110KV單電源環(huán)形網(wǎng)絡相間接地短路電流保護的設計繼電保護-課程設計

110KV單電源環(huán)形網(wǎng)絡相間(接地)短路電流保護的設計繼電保護課程設計任務書110KV單電源環(huán)形網(wǎng)絡相間短路電流保護的設計110KV單電源環(huán)形網(wǎng)絡接地短路電流保護的設計一、已知條件二、b=20c=30d=40e=40采用縱差動作為主保護，變壓器采用Y/11接線。發(fā)電廠最大發(fā)電容量為360MW，最小發(fā)電容量為260MW.網(wǎng)絡正常運行方式為發(fā)電廠容量最大且閉環(huán)運行.0。5．110DW21100。0。4AB、BC、ADCD1.5。t0.5S。線路的正序電抗均為0.4/KM。主保護靈敏系數(shù)的規(guī)定：線路長度200公里以上不小于1.3,線路長度50～200公里不小于1。4，50公里以下不小于1.5。1。3;1.2。三、設計任務1357（1（包括原理圖和展開圖。（公式及計算舉例選擇及整定計算結(jié)果（說明計算方法。四、設計要點短路電流及殘壓計算，考慮以下幾點運行方式的考慮最大負荷電流的計算短路類型的考慮曲線繪制2．保護的確定應從線路末端開始設計。優(yōu)先選擇最簡單的保護（三段式電流保護如采用電流電壓連鎖保護或方向保護等。將最終整定結(jié)果和靈敏度校驗結(jié)果列成表格。摘要與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力。因此,404和數(shù)據(jù)通信一體化的發(fā)展。繼電保護的原理是利用被保護線路或設備故障前后某些突變的物理量為信號量，當突變量到達一定值時，起動邏輯控制環(huán)節(jié),發(fā)出相應的跳閘脈沖或信號。對電力系統(tǒng)繼電保護的基本性能要求是有選擇性，速動性，靈敏性，可靠性.110KV流的求法，繼電保護中電流保護、距離保護的具體計算。關(guān)鍵字:繼電保護,電流保護，距離保護引言11運行方式的選擇31.1運行方式的選擇原則31.1。1發(fā)電機、變壓器運行方式選擇的原則31。1。2變壓器中性點接地選擇原則31。1.3線路運行方式選擇原則31.1。4流過保護的最大、電小短路電流計算方式的選擇31。1。5選取流過保護的最大負荷電流的原則42保護裝置的選定原則43電網(wǎng)各個元件參數(shù)計算及負荷電流計算53。1計算網(wǎng)絡參數(shù)63。2元件等值電抗計算73。2。1輸電線路等值電抗計算73.2。2變壓器等值電抗計算73。2。3發(fā)電機等值電抗計算83.2.4最大負荷電流計算84最大運行方式與最小運行方式的選定原則95短路電流計算和殘余電壓Ures計算96線路保護方式的確定12126。2保護方式的確定及動作值的整定126。2。1AB線路1QF的整定12。2BC3QF146.2。3BD線路5QF的整定166.2.4DA線路7QF的整定1821221運行方式的選擇1.1運行方式的選擇原則1。1.1發(fā)電機、變壓器運行方式選擇的原則(1）一個發(fā)電廠有兩臺機組時，一般應考慮全停方式,一臺檢修,另一臺故障；當有三臺以上機組時,則選擇其中兩臺容量較大機組同時停用的方式。對水電廠，還應根據(jù)水庫運行方式選擇.(2)一個發(fā)電廠、變電站的母線上無論接幾臺變壓器，一般應考慮其中容量最大的一臺停用。1。1.2變壓器中性點接地選擇原則（1）發(fā)電廠、變電所低壓側(cè)有電源的變壓器，中性點均要接地.（2)自耦型和有絕緣要求的其它變壓器,其中性點必須接地。