35KV电网继电保护课程设计.docx
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35KV电网继电保护课程设计
摘要
当电力系统中的电力元件,如发电机、线路等或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备，一般通称为继电保护装置。
继电保护的基本任务：
（1）当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求,如保持电力系统的暂态稳定性等。
（2）反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同,例如有无经常值班人员,发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。
反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。
继电保护的基本原理和构成方式。
继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量,电流、电压、功率、频率等的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的物理量，如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。
大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置都包括测量部分和定值调整部分、逻辑部分、执行部分。
关键词：
继电保护短路电力系统
Abstract
Whentheelectricpowercomponent，suchasgenerator,circuitetc.Intheelectricpowersystemorelectricpowersystembreakdownhappenedtoendangerelectricpowersystemasafetymovement,cantocirculatethepersonnelondutysendoutwarningsignalintime,orissuetogiveaordertojumpswitchwithakindofautomationmeasureandequipmentswhichterminatestheseaffairsadevelopmenttowardthechoppercontroleddirectly,generalgeneralnameforprotectionequip.
protectionequipbasicmission:
（1）Whiletheprotectiveelectricpowersystemcomponentbreakdown,shouldfromthatcomponentofafterelectricitytheprotectionequipquicklyandaccuratelytoescapefrombreakdownthecomponentrecentchoppertoissuetogiveaordertojumpswitch,makebreakdowncomponentintimetheinterruptionopenfromtheelectricpowersystemtoreducethedamagetowardtheelectricpowersystemcomponentwithmaximumlimit,loweringtheinfluencetotheelectricpowersystemsafepowersupply,andsatisfythesomeandparticularrequestofelectricpowersystemsuchaskeepelectricpowersystemtemporaryastabilityetc.
（2）Theiniquitywhichrespondsanelectricityequipmentsoftenworkscircumstance,andaccordingtooftenworkfalselycircumstanceandequipmentscirculateamaintenanceconditionalofdissimilarity,forexamplewhetherhaveorhavenotapersonnelonduty,sendoutsignal,inorderthepersonnelondutycarryonaprocessing,oriscarriedonadjustmentofoneselfbythedevice,orcutoffthoseelecttricequipwhichwillcausetroubleiftheycontinuetowork.Respondfalselyoftenworkcircumstanceofaftergiveorgetprotectequiptoallowtotaketocertainlypostponeact.
Protectequipbasicprincipleandthecomposingmethod.
Protectequipmainlymakeuseofelectricpowersystemtomeasureelectriccurrent,electricvoltage,power,frequency...etc.intheelectricityforcomponenttotakeplaceshort-circuitorexcrescentcircumstanceofvariety,constitutetoprotectoperativeprincipleaftertheelectricity,alsohaveotherofphysicsquantity,ifbreakdowninsidetransformerfueltankaccompanywithaggrandizementorhydraulic-pneumaticstrengthofagreatdealofoutputgasandoilcurrentvelocitydegreetoincreasehigh.Undermostcircumstances,ignorerespondwhichphysicsquantity,protectequipincludesmeasureaftertheelectricitypartwithsettlevalueadjustpart,logicpart,performancepart.
