电力系统继电保护课程设计

河南科技大学课程设计说明书课程名称电力系统继电保护题目110kV单电源环形网络相间短路保护的整定计算学院班级学生姓名指导教师日期2015年12月26日农业工程学院课程设计说明书I110kV单电源环形网络相间短路保护的整定计算摘要本次设计是针对与110KV电网在不同运行方式以及短路故障类型的情况下进行的分析计算和整定的。通过具体的短路阻抗的计算发现电流的三段式保护不能满足要求，故根据本次设计的实际要求，以及继电保护“四性”的总要求故采用了反应相间短路的距离保护。由于本次设计涉及到不同运行方式下的不同类型的短路阻抗的计算，这对本次设计增加了难度。在进行设计时首先要将各元件参数标准化，而后对每一个保护线路未端短路时进行三相短路阻抗的计算，二相短路阻抗的计算。在整定时对每一个保护距离保护阻抗的整定，并且对其进行灵敏度较验。这要求进行短路计算，其中包括系统的运行方式，短路点与短路类型的确定原则或依据；要求进行保护方式的选择及整定计算，其中包括保护方式的原则，各保护的整定计算条件，并用表格列出整定计算结果；要求进行绘制保护原理接线图，包括三相原理接线图及某一元件保护原理展开图；并要求从可靠性、选择性、速动性和灵敏性四个方面来评价所采用的保护质量。尝试决定保护1、3、5、7的保护方式，作出保护3的原理图和展开图，并对本网络所采用的保护进行评价。关键词：短路保护整定计算单电源环形网络继电保护运行方式农业工程学院课程设计说明书II目录第一章绪论..................................................................................................................11.1电力系统继电保护发展现状................................................................11.1.1继电保护发展历程....................................................................11.1.2继电保护的未来发展................................................................2第二章系统初始条件.................................................32.1主接线图................................................................................................32.2相关参数................................................................................................3第三章三段式电流保护整定计算.......................................53.1计算网络参数........................................................................................53.2最大短路电流计算和整定计算............................................................63.2.1K1点发生的三相短路...............................................................63.2.2K2点发生三相短路...................................................................93.2.3K3点发生三相短路.................................................................113.2.4保护1QF的整定.......................................................................13第四章距离保护整定计算............................................144.1计算网络参数......................................................................................144.2整定值计算..........................................................................................144.2.17QF距离保护整定值计算.......................................................144.2.25QF的距离保护整定...............................................................154.2.33QF的距离保护整定...............................................................16农业工程学院课程设计说明书III第五章电网的保护装置和自动装置设计................................185.1保护装置配置......................................................................................185.2自动装置配置......................................................................................185.3电流、电压互感器选择......................................................................19第六章电压互感器二次回路断线闭锁装置..............................226.1闭锁装置作用......................................................................................226.2闭锁装置设计......................................................................................22第七章保护3接线图................................................247.13QF原理图...........................................................................................247.23QF接线图...........................................................................................24第八章总结........................................................25参考文献...........................................................26农业工程学院课程设计说明书1第一章绪论1.1电力系统继电保护发展现状电力系统作为一个庞大复杂的系统，它由发电机、变压器、母线、输配线路及用电设备通过各种方式连接配置而成，各元件之间通过电或磁发生联系，任何元件发生故障都将在不同程度上影响系统的正常运行。继电保护作为电力技术的一环，它对保障电力系统安全运行、提高社会经济效益起到举足轻重的作用。1.1.1继电保护发展历程我国继电保护技术在建国后随着电力行业的飞速发展得到了长足进步，在电子技术、计算机应用、通讯技术不断更新完善的情况下，在40余年的时间里继电保护技术完成了发展的4个历史阶段。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。期间阿城继电器厂根据国外先进的继电器制造技术，结合国内电力行业发展状况，建立了我国自己的继电器制造业，这是机电式继电保护繁荣的时代。60年代到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代，其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500kV线路上，结束了我国500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代，这是晶体管继电保护时代。70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用已处于主导地位，这是集成电路保护时代。我国从20世纪70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在电力系统中获得应用，就此揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能农业工程学院课程设计说明书2优良、功能齐全且工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。1.1.2继电保护的未来发展随着计算机、区域网、互联网技术的发展应用，继电保护技术未来趋势已转向计算机化、网络化、智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。农业工程学院课程设计说明书3第二章系统初始条件2.1主接线图下图为某电力系统主接线。该系统由某发电厂的三台发电机经三台升压变压器由A母线与单侧电源环形网络相连，其电能通过电网送至B、C、D三个降压变电所给用户供电。2×20MVA60MVAcosφ＝0.85X″3×50MVA2×40MVA20MVA2×20MVA图2.1.1电力系统主接线图2.2相关参数1．网络中各线路采用带方向或不带方向的电流电压保护，所有变压器及母线均装有纵差动保护，变压器均为Y/∆-11接线；2．发电厂的最大发电容量为3×50MW，最小发电容量为2×50MW；3．网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行；4．允许的最大故障切除时间为0.85s；5．110kV断路器均采用DW2-110型断路器，它的跳闸时间为0.05～0.08s；6．线路AB、BC、AD和CD的最大负荷电流分别为230、150、230和140A，负荷自起动系数Kss=1.5；60MV50KM65KM45KM农业工程学院课程设计说明书47．各变电所引出线上后备保护的动作时间如图所示，∆t=0.5s；8．线路的正序电抗均为0.35Ω/km；9．电压互感器的变比nPT=110000/100；10．其它参数如图所示。农业工程学院课程设计说明书5第三章三段式电流保护整定计算3.1计算网络参数选取基准功率ＳB=100MVA和基准电压为VB=Vav发电机G的参数：258.050100129.0SSXXXXNBF(N)*G3(B)*G2(B)*G1(B)*升压变压器的参数：175.0601001005.10SSXXXXNBT1(N)*T3(B)T2(B)*T1(B)**