电气工程及其自动化专业优秀毕业论文

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1、电气工程及其自动化专业优秀毕业论文 毕 业 论 文第 1 章 绪 论第节电力系统继电保护的作用第节继电保护的基本特性1 2 1 选择性1 2 2 速动性1 2 3 灵敏性1 2 4 可靠性第2章 发电机 变压器 线路的参数计算第21节 元件参数的意义第22节 系统元件参数的计算221 元件参数计算原则222 元件参数一览表第3章 电流 电压互感器及变压器中性点的选择 第31节 输电线路电流 电压互感器的选择311 输电线路 CT的选择 312 输电线路 PT的选择第32节 变压器中性点的选择321 变压器中性点的选择原则第4章 系统运行方式的选择第41节系统最大最小运行方式的意义第42节 系统

2、运行方式的选择第 5 章 短路计算 第 51 节 短路的概述511 短路的后果第 52 节短路计算的意义521 短路计算的目的522 计算短路电流的基本程序第 53 节短路计算531 短路电流计算结果第 6章 相间距离保护整定和灵敏度检验第 61 节 概述611 距离保护的基本概念612 阻抗继电器613 距离保护的基本特性第 62 节 相间距离保护装置各保护段定值配合的原则621 距离保护定值配合原则第 63 节 距离保护整定计算631 距离保护段整定计算632 距离保护II段整定计算633 距离保护III段整定计算第 64节 距离保护整定和灵敏度校验641 1号断路器距离保642 2号断路

3、器距离保643 3号断路器距离保644 5号断路器距离保第7章 电力网零序继电保护方式选择与整定计算第 71 节 概述711零序保护原理712零序电流保护的特点第 72 节 零序电流保护整定计算的运行方式分析721 接地短路电流电压的特点722 接地短路计算的运行方式选择723 流过保护最大零序电流的运行方式选择第 73 节 零序电流保护的整定计算731 零序电流保护I段的整定732 零序电流保护II段的整定733 零序电流保护III段保护的整定第8章 自动重合闸选择及整定第 81 节 自动重合闸的选择第 82 节自动重合闸的基本要求第 83 节自动重合闸整定计算831自动重合闸整定原则832

4、自动重合闸整定结果第9章 发电机变压器保护第91 节发电机保护911发电机保护整定原则912发电机变压器组913发电机保护整定结果详见计算书第8章42-45页第92节 变压器保护整定921变压器保护整定922发电机变压器保护整定923变压器保护整定结果详见计算书第8章45-47页第10章 WXB11C型微机继电保护装置的介绍与整定第101节 装置介绍1011 装置硬件特点1012 保护配置及特点1013 主要技术数据1014 交流回路过负载能力1015 功耗1016 整定范围1017 精确工作范围1018 精度1019 整组动作时间10110允许环境温度10111湿度10112 振动10113

5、绝缘耐压10114 抗干扰性第102节 WXB-11C微机继电保护整定原则1021距离保护定值整定计算1022距离保护定值清单1022零序保护及重合闸整定第103节 WXB-11C型微机保护性能分析1031距离保护1032零序保护 致谢第 1 章 绪 论第节电力系统继电保护的作用电力系统的运行要求安全可靠电能质量高经济性好但是电力系统的组成元件数量多结构各异运行情况复杂覆盖的地域辽阔因此受自然条件设备及人为因素的影响可能出现各种故障和不正常运行状态故障中最常见危害最大的是各种型式的短路为此还应设置以各级计算机为中心用分层控制方式实施的安全监控系统它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施控制这样

6、才能更进一步地确保电力系统的安全运行第节继电保护的基本特性动作于跳闸的继电保护在技术上一般应满足四个基本要求即选择性速动性灵敏性和可靠性2 快速切除故障可以减少发电厂厂用电及用户电压降低的时间加速恢复正常运行的过程保证厂用电及用户工作的稳定性因此快速切除短路故障所有电动机在故障切除后都可以继续正常运行因而保证发电厂和用户工作的稳定性通常要求在发电厂母线上的引出线上发生短路故障机端母线电压下降到额定电压60以下时必须无时限地切除故障3 快速切除故障可以减轻电气设备和线路的损坏程度4 快速切除故障可以防止故障的扩大提高自动重合闸和备用电源或设备自动投入成功率从上述理由可知快速切除鼓掌对提高电力系统

7、运行的可靠性具有重大的意义切除故障的时间是指从发生短路故障的时刻起到断路器跳闸电弧熄灭为止的时间它等于继电保护装置的动作时间与断路器跳闸时间之和所以为了保证快速切除故障除了加快保护装置的动作时间之外还必须采用快速跳闸 断路器1 2 3 灵敏性所谓继电保护装置的灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时保护装置的反映能力1 2 4 可靠性所谓保护装置的可靠性是指在拨户范围内发生的故障该保护应该动作时不应该由于它本身的缺陷而拒绝动作而在不属于它动作的任何情况下则应该可靠不动作要求继电保护装置有很高的可靠性是非常重要的因为博爱户装置的拒绝动作或误动作都将给电力系统和用户带来

