110kv變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

1、學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 課課 程程 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 級(jí)本科）級(jí)本科） 題題 目：目： 110110 kvkv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 系（部）院：系（部）院： 專專 業(yè)：業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化電氣工程及其自動(dòng)化 作者姓名：作者姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 職稱：職稱： 完成日期：完成日期： 年年 月月 日日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué) 生 姓 名學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 方 向電力系統(tǒng)班 級(jí) 題 目 名 稱110kv 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)題目： 110kv 變電站繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)題目： 1. 短路電流計(jì)算 2. 變壓器繼電保護(hù)配置 3. 變壓器各項(xiàng)保護(hù)整定

2、4. 繪制主變繼電保護(hù)原理圖 三、原始資料： 1變電站與系統(tǒng)聯(lián)系 a 兩臺(tái)三繞組變壓器，型號(hào)均為 sfsl150000/121/38.5/6.3kv y0/y/-12-11 bg1 為大電流接地系統(tǒng)，最大運(yùn)行方式下 x1=0.47；最小運(yùn)行方 式下 x1=0.51；x0=0.63 cg2 為小電流接地系統(tǒng)，最大運(yùn)行方式下 x1=0.52；最小運(yùn)行方 式下 x1=0.65 238.5kv 側(cè) xl-2 最大負(fù)荷為 7.5mva；xl-2 長為 40km 310.5kv 側(cè) 9 回出線；每回最大負(fù)荷為 3000kva 4110kv 側(cè) xl-1 最大負(fù)荷為 16.5mva；xl-1 長為 48km

3、 538.5kv 側(cè)相間短路保護(hù)最大動(dòng)作時(shí)限為 2.5s 610.5kv 側(cè)相間短路保護(hù)最大動(dòng)作時(shí)限為 1s 7110kv 側(cè)相間短路保護(hù)最大動(dòng)作時(shí)限為 3s 8110kv 側(cè)零序保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為 2s 四、設(shè)計(jì)成果： 1說明書一份 2主變繼電保護(hù)原理接線圖、展開圖各一份 五、時(shí)間安排： 117 周周一周三 短路電流計(jì)算 217 周周四 保護(hù)配置 3 17 周周五18 周周四 保護(hù)整定、二次圖繪制 418 周周五 答辯 指導(dǎo)教師簽字： 目 錄 前言.1 1、繼電保護(hù)概述.2 1.1 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的作用.2 1.2 繼電保護(hù)的保護(hù)類型.2 1.3 繼電保護(hù)的任務(wù).3 1.4 繼電保護(hù)裝置的

4、組成.3 1.5 繼電保護(hù)裝置的分類.4 1.6 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求.4 2、常用繼電器.7 2.1 繼電器的作用.7 2.2 繼電器的型號(hào).7 2.3 常用繼電器的原理.7 3、電網(wǎng)各個(gè)元件參數(shù)計(jì)算及負(fù)荷電流計(jì)算.9 3.1 基準(zhǔn)值選擇.9 3.2 電網(wǎng)各元件等值電抗計(jì)算.9 3.3 最大負(fù)荷電流計(jì)算.10 3.4 短路電流計(jì)算.10 3.5 變電站與系統(tǒng)聯(lián)系圖.12 4、變壓器繼電保護(hù)配置.13 4.1 電力變壓器的保護(hù)規(guī)程.13 4.2 變電所主變保護(hù)的整定計(jì)算.13 5、結(jié)果分析.18 5.1 對(duì)主保護(hù)的評(píng)價(jià).18 5.2 對(duì)后備保護(hù)的評(píng)價(jià).18 6、小結(jié).19 參考文獻(xiàn).20 前言

5、前言 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。因 此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚，在 40 余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的 4 個(gè)歷史階段： 繼電保護(hù)的萌芽期、晶體管繼電保護(hù)、集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)和計(jì)算 機(jī)繼電保護(hù)。繼電保護(hù)技術(shù)未來趨勢是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、 控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化的發(fā)展。 隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅速發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。電力系統(tǒng)對(duì)微 機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和 數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)

