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1、东南大学 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题目：某地 220KV 电网保护设计 学生姓名： 年级： 2009 级 专业：电气工程及其自动化 指导教师：王宝安 辅导教师：金启超 2011 年 8 月 30 日 东南大学 目录 一、 序言 二、 设计任务书 三、 设计说明部分 第一章：系统概述 第一节：系统构成 第二节：系统主接线方式及特点 第三节：变压器中性点接线方式 第二章：设备造型和参数确定 第一节：发电机型号与参数 第二节：变压器型号与参数 第三节：线路参数 第三章：继电保护装置的配置方案 第四章：短路电流计算结果 第五章：保护装置整定计算 第六章：电压互感器、电流互感器及保护装置型号
2、四、 附图 220KV 电网保护配置图及原理展开图 五、 设计总结 序言 毕业设计是学校教育中的最后一个教学环节，学生在完成了基础理论 课和专业学习及校内外实习之后，通过毕业设计将理论与实践有机的结合起 来，进一步巩固所学知识综合运用所学理论和技能解决实际工程问题的能力 得到锻炼。通过继电保护毕业设计，加深学生对继电保护知识的理解和掌握， 增强识图和绘图的能力，提高独立分析问题、解决问题的能力，培养学生对 待工程技术问题严肃认真的科学态度，为尽快适应将来所从事的工作打下良 好的基础。 电力系统继电保护设计是根据系统接线图及其要求，选择保护方式， 进行整定计算，电力系统继电保护的设计与配置是否合
3、理，直接影响到电力 系统的安全运行。如果设计和配置不当，保护将不能正确工作，会扩大事故 停电范围，造成人身和设备事故，给国民经济带来严重后果。因此，合理地 选择保护方式和正确的整定计算，对保证电力系统的安全运行有非常重要的 意义。 选择保护和自动装置时，应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动保护 性的要求，应综合考虑：1：电力设备和电力网的结构特点和运行特点 2：故 障出现的概率和可能造成的后果 3：电力系统近期的发展情况 4：经济上的 合理性，应力求用最简单的保护装置、保护方式满足电力网结构和厂站主接 线的要求，并考虑电力网和厂站运行方式的灵活性。 设计任务书 一、设计题目 220KV 电网的继
4、电保护设计 二、设计要求 1、 为某地 220KV 电网配置继电保护装置 2、 对 220KV 电网的继电保护装置进行整定计算 三、原始材料 1、 本系统均为火电厂 2、 系统的主接线见附图 3、 计算用运行方式 最大的运行方式，各主要厂端的发电机和变压器全部投入运行 220KV 主变压器中性点按一般原则设置 220KV 母线按一般原则配置 主设备和线路的开停按一般原则设置 4、 全系统设置钢质架空地线 5、各厂厂用电和热设备用容量按装机容量的 10%考虑， 而机压负荷设定为 A 厂：25% B 厂：20% C 厂：20% 6、 线路参数： 线路 AB 长 95KM，线路 CD 长 100KM
5、，线路 AD 长 120.4KM，线路 EK 长 47KM，线路 GK 长 60KM，线路 KL 长 102KM，均采用 LGJQ-400 导线 线路 AC 长 20KM， 线路 AE 长 65KM， 线路 AG 长 37KM， 均采用 LGJQ-2*300 导线 四、设计成品 1、 设计说明书 2、 设计计算书 3、 220KV 电网保护配置图 4、 220KV 电网保护原理展开图 设计说明部分 一、 系统构成 该系统由 4 台发电机 12 台变压器 9 台线路构成。其中有 2 台 100MW、2 台 300MW 的发电机，2 台容量为 31.5MVA 的双绕组变压器，2 台容量为 150M
