重慶大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化2015畢業(yè)設(shè)計(jì)#5號(hào)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目 5 # 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)學(xué)生所在學(xué)院 電氣信息學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 20110104 學(xué) 生 姓 名 蔣 衍 圣 指 導(dǎo) 教 師 李 佑 光 助理指導(dǎo)教師 起 止 日 期 2015.01.06-2014.05.18畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要摘 要繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)中發(fā)生故障或者異常狀況監(jiān)測(cè)的主要設(shè)施，通過(guò)對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，從而發(fā)出相關(guān)警報(bào)信號(hào)或者暫時(shí)隔離、切除這一缺陷狀態(tài)的。就一般情況而言，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或者處于非正常運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，將對(duì)用電設(shè)備的安全生產(chǎn)造成巨大的威脅，甚至?xí)斐筛訃?yán)重的后果。因此為了在工作中確保電力設(shè)備的運(yùn)行安全和穩(wěn)定，減少由電力事故引起的大面積停電或者重要設(shè)施破壞，必須在工作中對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行研究與優(yōu)化，確保其能夠可靠、準(zhǔn)確、快速的控制線路。本文以某（110kv）系統(tǒng)為例，詳細(xì)講述了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。為保證繼電保護(hù)所應(yīng)該具有的可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性,充分發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的作用，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行，做好短路電流計(jì)算以及各保護(hù)的整定計(jì)算工作是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要條件。關(guān)鍵詞：繼電保護(hù) 短路計(jì)算 整定計(jì)算畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要AbstractIn power system relay protection as a failure or abnormal condition monitoring of the main facilities, through analyze the fault phenomenon, to make relevant alarm signal or temporary isolation, removal of the defect status. In terms of the general situation, when the abnormal operation of the power system failure or when the poses a great threat to the safety in production of electrical equipment, will be even more serious consequences. So in order to ensure the operation of the power equipment in the work safety and stability, reduce blackouts caused by power accident or important facilities damaged, must work in study and optimization of relay protection device, ensure it can be reliable, accurate and fast control circuit.In this paper a (110 kv) system as an example, the system design process is described in detail. In order to ensure the reliability of relay protection should have, selectivity, sensitivity, quick action, give full play to the role of the relay protection device, ensure the safe and stable operation of system, completes the short circuit current calculation and protection setting calculation work is a necessary condition for the system design. Keywords: Relay protection Short circuit calculation Setting calculation畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄目 錄第一章 引 言 .11.1 綜述 .11.2 繼電保護(hù)研究情況及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) .11.2.1 研究現(xiàn)狀 .11.2.2 未來(lái)趨勢(shì) .21.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 .2第二章 保護(hù)配置原則及方案選擇 .22.1 配置原則 .22.1.1 發(fā)-變組保護(hù)配置原則 .32.1.2 變壓器保護(hù)配置原則 .52.1.3 線路保護(hù)配置原則 .62.2 選擇方案 .7第三章 短路計(jì)算 .83.1 系統(tǒng)情況 .93.1.1 #5 電力系統(tǒng)圖 .93.1.2 系統(tǒng)參數(shù) .93.2 基準(zhǔn)值選擇 .93.3.1 各元件等值電抗計(jì)算 .103.3.2 最大負(fù)荷電流計(jì)算 .123.4 短路電流計(jì)算 .133.4.1 線路 1 始端發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流 .133.4.2 線路 1 末端發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流 .143.4.3 線路 2 始端發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流 .153.4.4 線路 2 末端發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流 .153.4.5 線路 3 始端發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流 .163.4.6 線路 3 末端發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流 .173.4.7 線路 4 始端發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流 .183.4.8 線路 4 末端發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流 .19畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄第四章 保護(hù)配置及整定計(jì)算 .204.1 變壓器保護(hù)配置 .204.1.1 變壓器配置 .204.1.2 保護(hù)配置的整定 .224.2 發(fā)電機(jī)保護(hù)配置 .254.2.1 保護(hù)配置的原理 .254.2.2 保護(hù)配置的整定 .264.3 接地距離保護(hù)的配置和整定 .274.3.1 保護(hù) 1 的配置和整定 .274.3.2 保護(hù) 2 的配置和整定 .294.3.3 保護(hù) 3 的配置和整定 .304.3.4 保護(hù) 4 的配置和整定 .31第五章 總 結(jié) .34致 謝 .35畢業(yè)設(shè)計(jì)正文1第 1 章 引 言1.1 綜述在我國(guó),地區(qū)級(jí)電網(wǎng)主要是指 35110kV 電網(wǎng)，它具有電壓等級(jí)低，接入的電廠容量較小，輸電距離短等特點(diǎn)。