6、。 繼電保護(hù)的原理是利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信 號(hào)量，當(dāng)突變量到達(dá)一定值時(shí)，起動(dòng)邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信 號(hào)。對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本性能要求是有選擇性，速動(dòng)性，靈敏性，可靠 性。 這次課程設(shè)計(jì)以最常見的 110kv 電網(wǎng)線路保護(hù)設(shè)計(jì)為例進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，要 求對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)方面的課程有綜合的了解。特別是對(duì)繼電保 護(hù)、電力系統(tǒng)、電路、發(fā)電廠的電氣部分有一定的研究。重點(diǎn)進(jìn)行了電路的化 簡，短路電流的求法，繼電保護(hù)中電流保護(hù)、距離保護(hù)的具體計(jì)算。 1、繼電保護(hù)概述、繼電保護(hù)概述 1.1 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的作用繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的作用 電力系統(tǒng)在運(yùn)行

7、中，可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見的同時(shí) 也是最嚴(yán)重的是發(fā)生各種形式的短路。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，可能產(chǎn)生的后果為： （1）通過故障點(diǎn)有很大的短路電流和燃起的電弧使故障元件損壞； （2）短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動(dòng)力的作用引起它們的損壞 或壽命縮短； （3）使電力系統(tǒng)電壓降低，影響電能質(zhì)量； （4）破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性，使其發(fā)生振蕩甚至使系統(tǒng)瓦解。 基于以上情況，繼電保護(hù)的作用就是要能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故 障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)信號(hào)，具體來說體現(xiàn)在以下兩 個(gè)方面： （1）自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除； （2） 反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，

8、并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件動(dòng)作于發(fā) 信號(hào)，減負(fù)荷或跳閘。 1.2 繼電保護(hù)的繼電保護(hù)的保護(hù)類型保護(hù)類型 （1）電力設(shè)備和線路的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時(shí)可裝設(shè)輔助保護(hù)。 a.主保護(hù)：滿足系統(tǒng)穩(wěn)定及設(shè)備安全要求，有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和 全線故障的保護(hù)。 b.后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。后備保護(hù) 可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種方式。 c.輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的不足而增設(shè)的簡單保護(hù)。 電力設(shè)備和線路的異常運(yùn)行保護(hù)，是反映被保護(hù)電力設(shè)備或線路異常運(yùn) 行狀態(tài)的保護(hù)。 （2）繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求。 a.可靠性是四性的前提，在擬制，配置和維護(hù)

9、保護(hù)裝置時(shí)，都必須滿足 可靠性的要求。 b.選擇性是指首先由故障設(shè)備或線路的保護(hù)切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路 的保護(hù)拒動(dòng)時(shí)由相鄰設(shè)備或線路保護(hù)切除故障。 c.靈敏性是指在被保護(hù)設(shè)備或線路范圍內(nèi)故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)有足夠的靈 敏系數(shù)。 d.速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定 性，限制故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障范圍 1.3 繼電保護(hù)的任務(wù)繼電保護(hù)的任務(wù) 繼電保護(hù)裝置就是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常狀態(tài)，并 動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。 繼電保護(hù)的基本任務(wù)是： （1）當(dāng)電力系統(tǒng)中某電器元件發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)、迅速、有選擇地將故 障元件從電力系

10、統(tǒng)中切除，避免故障元件繼續(xù)遭到破壞，使非故障元件迅速恢 復(fù)正常運(yùn)行。 （2）當(dāng)系統(tǒng)中電氣元件出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，能及時(shí)反應(yīng)并根據(jù)運(yùn)行維 護(hù)的條件發(fā)出信號(hào)或跳閘。 1.4 繼電保護(hù)裝置的組成繼電保護(hù)裝置的組成 繼電保護(hù)裝置一般由測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成，如圖 1.1 所示。 被測物理量跳閘或 信號(hào)脈沖 整定值 圖圖 1-11-1 繼電保護(hù)裝置基本組成框圖繼電保護(hù)裝置基本組成框圖 測量 部分 邏輯 部分 執(zhí)行 部分 1.5 繼電保護(hù)裝置的分類繼電保護(hù)裝置的分類 其中按保護(hù)所起的作用分類：主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)等。 主保護(hù)是指滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被

