繼電保護課程設計--110kv單電源電網

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　繼電保護技術在如今的電力系統(tǒng)中有著十分重要的作用，它的原理是利用被保護線路或設備故障前后某些突變的物理量為信號量，當突變量到達一定值時，起動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應的跳閘脈沖或信號。對電力系統(tǒng)繼電保護的基本性能要求是有選擇性，速動性，靈敏性，可靠性。</p><p>　　本次課程設計，要求我們對11

2、0kv單電源環(huán)形網絡進行繼電保護設計。在設計過程中，先是對電網中的各個原件參數(shù)進行了計算，輸電線路的等值電抗的計算，變壓器和發(fā)電機的等值電抗的計算。然后對一些保護點進行了整定計算，距離保護的整定值計算，以及靈敏度的校驗。最后，對電網的保護裝置和自動裝置進行了設計。</p><p>　　關鍵字： 繼電保護；距離保護；靈敏度 </p><p><b>　　ABSTRACT</

3、b></p><p>　　The relay protection technology has a very important role in the power system nowadays, its principle is to use before and after the protected line or equipment failure of certain mutant physi

4、cal quantity for semaphores, when the process variable reaches a certain value, starting the logic control system, a tripping pulse corresponding punching or signal. The basic requirements on the performance of relay pro

5、tection of power system is selective, rapidity, sensitivity, reliability.</p><p>　　The curriculum design, to request us to carry on the design of relay protection for 110kV single power supply loop network.

6、In the design process, first of all the original parameters in the grid are calculated, the calculation of equivalent reactance of transmission line, the calculation of the equivalent reactance of transformer and generat

7、or. Then som. Then some points for the setting calculation of protection, distance protection setting value calculation, the calibration and sensitivity. Fi</p><p>　　Keywords ：Relay protection；Distance prote

8、ction ；Sensitivity</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　我們都知道，電能是目前世界各國能源消費的主要形式之一。電能作為一種特殊的商品，不能大量儲存，它的生產、運輸、銷售和消費是同時完成的。用戶對電能需求的不斷增長，只有通過電力工業(yè)本身的基本建設以不斷擴大電力系統(tǒng)的規(guī)模才能滿足。要滿足國民經濟的發(fā)展的需要，電力工業(yè)必須

9、要先行，因此做好電力工程建設的前期工作，落實發(fā)、送、變電本體工程的建設條件，協(xié)調其建設進度，優(yōu)化其次設計方案，其意義尤為重大。電力系統(tǒng)規(guī)劃設計正是電力工程前期工作的重要部分，而電力系統(tǒng)繼電保護更是重中之重。</p><p>　　它對電力系統(tǒng)安全運行起著極為重要的作用，特別是現(xiàn)代的超高壓、大容量的系統(tǒng)中，對繼電保護提出了更高的要求，重點是提高其速動性。繼電保護工作的種類多種多樣，諸如設計、制造、調試、安裝、運行等等

10、。繼電保護整定計算是繼電保護工作中的一項工作，目的就是為了使所有設計的電力系統(tǒng)按照其參數(shù)和運行的要求，通過計算分析所給出的各項整定值，使全系統(tǒng)中各種繼電保護有機協(xié)調部署，正確地發(fā)揮作用。它是建立在電力系統(tǒng)基礎上的它的構成原則和作用必須符合電力系統(tǒng)的內在規(guī)律，同時，繼電保護自身在電力系統(tǒng)中也構成一個有嚴密關系的整體，從而形成了繼電保護的系統(tǒng)性。</p><p>　　而對繼電保護方案的評價，是以整體保護效果的優(yōu)劣來衡

11、量的，并不著眼于某一套繼電保護的保護效果。有時以降低某一個保護裝置的保護效果來改善整體保護的保護效果，也是可取的；但是任何一種保護裝置的性能都是有限的，或者說任何一種保護裝置對電力系統(tǒng)的適應能力是有限的，當電力系統(tǒng)的要求，超出該保護裝置所能承擔的最大變化限度時，該保護裝置便不能完成保護任務。進一步來講，當繼電保護的配置和選型均難以滿足電力系統(tǒng)的特殊要求時，必須暫時改變電力系統(tǒng)的需要，或采取某些臨時措施加以解決。</p>&