Keyword:
Protectequipshort-circuitelectricpowersystemaftertheelectricity
第一章35kV电网继电保护设计原始资料
主要技术参数：
某地有金河和青岭两座电站，装机容量分别为12MW和8MW，各以单回35kV输电线路向城关变电所供电。
金河电站还以一回35kV联络线经110kV中心变电所与省电网连接。
35kV电网的接线示意如下：
主要参数见下表：
1.发电机：
额定容量
Se（kW）
额定电压
Ue（kV）
功率因数
暂态电抗X”d
标么电抗X*F
3000
6.3
0.8
0.2
0.333
4000
6.3
0.8
0.2
4
2.主变压器：
额定容量
Se（kVA）
接线组别
短路电压Ud%
标么电抗X*B
7500
Y，dll
7.5
1
10000
Y，dll
7.5
0.75
10000
Y，dll
7.5
0.75
20000
Yn,yno,dll
X*1=0.55
X*2=0
X*3=0.35
3.输电线路：
名称
导线型号
长度（km）
电抗
标么值
有名值（Ω）
金中线
LGJ-120
40
1.168
16
金城线
LGJ-120
10
0.292
4
青城线
LGJ-120
30
0.876
12
最大运行方式：
两电站的六台机组全部投入运行，中心变电所在地110kV母线上的系统等值标么电抗为0.225。
城关变电所总负荷为240A（35kV侧），由金河电站供给110A、青岭电站供给130A。
剩余的110A经中心变电所送入系统。
最小运行方式：
两电站都只有一台机组投入运行，中心变电所110kV母线上的系统等值标么电抗为0.35，城关变电所总负荷为150A（35kV侧），由金河电站供给40A、青岭电站供给65A。
剩余的15A经中心变电所送入系统。
设计内容：
1.短路电流计算
2.35kV电网继电保护配置设计
3.35kV输电线路断电保护回路设计
完成资料：
1、设计说明书一份（15～20页）
工作量：
2周
第二章短路计算
2.1标么值的选取：
Sj=3000KWUj=6.41KVIj=270.181AXj=13.699Ω
2.2最大方式下的短路阻抗标么值计算：
等效电路图：
X1*=（0.333/2+1）/2=0.583
X2*=4/2+0.75=2.75
X3*=0.225+0.55=0.775
XL1*=1.168
XL2*=0.292
XL3=0.876
换算成有名值：
IAmax=Ij/XA*=673.768A
IBmax=Ij/XB*=439.319A
ICmax=Ij/XC*=428.859A
IDmax=Ij/XD*=275.133A
2.3最小方式下的短路阻抗标么值计算：
等效电路图：
XA*=X1*//（X3*+XL1*）//（X2*+XL3*+XL2*）=0.401
XB*=（X2*+XL3*）//[X1*//（XL1*+X3*）+XL2*]=0.615
XC*=[（X2*+XL3*+XL2*）//X1*+XL1*]=0.630
XD*=[（XL1*+X3*）//X1*+XL2*+XL3*]//X2*=0.982
换算成有名值
IAmin=Ij/XA*=387.634A
IBmin=Ij/XB*=297.556A
ICmin=Ij/XC*=502.195A
IDmin=Ij/XD*=213.920A
第三章继电保护整定
3.1保护１的整定计算
3.1.1保护１的Ⅰ段：
IⅠop1=KⅠrelI（3）d2.max=1.128
Xs.max=0.866×（Es/I
（2）d1.min）=8.605
Xs.min=Es/I（3）d1.max=6.845
Xs.main=0.5（Xs.max+Xs.min）=7.725
检验：
LⅠmin=1/X1（0.866Es/IⅠop1－Xs.max）
=19.4>0.15L
故满足要求；
3.1.2保护１的Ⅱ段：
Kfz.min=（Id3.minXt+Id3.minKh）/Id3.minXt=1.28
IⅡop1＝KphIⅡop3/Kfz.min=0.373
检验：
Ksen=I
（2）d2.min/IⅡop1=3.84>1.5
故满足要求；
tⅡop1＝tⅡop3+△t＝0.5s
3.1.3保护１的Ⅲ段：
IⅢop＝KrelKssIL.max/Kre=0.298
灵敏度校验：
近后备：
Ksen=I
（2）d2.min/IⅢop1＝4.812>1.5
远后备：
Ksen=I
（2）d3.min/IⅢop1＝2.033>1.5
满足要求
tⅢop1＝tⅢop3+△t＝3s
3.2对保护２进行整定计算
Xs.max=0.866×（Es/I
（2）d3.min）=43.28
Xs.min=Es/I（3）d3.max=19.44
Xs.main=0.5（Xs.max+Xs.min）=31.36
3.2.1保护２的Ⅰ段：
IⅠop2=KⅠrelI（3）d1.max=0.7728
检验：
LⅠmin=1/X1×（0.866Es/IⅠop2－Xs.max）
