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1、 引 言本文研究的是关于 220KV 电网继电保护。通过本次设计掌握和巩固电力系统继电保护的相关专业理论知识，熟悉电力系统继电保护的设计步骤和设计技能，根据技术规范，选择和论证继电保护的配置选型的正确性并培养自己在实践工程中的应用能力、创新能力和独立工作能力。本次设计是根据内蒙古工业大学电力学院本科生毕业要求而进行的毕业设计。此次设计的主要内容是 220KV 电网继电保护的配置和整定，设计内容包括：第一章 概论；第二章 计算系统中各元件的主要参数；第三章 输电线路上 TA、TV 变比的选择及中性点接地的选择；第四章 电力网短路电流的计算；第五章 电力网光纤差动保护选择与整定计算；第六章 电力网
2、相间距离继电保护方式选择与整定计算；第七章 电力网零序继电保护方式选择与整定计算；第八章 自动重合闸的选择。由于各种继电保护适应电力系统运行变化的能力都是有限的，因而，对于继电保护整定方案的配合不同会有不同的保护效果，如何确定一个最佳的整定方案，将是从事继电保护工作的工程技术人员的研究课题。总之，继电保护既有自身的整定技巧问题，又有继电保护配置与选型的问题，还有电力系统的结构和运行问题。尤其，对于本文中 220KV 高压线路分相电流差动保护投运前的现场试验，一直是困扰技术人员的一个问题，由于线路两端距离的限制，现场试验不能像试验室那样方便。另外，光纤保护在长距离和超高压输电线路上的应用还有一定
3、的局限性，在施工和管理应用上仍存在不足，但是从长远看，随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和保护产品技术的不断提高，光纤保护将占据线路保护的主导地位。第一章 绪论1.1 电力系统继电保护概论由于电力系统是一个整体，电能的生产、传输、分配和使用是同时实现的，各设备之间都有电或磁的联系。因此，当某一设备或线路发生短路故障时，在瞬间就会影响到整个电力系统的其它部分，为此要求切除故障设备或输电线路的时间必须很短，通常切除故障的时间小到十分之几秒到百分之几秒。只有借助于装设在每个电气设备或线路上的自动装置，即继电保护，才能实现。因此，继电保护的基本任务有：（1） 当电力系统中发生短路故障时，继电保护能自动地
4、、迅速地和有选择性地动作，使断路器跳闸，将故障元件从电力系统中切除，并使系统无故障的部分迅速恢复正常运行，使故障的设备或线路免于继续遭受破坏。（2） 当电气设备出现不正常运行情况时，根据不正常运行情况的种类和设备运行维护条件，继电保护装置则发出信号，以便由值班人员及时处理或由装置自动进行调整。1.2 对继电保护动作的基本要求继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。(1) 选择性所谓继电保护装置动作的选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时，应由相邻设
5、备或线路的保护装置将故障切除。(2) 速动性所谓速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障,对提高电力系统运行的可靠性具有重大的意义。(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。(4) 可靠性所谓保护装置的可靠性是指在保护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。 1.3 继电保护的构成继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分等组成，如图 1-1 所示，各部分功能如下:图 1-1 模拟型继电保护装置原理框图（1）测量部分测量部分是测量从
6、被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，判断保护是否应该启动的部件。（2）逻辑部分逻辑部分是根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分的部件。（3）执行部分执行部分是根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的对外操作的任务的部件。如检测到故障时，发出动作信号驱动断路器跳闸；在不正常运行时发出告警信号；在正常运行时，不产生动作信号。1.4 微机继电保护的特点(1) 维护调试方便微机保护的硬件是一台计算机，各种复杂的功能是
7、由相应的软件来实现的。如果硬件完好，对于以成熟的软件，只要程序和设计时一样（这很容易检查） ，就必然会达到设计的要求，用不着逐台作各种模拟试验来检验每一种功能是否正确。(2) 可靠性高计算机在程序指挥下，有极强的综合分析和判断能力，因而它可以实现常规保护很难办到的自动纠错。另外，它有自诊断能力，能够自动检测出本身硬件的异常部分，配合多重化可以有效地防止拒动，因此可靠性很高。(3) 易于获得附加功能应用微型计算机后，如果配置一个打印机，或者其它显示设备，可以在系统发生故障后提供多种信息。(4) 灵活性大由于计算机保护的特性主要由软件决定，因此，只要改变软件就可以改变保护的特性和功能，从而可灵活地
