110kv单侧电源环形网络继电保护设计.docx
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110kv单侧电源环形网络继电保护设计
1运行方式的选择
1运行方式的选择原则
1.1发电机、变压器运行方式选择的原则
1.2变压器中性点接地选择原则
1.3线路运行方式选择原则
1.4流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择
1.5选取流过保护的最大负荷电流的原则
2本次设计的具体运行方式的选择
3自动装置配置
3.1简述
3.2系统安全自动装置的配置2电网各个元件参数计算及短路电流计算2.1基准值选择2,2电网各元件等值电抗计算2.2.1输电线路等值电抗计算2.2.2变压器等值电抗计算2.2.3发电机等值电抗计算2.2.4各线路运行方式下流过断路器的最大负荷电流2.2.5短路计算
11
2.3距离保护整定计算
2.3.1电力网相间距离保护的整定计算步骤
11
2,3.1计算网络参数:
14
2.3.2距离保护整定值计算
14
3距离保护的综合评价
18
4课程设计总结
18
参考文献
19
引言
《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。
在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特安排了本次课程设计。
电能是现代社会中*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。
其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。
通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题.思考问题.解决问题的能力
1运行方式的选择
1.1运行方式的选择原则1.1.1发电机、变压器运行方式选择的原则
（1）一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，一台检修，另一台故
障；当有三台以上机组时，贝燧择其中两台容量较大机组同时停用的方式。
对水电厂,还应根据水库运行方式选择。
（2）—个发电厂.变电站的母线上无论接几台变压器，一般应考虑其中容量
最大的一台停用。
1.1.2变压器中性点接地选择原则
（1）发电厂.变电所低压侧有电源的变压器，中性点均要接地。
（2）自耦型和有绝缘要求的其它变压器，其中性点必须接地。
（3）T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。
（4）为防止操作过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后再断开，这种情况不按接地运行考虑。
1.1.3线路运行方式选择原则
（1）一个发电厂、变电站线线上接有多条线路，一般考虑选择一条线路检修,
另一条线路又故障的方式。
（2）双回路一般不考虑同时停用O1.1.4流过保护的最大、量小短路电流计算方式的选择
⑴相间保护
对单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大短路电流出现在最大运行方式;
而最小短路电流，则出现在最小运行方式。
对于双电源的网络，一般（当取Z2Z2时）与对侧电源的运行方式无关，可按单侧电源的方法选择。
对于环状网络中的线路，流过保护的电大短路电流应选取开环运行方式，开环点应选在所整定保护线路的相邻下一线线路上。
而对于电小短路电流，则应选闭环运行方式,同时再合理停用该保护背后的机组.变压器及线路。
⑵零序电流保护
对于单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大零序短路电流与最小零序电流，其选择方法可参照相间短路中所述，只需注意变压器接地点的变化。
对于双电源的网络及环状网，同样参照相间短路中所述，其重点也是考虑变压器接地点的变化。
1.1.5选取流过保护的*大负荷电流的原则
选取流过保护的最大负荷电流的原则如下:
（1）备用电源自动投入引起的增加负荷。
⑵并联运行线路的减少，负荷的转移。
（3）环状网络的开环运行，负荷的转移。
（4）对于双侧电源的线路，当一侧电源突然切除发电机，引起另一侧增加负
荷。
1.2本次设计的具体运行方式的选择
电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能。
因此，在对继电保护进行整定计
弊之前，首先应该分析运行方式。
这里要着重说明继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大，继电保护的最小运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。
因此，系统的最大运行方式不一定就是保护的最大运行方式；系统的最小运行方式也不一定就是保护的最小运行方式。
现结合本次设计具体说明如下，系统的最大运行方式是所有设备全部投入运行；系统的最小运行方式为发电机G1和G2投入，发电机G3停运。
对保护1而言，其最大运行方式应该是在系统最大运行方式下线路L1回路断开，其他设备全投；保护1的最小运行方式应该是J在系统的最小运行方式下线路AC+BC与AB并联运行。
1.3自动装置配置1.3.1简述
电力系统自动装置是指在电力网中发生故障或异常时起控制作用的设备，主要包括自动重合闸.备用电源自动投入装置.低频减载和失压解列装置等设备，电网中自动装置的型号多、逻辑千变万化，在实际运行中会暴露一些问题.电网中自动装置的配置,需要我们进行全面的考虑。
1.3.2系统安全自动装X的配置
配置重合闸：
在电力系统故障中，打多数故障是输电线路故障。
运行经验表明大多数线路故障是“瞬时性”故障，此时，如果把断开的线路在合上，就能恢复正常供电。
该系统为UOKV输电线路系统，按照要求，每一个断路器都应该装有ARD装置，并与继电保护后加速配合形成重合闸后加速保护，保证电力系统最大限度的正常供电。
配置备用电源自动投入装置：
当线路或用电设备发生故障时，能够自动迅速.