8、严重的损失所以在设计安装和维护继电保护装置时必须满足可靠性的要求以上四个基本要求是设计培植和维护继电保护的依据又是分析评价继电保护的基础这四个基本要求之间是相互联系的但往往由存在着矛盾因此在实际工作中要根据电网的结构和用户的性质辩证地进行统一第2章 发电机 变压器 线路的参数计算元件参数的意义参数计算需要用到标幺值或有名值在实际的电力系统中各元件的电抗表示方法不统一基值也不一样如发电机电抗厂家给出的是以发电机额定容量Sn和额定电压Un为基值的标幺电抗Xd而输电线路电抗通常是用有名值在标幺制中单个物理量均用标幺值来表示标幺值的定义如下标幺值 实际有名值任意单位基准值与有名值同单位可见一个物理量的

9、标幺值就是其有名值与选定的同单位的基准值比值也就是对基准值的倍数值显然同一个实际值当所选的基准值不同是其标幺值也不同所以当诉说一个物理量的标幺值是必须同时说明起基准值多大否则仅有一个标幺值是没意义的使用标幺值首先必须选定基准值电力系统的各电气量基准值的选择在符合电路基本关系的前提下原则上可以任意选取系统各元件参数的计算是进行以后各种计算的基础例如各种网络化简和短路零序电流的计算等等 系统元件参数的计算221 元件参数计算原则参数计算需要用到标幺值或有名值因此做下述简介在实际的电力系统中各元件的电抗表示方法不统一基值也不一样如发电机电抗厂家给出的是以发电机额定容量Sn和额定电压Un为基值的标幺电

10、抗Xd而输电线路电抗通常是用有名值在标幺制中单个物理量均用标幺值来表示标幺值的定义如下标幺值 实际有名值任意单位基准值与有名值同单位显然同一个实际值当所选的基准值不同是其标幺值也不同所以当诉说一个物理量的标幺值是必须同时说明起基准值多大否则仅有一个标幺值是没意义的当选定电压电流阻抗和功率的基准值分别为UBIBZB和SB时相应的标幺值为U UUB 2-1 I I IB 2-2Z ZZB 2-3 S SSB 2-4使用标幺值首先必须选定基准值电力系统的各电气量基准值的选择在符合电路基本关系的前提下原则上可以任意选取四个物理量的基准值都要分别满足以上的公式因此四个基准值只能任选两个其余两个则由上述关

11、系式决定至于先选定哪两个基准值原则上没有限制但习惯上多先选定UB B这样电力系统主要涉及三相短路的IB ZB 可得U 2-5UU2B 2-6U和原则上选任何值都可以但应根据计算的内容及计算方便来选择通常UB多选为额定电压或平均额定电压B可选系统的或某发电机的总功率有时也可取一整数如1001000MVA等3标幺值的归算 精确的计算法再标幺值归算中不仅将各电压级参数归算到基本级而且还需选取同样的基准值来计算标幺值 1将各电压级参数的有名值按有名制的精确计算法归算到基本级再基本级选取统一的电压基值和功率基值 2各电压级参数的有名值不归算到基本值而是再基本级选取电压基值和功率基值后将电压基值向各被归算

12、级归算然后救灾各电压级用归算得到的基准电压和基准功率计算各元件的标幺值 近似计算标幺值计算的近似归算也是用平均额定电行计算标幺值的近似计算可以就在各电压级用选定的功率基准值和各平均额定电压作为电压基准来计算标幺值即可本网络采用近似计算法选取基准值SB 100MVA UB1 115 KV UB2 105 KV UB3 63 KV计算结果为 计算结果详细过程见计算书第1页222 元件参数一览表电源 参数计算表 2-1 名称额定容量功率因数Xd正序电抗GSBCOS标幺值有名值 发电机A43 MVA08028065186116发电机B75MVA08015022645发电机C3125MVA0801650

13、152669828变压器 参数计算表 2-2 变压器名称变压器额定容量MVA变比短路电压百分比绕组电抗标幺值有名值UkXTXTT140 MVA105 0262534716T215 MVA1050792575T3315 MVA 105033344083 T410 MVA105105138863 T520 MVA105052569431线路名称长度KM正负序电阻正负序电抗零序电阻零序电抗有名值标幺值有名值标幺值有名值标幺值有名值标幺值L1305100386120090715301157420318L2305100386120090715301157420318L330510038612 00907

14、1530115742 0318L4601020077124018153060231413209981线路 参数计算表 2-3 第3章 电流 电压互感器及变压器中性点的选择 第31节 输电线路电流 电压互感器的选择311 输电线路 CT的选择 1CT的作用电流互感器将高压回路中的电流变换为低压回路中的小电流并将高压回路与低压回路隔离使他们之间不存在电的直接关系额定的情况下电流互感器的二次侧电流取为5A这样可使继电保护装置和其它二次回路的设计制造标准化电保护装置和其它二次回路设备工作于低电压和小电流不仅使造价降低维护方便而且也保证了运行人员的安全电流互感器二次回路必须有一点接地否则当一二次击穿时造

