1、繼電保護課程設(shè)計110kV電網(wǎng)繼電保護課程設(shè)計學(xué)生姓名：周佳俊 班級學(xué)號： 120917032 院、系、部：機電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 指導(dǎo)教師： 吳文通 2015年12月 吉安 17 / 17110KV電網(wǎng)線路繼電保護課程設(shè)計一、設(shè)計資料1110KV系統(tǒng)電氣主接線110KV系統(tǒng)電氣主接線如下圖所示2系統(tǒng)各元件主要參數(shù)：（1）發(fā)電機參數(shù) 機組容量（MVA）額定電壓（KV）額定功率因數(shù)X%1、22×151050813.33（2）輸電線路參數(shù) AS2ABABS1LGJ18515LGJ240/25LGJ185/1LGJ240/28670710670710（3）變壓器參數(shù) 序

2、號1B、2B3B、4B5B、6B型號SF15000/110SF20000/110SF15000/110接線組別Y0/11Y0/11Y0/11短路電壓10.2%10.41%10.4%變比110±8×1.5110±2×2.5%110±8×2.5%（4）CT、PT變比 AB線AC線AS2線BS1線CT變比600/5150/5600/5600/5PT變比110000/100110000/100110000/100110000/100變壓器絕緣采用分段絕緣。中性點不允許過電壓，經(jīng)動穩(wěn)定計算，110KV線路切除故障時間<0.5秒可滿足系統(tǒng)穩(wěn)

3、定要求。二、設(shè)計內(nèi)容1. CA線路保護設(shè)計2. 、AC、AB線路保護設(shè)計3. BA、線路保護設(shè)計三、設(shè)計任務(wù)1. 系統(tǒng)運行方式和變壓器中性點接地的選擇2. 故障點的選擇及正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)的制定3. 短路電流計算4線路保護方式的選擇、配置與整定計算（選屏）*5主變及線路微機保護的實現(xiàn)方案6線路自動綜合重合閘7保護的綜合評價8、110KV系統(tǒng)線路保護配置圖，*主變保護交、直流回路圖參考資料:1 韓笑.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南繼電保護分冊M.北京:中國水利電力出版社，20032 何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析上、下冊M.武漢:華中科技大學(xué)出版社，20023 賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護原理M.北京

4、:中國電力出版社，19944 尹項根，曾克娥.電力系統(tǒng)繼電保護原理與應(yīng)用上冊M.武漢:華中科技大學(xué)出版社，20015 陳德樹.計算機繼電保護原理與技術(shù)M.北京:中國水利出版社,19926 孫國凱，霍利民.電力系統(tǒng)繼電保護原理M.北京:中國水利出版社，20027 有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計規(guī)程與規(guī)范、圖紙 目錄前言1摘 要31 系統(tǒng)運行方式和變壓器中性點接地的選擇41.1選擇原則41.1.1 發(fā)電機、變壓器運行方式選擇的原則41.1.2 變壓器中性點接地選擇原則41.1.3 線路運行方式選擇原則41.2 本次設(shè)計的具體運行方式的選擇42 故障點的選擇和正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)的制定53 零序短路電流的計算成果（

5、具體過程參考附錄二）74 線路保護方式的選擇、配置方案的確定74.1 保護的配置原則74.2 配置方案的確定85 繼電保護距離保護的整定計算成果（具體過程參考附錄三）86 繼電保護零序電流保護的整定計算成果（具體過程參考附錄四）87 保護的綜合評價97.1 距離保護的綜合評價97.2 對零序電流保護的評價9結(jié)束語10參考資料11附錄一 電網(wǎng)各元件等值電抗計算12附錄二 零序短路電流的計算14附錄四 繼電保護零序電流保護的整定計算和校驗20附錄五251 系統(tǒng)運行方式和變壓器中性點接地的選擇1.1選擇原則1.1.1 發(fā)電機、變壓器運行方式選擇的原則 (1)一個發(fā)電廠有兩臺機組時，一般應(yīng)考慮全停方式