准确的把备用电源投入用电设备中或把设备切换到备用电源上，不至于让用户断电的一种装置。
该系统为110KV输电线路系统，根据系统要求，如果B变电站或C变电站中的两台变压器，为了保证负荷可以长时间的正常运行，应该加入AAT装置。
配置低频.低压减载装置：
它在电力系统发生事故出现功率缺额使电网频率.电压急剧下降时，自动切除部分负荷，防止系统频率.电压崩溃，使系统恢复正常，保证电网的
安全稳定运行和对重要用户的连续供电。
如图所示：
该系统为110KV输电线路系统，根据当地系统运行状况和系统要求，为了保证系统能够稳定运行，防止系统频率.电压崩
溃应该在变电站B.GD中配置低频、低压减载装置。
2电网各个元件参数计算及短路电流计算
2.1基准值选择
基准功率；Sb=100MV•A,基准电压：
Vb=115Vo基准电流：
lB=SB/t732Vb=100
X10^/1.732X115=0.502KA；基准电抗：
Zb=Vb/L732Ib=115X1（P/1.732X502=132.25
Q；
线路AB等值电抗计算
正序以及负序电抗：
Xli=XiLi=O4X40=16Q
Xlp=Xli/Zb=16/132.25=0.121
零序电抗：
Xlio=XoLi=3XiLi=3X0.4X40=48Q
Xlio*=Xlio/Zb=48/132,25=0.363
（2）线路BC等值电抗计算
正序以及负序电抗sXl2=XiL2=04X55=22Q
Xl2*=Xij/Zb=22/132.25=0.166
零序电抗5Xl20=XoL2=3XiL2=3X0.4X55=66fi
Xl2o*=Xl2o/Zb=66/132.25=0.499
（3）线路CD等值电抗计算
正序以及负序电抗：
Xl3=XiL3=04X50=20Q
Xl3*=Xij/Zb=2O/132・25=0,1512
零序电抗：
Xi3o=XoL3=3XiL3=3X0.4X50=60Q
Xuo=Xi3o/Zb=60/132.25=0.4537
（4）线路DA等值电抗计算
正序以及负序电抗JXu=XiL4=04X50=20Q
Xu*=Xi”Zb=2O/132.25=O>1512
零序电抗：
Xi40=XoL4=3XiL4=3X0.4X50=60Q
变压器Tl、T2,T3等值电抗计算
Xti=Xt2=Xt3=Uk%/100XUn2/Sn=10.5/100X110X110/60^21.175Q
Xti*=Xt2*=Xt3-=Xti/Zb=31.7625/132,25=0.175
变压器T4.T5.T6,T8等值电抗计算
Xt4=Xt5=Xt6=Xt7=Xt8=Uk%/100XUn2/Snq63・525Q
Xt6*=Xt7*=Xt4*=Xt5*=Xt8*=63.525/132.25=0.525
发电机Gl.G2>G3电抗标幺值计算
Xgp=Xg2*=Xg3*=0.129
224各线路运行方式如下:
（1）保护1的最大运行方式：
发电机G1.G2.G3全投入，断开线路AD；通过保护1的负荷电流最大；保护1的最小运行方式J发电机G3停，线路全部运行。
⑵保护3的最大运行方式：
发电机G1.G2、G3全投入，断开线路AD；通过保护3的负荷电流最大。
保护3的最小运行方式JG3停，线路全部运行。
⑶保护6的最大运行方式：
发电机G1、G2、G3全投入，断开线路AB；通过保护6的负荷电流最大。
保护6的最小运行方式：
G3停，线路全部运行。
⑷保护8的最大运行方式，发电机G1、G2.G3全投入，断开线路AB；通过保护8的负荷电流最大。
保护8的最小运行方式：
G3停，线路全部运行。
225短路计算
0.166
0.151
0.151
10.5251
0.129
丁
0.175
"T"
厂
0-1290-175AB兰竺
A0.1212
图2.1电路阻抗图
故障点母线A：
最大运行方式
三相短路：
［严=君
min
有名值：
1严=9.868X0.502=4.954M
X0=2125//[0.121*3+（（0,151*3+0.525〉//冬兰+0.166*3）//^^]=0.0527
322
单相接地：
咱=不詁石95°2恥=9・156曲
0・101x0.0527
两相接地：
£=屁卜册冷髒*9.156十3=3.977M
最小运行方式两相短路：
半）=兀=而*°・502=2.676«4
母线B短路：
最大运行方式
Xl=X2=0.131+0,121=0.252
X0=0,494
3
单相接地」=0.082+0.252+0252*=彳侥AA
两相接地用、叫一船繇*2*3+87也最小运行方式
Xl=X2=0.197+0.121=0.318
X0=0.451
两相短路：
IJ=1.658*^=1.436KA
母线C:
1.最大运行方式下：
XL=0.131+0.121+0,166=0.418