6、VA 的双绕组变压器，2 台容量为 360MVA 的双绕组变压器，6 台容量为 90MVA 的三绕组变压器，两条单电源辐射线路（线路 AB 线路 KL） ，两条环 网线路（线路 AG、GK、KE、EA 和线路 AD、DC、CA） 二、 系统主接线方式及特点 电气主接线的设计原则，应根据发电厂和变电所在电力系统的地位和作 用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本 期建设规模、输送电压等级、进出线回路数，供电负荷的重要性，保证供需 平衡，电力系统线路容量，电气设备性能和周围环境和自动化规划与要求等 条件确定，应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。 电气主接线的基本要求： 根
7、据系统和用户的要求，保证必要的供电可靠性和供电质量 主接线力求简单，运行灵活，操作方便 保证维护及检修时的安全、方便 在满足上述要求的条件下，力求投资及运行费用低 满足扩建的要求 因此本系统采用了变压器线路单元接线和角形接线 1、变压器-线路单元接线 优点：接线最简单、设备最少、不许要高压配电装置 缺点：线路故障或检修时，变压器停运，变压器故障或检修时，线路要 停运 2、角形接线 优点：检修任一断路器时不需要停电，供电可靠性很高，运行灵活，经 济性也好 缺点： 任一台断路器检修时，都需要开环运行，此时如果其他元件 又发生故障，就可能出现非故障线路被切除或被分裂成两半运行的问 题，甚至有可能引起
8、全部停电 开环和闭环两种工况下，流过断路器的工作电流差别较大， 这给电气设备选择和继电保护整定带来一定困难 扩建不方便 三、变压器中性点接线方式 运行经验表明，中性点接地方式是否正确，对保证电力系统的安全运行有 很大意义。要综合考虑过电压和绝缘配合，继电保护及装置的正确动作，提 高电力系统运行的稳定性，防止对通信干扰，保证安全供电及节省投资等， 要求确定中性点的接线方式 我国 110KV 及以上电力系统都采用中型点直接接地方式，电力网的中性点 的接点方式直接决定了主变压器中性点的接地方式。 主变压器中性点的接线原则： 凡中、低压有源的升压站和降压变电所至少应有一台变电器直接接地 终端变电所的变
9、压器中性点一般不接地 所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地 选择接地点时，应保证任何故障形式都不应该使电网解裂成为中性点 不接地系统 由以上规定及原则可确定该系统变压器中性点的接线方式： 即：B、L 变站的变电器中性点不接地，C 变站的变电器中性点直接接地，A、 D、G、E 变电站的变电器均至少有一台中性点直接接地，具体接线形式标于附 图，即系统主接线图即可 第二章 设备选型和参数确定 一、 发电机型号和参数 由主接线图中给出的参数可确定发电机型号 TQN-100-2 和 QFS-300-2， 其参数如下表 2-1 表 2-1 参数 型号 额 定 功 率 （M W） 额定电 压 （KV）
10、功率因数 cos 同步电 抗 Xd(%) 瞬变电抗 X d(%) 超 瞬 变 电抗 X d(%) 零 序 电 抗 X0（%） TQN-100 -2 10010.50.85180.628.618.39.2 QFS-300- 2 300180.85226.3926.8916.78.92 该系统取基准容量 SB=100MVA,基准电压 UB=Uav TQN-100-2 型发电机的电抗标么值 XF XF=(xd%/100)(SB*cos/Pe)=18.3/100100/100/0.85=0.156 QFS-300-2 型发电机的电抗标么值 XF XF=xd%/100SB/Pe/=16.7/100100
11、/300/0.85=0.047 二、 变压器型号和参数 根据变压器的容量和电压等级可选择变压器的型号，三绕组变压器型号 SSPSL1-90000/220，双绕组变压器型号 SFP3-360000/220、SFP3-150000/220、 SFPL2-31500/220 1. 双绕组变压器的型号及参数如表 2-2 表 2-2 型号 参数 SFP3-360000/220SFP3-150000/220SFPl2-31500/220 额定容量 （KVA） 36000015000031500 额定电 压 （KV） 高压24222.5%24222.5%2421(2)2.5% 低压1813.838.5 阻抗
