繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)

17-目錄TOC\o"1-3"\h\u23208第1章引言 -1-295091.1設(shè)計(jì)題目基礎(chǔ)資料 -1-43561.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 -1-54261.3設(shè)計(jì)要求 -2-29658第2章電力網(wǎng)絡(luò)短路計(jì)算 -3-194532.1確定電網(wǎng)最大和最小運(yùn)行方式 -3-15862.2計(jì)算各元件基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值 -3-294122.3求各點(diǎn)短路電流（最大運(yùn)行方式） -4-289982.4求各點(diǎn)短路電流（最小運(yùn)行方式） -5-95792.5最小運(yùn)行方式下 -6-176782.6變壓器的短路電流計(jì)算 -7-5150第3章電力系統(tǒng)繼電保護(hù)各元件選擇 -9-139433.150MW汽輪發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)方式的選擇 -9-52493.220MW電力變壓器 -10-41183.3110kV單側(cè)電源高壓輸電線路繼電保護(hù)方式的選擇 -10-28015第4章電力變壓器繼電保護(hù)的整定計(jì)算 -12-290664.1過(guò)電流保護(hù)整定計(jì)算 -12-111234.2過(guò)負(fù)荷保護(hù)整定計(jì)算 -12-69034.3比例制動(dòng)式縱差保護(hù)的整定原則 -12-25824第5章電力變壓器繼電保護(hù)裝置的選擇及配置 -14-11574心得體會(huì) -16-21427參考文獻(xiàn) -17-第1章引言1.1設(shè)計(jì)題目基礎(chǔ)資料如圖1.1所示110kV單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)：(1)所有變壓器和母線裝有縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，變壓器均為Ｙ，d11接線；(2)發(fā)電廠的最大發(fā)電容量為（2×25+50）ＭＷ，最小發(fā)電容量為2×25ＭＷ；(3)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行方式為發(fā)電廠發(fā)電容量最大且閉環(huán)運(yùn)行；(4)允許的最大故障切除時(shí)間為0.85s；(5)線路AC、BC、AB、CD的最大負(fù)荷電流分別為230、150、230和140Ａ，負(fù)荷自起動(dòng)系數(shù)；(6)時(shí)間階梯△t＝0.5s；(7)線路正序電抗每公里為0.4Ω；設(shè)計(jì)任務(wù)：1）確定保護(hù)1、3、5、7(或2、4、6、7)的保護(hù)方式，以及它們的動(dòng)作電流、動(dòng)作電壓、靈敏度和動(dòng)作時(shí)間；2）繪制保護(hù)5或保護(hù)4的原理接線圖和展開(kāi)接線圖；圖1.1設(shè)計(jì)題目三的網(wǎng)絡(luò)圖1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)短路電流計(jì)算1）確定電力系統(tǒng)最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式，計(jì)算最大短路電流值和最小短路電流值。2）確定短路計(jì)算點(diǎn)，畫(huà)出計(jì)算電路圖。3）選取基準(zhǔn)值，用標(biāo)幺值計(jì)算各元件參數(shù)，畫(huà)出等效電路。化簡(jiǎn)等效電路，求各短路點(diǎn)的等效電抗。4）求各短路點(diǎn)的計(jì)算電抗。用運(yùn)算曲線計(jì)算各短路點(diǎn)的短路電流，包括次暫態(tài)（t=0s）和穩(wěn)態(tài)(t=4s)的短路電流值。(2)確定電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器和輸電線路的保護(hù)方案。1）根據(jù)GB50062-1992（規(guī)范名稱：電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范）選擇繼電保護(hù)的方式。應(yīng)優(yōu)先選擇最簡(jiǎn)單的保護(hù)，不滿足基本要求時(shí)再采用較復(fù)雜的保護(hù)。2）選擇保護(hù)方式時(shí)，先選擇主保護(hù)，然后選擇后備保護(hù)。通過(guò)整定計(jì)算，檢驗(yàn)?zāi)芊駶M足靈敏性和速動(dòng)性的要求。如不滿足，允許采用自動(dòng)重合閘補(bǔ)救。1.3設(shè)計(jì)要求1）確定保護(hù)1、3、5、7(或2、4、6、7)的保護(hù)方式，以及它們的動(dòng)作電流、動(dòng)作電壓、靈敏度和動(dòng)作時(shí)間；2）繪制保護(hù)5或保護(hù)4的原理接線圖和展開(kāi)接線圖；第2章電力網(wǎng)絡(luò)短路計(jì)算2.1確定電網(wǎng)最大和最小運(yùn)行方式畫(huà)出計(jì)算電路，確定短路計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算各點(diǎn)三相對(duì)稱短路的最大和最小短路電流值。