110KV电网继电保护设计详解.docx

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110KV电网继电保护设计详解

《电力系统继电保护》

课程设计

题目：

110KV电网继电保护设计

院（系）：

电子信息工程学院

专业：

电气工程及其自动化

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

摘要……………………………………………………………（Ⅰ）

1．绪论……………………………………………………………

（1）

2．运行方式的选择………………………………………………

（2）

2.1运行方式的选择原则............................................................................

（2）

2.1.1发电机、变压器运行方式选择的原则.........................................

（2）

2.1.2变压器中性点接地选择原则........................................................

（2）

2.1.3线路运行方式选择原则................................................................

（2）

2.1.4流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择.....................

（2）

2.1.5选取流过保护的最大负荷电流的原则........................................（3）

2.2本次设计的具体运行方式的选择........................................................（3）

3．电网各个元件参数计算及负荷电流计算……………………（4）

3.1基准值选择..............................................................................................（4）

3.2电网各元件等值电抗计算......................................................................（4）

3.2.1输电线路等值电抗计算..................................................................（4）

3.2.2变压器等值电抗计算......................................................................（5）

3.2.3发电机等值电抗计算......................................................................（5）

3.2.4最大负荷电流计算..........................................................................（5）

3.2.5各线路运行方式下流过断路器的最大负荷电流..........................（5）

4．短路电流计算…………………………………………………（7）

4.1电网等效电路图.....................................................................................（7）

4.2短路电流计算........................................................................................（7）

4.2.1d1点发生短路时流过断路1........................................................（7）

4.2.2d2发生短路时流过断路2............................................................（9）

4.2.3d3发生短路时流过断路2............................................................（9）

4.2.4d4点发生短路时流过断路1........................................................（10）

4.2.5d4点发生短路时流过断路器2....................................................（12）

4.2.6d5点发生短路时流过断路器1....................................................（13）

4.2.7d6点发生短路时流过断路器1....................................................（14）

4.2.8d6点发生短路时流过断路器2....................................................（15）

4.2.9d8点发生短路时流过断路器1....................................................（16）

4.2.10d8点发生短路时流过断路器2..................................................（18）

4.2.11d9点短路时流过断路器1..........................................................（19）

4.2.12d9点短路时流过断路器2..........................................................（20）

4.2.13d10点发生短路时流过断路器1................................................（21）

4.2.14d10点发生短路时流过断路器2................................................（23）

5.继电保护距离保护的整定计算和校验………………………（25）

5.1断路器1距离保护的整定计算和校验..................................................（25）

5.1.1距离保护І段的整定计算.................................................................（25）

5.1.2距离保护П段的整定计算和校验........................（25）

5.1.3距离保护Ш段的整定计算和校验...................................................（26）

5.2断路器2距离保护的整定计算和校验......................................................（27）

5.2.1距离保护І段的整定计算....................................................................（27）

5.2.2距离保护П段的整定计算和校验......................................................（27）

5.2.3距离保护Ш段的整定计算和校验......................................................（28）

5.3断路器3距离保护的整定计算和校验.....................................................（29）

5.4断路器4距离保护的整定计算和校验.....................................................（29）

5.4.1距离保护І段的整定计算....................................................................（29）

5.4.2距离保护П段的整定计算和校验.....................................................（29）

5.4.3距离保护Ш段的整定计算和校验.....................................................（30）

5.5断路器5距离保护的整定计算和校验.....................................................（31）

5.5.1距离保护І段的整定计算....................................................................（31）

5.5.2距离保护П段的整定计算和校验.....................................................（31）

5.5.3距离保护Ш段的整定计算和校验.....................................................（32）

5.6断路器6距离保护的整定计算和校验.....................................................（33）

5.7断路器7距离保护的整定计算和校验.....................................................（33）

5.7.1距离保护І段的整定计算....................................................................（33）

