l10千伏单电源环形网络相间短路保护地整定计算

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1、word国际学院课程设计报告(20122013学年第二学期)题目110千伏单电源环形网络相间短路保护的整定计算院系、部电气工程系课程名称电力系统综合课程设计专业电气自动化技术班级20 1 1级电气工程1班学号3某某john指导教师教师32 / 33目录第一章原始资料3第二章设计容51、计算网络各参数52、运行方式的选定63、最大短路电流计算74、线路保护方式确实定91AB线路1QF的整定91BC线路3QF的整定 101DB线路5QF的整定 121DA线路7QF的整定 135、继电保护的主接线图 146、继电保护综合评价 16第三章设计心得17第四章参考文献17第一章原始资料1网络的接线如图1-

2、1所示图112网络中各线路均采用带方向或不带方向的电流电压保护，变压器均采用纵差动保护作为主要保护。其中变压器均为YD 11接线。3发电厂的最大发电容量为350兆瓦，最小发电容量为250兆瓦。4网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行。5允许的故障切除时间为秒。6110千伏开关均采用DW3110型(MKM-110型)，它的跳闸时间为0.03秒。8线路A2、B3、A4、D2的最大负荷电流分别为230A、150A、230A、140A，负荷的自启动系数均为K3 = 。9各变电所引出线上后备保护的动作时间如图示，后备保护的Dt= s。10线路的电抗均为欧/公里。电压互感器的变比为110000/

3、100。其它参数如图11所示。设计容1选择相应计算短路点，并计算各段路点的短路电流IK和剩余电压Ures。注意：计算U和I 时，必须说明系统运行方式、短路点与短路类型的决定原resK如此或依据，以与计算时考虑的其他因素。计算结果除用表格列出外，并需列出计算时采用的公式与计算举例不必列出每个计算值的计算过程。表格形式如表1-1 所示，剩余电压表格和短路电流表格一样。2确定保护1、3、5、7(或2、4、6、8)的保护方式，以与它们的Ipu动作电流整定值、Upu动作电压整定值、Kesn灵敏系数和tpu动作时限整定值。注意：在做保护方式的选择与整定计算时，应说明所选用保护方式的原如此，每个保护的整定计

4、算条件，并用表格列出整定计算结果。整定计算时所采用的整定计算公式与各种系数的数值也应列出可不必详细列出各个保护的整定计算过程，只需举例说明一下计算方法。表格形式如表1-2 和表1-3 所示。3绘出保护5(或4)的继电保护接线图(包括原图和展开图)，并要用表格列出该保护需要设备的型号、规格与数量。4根据“继电保护和安全自动装置技术规程与题目给定的要求，从选择性、灵敏性、速动性与可靠性四个方面来对本网络所采用的保护进展评价。1、计算网络各参数第二章设计容计算短路电流时，各电气量如电流、电压、功率和电抗等的数值，可用有名值表示，也可用标么值表示。为了计算方便，在低压系统中宜用有名值计算法，在高压系统

5、中宜用标么值计算法。标么值计算法标么值就是相对值算法，用新选单位进展某物理量的衡量，衡量的值称标么值。有名值计算法每个电气参数的单位是有名的，而不是相对值。在比拟简单的网络中计算短路电流也常常采用此方法，在使用此方法计算短路电流时，应特别注意的是:必须将各电压等级的电气参数都归算到同一电压等级上来。1电机参数的计算发电机的电抗有名值：X= Xd(%)UN2发电机的电抗标幺值：100SN Xd (%)SBX* =100SNd式中X (%)发电机次暂态电抗；UN发电机的额定电压；UB基准电压230KV；SB 基准容量100MVA；SN 发电机额定容量，单位MVA。2变压器参数的计算双绕组变压器电抗

6、有名值： UK(%)UN2XT =100SN双绕组变压器电抗标幺值：XT* =Uk(%)SB100SN式中UK(%)变压器短路电压百分值；UN发电机的额定电压；UB基准电压230KV；SB基准容量100MVA；SN变压器额定容量。假设选取基准功率Sd=100MVA，基准电压Ud =115V，基准电流I = Sd d3UD=1001033115=,基准电抗Z = Ud d3Id=1151033502=。1电机与变压器参数的计算=X=X=XSd=0.129100XG1G2G3d SN50=X= UkSd10.5100XT1T2100 SN10040= UkSd10.5100XT3100 SN100