11、 保護(hù)元件故障的保護(hù)。 后備保護(hù)是指當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)又 分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)兩種。 1.6 對(duì)繼電保護(hù)的基本要求對(duì)繼電保護(hù)的基本要求 根據(jù)繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，繼電保護(hù)裝置必須滿足以下四 個(gè)基本要求，即選擇性、速性動(dòng)、靈敏性和可靠性。 1.選擇性 所謂繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作選擇性就是指當(dāng)系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時(shí)， 其繼電保護(hù)僅將故障的設(shè)備和線路從電力系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障設(shè)備或線路 的設(shè)備或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，應(yīng)由相鄰的設(shè)備或線路的保護(hù)將故障切除。雖然 擴(kuò)大了停 電范圍，但控制了故障的擴(kuò)大，它起著對(duì)下一段線路的后備保護(hù)作用。 2.速動(dòng)性 快速切除故

12、障，可以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備的損壞程 度，防止故障的擴(kuò)展，提高自動(dòng)重合閘的成功率，減少對(duì)用電單位的影響，迅 速恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 故障切除的時(shí)間等于繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間與斷路器跳閘時(shí)間之和，對(duì)于 反應(yīng)故障的繼電保護(hù)，要求快速動(dòng)作的主要理由和必要性在于： (1) 快速切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性； (2) 快速切除故障可以防止故障的擴(kuò)大，提高自動(dòng)重合閘和備用電源或設(shè) 備自動(dòng)投入成功率，因?yàn)榭焖偾谐收希瑢?duì)提高故障點(diǎn)的滅弧速度，縮小短路 持續(xù)時(shí)間，防止出現(xiàn)接地故障發(fā)展為相間故障；兩相短路發(fā)展為三相短路；暫 時(shí)性故障發(fā)展為永久性故障等。 (3) 快速切除故障可以減少發(fā)

13、電廠廠用電及用戶電壓降低的時(shí)間，加速恢 復(fù)正常運(yùn)行的過程，保證廠用電及用戶工作的穩(wěn)定性。 (4) 快速切除故障可以減輕電氣設(shè)備和線路的損壞程度，短路電流通過的 時(shí)間愈長，則設(shè)備損壞的程度就愈嚴(yán)重，甚至燒毀，特別在發(fā)電機(jī)變壓器的內(nèi) 部短路時(shí)，是不允許帶時(shí)限切除故障的。從上述理由可知，快速切除故障，對(duì) 提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性具有重大意義。 (5) 一般快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為 0.080.12s，一般斷路器的跳閘時(shí)間為 0.10.27s，因此，一般快速保護(hù)切除故障的時(shí)間為 0.180.27s；最快速保 護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為 0.020.03s，最小的斷路器跳閘時(shí)間為 0.040.05s，所以最 快速保護(hù)切

14、除故障的時(shí)間為 0.060.08s。 3.靈敏性 所謂靈敏性，即在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障和不正常工作情況下，繼電保護(hù)裝 置的反應(yīng)能力，也就是在保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置以及短路的類 型如何，都能敏銳且正確的反應(yīng)。繼電保護(hù)的靈敏性以靈敏系數(shù) sen k 來衡量。 對(duì)于反應(yīng)故障時(shí)參數(shù)量增加的保護(hù)裝置靈敏系數(shù)=保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí) 故障參數(shù)的最小計(jì)算值保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)的整定值如：過電流保護(hù)的靈敏系 數(shù)為: .min . k sen k act i k i (1-1) 式中 min.k i 保護(hù)區(qū)末端金屬性最小短路電流二次值 actk i . 保護(hù)裝置的二次動(dòng)作電流 靈敏系數(shù)= 保護(hù)區(qū)末端金屬性

