繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)

車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1河南科技大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)課程名稱(chēng) 電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 題 目 110KV 電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)-電流保護(hù) 學(xué) 院 車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院 班 級(jí) 農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化 091 班 學(xué)生姓名 王唯 指導(dǎo)教師 邱兆美 日 期 2013 年 1 月 15 日 車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1110KV 電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)電流保護(hù)摘 要電力系統(tǒng)的發(fā)電，送電，變電和用電具有同時(shí)性，決定了它每一個(gè)過(guò)程的重要性。電力系統(tǒng)要通過(guò)設(shè)計(jì)、組織，以使電力能夠可靠、經(jīng)濟(jì)地送到用戶(hù)。在電力系統(tǒng)線(xiàn)路繼電保護(hù)中，對(duì)供電系統(tǒng)最大的威脅就是短路故障，它會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)巨大的破壞作用，因此我們必須采取措施來(lái)防范它，在這個(gè)過(guò)程中，電流保護(hù)是很重要的一部分。要完成電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)，首先必須“區(qū)分”電力系統(tǒng)的正常、不正常工作和故障三種運(yùn)行狀態(tài)， “甄別”出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的元件。本設(shè)計(jì)根據(jù)電力元件在這三種運(yùn)行狀態(tài)下的可測(cè)參量的“差異” ，實(shí)現(xiàn)對(duì)正常、不正常工作和故障元件的快速“區(qū)分” ，并自動(dòng)、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行?？梢?jiàn)，繼電保護(hù)對(duì)保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，阻止故障的擴(kuò)大和事故的發(fā)生，發(fā)揮著極其重要的作用。因此，在線(xiàn)路電流保護(hù)中合理配置繼電保護(hù)裝置，提高整定和校核工作的快速性和準(zhǔn)確性，以滿(mǎn)足現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，理應(yīng)得到我們的重視。關(guān)鍵詞： 輸電線(xiàn)路，繼電保護(hù)，電流保護(hù)車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1第一章 緒論1.1 繼電保護(hù)概述研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運(yùn)行的異常情況，以探討其對(duì)策的反事故自動(dòng)化措施。因在其發(fā)展過(guò)程中曾主要用有觸點(diǎn)的繼電器來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件（發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線(xiàn)路等） ，使之免遭損害，所以稱(chēng)其繼電保護(hù)。1.1.1 繼電保護(hù)的任務(wù)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號(hào)由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響。1.1.2 繼電保護(hù)的作用由于電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣的老化、損壞或工作人員的誤操作、雷擊、外力破壞等原因，可能使運(yùn)行中的電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運(yùn)行情況。常見(jiàn)的故障是各種形式的短路，如三相短路、兩相短路、兩相對(duì)地短路、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的一相對(duì)地短路、電氣設(shè)備繞組層間和匝間短路等。各種短路均會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，同時(shí)使電力系統(tǒng)的電壓水平下降，從而引發(fā)如下嚴(yán)重后果。（1）短路電流產(chǎn)生的電弧將短路點(diǎn)的電氣設(shè)備燒壞；（2）短路電流通過(guò)非故障設(shè)備，由于發(fā)熱和電動(dòng)力的作用，很可能使非故障元件損壞或縮短其使用壽命；（3）電力系統(tǒng)電壓水平下降，影響用電單位的生產(chǎn)，出現(xiàn)次品及廢品，甚至燒毀電動(dòng)機(jī)；（4）電力系統(tǒng)電壓下降，可能破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，使系統(tǒng)振蕩而導(dǎo)致崩潰。故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。事故，就是指系統(tǒng)或其中一部分的正常工作遭到破壞，并造成對(duì)用戶(hù)少送電或電能質(zhì)量變壞到車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1不能容許的地步，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備的損壞。系統(tǒng)事故的發(fā)生，除了由于自然條件的因素（如遭受雷擊等）以外，一般都是由于設(shè)備制造上的缺陷、設(shè)計(jì)和安裝的錯(cuò)誤、檢修質(zhì)量不高或運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)而引起的。因此，只要充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，正確地掌握客觀規(guī)律，加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和檢修，就可以大大減少事故發(fā)生的幾率，把事故消滅在發(fā)生之前。在電力系統(tǒng)中，除應(yīng)采取各項(xiàng)積極措施消除或減少發(fā)生故障的可能性之外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性地切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效方法之一。切除故障的時(shí)間常常要求小到十幾分之幾 甚至百分之幾秒，實(shí)踐證明只有裝設(shè)在每個(gè)電氣元件上的保護(hù)裝置才有可能滿(mǎn)足這個(gè)要求。