12、lt;p>　　第2章 電網各個元件參數(shù)計算及短路電流計算</p><p><b>　　2.1.基準值選擇</b></p><p><b>　　基準功率:</b></p><p><b>　　基準電壓:</b></p><p><b>　　基準電流:；</b

13、></p><p><b>　　基準電抗:</b></p><p><b>　　電壓標幺值：</b></p><p>　　2.2 輸電線路等值電抗計算</p><p>　　1.線路AB等值電抗計算</p><p><b>　　正序以及負序電抗：</b&g

14、t;</p><p><b>　　零序電抗：</b></p><p>　　2.線路BC等值電抗計算</p><p><b>　　正序以及負序電抗：</b></p><p><b>　　零序電抗：</b></p><p>　　3.線路CD等值電抗計算<

15、;/p><p><b>　　正序以及負序電抗：</b></p><p><b>　　零序電抗：</b></p><p>　　4.線路DA等值電抗計算</p><p><b>　　正序以及負序電抗：</b></p><p><b>　　零序電抗：&l

16、t;/b></p><p>　　2.3 變壓器等值電抗計算</p><p>　　1.變壓器，等值電抗計算</p><p>　　2.變壓器等值電抗計算</p><p>　　變壓器，，，，等值電抗計算</p><p>　　2.4 發(fā)電機等值電抗計算</p><p>　　發(fā)電機，，電抗標幺值計算

17、</p><p>　　2.5 各線路運行方式</p><p>　　1.保護1的最大運行方式：發(fā)電機，，全投入，斷開線路AD；通過保護1的負荷電流最大；保護1的最小運行方式：發(fā)電機停，線路全部運行。</p><p>　　2.保護3的最大運行方式：發(fā)電機，，全投入，斷開線路AD；通過保護3的負荷電流最大。保護3的最小運行方式：停，線路全部運行。</p>&

18、lt;p>　　3.保護6的最大運行方式：發(fā)電機，，全投入，斷開線路AB；通過保護6的負荷電流最大。保護6的最小運行方式：停，線路全部運行。</p><p>　　4.保護8的最大運行方式：發(fā)電機，，全投入，斷開線路AB；通過保護8的負荷電流最大。保護8的最小運行方式：停，線路全部運行。</p><p>　　第3章 短路電流計算</p><p>　　3.1 保護1

19、短路電流計算</p><p>　　為了計算 1QF、3QF、5QF、7QF 的整定值，最大運行方式要求 8QF 斷開，這時保護1最大運行方式下：</p><p><b>　　三相短路： </b></p><p><b>　　兩相短路： </b></p><p><b>　　單相接地： &l

20、t;/b></p><p><b>　　兩相接地：</b></p><p>　　保護1最小運行方式下：</p><p><b>　　三相短路： </b></p><p><b>　　兩相短路： </b></p><p><b>　　單相

21、短路：</b></p><p><b>　　兩相接地：</b></p><p><b>　　檢驗靈敏度系數(shù)</b></p><p><b>　　靈敏度校驗不符合。</b></p><p>　　3.2 保護3短路電流計算</p><p>　　為

22、了計算 1QF、3QF、5QF、7QF 的整定值，最大運行方式要求 8QF 斷開，這時保護3 最大運行方式下：</p><p><b>　　三相短路：</b></p><p>　　兩相短路： = 1.27=1.1，</p><p><b>　　單相短路：</b></p><p><b>　

23、　兩相接地： </b></p><p><b>　　兩相接地：</b></p><p>　　保護3最小運行方式下：</p><p><b>　　三相短路：</b></p><p><b>　　兩相短路：</b></p><p><b&

24、gt;　　單相短路：</b></p><p><b>　　兩相接地： </b></p><p><b>　　單相：</b></p><p><b>　　兩相：</b></p><p><b>　　L</b></p><p&g