6、，一臺檢修，另一臺故障；當(dāng)有三臺以上機組時，則選擇其中兩臺容量較大機組同時停用的方式。對水電廠，還應(yīng)根據(jù)水庫運行方式選擇。(2)一個發(fā)電廠、變電站的母線上無論接幾臺變壓器，一般應(yīng)考慮其中容量最大的一臺停用。1.1.2 變壓器中性點接地選擇原則(1)發(fā)電廠、變電所低壓側(cè)有電源的變壓器，中性點均要接地。(2)自耦型和有絕緣要求的其它變壓器，其中性點必須接地。(3)T接于線路上的變壓器，以不接地運行為宜。(4)為防止操作過電壓，在操作時應(yīng)臨時將變壓器中性點接地，操作完畢后再斷開，這種情況不按接地運行考慮。1.1.3 線路運行方式選擇原則(1)一個發(fā)電廠、變電站線線上接有多條線路，一般考慮選擇一條線路

7、檢修，另一條線路又故障的方式。(2)雙回路一般不考慮同時停用。1.2 本次設(shè)計的具體運行方式的選擇電力系統(tǒng)運行方式的變化，直接影響保護的性能。因此，在對繼電保護進行整定計算之前，首先應(yīng)該分析運行方式。現(xiàn)結(jié)合本次設(shè)計具體說明如下，系統(tǒng)的最大運行方式是所有設(shè)備全部投入運行；系統(tǒng)的最小運行方式為發(fā)電機G1或G2投入。對保護501而言，其最大運行方式應(yīng)該是在系統(tǒng)最大運行方式；保護501的最小運行方式應(yīng)該是在系統(tǒng)的最小運行方式。所有變壓器星型側(cè)接地。2 故障點的選擇和正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)的制定如圖3.1所示，在整個系統(tǒng)中選擇了4個短路點d1、d2、d3、d4。之所以選這四個點是因為本系統(tǒng)需要零序電流保護，通

8、過這四點算出最大最小零序電流為后面的零序電流整定奠定基礎(chǔ)。圖3.2、3.3、3.4是d1短路時的正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)圖，由于篇幅所限，其他短路點的網(wǎng)絡(luò)圖這里沒有畫出來。圖3.1等值電路圖和各短路點圖3.2 d1短路時的正序網(wǎng)絡(luò)圖圖3.3 d1短路時的負(fù)序網(wǎng)絡(luò)圖圖3.4 d1短路時的零序網(wǎng)絡(luò)圖3 零序短路電流的計算成果（具體過程參考附錄二）表4.1短路點最大短路零序電流最小短路零序電流d11.477KA1.066KAd21.097KA0.898KAd30.799KA0.712KAd41.048KA0.958KA4 線路保護方式的選擇、配置方案的確定4.1 保護的配置原則小電流接地系統(tǒng)（35KV及以下

9、）輸電線路一般采用三段式電流保護反應(yīng)相間短路故障：由于小電流接地系統(tǒng)沒有接地點，故單相接地短路僅視作異常運行狀態(tài)，一般利用母線上的絕緣檢查裝置發(fā)信號，由運行人員分區(qū)停電尋找接地設(shè)備。對于變電站來講，母線上出線回路較多，也涉及供電的連續(xù)性問題，故一般采用零序電流保護反應(yīng)接地故障。110KV輸電線路一般采用三段式相間距離保護作為故障的保護方式，采用階段式零序電流保護作為接地短路的保護方式。對于極個別非常短的線路，如有必要也可以采用縱差保護作為主保護。4.2 配置方案的確定根據(jù)題目的要求和保護的配置原則，從經(jīng)濟性出發(fā)：本系統(tǒng)線路的保護方式采用三段式相間距離保護作為故障的保護方式，采用階段式零序電流保

10、護作為接地短路的保護方式。其中，第一段作為線路的主保護，二、三段作為后備保護。5 繼電保護距離保護的整定計算成果（具體過程參考附錄三）表6.1斷路器501斷路器503斷路器504斷路器506Zdz'Zdz''Zdz'''Zdz'Zdz'''Zdz'Zdz''Zdz'''Zdz'Zdz'''6.129.84123.75.1173.28.515.62123.39.52170.7t't"t'''t&#

11、39;t'''t't"t'''t't'''00.51.500.500.51.000.56 繼電保護零序電流保護的整定計算成果（具體過程參考附錄四）表7.1斷路器501斷路器503斷路器504斷路器506I0'·dzI0''·dzI0'''·dzI0'·dzI0'''·dzI0'·dzI0''·dzI0''

12、9;·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結(jié)束語通過本次課程設(shè)計，對繼電保護的設(shè)計有了進一步的了解和掌握。通過對課本和參考書籍的翻閱，進一步提高了獨立自主完成設(shè)計的能力。本課程設(shè)計是針對與110kv電網(wǎng)在不同運行

