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1、电力系统继电保护原理课程设计 110KV电网线路保护设计 一、原始资料1、 110KV电网接线示意图如下： 2、电网参数说明(所有元件的电阻都忽略不计，并近似地取负序电抗X2=X1) (1) 线路： 已知：L1=45KM,L2=50KM,L3=35KM,L4=60KM，线路阻抗按每公里0.4计算，线路零序阻抗按3倍正序阻抗计算。 (2) 变压器： T1、T2、T7额定容量均为31.5MVA，T3、T4、T5、T6额定容量均为15MVA，所有变压器均为YN,dll接法，UK=10.5；1106.6KV,中性点接地方式按一般原则确定。 (3) 发电机(均为汽轮发电机)： G1,G2,G3,G4额定
2、容量均为12MW，G5额定容量为25MW，所有发电机额定电压均为6.3KV，功率因素均为0.8。 (4)其他： 所有变压器和母线均配置差动保护，负荷侧后备保护tdz=1.5s，负荷自起动系数kzq=1.3 二、设计内容 1、建立电力系统设备参数表 2、绘制电力系统各相序阻抗图 3、确定保护整定计算所需的系统运行方式和变压器中性点接地方式 4、进行电力系统中潮流及各点的短路计算 5、进行继电保护整定计算 三、设计成果 说明书一份(含短路电流计算、整定计算、校验及保护配置图) 四、参考文献 1、电力工程设计手册(上、下) 2、电力系统继电保护设计原理，水利电力出版社，吕继绍摘 要：本设计以110K
3、V线路继电保护为例，简述了零序电流保护和距离保护的具体整定方法和有关注意细节，对输电网络做了较详细的分析同时对于不同运行方式环网各个断路器的情况进行了述说，较为合理的选择了不同线路，不同场合下的断路器、电流互感器、电压互感器的型号。关键词：继电保护、最大运行方式、距离保护ABSTRACTThis design with 110 kv circuit relay protection as an example, expounds briefly the zero sequence current protection and distance protection of specific se
4、tting method and relevant the attention to detail on transmission network makes a detailed analysis on the different operation modes ring net each circuit breaker of story, comparatively reasonable selection of different lines, different occasions of the breaker, current transformer, voltage transfo
5、rmer models. Key words: The relay protection, maximum operation mode, distance protection 1、引言电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段：继电保护的萌芽期、晶体管继电保护、集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护。继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的发展。随着计算机硬件的迅速发展，微机保护硬件也
6、在不断发展。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护。继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性，速动性，灵敏性，可靠性。这次课程设计以最常见的110KV电网线路保护设计为例进行分析设计，要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。特别是对继电保护、电力系统、电路、发电厂的电气部分有一定的研究。重点进行了电路的化简，短路电流的求法，继电保护中电
7、流保护、距离保护的具体计算。2、设计资料分析与参数计算电力系统设备参数表（取SB=100MVA, VB= Vav）本设计所选取的的发电机型号：G1G4额定容量为12 MW的汽轮机，所采用型号为QF122G5额定容量为25 MW的汽轮机，所采用型号为QF252,具体参见下表2.1表2.1发电机型号及参数编号发电机型号额定容量功率因数额定电压EX/XD/G1G4QF2-12-212MW0.86.3KV1.080.1221G5QF2-25-225MW0.86.3KV1.080.1222L1：X1(1)=450.4=18，X1(0) *= 3X1(1) *=30.136=0.408L2：X2(1)=5
