某電網(wǎng)110kV輸電線路的保護(hù)配置與整定計算

1、題 目：某電網(wǎng)110kV輸電線路的保護(hù)配置與整定計算 專 業(yè)：電氣工程及其自動化主要內(nèi)容 本次設(shè)計主要分為四章，第一章緒論主要對繼電保護(hù)進(jìn)行綜述，包括繼電保護(hù)的作用，繼電保護(hù)的基本要求，繼電保護(hù)的基本原理、構(gòu)成及繼電保護(hù)的發(fā)展史。第二章介紹輸電線路的距離保護(hù)及其優(yōu)缺點以及零序電流保護(hù)。第三章進(jìn)行110kV電網(wǎng)線路保護(hù)設(shè)計及故障點的選擇和正序、負(fù)序零序網(wǎng)絡(luò)的制定，電網(wǎng)各元件等值電抗計算，零序短路電流計算。第四章對距離保護(hù)及零序電流保護(hù)進(jìn)行整定計算及校驗。1 緒論 設(shè)計目的和意義 繼電保護(hù)及自動裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分。對保證電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運行,防止事故發(fā)生和擴(kuò)大起到關(guān)鍵性的決定作用。由于

2、電力系統(tǒng)的特殊性,電氣故障的發(fā)生是不可避免的。一旦發(fā)生局部電網(wǎng)和設(shè)備事故,而得不到有效控制,就會造成對電網(wǎng)穩(wěn)定的破壞和大面積停電事故?，F(xiàn)代化大電網(wǎng)對繼電保護(hù)的依賴性更強,對其動作正確率的要求更高。1.1保護(hù)裝置的組成部分 繼電保護(hù)裝置可視為由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分等部分組成。 測量部分：被保護(hù)對象輸入有關(guān)信號，再與給定的整定值比較，以判斷是否發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)。 邏輯部分：依據(jù)測量部分輸出量的性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或其組合，進(jìn)行邏輯判斷，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動作。 執(zhí)行部分：依據(jù)前面的環(huán)節(jié)判斷得出的結(jié)果予以執(zhí)行：跳閘或發(fā)出信 輸入信號輸入信號 測量測量 邏輯邏輯 執(zhí)行執(zhí)行 輸出信號輸出信號

3、 整定值整定值1.2對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求 (1)選擇性：是指保護(hù)裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。 (2)速動性：是指快速地切除故障，以提高電力系統(tǒng)并列運行穩(wěn)定，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及小故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障時，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動作，切除故障。 (3)靈敏性：是指保護(hù)裝置對其保護(hù)范圍內(nèi)的故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力，靈敏性常用靈敏系數(shù)來衡量。 (4)可靠性：是指在保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該反應(yīng)的故障時，保護(hù)裝置應(yīng)可靠地動作（即不拒動）。而在不屬于該保護(hù)動作的其它任何情

4、況下，則不應(yīng)該動作（即不誤動）。1.3繼電保護(hù)的任務(wù) 繼電保護(hù)裝置，就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電器元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務(wù)是： （1）自動，迅速，有選擇性地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，保證其它無故障部分迅速恢復(fù)正常運行。 （2）反應(yīng)電器元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護(hù)的條件（例如有無正常值班人員），而動作于發(fā)出信號，減負(fù)荷或跳閘。此時一般不要求保護(hù)迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。 故障包括各種短路和斷路，同時最常見也是最危險的故障是發(fā)

5、生各種型式的短路，發(fā)生短路時會造成故障點通過很大的短路電流并可能會產(chǎn)生電弧，使故障元件損壞；短路電流通過非故障原件，由于發(fā)熱和電動力的作用，引起損壞及縮短它們的使用壽命；電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大下降，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠的產(chǎn)品質(zhì)量；破壞電力系統(tǒng)并列運行穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個系統(tǒng)瓦解。 不正常運行狀態(tài)是指電力系統(tǒng)中電器元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障的運行狀態(tài)。如：過負(fù)荷、頻率降低、過電壓、電力系統(tǒng)振蕩等。故障和不正常運行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。2距離保護(hù)的基本性質(zhì) 電流、電壓保護(hù)的主要優(yōu)點是簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)，但他們的靈敏性受系統(tǒng)運行方式變化的影響較大，特