15、成威胁人身和设备的安全2CT的选择和配置型号电流互感器的型号应根据作用环境条件与产品情况选择一次电压Ug UnUg-电流互感器安装处一次回路工作电压Un-电流互感器的额定电压一次回路电流I1nIgIg电流互感器安装处一次回路最大电流I1n电流互感器一次侧额定电流准确等级用于保护装置为05级用于仪表可适当提高 二次负荷S2SnS2-电流互感器二次负荷Sn-电流互感器额定负荷输电线路上CT的选择根据最大极限电流来选择最大极限电流值可查计算书由IL20995A可知1-6号断路器可选变比为2150 5 型号为LCWD-110由IL7873可知7-10号断路器可选变比为100 5 型号为LCWD-110

16、 312 输电线路 PT的选择1PT的作用电压互感器的作用是将一次侧高电压成比例的变换为较低的电压实现了二 次系统与一次系统的隔离保证了工作人员的安全电压互感器二次侧电压通常为100V这样可以做到测量仪表及继电器的小型化和标准化2PT的配置原则型式电压互感器的型式应根据使用条件选择在需要检查与监视一次回路单相接地时应选用三相五柱式电压互感器或具有三绕组的单相互感器组一次电压的波动范围11Un U1 09Un二次电压100V准确等级电压互感器应在哪一准确度等级下工作需根据接入的测量仪表继电器与自动装置及设备对准确等级的要求来确定二次负荷S2Sn3 输电线路上PT变比的选择线路电均为110KV故选

17、用三相屋外的PT由发电厂电气部分课设参考资料查得变比为110电力网中性点的接地方式决定了变压器中性点的接地方式主变压器的侧采用中性点直接接地方式凡是中低压有电源的升压站和降压站至少有一台变压器直接接地 终端变电所的变压器中性点一般接地 变压器中性点接地点的数量应使用电网短路点的综合零序电抗4所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地以便于运行调度灵活选择接地点当变压器中性点可能断开运行时若该变压器中性点绝缘不按线电压设计应在中性点装设避雷器的保护5选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成为中性点不接地系统双母线界限有两台及以上变压器时可考虑两台主变压器中性点接地根据上述原则本次设计的变压

18、器中性点的接地方式为表31名称发电厂变电站变压器数4 台2 台接地数目3 台2台第4章 系统运行方式的选择系统最大最小运行方式的意义411 最大运行方式计算短路电流时运行方式的确非常重要因为它关系到所选的保护是否经济合理简单可靠以及是否能满足灵敏度要求等一系列问题保护的运行方式是以通过保护装置的短路电流大小来区分的根据系统最大负荷的需要电力系统中的发点设备都投入运行或大部分投入运行以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式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412 最小运行方式根据系统最小负荷投

19、入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式称为最小运行方式对继电保护来说是短路时通过保护的短路电流最小的运行方式对通常都是根据最大运行方式来缺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运行因为只要在最小运行方式下灵敏度一定能满足要求它是指供电系统中的发电机变压器并联线路部分投入的运行方式系统在最小运行方式工作的时候应该满足等值阻抗最大短路电流最小发电机容量最小的条件系统运行方式的选择系统最大最小运行方式的结果为详细过程见计算书第15-25页DL1最大运行方式A厂运行L4双回线运行最小运行方式A厂运行L4单线运行DL2最大运行方式

20、A厂运行L4双回线运行最小运行方式A厂运行L4单线运行DL3DL4最大运行方式A厂停行L4单线运行最小运行方式A厂运行L4双回线运行DL5 DL6最大运行方式A厂运行L4单线运行 最小运行方式A厂停行L4双回线运行第 5 章 短路计算 第 51 节 短路的概述短路是电力系统最常见的故障所谓短路是指一切不正常的相程与相或中性点接地系统中相与地之间的短路511 短路的后果短路故障对电力系统的正常运行会带来严重后果主要表现在如下几方面 1 短路故障使短路点附近的某些支路中流过巨大的短路电流大容量系统中可达数万或数十万安培产生的电动力效应可能使电气设备变形或损坏 2 巨大短路电流的热效应可能烧坏设备

21、3 短路时短路点的电压比正常运行时低如果是三相短路则短路点的电压为零这必然导致整个电网电压大幅度的下降可能使部分用户的供电受到破坏接在网络中的用电设备不能正常工作如在用电设备中占有很大比重的异步电动机其电磁转矩与电压的平方成正比当电压下降幅度较大时电动机将停止转动在离短路点较远的电动机因电压下降幅度较小而能继续运转但它的转速将降低导致产生废次产品此外由于电压下降转速降低而电动机拖动的机械负载又未变化电动机绕组将流过较大的电流如果短路持续时间较长电动机必然过热使绝缘迅速老化缩短电动机的寿命 4 影响电力系统运行的稳定性在由多个发电机组成的电力系统中发生短路时由于电压大幅度下降发电机输出的电磁功率

22、急剧减少如果由原动机供给的机械功率来不及调整发电机就会加速而失去同步使系统瓦解而造成大面积停电这是短路造成的最严重最危险的后果 5 对通信干扰第 52 节 短路计算的意义521 短路计算的目的短路故障对电力系统正常运行的影响很大所造成的后果也十分严重因此在系统的设计设备选择以及系统运行中都应着眼于防止短路故障的发生以及在短路故障发生后要尽量限制所影响的范围短路的问题一直是电力技术的基本问题之一无论从设计制造安装运行和维护检修等各方面来说都必须了解短路电流的产生和变化规律掌握分析计算短路电流的方法针对本次设计短路电流计算的主要目的是继电保护的配置和整定系统中应配置哪些继电保护以及保护装置的参数整

