保护3进行整定计算城关变电所334.4保护计算图解：根据题意所得：IIop3=KIrelI(3)d3Xs.max=0.866×(Es/I(2)d2.min)=1Xs.min=Es/I(3)d2.max=12.777Xs.main=0.5(Xs.max+Xs.min)=检验：LImin=1/X1(0.866Es/IIop3—Xs.m故不满足要求；采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：电流元件的动作电流：IIop3=Es/(Xs.main+X1LImain)=0.940低电压元件的动作电压：最小运行方式时的保护区：LImin=(0.866Es—Xs.minIIop故不满足要求，所以不设I段；4.1.6保护3的Ⅱ段检验：Ksen=I(2)d3.min/IⅡop3=0.818<1.3故不满足要求；改与保护5的Ⅱ段配合：IIop3=KphIIop5=0.4345检验：Ksen=I(2)d3.min/IIop3=1.788>1.5故满足要求；4.1.7保护3的Ⅲ段IIop3=KrelKssIL.max灵敏度校验：近后备：Ksen远后备：Ksen满足要求=I(2)d3.min/IIIop3=2.=I(2)d4.min/IIⅢop3=1.4.1.8对保护1进行整定计算3子年13子4.5系统电流方向图4.1.9保护1的I段整定计算Xs.max=0.866×(Es/I(2)d1.min)=Xs.min=Es/I(3)d1.maxXs.main=0.5(Xs.max+Xs.min)=7.725检验：LImin=1/X1(0.866Es/IIop1—Xs.max)=19.4>0.15L4.1.10保护1的Ⅱ段整定计算Kfz.min=(Id3.minxt+Id3.minjh)/Id3.minxt=1.28检验：Ksen=I(2)d2.min/IⅡop1=3.84>1.5tIopl=tIop3+△t=0.5s4.1.11保护1的Ⅲ段整定计算灵敏度校验：近后备：Ksen=I(2)d2.min/IIⅢopl=4.812>1.5远后备：Ksen=I(2)d3.min/IIIop1=2.033>1.5满足要求B、对下面单侧电源进行保护整定：年4.6单侧电源图4.7单侧电源图4.2对保护2进行整定计算解：根据题意所得：Xs.max=0.866×(Es/I(2)d3.min)=Xs.main=0.5(Xs.max+Xs.min)=31.364.2.1保护2的I段整定计算检验：LImin=1/X1×(0.86采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：IIop2=Es/(Xs.main+X1LImai4.2.2保护2的Ⅱ段整定计算Ksen=I(2)d1.min/IⅡop2=1.3(满足要求)故：IⅡop2=I(2)d1.min/K4.2.3保护2的Ⅲ段整定计算近后备：(取本线路末端)Ksen=I(2)d1.min/IⅢop2=故采用电压闭锁定时限过电流保护的整定计算：再检验近后备：Ksen=I(2)d1.min/IⅢop2=2.17满足要求4.3对保护4进行整定计算 4.8电流方向图解：根据题意所得：Xs.max=0.866×(Es/I(2)d3.min)=7Xs.main=0.5(Xs.max+Xs.min)=66.6414.3.1保护4的I段整定计算IIop4=KIrelI(3)d2检验：LImin=1/X1×(0.866Es/IIop4—Xs.max)故不满足要求；采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：电流元件的动作电流：IIop4=Es/(Xs.main+X1LImain)=0.307低电压元件的动作电压：UIop4=1.73×IIop4X1LIma最大运行方式时的保护区：LImax=(Xs.maxUIop4)/X1(Up—UIop4)=8.981km故满足要求；最小运行方式时的保护区：LImin=(0.866Es—Xs.masIIop4)/X1故不满足要求，所以不设I段；4.3.2保护4的Ⅱ段整定计算Kfz.min=(Id2.minxt+Id2.minjh)/Id2.minxt=1.913检验：Ksen=I(2)d2.min/IⅡop4=0.792