（3)T接于線路上的變壓器，以不接地運行為宜。（4）為防止操作過電壓，在操作時應臨時將變壓器中性點接地，操作完畢后再斷開，這種情況不按接地運行考慮。1。1。3線路運行方式選擇原則（1)另一條線路又故障的方式.(2)雙回路一般不考慮同時停用。1。1。4流過保護的最大、電小短路電流計算方式的選擇（1）相間保護對單側(cè)電源的輻射形網(wǎng)絡，流過保護的最大短路電流出現(xiàn)在最大運行方式；而最小短路電流，則出現(xiàn)在最小運行方式。對于雙電源的網(wǎng)絡,一般（Z1=Z2）按單側(cè)電源的方法選擇。對于環(huán)狀網(wǎng)絡中的線路,流過保護的電大短路電流應選取開環(huán)運行方式，開環(huán)點應選在所整定保護線路的相鄰下一線線路上。而對于電小短路電流,則應選閉環(huán)運行方式，同時再合理停用該保護背后的機組、變壓器及線路.1.1.5選取流過保護的最大負荷電流的原則選取流過保護的最大負荷電流的原則如下：（1)備用電源自動投入引起的增加負荷.(2）并聯(lián)運行線路的減少，負荷的轉(zhuǎn)移.(3）環(huán)狀網(wǎng)絡的開環(huán)運行，負荷的轉(zhuǎn)移。（4）對于雙側(cè)電源的線路，當一側(cè)電源突然切除發(fā)電機，引起另一側(cè)增加負荷.計算整定過程的幾個注意點：1保電流和保護安裝處的殘余電壓，然后根據(jù)計算結(jié)果和題目的要求條件下，盡可能采用簡單的保護方式。系統(tǒng)運行方式的考慮除了發(fā)電廠發(fā)電容量的最大和最 小運行方式外還最大和最小的系統(tǒng)運行方式，以便計算保護的整定值靈敏度。在求不同保護的整定值和靈敏度時,應該注意短路點的選擇。動作電流大于下一元件保護的動作電流，且有一定的裕度，以保證選擇性。2保護裝置的選定原則等方面衡量的.1、選擇性電流速斷保護只能保護線路的一部分，限時電流速斷保護只能保護線路全長，但不能作為下一段線路的后備保護，因此必須采用定時限過電流保護作為本線路和相鄰下一線路的后備保護。實際上，電流速斷保護I段常常不能通過靈敏度的I段往往I2、速動性速動性要求。而第三段保護則因為越接近電源,動作時間越長，有時動作時間長達好幾秒,因而一般情況下只能作為線路的后備保護.3、靈敏度要求。但在系統(tǒng)運行方式變化很大,線路很短和線路長而負荷重等情況下，其靈保護方式和短路類型的影響，此外在單側(cè)電源網(wǎng)絡中才有選擇性。4、可靠性的一種保護。計算整定過程的幾個注意點：1保護,因此在決定保護方式前，必須詳細地計算短路點短路時，渡過有關(guān)保護的短能采用簡單的保護方式。還最大和最小的系統(tǒng)運行方式，以便計算保護的整定值靈敏度。在求不同保護的整定值和靈敏度時,應該注意短路點的選擇.動作電流大于下一元件保護的動作電流,且有一定的裕度,以保證選擇性.33。1計算網(wǎng)絡參數(shù)計算短路電流時，各電氣量如電流、電壓、功率和電抗等的數(shù)值，可用有名在高壓系統(tǒng)中宜用標么值計算法標么值計算法：標么值就是相對值算法,用新選單位進行某物理量的衡量,衡量的值稱標么值.有名值計算法:每個電氣參數(shù)的單位是有名的，而不是相對值.在比較簡單的網(wǎng)絡中計算短路電流也常常采用此方法，在使用此方法計算短路電流時,應特別注意的是：必須將各電壓等級的電氣參數(shù)都歸算到同一電壓等級上來。（1）電機參數(shù)的計算發(fā)電機的電抗有名值：X"2X d N100SN發(fā)電機電抗的電抗標幺值：X*