23、定都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析而且不仅要计算短路点的短路电流还要计算短路电流在网络各支路中的分并要作多种运行方式的短路计算电力工程中计算短路电流的目的还很多不可能一一列举如确定中性点的接地方式验算接地装置的接触电压和跨步电压计算软导线的短路摇摆计算输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等都需要计算短路电流综上所述对电力系统短路故障进行计算和分析是十分重要的无论是电力系统的设计或是运行和管理各环节都免不了对短路故障的分析和计算但是实际的电力系统是十分复杂的突然短路的暂态过程更加复杂要精确计算任意时刻的短路电流非常困难然而实际工程中并不需要十分精确的计算结果但却要求计算方法简捷适用其

24、计算结果只要能满足工程允许误差即可因此工程中适用的短路计算是采用在一定假设条件下的近似计算法 这种近似计算法在电力工程中称为短路电流实用计算522 计算短路电流的基本程序短路电流计算是电力系统基本计算之一一般采用标幺制进行计算对于已知电力系统结构和参数的网络短路电流计算的主要步骤如下1 制定等值网络并计算各元件在统一基准值下的标幺值2 网络简化对复杂网络消去电源点与短路点以外的中间节点把复杂网络简化为如下两种形式之一3一个等值电势和一个等值电抗的串联电路4多个有源支路并联的多支星形电路5 考虑接在短路点附近的大型电动机对短路电流的影响6计算指定时刻短路点发生某种短路时的短路电流含冲击电流和短路

25、全电流有效值7 计算网络各支路的短路电流和各母线的电压一般情况下三相短路是最严重的短路某些情况下单相接地短路或两相接地短路电流可能大于三相短路电流因此绝大多数情况是用三相短路电流来选择或校验电气设备另外三相短路是对称短路它的分析和计算方法是不对称短路分析和计算的基础第 53 节 短路计算531短路电流计算结果DL1大方式下B母线短路时流过1DL的零序电流为IDL10 06239-800502 313978-800 A小方式下1DL15处短路时流过1DL的零序电流为IDL10 23442-8780502 1176788-800ADL2 大方式下A母线短路时流过2DL的零序电流为IDL20 141

26、64-7540502 711033-7540 A小方式下2DL15处短路时流过2DL的零序电流为IDL10 24552-8480502 123251-8480ADL3 大方式下B母线短路时流过3DL的零序电流为IDL20 0566-821502 284132-8210 A小方式下3DL15处短路时流过3DL的零序电流为IDL10 19191-8460502 963388-8460A DL4计算结果同DL3DL5 大方式下C母线短路时流过5DL的零序电流为IDL20 0977-780502 490454-780 A小方式下5DL15处短路时流过5DL的零序电流为IDL10 22177-82705

27、02 1113285-8270ADL6计算结果同DL5第 6章 相间距离保护整定和灵敏度检验第 61 节 概述611 距离保护的基本概念 由于电力系统的迅速发展出现了一些新的情况系统的运行方式变化增大长距离负荷线路增多网络结构复杂化在这些情况下相间的电流电压保护的灵敏度快速性选择性往往不能满足要求 电流电压保护是依据保护安装处测量电流电压的大小及相应的动作时间来判断故障是否发生以及是否属于内部故障因不受系统的运行方式及电网的接线影响大可以联想到对一个被保护元件在其一端装设的保护如能测量出故障点至保护安装处的距离并于保护范围对应的距离比较即少判断出故障点位置从而决定其行为这种方式显然不受运行方式

28、和接线的影响这样构成的保护就是距离保护显然它是适应新的情况的保护612 阻抗继电器 阻抗继电器是距离保护装置的主要元件它是反映从故障点至保护安装之间阻抗值大小的的测量元件通常称为阻抗继电器阻抗继电器的种类很多但根据其基本性质可分为两大类即第I类阻抗继电器和第II类阻抗继电器第I类阻抗继电器的主要特点是它的动作特性可直接表示在阻抗或导纳复数平面上因而可利用它在复数平面上的特性曲线对继电器在各种故障方式及系统运行方式下的行为进行分析这些特性曲线都可以表示为通入继电器的电压与电流的某种函数根据各种不同的构成方式可以得到圆直线椭圆平行四边形等各种轨迹曲线也可以构成带有方向性的圆特性及带有偏移的圆特性曲

29、线对于第II类阻抗继电器根据它的动作原理其动作特性不能表示成为复数平面上的单一变量Z的某个函数曲线因而只能根据继电器的原始动作方程式以及具体的系统运行方式和故障类型对继电器的动作行为进行分析所以其特性分析较为复杂613 距离保护的基本特性 1 距离保护的基本构成距离保护是以反映从故障点到保护安装处之间阻抗大小距离大小的阻抗继电器为主要元件测量元件动作时间具有阶梯性的相间保护装置当故障点至保护安装处之间的实际阻抗大雨预定值时表示故障点在保护范围之外保护不动作当上述阻抗小于预定值时表示故障点在保护范围之内保护动作当再配以方向元件方向特性及时间元件即组成了具有阶梯特性的距离保护装置 2 距离保护的应