12、电压（%）14.413.414.2 连接组标号YN，d11YN，d11Y0/-11 生产厂沈阳变压器厂沈阳变压器厂沈阳变压器厂 2.三绕组变压器的型号及参数如表 2-3 参数 型号 额定容量 （KVA） 高/中/低 额定电压 （KV） 阻抗电压 （%） 连接组 型号 生产厂 SSPL1-90000/ 220 90000/ 90000/ 90000 高压中压低压 高 - 中 高 - 低 中 - 低 Y0/ Y0/ -12-11 沈阳变压器厂 220 2*2.5% 12138.5 14. 07 23. 73 7.6 5 3.变压器阻抗标么值的计算： （1）SFP336000/220 型变压器 XT
13、=0.04 (2)SFPS150000/220 型变压器 XT=0.09 （2）SFPL2-31500/220 型变压器 XT=0.45 （3）SSPL1-90000/220 型变压器 由参数表得 U 12d %=14.07U 13d %=23.73U 23d %=7.65 U1d%=0.5（14.07+23.737.65）=15.08 U 2d %=0.5（14.07+7.65-23.73）=-1.0050 U 3d %=-8.66 X=0.168 X=0 X=0.096 三、 线路参数 由资料可得 LQJQ400 型导线的单位长度电抗 X 1=0.417 欧/千米， LGJQ2*300 型
14、导线的单位长度电抗 X1=0.308 欧/千米，由此可计算线 路电抗标么值，如下：X AB=0.07 XCD=0.08X AD=0.09 XEK=0.04XGK=0.05XkL=0.08X AC=0.01 X AE=0.04 X AG=0.02 第三章继电保护装置的配置方案 护方式的选择对电力系统的安全运行有直接的影响，选择保护方式时，在 满足继电保护“四性”要求的前提下，应力求采用简单的保护装置来达到系 统提出的要求，只有当简单的保护不能满足要求是，才采用较复杂的保护。 各类型短路的灵敏系统不应低于表 31 所列数值 水 利 电 力 部 颁 发 的 继 电 保 护 和 安 全 自 动 装 置
15、 技 术 规程 规定， 对 110-2 20KV 中性点直接接地电网中的线路，应装设反应接地短和相间的保护装置。 按规程又规定，电力设备和线路的短路保护应有主保护和后备保护，必要时， 可再增设辅助保护 保护分类保护类型组成元件灵敏系数备注 主保护 带方向和不带方 向的电流保护或 电压保护 电流元件和电压元件1.31.5 200KM 以上线路 不小于 1.3；50-200 线路不小于 1.4； 50 以下的线路不小于 1.5 零序或负序方向元件2.0 距离保护第三段动 作末段故障灵敏系 数大于 2 距离保护 起动元 件 负序和零 序增量或 负序分量 元件 4 线路末段短路电流 互为阻抗元件精确
16、工作电流的 2 倍以 上，200KM 以上线 路不小于 1.3； 50-200 线路不小于 1.4； 50 以下的线路 不小于 1.5 电流和阻 抗元件 1.5 距离元件1.31.5 后备保护 远后备保护 电流电压及阻抗文件1.2 按相临电力设备和 线路末段短路计算 零序或负续方向元件1.5 近后备保护 电流电压及阻抗文件1.3-1.5 按线路末段短路计 算 负续或零序方向元件2.0 辅助保护电流速断保护1.2 按正常运行方式下 保护安装处短路计 算 在 220KV 中性点直接接地电网中，线路的相间短路保护及单相接地短路保护 均应动作于短路器跳闸，后备保护易采用远后备方式或同时采用远、近后备 结合的方式。 220KV 线路的保护可按下列原则配置。 1 对于单侧电源单回线路，可装设三相多段式电流电压保护为相间短路的保 护。如不能满足灵敏要求时，则可装设多段式距离保护 2.对于接地短路，易装设带方或不带方向元件的多段式零序电流保护 3.对于双电源