<1.3故不满足要求；改与保护2的Ⅱ段配合：检验：Ksen=I(2)d2.min/IⅡop4=1.563>1.3故满足要求；4.3.3保护4的Ⅲ段整定计算IIIop4=KrelKssIL.max/Kre=0.298灵敏度校验：近后备：Ksen=I(2)d2.min/IIⅢop4=0.756<1.3远后备：Ksen=I(2)d1.min/IIⅢop4=0.569<1.3故均不满足要求采用低电压闭锁定时限过电流保护整定计算：低电压元件的动作电压：UIIIop4=KkUg.min/Kh=26.061近后备：Ksen=I(2)d2.min/IIⅢop4=1.5>1.3远后备：Ksen=I(2)d1.min/IIIop4=1.14≈1.2故满足要求4.3.4对保护6进行整定计算4.9电流方向图4.3.5保护6的I段整定计算IIop6=KIrelI(3)dXs.max=0.866×(Es/I(2)d4.min)=Xs.main=0.5(Xs.max+Xs.min)=56.36检验：LImin=1/X1(0.866Es/IIop6—Xs.max)=—3.7625故不满足要求；采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：电流元件的动作电流：IIop6=Es/(Xs.main+X1LImain)=0.3125低电压元件的动作电压：UIop6=1.73×IIop6X1LIma最大运行方式时的保护区：LImax=(Xs.maxUIop6)/X1(Up—UIop6)=16.559km最小运行方式时的保护区：LImin=(0.866Es—Xs.masIIop6)/X1I故不满足要求，所以不设I段；4.3.6保护6的Ⅱ段整定计算与保护4的Ⅱ段配合：IⅡop6=KphIⅡop4/Kfz.min检验：Ksen=I(2)d3.min/IⅡop6=1.468>1.3故满足要求；5.6.3保护6的Ⅲ段IIop6=KrelKssIL.max灵敏度校验：近后备：Ksen=I(2)d3.min/IIIop故不满足要求采用低电压闭锁定时限过电流保护整定计算：电流元件的动作电流：IIIop6=KkIfh近后备：Ksen=I(2)d3.min/IIⅢop6=1.318>1.3远后备：Ksen=I(2)d3.min/IIIop6=1.3=1.3低电压元件的动作电压：UIIop6=KkUg.min/Kh=26故均满足要求第五章短路电流计算说明书5.1短路电流计算最大运行方式：两电站的六台机组全部投入运行，中心变电所在地110KV母线上的系统等值标么电抗为0.225。城关变电所总负荷为340A(35KV侧),由G1电站供给110KV、G2电站供给130KV。剩余的110A经中心变电所送入系统。根据题意转换出电抗标么值：5.1系统等值图排除城关变电所，合并整理其它电抗值得：城市中心变电站5.2系统简化图整理合并得：5.3系统简化图整理合并得：5.4系统简化图合并、星一三角等值转换：城市中心变电站5.5系统等值图X33=10.791X34=5.047计算得出的最大短路电流分别为：Iq=0.541最小运行方式：两电站都只有一台机组投入运行，中心变电所110KV母线上的系统等值标么电抗为0.35城关变电所总负荷为115A(35KV侧),由G1电站供给40A、G2电站供给60A。剩余的15A经中心变电所送入系统。两相短路电流正序电抗化简：最小运行方式下转换的电抗标么值：5.6系统等值图X2=0.555.7系统等值图整理、合并得：5.8系统等效图X26=8.178整理、合并得：5.9系统等效图5.2两相短路电流负序电抗化简最小运行方式下转换的负序电抗标么值：.系统城市中心变电站5.11短路电流等效图整理、合并得：5.12短路电流简化图整理、合并得：整理、合并得5.13短路电流简化图5.14短路电流等效图5.2.1合并附加电抗图得出电抗图：5.15系统短路图整理、合并得出：G2城市中心变电站5.16系统短路图计算得出的最大短路电流分别为：5.3继电保护整定总电路转换图及变换成单侧电源简化图：石回dd45.17总电路转换图：33上系统好好5.18单侧电源简化图 电流方向5.19单侧电源简化图表5.1各个短路点的最大短路电流和最小短路电流数据表：短路点回路名称()系统系统系统系统系统系统系统系统利用三段式电流(电压)保护，其整定数据见计算书。