繼電保護定值計算課程設(shè)計成果(華電)

可編輯版/課程設(shè)計報告<2014—2015年度第一學(xué)期>名稱：繼電保護整定計算院系：電氣與電子工程學(xué)院班級：學(xué)號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：設(shè)計周數(shù)：兩周成績：日期：20XX12月29日一、課程設(shè)計<綜合實驗>的目的與要求1.課程設(shè)計的目的1>鞏固《電力系統(tǒng)繼電保護原理》課程的理論知識,掌握運用所學(xué)知識分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力。2>通過對國家行業(yè)頒布的有關(guān)技術(shù)規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí),建立正確的設(shè)計思想,理解我國現(xiàn)行的技術(shù)政策。3>初步掌握繼電保護設(shè)計的內(nèi)容、步驟和方法。4>提高計算、制圖和編寫技術(shù)文件的技能。2.對課程設(shè)計的要求1>理論聯(lián)系實際。對書本理論知識的運用和對規(guī)程、規(guī)范的執(zhí)行必須考慮到任務(wù)書所規(guī)定的實際情況,切忌機械地搬套。2>獨立思考。在課程設(shè)計過程中,既要盡可能參考有關(guān)資料和主動爭取教師的指導(dǎo),也可以在同學(xué)之間展開討論,但必須堅持獨立思考,獨自完成設(shè)計成果。3>認(rèn)真細致。在課程設(shè)計中應(yīng)養(yǎng)成認(rèn)真細致的工作作風(fēng),克服馬虎潦草不負(fù)責(zé)的弊病,為今后的工作崗位上擔(dān)當(dāng)建設(shè)任務(wù)打好基礎(chǔ)。4>按照任務(wù)書規(guī)定的內(nèi)容和進度完成。二、設(shè)計〔實驗正文1.某一水電站網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。已知：〔1發(fā)電機為水輪立式機組,功率因數(shù)為0.8、額定電壓6.3kV、次暫態(tài)電抗為0.2,負(fù)序阻抗為0.24；〔2水電站的最大發(fā)電容量為2×5000kW,最小發(fā)電容量為5000kW,正常運行方式發(fā)電容量為2×5000kW；〔3.平行線路L1、L2同時運行為正常運行方式；〔4變壓器的短路電壓均為10％,接線方式為Yd-11,變比為38.5/6.3kV?！?負(fù)荷自起動系數(shù)為1.3；〔6保護動作是限級差△t＝0.5s；〔7線路正序電抗每公里均為0.4Ω,零序電抗為3倍正序電抗；圖1試求：確定水電站發(fā)電機、變壓器相間短路主保護、后備保護的配置方式；答：對于水電站發(fā)電機,相間短路保護的主保護采用縱聯(lián)差動保護,后備保護應(yīng)配置低電壓啟動的過電流保護、復(fù)合電壓啟動的過電流保護、負(fù)序電流保護和阻抗保護。對于變壓器,相間短路的主保護采用縱聯(lián)差動保護,并配置復(fù)合電壓啟動的過電流保護或低電壓閉鎖的過電流保護作為后備保護。確定6QF斷路器的保護配置方式,計算它們的動作定值、動作時限,并進行靈敏度校驗；答：系統(tǒng)等值電路的參數(shù)標(biāo)么值,選取,,各部分等值參數(shù)如下：發(fā)電機：變壓器：輸電線路：系統(tǒng)等值阻抗圖如下：圖26QF斷路器位于線路末端,與無窮大電網(wǎng)連接,運行方式變化大,三段式電流保護僅能配置Ⅰ段保護。電流Ⅰ段：按躲過本線路末端發(fā)生短路時的最大短路電流整定。D節(jié)點最大短路電流：動作定值：電流速斷保護保護范圍校驗：電流Ⅱ段：保護范圍延伸至下級線路,與下級線路電流Ι段配。末端節(jié)點最大短路電流：Ⅱ段動作定值：靈敏性校驗：相應(yīng)分析：保護范圍校驗不滿足要求。由于系統(tǒng)運行方式變化大,故一般的電流保護不滿足靈敏性與可靠性的要求,且末端仍有一段線路,故一般配置距離保護。