110kV电力系统继电保护设计.doc
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毕业论文
摘要
由于电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术，计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新的活力。
未来继电保护的发展趋势是向计算化，网络化及保护，控制，测量，数据通信一体化智能化发展。
本次毕业设计的主要内容是110kV电力系统继电保护的配置，并依据继电保护配置原理，对所选择的保护进行整定和灵敏性校验，确定方案中的保护。
计算系统的标幺值、短路电流，确定运行方式；确定各种设备的保护配置，包括变压器、母线、输电线、发电机等的保护配置。
其中变压器保护主保护采用纵联差动保护和瓦斯保护，两者结合做到优势互补。
后备保护是复合电压启动过电流保护。
分析母线保护保护原理，采用了完全电流差动保护，简单可靠。
关键词：
继电保护，标幺值，短路电流
Abstract
Astherapiddevelopmentofpowersystemrelayprotectionhavemadenewdemands,electronictechnology,computertechnologyandcommunicationtechnologyfortherapiddevelopmentofrelaytechnologyhasbeentoinjectnewvitality.Thefuturedevelopmenttrendistorelaycomputing,networkingandprotection,control,measurement,datacommunicationsintegratedintelligentdevelopment.
Thisgraduationdesignisthemaincontentoftheconfigurationof110kVpowersystemprotectionandrelayprotectionbasedontheprincipleoftheconservationoftheselectedsettingandsensitivitychecktodeterminetheprogram'sprotection.
Perunitvalueofcomputingsystems,short-circuitcurrent,determinedoperationmode;determinetheprotectionofvariousequipmentconfigurations,includingtransformers,busbars,transmissionlines,generatorsandotherprotectionconfiguration.Onemainprotectiontransformerprotectionusingdifferentialprotectionandgasprotection,acombinationofbothtoachievecomplementarity.Backupprotectioniscomplexvoltagestartover-currentprotection.Protectionofbusbarprotectionprinciple,usingthefullcurrentdifferentialprotection,simpleandreliable.
Keywords:
Relayprotection,perunitvalue,short-circuitcurrent
II
目录
前言 1
1方案比较 2
2确定运行方式 4
2.1标幺值计算 4
2.2短路电流计算 5
2.3确定运行方式 18
3短路计算 20
3.1各种运行方式下各线路电流计算 20
3.2各输电线路两相短路和三相短路电流计算 21
4继电保护的配置 23
4.1继电保护的基本知 23
4.2变压器的保护配置 25
4.2.1变压器配置 25
4.2.2保护配置的整定 29
4.3母线的保护配置 32
4.3.1保护配置的原理 32
4.3.2电流差动保护配置的整定 36
4.4输电线路保护配置 37
4.4.1保护配置的原理 37
4.4.2保护配置的整定 38
4.5发电机保护配置 45
4.5.1保护配置的原理 45
4.5.2保护配置的整定 46
结论 48
致谢 49
参考文献 50
49
前言
《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。
电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。
而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。