30、用距离保护可以应用在任何结构复杂运行方式多变的电力系统中能有选择性的较快的切除相间故障当线路发生单相接地故障时距离保护在有些情况下也能动作当发生两相短路接地故障时它可与零序电流保护同时动作切除故障因此在电网结构复杂运行方式多变采用一般的电流电压保护不能满足运行要求时则应考虑采用距离保护装置 3 距离保护各段动作特性距离保护一般装设三段必要时也可采用四段其中第I段可以保护全线路的8085其动作时间一般不大于00301s保护装置的固有动作时间前者为晶体管保护的动作时间后者为机电型保护的动作时间第II段按阶梯性与相邻保护相配合动作时间一般为0515s通常能够灵敏而较快速地切除全线路范围内的故障由II

31、I段构成线路的主要保护第IIIIV段其动作时间一般在2s以上作为后备保护段 4 距离保护装置特点 由于距离保护主要反映阻抗值一般说其灵敏度较高受电力系统运行方式变化的影响较小运行中躲开负荷电流的能力强在本线路故障时装置第I段的性能基本上不受电力系统运行方式变化的影响只要流过装置的故障电流不小于阻抗元件所允许的精确工作电流当故障点在相邻线路上时由于可能有助增作用对于地IIIII段保护的实际动作区可能随运行方式的变化而有所变化但一般情况下均能满足系统运行的要求 由于保护性能受电力系统运行方式的影响较小因而装置运行灵活动作可靠性能稳定特别是在保护定值整定计算和各级保护段相互配合上较为简单灵活是保护电

32、力系统相间故障的主要阶段式保护装置第 62 节 相间距离保护装置各保护段定值配合的原则621 距离保护定值配合原则距离保护定值配合的基本原则如下 1 距离保护装置具有阶梯式特性时起相邻上下级保护段之间应该逐级配合即两配合段之间应在动作时间及保护范围上互相配合距离保护也应与上下相邻的其他保护装置在动作时间及保护范围上相配合例如当相邻为发电机变压器组时应与其过电流保护相配合当相邻为变压器或线路时若装设电流电流保护则应与电流电压保护之动作时间及保护范围相配合 2 在某些特殊情况下为了提高保护某段的灵敏度或为了加速某段保护切除故障的时间采用所谓非选择性动作再由重合闸加以纠正的措施例如当某一较长线路的中

33、间接有分支变压器时线路距离保护装置第I段可允许按伸入至分支变压器内部整定即可仍按所保护线路总阻抗的8085计算但应躲开分支变压器低压母线故障当变压器内部发生故障时线路距离保护第I段可能与变压器差动保护同时动作因变压器差动保护设有出口跳闸自保护回路而由线路自动重合闸加以纠正使供电线路恢复正常供电 3 采用重合闸后加速方式达到保护配合的目的采用重合闸后加速方式除了加速故障切除以减小对电力设备的破坏程度外还可借以保证保护动作的选择性这可在下述情况下实现当线路发生永久性故障时故障线路由距离保护断开线路重合闸动作进行重合此时线路上下相邻各距离保护的III段可能均由其振荡闭锁装置所闭锁而未经振荡闭锁装置闭

34、锁的第III段在有些情况下往往在时限上不能互相配合因有时距离保护III段与相邻保护的第II段配合故重合闸后将会造成越级动作其解决办法是采用重合闸后加速距离保护III段一般只要重合闸后加速距离保护III段在152s即可躲开系统振荡周期故只要线路距离保护III段的动作时间大于225s即可满足在重合闸后仍能互相配合的要求第 63 节 距离保护整定计算631 距离保护段整定计算1 当被保护线路无中间分支线路或分支变压器时定值计算按躲过本线路末端故障整定一般可按被保护线路正序阻抗的80-85计算即ZdzIKkZxl 61式中 ZdzI 距离保护I段的整定阻抗 Zxl 被保护线路的正序相阻抗 Kk 可靠系

35、数可取08085 而保护的动作时间按 t 0秒整定2 当线路末端仅为一台变压器时即线路变压器组其定值计算按不伸出线路末端变压器内部整定即按躲过变压器其他各侧的母线故障定ZdzIKkZxlKkbZb 62式中 Zb 线路末端变压器的阻抗 Kkb 可靠系数取07 Kk 可靠系数取08085 Zxl 线路正序阻抗保护动作时间按t 0秒整定3当被保护线路中间接有分支线路或分支变压器时其计算按同时躲开本线路末端和躲开分支线路分支变压器末端故障整定即 63及 ZdzIKkZxlKkZb 64式中 Zxl本线路正序阻抗 Zxl本线中间接分支线路分支变压器处至保护安装处之间的线路的正序阻抗 632 距离保护I

36、I段整定计算1 按与相邻线路距离保护I段配合整定ZdzKkZlKbKzZdzI 65 式中 Zl 被保护线路阻抗 ZdzI 相邻距离保护I段动作阻抗 Kk 可靠系数取08085 Kb 可靠系数取07 Kz 助增系数选取可能的最小值保护动作时间 tdz t 66式中 t 时间级差一般取05s 633 距离保护III段整定计算1 躲开最小负荷阻抗远后备采用0度接线的方向阻抗继电器Zdz09UNKkKhKzqIfhcoslm-fh 67式中 Kk 可靠系数取1213 Kh 返回系数取115125 Kzq 自起动系数取2 UN 电网的额定电压Ifh 最大负荷电流 lm 阻抗元件的最大灵敏角取7157度