5.7.2距离保护П段的整定计算和校验.....................................................（33）

5.7.3距离保护Ш段的整定计算和校验.....................................................（34）

6.继电保护零序电流保护的整定计算和校验……………………（35）

6.1断路器1零序电流保护的整定计算和校验............................................（35）

6.1.1零序电流保护І段的整定计算...........................................................（35）

6.1.2零序电流保护П段的整定计算.......................................................（35）

6.1.3零序电流保护Ш段的整定计算.......................................................（36）

6.2断路器2零序电流保护的整定计算和校验............................................（36）

6.2.1零序电流保护І段的整定计算...........................................................（36）

6.2.2零序电流保护П段的整定计算.......................................................（37）

6.2.3零序电流保护Ш段的整定计算.......................................................（37）

6.3断路器3零序电流保护І段的整定计算和校验......................................（38）

6.4断路器4零序电流保护的整定计算和校验...........................................（38）

6.4.1零序电流保护І段的整定计算...........................................................（38）

6.4.2零序电流保护П段的整定计算.......................................................（39）

6.4.3零序电流保护Ш段的整定计算.......................................................（39）

6.5断路器5零序电流保护的整定计算和校验..........................................（40）

6.5.1零序电流保护І段的整定计算.........................................................（40）

6.5.2零序电流保护П段的整定计算.......................................................（41）

6.5.3零序电流保护Ш段的整定计算.......................................................（41）

6.6断路器6零序电流保护І段的整定计算..................................................（42）

6.7断路器7零序电流保护І段的整定计算和校验......................................（43）

7.对所选择的保护装置进行综合评价…………………………（44）

7.1对零序电流保护的评价..........................................................................（44）

7.2电流保护的综合评价.............................................................................（44）

7.3距离保护的综合评价.............................................................................（44）

8.总结……………………………………………………………（46）

9．参考文献………………………………………………………（47）

摘要

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，继电保护中电流保护、距离保护的具体计算。

关键词：

110KV；电流保护；距离保护

1绪论

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。

2运行方式的选择

2.1运行方式的选择原则

2.1.1发电机、变压器运行方式选择的原则

（1）一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，一台检修，另一台故

障；当有三台以上机组时，则选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。

对水电厂，还应根据水库运行方式选择。

（2）一个发电厂、变电站的母线上无论接几台变压器，一般应考虑其中容量

最大的一台停用。

2.1.2变压器中性点接地选择原则

（1）发电厂、变电所低压侧有电源的变压器，中性点均要接地。

（2）自耦型和有绝缘要求的其它变压器，其中性点必须接地。

（3）T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。

（4）为防止操作过电压，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。

2.1.3线路运行方式选择原则

（1）一个发电厂、变电站线线上接有多条线路，一般考虑选择一条线路检修，

另一条线路又故障的方式。

（2）双回路一般不考虑同时停用。

2.1.4流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择

（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；

而最小短路电流，则出现在最小运行方式。

对于双电源的网络，一般（当取Z1=Z2时）与对侧电源的运行方式无关，可按单侧电源的方法选择。

对于环状网络中的线路，流过保护的电大短路电流应选取开环运行方式，开环点应选在所整定保护线路的相邻下一线线路上。

而对于电小短路电流，则应选闭环运行方式，同时再合理停用该保护背后的机组、变压器及线路。

（2）零序电流保护

对于单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大零序短路电流与最小零序电流，其选择方法可参照相间短路中所述，只需注意变压器接地点的变化。

对于双电源的网络及环状网，同样参照相间短路中所述，其重点也是考虑变压器接地点的变化。

2.1.5选取流过保护的最大负荷电流的原则

选取流过保护的最大负荷电流的原则如下：

（1）备用电源自动投入引起的增加负荷。

（2）并联运行线路的减少，负荷的转移。

（3）环状网络的开环运行，负荷的转移。

（4）对于双侧电源的线路，当一侧电源突然切除发电机，引起另一侧增加负

荷。

2.2本次设计的具体运行方式的选择

电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能。

因此，在对继电保护进行整定计弊之前，首先应该分析运行方式。

这里要着重说明继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大，继电保护的最小运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。