8、适应电力系统运行方式的变化。(5) 保护性能得到很好改善由于计算机的应用，使很多原有形式的继电保护中存在的技术问题，可找到新的解决办法。例如对接地距离的允许过度电阻的能力，距离保护如何区别振荡和短路等问题都以提出许多新的原理和解决办法。第二章 220KV 电网元件参数的计算2.1 设计原则和一般规定电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的正常运行，防止事故发生或扩大起了重要作用。应根据审定的电力系统设计（二次部分）原则或审定的系统接线及要求进行电网继电保护和安全自动装置设计，设计应满足继电保护和安全自动装置技术规程（SDJ6-83） 、 110220kV 电网继电保
9、护与安全自动装置运行条例等有关专业技术规程的要求。继电保护和安全自动装置由于本身的特点和重要性，要求采用成熟的特别是符合我国电网要求的有运行经验的技术。电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结合具体条件和要求，从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突出重点，统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。2.2 220KV 电网元件参数计算原则1标幺值的概念（1）参数计算需要用到标幺值或有名值，因此做下述简介。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）当选定电压、电流、阻
10、抗和功率的基准值分别为 UB、IB、ZB和 SB时,相应的标幺值为：U*=U/UB （2-1）I*=I/IB （2-2）Z*=Z/ZB （2-3）S*=S/SB （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，但四个基准值只能任选两个，其余两个则由上述关系式决定。至于先选定哪两个基准值，原则上没有限制,但习惯上多选定UB 和SB。这样电力系统主要涉及三相短路的IB、ZB, 可得:IU （2-5）3UUB （2-6）3U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
11、选系统的或某发电机的总功率；有时也可取一整数，如 100、1000MVA 等。（2）标幺值的归算本网络采用近似计算法近似计算：标幺值计算的近似归算是用平均额定电压计算。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进行。结合本网络选取基准值：SB=1000MVA ； UB=230KV；9 .52100023022BB BSUZ2.3 发电机参数的计算发电机的电抗有名值：（2-7） NN SUXXd 100(%)2 发电机的电抗标幺值：（2-8） NBd SSXX100(%) 式中： 发电机次暂态电抗;(%)Xd 发电机的额定电压;NU基准电压 230kv;BU
12、 基准容量 1000MVA;BS发电机额定容量 235.294MVA.NS已知： PN = 200MW UN =15.8 KV = 0.85 =0.1444cos“ dX 则： SN = = 235.294 MVACOSPN 85. 0200= = =0.614*GX NB SS 100(%) Xd“ 294.23510001444. 0= = =32.46（） GX NB SU 100(%)X2“ d 294.2352301444. 02表 2-1 发电机参数结果发电机编号容 量（MW）功 率因 数出口电压（KV）Xd电 抗有名值电 抗标幺值1#2000.8515.80.144432.460
13、.6142#2000.8515.80.144432.460.6142.4 变压器参数的计算(1) 双绕组变压器参数计算公式：双绕组变压器电抗有名值：（2-9） NNK TSUUX100(%)2 双绕组变压器电抗标幺值：（2-10） NBk TSSUX100(%)式中： 变压器短路电压百分值;(%)KU发电机的额定电压;NU基准电压 230kv;BU基准容量 1000MVA;BS变压器额定容量.NS(2) 三绕组变压器参数的计算公式1）各绕组短路电压百分值UK1（%）=Ud（%）+Ud（%）-Ud（%） 21（2-11）UK2（%）=Ud（%）+Ud（%）-Ud（%） 21（2-12）UK3（%
14、）=Ud（%）+Ud（%）-Ud（%） 21（2-13）式中：Ud（%） 、Ud（%） 、 Ud（%）分别为高压与中压，高压与低压，中压与低压之间的短路电压百分值。2）各绕组的电抗有名值:XT1 = （2-14） NNK SUU 100(%)21XT2 = （2-15） NNK SUU 100(%)22XT3 = （2-16） NNK SUU 100(%)23各绕组的电抗标幺值: XT1* = （2-17） NBk SSU 100(%)1XT2* = （2-18） NBk SSU 100(%)2XT3* = （2-19） NBk SSU 100(%)3式中： SB 基准容量 1000MVA；SN 变压器额定容量; 发电机的额定电压;NU 基准电压 230kv.BU(3) 大同厂变压器参数计算：已知： SN = 240MW =14.12 %12KU则： 588. 02401000%12.14%111NTB KTSSUX 726.349 .52588. 0*11BTTZXX(4) 西万庄变压器参数计算：已知: SN = 240MW =11.50 =7.60 =23.70