37、fm 负荷阻抗角取26度第 64节 距离保护整定和灵敏度校验641 1号断路器距离保如配置图所示1号断路器段距离保护整定详见计算书15页有名值ZDZ1I 008386695013225 1108366950 整定时间tDZ2I 0 s1号断路器段距离保护整定与7DL距离I段保护相配合 KBmin 28121 ZDZ1II 085 00386j00907 281210083866950 0850334266960 028466960 与变压器B2速动保护相配合因为与变压器纵差保护配合时的整定值一定大于与相邻线路相间距离保护I段整定值配合时定值所以与变压器B2纵差保护相配合时的定值较大 与L4线路

38、5DL距离I段保护相配合Kbmin 1367ZDZ1II 085 00386j00907 13670167666950 0109-j02563 0278566950三者相比较取最小者进行整定 即ZDZ1II 027856695013225 368326695详见计算书18页0灵敏度校验Klm ZDZ1II ZL1 02785 00986 282 15满足灵敏度要求即 1号断路器段整定值为36832 其动作时限为05秒1号断路器段距离保护整定采用方向阻抗继电器 ZDZ1III 193 详见计算书24页灵敏度校验Klm近 148 15满足要求 Klm远 293 13满足要求642 2号断路器距离保

39、如配置图所示1 2号断路器段距离保护整定详见计算书15页有名值ZDZ2I 008386695013225 1108366950 整定时间tDZ2I 0 s2 2号断路器段距离保护整定有名值ZDZ2II 014796695013295 196 即 2号断路器段整定值为196详见计算书18页 其动作时限为05秒3 2号断路器段距离保护整定采用方向阻抗继电器 ZDZ2III 256975 详见计算书24页4 灵敏度校验近后备Klm 19708 15满足要求无远后备643 3号断路器距离保如配置图所示1 3号断路器段距离保护整定详见计算书15页有名值ZDZ3I 016766698013225 2216

40、566980 整定时间tDZ3I 0 s23号断路器段距离保护整定 与2DL距离I段保护相配合 KBmin 1679 ZDZ3II 085 00771j01815 16790083866950 01124j02463 0287266970 与7DL距离保护I段配合KBmin 1有名值ZDZ3II 023886698013225 3158166980 与6DL距离保护I段配合由计算分析知无法与6DL保护I段相配合 与相邻B2变压器纵差保护配合因为与变压器纵差保护配合时的整定值一定大于与相邻线路相间距离保护I段整定值配合时的定值所以与B2纵差保护配合时定值较大上述四者相比较取最小者进行整定即ZDZ

41、3II 132250238866980 3158166980详见计算书22页0灵敏度校验Klm ZDZ1II ZL1 02785 00986 282 15满足灵敏度要求即 1号断路器段整定值为36832 其动作时限为05秒1号断路器段距离保护整定采用方向阻抗继电器 ZDZ3III 193 详见计算书24页灵敏度校验Klm近 742 15 满足要求 Klm远 29 13 满足要求4DL整定计算及灵敏度校验同3DL 644 5号断路器距离保如配置图所示15号断路器段距离保护整定详见计算书15页有名值ZDZ5I 016766698013225 2216566980 整定时间tDZ5I 0 s2 5号

42、断路器段距离保护整定 与4DL保护I段配合由计算分析知无法与4DL保护I段相配合 整定原则按保证被保护线路L4末端故障保护有足够灵敏度整定有名值 ZDZ2II 027616698013295 36514 即 5号断路器段整定值为36514详见计算书24页 其动作时限为05秒3 5号断路器段距离保护整定采用方向阻抗继电器 ZDZ5III 22026 详见计算书25页4 灵敏度校验近后备Klm 847 15满足要求无远后备6DL整定计算及灵敏度校验同5DL第7章 电力网零序继电保护方式选择与整定计算第 71 节 概述711零序保护原理 WXB-11C型微机保护中零序保护设置了五段全相运行时的零序保

43、护两段非全相运行时的不灵敏段零序保护全相运行时各段零序保护的方向元件均可由控制字整定投入或退出重合加速段可由控制字分别投入或退出后加速时间均固定为01S另外零序段在重合闸后带01S延时1 起动元件本装置零序保护由相电流差突变量启动为防止CT断线零序保护误动设置了3U0突变量元件把关闭锁此功能由控制字整定投入或退出2 3U0的切换零序保护方向元件的3U0正常情况下均取用自产3U0即软件根据UaUbUc 3U0获得若故障前发现上述等式不成立可能PTDX而此时UaUbUc 0仍成立则故障时仍取用自产3U0UaUbUc0则取实际接入的3U0不考虑UaUbUc与3U0同时断线的情况PT断线时零序保护不退