因此，系统的最大运行方式不一定就是保护的最大运行方式；系统的最小运行方式也不一定就是保护的最小运行方式。

现结合本次设计具体说明如下，系统的最大运行方式是所有设备全部投入运行；系统的最小运行方式为发电机G1和G2投入，发电机G3停运。

对保护1而言，其最大运行方式应该是在系统最大运行方式下线路L1回路断开，其他设备全投；保护1的最小运行方式应该是：

在系统的最小运行方式下线路L1+L2与L3并联运行。

3电网各个元件参数计算及负荷电流计算

3.1基准值选择

基准功率：

SB=100MV·A，基准电压：

VB=115V。

基准电流：

IB=SB/1.732VB=100×103/1.732×115=0.502KA；基准电抗：

ZB=VB/1.732IB=115×103/1.732×502=132.25Ω；电压标幺值：

E=E

（2）=1.05

3.2电网各元件等值电抗计算

3.2.1输电线路等值电抗计算

（1）线路L1等值电抗计算

正序以及负序电抗：

XL1=X1L1=0.4×50=20Ω

XL1*=XL1/ZB=20/132.25=0.1512

零序电抗：

XL10=X0L1=3X1L1=3×0.4×50=60Ω

XL10*=XL10/ZB=60/132.25=0.4537

（2）线路L2等值电抗计算

正序以及负序电抗：

XL2=X1L2=0.4×40=16Ω

XL2*=XL2/ZB=16/132.25=0.121

零序电抗：

XL20=X0L2=3X1L2=3×0.4×40=48Ω

XL20*=XL20/ZB=48/132.25=0.363

（3）线路L3等值电抗计算

正序以及负序电抗：

XL3=X1L3=0.4×90=36Ω

XL3*=XL3/ZB=36/132.25=0.2722

零序电抗：

XL30=X0L3=3X1L3=3×0.4×90=108Ω

XL30*=XL30/ZB=108/132.25=0.8166

（4）线路L4等值电抗计算

正序以及负序电抗：

XL4=X1L4=0.4×25=10Ω

XL4*=XL4/ZB=10/132.25=0.0756

零序电抗：

XL40=X0L4=3X1L4=3×0.4×25=30Ω

XL40*=XL40/ZB=30/132.25=0.2268

3.2.2变压器等值电抗计算

（1）变压器T1、T2等值电抗计算

XT1=XT2=（UK%/100）×（VN2×103/SN）≈40.333Ω

XT1*=XT2*=XT1/ZB=40.333/132.25=0.3050

（2）变压器T3等值电抗计算

XT3=（UK%/100）×（VN2×103/SN）≈21.175Ω

XT3*=XT3/ZB=21.175/132.25=0.1601

（3）变压器T4、T5、T6、T7等值电抗计算

XT4=XT5=XT6=XT7=（UK%/100）×（VN2×103/SN）≈63.5Ω

XT6*=XT7*=XT4*=XT5*=0.4802

（4）变压器T8等值电抗计算

XT1=（UK%/100）×（VN2×103/SN）≈84.7Ω

XT8*=XT8/ZB=84.7/132.25=0.6405

3.2.3发电机等值电抗计算

（1）发电机G1、G2电抗标幺值计算

XG1*=XG2*=Xd1SB/SG1=Xd1SBCOSφ/PG1=0.132×100×0.8/25=0.4224

（2）发电机G3电抗标幺值计算

XG3*=Xd3SB/SG3=Xd3SBCOSφ/PG3=0.129×100×0.8/50=0.2064

3.2.4最大负荷电流计算

（1）B、C母线最大负荷电流计算

最大负荷电流计算（拆算到110KV）

IfhB·max=IfhC·max=PfhBmaxVav2/1.732UCOSφ

=20×103/1.732×115×0.8≈0.1255KA；

（2）D母线最大负荷电流计算

最大负荷电流计算（拆算到110KV）

IfhD·max=PfhDmaxVav2/