X"(%)Sd B100SN式中X"(%)發(fā)電機次暫態(tài)電抗;d（2）變壓器參數(shù)的計算雙繞組變壓器電抗有名值：KXUK

(%)U2NT 100SN雙繞組變壓器電抗標幺值：X*

U(%)SK BT 100SN式中UK(%)變壓器的短路電壓百分比;U 發(fā)電機額定電壓；NU 230KV；BS 100MVA；BS MVA;N3。2元件等值電抗計算=100MV·A=115V:I=S/1732V=100B B B B B×103/1。732×115=0。502KA；基準電抗：Z=V/1.732I=115×103/1。732×502=132。25Ω；電壓標幺值：E=E

B B B=1。05（2)3。2。1(1） ABX=XL=0.4×42=8.8ΩAB 1ABX*=X×S/V8。8×100/1152=0。067AB AB B B（2) BCXXL=0.4×32=12。8ΩBC 1BCX*=X/Z=12.8/132。25=0.0945BC BC B（3) CDXXL=0.4×42=16。8ΩCD 1CDX＊=X/Z=16.8/132.25=0.127CD CD B(4)線路DA等值電抗計算：XXL=0。4×42=16.8ΩDA 1DAX*=X/Z=16。8/132.25=0.127DA DA B3。2。2變壓器等值電抗計算（1) T1、T2、T3XX=X=（U%/100）×（V2/S）≈23。14T1 T2 T3 K N NX*=X

＊=X

*X/Z=23。14/132。25=0。175T1 T2 T3=T1 B（2) T4、T5、T6、T7、T8X=X=X=X=（U％/100）×（V2×103/S)≈43.64ΩT4 T5 T6 T7 K N NX＊=

*=X

＊=

＊=0。33T6 T7 T4 T53。2.3發(fā)電機等值電抗計算G1、G2、G3X =

=XS/

=XS

COSφ/P

=0.129×100/60=0.215G1*

G2*

d1B

G1 d1B G13.2.4最大負荷電流計算數(shù)方程式.在人工計算的條件下常用近似方法。在本設計中的原始環(huán)形網(wǎng)絡經(jīng)過簡化后已成為僅含串聯(lián)阻抗支路的網(wǎng)路，待解的只有一個回路電壓方程3I

+3（I-I

+3（I—I-I)ej30°Z+a AB

a 1 BC

a 1 2 CD3(I—I—I-I）ej30°Z=0a 1 2 3 AD式中，I為流經(jīng)阻抗ZAB的支路電流；I、I、I分別為結(jié)點1、2、3的負荷電a 1 2 3流。對上式取共軛并乘以UN,則可得下述近似式：Z*S

*(S—S

＊（S-S—S

*（S—S—S—S）=0ABa BC a 1

CD a 1 2

AD a 1 2 3由上式可解得流經(jīng)阻抗ZAB支路的功率為S

*S

（S+S

（S+S+S

+Z+Z+Z]a BC 1 CD 1 2

AD 1 2 3

AB BC CD ADABAD線路BC、CD

=65.08MVA，S

=12。92MVA，S

=35.08MVA，AB AD BCS=7。08MVA，此即該網(wǎng)路的潮流分布。根據(jù)上述潮流分布計算可得各線路最大CD負荷電流。AB最大負荷電流計算(折算到110KV)ILAB.

=SCOSφ/1.732Ua=65.08×0。8/（1。732×115)≈0。326KA；BCI =SCOSφ/1。732ULBC.

BC=35.08×0。8/（1.732×115）≈0。176KA；CD（110KV)I =SCOSφ/1.732ULCD.

CD=7.08×0.8/(1。732×115）≈0.0355KA;AD最大負荷電流計算（拆算到110KV)I =SCOSφ/1.732ULAD.max AD=12。92×0。8/(1。732×115)≈0.0649KA4最大運行方式與最小運行方式的選定原則小，對繼電保護而言稱為系統(tǒng)最小運行方式,對應的系統(tǒng)等值阻抗最大.它是指供電系統(tǒng)中的發(fā)電機，變壓器，并聯(lián)線路部分投入的運行方式.系統(tǒng)在最小運行方式工作的時候，等值阻抗最大，短路電流最小，發(fā)電機容量最小。最大運行方式下的最小電源阻抗：Zs.min=(XG1+XT1）/3=（0.215+0。175）/3=0。13最小運行方式下的最大電源阻抗:Zs.max=XG1+XT1=0。1955短路電流計算和殘余電壓Ures計算1QF、3QF、5QF、7QF的整定值，根據(jù)如上系統(tǒng)圖可知，最大運行方式要求8QF斷開，等值阻抗圖如下圖5。1電網(wǎng)等效電路圖計算三相短路電流:I(3)K Z

IBZ*S.min L計算兩短路電流:I(2) 3/2I(3)K K計算殘余電壓：Ures=I(3)*ZK L（4)以K1點發(fā)生的三相短路為例：I(3)