15、短路時(shí)故障參數(shù)量最小計(jì)算值 保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)的整定值 (1-2) 對(duì)于反應(yīng)故障時(shí)參數(shù)量降低的保護(hù)裝置靈敏系數(shù)=保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)的 整定值保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最大計(jì)算值。 靈敏系數(shù)= 保護(hù)裝置動(dòng)作參數(shù)的整定值 保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)量最小計(jì)算值 (1-3) 4.可靠性 保護(hù)裝置的可靠性是指在其保護(hù)范圍內(nèi)、外發(fā)生故障時(shí)，該動(dòng)作時(shí)應(yīng)可靠 動(dòng)作，不該動(dòng)作時(shí)應(yīng)可靠不動(dòng)作。保護(hù)裝置工作的可靠性是非常重要的，因?yàn)?不可靠的保護(hù)裝置輕則誤發(fā)警告信號(hào)，重則將擴(kuò)大事故或直接造成事故。 保護(hù)裝置的選擇性、靈敏性、快速性、可靠性這四大基本要求是相互聯(lián)系 而有時(shí)又互相矛盾的。在具體考慮保護(hù)的四大基本

16、要求時(shí)，必須從全局著眼。 一般來說，在可靠性的前提下，首先要滿足選擇性，非選擇性動(dòng)作是絕對(duì)不允 許的。但是為了保證選擇性，有時(shí)可能使故障的時(shí)間延長從而要影響到整個(gè)系 統(tǒng)的安全穩(wěn)定，這時(shí)就必須保證快速性而暫時(shí)犧牲部分選擇性，因?yàn)榇藭r(shí)快速 性是照顧全局的措施。應(yīng)該指出，這暫時(shí)犧牲選擇性的部分，盡量用自動(dòng)重合 閘或備用電源自動(dòng)投入或其他措施予以補(bǔ)救。 保護(hù)裝置不能可靠工作的主要原因是安裝調(diào)試質(zhì)量不高、運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)、 繼電器質(zhì)量差及設(shè)計(jì)不合理等。為了提高保護(hù)工作的可靠性，必須注意以下幾 個(gè)方面：保護(hù)裝置應(yīng)該采取質(zhì)量高、動(dòng)作可靠的繼電器元件和器件；保護(hù)裝置 的接線應(yīng)盡可能地簡化，盡量減少繼電器及串聯(lián)接點(diǎn)

17、；提高保護(hù)裝置的安裝和 調(diào)試質(zhì)量，并加強(qiáng)經(jīng)常性的維護(hù)管理。 一套保護(hù)裝置，在滿足選擇性的前提下，應(yīng)有較高的靈敏度。然而有時(shí)為 了保證選擇性，往往需要適當(dāng)?shù)亟档鸵恍╈`敏度。例如，有些保護(hù)在計(jì)算其動(dòng) 作值時(shí)，為了保證選擇性，就需要考慮保護(hù)裝置間靈敏度的配合，這往往要適 當(dāng)增加其動(dòng)作值而降低其靈敏度?？傊幚砗眠@四大要求之間的關(guān)系，必 須根據(jù)實(shí)際情況合理地確定保護(hù)方案及正確地選擇保護(hù)動(dòng)作值。 2、常用繼電器、常用繼電器 2.1 繼電器的作用繼電器的作用 繼電保護(hù)裝置由若干繼電器組成，繼電器是一種能自動(dòng)動(dòng)作的電器，只要 施加一個(gè)物理量或當(dāng)施加的物理量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，它就動(dòng)作，這種動(dòng)作特性 稱為繼電

18、特性。 2.2 繼電器的型號(hào)繼電器的型號(hào) 我國繼電器型號(hào)的編制是以漢語拼音字母表示的，由動(dòng)作原理代號(hào)，主要 功能代號(hào)，設(shè)計(jì)序號(hào)及主要規(guī)格代號(hào)所組成。 2.3 常用繼電器的原理常用繼電器的原理 1.電磁式過電流繼電器 電磁式過電流繼電器是反應(yīng)被保護(hù)元件電流升高而動(dòng)作的一種繼電器。它 是采用轉(zhuǎn)動(dòng)舌片式結(jié)夠，具有一對(duì)動(dòng)和觸點(diǎn)，所謂動(dòng)和觸點(diǎn)是指繼電器線圈沒 帶電時(shí)打開的觸點(diǎn)，又稱為常開觸點(diǎn)；相對(duì)應(yīng)的還又一對(duì)動(dòng)段觸點(diǎn)，又稱為常 閉觸點(diǎn)。 電磁式過電流繼電器在繼電保護(hù)中作為測量元件，它的作用是測量被保護(hù) 元件所流過的電流大小并與整定值比較，決定其是否動(dòng)作。即當(dāng)其線圈通以電 流時(shí)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩滿足