=－48.27<1.3
故不满足要求；
采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：
LⅠmain=0.75L=30km
电流元件的动作电流：
IⅠop2=Es/（Xs.main+X1LⅠmain）=0.493
低电压元件的动作电压：
UⅠop2=1.73×IⅠop2X1LⅠmain=10.1
最小运行方式时的保护区：
LⅠmin=（0.866Es－Xs.maxIⅠop2）/X1IⅠop5=－15.063km
LⅠmin<0.15L
故不满足要求,所以不设Ⅰ段；
3.2.2保护２的Ⅱ段：
Ksen=I
（2）d1.min/IⅡop2＝1.3（满足要求）
故：
IⅡop2=I
（2）d1.min/Ksen＝0.249
tⅡop2＝tⅠop2+△t＝0.5s
3.2.3保护２的Ⅲ段：
IⅢop2＝KrelKssIL.max/Kre=0.298
灵敏度校验：
近后备：
（取本线路末端）
Ksen=I
（2）d1.min/IⅢop2＝1.08<1.3
故不满足要求；
故采用电压闭锁定时限过电流保护的整定计算：
IⅢop2＝KkIfh/Kh=0.149
再检验近后备：
Ksen=I
（2）d1.min/IⅢop2＝2.179>1.3
满足要求
tⅢop5＝tⅡop5+△t＝2s
3.3保护3进行整定计算：
3.3.1保护３的Ⅰ段：
IⅠop3=KⅠrelI（3）d3.max=1.554
Xs.max=0.866×（Es/I
（2）d2.min）=19.723
Xs.min=Es/I（3）d2.max=12.777
Xs.main=0.5（Xs.max+Xs.min）=16.75
检验：
LⅠmin=1/X1（0.866Es/IⅠop3－Xs.max）
=－19.546<0.15L
故不满足要求；
采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：
LⅠmain=0.75L=7.5km
电流元件的动作电流：
IⅠop3=Es/（Xs.main+X1LⅠmain）=0.940
低电压元件的动作电压：
UⅠop3=1.73×IⅠop3X1LⅠmain=4.884
最小运行方式时的保护区：
LⅠmin=（0.866Es－Xs.minIⅠop3）/X1IⅠop3=－30.78
故不满足要求,所以不设Ⅰ段；
3.3.2保护３的Ⅱ段：
IⅡop3＝KphIⅠop5=0.8063
检验：
Ksen=I
（2）d3.min/IⅡop3=0.818<1.3
故不满足要求；
改与保护５的Ⅱ段配合：
IⅡop3＝KphIⅡop5=0.4345
检验：
Ksen=I
（2）d3.min/IⅡop3=1.788>1.5
故满足要求；
tⅡop3＝tⅡop5+△t＝1s
3.3.3保护３的Ⅲ段：
IⅢop３＝KrelKssILmax/Kre=0.298
灵敏度校验：
近后备：
Ksen=I
（2）d3.min/IⅢop3＝2.607>1.5
远后备：
Ksen=I
（2）d4.min/IⅢop3＝1.725>1.5
满足要求
tⅢop3＝tⅢop5+△t＝2.5s
3.4、对保护４进行整定计算
Xs.max=0.866×（Es/I
（2）d3.min）=79.741
Xs.min=Es/I（3）d3.max=53.54
Xs.main=0.5（Xs.max+Xs.min）=66.641
3.4.1保护４的Ⅰ段：
IⅠop4=KⅠrelI（3）d2.max=0.4512
检验：
LⅠmin=1/X1×（0.866Es/IⅠop4－Xs.max）
=－24.893<1.3
故不满足要求；
采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：
LⅠmain=0.75L=7.5km
电流元件的动作电流：
IⅠop4=Es/（Xs.main+X1LⅠmain）=0.307
低电压元件的动作电压：
UⅠop4=1.73×IⅠop4X1LⅠmain=1.595
最大运行方式时的保护区：
LⅠmax=（Xs.maxUⅠop4）/X1（Up－UⅠop4）=8.981km
LⅠmax>50%L
故满足要求；
最小运行方式时的保护区：
LⅠmin=（0.866Es－Xs.masIⅠop4）/X1IⅠop2=－48.618km
故不满足要求,所以不设Ⅰ段；
3.4.2保护４的Ⅱ段：
Kfz.min=（Id2.minXt+Id2.minKh）/Id2.minXt=1.913
IⅡop4＝KphIⅠop.xl/Kfz.min=0.494
检验：
Ksen=I
（2）d2.min/IⅡop4=0.792<1.3
故不满足要求；
tⅡop1＝tⅡop3+△t＝1s
改与保护２的Ⅱ段配合：
IⅡop4＝KphIⅡop2/Kfz.min=0.144
检验：
Ksen=I
（2）d2.min/IⅡop4=1.563>1.3故满足要求；