6.20电源方向元件图根据方向元件安装原则二(对在同一母线上的定时限过电流保护，按动作时限考虑，时限短的安装方向元件，而长的不用装，若相等则均装)判断，保护2和5的时限为2秒，保护3和4的时限为2.5秒，所以，保护2和5均应安装方向元件。根据方向元件安装原则一(对瞬时过电流速断保护，当反方向电流大于保护的动作值时，该保护需加装方向元件)(1)对于保护1,当的d1点短路时：Idjl+Idq1=0.433+0.211=0.644(KA)<IIop1=1.128(KA)所以不需要安装方向元件。(2)对于保护3,当d2点短路时：Idj2=0.376(KA)<IIop3=0.4345(KA)所以不需要安装方向元件。(3)对于保护4,当d3点短路时：Idx3+Idj3=0.701+0.594=1.295(KA)>IⅡop4=所以需要安装方向元件。(4)对于保护6,当d4点短路时：Idx4+Idj4=0.4+0.367=0.767(KA)>IIop6=所以需要安装方向元件。表5.2继电保护配置成果表式保护I段瞬时电流联锁定时限过电流保护123456第六章零序电流保护的整定计算在中性点直接接地的线路中，接地故障占总故障次数的90%以上。因此，接地短路的保护是高压电网中的重要保护之一。接地短路的保护可以采用带零序电流补偿的接地距离保护或高频保护，也可以采用零序电流保护。6.1零序电流保护瞬时段的整定计算躲开线路末端接地短路时最大零序电流式中Kk——可靠系数，取1.3I₀max接地短路的最大零序电流。单相接地短路时的零序电流为而两相接地短路的零序电流为取两者最大值灵敏度校验：按躲开本线路末端母线上变压器的另一侧母线接地短路时流过的最大零序电lomax——线路末端变压器另一侧母线发生接地短路时流过保护的最大零序电流6.1.3零序电流保护(Ⅲ段)的整定计算(1)躲开下一线路始端三相短路时的bpmax式中Kk=1.25Kx-电流互感器的同型系数，同型时取0.5,不同时取1Kac——电流互感器的10%误差，取0.131₀min—相邻线路末端接地短路时最小零序电流6.2零序方向元件灵敏度的校验零序方向元件(继电器)在零序电流保护中是个判断功能元件，要求它比零序电流各段保护有较高的灵敏度。阶段式零序电流保护一般共用一个方向元件。根据零序电流、电压的分布规律，当接地短路点远离保护安装处时，其灵敏度将逐渐降低。因此，零序方向元件的灵敏度应按零序电流保护中最后一段保护的保护范围末端进行校验，要求灵敏系数不小于1.2。对本线路的灵敏系数要求不小于2。方向元件的灵敏系数计算为式中Pao-——零序方向元件端子上的短路零序功率；U。I₀.分别为在灵敏度校验点放生的接地短路，保护安装处的零序电压和流过保护的零序电流；nLHnYH-0——分别为电流互感器的变流比和电压互感器的零序电压变比。通常电压互感器的变比有两种，即 第七章微机保护装置7.1本设计适用的微机保护装置7.1.1RCS-9671中低压变压器差动保护装置RCS-9671系列是由微机实现的变压器保护测控装置，适用于110kV及以下电压等级的双线圈、三线圈变压器，满足四侧差动保护的要求。其保护功能有：①差动速断保护；②比率差动保护(经二次谐波制动);RCS-9661CS是由微机实现的保护装置，适用于110KV及以下电压等级的变压器①8路非电量保护(通过选配F3插件，可到10路非电量保护);②装置还有四路不按相操作断路器的独立的跳合闸操作回路；③两个电压切换回路(或两个电压并列回路，可选配);RCS-9681CS是由微机实现的保护装置，适用于110KV及以下等级变压器的110KV或35KV或10KV侧或6KV侧后备保护装置。①五段复合电压闭锁过流保护(可带方向，方向灵敏角45/225),一段过流保护；接地零序方向过流保护(第一段二时限，第二段三时限，第二段第三时限可选报警);②不接地零序保护(一段定值二段时限的零序过压保护、一段定值二段时限的间隙零序过流保护(跳闸或报警));可通过控制字选择间隙零序电压过流保护③保护出口采用跳闸矩阵方式，可灵活整定；7.1.4RCS-9631系列电容器保护测控装置RCS-9631系列是由微机实现的变压器保护装置，适用于110kV以下电压等级非直接接地系统或小电阻接地系统中所装设并联电容器的保护测控，适用于单Y,双Y,△形接线电容器组。不平衡电压保护；不平衡电流保