KV线路继电保护课程设计.docx

1、KV线路继电保护课程设计110KV电网线路继电保护课程设计一、设计资料1110KV系统电气主接线110KV系统电气主接线如下图所示2系统各元件主要参数：1）发电机参数 机组容量MVA）额定电压KV）额定功率因数X%1、22151050813.332）输电线路参数 AS2ABACBS1LGJ185/15LGJ240/25LGJ185/18LGJ240/286707106707103）变压器参数 序号1B、2B3B、4B5B、6B型号SF15000/110SF20000/110SF15000/110接线组别Y0/11Y0/11Y0/11短路电压10.2%10.41%10.4%变比11081.5%1

2、1022.5%11082.5%4）CT、PT变比 AB线AC线AS2线BS1线CT变比600/5150/5600/5600/5PT变比110000/100110000/100110000/100110000/100变压器绝缘采用分段绝缘。中性点不允许过电压，经动稳定计算，110KV线路切除故障时间0.5秒可满足系统稳定要求。二、设计内容1. CA线路保护设计2. 、AC、AB线路保护设计3. BA、线路保护设计三、设计任务1. 系统运行方式和变压器中性点接地的选择2. 故障点的选择及正、负、零序网络的制定3. 短路电流计算4线路保护方式的选择、配置与整定计算选屏）*5主变及线路微机保护的实现方

3、案6线路自动综合重合闸7保护的综合评价8、110KV系统线路保护配置图，*主变保护交、直流回路图参考资料:1 韩笑.电气工程专业毕业设计指南继电保护分册M.北京:中国水利电力出版社，20032 何仰赞，温增银.电力系统分析上、下册M.武汉:华中科技大学出版社，20023 贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理M.北京:中国电力出版社，19944 尹项根，曾克娥.电力系统继电保护原理与应用上册M.武汉:华中科技大学出版社，20015 陈德树.计算机继电保护原理与技术M.北京:中国水利出版社,19926 孙国凯，霍利民.电力系统继电保护原理M.北京:中国水利出版社，20027 有关国家标准、设计规程

4、与规范、图纸前言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地注入了新的活力。因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段：继电保护的萌芽期、晶体管继电保护、集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护。继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的发展。随着计算机硬件的迅速发展，微机保护硬件也在不断发展。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护。继电保护的原

5、理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性，速动性，灵敏性，可靠性。这次课程设计以最常见的110KV电网线路保护设计为例进行分析设计，要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。特别是对继电保护、电力系统、电路、发电厂的电气部分有一定的研究。重点进行了电路的化简，短路电流的求法，继电保护中电流保护、距离保护的具体计算。目录前言1摘要31 系统运行方式和变压器中性点接地的选择41.1选择原则41.1.1 发电机、变压器运行方式选择的原则41.1.2 变压器中性点

6、接地选择原则41.1.3 线路运行方式选择原则41.2 本次设计的具体运行方式的选择42 故障点的选择和正、负、零序网络的制定53 零序短路电流的计算成果具体过程参考附录二）74 线路保护方式的选择、配置方案的确定74.1 保护的配置原则74.2 配置方案的确定85 继电保护距离保护的整定计算成果具体过程参考附录三）86 继电保护零序电流保护的整定计算成果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，则选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。(2一个发电厂、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

7、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。(3T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。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算之前，首先应该分析运行方式。现结合本次设计

8、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或G2投入。对保护501而言，其最大运行方式应该是在系统最大运行方式；保护501的最小运行方式应该是在系统的最小运行方式。所有变压器星型侧接地。2 故障点的选择和正、负、零序网络的制定如图3.1所示，在整个系统中选择了4个短路点d1、d2、d3、d4。之所以选这四个点是因为本系统需要零序电流保护，通过这四点算出最大最小零序电流为后面的零序电流整定奠定基础。图3.2、3.3、3.4是d1短路时的正、负、零序网络图，由于篇幅所限，其他短路点的网络图这里没有画出来。图3.1等值电路图和各短路点图3.2 d1短路时的

9、正序网络图图3.3 d1短路时的负序网络图图3.4 d1短路时的零序网络图3 零序短路电流的计算成果具体过程参考附录二）表4.1短路点最大短路零序电流最小短路零序电流d11.477KA1.066KAd21.097KA0.898KAd30.799KA0.712KAd41.048KA0.958KA4 线路保护方式的选择、配置方案的确定4.1 保护的配置原则小电流接地系统35KV及以下）输电线路一般采用三段式电流保护反应相间短路故障：由于小电流接地系统没有接地点，故单相接地短路仅视作异常运行状态，一般利用母线上的绝缘检查装置发信号，由运行人员分区停电寻找接地设备。对于变电站来讲，母线上出线回路较多，