在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。
电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。
本次毕业设计共分七章，第三、四章是计算系统的标幺值、短路电流，确定运行方式；第五章是各种设备的保护配置，包括变压器、母线、输电线、发电机等的保护配置。
其中变压器保护主保护采用纵联差动保护和瓦斯保护，两者结合做到优势互补。
后备保护是复合电压启动过电流保护。
母线保护包括保护原理分析，采用了完全电流差动保护，简单可靠。
由于编者水平有限，设计之中难免有些缺陷或错误，望批
评指正。
1方案比较
本次毕业设计的主要内容是对110kV电力系统继电保护的配置。
可跟据继电保护配置原理，先选择两套保护方案，通过比较后认可其中的一套方案，再对这套方案中的保护进行确定性的整定计算和灵敏性校验，看看它们是否能满足要求，如果能满足便可以采用，如果不能满足则需要重新选择，重新整定和校验。
确定两个初始方案如下：
方案1：
保护对象
主保护
后备保护
变压器
纵联差动保护、瓦斯保护
复合电压启动过电流保护、
过负荷保护
母线
电流相位比较式母线差动保护
无
输电线路
距离Ⅰ、Ⅲ保护
零序电流Ⅰ、Ⅲ保护
发电机
纵联差动保护
定子绕组接地保护
方案2：
保护对象
主保护
后备保护
变压器
电流速断保护、
瓦斯保护
复合电压启动过电流保护、零序电流保护
母线
电流相位比较式
母线差动保护
无
输电线路
距离Ⅰ、Ⅲ保护
零序电流Ⅰ、Ⅲ保护
发电机
纵联差动保护
定子绕组接地保护
对于变压器而言，它的主保护可以采用最常见的纵联差动保护和瓦斯保护，用两者的结合来做到优势互补。
变压器差动保护通常采用三侧电流差动，其中高电压侧电流引自高压熔断器处的电流互感器，中低压侧电流分别引自变压器中压侧电流互感器和低压侧电流互感器，这样使差动保护的保护范围为三组电流互感器所限定的区域，从而可以更好地反映这些区域内相间短路，高压侧接地短路以及主变压器绕组匝间短路故障。
考虑到与发电机的保护配合，所以我们用纵联差动保护作为变压器的主保护，不考虑用电流速断保护。
瓦斯保护主要用来保护变压器的内部故障，它由于一方面简单，灵敏，经济；另一方面动作速度慢，且仅能反映变压器油箱内部故障，就注定了它只有与差动保护配合使用才能做到优势互补，效果更佳。
后备保护首先可以采用复合低电压启动过电流保护，这主要是考虑到低电压启动的过电流保护中的低电压继电器灵敏系数不够高。
由于发电机-变压器组中发电机才用了定子绕组接地保护，所以，变压器不采用零序电流保护。
110kV侧的母线接线可以采用完全电流差动保护，简单，可靠也经济。
对于110kV侧的输电线路，可以直接考虑用距离保护，因为在电压等级高的复杂网络中，电流保护很难满足选择性，灵敏性以及快速切除故障的要求，因此这个距离保护也选择得合理，同时由于它的电压等级较高，我们还应该考虑给它一个接地故障保护，先选择零序电流保护，因为当中性点直接接地的电网（又称大接地电流系统）中发生短路时,将出现很大的零序电流,而在正常运行情况下它们是不存在的。
因此,利用零序电流来构成接地短路的保护,就有显著的优点。
发电机则采用纵联差动保护作为主保护，定子绕组接地保护作为后备保护。
综上所述，方案1比较合理，方案1保护作为设计的初始保护，在后续章节对这些保护进行整定与校验，是否符合设计要求。
2确定运行方式
2.1标幺值计算
本次设计中取=100MVA,,系统用一个无限大功率电流代表，它到母线的电抗标幺值。
各元件的电抗标幺值计算如下：
变压器B1
变压器B2的各绕组短路电压分别为：
所以，变压器B2的电抗值为
变压器B3
变压器B4
线路L1
线路L2
线路L3
线路L4
所以，110kV电力系统继电保护的等值网络如图2-1所示。
S
C
A
F1
F2
B2
B4
B3
L1
L2
L3
L4
B1
1/0.125
16/0.33
11/0.17
12/0.099
13/0.20
4/0.33
2/0.52
8/0.525
8/0.525
5/0.67
3/0.52
6/0.40
图2-1110kV电力系统等值网络图
2.2短路电流计算
110kV电力系统正常运行时，发电机存在三种运行情况，即：
两台发电机同时运行、一台发电机退出运行另一台单独运行和两台同时运行；变压器有两种运行方式，即：
一台变压器退出另一台变压器单独运行和两台变压器同时运行。
下面分别分析各种情况下系统运行时的转移电抗，计算电抗和短路电流。
（一）两台发电机同时运行，变压器B1、B2、B3、B4同时投入运行。
进行网络化简：
将x10、x12和x13组成的三角形电路化简为由x18、x19和x20组成的星形电路，计算如下：
1/0.125
10/0.33
12/0.099
13/0.20
16/0.2
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