7、60=X=X=X=X= UkSd10.5100XT4T5T6T7T8100 SN100202输电线路参数的计算Z= ZLAB=ZLABSd100=0.440Ud21152Sd100=0.460ZLBCLBC2Ud1152Z= ZLCDLCDSd 100=0.450Ud21152Z= ZLDALDASd 100=0.450Ud211522、运行方式的选定原如此确定运行方式就是确定最大和最小运行方式，通常都是根据最大运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，在其它运行方式下也一定能保证选择性，灵敏度的校验应根据最小运行方式来校验，因为只要在最小运行方式下灵敏度一定能满足要求。1最大运行方式在一样地

8、点发生一样类型短路时流过保护安装处的电流最大，对继电保护而言称为系统最大运行方式，对应的系统等值阻抗最小。它是指供电系统中的发电机，变压器，并联线路全投入的运行方式。系统在最大运行方式工作的时候，等值阻抗最小，短路电流最大，发电机容量最大。2最小运行方式在一样地点发生一样类型短路时流过保护安装处的电流最小，对继电保护而言称为系统最小运行方式，对应的系统等值阻抗最大。它是指供电系统中的发电机，变压器，并联线路局部投入的运行方式。系统在最小运行方式工作的时候，等值阻抗最大，短路电流最小，发电机容量最小。最大运行方式下的最小电源阻抗Zsmin=+ 22()最小运行方式下的最大电源阻抗Zsmin=+2

9、23、最大短路电流计算，并计算各段路点的短路电流Ik和剩余电压Ures。为计算动作电流，应该计算最大运行方式下的三相短路电流，为检验灵敏度要计算最小运行方式下的两相短路电流。为计算1QF、3QF、5QF、7QF 的整定值，根据如上系统图可知，最大运行方式要求8QF 断开，等值阻抗图如下：k计算三相短路电流：I(3)=IdZ+ZsminL(2)3(3)k计算两项短路电流：Ik= 2 Iresk计算剩余电压：U=I(3)以K1点发生三相短路为例(3) =Id ZLIK1Z+Z+ Z+ Z+ZsminLAB=LBCLCDLCD(2)=3I(3)=3 IK12 K1(3) Z2Ures1 =Ik1LD

10、A同理得K2、K3、K4G各个短路点短路电流和剩余电压保系短统Ik运I(3)KAI(2)KA护行最大运行方式最小运行方式路方代式号点K1K2K3K4K51IkUresKAUresKA保系短统运护行最大运行方式最小运行方式路方代式号点K1K2K3K4K5电网的短路电流分布图4、线路保护方式确实定一线路保护配置的一般原如此1考虑经济的优越性：可以尝试配三段式电流保护，同时由于系统是环网运行，相当于双电源运行一定要加方向元件。在110KV等级电力网络中，三段式电流保护可能在系统最小运行方式下没有保护围，如果系统在最小运行方式下运行的几率不大的情况下，而且资金不够的情况下可以尝试三段式电流保护，根本可

11、以保证系统正常运行。2对于110KV与以上的电压电网的线路继电保护一般都采用近后备原如此。当故障元件的一套继电保护装置拒动时，由相互独立的另一套继电保护装置动作切除故障。而当断路器拒绝动作时，启动断路器失灵保护，断开与故障元件相连的所有联接电源的断路器。3对瞬时动作的保护或瞬时段保护，其整定值应保证在被保护元件发生外部故障时，继保装置可靠且不动作，但单元或线路变压器组的情冰况除外。4110KV线路保护应按加强主保护简化后备保护的根本原如此配置和整定。其中两套全线速动保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立；每一套全线速动保护对全线路发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障；两套全线速动保护应

12、具有选相功能；两套主保护应分别动作于断路器的一组跳闸线圈；两套全线速动保护分别使用独立的远方信号传输设备；具有全线速动保护的线路，其主保护的整组动作时间应为：对近端故障不大于20毫秒；对远端故障不大于30毫秒。5考虑系统的运行方式：110KV高压输电网络应该属于大接地电力系统，需要配置零序保护。如上考虑到环网运行，也要加方向元件。保证保护不误动作。二保护方式确实定与动作值的整定保护1、3、5、7的等效电路图如如下图所示。1AB线路1QF的整定瞬时电流速断保护KBMAX线路AB末端的最大三相短路电I(3)rel取K，如此保护1的电流保护第I段动作电流为I=KI(3)Iop1relKBMAX保护围