13、方式以及短路故障類型的情況下進行的分析和整定，因此它可以保護發(fā)生上述各種故障和事故時的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，再設(shè)計思路中緊扣繼電保護的四要求：1速動性2靈敏性3可靠性4選擇性。在本次課程設(shè)計中，重新回顧了電力系統(tǒng)分析，電路，電機學(xué)，CAD等專業(yè)課。因為這次課程設(shè)計涉及的知識面較廣，基本上涵蓋了所有專業(yè)課知識，對短路計算，電路的化簡進一步加深了認(rèn)識，通過和同學(xué)的討論加強了團隊合作意識參考資料8 韓笑.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南繼電保護分冊M.北京:中國水利電力出版社，20039 何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析上、下冊M.武漢:華中科技大學(xué)出版社，200210 賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護原理M.北京:中國電

14、力出版社，199411 尹項根，曾克娥.電力系統(tǒng)繼電保護原理與應(yīng)用上冊M.武漢:華中科技 大學(xué)出版社，200112 陳德樹.計算機繼電保護原理與技術(shù)M.北京:中國水利出版社,199213 孫國凱，霍利民.電力系統(tǒng)繼電保護原理M.北京:中國水利出版社，200214 有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計規(guī)程與規(guī)范、圖紙附錄一 電網(wǎng)各元件等值電抗計算1.1基準(zhǔn)值選擇基準(zhǔn)功率：SB=100MV·A，基準(zhǔn)電壓：VB=115KV。基準(zhǔn)電流：IB=SB/1.732 VB=100×103/1.732×115=0.502KA；基準(zhǔn)電抗：ZB=VB/1.732 IB=115×103/1.73

15、2×502=132.25；電壓標(biāo)幺值：E=E(2)=1.051.2輸電線路等值電抗計算(1) 線路AS2等值電抗計算正序以及負(fù)序電抗：XAS2= X1LAS2=0.4×15=6XAS2*= 6/132.25=0.04537零序電抗：XAS20=X1LAS2= 3X1LAS2=3×6=18XAS20*= XAS20/ZB=18/132.25=0.1361(2) 線路AB等值電抗計算正序以及負(fù)序電抗：XAB= X1LAB=0.4×25=10XAB*= XAB/ ZB=10/132.25=0.07561零序電抗：XAB0= X0LAB= 3XAB=30XAB*

16、=3 XAB*=0.2268 (3) 線路AC等值電抗計算正序以及負(fù)序電抗：XAC= X1LAC=0.4×18=7.2XAC*= XAC/ ZB=7.2/132.25=0.05444零序電抗：XAC0= 3XAC=21.6XAC0*= 3XAC* =0.1633(4) 線路BS1等值電抗計算正序以及負(fù)序電抗：XBS1= 0.4×28=11.2XBS1*= 11.2/132.25=0.08469零序電抗：XBS10= 3XBS1=33.6XBS20*= 3XBS1*/ ZB=0.25411.3變壓器等值電抗計算(1) 變壓器1B、2B等值電抗計算XT1= XT2=(UK%/1

17、00)×(VN2×103/ SN)98.736XT1*= XT2*=XT1/ ZB=98.736/132.25=0.7466(2) 變壓器3B、4B等值電抗計算XT3= XT4 =(UK%/100)×(VN2/ SN)62.9805XT3*= XT4*=XT3/ ZB=62.9805/132.25=0.4762(3) 變壓器5B、6B等值電抗計算XT5=XT6= XT7=(UK%/100)×(VN2/ SN)83.89XT6*= XT5*=0.63051.4發(fā)電機等值電抗計算(1)發(fā)電機G1、G2電抗標(biāo)幺值計算XG1=0.7109×132.25

18、=94.0165XG1* = XG2*=X%SB /SG=0.71091.5最大負(fù)荷電流計算(1) B母線最大負(fù)荷電流計算 (拆算到110KV)IfhB ·max =2 S2B /U =2×15000/(1.732×115)=150.62A；(2) A母線最大負(fù)荷電流計算IfhA ·max = 2S3B/U=2×20000/(1.732×115)=200.8234A附錄二 零序短路電流的計算根據(jù)最大負(fù)荷電流可求出對應(yīng)的負(fù)荷阻抗XLD1= E/1.732 Id1·max=265.6XLD2= E/1.732 Id2·