110kV 電網(wǎng)在各地區(qū)的普及度越來(lái)越高，在電網(wǎng)中承擔(dān)了很大一部分的電力傳輸。110kV 電網(wǎng)的形成和不斷拓展的過(guò)程，體現(xiàn)了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷與電力負(fù)荷增長(zhǎng)、城市規(guī)劃以及供電可靠性相適應(yīng)的過(guò)程。在電網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，故障是不可避免的，為了電網(wǎng)能夠在出現(xiàn)故障時(shí)，也能及時(shí)排除并安全穩(wěn)定的繼續(xù)運(yùn)行，繼電保護(hù)裝置是不可缺少的。繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)中發(fā)生故障或者異常狀況監(jiān)測(cè)的主要設(shè)施，是通過(guò)對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，從而發(fā)出相關(guān)警報(bào)信號(hào)或者暫時(shí)隔離、切除這一缺陷狀態(tài)的。就一般情況而言，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或者處于非正常運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，將對(duì)用電設(shè)備的安全生產(chǎn)造成巨大的威脅，甚至?xí)斐筛訃?yán)重的后果。因此為了在工作中確保電力設(shè)備的運(yùn)行安全和穩(wěn)定，減少由電力事故引起的大面積停電或者重要設(shè)施破壞，必須在工作中對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行研究與優(yōu)化，確保其能夠可靠、準(zhǔn)確、快速的控制線路。繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要防線，為保證繼電保護(hù)充分發(fā)揮作用，繼電保護(hù)必須滿足可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性的要求，而除了可靠性需要依賴于繼電保護(hù)裝置本身，選擇性、靈敏性、速動(dòng)性都是由保護(hù)定值決定的，因此做好電網(wǎng)繼電保護(hù)定值的整定計(jì)算工作對(duì)于保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行是非常重要的。1.2 繼電保護(hù)研究情況及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1.2.1 研究現(xiàn)狀電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力。我國(guó)從 70 年代末即已開始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。重慶大學(xué)、華中科技大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力大學(xué)、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)和南京電力自動(dòng)化研究院都相繼研制了不同原理、不同形式的微機(jī)保護(hù)裝置。華北電力大學(xué)在 1984 年研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過(guò)鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開了我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁(yè)，為微機(jī)保護(hù)的推廣開辟了道畢業(yè)設(shè)計(jì)正文2路。在主設(shè)備保護(hù)方面，東南大學(xué)和華中科技大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和變壓器組保護(hù)也相繼于 1989、1994 年通過(guò)鑒定，投入運(yùn)行。南京電力自動(dòng)化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置也于 1991 年通過(guò)鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也相繼于 1993、1996 年通過(guò)鑒定。至此，不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色，為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果?？梢哉f(shuō)從 90 年代開始我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。1.2.2 未來(lái)趨勢(shì)繼電保護(hù)技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和通信一體化發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展及計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中，以期取得更好的效果，從而使微機(jī)繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展，出現(xiàn)了一些引人注目的新趨勢(shì)。1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容(1)用標(biāo)準(zhǔn)圖符重做系統(tǒng)圖，并標(biāo)出各元件的標(biāo)識(shí)；(2)用標(biāo)幺制計(jì)算個(gè)元件參數(shù)，寫出過(guò)程，列出參數(shù)表；(3)畫出全系統(tǒng)等值電路圖，標(biāo)出編號(hào)和參數(shù)；(4)選擇短路點(diǎn)計(jì)算各短路電流周期分量，寫出計(jì)算公式、過(guò)程步驟，列出結(jié)果數(shù)據(jù)表；(5)計(jì)算流過(guò)各保護(hù)的最大負(fù)荷電流，列出數(shù)據(jù)表；(6)發(fā)電機(jī)只配定子繞組主保護(hù)、變壓器只配電氣量主保護(hù)、線路配置完整保護(hù)、母線保護(hù)不要求，閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)按開環(huán)運(yùn)行方式考慮保護(hù)的配置與整定。(7)對(duì)各保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算，寫出整定計(jì)算過(guò)程與結(jié)果，列出保護(hù)配置及定值清單表；第二章 保護(hù)配置原則及方案選擇2.1 配置原則電力系統(tǒng)的所有一次設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中由于外力、絕緣老化、過(guò)電壓、誤操作、畢業(yè)設(shè)計(jì)正文3設(shè)計(jì)制造缺陷等原因會(huì)發(fā)生如短路、斷路等故障。