13、的校验最小运行方式下，AB线路X处两相短路的电流为：(2)=UNIKMIN2(Zsmax+X%ZLAB)X% ZLAB=UN 2I Z=(2)smaxkmin110 X%=8.7%15%带时限电流速断保护:与保护5的第I段相配合KDMAX保护5的电流保护第I段动作电流为I(3)I=KI(3)Iop5relKDMAX=1.1 ，如此I=KII5取Krelop3relop53动作时限为t灵敏度校验=tI+ tKCMIN本线路BC末端的最小两相短路电流I(2)故Ksen=I(2)IKCMINop3灵敏度不满足要求，可与保护5的电流保护第II段相配合。定时限过电流保护的整定计算动作电流的整定rel取K

14、re，KIII=，KstIII KstIII=Krel I=Iop3KreIIILMAXIII动作时限为t3灵敏度校验=t5+ t=1+2t=2sKCMIN作近后备时，按本线路BC末端的最小两相短路电流I(2)来校验，即(2)IKCMIN=IKsen =IIIop3KDMIN作远后备时，按相邻线路BD末端的最小两相短路电流I(2)来校验，(2)IKDMIN=IKsen =IIIop33DB线路5QF的整定瞬时电流速断保护KDMAX线路DB末端的最大三相短路电I(3)rel取K，如此保护5的电流保护第I段动作电流为I=KI(3)Iop5relKDMAX保护围的校验最小运行方式下，DB线路X处两相

15、短路的电流为：(2)=UNIKMIN2(Zsmax+X%ZLDB)X% ZLDB=UN 2I Z=(2)smaxkmin110 X%=98.8%15%带时限电流速断保护:与保护7的第I段相配合KAMAX保护7的电流保护第I段动作电流为I(3)I=KI(3)=1.30.654=Iop7relKAMAX=1.1 ，如此I=KII7取Krelop5relop75动作时限为t灵敏度校验=tI+ tKDMIN本线路DB末端的最小两相短路电流I(2)故Ksen=I(2)IKDMINop5灵敏度不满足要求，可与保护7的电流保护第II段相配合。定时限过电流保护的整定计算动作电流的整定rel取Kre，KIII=

16、，KstIII KstIII=Krel I=Iop5KreIIILMAXIII动作时限为t5灵敏度校验=t7+tKDMIN作近后备时，按本线路DS末端的最小两相短路电流I(2)来校验，即(2)IKDMIN=IKsen =IIIop5KAMIN作远后备时，按相邻线路DA末端的最小两相短路电流I(2)来校验，(2)IKAMIN=IKsen =IIIop53DA线路7QF的整定保护7 在网络的末端，所以不存在与下级保护的配合问题，其速断保护第一段的整定电流按躲过本线路的最大负荷电流来整定，保护线路全长，第二段按过负荷的方式整定，所以不需要第三段。瞬时电流速断保护KAMAX线路DA 末端的最大三相短路

17、电流I(3)rel取K，如此保护7 的电流保护第I 段动作电流为I=K I(3)Iop7relKAMAX保护围的校验最小运行方式下，DA线路X处两相短路的电流为：(2)=UNIKMIN2(Zsmax+X%ZLDA)X% ZLDA=UN 2I Z=(2)smaxkmin110 20.567X%=300%15%过负荷保护的整定动作电流的整定rel取Kre，KIII=，KstIII KstII=Krel I=Iop7KreIILMAX动作时限为t7=0灵敏度校验KAMIN作近后备时，按本线路DA末端的最小两相短路电流I(2)来校验，即(2)IKAMIN=IKsen =IIIop5保 护 编IKA1Q

18、F3QF5QF7QF备注第 I 段IIop保护X围%8.7%100%98.8%300%第 II 段IIIoptII0KIIsen第 III 段IIIIop-tIII2s-III-近后备-远后备是否加电流电压互锁环节加不加不加不加整定参数号Ksen5、绘出保护5(或4)的继电保护接线图(包括原图和展开图)，并要用表格列出该保护需要设备的型号、规格与数量。KA1KA2KA3KA4KA5KA6KA7KT1KT2KCOKCOKT1KT25DLYR直流控制电源母线无时限电流速断保护带时限电流速断保护定时限过流速断保护延时速度按时限定时时限跳闸回路设设备备要型号数量电流继电器KALL-5C7时间继电器KT