IB 13+0066+O.099+0133+0.133）K1 Z* Z*Z*Z*Z*S.min AB BC CD DA=0.894KAI(2)1.732I(3)=3/2×0.894=0.774KAK1 K1Ures=I(3)*K

=0。894×0。133×132.25=15.74KV.同理可得K2、K3、K4、K5DA各個短路點的短路電流以及殘余電壓；短路電流數(shù)值表與短路電流分布圖分別如1。11.4表5.1短路電流數(shù)值表Ik（KA） I(3)KI(2)K系統(tǒng)運行方式最大運行方式最小運行方式K10.894695短 K21.1730.882路 K31.7021.207點 K42。5611.478K53。862。229Ik（KV）U URESRES系統(tǒng)運行方式最大運行方式最小運行方式短 K115。7415。74路 K220。6320.63點 K322。2822。28K422.3522。35K566。3666.36圖5.2電網(wǎng)的短路電流分布6線路保護方式的確定線路保護配置的一般原則110KV可以保證系統(tǒng)正常運行.對于110KV及以上的電壓電網(wǎng)的線路繼電保護一般都采用近后備原則。當除故障。而當斷路器拒絕動作時,啟動斷路器失靈保護，斷開與故障元件相連的所有聯(lián)接電源的斷路器。(3）對瞬時動作的保護或瞬時段保護，其整定值應保證在被保護元件發(fā)生外部故障時，繼保裝置可靠且不動作，但單元或線路變壓器組的情冰況除外。（4）110KV線路保護應按加強主保護簡化后備保護的基本原則配置和整定。其20毫秒.考慮系統(tǒng)的運行方式:110KV要配置零序保護。如上考慮到環(huán)網(wǎng)運行，也要加方向元件。保證保護不誤動作。保護方式的確定及動作值的整定保護1、3、5、7的等效電路圖如下圖所示。圖6。1保護等效電路圖6.2.1AB線路1QF的整定①瞬時速段保護線路AB末端的最大三相短路電流 I(3) K.B.MAX Z*

IB =0.502/Z*（0.13+0.066)=2。561KA

S.min AB取kIrel

1.3，則保護1的電流保護第1段動作電流為：IIop.1

kIrel

.I(3)K.B.MAX

1。3×2.561=3。329KA保護范圍校驗：最小運行方式下AB線路X處兩相短路電流為：I(2) K.MIN

2(Z*S.

X%Z N

=1。478KAX%

UN Z

115/（2×1.478）—0.195×132.25=13。12Ω2I(2)K.MIN

S.maxX%13。12/（0。066×132.25）=150.3%〉15%靈敏度滿足要求。②帶時限電流速段保護:與保護3的第Ⅰ段相配合保護3的電流保護第Ⅰ動作電流值為：I(3)K.C.MAX

1.702KAIIop.3

kIrel

.I(3)K.C.MAX

1.3×1.702=2.213KA取kII

1。1,則IIIOP.1

=KII.IIrelOP.3

1.1×2.213=2.434KA動作時限為:tIIt1tt0.5S1 3靈敏度校驗：本線路AB末端的最小短路電流為：I(2)K.B.MIN

1。478KAKsen

I(2)K.B.MINIIIop.1

1.478/2.434=0.607<1.3靈敏度不滿足要求，故可與保護3的電流保護Ⅱ段相配合。③定時限過電流的整定計算。動作電流的整定：取K 0.85,KIII1。2，Kre rel

1。5IIIIop.1

KIIIrelKre

stI

L.MAX

(1。2×1.5)×326/0。85=653A動作時限為：tIIItIIIt=1+2t=2s1 3靈敏度校驗：作為近后備時,按本線路AB末端最小短路電流I(2)K.B.MIN

校驗，即:Ksen

I(2)K.B.MINIIIIop.1

1。478/0.653=2.263〉1.5作為遠后備時，按相鄰線路BC末端的最小短路電流I(2)K.C.MIN

校驗，即：Ksen

I(2)K.C.MINIIIIop.1

1.207/0.653=1.848〉1。2靈敏度滿足要求。6.2。2BC線路3QF的整定①瞬時速段保護線路BC末端的最大三相短路電流 I(3)

IB =0。502/K.C.MAX Z* Z*Z（0.13+0.066+0.099)=1。702KA

S.min AB BC取kIrel

1.3，則保護3的電流保護第Ⅰ段動作電流為:II kI.I(3)

1.3×1.702=1。404KAop.3 rel K.C.MAX保護范圍校驗最小運行方式下BC線路X處短路電流為:I(2) K.MIN

2(Z*S.