距離保護Ⅰ段：整定阻抗距離保護Ⅱ段：整定阻抗靈敏度校驗：<1.25靈敏度不滿足要求距離保護Ⅲ段：按躲過正常運行時的最小負(fù)荷阻抗整定距離保護Ⅲ段整定值距離保護Ⅲ段靈敏度校驗：靈敏度滿足要求,且確定平行線路L1、L2的的1QF、3QF相間短路主保護和后備保護,計算它們的動作定值、動作時限,并進行靈敏度校驗；答：由上,易知系統(tǒng)運行情況變化大,一般的電流保護均無法滿足要求,故采用距離保護,而距離保護Ⅱ段在雙回線并列運行時線路末端短路時易誤動,故配置距離保護Ⅰ段和Ⅲ段。以1QF為例,整定計算如下：距離保護Ⅰ段：整定阻抗 距離保護Ⅲ段：按躲過正常運行時的最小負(fù)荷阻抗整定距離保護Ⅲ段整定值距離保護Ⅲ段靈敏度校驗靈敏度滿足要求,且Ⅲ段動作時間：3QF的整定計算過程和結(jié)果與1QF相同。假設(shè)平行線路L1、L2兩側(cè)配置有三相重合閘,計算三相重合閘裝置的整定值。答：按最不利情況考慮,本側(cè)先跳閘,對側(cè)保護延時跳閘取典型值1s。繼電保護6QF的接線圖及展開圖。答：6QF的接線圖如圖3所示。第I段距離保護由電流繼電器KA1、KA2、中間繼電器KM和信號繼電器KS1組成。第II段距離保護由電流繼電器KA3、KA4、時間繼電器KT1及信號繼電器KS2組成。第III段距離保護由電流繼電器KA5、KA6、KA7、時間繼電器KT2及信號繼電器KS3組成。其中,電流繼電器KA7接于A、C兩相電流之和的中性線上,相當(dāng)于B相繼電器,則第III段距離保護組成了三相式保護。圖3展開圖如圖4所示。圖42.已知一配電網(wǎng)絡(luò)如圖5所示。已知：〔1系統(tǒng)中各變壓器參數(shù)如圖所示,忽略變壓器電阻；〔2變壓器T1與T2之間的電纜L1參數(shù)：,,,母線LA與LE之間的電纜L2參數(shù)：,,,。〔3變壓器T1、T2參數(shù)如圖中所示,其中變壓器T1中性線阻抗Z0=20?！?高壓母線HA以上部分的在10kV電壓等級下系統(tǒng)阻抗為：,〔5低壓0.4kV開關(guān)CB510下級直接與負(fù)荷相連,400A為其額定電流。低壓開關(guān)CB504、CB505也是如此。圖5試求：電力系統(tǒng)中各斷路器所配置的電流三段式保護進行定值整定,進行靈敏性校驗；答：選取基準(zhǔn)容量,基準(zhǔn)電壓為各段平均電壓。高壓母線HA以上部分變壓器T1和T2電纜線路L1和L2系統(tǒng)等值阻抗圖6如下：圖6電流Ⅰ段：CB107：系統(tǒng)最大運行方式下電纜線路L1末端三相短路時動作電流保護范圍校驗CB108：系統(tǒng)最大運行方式下變壓器T2末端三相短路時動作電流CB503：系統(tǒng)最大運行方式下電纜線路L2末端三相短路時動作電流保護范圍校驗電流II段：CB107：動作電流動作時間系統(tǒng)最小運行方式下電纜線路L1末端兩相短路時靈敏度校驗CB108:動作電流動作時間系統(tǒng)最小運行方式下變壓器T2末端兩相短路時靈敏度校驗電流Ⅲ段：CB506：動作電流動作時間CB504：動作電流動作時間CB505：動作電流動作時間CB503：動作電流動作時間CB108：動作電流動作時間CB107：動作電流動作時間對系統(tǒng)中所配置的零序電流保護進行定值整定,進行靈敏性校驗；答：根據(jù)系統(tǒng)的中性點接地方式,在CB107上,可配置零序電流保護Ⅰ段和Ⅲ段,而降壓變壓器后無零序通路,無需配置II段。L1線路末端母線發(fā)生接地短路故障時,各序阻抗分別為：在系統(tǒng)最大運行方式下,L1線路末端發(fā)生兩相接地短路故障時,零序電流在系統(tǒng)最大運行方式下,L1線路末端發(fā)生單相接地短路故障時,零序電流零序電流Ⅰ段 零序電流Ⅲ段按躲過L1線路末端三相短路的最大不平衡電流整定零序電流Ⅲ段按本線路末端單相接地短路校驗靈敏度靈敏度滿足要求〔3對配置繼電保護方案進行評價,如有缺陷提出改進措施。答：CB107電流Ⅰ段在系統(tǒng)最小運行方式下對于相間短路故障不具有足夠的保護范圍,且電流Ⅱ段的靈敏系數(shù)不滿足要求,應(yīng)加入低電壓啟動元件,降低動作定值,提高靈敏度,或者采用距離保護來替代電流保護。