8、00.4=20 ，X2(0) *= 3X1(1) *=30.151=0.453L3：X3(1)=350.4=14，X3(0) *= 3X3(1) *=30.106=0.318L4：X4(1)=600.4=24 ，X4(0) *= 3X4(1) *=30.181=0.543T1 ,T2 , T7： T3T6：G1-G4: G5 : 经计算得以下电力系统设备参数表2.1。表2.1 电力系统设备参数表正序阻抗（有名值，）正序阻抗（标幺值）负序阻抗（标幺值）零序阻抗（标幺值）L1180.1360.1360.408L2200.1510.1510.453L3140.1060.1060.318L4240.1
9、810.1810.544T1T244.080.330.33T744.080.330.33T3T692.580.70.7G1G40.9930.993G50.3920.3923、系统运行方式和变压器中性点接地方式的确定3.1发电机、变压器运行变化限度的选择原则：3.1.1一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，即一台机组在检修中另一台机组又出现故障；当有三台以上机组时，则应选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。3.1.2一个厂、站的母线上无论接有几台变压器，一般应考虑其中最大的一台停用。因变压器运行可靠性较高，检修与故障出现的几率很小。但对于发电机变压器组来说，应服从发电机的投停变化。3.2
10、中性点直接接地系统中变压器中性点接地的选择原则：3.2.1发电厂及变电所低压侧有电源的变压器，中性点均应接地运行，以防出现不接地系统的工频过电压状态。如事前确定不能接地运行，则应采取其他防止工频过电压的措施。3.2.2自耦型和有绝缘要求的其他型变压器，其中性点必须接地运行。3.2.3 T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。当T接变压器低压侧有源时，则应采取防止工频过电压的措施。3.2.4过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后再断开。这种情况不按接地运行考虑。 所以本次设计中，在发电机低压侧的发电机变压器T1T2，T7其中各有一台中性点接地。线路上的变压器T3T6不用中性点接地。
11、3.3线路运行变化限度的选择：3.3.1母线上有多条线路，一般应考虑一条线路检修，另一条线路又遇故障的方式。3.3.2双回线一般不考虑同时停用。3.3.3相隔一个厂、站的线路必要时，可考虑与上述（1）的条件重叠。3.4流过短路的最大、最小短路电流计算方式的选择3.4.1相间保护。对单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大短路电流出现在最大运行方式下，即选择所有机组、变压器、线路全部投入运行的方式。而最小短路电流，则出现在最小运行方式下。对于双侧电源的网络，一般（当取Z1=Z2时）与对侧电源的运行变化无关，可按单侧电源的方法选择。对于环状网络中的线路，流过保护的最大短路电流应选开环运行方式，开环点应
12、选在所整定保护线路的相邻下一级线路上。而对于最小短路电流，则应选闭环运行方式。同时，再合理地停用该保护背后的机组、变压器及线路。3.4.2零序电流保护。对于单侧电源的辐射网络，流过保护的最大零序电流与最小零序电流，其选择方法可参照（1）中所述。只是要注意变压器接线点的变化。对于双侧电源的网路及环状网路，同样参照（1）中所述。其重点也是考虑变压器接线点的变化。3.5选取流过保护最大负荷电流的方法按负荷电流整定的保护，需要考虑各种运行方式变化时出现的最大负荷电流考虑到以下的运行变化：备用电源自投引起的负荷增加;并联运行线路的减少，负荷转移;环状网路的开环运行，负荷转移;对于双侧电源的线路，当一侧电
13、源突切除发电机，引起另一侧负荷增加。4、短路电流计算将系统的正序、负序阻抗图画出如图4.1：图4.1 正（负）序阻抗图4.1流经保护1的短路计算经以上最大运行方式原则的分析，当d1点短路时，开环点在L2上，流经保护1的短路电流最大。由以上分析得以下各图。最大运行方式正、负序阻抗见图4.2：由图得：xff(1)=X (G1/G2)+XT1/ X(G3/G4)+X 2 / XL4+ XG5+ XL3+X T7+X(1)L1=(0.814/0.814)+0.33/(0.814/0.814)+0.33/0.393+0.33+0.181+0.106+0.106=0.388 Eeq =1.08 xff(2
14、)= xff(1)= 0.388 图4.2 d1点最大运行方式正负序阻抗 110KV侧： 所以在最大运行方式下d1点短路时流经保护1的三相短路电流为： KA经以上最小运行方式原则的分析得，最小运行方式正负序阻抗图见图4.3：图4.3 d1点最小运行方式正负序阻抗由图得：xff(1)= X (G1/G2)+XT1+ XL3/（XL1+ XL2）=0.814Eeq =1.08 xff(2)= xff(1)=0.814所以在最小运行方式下d1点短路时流经保护1的两相短路电流为：KA4.2流经保护6的短路计算 经以上最大运行方式原则的分析，当d2点短路时，开环点在L1上，流经保护6的短路电流最大。由以上分析得以下各图。最大运行方式正负序阻抗图见图4.4： 图4.4 d2点最大运行方式正负序阻抗由图得：xff(1)=X (G1/G2)+XT1/ X(G3/G4)+X 2 + XL1+ XL2/ XL4+ XG5+X T7+XL3=(0.814/0.814)
