110kV系统电网继电保护及自动装置设计.docx

1、110kV系统电网继电保护及自动装置设计第二章 计算各元件的各序阻抗选取基准容量 SB为1000MVA，基准电压 B为115KVB B2.1计算1#与 2#发电机的正负序阻抗：正序： Xi=Xd%/100 SB/SN=0.162 氷000/31.5=5.14负序： X2=X2 /100 B/SN=0.162 1000/31.5=5.142.2计算变压器的各序阻抗计算1#2#双绕组变压器的各序阻抗：X1= X 2=X 0=U%/100 X SB/SN=7.99/100 1000/31.5=2.54计算3#4#三绕组变压器的各序阻抗 ：各绕组短路电压百分数分别为UK1%=1/2( U K12% +

2、UK13 %-UK23%)=1/2(10.1 + 17.5-6.5)=10.55Uk2%=1/2( U K12% +UK23 %-Uk13%)=1/2(10.1+6.5-17.5)=-0.45UK3%=1/2( U K23% +UK13 %-UK12%)=1/2(17.5+6.5-10.1)=6.95 各绕组电抗分别为10 .55 汉 1000XT1=UK1% S /100SN= =2.11100 500.45 1000XT2= UK2% S /100SN = =-0.09SB 100 x 506.95 X1000XT3= Uk3%s /100SN = =1.39SB 100 X502.3计算

3、各线路的各序阻抗线路AB :1000X1= X2=x1ISb/Ub=0.4 X 45 X 2 =1.36115X0=3 X 1=3X1.36=4.08线路BC :1000 cccrX1= X2=x1|Sb/Ub=0.4X 30X 2 =0.907115X0=3 X 1=3X0.907=2.721线路CA :1000X1= X2=x1|Sb/Ub=0.4 X 25 X - =0.756115X0=3 X 1=3X0.756=2.268第三章 选择变压器的接地点 画出对应的阻抗图3.1采取零序过流保护的原因以及如何选择变压器的接地点1.采取零序过流保护的原因分析本系统属于高压大容量系统，因为是高压

4、，所以要兼顾系统中的绝缘耐压，又因为是大容量系统，所以必须让它的保护动作的时间更加短 由以上可知，本系统比较适合用大接地电流电网的零序保护采用专门的零序电流保护的三大优点 ：仁灵敏性高：相间短路的过流保护动作电流按躲过最大负荷电流来整定 ，电流继电器动作值一般为5A，而零序过流保护是按躲过最大不平衡电流来整定 ，一般为0.5A.另外在线路起端和末端接地短路的零序电流的差别比相间短路电流差别要大很多 ，从而零序电流保护的保护区要大于相间短路电流速断保护的保护区2. 延时时间短：对于同一线路，因为零序保护的动作时限不必考虑与 Y- d接线变压器后 面的保护配合，所以动作时限比较短3.零序电流保护受

5、系统运行方式变化的影响小2.系统接地地点的选择，以及接地方式的选择本系统属于大容量高压系统故采取对 #1和#2号变压器中性点直接接地的大电流接地方式,在正常运行时仅有其中一台变压器的中性点接地线路上的断路器合上 ，另一台变压器的中性点上的断路器处于分闸状态，以致于它们可以互相切换.保证网络的各个参数不会变3.2各序阻抗图如下：1.正序阻抗图如下.负序阻抗图如下第四章零序电流标幺值的计算：我们现在将要计算本网络的每条母线发生短路时的最大与最小零序电流的标幺值，然后就可以计算出流过每个保护的最大短路电流与最小短路电流 ,(将在下一章介绍如何计算流过每个保护最大短路电流与最小短路电流 )，因为我们在