25、t;<b>　　靈敏度校驗不合格。</b></p><p>　　3.3 保護6短路電流計算</p><p>　　為了計算 2QF、4QF、6QF、8QF 的整定值，最大運行方式要求 1QF 斷開，這時保護6最大運行方式下：</p><p><b>　　三相短路： </b></p><p><b

26、>　　兩相短路： </b></p><p><b>　　單相接地： </b></p><p><b>　　兩相接地：</b></p><p>　　保護6最小運行方式下：</p><p><b>　　三相短路：</b></p><p>&

27、lt;b>　　兩相短路：</b></p><p><b>　　單相短路：</b></p><p><b>　　兩相接地：</b></p><p><b>　　檢驗靈敏度系數(shù)</b></p><p><b>　　靈敏度校驗不符合。</b>&

28、lt;/p><p>　　3.4 保護8短路電流計算</p><p>　　為了計算2QF、4QF、6QF、8QF的整定值，最大運行方式要求1QF斷開，這時保護8最大運行方式下：</p><p><b>　　三相短路：</b></p><p><b>　　兩相短路：</b></p><p

29、><b>　　單相接地：</b></p><p><b>　　兩相接地：</b></p><p>　　保護8最小運行方式下：</p><p><b>　　三相短路：</b></p><p><b>　　兩相短路：</b></p><

30、;p><b>　　單相短路：</b></p><p><b>　　兩相接地 ：</b></p><p><b>　　檢驗靈敏度系數(shù)</b></p><p><b>　　靈敏度校驗不符合。</b></p><p>　　具體各個保護的短路電流計算結果如下

31、表：</p><p>　　表3-1 短路電流統(tǒng)計表</p><p>　　第4章 保護的整定計算</p><p>　　4.1 計算網絡參數(shù)</p><p>　　4.2 保護1的整定計算</p><p>　　1. 1QF距離保護整定值計算：</p><p><b>　　一段整定阻抗：&l

32、t;/b></p><p>　　2. 1QF距離保護二段整定：</p><p>　　與相鄰下級段的一段配合，保護3的一段保護：</p><p>　　按躲過相鄰變壓器出口短路整定：</p><p><b>　　靈敏度校驗：要求</b></p><p><b>　　結論： <

33、/b></p><p>　　4. 保護1Ⅲ段距離保護整定阻抗：</p><p>　　作近后備： 滿足靈敏度校驗</p><p>　　作遠后備：滿足靈敏度校驗</p><p>　　4.3 保護3的整定計算</p><p>　　1. 3QF距離保護整定值計算：</p><p>　　2. 保護3

34、的Ⅱ段保護，與下級相鄰線路保護配合：</p><p>　　3. 與下級變壓器保護配合：</p><p>　　圖4-1 保護3接線圖</p><p>　　4.4 保護6的整定計算</p><p>　　1. 6QF的二段保護，與下級相鄰線路保護配合：</p><p>　　2. 與下級變壓器保護配合：</p>

35、<p>　　4.5 保護8的整定計算</p><p>　　1. 8QF距離保護整定值計算： </p><p>　　2. 與相鄰下級段的一段配合：</p><p>　　3. 按躲過相鄰變壓器出口短路整定：</p><p><b>　　靈敏度校驗：要求</b></p><p><

36、;b>　　結論： </b></p><p>　　4. 保護8Ⅲ段距離保護整定阻抗：</p><p>　　作近后備： 滿足靈敏度校驗。</p><p>　　作遠后備：滿足靈敏度校驗。</p><p>　　具體各個保護整定值計算結果如下表：</p><p>　　表4-1 整定值統(tǒng)計表</p&g

37、t;<p>　　第5章 電網的保護裝置和自動裝置設計</p><p>　　5.1 保護裝置配置</p><p><b>　　1.主保護的配置</b></p><p>　　由系統(tǒng)可知110KV線路配置有眾聯(lián)保護，全線路上任意點故障都能快速切除。保證系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行。</p><p><b>　　2.