10、也涉及供电的连续性问题，故一般采用零序电流保护反应接地故障。110KV输电线路一般采用三段式相间距离保护作为故障的保护方式，采用阶段式零序电流保护作为接地短路的保护方式。对于极个别非常短的线路，如有必要也可以采用纵差保护作为主保护。4.2 配置方案的确定根据题目的要求和保护的配置原则，从经济性出发：本系统线路的保护方式采用三段式相间距离保护作为故障的保护方式，采用阶段式零序电流保护作为接地短路的保护方式。其中，第一段作为线路的主保护，二、三段作为后备保护。5 继电保护距离保护的整定计算成果具体过程参考附录三）表6.1断路器501断路器503断路器504断路器506ZdzZdzZdzZdzZdz

11、ZdzZdzZdzZdzZdz6.129.84123.75.1173.28.515.62123.39.52170.7tttttttttt00.51.500.500.51.000.56 继电保护零序电流保护的整定计算成果=1.051.2输电线路等值电抗计算(1 线路AS2等值电抗计算正序以及负序电抗：XAS2= X1LAS2=0.415=6XAS2*= 6/132.25=0.04537零序电抗：XAS20=X1LAS2= 3X1LAS2=36=18XAS20*= XAS20/ZB=18/132.25=0.1361(2 线路AB等值电抗计算正序以及负序电抗：XAB= X1LAB=0.425=10X

12、AB*= XAB/ ZB=10/132.25=0.07561零序电抗：XAB0= X0LAB= 3XAB=30XAB*=3 XAB*=0.2268 (3 线路AC等值电抗计算正序以及负序电抗：XAC= X1LAC=0.418=7.2XAC*= XAC/ ZB=7.2/132.25=0.05444零序电抗：XAC0= 3XAC=21.6XAC0*= 3XAC* =0.1633(4 线路BS1等值电抗计算正序以及负序电抗：XBS1= 0.428=11.2XBS1*= 11.2/132.25=0.08469零序电抗：XBS10= 3XBS1=33.6XBS20*= 3XBS1*/ ZB=0.2541

13、1.3变压器等值电抗计算(1 变压器1B、2B等值电抗计算XT1= XT2=(UK%/100(VN2103/ SN98.736XT1*= XT2*=XT1/ ZB=98.736/132.25=0.7466(2 变压器3B、4B等值电抗计算XT3= XT4 =(UK%/100(VN2/ SN62.9805XT3*= XT4*=XT3/ ZB=62.9805/132.25=0.4762(3 变压器5B、6B等值电抗计算XT5=XT6= XT7=(UK%/100(VN2/ SN83.89XT6*= XT5*=0.63051.4发电机等值电抗计算(1发电机G1、G2电抗标幺值计算XG1=0.71091

14、32.25=94.0165XG1* = XG2*=X%SB /SG=0.71091.5最大负荷电流计算(1 B母线最大负荷电流计算 (拆算到110KVIfhB max =2 S2B /U =215000/(1.732115=150.62A；(2 A母线最大负荷电流计算IfhA max = 2S3B/U=220000/(1.732115=200.8234A附录二零序短路电流的计算根据最大负荷电流可求出对应的负荷阻抗XLD1= E/1.732 Id1max=265.6XLD2= E/1.732 Id2max=330.7XLD3= E/1.732 Id3max=189.7XLD4= E/1.732

15、Id4max=209.92.1 d1点短路的零序电流根据题目给的数据和正、负、零序网图可求出X0=16.75 X1= X2=48.23I0min=E/(2Z2+Z0= 115/(248.23+16.75=1.066 KAI0max=E/(2Z0+Z1= 115/(216.75+48.23=1.477KA2.2 d2点短路的零序电流根据题目给的数据和正、负、零序网图可求出X0=24.36 X1= X2=43.83I0min=E/(2Z2+Z0= 115/(243.83+24.36=0.898 KAI0max=E/(2Z0+Z1= 115/(224.36+43.83=1.097 KA2.3 d3点