19、前面關(guān)系時(shí)，繼電器就動(dòng)作或返回。 2.電磁式電壓繼電器 電磁式電壓繼電器分為低電壓繼電器和過電壓繼電器，過電壓繼電器的工 作情況與過電流繼電器類似，電磁式低電壓繼電器是反應(yīng)被保護(hù)元件電壓降低 而動(dòng)作的一種繼電器。它也是采用轉(zhuǎn)動(dòng)舌片式結(jié)構(gòu)，它一般具有一對(duì)動(dòng)合觸點(diǎn) 和一對(duì)動(dòng)段觸點(diǎn)。 電壓繼電器作為測量元件，它的作用是測量被保護(hù)元件所接入的電壓大小 并與其整定值比較，決定其是否動(dòng)作。 3.時(shí)間繼電器 時(shí)間繼電器是輔助繼電器，它由一個(gè)電磁起動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)一鐘表機(jī)構(gòu)成。電 磁起動(dòng)機(jī)構(gòu)采用螺桿線圈式結(jié)構(gòu)，由于保護(hù)的操作電源一般采用直流電源，因 此時(shí)間繼電器多為電磁式直流繼電器。 4.信號(hào)繼電器 信號(hào)繼電器是輔

20、助繼電器，一般是吸引銜鐵式結(jié)構(gòu)。當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，明顯 標(biāo)志出繼電器或保護(hù)裝置動(dòng)作狀態(tài)，或接通燈、聲、光信號(hào)電路以便分析保護(hù) 動(dòng)作行為和電力系統(tǒng)故障性質(zhì)。 5.中間繼電器 中間繼電器作為輔助繼電器一般是銜鐵式結(jié)構(gòu)。用于保護(hù)裝置中以擴(kuò)展前 級(jí)繼電器觸點(diǎn)對(duì)數(shù)或觸點(diǎn)容量。該繼電器觸點(diǎn)可以作成瞬時(shí)動(dòng)作的，也可做成 帶有較小時(shí)間動(dòng)作的或延時(shí)返回的。 6.阻抗繼電器 (1) 全阻抗繼電器：全阻抗繼電器的動(dòng)作特性是以保護(hù)安裝點(diǎn)為圓心、以 整定阻抗為半徑所作的一個(gè)園。園內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，園外為非動(dòng)作區(qū)，圓周是動(dòng)作 邊界。 全阻抗繼電器具有以下特點(diǎn)： 起動(dòng)阻抗等于整定阻抗； 全阻抗繼電器沒有方向性會(huì)誤動(dòng)作。 (2) 方向

21、阻抗繼電器：方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性是以整定阻抗為直徑并且 圓周經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的一個(gè)圓，圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū)，圓周是動(dòng)作邊 界。 方向阻抗繼電器有如下特點(diǎn)： 當(dāng)測量阻抗的阻抗角不同時(shí)，方向阻抗繼電器的起動(dòng)阻抗也不相同，因 此應(yīng)調(diào)整繼電器的最大靈敏角，以使繼電器工作在最靈敏的條件下。 方向阻抗繼電器在第三象限誤動(dòng)作區(qū)，即繼電器本身具有方向性，因此 稱之為方向阻抗繼電器。 3、電網(wǎng)各個(gè)元件參數(shù)計(jì)算及負(fù)荷電流計(jì)算、電網(wǎng)各個(gè)元件參數(shù)計(jì)算及負(fù)荷電流計(jì)算 3.1 基準(zhǔn)值選擇基準(zhǔn)值選擇 基準(zhǔn)功率：sb=100mva, 基準(zhǔn)電壓：vb=121kv 基準(zhǔn)電流：ib=sb/vb =0.48ka 基準(zhǔn)電抗：z