19、max=330.7XLD3= E/1.732 Id3·max=189.7XLD4= E/1.732 Id4·max=209.92.1 d1點短路的零序電流根據(jù)題目給的數(shù)據(jù)和正、負(fù)、零序網(wǎng)圖可求出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點短路的零序電流根據(jù)題目給的數(shù)據(jù)和正、負(fù)、零序網(wǎng)圖可求出X0=24.36 X1= X2=43.83I0&#

20、183;min=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點短路的零序電流根據(jù)題目給的數(shù)據(jù)和正、負(fù)、零序網(wǎng)圖可求出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點短路的零序電流根據(jù)題目給的數(shù)據(jù)和正、負(fù)、

21、零序網(wǎng)圖可求出X0=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 4.1.1零序電流保護段的整定計算 (1) 躲開下一條線路出口處單相接地或兩相接地短路時可能出現(xiàn)的最大零序電流3I0·max,即 KK'=1.2 ,I0'·dz=KK'3I0·max=1.2×3×0.799=2.876KA由于斷路器506無下一回線路，所以無

22、需整定零序保護的第段4.1.2零序電流保護段的整定計算(1) 起動電流 躲開在下一條線路出口處相間短路時所出現(xiàn)的最大不平衡電流Ibp·max,即 Ibp·max=0.865KA, K"'K =1.2,I0'''·dz=K"'K Ibp·max=1.2×0.865=1.04KA (2)靈敏度校驗作為本線路近后備保護時，按相鄰線路保護范圍末端發(fā)生接地故障時、流過本保護的最小零序電流3 I0'''·min來校驗，要求Klm2,即Klm=3 I0'&#

23、39;'·min/ I0'''·dz=3×0.712/1.04=2.052,符合要求。(3)動作時限 零序段電流保護的起動值一般很小，在同電壓級網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生接地地短路時，都可能動作。為保證選擇性各保護的動作時限也按階梯原則來選擇。t'"=t=0.54.2斷路器503零序電流保護的整定計算和校驗4.2.1零序電流保護段的整定計算 (1) 躲開下一條線路出口處單相接地或兩相接地短路時可能出現(xiàn)的最大零序電流3I0·max,即 KK'=1.2 ,I0'·dz=KK'3I0·

24、;max=1.2×3×1.048=3.77KA由于斷路器503無下一回線路，所以無需整定零序保護的第段4.2.2零序電流保護段的整定計算(1) 起動電流 躲開在下一條線路出口處相間短路時所出現(xiàn)的最大不平衡電流Ibp·max,即 Ibp·max=0.936KA, K"'K =1.2,I0'''·dz=K"'K Ibp·max=1.2×0.936=1.28KA (2)靈敏度校驗作為本線路近后備保護時，按相鄰線路保護范圍末端發(fā)生接地故障時、流過本保護的最小零序電流3 I0

25、'''·min來校驗，要求Klm2,即Klm=3 I0'''·min/ I0'''·dz=3×0.958/1.28=2.252,符合要求。(3)動作時限 零序段電流保護的起動值一般很小，在同電壓級網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生接地地短路時，都可能動作。為保證選擇性各保護的動作時限也按階梯原則來選擇。t'"=t=0.54.3斷路器504零序電流保護的整定計算和校驗4.3.1零序電流保護段的整定計算 (1) 躲開下一條線路出口處單相接地或兩相接地短路時可能出現(xiàn)的最大零序電流3I0·

26、;max,即 KK'=1.2 ,I0'·dz=KK'3I0·max=1.2×3×1.097=3.95KA4.3.2零序電流保護段的整定計算(1) 起動電流零序段的起動電流應(yīng)與下一段線路的零序段保護相配合。該保護的起動電流I0''·dz為：取KK''=1.2， I0''·dz= KK'' I0'·dz =1.2×2.876=3.45KA(2) 動作時限：零序段的動作時限與相鄰線路零序段保護范圍相配合，動作時限一般取0.5s。(3) 靈敏度校驗：零序段的靈敏系數(shù)，應(yīng)按照本線路末端接地短路時的最小零序電流來校驗，并滿足Klm1.5的要求，即Klm=3I0·min/ I0''·dz=3×1.898/3.45=1.651.54.3.3零序電流保護段的整定計算(1) 起動電流與下一線路零序電流段相配合就是本保護零序段的保護范圍，不能超出相鄰線路上零序段的保護范圍。當(dāng)兩個保護之間具有分