某電網(wǎng)110kV輸電線路的保護(hù)配置與整定計(jì)算

1、題 目：某電網(wǎng)110kV輸電線路的保護(hù)配置與整定計(jì)算 專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化主要內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要分為四章，第一章緒論主要對(duì)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(diǎn)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(jì)及故障點(diǎn)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(jì)算，零序短路電流計(jì)算。第四章對(duì)距離保護(hù)及零序電流保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算及校驗(yàn)。1 緒論 設(shè)計(jì)目的和意義 繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分。對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(huì)造成對(duì)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(duì)繼電保護(hù)的依賴性更強(qiáng),對(duì)其動(dòng)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(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分等部分組成。 測(cè)量部分：被保護(hù)對(duì)象輸入有關(guān)信號(hào)，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(yùn)行狀態(tài)。 邏輯部分：依據(jù)測(cè)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(dòng)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(hào)輸入信號(hào) 測(cè)量測(cè)量 邏輯邏輯 執(zhí)行執(zhí)行 輸出信號(hào)輸出信號(hào)

3、 整定值整定值1.2對(duì)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(dòng)作時(shí)，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(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。 (2)速動(dòng)性：是指快速地切除故障，以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行穩(wěn)定，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時(shí)間，以及小故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作，切除故障。 (3)靈敏性：是指保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)的故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力，靈敏性常用靈敏系數(shù)來(lái)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(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)可靠地動(dòng)作（即不拒動(dòng)）。而在不屬于該保護(hù)動(dòng)作的其它任何情

4、況下，則不應(yīng)該動(dòng)作（即不誤動(dòng)）。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(yùn)行狀態(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。它的基本任務(wù)是： （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，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。 （2）反應(yīng)電器元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件（例如有無(wú)正常值班人員），而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)，減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤動(dòng)作。 故障包括各種短路和斷路，同時(shí)最常見也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)

5、生各種型式的短路，發(fā)生短路時(shí)會(huì)造成故障點(diǎn)通過(guò)很大的短路電流并可能會(huì)產(chǎn)生電弧，使故障元件損壞；短路電流通過(guò)非故障原件，由于發(fā)熱和電動(dòng)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(yùn)行穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。 不正常運(yùn)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(méi)有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài)。如：過(guò)負(fù)荷、頻率降低、過(guò)電壓、電力系統(tǒng)振蕩等。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。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(diǎn)是簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)，但他們的靈敏性受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較大，特

6、別是在重負(fù)荷、長(zhǎng)距離、電壓等級(jí)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(diǎn)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(dòng)作時(shí)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(cè)知保護(hù)安裝處至短路點(diǎn)間的阻抗值，此阻抗稱為繼電器的測(cè)量阻抗。當(dāng)短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處近時(shí)，其測(cè)量阻抗小，動(dòng)作時(shí)間短；當(dāng)短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處遠(yuǎn)時(shí)，其測(cè)量阻抗增大，動(dòng)作時(shí)間增長(zhǎng)，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(píng)價(jià) 主要優(yōu)點(diǎn)：與電流電壓保護(hù)相比較，距離保護(hù)具有以

7、下優(yōu)點(diǎn)：（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(shí)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(yùn)行方式的影響。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式改變時(shí)，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(yùn)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(guò)電流保護(hù)要降低靈敏度。而距離保護(hù)由于短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的點(diǎn)阻抗取決于短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處距離，不受系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行方式的影響。 （3）迅速動(dòng)作的范圍比較長(zhǎng)。距離保護(hù)常采用階梯型時(shí)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(yùn)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(zhǎng)，距離保護(hù)段的保護(hù)范圍比時(shí)限電流速斷保護(hù)范圍長(zhǎng)，因而距離保護(hù)迅速動(dòng)作的范圍較長(zhǎng)。 （4） 能滿足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對(duì)保護(hù)動(dòng)作選擇性的要求；阻抗繼電器是同時(shí)反應(yīng)電壓的降低和電流的增大而動(dòng)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(yùn)行方式的影響，而、段受系統(tǒng)運(yùn)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(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)全線瞬動(dòng)。對(duì)雙側(cè)電源線路，將有全線的3040的第段時(shí)限跳閘，這對(duì)穩(wěn)定有較高要求的超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是不能接受的。阻抗繼電器本身較長(zhǎng)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(duì)低些。2.3零序電流保護(hù) 對(duì)于110KV線路采用中性點(diǎn)直接接地方式，當(dāng)中性點(diǎn)接地的電網(wǎng)中發(fā)生短路時(shí)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(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中發(fā)生短路時(shí)，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(lái)構(gòu)成接地短路的保護(hù)，就有顯著的特點(diǎn)。 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(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)的后備保護(hù)3 110kV電網(wǎng)線路保護(hù)設(shè)計(jì)110kV110kV系統(tǒng)線路主接線圖系統(tǒng)線路主接線圖3.1故障點(diǎn)的選擇和正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)的制定 在整個(gè)系統(tǒng)中選擇了4個(gè)短路點(diǎn)d1、d2、d3、d4。之所以選這四個(gè)點(diǎn)是因?yàn)楸鞠到y(tǒng)需要零序電流保護(hù)，通過(guò)這四點(diǎn)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(diǎn)等值電路圖和各短路點(diǎn)d1短路時(shí)的正序網(wǎng)絡(luò)圖d1短路時(shí)的零序網(wǎng)絡(luò)圖3.2 電網(wǎng)各元件等值電抗計(jì)算 電網(wǎng)各元件等值