X0=0.131+（0.121+0.166）*3=0.992
三相短路：
I
0.166
0,175
2
叫OMB罟
0.151
DT•f
U心525I
0525
图2.4母线C零序阻抗图
X0二{[（3
°」75丸・12"3）//竺^]+0・166*3}//5^//（OJ51x3+0.525）=0.127
22
两相短路：
Ik〉
母线D：
最大运行方式
Xl=X2=0.131+0.151=0.282
X0=a131+0.151*3=0.584
图2.5母线D零序阻抗图
…0.1750.5250.525
X0=0.525〃（0.151x3+）//[（+0,166x3）//+0,151x31=0.1528
322
单相接地：
iy=ZbZ2+Z°x°•恋=Z101fc4
3
（11）片L0・282x0・1528—“,
两相接地：
Ik二屁』—（0.282+0.152护2・1OZ=2.8O967KA
最小运行方式
Xl=X2=0・197+0.151=0.348
X0=0,650
三相短路：
1『=罟5502曲=1.515曲
/?
两相短路：
=1.515*才=1.312曲
表2.1短路电流统计表
母线A
母线B
母线C
母线D
最大运行方式
三相短路
4.954
2.092
1.261
1.896
两相接地
3.977
L812
1.092
L619
单相接地
9.156
2,56
1.564
2.809
最小运行方式
两相接地
2.676
1.436
0.943
1.312
保护1零序电流I（速断）保护:
OPI=KrelX3/（）加X=1・25X2.56=3.2KA2.3距离保护整定计算23.1电力网相间距离保护的整定计算步骤
（1）相间距离保护第I段整定计算
1）相间距离保护第I段的整定值主要是要躲过本线路的末端相间故障。
设线路AB首端断路器为1QF,Z则线路AB断路器1QF处的相间距离保护第I段的整定值为：
益=&乙0（4-1）
式中」中
AB线路首端断路器1QF处相间距离保护第I段的整定值;
相间距离保护第I段的可靠系数，取0.85；
被保护线路AB的正序阻抗。
2）相间距离保护第I段的动作时间为:
3）相间距离保护第I段的灵敏度用范围表示，即为被保护线路全长的80%^85%
（2）相间距离保护n段整定计算
1）按与相邻线路距离保护I段配合整定
（4-2）
相邻线路相间距离保护I段动作阻抗;
相间距离保护第n段可靠系数，取0.8〜0・85；相间距离保护第II段可靠系数，取0.8；
分支系数最小值，为相邻线路第段距离保护范围末端短路时流过故障线
电流之比的最小值。
2）与相邻变压器纵差保护配合
（4-3）
式中,
相邻变压器的正序阻抗;
K0上，一相邻变压器另侧母线，如D母线短路时流过变压器的短路电流与被保
护线电流之比的最小值。
取所有与相邻元件相间短路保护配合计算值中的最小值为整定值。
相间距离保护第II段的动作时间为:
3）
（4-4）
>13-1.5
当不满足灵敏度要求时可与相邻线相间距离保护第II段配合。
这时有:
（4-5）
K'<0,8
相邻线路相间距离保护第n段的整定值。
这时,
相间距离保护第II的动作时间为:
r+△『
I够iIJ
（4"6）
返回系数，取L15-L25：
自起动系数，取1;
电网的额定相电压;
阻抗元件的最大灵敏角，取MS
负荷阻抗角，取
式中，綿“一一分支系数最大值。
23.1计算网络參数:
Zab=XLab=0.4x40=16Q
Zrc=XLbc=0.4X55=22Q
ZcD=Zad=XLcd=0.4x50=20Q
232距离保护整定值计算;
於.431
2
69.431
图2.7阻抗等效电路
（1）IQF距离保护整定值计算：
一段整定阻抗：
z[t]==°・85X16=13.6Q
（2）1QF距离保护二段整定：
1）与相邻下级LBC段的一段配合：
保护3的一段保护：
Z爲=©乙3二0.85x22=1&7Q
69.431
1Z_【2
"bmin—匸
=0.6121
Z打二«Xlab+KbminXZ爲）二0.80X（16+0.6121x18.7）二21.6128Q
2）按躲过相邻变压器出口短路整定:
K
bmin-y-69.431“
"+22
2
=0.388
Z加二KnXLAB+心曲xZQ=0・70x（16+0・388x号¥）=2（I629Q
灵敏度校验：
要求Ksen=Zkt=竺型=1,29>1.25
Zlab16
结论：
Z：
产20.629
t=Ats
保护ini段距离保护整定阻抗:
按躲开正常运行时的最小负荷阻抗整定，其整定阻抗为
_匕口冊_（0.9_0.95WnZ*C・mm,r
（.max
I…=230+150+250=630KX
max
ss**re
630
乙巳72轧4.56〉1.5
满足灵敏度校验
sell=
作近后备：
Ks»z「16
作远后备：
Ksen=
ZaB+KmaxZw对
=2?