22、b=vb/ ib =145.54 電壓標(biāo)幺值：e1= 0.52；e2= 0.18 3.2 電網(wǎng)各元件等值電抗計(jì)算電網(wǎng)各元件等值電抗計(jì)算 1.輸電線路等值電抗計(jì)算 (1) 線路 l1 等值電抗計(jì)算 正序以及負(fù)序電抗：xl1= x1l1=0.448=19.2 xl1*= xl1/ zb=19.2/145.54=0.1319 零序電抗：xl10= x0l1= 3x1l1=357.6 xl10*= xl10/ zb=57.6/145.54=0.3958 (2) 線路 l2 等值電抗計(jì)算 正序以及負(fù)序電抗：xl2= x1l2=0.4=16 xl2*= xl2/ zb=16/145.54=0.110 零序

23、電抗： xl20= x0l2= 3x1l2 =30.440=48 xl20*= xl20/ zb=48/145.54=0.330 2.變壓器等值電抗計(jì)算 (1) 變壓器等值電抗計(jì)算 vs1%=1/2(vs(1-2)%+vs(3-1)%-vs(2-3)%)=10.75 vs2%=1/2(vs(1-2)%+vs(2-3)%-vs(3-1)%)=-0.25 vs3%=1/2(vs(2-3)%+vs(3-1)%-vs(1-2)%)=6.75 x1=vs1%/100vn2/sn103 =31.47 x2= vs2%/100vn2/sn103=-0.732 x3= vs3%/100vn2/sn103=19

24、.77 化為標(biāo)幺值： x1*= x1/zb=0.22 x2*= x2/zb=-0.005 x3*= x3/zb=0.14 3.發(fā)電機(jī)等值電抗計(jì)算 (1)發(fā)電機(jī) g1 電抗標(biāo)幺值計(jì)算 最大運(yùn)行方式下:xg1*= x1 =0.47 最小運(yùn)行方式下: xg1*= x1 =0.51 xg0*= x0 =0.63 (2)發(fā)電機(jī) g2 電抗標(biāo)幺值計(jì)算 最大運(yùn)行方式下:xg2*= x2=0.52 最小運(yùn)行方式下: xg2*= x2 =0.65 3.3 最大負(fù)荷電流計(jì)算最大負(fù)荷電流計(jì)算 （1）38.5kv 側(cè)母線最大負(fù)荷電流計(jì)算 ifh1 max= pfh1max / u cos=7.5103/1.73212

25、10.8=0.0447ka （2）110kv 側(cè)母線最大負(fù)荷電流計(jì)算 ifh2 max= pfh2max / u cos=16.5103/1.7321210.8=0.0984ka （3）10.5kv 側(cè)母線最大負(fù)荷電流計(jì)算 ifh3 max = pfh3max / u cos=3103/1.7321210.8=0.0179 ka 3.4 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算 電網(wǎng)等效電路圖 g1 短路點(diǎn)1： zg1 a z1 k1 短路點(diǎn)2： g1 zg1 a zt1z2 k2 c 短路點(diǎn)3： g2 zg2 b z3 k3 zg1 g1 zt2 a 短路電流計(jì)算 k1 點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) g1 短路點(diǎn)1： zg

26、1 a z1 k1 最大運(yùn)行時(shí)： ik.1 max*=0.86 最小運(yùn)行時(shí)： ik.1.1 min*=0.81 ik.1.0 min*=0.68 因此： 最大運(yùn)行時(shí)：ik.1 max= ik.1 max* ib=0.860.48ka=0.41ka 最小運(yùn)行時(shí)：ik.1.1 min= ik.1.1 min* ib=0.810.48ka=0.39ka ik.1.0 min= ik.1.0 min* ib=0.680.48ka=0.33ka k1 點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) 短路點(diǎn)2： g1 zg1 a zt1z2 k2 c 最大運(yùn)行時(shí)： ik.2 max*=0.63 最小運(yùn)行時(shí)： ik.2.1 min*=0.6

27、0 ik.2.0 min*=0.53 因此： 最大運(yùn)行時(shí)：ik.2 max= ik.2 max* ib=0.630.48=0.30ka 最小運(yùn)行時(shí)：ik.2.1 min= ik.2.1 min* ib=0.600.48ka=0.29ka ik.2.0 min= ik.2.0 min* ib=0.530.48ka=0.25ka k3 點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) 短路點(diǎn)3： g2 zg2 b z3 k3 zg1 g1 zt2 a zt2=zt(1-2)=x1+x2=0.22-0.005=0.215 最大運(yùn)行時(shí)： z=z3+0.110=0.41 ik.3 max*=0.83 所以：ik.3 max= ik.3 m