6、整定各个保护的动作电流时，是需要用本级线路末端发生短路时的最大与最小短路 电流来整定和校验4.1求A母线发生短路时的最大短路电流与最小短路电流一，求出A母线发生短路时的最大各序阻抗(我们知道在最小运行方式下的各序阻抗最大 )在最大运行方式下，各序阻抗求法如下：X Max .吃=x Max .2 =0.76 +1.36 ( 0.9 十0.76) ( 2.54 + 5.14)/( 2.54 十 5.14) = 1.08X Max 0 =1.15 +4.08 /( 2.7 +2.28) / 2.54 = 0.762.求出A母线发生短路时的最小各序阻抗(我们知道在最大运行方式下的各序阻抗最小 )在最大

7、运行方式下，各序阻抗求法如下：X Min .吃=X Min .2 =0.50 +1.36 ( 0.9 + 0.76) /( 2.54 +5.14) /( 2.54 + 5.14) = 0.94XMin.0 J0.95 仏08*7 仅28)2.54 3,求A母线发生短路时的最大短路电流，根据在最大运行方式下发生单相接地短路时零序电流最大，所以有max .A .0 -21 j =0.3X 八 X 0、4.求A母线发生短路时的最小短路电流，根据在最小运行方式下发生两相接地短路时零序M IN . A.0Z2、J L电流最小，所以有E 於0.22ZZ7/ZZZ0-4.2求B母线发生短路时的最大短路电流与

8、最小短路电流一，求出B母线发生短路时的最大各序阻抗(我们知道在最小运行方式下的各序阻抗最大 )在最大运行方式下，各序阻抗求法如下X2“ 灯 =0.50 / : 1.36/(0.907 + 0.756) + (2.54 +5.14)/(2.54 + 5.14) : =0.45X2、=Xr = .76 : 1.36/(0.907 + 0.756) + (2.54 + 5.14):=0.7+2.268)+2.54: = 0.97，根据在最大运行方式下发生单相接地短路时零序Xo旷1.15 : 4.08/(2.7223,求B母线发生短路时的最大短路电流 电流最大，所以0 ,max=0.592X1、X。2

9、 0.45 - 0.794.求B母线发生短路时的最小短路电流，根据在最小运行方式下发生两相接地短路时零序电流最小，所以有I11Xr X7/X2-10.7 - 0.7 / 0.97=0.90 ,min0.70.7 0.97=0.38同理，可求得C母线短路时的零序电流4.3本网络各个母线短路时的最大与最小短路电流如下表所示:项目B母线发生短路时A母线发生短路时C母线发生短路时I 0, max0.590.30.25| 0 ,mi n0.380.220.18第五章计算流过各保护的电流根据继电保护的动作电流的整定原则 ，本网络的每一个保护都以本级线路末端发生短路时的最大与最小短路电流来整定和校验 ，比方

10、说，我们以B母线发生短路时的短路电流来整定保护1和保护4,因为B线是保护1和保护4所保护的线路的末端，同理我们以A母线发生 短路时的短路电流来整定保护 2和保护5,因为A母线是保护2和保护5所保护的线路的末端51求B母线发生短路时的流过保护1和保护4的最大与最小短路电流一，画出B母线短路时的零序阻抗图，并标出零序电流的流向 I-保护1 I 1I i I 、一 0 * I保护4 F二，用单位电流法，求保护1和保护4的最大与最小电流分支系数设 11=11,求电流最小分支系数在最大运行方式下U B =1 0.95=0.950.954.78=0.2U B4.08 /( 2.722 2.268 ) 2.