最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)現(xiàn)各種類型的短路。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。為了避免不必要的損失，在電力系統(tǒng)的各部分配置各種保護(hù)，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。本文以 110KV 電力系統(tǒng)為例，進(jìn)行保護(hù)配置，110KV 系統(tǒng)見(jiàn)圖 2.1.圖 2.1 110KV 電力系統(tǒng)圖2.1.1 發(fā)-變組保護(hù)配置原則按照繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程可知：對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線的相間短路故障，應(yīng)按下列規(guī)定配置相應(yīng)的保護(hù)作為發(fā)電機(jī)的主保護(hù)；(1) 1MW 及以下單獨(dú)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，如中性點(diǎn)側(cè)有引出線，則在中性點(diǎn)側(cè)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)，如中性點(diǎn)側(cè)無(wú)引出線，則在發(fā)電機(jī)端裝設(shè)低電壓保護(hù)。(2) 1MW 及以下與其它發(fā)電機(jī)或與電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，應(yīng)在發(fā)電機(jī)端裝設(shè)電流速斷保護(hù)。如電流速斷靈敏系數(shù)不符合要求，可裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)；對(duì)中性點(diǎn)側(cè)沒(méi)有引出線的發(fā)電機(jī)，可裝設(shè)低壓過(guò)流保護(hù)。(3) 1MW 以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。(4) 對(duì) 100MW 以下的發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí)，發(fā)電機(jī)與變壓器宜分別裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)功能。(5) 對(duì) 100MW 及以上發(fā)電機(jī)變壓器組，應(yīng)裝設(shè)雙重主保護(hù)，每一套主保護(hù)宜具有發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)功能。畢業(yè)設(shè)計(jì)正文4(6) 在穿越性短路、穿越性勵(lì)磁涌流及自同步或非同步合閘過(guò)程中，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)采取措施，減輕電流互感器飽和及剩磁的影響，提高保護(hù)動(dòng)作可靠性。(7) 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，應(yīng)裝設(shè)電流回路斷線監(jiān)視裝置，斷線后動(dòng)作于信號(hào)。電流回路斷線允許差動(dòng)保護(hù)跳閘。(8) 本條中規(guī)定裝設(shè)的過(guò)電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、低電壓保護(hù)、低壓過(guò)流和差動(dòng)保護(hù)均應(yīng)動(dòng)作于停機(jī)。對(duì)發(fā)電機(jī)定子匝間短路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)定子匝間保護(hù)：(1) 對(duì)定子繞組為星形接線、每相有并聯(lián)分支且中性點(diǎn)側(cè)有分支引出端的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)零序電流型橫差保護(hù)或裂相橫差保護(hù)、不完全縱差保護(hù)。(2) 50MW 及以上發(fā)電機(jī)，當(dāng)定子繞組為星形接線，中性點(diǎn)只有三個(gè)引出端子時(shí)，根據(jù)用戶和制造廠的要求，也可裝設(shè)專用的匝間短路保護(hù)。對(duì)發(fā)電機(jī)外部相間短路故障和作為發(fā)電機(jī)主保護(hù)的后備，應(yīng)按下列規(guī)定配置相應(yīng)的保護(hù)，保護(hù)裝置宜配置在發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)側(cè)：(1) 對(duì)于 1MW 及以下與其它發(fā)電機(jī)或與電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)過(guò)流保護(hù)。(2) 1MW 以上的發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)復(fù)合電壓(包括負(fù)序電壓及線電壓)起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)。靈敏度不滿足要求時(shí)可增設(shè)負(fù)序過(guò)電流保護(hù)。(3) 50MW 及以上的發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)負(fù)序過(guò)電流保護(hù)和單元件低壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù)。(4) 自并勵(lì)(無(wú)串聯(lián)變壓器)發(fā)電機(jī)，宜采用帶電流記憶(保持)的低壓過(guò)電流保護(hù)。(5) 并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)和發(fā)電機(jī)變壓器組的后備保護(hù)，對(duì)所連接母線的相間故障，應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)。(6) 本條中規(guī)定裝設(shè)的以上各項(xiàng)保護(hù)裝置，宜帶有二段時(shí)限，以較短的時(shí)限動(dòng)作于縮小故障影響的范圍或動(dòng)作于解列，以較長(zhǎng)的時(shí)限動(dòng)作于停機(jī)。(7) 對(duì)于按規(guī)定裝設(shè)了定子繞組反時(shí)限過(guò)負(fù)荷及反時(shí)限負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)，且保護(hù)綜合特性對(duì)發(fā)電機(jī)變壓器組所連接高壓母線的相間短路故障具有必要的靈敏系數(shù)，并滿足時(shí)間配合要求，可不再裝設(shè) 4.2.6.2 條規(guī)定的后備保護(hù)。保護(hù)宜動(dòng)作于停機(jī)。畢業(yè)設(shè)計(jì)正文5對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組的異常過(guò)電壓，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)：(1) 對(duì)水輪發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)，其整定值根據(jù)定子繞組絕緣狀況決定。過(guò)電壓保護(hù)宜動(dòng)作于解列滅磁。(2) 對(duì)于 100MW 及以上的汽輪發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)，其整定值根據(jù)定子繞組絕緣狀況決定。過(guò)電壓保護(hù)宜動(dòng)作于解列滅磁或