38、后備保護的配置</b></p><p>　　考慮保護性能優(yōu)越性：110線路應該配距離保護，但是距離保護復雜而且價格昂貴，維護困難。</p><p>　　考慮經濟的優(yōu)越性：可以嘗試配三段式電流保護，同時由于系統(tǒng)是環(huán)網運行，相當于雙電源運行一定要加方向元件。在110KV等級電力網絡中，三段式電流保護可能在系統(tǒng)最小運行方式下沒有保護范圍，如果系統(tǒng)在最小運行方式下運行的幾率不大的情況下

39、，而且資金不夠的情況下可以嘗試三段式電流保護，基本可以保證系統(tǒng)正常運行。</p><p>　　考慮系統(tǒng)的運行方式：110KV高壓輸電網絡應該屬于大接地電力系統(tǒng)，需要配置零序保護。如上考慮到環(huán)網運行，也要加方向元件。保證保護不誤動作。</p><p>　　繼電保護保護裝置的配置不是一層不變的，要考慮系統(tǒng)運行情況、經濟狀況、人員技能、環(huán)境影響等等情況，但是電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務不變：自動、

40、迅速、有選擇的將故障元件沖系統(tǒng)中切除；反應電力設備的不正常運行狀態(tài)，并根據運行維護條件，動作于發(fā)出信號或跳閘。</p><p>　　5.2 自動裝置配置</p><p>　　電力系統(tǒng)自動裝置是指在電力網中發(fā)生故障或異常時起控制作用的設備，主要包括自動重合閘、備用電源自動投入裝置、低頻減載和失壓解列裝置等設備，電網中自動裝置的型號多、邏輯千變萬化，在實際運行中會暴露一些問題。</p&g

41、t;<p>　　1.配置重合閘：在電力系統(tǒng)故障中，打多數(shù)故障是輸電線路故障。運行經驗表明大多數(shù)線路故障是“瞬時性”故障，此時，如果把斷開的線路在合上，就能恢復正常供電。</p><p>　　2.配置備用電源自動投入裝置：當線路或用電設備發(fā)生故障時，能夠自動迅速、準確的把備用電源投入用電設備中或把設備切換到備用電源上，不至于讓用戶斷電的一種裝置。</p><p><b&g

42、t;　　結 論</b></p><p>　　本課程設計是對110kv單電源環(huán)形網絡進行繼電保護設計，根據繼電保護的四性：可靠性，靈敏性，選擇性，速動性，來進行設計。在本設計中，對電網中的各個原件的參數(shù)進行了計算，計算出了輸電線路的等值電抗，各個變壓器的等值電抗，以及發(fā)電機的等值電抗，并且對運行方式做出了選擇和總結。同時，對電網之中的短路電流進行了計算。當母線故障時，對各個保護點的各種短路電流做出

43、了計算。在此之外，對保護點的保護方式進行了選擇和整定計算，并且對靈敏度進行了校驗。最后，還對電網的保護裝置和自動裝置進行了設計，完成了本次設計。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在這次課程設計的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。首先我要感謝我的指導老師**老師在課程設計上給予我的指導、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次課程

44、設計的主要原因。更重要的是老師幫我解決了許多技術上的難題，讓我能把設計做得更加完善。</p><p>　　在此期間，我不僅學到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設計能力。通過此次課程設計，我發(fā)現(xiàn)了我還有很多不足的地方，有很多知識要去了解，也有很多已經學習過的知識點，我還沒有掌握住。這也激發(fā)了我進一步去學習的動力。</p><p>　　其次，我要感謝幫助過我的同學，他們也為我解決

45、了不少我不太明白的設計上的難題。同時也感謝學院為我提供的良好的做課程設計的環(huán)境。</p><p>　　最后再一次感謝所有在設計中曾經幫助過我的良師益友和同學。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]尹項根，曾克娥．電力系統(tǒng)繼電保護原理與應用［M］．華中科技大學出版社，2001. </p><

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