1、 工程技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計題 目： 某電網(wǎng)110kV線路繼電保護初步設(shè)計 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 年 級： 2009 姓 名： 付 忠 林 學(xué) 號： 20091447 指導(dǎo)教師： 李 裕 日 期： 2012年7月15日 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院目 錄課程設(shè)計任務(wù)書 3 課程設(shè)計（計算）書 4第一章 課程設(shè)計簡述 4 1.1什么是繼電保護 4 1.2 電力系統(tǒng)繼電保護的作用 41.3 繼電保護整定計算的目的及基本任務(wù) 4 1.4 繼電保護的發(fā)展現(xiàn)狀 71.5課題內(nèi)容及任務(wù) 9第二章 線路保護的整定計算 102.1 線路保護配置 102.2 線路保護整定 12第三章 保護評價 223.1線路保護

2、 22參考文獻 23致謝 24 一、課程設(shè)計任務(wù)書題目：輸電線路的繼電保護設(shè)計任務(wù)：按要求對下圖所要求線路進行繼電保護設(shè)計。成果：設(shè)計說明書一份（紙質(zhì)和電子版）時間：2012年7月7日2012年7月14日（共15天） 進度安排： 1、熟悉設(shè)計任務(wù)書，閱讀相關(guān)文獻； 3天2、確定保護配制方式，進行短路計算； 4天3、繼電保護整定計算； 4天4、整理設(shè)計說明書； 3天任務(wù)接受人： 付忠林（20091447） 時間： 2012 年7 月 7 日 設(shè)計指導(dǎo)教師(簽字)： 二設(shè)計的說明書第一章 課程設(shè)計簡述1.1什么是繼電保護 繼電保護是指研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運行的異常工況，以探討其對策的反事故自

3、動化措施。因在其發(fā)展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統(tǒng)及其元件（發(fā)電機、變壓器、輸電線路、母線等）使之免遭損害，所以沿稱繼電保護。1.2電力系統(tǒng)繼電保護的作用 （1） 發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運行。（2）反應(yīng)電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件而動作于信號，以便值班員及時處理，或由裝置自動進行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運行就會引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設(shè)備予以切除。 （3）繼電保護裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動化裝置配合，在條件允許時，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復(fù)供電，從而提高。1.3 繼電保護整定計算的目的及基本任

4、務(wù)1.3.1整定計算的目的繼電保護裝置與安全自動裝置（以下簡稱繼電保護）屬于二次系統(tǒng)，但是，它是電力系統(tǒng)中的一個重要組成部分。它對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行起著極為重要的作用。特別是在現(xiàn)代的超高壓，大容量的電力系統(tǒng)中，對繼電保護提出了更高的要求，重點是提高其速動性。總之，電力系統(tǒng)一時一刻地也不能離開繼電保護，沒有繼電保護的電力系統(tǒng)是不能運行的。繼電保護工作類別多種多樣，諸如設(shè)計、制造、調(diào)試、安裝、運行等等。繼電保護整定計算是繼電保護工作中的一項重要工作。在電力生產(chǎn)運行工作和電力工程設(shè)計工作中，繼電保護整定計算是一項必不可少的內(nèi)容。不同的部門其整定計算的目的是不同的。電力生產(chǎn)的運行部門，例如電力系統(tǒng)

5、的各級調(diào)度部門，其整定計算的目的是對電力系統(tǒng)中已經(jīng)配置安裝好的各種繼電保護，那找具體電力系統(tǒng)的參數(shù)和運行要求，通過計算分析給出所需的各項整定值，使全系統(tǒng)中各種繼電保護有機協(xié)調(diào)地布署，正確地發(fā)揮作用。電力工程的設(shè)計部門其整定計算的目的是按照所設(shè)計的電力系統(tǒng)進行計算分析，選擇和論證繼電保護的裝置及選型的正確性，并最后確定其技術(shù)規(guī)范等等，正確圓滿地完成設(shè)計任務(wù)。繼電保護是建立在電力系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的，它的構(gòu)成原則和作用必須符合電力系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律；同時，繼電保護自身在電力系統(tǒng)中也構(gòu)成一個有嚴(yán)密配合關(guān)系的整體，從而形成了繼電保護的系統(tǒng)性。因此，繼電保護的整定計算是一種系統(tǒng)工程。 1.3.2 整定計算的基本任