這種保護(hù)裝置以前，大多是由單個(gè)繼電器或繼電器與其附屬設(shè)備的組合構(gòu)成的，故稱(chēng)為繼電保護(hù)裝置 。在電子式靜態(tài)保護(hù)裝置和數(shù)字式保護(hù)裝置出現(xiàn)以后，雖然繼電器已被電子元件或計(jì)算機(jī)所代替，但仍沿用此名稱(chēng)。在電業(yè)部門(mén)常用繼電保護(hù)一次泛指繼電保護(hù)技術(shù)或由各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)裝置一次則指各種具體的裝置。電力系統(tǒng)中各種設(shè)備之間都有電或磁的現(xiàn)象,當(dāng)某一設(shè)備發(fā)生故障,在很短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)影響到其他統(tǒng)的其他部分.因此,一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障,必須盡快將其切除,恢復(fù)正常運(yùn)行,減少對(duì)用電單的影響;而當(dāng)出現(xiàn)不正常運(yùn)行情況時(shí)要及時(shí)處理,以免引起故障。繼電保護(hù)裝置是一種能反應(yīng)電力系統(tǒng)電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)而作用于開(kāi)關(guān)跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置。 1.1.3 繼電保護(hù)裝置具備的基本要求繼電保護(hù)裝置必須具備以下五項(xiàng)基本要求：（1）安全性；在不該動(dòng)作時(shí)，不發(fā)生誤動(dòng)作。 （2）可靠性；在該動(dòng)作時(shí)，不發(fā)生拒動(dòng)作。 （3）快速性；能以最短時(shí)限將故障或異常消除。 （4）選擇性；在可能的最小區(qū)間切除故障，保證最大限度地向無(wú)故障部分繼續(xù)供電。 （5）靈敏性；反映故障的能力，通常以靈敏系數(shù)表示。選擇繼電保護(hù)方案時(shí)，除設(shè)置需滿(mǎn)足以上五項(xiàng)基本性能外，還應(yīng)車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1注意其經(jīng)濟(jì)性，即不僅考慮保護(hù)裝置的投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)，還必須考慮因裝置不完善而發(fā)生拒動(dòng)或誤動(dòng)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活造成的損失。1.2 繼電保護(hù)的發(fā)展隨著電力系統(tǒng)容量日益增大，范圍越來(lái)越廣，僅設(shè)置系統(tǒng)各元件的繼電保護(hù)裝置，遠(yuǎn)不能防止發(fā)生全電力系統(tǒng)長(zhǎng)期大面積停電的嚴(yán)重事故。為此必須從電力系統(tǒng)全局出發(fā)，研究故障元件被相應(yīng)繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作切除后，系統(tǒng)將呈現(xiàn)何種工況，系統(tǒng)失去穩(wěn)定時(shí)將出現(xiàn)何種特征，如何盡快恢復(fù)其正常運(yùn)行等。系統(tǒng)保護(hù)的任務(wù)就是當(dāng)大電力系統(tǒng)正常運(yùn)行被破壞時(shí)，盡可能將其影響范圍限制到最小，負(fù)荷停電時(shí)間減到最短。此外，機(jī)、爐、電任一部分的故障均影響電能的安全生產(chǎn)，特別是大機(jī)組和大電力系統(tǒng)的相互影響和協(xié)調(diào)正成為電能安全生產(chǎn)的重大課題。因此，系統(tǒng)的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的配置方案應(yīng)考慮機(jī)、爐等設(shè)備的承變能力，機(jī)、爐設(shè)備的設(shè)計(jì)制造也 應(yīng)充分考慮電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的實(shí)際需要。為了巨型發(fā)電機(jī)組的安全，不僅應(yīng)有完善的繼電保護(hù)，還應(yīng)研究、推廣故障預(yù)測(cè)技術(shù)。1.3 課程設(shè)計(jì)任務(wù)1、原始資料電站 C 裝機(jī)容量分別為 15MW，以單回 35kV 輸電線(xiàn)路向變電所 B 供電,還以一回 35kV 聯(lián)絡(luò)線(xiàn)經(jīng) 110kV 中心變電所與省電網(wǎng)連接。電站發(fā)電機(jī)功率因數(shù)為 0.75，暫態(tài)電抗 Xd 為 0.25；線(xiàn)路電抗標(biāo)幺值為 ,AC 線(xiàn) 1.15，BC 線(xiàn)為0.38；變壓器均為 YN，D11，三相變壓器標(biāo)幺電抗為X*1=0.5，X*2=0，X*3=0.25, 其它兩相變壓器 X*B=0.7，短路電壓 Ud%=8.5%；系統(tǒng)標(biāo)幺電抗 X*S=0.2。電網(wǎng)的接線(xiàn)示意如下：車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1圖 1-1 線(xiàn)路繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)示意圖2設(shè)計(jì)任務(wù) 系統(tǒng)保護(hù)配置方案與計(jì)算 25km 電流保護(hù)的接線(xiàn)圖； 對(duì)本網(wǎng)絡(luò)所采用的保護(hù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1第二章 短路電流計(jì)算2.1 短路電流的計(jì)算將圖 2-1 電網(wǎng)進(jìn)行電抗轉(zhuǎn)換，對(duì)該電網(wǎng)求短路電流。系 統(tǒng)2 0 0 0 0 K V A2 5 K M3 5 K V1 0 K M2 * 7 5 0 0 K V A 1 0 0 0 0 K V A1 0 . 5 K V4 * 3 0 0 0 K W變 電 所 A電 站 C變 電 所 B6 . 3 K V1 1 0 K V6 . 3 K V圖 2-1 線(xiàn)路繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)示意圖2.2 當(dāng) K1 點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，短路電流的計(jì)算2.2.1 最大運(yùn)行方式下1、最大運(yùn)行方式下 K1 點(diǎn)短路的等值電路圖車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1圖56891 01 11 21 37變電所B電站C1234系統(tǒng)變電所 AK 1圖 2-2 最大運(yùn)行方式下 K1 點(diǎn)短路的等值電路圖X1=0.2 X2=0.5 X3=0 X4=0.25 X5=1.15 X6=0.38 X7=0.7 X8=0.7 X9=0.7 X10=X11=X12=X13=0.25 2、排除變電所 B，合并整理其它電抗值得：車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)15891 41 5電站C1234系統(tǒng)變電所 AK 1圖 2-3 最大運(yùn)行方式下 K1 點(diǎn)短路的等值電路圖X