11、544.994.08 - 4.99=0.1114=0.2-0.11=0.09总电流 | F =1+0.2=1.2因此流过保护1的最小电流分支系数上=21=0.09C I f 1-2因此流过保护4的最小电流分支系数C1 = 1 = 0.09 =0.075C1 If 1-22求最大电流分支系数在最小运行方式下U B=1 x1.15=1.15山 =1-15 =0.244.08 /( 2.722 2.268 ) 2.54 4.78I 3= | 24.994.08 - 4.99=0.13|4=0.24-0.13=0.11总电流F =1+0.24=1.24因此流过保护1的最大电流分支系数=L=0.13=0

12、.11和保护41最小电流1最大电流1.24因此流过保护4的最大电流分支系数C 1 = -I = =0.09C1 If三.用所求得的电流最大分支系数与电流最小分支系数求 B母线短路时流过保护的最大与最小短路电流的有效值由前面的计算可知，B母线短路时I0 =0.59，I0 i =0.38，且 Sb=1000MVA, Ub=115KVI 0,max I 0 ,min B B所以流过保护1的电流有效值为Imax =3I0=3 0.59 0.09 1000 =0.8（ KA） 0.09 为保护V3 15分支系数Imin =3 0 =3 汇0.38 沃0.1 沃琴亠=0.57（ KA） 0.1 为保护、3

13、 115分支系数流过保护4的电流有效值为I max =3 | o=3 0.59 0.075 1000 =0.67 (KA ) 0.075为保护4最小13X115电流分支系数I i =3 |0 =3 沢0.3旷 0.09 沢；000 =0.52 ( KA ) 0.09为保护4最大电.3 115流分支系数同理，可解得流经其他保护的电流，用A母线短路电流来整定保护 2和保护5,用C母线的短路电流来整定保护 3和保护65.2求得的数据如下表：项目保护1保护2保护3保护4保护5保护6| ( KA)0.81.082.150.670.91.62| i ( KA)| min /0.570.761.490.52

14、0.631.22第六章零序电流速断保护整定在上一章我们求得了流过各个保护的一次电流， 在这一章我们先根据线路的正常负荷电流来选择电流互感器的变比，接着用电流互感器的变比来求各个保护的二次短路电流值。然后根据相应的原则来整定和校验各段保护。那么如何整定呢，有以下原则：1.零序I段电流速断保护整定原则与反应相间短路故障的电流保护相似， 零序电流保护只反应电流中的零序分量。 躲过被保护线路末端发生接地短路时保护安装处测量到的最大零序电流。即2零序II段电流速断保护整定原则基本原理与相间短路时阶段式电流保护相同，配合整定，即要躲过下段线路零序电流保护电流。因为有分流所以两条线路的电流不同,零序II段的

15、动作电流应与相邻线路 I段保护相I段范围末端接地短路时流经本保护的最大零序所以要用到电流最小分支系数， 电流的最小分支系数等于下一段线路零序一段保护范围末端接地短路时， 流过故障线路与被保护线路的零序电流之比的最小值。3零序III段电流速断保护的整定原则我们现在用的是与相邻线路的 II段配合，不过常规是躲过下级线路相间短路时的最大不平衡电流严二 rHIz零序川段保护之间在灵敏度上要逐级配合61选择电流互感器TA的变比的选择AB段TA的选择(KA )P 40AB 段的负荷电流= = =0.27cos 申： 勺；3 x U N 汇 .95 0.8 疋 丁3 疋 110 X 0.950.27 100

16、0K ab = =270:5(3-1)5因此AB段选择变比K=60的电流互感器。BC段TA的选择同理，先求正常的负荷电流 。BCP段的负荷电流=cos X V3 汉U N 疋 0.9530 =0.2070.8 “3 110 0.95(KA )0.207 1000bc = =207:55因此BC段选择变比K=50的电流互感器。CA段TA的选择同理，先求正常的负荷电流 。PCA段的负荷电流=一cos 申 X 丁3 汉U x 0.9550 =0.3450.8 、3 110 0.95(KA )(3-1)0.345 1000Kca= =345:55因此CA段选择变比K=80的电流互感器6.2各个保护的零