6、務(wù)需要整定計算的部門：設(shè)計、調(diào)試、運行。各部門進行整定計算的目的和要求不同。 設(shè)計部門其目的是按照電力系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)和典型的運行方式進行故障計算，制定全系統(tǒng)繼電保護的配置方案和裝置選型，并進行整定，校驗?zāi)芊駶M足四性的要求，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，論證配置方案、裝置選型和定值選擇的可行性和正確性。一般要制定多個方案，多套定值進行比較，確定一個在經(jīng)濟技術(shù)上最佳的方案。 調(diào)試部門基建部門安裝完保護裝置后，要進行72小時的試運行，以驗證保護裝置的完好性，接線的正確性和安裝的質(zhì)量。為此要進行故障計算和整定。也可按調(diào)度給出定值進行整定和調(diào)試。 運行部門是直接應(yīng)用繼電保護保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，向用戶可靠供電

7、的部門，有直接的責(zé)任，因此對整定計算的全面性，正確性和精度要求最高。所謂全面性是指不只是考慮每個裝置的保護效果是否最佳，還要考慮各個裝置之間的協(xié)調(diào)配合是否正確，全系統(tǒng)的保護效果是否最佳。不僅考慮正常運行狀態(tài)下發(fā)生各種故障時保護的性能，還要考慮故障后狀態(tài)下保護的性能。 根據(jù)具體的電力系統(tǒng)，計算出各繼電保護裝置的整定值，并對各保護的靈敏度進行計算；經(jīng)過計算分析，確定合理的繼電保護方案。具體地：1）繪制電力系統(tǒng)接線圖。2）建立電力系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)表。3）根據(jù)電力系統(tǒng)各個設(shè)備的原始參數(shù)，計算歸算到基準(zhǔn)參數(shù)下的各序阻抗并繪制出正、負(fù)、零序阻抗圖。4）確定繼電保護整定需要滿足的電力系統(tǒng)規(guī)模及運行方式變化限度。

8、5）進行電力系統(tǒng)各點短路電流的計算，并將計算結(jié)果列表。短路點一般選在各廠、站的母線上。6）確定初步的保護方案，進行各保護定值的計算，并將整定計算結(jié)果列表(微機保護定值單)。7）按繼電保護功能分類，分別繪制出繼電保護配置圖。8）編寫整定方案報告書，著重說明整定的原則、整定結(jié)果評價、存在的問題及采取的對策等。1.4 繼電保護的發(fā)展現(xiàn)狀 繼電保護技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀繼電保護技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的，它與電力系統(tǒng)對運行可靠性要求的不斷提高密切相關(guān)。熔斷器就是最初出現(xiàn)的簡單過電流保護，時至今日仍廣泛應(yīng)用于低壓線路和用電設(shè)備。由于電力系統(tǒng)的發(fā)展，用電設(shè)備的功率、發(fā)電機的容量不斷增大，發(fā)電廠、變電站和供電

9、網(wǎng)的結(jié)線不斷復(fù)雜化，電力系統(tǒng)中正常工作電流和短路電流都不斷增大，熔斷器已不能滿足選擇性和快速性的要求，于是出現(xiàn)了作用于專門的斷流裝置的過電流繼電器。本世紀(jì)初隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電器才開始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護。這個時期可認(rèn)為是繼電保護技術(shù)發(fā)展的開端。自本世紀(jì)初第一代機電型感應(yīng)式過流繼電器（1901年）在電力系統(tǒng)應(yīng)用以來，繼電保護已經(jīng)經(jīng)歷了一個世紀(jì)的發(fā)展。在最初的二十多年里，各種新的繼電保護原理相繼出現(xiàn)，如差動保護（1908年）、電流方向保護（1910年）、距離保護（1923年）、高頻保護（1927年），這些保護原理都是通過測量故障發(fā)生后的穩(wěn)態(tài)工頻量來檢測故障的。盡管以后的研究工作不斷發(fā)展和