X%Z N

=1.207KAX% UN Z

115/(2×1.207）—（0。195+0。066）×132.25=13.122I(2)K.MINΩ

S.maxX%13。12/(0.099×132.25）=100%>15％靈敏度滿足要求②帶時限電流速段保護：與保護5的第Ⅰ段相配合保護5的電流保護第Ⅰ動作電流值為：I(3)K.D.MAX

1.173II kII(3)

1。3×1。173=1.525KAop.5 rel K.D.MAX取kII

1.1,則III

=KII.II

1.1×1。525=1.677KArel

OP.3

relOP.5動作時限為：tIIt1tt0.5s3 5靈敏度校驗：本線路BC末端的最小短路電流為：I(2)K.C.MIN

1。207KAKsen

I(2)K.C.MINIIIop.3

1。207/1.677=0。72<1。3靈敏度不滿足要求，故可與保護5的電流保護Ⅱ段相配合。③定時限過電流的整定計算。動作電流的整定：取K 0.85,KIII1.2,Kre rel

1.5IIIIop.1

KIIIrelKre

stI

L.MAX

（1。2×1。5）×176/0.85=373A動作時限為：tIIItIIIt=1+2t=2s3 5靈敏度校驗：作為近后備時，按本線路AB末端最小短路電流I(2)K.C.MIN

校驗，即:Ksen

I(2)K.C.MINIIIIop.3

1。207/0.373=3。24〉1。5作為遠后備時，按相鄰線路BC末端的最小短路電流I(2)K.D.MIN

校驗，即：Ksen

I(2)K.D.MINIIIIop.3

0。882/0.373=2。365〉1。2靈敏度滿足要求。。3BD5QF①瞬時速段保護線路BC末端的最大三相短路電流 I(3)

IB =0.502/(0。K.D.MAX Z*

Z

ZZ13+0。066+0。099+0。133）=1。173KA

S.min AB BC CD取kIrel

1。3，則保護5的電流保護第Ⅰ段動作電流為：IIop.5

kIrel

.I(3)K.D.MAX

1.3×1.173=1。525KA保護范圍校驗最小運行方式下BD線路X處短路電流為：I(2) K.MIN

2(Z*S.

X%Z N

=0.882KAX%

UN Z

115/(2×0066+0。58Ω

2I(2)K.MIN

S.maxX%17.58/（0.133×132。25）=99。95%〉15％靈敏度滿足要求②帶時限電流速段保護：與保護5的第Ⅰ段相配合保護7的電流保護第Ⅰ動作電流值為：I(3)K.A.MAX

0。894IIop.7

kIrel

.I(3)K.

1。3×0.894=1.162KA取kII

1。1,I

=KII.II

1.1×1。162=1.278KArel

OP.5

relOP.7動作時限為:tIIt1tt0。5s5 7靈敏度校驗：本線路BD末端的最小短路電流為：I(2)K.D.MIN

0.882KAKsen

I(2)K.D.MINIIIop.5

0。882/1.278=0。670<1.3靈敏度不滿足要求，故可與保護7的電流保護Ⅱ段相配合.③定時限過電流的整定計算。動作電流的整定：取K 0.85,KIII1.2,Kre rel

1.5IIIIop.1

KIIIrelKre

stI

L.MAX

（1。2×1。5）×35。5/0.85=75。2A動作時限為：tIIItIIIt=0。5s5 7靈敏度校驗：作為近后備時,按本線路AB末端最小短路電流I(2)K.D.MIN

校驗，即：Ksen

I(2)K.D.MINIIIIop.5

0。882/0。075=11.76〉1.5作為遠后備時，按相鄰線路BC末端的最小短路電流I(2)K.D.MIN

校驗,即：Ksen

I(2)K.A.MINIIIIop.5

0.695/0。075=9。27>1.2靈敏度滿足要求。6。2.4DA線路7QF的整定①瞬時速段保護線路DA末端的最大三相短路電流 I(3)

IB =0。K.D.MAX Z* Z*ZZZS.min AB BC CD DA502/(0.13+0。066+0。099+0.133+0.133）=0。894KA取kIrel

1.3，則保護7的電流保護第Ⅰ段動作電流為：IIop.7

kIrel

oI(3)K.

1。3×0。894=1.162KA保護范圍校驗最小運行方式下DA線路X處短路電流為：I(2) K.MIN

2(Z*S.

X%Z N

=0。695KAX%

UN Z

115/（2×0.695）-（0。195+0.066+0。099+0。2I(2)K.MIN

S.max132.2