17、序I段保护整定，保护1的零序I段保护整定按躲过被保护线路的末端发生接地短路时, 即1)流过保护的最大零序电流进行整定,I1 OP 1OP1IK REL | max 1.2 0.8 1000K AB60=16(A)2）灵敏度校验零序I段的灵敏系数按保护的长度来校验，要求最小的保护范围不小于线路全长 的 15%。系统最小电抗值115Xsmax=X* Xb=1.15 贡=15.2(3-2)l min亠空旦Xo 2 I OP1X S,max(3-3)3 0.41115.3 0.96-15 .2)=37.2(Km)l mnl100 % =82.7%,满足要求。保护2的零序I段保护整定2）按躲过被保护线路

18、的末端发生接地短路时，流过保护的最大零序电流进行整定, 即/ =KI OP 2op 1IX IREL maxK AB_ 1.2 1.08 100060=21.6(A)2）灵敏度校验零序I段的灵敏系数按保护的长度来校验，要求最小的保护范围不小于线路全长 的 15%。系统最小电抗值115 2Xs,max =X* X b=1.15 忒=152l min1 3(Xo 2EsIOP 1S,MAX1 . 3 115( 15.2)3 X 0.4 2 衬3 汉1.296=24.3(Km)I mnl100 % =54%，满足要求。3保护3的零序I段保护整定3）按躲过被保护线路的末端发生接地短路时，流过保护的最大

19、零序电流进行整定, 即OP 3op1IREL I naxK BC1.2 2.15 100050=51.6(A)2）灵敏度校验零序I段的灵敏系数按保护的长度来校验，要求最小的保护范围不小于线路全长 的 15%。系统最小电抗值1 、. 3= ( -minX 一 2 IXoEsX S,MAXOP 1115 2X S,MAX=X* Xb=1.15 1000 =15.213 0.4115.3 2.58l mnl100 % =156%，满足要求。-15 .2)=5.9(Km)100 % =19.7%,满足要求。4保护4的零序I段保护整定4）按躲过被保护线路的末端发生接地短路时，流过保护的最大零序电流进行整

20、定, 即I1 OP 4op1= KrEL Imax =2。厲 1000 十亦Kbc 502）灵敏度校验零序I段的灵敏系数按保护的长度来校验，要求最小的保护范围不小于线路全长 的 15%。系统最小电抗值115 2X S,MAX-X * X B=1.15 =15.210001.3Fsl min =(-IX S,MAX 丿X 02I OP 113115(r 15.2)3 0.4 2-30.804=46.9(Km)5保护5的零序I段保护整定5）按躲过被保护线路的末端发生接地短路时，流过保护的最大零序电流进行整定, 即I1 OP 5piiK REL | maxKca1.2 0.9 100080=13.5

21、(A)2）灵敏度校验零序I段的灵敏系数按保护的长度来校验，要求最小的保护范围不小于线路全长 的 15%。系统最小电抗值115Xs,MAX = X* X B=1.15 圖=15*21 , 3= ( min2X。IOP 1X S,max115.3 1.08-15 .2)maxOP 6op 1Kca 1.2 1.62 100080=24.3(A)1 3(一 3 0.4 2=31.7(Km)100 % =126.8%，满足要求。保护6的零序I段保护整定6）按躲过被保护线路的末端发生接地短路时，流过保护的最大零序电流进行整定, 即2）灵敏度校验零序I段的灵敏系数按保护的长度来校验，要求最小的保护范围不小

22、于线路全长 的 15%。系统最小电抗值115 2Xs,max =X* Xb=1.15 忒=152lmin =(丁X。1 i 3115( 汉厂3 0.4 2 .3 1.944EsIOP 1X S,max-15.2)=12(Km)l mnl100 % =48%,满足要求。6.3各个保护的零序H段保护整定一 保护1的零序H段保护整定1）计算最小分支系数如下图，假设 AC段断开后，在C母线发生接地短路时图3-11 x 0.95使用单位电流法：设|2=1，则|3= =0.144.08 - 2.54| 1 = | 2+ | 3 =1+0.14=1.14则最小分支系数k fz1 =L=8.14I 32）保护