16、短路的零序电流根据题目给的数据和正、负、零序网图可求出X0=56.8 X1= X2=47.2I0max=E/(2Z2+Z0= 115/(247.2+56.8=0.799 KAI0min=E/(2Z0+Z1= 115/(256.8+47.2=0.712 KA2.4 d4点短路的零序电流根据题目给的数据和正、负、零序网图可求出X0=34.8 X1= X2=45.6I0min=E/(2Z2+Z0= 115/(245.6+34.8=0.958 KAI0max=E/(2Z0+Z1= 115/(234.8+45.6=1.048 KA附录三继电保护距离保护的整定计算和校验3.1断路器501距离保护的整定计算

17、和校验3.1.1距离保护段的整定计算(1动作阻抗 对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。取KK=0.85； Zdz=KKZLCA=0.857.2=6.12；(2动作时限 距离保护段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t=0s。3.1.2距离保护段的整定计算和校验(1动作阻抗：按下列三个条件选择。与相邻线路LAS2的保护的段配合Zdz=KK(ZLCA+KKfhminZLAS2Kfhmin=ILAS/ILCA=1于是Zdz=KK(ZLCA+KKfhminZLAS2=0.8(7.2+0.856=9.84；与相邻线路L2的保护的段配合Zdz=0.8=0.7(7.2+131

18、.5=27.09；取上面最小值为段整定值即Zdz=9.84 (2动作时间t1=t=0.5 s (3 灵敏性校验：Klm= Zdz/ZLCA=9.84/7.2=1.371.5,不满足要求。3.1.3距离保护段的整定计算和校验(1动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定；Kzq=1,Kh=1.15,KK=1.2，Ifmax=316.3AZfmin=0.9Ue/1.732Ifmax=0.9115/(1.732350=170.74于是Zdz= Zfmin/KKKh Kzq=170.74/1.21.151=123.72(2动作时间：t1= 3t=1.5s(3灵敏性校验： 本线路末端短路时的灵敏系数为：Klm=

19、Zdz/ZLCA=123.72/7.2=17.21.5满足要求 相邻元件末端短路时的灵敏系数为： 相邻线路LAS2路时的灵敏系数为； 最大分支系数为1： Klm=Zdz/(ZLCA+ ZLAS2= 123.72/(7.2+6=9.41.2 ，满足要求 相邻线路LAB末端短路时的灵敏系数为；最大分支系数：Kfhmax=1 Klm= Zdz/(ZLCA+ ZLAB=123.72/(7.2+10=7.21.2 ，满足要求 相邻变压器末端短路时的灵敏系数为；最大分支系数：Kfhmax=1 Klm= Zdz/(ZLCA+ ZT= 123.72/(7.2+31.5=3.21.2 ，满足要求3.2断路器50

20、3距离保护的整定计算和校验3.2.1距离保护段的整定计算(1动作阻抗 对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。取KK=0.85Zdz=KKZLAS2=0.856=5.1；(2动作时限 距离保护段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t=0s。3.2.2距离保护段的整定计算Zfmin =239.03Zdz=173.2 t=0.5s灵敏度校验：KLM =173.2/6=28.91.5 满足要求3.3断路器504距离保护的整定计算和校验3.3.1段整定计算(1动作阻抗 对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。取KK=0.85Zdz=KKZLAB=0.8510=8.5；(2动

21、作时限 距离保护段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t=0s。3.3.2段整定计算(1动作阻抗：按下列三个条件选择。与相邻线路BS1的保护的段配合 Zdz=KK(ZLAB+KKfhminZLBS1Kfhmin= 1 Zdz= 0.8(1.07+0.8511.2=15.62；按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定 Zdz=KK(ZLAB+KfhminZTCKfhmin= =1 Zdz= 0.8(10+42=41.6；取以上二个计算值中最小者为段整定值，即取Zdz=15.62；(2动作时间：t1=t=0.5 s (3 灵敏性校验：Klm= Zdz/ZLAB=15.62/1.07=1.561.5,满足要求。3.3.3距离保护段的整定计算和校验(1动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定；Zfmin=0.9Ue/1.732Ifmax=0.91151000/350=170.74于是：Zdz= Zfmin/KKKh Kzq=170.74/1.21.151=123.3(2动作时间：t= 2t=1s (3灵敏性校验： 本线路末端短路时的灵敏系数为： Klm= Zdz/ZLAB=123.3/10=12.31.5 ，满足要求 相邻元件末端短路时的灵敏系数为： 相邻线路LBS1末端短路时的灵敏系数为；Kfhmax=1 Klm=Zdz/(ZLAB+ KfhmaxZLBS1