零序電流保護作為系統(tǒng)接地短路故障的主保護,由于受到系統(tǒng)中性點接地方式的影響,在上述配電網(wǎng)中,零序電流保護的作用范圍較小,且無法和相鄰的線路或變壓器配合。3.110kV單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)如圖7所示。 已知：〔1線路AB、BC、AC的最大負(fù)荷電流分別為230Ａ、150Ａ、230Ａ,負(fù)荷的自起動系數(shù)為1.5；〔2網(wǎng)絡(luò)中各線路采用帶方向或不帶方向的電流電壓保護、零序電流保護或距離保護,變壓器采用縱聯(lián)差動保護作為主保護,變壓器為Ｙd11接線；〔3發(fā)電廠的最大發(fā)電容量為3×50MW,最小發(fā)電容量為1×50MW〔2臺發(fā)變組停運；〔4各變電所引出線上的后備保護動作時間如圖示,后備保護的時限級差△t＝0.5s；〔5線路的電抗每公里均為0.4Ω,忽律電阻；〔6電壓互感器的變比110/0.1,AB、AC線路電流互感器變比300/5,其它參數(shù)如圖所示。圖7試求：確定繼電保護1、2、3、4、5、6的保護配置方式,以及它們的動作定值和動作時限；答：環(huán)網(wǎng)由于運行模式復(fù)雜,采用電流保護易造成靈敏度低,保護范圍小等問題,因此擬用距離保護。距離保護涉及阻抗線路：母線B側(cè)一臺變壓器：母線C側(cè)一臺變壓器：距離保護Ⅰ段：1QF 2QF 3QF 4QF 5QF 6QF動作時限均為距離保護Ⅱ段1QF ：與3QF距離保護Ⅰ段配合按躲過母線B處變壓器電壓側(cè)出口短路整定,分支系數(shù)取較小者,靈敏度校驗： 滿足要求3QF ：與5QF距離保護Ⅰ段配合 按躲過母線C處變壓器電壓側(cè)出口短路整定,此處分支系數(shù)取較小者,靈敏度校驗： 滿足要求6QF ：與4QF距離保護Ⅰ段配合按躲過母線C處變壓器電壓側(cè)出口短路整定,分支系數(shù)取較小者,靈敏度校驗： 不滿足要求4QF ：與2QF距離保護Ⅰ段配合按躲過母線B處變壓器電壓側(cè)出口短路整定,分支系數(shù)取較小者,靈敏度校驗： 滿足要求距離Ⅲ段：5QF：按照躲過正常運行時的最小負(fù)荷阻抗整定考慮自啟動系數(shù)與返回系數(shù)后按躲過最大振蕩周期整定 近后備靈敏度校驗滿足要求3QF:按照躲過正常運行時的最小負(fù)荷阻抗整定考慮自啟動系數(shù)與返回系數(shù)后動作時間近后備靈敏度校驗 滿足要求遠后備靈敏度校驗 滿足要求1QF：按照躲過正常運行時的最小負(fù)荷阻抗整定考慮自啟動系數(shù)與返回系數(shù)后動作時間近后備靈敏度校驗 滿足要求遠后備靈敏度校驗 滿足要求2QF、4QF與6QF與上相同。保護3〔或4的繼電保護接線圖及展開圖；答：第I段距離保護由電流繼電器KA1、KA2、中間繼電器KM和信號繼電器KS1組成。第II段距離保護由電流繼電器KA3、KA4、時間繼電器KT1及信號繼電器KS2組成。第III段距離保護由電流繼電器KA5、KA6、KA7、時間繼電器KT2及信號繼電器KS3組成。其中,電流繼電器KA7接于A、C兩相電流之和的中性線上,相當(dāng)于B相繼電器,則第III段距離保護組成了三相式保護。圖8展開圖如圖9所示。圖9〔3對本網(wǎng)絡(luò)所采用的保護進行評價。答：由于網(wǎng)絡(luò)為110kV單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò),受外負(fù)荷影響,系統(tǒng)運行方式變化大。采用距離保護,保護區(qū)穩(wěn)定,靈敏度高,可有效避免電流保護的不足。對于整定值結(jié)果,線路兩側(cè)斷路在同一故障時動作時間不一定相同,這可能無法達到對故障快速切除的要求。因此在需全線快速切除故障的保護中,可以與縱聯(lián)保護進行配合。課程設(shè)計總結(jié)繼電保護定值計算設(shè)計所涉及的方面很多,尤其是初期材料收集工作在本次課程設(shè)計中沒有體現(xiàn)。但是根據(jù)比實際簡單的網(wǎng)絡(luò)接線圖,計算與設(shè)計的繼電保護仍是基于較為