tⅡop4＝tⅡop2+△t＝0.5s
3.4.3保护４的Ⅲ段：
IⅢop4＝KrelKssIL.max/Kre=0.298
灵敏度校验：
近后备：
Ksen=I
（2）d2.min/IⅢop4＝0.756<1.3
远后备：
Ksen=I
（2）d1.min/IⅢop4＝0.569<1.3
故均不满足要求
采用低电压闭锁定时限过电流保护整定计算：
IⅢop4＝KkIfh/Kh=0.1488
低电压元件的动作电压:
UⅢop4＝KkUg.min/Kh=26.061
电流校验：
近后备：
Ksen=I
（2）d2.min/IⅢop4＝1.5>1.3
远后备：
Ksen=I
（2）d1.min/IⅢop4＝1.14≈1.2
故满足要求
tⅢop3＝tⅢop5+△t＝2.5s
3.5对保护５进行整定计算
3.5.1保护５的Ⅰ段：
Xs.max=0.866×（Es/I
（2）d3.min）=23.81
Xs.min=Es/I（3）d3.max=16.5
Xs.main=0.5（Xs.max+Xs.min）=20.155
IⅠop5=KⅠrelI（3）d4.max=0.9204
检验：
LⅠmin=1/X1（0.866Es/IⅠop5－Xs.max）=－9.28<0.15L
故不满足要求；
采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：
LⅠmain=0.75L=22.5km
电流元件的动作电流：
IⅠop5=Es/（Xs.main+X1LⅠmain）=0.733
低电压元件的动作电压：
UⅠop5=1.73×IⅠop5X1LⅠmain=11.426
最大运行方式时的保护区：
LⅠmax=（Xs.maxUⅠop5）/X1（Up－UⅠop5）=26.59km
最小运行方式时的保护区：
LⅠmin=（0.866Es－Xs.masIⅠop5）/X1IⅠop5=21.85km
LⅠmin>0.15L
故满足要求；
3.5.2保护５的Ⅱ段：
Ksen=I
（2）d4.min/IⅡop5＝1.3（满足要求）
故：
Ⅱop5=I
（2）d4.min/Ksen＝0.395
tⅡop5＝tⅠop5+△t＝0.5s
3.5.3保护５的Ⅲ段：
IⅢop5＝KrelKssIL.max/Kre=0.367
灵敏度校验：
近后备：
Ksen=I
（2）d4.min/IⅢop5＝1.4>1.3
远后备：
Ksen=I
（2）d8.min/IⅢop5＝6.3>1.2
满足要求
tⅢop5＝tⅡop5+△t＝2s
3.6对保护６进行整定计算
3.6.1保护６的Ⅰ段：
IⅠop6=KⅠrelI（3）d3.max=0.4788
Xs.max=0.866×（Es/I
（2）d4.min）=69.03
Xs.min=Es/I（3）d4.max=43.69
Xs.main=0.5（Xs.max+Xs.min）=56.36
检验：
LⅠmin=1/X1（0.866Es/IⅠop6－Xs.max）=－3.7625
故不满足要求；
采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：
LⅠmain=0.75L=22.5km
电流元件的动作电流：
IⅠop6=Es/（Xs.main+X1LⅠmain）=0.3125
低电压元件的动作电压：
UⅠop6=1.73×IⅠop6X1LⅠmain=4.871
最大运行方式时的保护区：
LⅠmax=（Xs.maxUⅠop6）/X1（Up－UⅠop6）=16.559km
最小运行方式时的保护区：
LⅠmin=（0.866Es－Xs.masIⅠop6）/X1IⅠop6=－24.576
故不满足要求,所以不设Ⅰ段；
3.6.2保护６的Ⅱ段：
与保护4的Ⅱ段配合：
IⅡop6＝KphIⅡop4/Kfz.min=0.158
检验：
Ksen=I
（2）d3.min/IⅡop6=1.468>1.3
故满足要求；
tⅡop6＝tⅡop4+△t＝1s
3.6.3保护６的Ⅲ段：
IⅢop6＝KrelKssIL.max/Kre=0.352
灵敏度校验：
近后备：
Ksen=I
（2）d3.min/IⅢop6＝0.655<1.3
故不满足要求
采用低电压闭锁定时限过电流保护整定计算：
电流元件的动作电流：
IⅢop6＝KkIfh/Kh=0.176
近后备：
Ksen=I
（2）d3.min/IⅢop6＝1.318>1.3
远后备：
Ksen=I
（2）d3.min/IⅢop6＝1.3=1.3
低电压元件的动作电压:
UⅢop6＝KkUg.min/Kh=26.061
故均满足要求
tⅢop6＝tⅢop4+△t＝3s
3.7方向元件的安装：
方向元件的安装原则：
一：
“站在母线看两端时限，长的不装短的装，时限相等都要装。
”
二：
“当反方向电流大于保护的动作值时，该保护需加装方向元件”
保护２和５的时限为２秒，保护
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