10、完善了電力系統(tǒng)的保護，但是這些保護的基本原理并沒有變，至今仍然在電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域中起主導(dǎo)作用。繼電保護裝置是保證電力系統(tǒng)安全運行的重要設(shè)備。滿足電力系統(tǒng)安全運行的要求是繼電保護發(fā)展的基本動力。快速性、靈敏性、選擇性和可靠性是對繼電保護的四項基本要求。為達到這個目標(biāo)，繼電保護專業(yè)技術(shù)人員借助各種先進科學(xué)技術(shù)手段作出不懈的努力。經(jīng)過近百年的發(fā)展，在繼電保護原理完善的同時，構(gòu)成繼電保護裝置的元件、材料等也發(fā)生了巨大的變革。繼電保護裝置經(jīng)歷了機電式、整流式、晶體管式、集成電路式、微處理機式等不同的發(fā)展階段。50年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設(shè)備性能和運行技術(shù)，建

11、成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經(jīng)驗的繼電保護技術(shù)隊伍，對全國繼電保護技術(shù)隊伍的建立和成長起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進消化了當(dāng)時國外先進的繼電器制造技術(shù)，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。因而60年代是我國機電式繼電保護繁榮的時代，為我國繼電保護技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。自50年代末，晶體管繼電保護已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時代。在此期間，從70年代中，基于集成運算放大器的集成電路保護已開始研究。到80年代末集成電路保護已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護。到90年代初集成電路保護的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位，這是集成電路保護時代。國內(nèi)微

12、機保護的研究開始于70年代末期，起步較晚，但發(fā)展很快。1984年我國第一套微機距離保護樣機在試運行后通過鑒定并批量生產(chǎn)，以后每年都有新產(chǎn)品問世；1990年第二代微機線路保護裝置正式投入運行。目前，高壓線路、低壓網(wǎng)絡(luò)、各種主電氣設(shè)備都有相應(yīng)的微機保護裝置在系統(tǒng)中運行，特別是線路保護已形成系列產(chǎn)品，并得到廣泛應(yīng)用。我國在2000年220kV及以上系統(tǒng)的微機保護率為43.99，線路微機保護占86，到2003年底，220kV以上系統(tǒng)的微機保護已占到70.29，線路的微機化率達到97.6。實際運行中，微機保護的正確動作率要明顯高于其他保護，一般比平均正常動作率高0.20.3個百分點。國產(chǎn)微機保護經(jīng)過多年

13、的實際運行，依靠先進的原理和技術(shù)及良好的工藝已全面超越進口保護。從80年代220KV及以上電壓等級的電力系統(tǒng)全部采用進口保護，到現(xiàn)在220KV系統(tǒng)繼電保護基本國產(chǎn)化，反映了繼電保護技術(shù)在我國的長足發(fā)展和國產(chǎn)繼電保護設(shè)備的明顯優(yōu)勢。微機繼電保護技術(shù)的成熟與發(fā)展是近三十年來繼電保護領(lǐng)域最顯著的進展。經(jīng)過長期的研究和實踐，現(xiàn)在人們已普遍認(rèn)可了微機保護在電網(wǎng)中無可替代的優(yōu)勢。微機保護具有自檢功能，有強大的邏輯處理能力、數(shù)值計算能力和記憶能力，并且具備很強的數(shù)字通信能力，這一切都是電磁繼電器、晶體管繼電器所難以匹敵的。計算機技術(shù)的進步，更高性能、更高精度的數(shù)字外圍器件的采用，一直是微機繼電保護不斷發(fā)展的

14、強大動力，未來繼電保護的發(fā)展前景。微機保護經(jīng)過近20年的應(yīng)用、研究和發(fā)展，已經(jīng)在電力系統(tǒng)中取得了巨大的成功，并積累了豐富的運行經(jīng)驗，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益，大大提高了電力系統(tǒng)運行管理水平。近年來，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展以及計算機在電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計算機繼電保護中，以期取得更好的效果，從而使微機繼電保護的研究向更高的層次發(fā)展，其未來趨勢向計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。1.5 課題內(nèi)容及任務(wù) 題目：某110KV電網(wǎng)繼電保護初步設(shè)計 原始資料如圖所示：設(shè)計內(nèi)容：AC線路的保護配置及相間短路的整定計算線路參數(shù)：Xl=0.