19、SS-21B2出口继电器KCODZ-824E1信号继电器KSDX-19E1电流互感器TA2电压互感器TV2跳闸线圈YR16、根据“继电保护和安全自动装置技术规程与题目给定的要求，从选择性、灵敏性、速动性与可靠性四个方面来对本网络所采用的保护进展评价。一个继电保护装置的好坏，主要是从它的选择性、灵敏性、速动性与可靠性等方面衡量的。1、选择性电流速断保护只能保护线路的一局部，限时电流速断保护只能保护线路全长，但不能作为下一段线路的后备保护，因此必须采用定时限过电流保护作为本线路和相邻下一线路的后备保护。实际上，电流速断保护I段常常不能通过灵敏度的校验，主要是因为系统运行方式变化比拟大，在最小运行方

20、式下，保护I段往往没有保护围，为此，常使用电流电压联锁保护代替电流速断保护，实现I段的主保护。本设计中，为了保证选择性，采用了功率方向元件，并通过上下级之间的配合实现了保护的选择性。2、速动性电流电压保护第一段与第二段共同作为线路的主保护，能满足网络主保护的速动性要求。而第三段保护如此因为越接近电源，动作时间越长，有时动作时间长达好几秒，因而一般情况下只能作为线路的后备保护。本设计的主保护动作时间满足题目要求。3、灵敏度电流保护的灵敏度因系统运行方式的变化而变化。一般情况下能满足灵敏度要求。但在系统运行方式变化很大，线路很短和线路长而负荷重等情况下，其灵敏度可能不容易满足要求，甚至出现保护围为

21、零的情况。三段式电流保护的主要优点是简单、可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。缺点是它的灵敏度受保护方式和短路类型的影响，此外在单侧电源网络中才有选择性。4、可靠性电流保护的电路构成，整定计算与调试维修都较为简单，因此，它是最可靠的一种保护。计算整定过程的几个注意点：1单电源环形网络的相间短路保护可采用带方向或不带方向的电流电压保护，因此在决定保护方式前，必须详细地计算短路点短路时，渡过有关保护的短路电流和保护安装处的剩余电压，然后根据计算结果和题目的要求条件下，尽可能采用简单的保护方式。2系统运行方式的考虑除了发电厂发电容量的最大和最小运行方式外，还必须考虑在设备检修或故障切除的情况下，发

22、生短路时渡过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便计算保护的整定值灵敏度。3在求不同保护的整定值和灵敏度时，应该注意短路点的选择。4后备保护的动作电流必须配合，要保证较靠近电源的上一元件保护的动作电流大于下一元件保护的动作电流，且有一定的裕度，以保证选择性。第三章设计心得理解这次课程设计的课题容，熟悉并掌握电力系统的三段式保护，能看懂电力系统网络图，查阅其他资料了解电流互感器和电压互感器的选择，以与主保护和后备保护的配置等，心得如下：进一步理解了继电保护的重要性，与其对继电保护的选择的原如此有了进一步的理解。而在三段式电流保护满计算中，根据系统网络图分析，来确定系统运行的最大方式和最

23、小方式，1QF、3QF、5QF的整定要在8QF 断开的情况下求得最大短路电流，然后在进展整定计算，其电流反方向是顺时针旋转的，而2QF、4QF、6QF的整定如此是要在8QF闭合去情况下计算的，其电流方向是逆时针旋转。当三段式整定计算中出现灵敏系数不能满足要求，当发生部故障时可能启动不了，可以考虑进一步延伸限时电流速断的保护，或降低本线路限时电流速断保护的整定值，以保证灵敏性。这次课程设计虽然花了我很多的精力和时间，但是我觉得这是很直得的，我通过这一次作业，让我更深刻理解了理论上的东西，也可以说是学以致用了。我觉得这不仅仅是在教我们如何去实践理论上的知识，更重要的是教会了我们应用知识的一种方法，我认为我们之所以要上学，是因为我们需要一种思维，一种会不断发现问题然后不断去解决问题的思维，这是解决我们自立根生的根本方法。我相信通过这次课程设计都会让我们有进一步的成长。第四章参考文献1 项根，曾克娥电力系统继电保护原理与应用M华中科技大学，2001.2许建安，王风华电力系统继电保护整定计算M中国水利水电，2007.3 钟自勤继电保护装置与二次回路故障检修典型实例M机械工业，2006.4 吴必信电力系统继电保护同步训练M中国是力，20035 学军继电保护原理M中国电力，20046丽华电力工程根底M机械工业，20057介才工厂供电M机械工业，2004