1、精選優質文檔-傾情為你奉上 工程技術學院課程設計題 目： 某電網110kV線路繼電保護初步設計 專 業： 電氣工程及其自動化 年 級： 2009 姓 名： 付忠林 學 號： 指導教師： 李裕 日 期： 2012年7月15日 云南農業大學工程技術學院專心-專注-專業目 錄2.1.3 一、課程設計任務書題目：輸電線路的繼電保護設計任務：按要求對下圖所要求線路進行繼電保護設計。成果：設計說明書一份（紙質和電子版）時間：2012年7月7日2012年7月14日（共15天） 進度安排： 1、熟悉設計任務書，閱讀相關文獻； 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

2、計說明書； 3天任務接受人： 付忠林（） 時間： 2012 年7 月 7 日 設計指導教師(簽字)： 第1章 課程設計簡述1.1什么是繼電保護 是指研究電力系統故障和危及安全運行的工況，以探討其對策的反事故措施。因在其發展過程中曾主要用有觸點的來保護電力系統及其元件（、輸電線路、等）使之免遭損害，所以沿稱繼電保護。1.2電力系統繼電保護的作用 （1）發生故障時，自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統中切除，使非故障部分繼續運行。（2）反應電氣元件的不正常運行狀態，并根據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整，或將那些繼續運行就會引起損壞或發展成為事故的電氣設備予

3、以切除。 （3）繼電保護裝置還可以與電力系統中的其他自動化裝置配合，在條件允許時，采取預定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復供電，從而提高。1.3 繼電保護整定計算的目的及基本任務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，但是，它是電力系統中的一個重要組成部分。它對電力系統安全穩定地運行起著極為重要的作用。特別是在現代的超高壓，大容量的電力系統中，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是不能運行的。繼電保護工作類別多種多樣，諸如設計、制造、調試、安裝、運行等等。繼電保護整定計算是

4、繼電保護工作中的一項重要工作。在電力生產運行工作和電力工程設計工作中，繼電保護整定計算是一項必不可少的內容。不同的部門其整定計算的目的是不同的。電力生產的運行部門，例如電力系統的各級調度部門，其整定計算的目的是對電力系統中已經配置安裝好的各種繼電保護，那找具體電力系統的參數和運行要求，通過計算分析給出所需的各項整定值，使全系統中各種繼電保護有機協調地布署，正確地發揮作用。電力工程的設計部門其整定計算的目的是按照所設計的電力系統進行計算分析，選擇和論證繼電保護的裝置及選型的正確性，并最后確定其技術規范等等，正確圓滿地完成設計任務。繼電保護是建立在電力系統基礎之上的，它的構成原則和作用必須符合電力

5、系統的內在規律；同時，繼電保護自身在電力系統中也構成一個有嚴密配合關系的整體，從而形成了繼電保護的系統性。因此，繼電保護的整定計算是一種系統工程。1.3.2 整定計算的基本任務需要整定計算的部門：設計、調試、運行。各部門進行整定計算的目的和要求不同。 設計部門其目的是按照電力系統的設計參數和典型的運行方式進行故障計算，制定全系統繼電保護的配置方案和裝置選型，并進行整定，校驗能否滿足四性的要求，滿足系統穩定的要求，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，確定一個在經濟技術上最佳的方案。 調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

6、證保護裝置的完好性，接線的正確性和安裝的質量。為此要進行故障計算和整定。也可按調度給出定值進行整定和調試。 運行部門是直接應用繼電保護保證電力系統安全穩定運行，向用戶可靠供電的部門，有直接的責任，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調配合是否正確，全系統的保護效果是否最佳。不僅考慮正常運行狀態下發生各種故障時保護的性能，還要考慮故障后狀態下保護的性能。 根據具體的電力系統，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）繪制電力系統接線圖。2）建立

7、電力系統設備參數表。3）根據電力系統各個設備的原始參數，計算歸算到基準參數下的各序阻抗并繪制出正、負、零序阻抗圖。4）確定繼電保護整定需要滿足的電力系統規模及運行方式變化限度。5）進行電力系統各點短路電流的計算，并將計算結果列表。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。1.4 繼電保護的發展現狀 繼電保護技術的發展現狀繼電保護技術是隨著電力系統的發展而發展的，它與電力系統對運行可靠性要求的不斷提高密切相關。熔斷器就是最初出現的簡單過電流保護，時至今日仍廣泛應用于低壓線

8、路和用電設備。由于電力系統的發展，用電設備的功率、發電機的容量不斷增大，發電廠、變電站和供電網的結線不斷復雜化，電力系統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，于是出現了作用于專門的斷流裝置的過電流繼電器。本世紀初隨著電力系統的發展，繼電器才開始廣泛應用于電力系統的保護。這個時期可認為是繼電保護技術發展的開端。自本世紀初第一代機電型感應式過流繼電器（1901年）在電力系統應用以來，繼電保護已經經歷了一個世紀的發展。在最初的二十多年里，各種新的繼電保護原理相繼出現，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

9、），這些保護原理都是通過測量故障發生后的穩態工頻量來檢測故障的。盡管以后的研究工作不斷發展和完善了電力系統的保護，但是這些保護的基本原理并沒有變，至今仍然在電力系統繼電保護領域中起主導作用。繼電保護裝置是保證電力系統安全運行的重要設備。滿足電力系統安全運行的要求是繼電保護發展的基本動力?？焖傩?、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，繼電保護專業技術人員借助各種先進技術手段作出不懈的努力。經過近百年的發展，在繼電保護原理完善的同時，構成繼電保護裝置的元件、材料等也發生了巨大的變革。繼電保護裝置經歷了機電式、整流式、晶體管式、集成電路式、微處理機式等不同的發展階段。50