6、別是在重負(fù)荷、長距離、電壓等級高的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，很難滿足選擇性，靈敏性及快速切除故障的要求，為此，必須采用性能完善的保護(hù)裝置，距離保護(hù)。 2 .1距離保護(hù) 距離保護(hù)：反應(yīng)映故障點至保護(hù)安裝處之間的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動作時間的一種保護(hù)裝置。該裝置的主要元件為距離（阻抗）繼電器，它可以根據(jù)其端子上所加的電壓和電流測知保護(hù)安裝處至短路點間的阻抗值，此阻抗稱為繼電器的測量阻抗。當(dāng)短路點距保護(hù)安裝處近時，其測量阻抗小，動作時間短；當(dāng)短路點距保護(hù)安裝處遠(yuǎn)時，其測量阻抗增大，動作時間增長，這樣就保證了保護(hù)具有選擇性地切除故障線路2.2距離保護(hù)的綜合評價 主要優(yōu)點：與電流電壓保護(hù)相比較，距離保護(hù)具有以

7、下優(yōu)點：（1）靈敏度高。阻抗繼電器反映了正常工作情況與短路故障時的電流、電壓質(zhì)的變化，斷路故障是電流增大，電壓降低，阻抗的變化量更加顯著。所以，比反應(yīng)單一物理量的電流、電壓保護(hù)的靈敏度高。（2）保護(hù)范圍與選擇不受系統(tǒng)運行方式的影響。當(dāng)系統(tǒng)運行方式改變時，短路故障電流和母線剩余電壓都發(fā)生變化。例如，在最小運行方式下，短路故障電流減小，電流速斷保護(hù)要縮短保護(hù)范圍，過電流保護(hù)要降低靈敏度。而距離保護(hù)由于短路點至保護(hù)安裝處的點阻抗取決于短路點至保護(hù)安裝處距離，不受系統(tǒng)運行方式的影響，因此，距離保護(hù)的保護(hù)范圍與選擇性不受系統(tǒng)運行方式的影響。 （3）迅速動作的范圍比較長。距離保護(hù)常采用階梯型時限特性，由于

8、距離保護(hù)的保護(hù)范圍基本上不受系統(tǒng)運行方式的影響，所以距離保護(hù)段的保護(hù)范圍比電流速斷保護(hù)范圍長，距離保護(hù)段的保護(hù)范圍比時限電流速斷保護(hù)范圍長，因而距離保護(hù)迅速動作的范圍較長。 （4） 能滿足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對保護(hù)動作選擇性的要求；阻抗繼電器是同時反應(yīng)電壓的降低和電流的增大而動作的，因此距離保護(hù)較電流保護(hù)有較高的靈敏度。其中段距離保護(hù)基本不受運行方式的影響，而、段受系統(tǒng)運行變化的影響也較電流保護(hù)要小一些，保護(hù)區(qū)域比較穩(wěn)定。 主要缺點：不能實現(xiàn)全線瞬動。對雙側(cè)電源線路，將有全線的3040的第段時限跳閘，這對穩(wěn)定有較高要求的超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)來說是不能接受的。阻抗繼電器本身較長復(fù)雜，還增設(shè)了振蕩閉鎖裝

9、置，電壓斷線閉鎖裝置，因此距離保護(hù)裝置調(diào)試比較麻煩，可靠性也相對低些。2.3零序電流保護(hù) 對于110KV線路采用中性點直接接地方式，當(dāng)中性點接地的電網(wǎng)中發(fā)生短路時將出現(xiàn)很大的零序電流，因此利用零序電流構(gòu)成接地短路的保護(hù)。 當(dāng)中性點直接接地的電網(wǎng)中發(fā)生短路時，將出現(xiàn)很大的零序電流，而在正常情況下它們是不存在的。因此，利用零序電流來構(gòu)成接地短路的保護(hù)，就有顯著的特點。 因此利用距離保護(hù)和零序電流保護(hù)作為110KV線路的主要保護(hù)裝置。三段式距離保護(hù)基本配置原則：距離I段：保護(hù)本線路全長的80%-85%距離II段：與距離I段配合作為本線路的主保護(hù)距離III段：保護(hù)線路的全長作為本線路的后備保護(hù)以及相鄰線路保護(hù)裝置及斷路器拒動的后備保護(hù)3 110kV電網(wǎng)線路保護(hù)設(shè)計110kV110kV系統(tǒng)線路主接線圖系統(tǒng)線路主接線圖3.1故障點的選擇和正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)的制定 在整個系統(tǒng)中選擇了4個短路點d1、d2、d3、d4。之所以選這四個點是因為本系統(tǒng)需要零序電流保護(hù)，通過這四點算出最大最小零序電流為后面的零序電流整定奠定基礎(chǔ)等值電路圖和各短路點等值電路圖和各短路點d1短路時的正序網(wǎng)絡(luò)圖d1短路時的零序網(wǎng)絡(luò)圖3.2 電網(wǎng)各元件等值電抗計算 電網(wǎng)各元件等值