44、出工作也不报警712零序电流保护的特点中性点直接接地系统中发生接地短路将产生很大的零序电流分量利用零序电流分量构成保护可做为一种主要的接地短路保护因为它不反映三相和两相短路在正常运行和系统发生振荡时也没有零序分量产生所以它有较好的灵敏度另一方面零序电流保护仍有电流保护的某些弱点即它受电力系统运行方式变化的影响较大灵敏度将因此降低当零序电流保护的保护效果不能满足电力系统要求时则应装设接地距离保护接地距离保护因其保护范围比较固定对本线路和相邻线路的博爱户效果都会有所改善零序电流保护接于电流互感器的零序滤过器接线简单可靠零序电流保护通常由多段组成一般是三段式并可根据运行需要而增减段数 第 72 节

45、零序电流保护整定计算的运行方式分析721 接地短路电流电压的特点 根据接地短路故障的计算方法可知接地短路是相当于在正序网络的短路点增加额外附加电抗的短路这个额外附加电抗就是负序和零序综合电抗各序的电流分配只决定该序网中各只路电抗的反比关系而各序电流的绝对值要受其他序电抗的影响 计算分支零序电流的分布时例如计算电流分支系数只须研究零序序网的情况当要计算零序电流绝对值大小时必须同时分析正负零三个序网的变化零序电压的特点类似零序电流的情况零序电压分布在短路点最高随着距短路点的距离而逐渐降低在变压器中性点接地处为零722 接地短路计算的运行方式选择计算零序电流大小和分布的运行方式选择是零序电流保护整定

46、计算的第一步选择运行方式就是考虑零序电流保护所能适应的发电机变压器以及线路变化大小的问题一般来说运行方式变化主要取决于电力系统调度管理部门但继电保护可在此基础上加以分析选择其中变压器中性点接地数目的多少和分配地点对零序电流保护影响极大通常由继电保护整定计算部门决定变压器中性点接地方式的选择一般可按下述条件考虑 1 总的原则是不论发电厂或是变电所首先是按变压器设备的绝缘要求来确定中性点是否接地其次是以保持对该母线的零序电抗在运行中变化最小为出发点来考虑当变压器台数较多时也可采取几台变压器组合的方法使零序电抗变化最小 2 发电厂的母线上至少应有一台变压器中性点接地运行这是电力系统过电压保护和继电保

47、护功能所需要的为改善设备过电压的条件对双母线上接有多台一般是四台以上变压器时可选择两台变压器同时接地运行并各分占一条母线这样在双母线母联短路器断开后也各自保持着接地系统变电所的变压器中性点分为两种情况单侧电源受电的变压器如果不采用单相重合闸其中性点因班应不接地运行以简化零序电流保护的整定计算双侧电源受电的变压器则视该母线上连接的线路条数和变压器台数的多少以及变压器容量的大小按变压器零序电抗变化最小的原则进行组合723 流过保护最大零序电流的运行方式选择 1 单侧电源辐射形电网一般取最大运行方式线路末端的变压器中性点不接地运行 2 多电源的辐射形电网及环状电网应考虑到相临线路的停运或保护的相继动

48、作并考虑在最大开机方式下对侧接地方式最小而本侧保护的背后接地方式最大 3 计算各类短路电流值 4 短路电流计算结果整理见11-12页第 73 节 零序电流保护的整定计算731 零序电流保护I段的整定 1 按躲开本线路末端接地短路的最大零序电流整定即 IDZX0I KKI IDLX0 7-1 式中 KKI可靠系数取1213计算时取13IDLX0线路末端接地短路时流过保护的最大零序电流 2 按躲开线路断路器三相不同时合闸的最大零序电流整定即 IDZX0I KKI 3I0bt 7-2 式中 KKI 可靠系数取1112计算时取113I0bt 断路器三相不同时合闸所产生的零序电流最大值 3 当线路长度太

49、短致使零序I段保护范围很小甚至没有保护范围时则零序I段保护应停用732 零序电流保护II段的整定此段保护一般担负主保护任务要求在本线路末端达到规定的灵敏系数此段保护的整定原则也适用于零序电流保护III段的整定此段保护按满足以下条件整定 1 按与相邻下一级线路的零序电流保护I段配合整定即IDZX0II KIIK IDZY0I Kbmin 7-3 式中 KIIK 可靠系数取11512 Kbmin 分支系数按实际情况选取可能的最小值 IDZY0I 相邻下一级线路的零序电流保护I段整定值当按此整定结果达不到规定灵敏系数时可改为与相邻下一级线路的零序电流保护II段配合整定 2 按躲开本线路末端母线上变压

50、器的另一侧母线接地短路时流过的最大零序电流整定 3 当本段保护整定时间等于或低于本线路相间保护某段的时间时其整定值还必须躲开该段相间的保护范围末端发生相间短路的最大不平衡电流733 零序电流保护III段保护的整定此段保护一般是起后备保护作用III段保护通常是作为零序电流保护II段保护的补充作用对后备保护的要求是在相邻下一级线路末端达到规定的灵敏系数零序电流保护III段保护按满足以下条件整定 1 按与相邻下一级线路的零序电流保护II段保护配合整定当本保护的零序电流保护II段已达到规定的灵敏系数时此零序电流保护III段也可按与相邻下一级线路的零序电流保护III段配合整定以改善后备性能 2 按躲开下