10、年代，我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術，建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍，對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術，建立了我國自己的繼電器制造業。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的發展奠定了堅實基礎。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

11、。到90年代初集成電路保護的研制、生產、應用仍處于主導地位，這是集成電路保護時代。國內微機保護的研究開始于70年代末期，起步較晚，但發展很快。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，以后每年都有新產品問世；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、各種主電氣設備都有相應的微機保護裝置在系統中運行，特別是線路保護已形成系列產品，并得到廣泛應用。我國在2000年220kV及以上系統的微機保護率為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

12、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。國產微機保護經過多年的實際運行，依靠先進的原理和技術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全部采用進口保護，到現在220KV系統繼電保護基本國產化，反映了繼電保護技術在我國的長足發展和國產繼電保護設備的明顯優勢。 微機繼電保護技術的成熟與發展是近三十年來繼電保護領域最顯著的進展。經過長期的研究和實踐，現在人們已普遍認可了微機保護在電網中無可替代的優勢。微機保護具有自檢功能，有強大的邏輯處理能力、數值能力和記憶能力，并且具備很強的數字通信能力，這一切都是電磁繼電器、晶體管繼電器所難以匹敵的。計算

13、機技術的進步，更高性能、更高精度的數字外圍器件的采用，一直是微機繼電保護不斷發展的強大動力，未來繼電保護的發展前景。微機保護經過近20年的應用、研究和發展，已經在電力系統中取得了巨大的成功，并積累了豐富的運行經驗，產生了顯著的效益，大大提高了電力系統運行管理水平。近年來，隨著計算機技術的飛速發展以及計算機在電力系統繼電保護領域中的普遍應用，新的控制原理和方法被不斷應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展，其未來趨勢向計算機化，網絡化，智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發展。1.5 課題內容及任務 題目：某110KV電網繼電保護初步設計（原始資料

14、如下圖所示）：設計內容：AC線路的保護配置及相間短路的整定計算線路參數：Xl=0.4/km線路的參數： X=0.4設計內容任務：AC線路保護配置及相間保護整定計算第2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/）;四臺發電機（1G-2G:FS34-

15、16/410 34000kW 6.3kW COS=0.85 5G-6G:TS330/61-16 6500kW 6.3kW COS=0.85）;該系統有4個電壓等級（6.3kV 10kV 35kV 110kV） 由以上數據分析可知：該系統為多電源110kV直接接地系統，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 本次設計的具體運行方式的選擇電力系統運行方式的變化，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在某

16、種連接情況下通過保護的電流值最小。因此，系統的最大運行方式不一定就是保護的最大運行方式；系統的最小運行方式也不一定就是保護的最小運行方式?，F結合本次設計具體說明如下，系統的最大運行方式是所有設備全部投入運行；系統最小運行方式為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規程可知：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，裝設距離保護

17、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。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荷阻抗來選擇，而動作時限應使其比距離段保護范圍內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由設計的系統得系統中各元件的等值正序電抗如下： 各輸電線路在110kV側實際等值正序阻抗 =45*0.4=18 () =60*0.4=24 () =50*0.4=20 () =40*0.4=16 () =55*0.4=22 ()各發電機歸算至110kV側實際等值正序阻抗 取

18、各變壓器歸算至110kV側實際等值正序阻抗所以，該系統的正序等效網絡圖為圖1所示：圖12.2.2 A側距離保護的整定計算（保護1）由1圖把G1和G2支路并聯，把G5和G6支路并聯得，見圖2所示：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的計算，見下圖3所示。 圖3 與線路CD配合時最小分值系數的計算，見圖4所示。圖4 所以0.8x(24 +2.89x0.85x16)=50.643()按躲過相鄰變壓器低低壓側短路整定：由上題得所以0.8 x (24+1.152x16)=33.94

19、6()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()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支路并聯得，見圖6所示：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

20、線路相鄰線路短路的整定，與線路AB配合時最大分值系數的計算，見圖7所示。 圖7 與線路AB配合時最小分值系數的計算，見圖8所示。圖8 所以0.8x (24+4.855x0.85x18)=78.625() 按躲過相鄰變壓器低低壓側短路整定，見圖9所示： 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

21、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 電流、電壓保護的主要優點是簡單、可靠、經濟，但是，對于容量大、電壓高或結構復雜的網絡，它們難于滿足電網對保護的要求。電流、電壓保護一般只適用于35kV及以下電壓等級的配電網。對于110kV電壓等級的復雜網，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繼電保護的要求。1.距離保護的主要優點 （1）能滿足多電源復雜電網對保護動作選擇性的要求。 （2）阻抗繼電器是同時反應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）不能實現全線瞬動。 （2）距離保護裝置較復雜，調試比較麻煩，可靠性較低。參考文獻1 張保會. 電力系統繼電保護M. 北京: 中國電力出版社, 2009.122 許建安. 繼電保護整定計算M, 北京: 中國水利水電出版社, 2001：1-2.3 崔家佩. 電力系統繼電保護與安全字典裝置整定計算M. 北京: 中國電力出版社, 1993.4 電力