28、ax* ib=0.830.48=0.40ka 最小運(yùn)行時(shí)： z=+z3=+0.110=0.46 ik.3 min*=0.74 所以：ik.3 min= ik.3 min* ib=0.740.48=0.36ka 3.5 變電站與系統(tǒng)聯(lián)系圖變電站與系統(tǒng)聯(lián)系圖 yy yy g1g2 xg1 t1 t2 121kv38.5kv 10.5kv xg2 l1 l2 l3 圖圖 3-13-1 變電站與系統(tǒng)聯(lián)系圖變電站與系統(tǒng)聯(lián)系圖 4、變壓器繼電保護(hù)配置、變壓器繼電保護(hù)配置 4.1 電力變壓器的保護(hù)規(guī)程電力變壓器的保護(hù)規(guī)程 按技術(shù)規(guī)程的規(guī)定電力變壓器繼電保護(hù)裝置的配置原則一般為： 1.針對(duì)變壓器內(nèi)部的各種短路

29、及油面下降應(yīng)裝設(shè)瓦斯瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)，重 瓦斯瞬時(shí)動(dòng)作于斷開各側(cè)斷路器。 2.應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動(dòng) 保護(hù)或電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)，瞬時(shí)動(dòng)作于斷開各側(cè)斷路器。 3.對(duì)由外部相間短路引起的變壓器過電流，根據(jù)變壓器容量和運(yùn)行情況的 不同以及對(duì)變壓器靈敏的要求不同，可采用過電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動(dòng)的過電 流保護(hù)、負(fù)序電流和單相式電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)或阻抗保護(hù)作為后備保護(hù)， 帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。 4.對(duì) 110kv 及以上中性點(diǎn)直接接地的電力網(wǎng)，應(yīng)根據(jù)變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn) 行的具體情況和變壓器的絕緣情況裝設(shè)零序電流保護(hù)和零序電壓保護(hù)，帶時(shí)限 動(dòng)作于跳閘。 5.為防御長時(shí)

30、間的過負(fù)荷對(duì)設(shè)備的損壞，應(yīng)根據(jù)可能的過負(fù)荷情況裝設(shè)過 負(fù)荷保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)。 6.對(duì)變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)的故障，應(yīng)按變壓器標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，裝設(shè)作 用于信號(hào)或動(dòng)作于跳閘的裝置。 4.2 變電所主變保護(hù)的整定計(jì)算變電所主變保護(hù)的整定計(jì)算 1.瓦斯保護(hù)： 保護(hù)能反應(yīng)油浸式變壓器油箱內(nèi)的各種故障是變壓器內(nèi)部故障的保護(hù)之一, 變壓器油箱內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流及故障點(diǎn)電弧會(huì)使變壓器油和絕緣材 料受熱分解，產(chǎn)生氣體。氣體的多少和故障的性質(zhì)及嚴(yán)重程度有關(guān)。 2.瓦斯保護(hù)的整定： （1）瓦斯繼電器的氣體容積整定為 250cm2。輕瓦斯保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。 （2）重瓦斯保護(hù)動(dòng)作值的大小用油流速度來表示，

31、為了防止穿越性故障時(shí) 瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作，油流速度整定為 1m/s。重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開變壓器兩側(cè)斷 路器。 3.縱差動(dòng)保護(hù)： (1) 是變壓器的主保護(hù)之一。反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)或其引出線的短路故障。 (2) 變壓器縱差動(dòng)保護(hù)在正常和外部故障時(shí)，理想情況下流入差動(dòng)繼電器 的電流等于零。但實(shí)際由于變壓器的勵(lì)磁電流、接線方式和電流互感器誤差等 因素的影響，繼電器中有不平衡電流流過。因此，變壓器差動(dòng)保護(hù)需要解決的 主要問題之一是采取各種措施避越不平衡電流的影響。在滿足選擇性的條件下， 還要保證在內(nèi)部故障時(shí)有足夠的靈敏系數(shù)和速動(dòng)性。 4.縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算: yai ybi yci yai ybi yayb