：
^=1.375）1.2
53」满足灵敏度校验
2233QF距离保护整定值计算
Z^=KhZL3=0・85x22=l&7Q
保护3的n保护：
与下级相邻线路保护配合：
Z爲二K"Xlcd+KbmrnXZ爲y=0.80x（22+1x20）=33・6Q
69.431
5十亟|=.612
与下级变压器保护配合:
20
5=齐亘£466
Z^=KnXg+Kb^x乙）=0・70x（22+0612x学1）=30.2720
2
2.2.46QF的二段保护！
（1）与下级相邻线路保护配合：
Z寫=KbXLBc+K问nXZ爲）=0.80x（20+0612x22）=25.792Q
69431
K"齐画古^"612
（2）与下级变压器保护配合:
Z爲二K^Zbc+Kb^存乙）=0.70x（20+（X388x号21）=23・429Q
K"A空I匕"388
2.3.48QF距离保护整定值计算
Z^=kLZlcd=0・85x20=17Q
（1）与相邻下级LCD段的一段配合:
Z；c『K；mZl3=0・85x20=17Q
Zh=©（Xlab+心“油xZ爲）二0.80x（16+0.776x17）=23.35Q
（2）按躲过相邻变压器出口短路整定:
Z爲=K你Xlab+KbminX捡=0・70X（20+0.224x69.431）=24.869Q
结论：
23.35
t=AZs
保护8m段距离保护整定阻抗:
（.max
/5x=200+150+250=600M
表4.1
保护1
保护3
砂6
保护8
I段整定值
13.6
1&7
17
17
n段整定值
21.618
30,72
23.429
24.35
m段整定值
72.88
76.52
注意
根据设计要求：
“系统允许的最大故障切除时间为0.85s”系统最低等级的后备保护延时时间都已经超过了了1・5S,如果按照阶梯原则配合，不满足设计要求，所以不
需要加装三段保护
3距离保护的综合评价
主要优点：
能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求；阻抗继电器是同时反应电压的降低和电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度。
其中
I段距离保护基本不受运行方式的影响，而II.m段受系统运行变化的影响也较电流保
护要小一些，保护区域比较稳定。
主要缺点：
不能实现全线瞬动。
对双侧电源线路，将有全线的30%〜40%的第n段时限跳闸，这对稳定有较高要求的超高压远距离输电系统来说是不能接受的。
阻抗继电器本身较长复杂，还增设了振荡闭锁装置，电压断线闭锁装置，因此距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些。
4课程设计总结
课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现、提出.分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
随着科学技术发展的日新日异。
在这次宝贵的设计活动中，经验才是对于我们最大的收获，而且还增强了自身对未知问题以及对知识的深化认识的能力，但是，仅仅是完成了作品还是不可以
自我满足的，我们要认真的思考设计过程中遇到的问题，多査资料，将理论与实际相结
合思考，并在以后的学习中更要加倍注意犯过的错误。
对于我们这些实践中的新手来说，这是一次考验。
怎么才能找到课堂所学与实际应
用的最佳结合点？
怎样让自己的业余更接近专业？
怎样让自己的计划更具有序性，而不
会忙无一用？
这都是我们所要考虑和努力的。
这次课程设计我学到很多很多的东西，学
会了怎么样去制定计划，怎么样去实现这个计划，并掌握了在执行过程中怎么样去克服
心理上的不良情绪。
不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学
到过的知识，掌握了一种系统的研究方法。
通过这次课程设计使我«得了理论与实际相
结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起
来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思
考的能力。
同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不
够深刻，掌握得不够牢固，对继电保护*握得不够好。
在设计中遇到了很多问题，最后在老师的辛勤指导下，终于迎刃而解，在此我表示
感谢！
同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢!
参考文献
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