15、4/km線路的參數(shù)： X=0.4設(shè)計內(nèi)容任務(wù)：AC線路保護配置及相間保護整定計算第二章 線路保護的整定計算2.1線路保護配置 2.1.1一次部分分析 該系統(tǒng)有2臺三繞組變壓器（10T-11T: SFS7-20000/110 Y/Y/）,6臺雙繞組變壓器（1T-2T: SF7-40000/110 Y/ 3T-4T: S9-400/10 Y/Y 7T: SSPL1-20000/110 Y/ 8T-9T: SF7-20000/110 Y/ 13T: SF7-12500/110 Y/）;四臺發(fā)電機（1G-2G:FS34-16/410 34000kW 6.3kW COS=0.85 5G-6G:TS330

16、/61-16 6500kW 6.3kW COS=0.85）;該系統(tǒng)有4個電壓等級（6.3kV 10kV 35kV 110kV） 由以上數(shù)據(jù)分析可知：該系統(tǒng)為多電源110kV直接接地系統(tǒng)，AC是110kV輸電線路，因此A、C兩處的保護為110kV輸電線路的保護。 2.1.2 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弊之前，首先應(yīng)該分析運行方式。這里要著重說明繼電保護的最大運行方式是指電網(wǎng)在某種連接情況下通過保護的電流值最大，繼電保護的最小運行方式是指電網(wǎng)在某種連接情況下通過保護的電流值最小。因此，系統(tǒng)的最大運行方式不一定就是保護的最大運

17、行方式；系統(tǒng)的最小運行方式也不一定就是保護的最小運行方式。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)最小運行方式為1G-2G 中任意一臺和3G-4G中任意一臺運行。2.1.3保護配置經(jīng)計算電流三段保護不滿足要求，查GB_T_14285-2006_繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程可知：為了滿足繼電保護的速動性、可靠性、選擇性、靈敏性的要求，該AC輸電線路采用距離段保護，在C處加裝方向元件。 主保護配置：距離保護的主保護是距離保護段和距離保護段。 后備保護配置：距離保護第段，裝設(shè)距離保護第段是為了作為相鄰線路保護裝置和斷路器拒絕動作的后備保護，同時也作為、段的后備保護

18、。對距離段整定值的考慮是與過電流保護相似的，其啟動阻抗要按躲開正常運行時的最小負(fù)荷阻抗來選擇，而動作時限應(yīng)使其比距離段保護范圍內(nèi)其他各保護的最大動作時限高出一個t。保護的接線方式：不完全星型接法，即三相量繼電器接法。 2.2線路保護整定 2.2.1由設(shè)計的系統(tǒng)得系統(tǒng)中各元件的等值正序電抗如下： 各輸電線路在110kV側(cè)實際等值正序阻抗 =45*0.4=18 () =60*0.4=24 () =50*0.4=20 () =40*0.4=16 () =55*0.4=22 ()各發(fā)電機歸算至110kV側(cè)實際等值正序阻抗 取各變壓器歸算至110kV側(cè)實際等值正序阻抗所以，該系統(tǒng)的正序等效網(wǎng)絡(luò)圖為：圖1

19、2.2.2 A側(cè)距離保護的整定計算（保護1）由1圖把G1和G2支路并聯(lián)，把G5和G6支路并聯(lián)得：圖2解答：取 。距離段的整定:整定阻抗 =0.85 x 24=20.4 ()動作時間 (s)距離段的整定：與CD線路相鄰線路短路的整定與線路CD配合時最大分值系數(shù)的計算如下 圖3 與線路CD配合時最小分值系數(shù)的計算如下圖4 所以0.8x (24+2.89x0.85x16)=50.643()按躲過相鄰變壓器低低壓側(cè)短路整定：由上題得所以0.8 x (24+1.152x16)=33.946()以此取兩者中較小的一個為整定值，即（） 靈敏度效驗：=33.946/24=1.414>1.25 滿足要求動

