110KV电网继电保护课程设计(成稿)

第1页共35页引言《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。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。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。第2页共35页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，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。1.1.4流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择(1)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Z1=Z2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，开第3页共35页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。(2)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选取流过保护的最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。(2)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投入，发电机G2停运。第4页共35页2.电网各元件参数计算及负荷电流计算2.1基准值选择基准功率：SB=100MV·A基准电压：VB=115KV基准电流：IB=SB/KAV2.5.0115*732.1/1003b基准阻抗：ZB=27.132502.0*732.1/1153/bbIV电压标幺值：E=05.1)2(E2.2电网各元件等值电抗计算2.2.1输电线路等值电抗计算Xl取为0.4km/，lXX30（1）线段AS2段正序以及负序电抗：20504.021ASllLXX15.0/1*1BLZXXL零序阻抗：605034.020)0(1ABSLLXXXL1(0)*=XL1(0)/ZB=0.45（2）线段AB（L2）等值电抗计算：正序以及负序电抗：12304.02ABLLLXX09.0/*22BLLZXX零序阻抗：363304.00)0(2ABLLXX27.0/*)0(2)0(2BLLZXX（3）线段AB（L3）等值电抗计算：第5页共35页正序以及负序电抗：44.0103BCLLLXX03.0/*33BLLZXX零序阻抗：120)0(3ACLLXX09.0/*)0(3)0(3BLLZXX（4）线段AB（L4）等值电抗计算：正序以及负序电抗：4.10264.014BSLLLXX079.0/*44BLLZXX零序阻抗：2.31262.110)0(4BSLLXX236.0/*)0(4)0(4BLLZXX2.2.2变压器等值阻抗计算（1）变压器1B，2B等值阻抗计算：746.0/**736.985.12110102.0)/()100/%(1212221BTTTNNKTTZXXXSUUXX（2）变压器3B，4B等值阻抗计算：476.0/**92.6220110104.0)/()100/%(3432233BTTTNNKTTZXXXSUUXX（3）变压器5B，6B等值阻抗计算：302.0/**95.395.31110104.0)/()100/%(5652265BTTTNNKTTZXXXSUUXX2.2.3发电机等值电抗计算（1）发电机G1，G2电抗标幺值计算：第6页共35页889.015100133.0100%**121GBGGSSXXX2.2.4最大负荷电流计算（1）5B，6B允许的最大额定电流为：KAUSINNN165.0110732.15.3133B，4B允许的最大额定电流为：KAUSINNN105.0110732.1203（2）依要求可知BS1，AS2CT变比为：600/5,600/5故可取AS2线路的最大负荷电流为：500A即0.5KABS1线路取最大负荷电流为：400A即0.4KA2.2.5各线路运行方式下流过断路器的最大负荷电流（1）保护1的最大方式：发电机G1，G2全投入，通过保护1的最大负荷电流为：KAIMAXFH07.227.08.01105.0165.024.025.01保护1的最小运行方式：发电机G2停，线路全部运行。（2）保护3的最大运行方式：发电机G1，G2全投入，通过保护3的最大负荷电流为：Ifh·max·3=0.5KA，保护3的最小运行方式：发电机G2停，全线运行。（3）保护4的最大运行方式：发电机G1，G2全投入，通过保护4的最大负荷电流为：Ifh·max·4=0.4+0.16*2=0.4+0.33=0.73KA，保护4的最小运行方式：发电机G2停，全线运行。（4）保护6的最大运行方式：发电机G1，G2全投入，通过保护6的最大负荷电流为：Ifh·max·6=0.4KA。（5）保护2和保护5因正常运行时不可能有正向电流流过，要是有正向电流通过，定是电路发生故障，即在保护2和保护5上装设方向功率继电器即可。第7页共35页3短路电流计算3.1电网短路等效电路由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的基础，因此考虑最大运运行方式（两台电机全部投入）时各线路末端短路的计算情况，最小运行方式（只有一台电机投入）时各线路末端短路的计算情况，电网等效电路图如下：图3.1.1电网短路等效电路图3.2短路电流计算3.2.1d1点短路时流过断路（1）d1点短路最大运行方式下等值电路图如下：图3.2.1d1点短路时最大运行方式下等值电路图第8页共35页进一步简化可得：图3.2.2正负序短路电路图而:818.0)746.0889.0(2/)746.0889.0()746.0889.0()//()(2211TGTGDTXXXXX其中KAIIIXEIXXBMAXDMAXDffMAXDDTff645.0502.0284.1*284.1818.0/05.1/*818.011111（2）d1点两相短路时最小运行方式下短路电流KAIIIIIXVXXVIXXXXXBfffaffffffffffaffffTGff279.0502.0556.0556.0321.8732.1732.1*321.02//(635.1)2()2()2()1()2(1)0()2()2(1)0()2()1(1)2()2(111（3）最大运行方式下两相短路零序短路电流图3.2.3最大运行方式下亮相短路零序短路电流第9页共35页KAIIIfXXXXXXXXXfBfffTTLTTLTTf055.4502.0077.8077.8/05.1/XE*I130.0362.0//156.009.0//373.0)2302.027.0//()2476.0//45.0(09.0//2746.0///()////(//)//()0(2)0(2)0(2ff(0)(0)ff26/5)0(243)0(412)0(2即3.2.2d2发生短路时流过短路1（1）最大运行方式下正序短路电流图3.2.4d2发生短路时最大运行方式下等值电路图从而做出正负序短路电路图如下：图3.2.5做出正负序短路等值电路图而：KAIIIXEIXXfXXXXXBMAXDMAXDffMAXDLDTfTGTGDT640.0502.0274.1*274.1848.0/08.1/*848.003.0818.0X:818.0)//()(22112312211即：其中（2）最小运行方式下两相短路的正序电流第10页共35页KAIIIIIUUXfXUIXXXXXXBfffafffffffffaffffLTGff274.0502.0546.0*546.0315.0732.1732.1*665.12/05.12/)/(665.103.0746.0889.0)2()2()2()1()2(1)0()2()2(1)0()2()1(1)2()2(3111（3）最大运行方式下两相短路的零序电流图3.2.6最大运行方式下两相短路的零序短路电流973.4502.0906.9906.9106.0/05.1/*106.0//////(//////////(*)0(2)0(2)0(2)0(2)0(465)0(243)0(4)0(321)0(2BfffffffLTTLTTLLTTffIIIXEIfXXXXXXXXXXX3.2.3d3短路时流过断路器1（1）d3短路最大运行方式下等值电路图如下：图3.2.7最大运行方式下d3点短路是等值电路图从而做出正负序短路电路图如下：第11页共35页图3.2.8正负序短路电路图而：KAIIIXEIXXXXXXXXBMAXDMAXDffMAXDLLDTffTGTGDT528.0502.0052.1*052.1998.0/05.1/*998.015.003.0818.0X818.0)//()(33131312211