51、一条线路出口处发生三相短路时保护装置零序电流滤过器中的最大不平衡电流来整定IDZX0III KKIII Kap KSt Ker Ik 7-4 式中 KKIII 可靠系数取1112 Kap非周期分量系数取15 KSt 电流互感器的同性系数取05 er电流互感器的10误差取01 IkII段整定中的3项条件整定 4 按零序电流保护II段保护整定中的4项条件整定 5 当零序电流保护最后一段整定值较小时其下限条件应大于变压器中低压侧相间短路的最大不平衡电流零序III段的灵敏度线路末端灵敏度计算为KlmIII近 3IBmin IDZ10III 1315 7-5 后备保护灵敏度计算为KlmIII远 3ICm

52、in KBIDZ10III 10 7-6 结合实际情况整定结果为详细过程见计算书第26-40页零序整定计表7-1DL1DL2DL34DL56零序电流I段整定值40712A92441A36937A63759A15处短路电流值117679A123251A96339A111329A灵敏度满足要求满足要求满足要求满足要求动作时限0s0s0s0s零序电流II段整定值51952A4026A3377A21536A灵敏度131505414动作时限05S05S05S05S零序电流III段整定值17315A15027A17443A灵敏度 近 369402173 远 053动作时限Tt第8章 自动重合闸选择及整定自

53、动重合闸的选择在110KV级以上电压的大接地电流系统中由于架空线路的线间距离较大相间故障的机会比较少而单相接地短路的机会比较多我国某系统220KV网络17年线路的故障类型统计在短路故障类型中单相接地故障占87并且从录波照片的分析中还发现在发生的乡间故障中相当一部分也是由单相接地故障发展而成的如果在三相线路上装设三个单相断路器当发生单相接地故障时只将故障相的断路器跳开而未发生故障的其余两相仍继续运行这样就可大大提高供电的可靠性和系统并列运行的稳定性还可以减少相间故障发生的机会因此在高压输电线路上若不允许采用快速非同期三相重合闸而采用检同期重合闸又因恢复供电的时间太长满足不了稳定运行的要求时就采用

54、单相重合闸方式单相重合闸是指只把发生故障的一相断开然后再进行单相重合而未发生故障的两相仍然继续运行这样就可大大提高供电的可靠性和系统并列运行的稳定性如果线路发生的是瞬时性故障则单相重合闸成功即恢复三相的正常运行如果是永久性故障单相重合不成功则根据系统的具体情况如不允许长期非全相运行时则应再次切除单相并不再进行5Z重合目前一般都是采用重合不成功时跳开三相的方式当采用单相重合闸时如线路发生相间短路时一般都跳开三相断路器不进行三相重合如有其它原因断开三相断路器时也不进行重合在整定单相重合闸的时间时由于潜供电流的影响将使短路时弧光通道的去游离受到严重的阻碍而自动重合闸只有在故障点电弧熄灭且绝缘强度恢复

55、以后才有可能成功因此单相重合闸的时间必须考虑潜供电流的影响一般线路的电压越高线路越长则潜供电流就越大潜供电流的持续时间不仅与其大小有关而且也与故障电流的大小故障切除的时 间弧光的长度以及故障点的风速等因素有关因此为了正确地整定单相重合闸的时间国内外许多电力系统都是由实测来确定熄弧时间一般来说重合闸时间整定为06s自动重合闸的基本要求821 为了满足系统运行的需要自动重合闸应满足下列基本要求 1 在下列情况下自动重合闸装置不应动作 1 由值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时 2 手动投入断路器由于线路上存在故障随即由保护动作将其断开因为在这种情况下故障大多都是属于永久性的它可能是由于检修

56、质量不合格隐患未能消除或者是保安地线没有拆除等原因造成的因此即使再重合一次也不可能成功 3 在某些不允许重合的情况下例如断路器处于不正常状态 如气压液压降低等 以及变压器内部故障差动或瓦斯保护动作使断路器跳闸时均应使闭锁装置不进行重合闸 2 除上述条件外当断路器由继电保护动作或其他原因而跳闸后重合闸都应该动作使断路器重新合闸在某些情况下 如使用单相重合闸时 也允许只在保护动作于跳闸后进行重合闸 3 基于以上的要求应优先采用断路器操作把手与断路器位置不对应启动方式即当断路器操作把手在合闸位置而断路器处在跳闸位置时启动重合闸这种方式可以保证无论什么原因使断路器跳间后 包括偷跳和误跳 都能进行一次重

57、合闸当手动操作断路器跳闸由于两者的位置是对应的因此不会启动重合闸 当利用保护来启动重合闸时由于保护动作很快可能使重合闸来不及启动因此必须采取措施 如设置自保持回路或记忆回路等 来保证装置可靠动作 4 自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定如一次重合闸就只应该动作一次当重合于永久性故障而再次跳间后就不应该再动作 装置本身也不允许出现元件损坏或异常时使断路器多次重合的现象以免损坏断路器设备和扩大事故范围 5 自动重合闸在动作以后应能够自动复归 对于10kV及以下的线路当经常有值班人员时也可采用手动复归方式 6 自动重合间时间应尽可能短以缩短停电的时间因为电源中断后电动机的转速急剧下降停电时间越长电动机转速越低重合闸后自起动就越困难会拖延恢复正常工作的时间但重合闸的时间也不能太短因为 1 要使故障点的绝缘强度来得及恢复 2 要使断路器的操作机构来得及恢复到能够重新合闸的状