32、 ii dai dai dbi dci yci dbi dci dai dbi dci dai d i d i d i 圖圖 4-14-1 縱差動(dòng)保護(hù)原理圖縱差動(dòng)保護(hù)原理圖 1) 變壓器一次額定電流： a. 121kv 側(cè)： in1=sn/un1=50000/121=238.58a b. 38.5kv 側(cè)： in2=sn/un2=50000/38.5=749.83a c. 10.5kv 側(cè)： in3=sn/un3=50000/10.5=2749.37a 2） 電流互感器變比 a. 121kv 側(cè)計(jì)算變比 n1=238.58/5=82.64 變比選取 600/5 b. 38.5kv 側(cè)計(jì)算變比

33、n2=749.83/5 =259.74 變比選取 3000/5 c. 10.5kv 側(cè)計(jì)算變比 n3=2749.37/5 =952.38 變比選取 5000/5 3) 電流互感器二次電流 a. 121kv 側(cè) ita2= in1/n1=238.58/120=3.44a b. 38.5kv 側(cè) ita2= in2/n2=749.83/600=2.16a c. 10.5kv 側(cè) ita2= in3/n3=2749.37/1000=4.76a 計(jì)算差動(dòng)保護(hù)一次動(dòng)作電流 躲變壓器的勵(lì)磁涌流，整定式為： iset=krelkin=1.31 2749.37=3574.18a 躲開外部短路故障的最大不平衡電

34、流，整定式為： iset=kreliumb.max =krel（fza+u+0.1knpkst）ik.max =1.3（0.05+0.1+0.121）3737.78a =1700.69 躲開電流互感器二次回路斷線引起的差電流: iset=kreli1.max=1.3238.58=310.154a 綜上所述，選取最大的作為整定電流，故差動(dòng)保護(hù)一次電流動(dòng)作的值為： iset=3574.18a=3.57ka 母線完全電流差動(dòng)保護(hù) 按躲過外部故障的最大不平衡電流整定 選取電流互感器 lcwdl-110gy-600/5 kta=120 保證電流互感器二次回路段線時(shí)保護(hù)不誤動(dòng)： iop.r=krelker

35、rik.max/kta=1.50.10.45/120 靈敏度校驗(yàn)：ks.min=ik.min/iop=0.425/0.0056=75.89722 故滿足要求。 變壓器縱差動(dòng)保護(hù) 1.差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的整定原則： （1）躲過外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流。 （高-中） 選擇電流互感器 10kv:ldzjl-10 kta1=600/5=120; kta2=700/5=140; kta3=800/5=160 ivnb.max=(za+v+0.1knpkst)ik.max fza=(1-kta1kt1/kta2)=1-1201.17/140=0.003 ivnb.max=(0.003+0.11.51)

36、0.43=0.066 iset=krelivnb.max=1.30.066=0.086 （2）躲過變壓器最大的勵(lì)磁涌流。 iset=krelkuin=1.342.68=13.94 （3）躲過電流互感器二次回路斷線引起的差電流 iset=kreli1.max=2.61.3=3.48 靈敏系數(shù)校驗(yàn)： ksen=ik.min.r/iset=385/13.94=27.622 計(jì)算知滿足條件。 （4）躲過外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流。 （高-低） fza=1-kta1k2/ktab=1-1201.33/160=0.0025 躲過外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流： ivnb.max=(fza+v+0.1k

37、npkst)ik.max =(0.0025+0.11.51)0.315=0.048 iset=krelivnb.max=1.30.048=0.062 （5）躲過變壓器最大的勵(lì)磁涌流： iset=krelkuin=1.342.1=10.92 （6）躲過二次回路最大電流： iset=kreli1.max=1.32.1=2.73 ksen=ik.min.r/iset=0.3/10.92=27.472 計(jì)算可知滿足要求。 5、結(jié)果分析、結(jié)果分析 5.1 對(duì)主保護(hù)的評(píng)價(jià)對(duì)主保護(hù)的評(píng)價(jià) 電流縱差動(dòng)保護(hù)不但能正確區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障，而且不需要與其它元件的保 護(hù)配合，可以無延時(shí)的切除區(qū)內(nèi)各種故障，具有明顯的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。其靈敏度 高 選擇性好，