20、作延時 =0.5（s）距離段的整定 近后備整定效驗=1.5所以=1.5x24=36() 由于變壓器裝設(shè)獨立的后備保護，因此遠后備整定計算效驗由圖3得 =1.2所以 =(24+4.26x16)x1.2 =110.592() 因此取二者中都較大的一個，即=110.592(）2.2.3 C側(cè)距離保護整定計算（保護2）由圖1得： 圖5由圖5把CF支路和D點以后的支路省去，把G5和G6支路并聯(lián)得：圖6解答：取 。距離段的整定:整定阻抗 =0.85 x 24=20.4 ()動作時間 (s)距離段的整定： 與AB線路相鄰線路短路的整定 與線路AB配合時最大分值系數(shù)的計算如下 圖7 與線路AB配合時最小分值系

21、數(shù)的計算如下圖8 所以0.8x (24+4.855x0.85x18)=78.625() 按躲過相鄰變壓器低低壓側(cè)短路整定： 圖9由上題得所以0.8 x (24+1.68x31.76)=61.885()以此取兩者中較小的一個為整定值，即（） 靈敏度效驗：=61.885/24=2.58>1.25 滿足要求動作延時 =0.5（s）距離段的整定 近后備整定效驗=1.5所以=1.5x24=36() 由于變壓器裝設(shè)獨立的后備保護，因此遠后備整定計算效驗由上圖7得 =1.2所以 =(24+5.586x18)x1.2 =149.458() 因此取二者中都較大的一個，即=149.458(）第3章 保護評價

22、 電流、電壓保護的主要優(yōu)點是簡單、可靠、經(jīng)濟，但是，對于容量大、電壓高或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，它們難于滿足電網(wǎng)對保護的要求。電流、電壓保護一般只適用于35kV及以下電壓等級的配電網(wǎng)。對于110kV電壓等級的復(fù)雜網(wǎng)，線路保護采用距離保護，采用阻抗繼電器，由第二章整定計算可知該配置能夠滿足電網(wǎng)繼電保護的要求。1.距離保護的主要優(yōu)點 （1）能滿足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對保護動作選擇性的要求。 （2）阻抗繼電器是同時反應(yīng)電壓的降低與電流的增大而動作的，因此距離保護較電流保護有較高的靈敏度。2. 距離保護的主要缺點 （1） 不能實現(xiàn)全線瞬動。（2）距離保護裝置較復(fù)雜，調(diào)試比較麻煩，可靠性較低。致謝本次課程設(shè)計是針對與

23、110KV電網(wǎng)在不同運行方式以及短路故障類型的情況下進行的分析計算和整定的。通過具體的短路電流的計算發(fā)現(xiàn)電流的三段式保護不能滿足要求，故根據(jù)本次設(shè)計的實際要求，以及繼電保護“四性”的總要求故采用了反應(yīng)相間短路的距離保護。在進行設(shè)計時首先要將各元件參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，而后對每一個保護線路未端短路時進行三相短路電流的計算，二相短路電流的計算。在整定時對110kV線路兩側(cè)保護進行距離保護阻抗的整定，并且對其進行靈敏度較驗。通過這次設(shè)計，在獲得知識之余，還加強了個人的獨立提出問題、思考問題、解決問題能力，從中得到了不少的收獲和心得。在思想方面上更加成熟，個人能力有進一步發(fā)展，本次課程設(shè)計使本人對自己所學(xué)專業(yè)知識有了新了、更深層次的認(rèn)識。在這次設(shè)計中，我深深體會到理論知識的重要性，只有牢固掌握所學(xué)的知識，才能更好的應(yīng)用到實踐中去。這次設(shè)計提高了我們思考問題、解決問題的能力，它使我們的思維更加縝密，這將對我們今后的學(xué)習(xí)、工作大有裨益。此次課程設(shè)計能順利的完成與同學(xué)和老師的幫助是分不開的，在對某些知識模棱兩可的情況下，多虧有同學(xué)的熱心幫助才可以度過難關(guān)；更與老師的悉心教導(dǎo)分不開，在有解不