23、1的零序H段整定II III。 = K relI0.CALI=1.1 IPA=1.1 116 =6.97(A)K fz1 8.14(3-4)I0.C A L相邻线路末端发生接地短路时，流过本保护的最大零序电流计算值。2）灵敏度校验I min 0.57 X1000 , cc , c ,K sen=厂= =1.361.3,满足要求60 6.97OP 1保护2的零序H段保护整定3）计算最小分支系数如下图，假设BC段断开后，在 C母线发生接地短路时II 图3-2乂 2 54使用单位电流法：设 | =1，贝U I = . =0.54.08+0.95I 1 = I 2+ I 3=1+0.5=1.5则最小分

24、支系数 Kfz1= b=3I 32）保护1的零序n段整定II IIIOP1 = K relI0.CALI=1.1 =1.1 竺=8.91(A)K fz1 3I0.C A L相邻线路末端发生接地短路时，流过本保护的最大零序电流计算值。4）灵敏度校验I minIII OP 2 0.76 100060 8.91=1.421.3,满足要求。三 保护3的零序n段保护整定保护3的零序n段保护应与相邻线路的零序 I进行配合整定（即与保护 5的I段配合）。1）保护3的零序n段整定II II IIoP3=KrEL M OP5=1.1 13.5=14.85 （ A） 2）灵敏度校验I mn 1 .49 X1000

25、K sen = i! = =1.671.3,满足要求。60 14.85I OP 3四 保护4的零序n段保护整定1）计算最小分支系数如下图，假设1QF断开后，在BA线路末端发生接地短路时4.08图3-31 0.95=0.126-2.268 - 2.54使用单位电流法：设I 2 =1，则I 3 =2.722|1 = | 2+| 3 =1+0.126=1.126则最小分支系数kfz 3L =8.94I 32）保护4的零序n段整定II II IIP4 = KrE|_ I 0.CAL =1.1 /KI| OP 2=1.1 空=2.66(A)8.94fz3iI 0.C A L相邻线路末端发生接地短路时，流

26、过本保护的最大零序电流计算值。3）灵敏度校验n= I min = 0.52 1000 =3.261.3,满足要求。n II 60 2.66I OP 4五 保护5的零序n段保护整定1）计算最小分支系数如下图，假设2QF断开后，在AB线路末端发生接地短路时ll-1.图3-41 2.54使用单位电流法：设 I 2=1，贝y I 3= =0.431 2.722 +2.268 +0.95I 1 = | 2+ I 3 =1+0.43=1.43则最小分支系数kfz 44 =3.33I 3I0.C A L4）灵敏度校验2）保护5的零序n段整定IiOp5 = KRel 心=1.1 拦=1.1 丘=5邮）I mn

27、 0.63 X1000 , cc , cn= = =1.981.3,满足要求。60 5.29I OP 5保护6的零序n段保护整定2）保护6的零序n段整定II II IIP6=KrEL TOP4=1.1 16.08=17.7 （ A）2）灵敏度校验Imin 1 .22 1000sen晋= =1.151.3,满足要求。6.4各个保护的零序皿段保护整定保护1的零序段皿保护整定1）保护1的零序iii段整定IIIOP 1=KIIIRELIII OP3 14 .851 OP3 =1.2 =2.2 (A)K 8.14K fz12）灵敏度校验作本线路的近后备， Ksen=AF= =4.31.3，满足要求。60 2.2OP 1由图3-1,计算最大分支系数，运行方式改变为最大运行方式下。1X1 15使用单位电流法：设 | =1，贝U | = . =0.174.08+2.54| 1 = | 2+ | 3 =1+0.17=1.17则最大分支系数kfz 5L =6.913| min作相邻线路的远后备，|K senI 0 ,cal ,minIII| OP 1K fz5III| OP 10.57 X1000山 =0.631.25,60 2.2不满足要求。1）保护1的零序III段整