2.2計(jì)算各元件基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值最大運(yùn)行方式計(jì)算電路，如圖2.1。圖2.1最大運(yùn)行方式計(jì)算電路選基準(zhǔn)電壓發(fā)電機(jī)：變壓器：線路：2.3求各點(diǎn)短路電流（最大運(yùn)行方式）求點(diǎn)點(diǎn)等效電路圖，如圖2.2。圖2.2點(diǎn)等效電路圖查汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線，求查t=0時(shí)t=4s點(diǎn)點(diǎn)等效電路圖，如圖2.3。圖2.3點(diǎn)等效電路圖查t=0s2.4求各點(diǎn)短路電流（最小運(yùn)行方式）點(diǎn)點(diǎn)最大運(yùn)行方式下短路數(shù)據(jù)，如表2.1。表2.1最大運(yùn)行方式下短路數(shù)據(jù)短路點(diǎn)123456780,.22440.19220.33550.49410.37370.62370.57030.97030.1320.22610.39470.58130.43970.73380.6711.14168.34.952.61.762.421.471.521.8843.6592.9241.535811.3861.42959.510.897912.16232.52.412.21.942.181.71.80.9613.4751.42361.312.551.287710.99781.06336.21055.390.59070.59076.46930.59076.46930.59076.46932.5最小運(yùn)行方式下最小運(yùn)行方式計(jì)算電路，如圖2.4。圖2.4最小運(yùn)行方式計(jì)算電路最小運(yùn)行方式下短路數(shù)據(jù)，如表2.2。表2.2最小運(yùn)行方式下短路數(shù)據(jù)短路點(diǎn)123456780.22440.3830.65520.81380.56450.81450.76111.16110.1320.22530.30960.40290.3320.47910.3540.58938.14.872.612.13.22.122.31.4843.6591.43810.77076.7830.956.84760.67924.78042.52.382.412.192.32.082.121.813.4750.70280.71176.7830.67926.71840.6265.8145.390.29530.29533.230.29533,.230.29533.232.6變壓器的短路電流計(jì)算最大運(yùn)行方式由查圖2-19汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線[三]得最小運(yùn)行方式由查圖2-19汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線[三]得SF7—31500/110，=31.5MVA，高壓側(cè)電壓110±8×1.25％，低壓側(cè)10.5KA，額定功率=50.5KW，短路功率=174KW,空載電流=1.0％，阻抗電壓=10.5％。已知變壓器為降壓變壓器，低壓側(cè)短路電流=5KA，=5.3KA第3章電力系統(tǒng)繼電保護(hù)各元件選擇3.150MW汽輪發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)方式的選擇發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)的核心元件，要保護(hù)發(fā)電機(jī)的安全、可靠運(yùn)行，就必須裝設(shè)完善的繼電保護(hù)裝置。同步發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)下列保護(hù)：(1)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線相間短路的主保護(hù)。(2)定子繞組匝間短路保護(hù)。定子繞組為星形連接，每相有兩個(gè)并聯(lián)分支且中性點(diǎn)有分支引出線端子的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)單機(jī)電氣式橫差保護(hù)。50MW以上的發(fā)電機(jī)，當(dāng)定子繞組為星形連接，中性點(diǎn)只有三個(gè)引出端時(shí)，應(yīng)裝設(shè)專用匝間短路保護(hù)裝置（如BFZ-1型和BFZ-2型）。(3)定子接地保護(hù)。與母線直接相連接的發(fā)電機(jī)，當(dāng)單相接地故障電流（不考慮消弧線圈的補(bǔ)償作用）大于表1-1中的元件允許電流值時(shí)，應(yīng)裝設(shè)有選擇性的接地保護(hù)裝置。表3.1發(fā)電機(jī)額定電壓(kV)發(fā)電機(jī)額定容量（MW）接地電流允許值（A)6.3≤504100MW以下發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)保護(hù)區(qū)不小于90%的定子接地保護(hù)，保護(hù)裝置帶時(shí)限動(dòng)作與信號(hào)。為了檢查發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并聯(lián)前有無(wú)接地故障及發(fā)電機(jī)定子繞組與發(fā)電機(jī)電壓回路的絕緣狀態(tài)，應(yīng)在發(fā)電機(jī)機(jī)端裝設(shè)測(cè)量零序電壓的電壓表。(4)機(jī)間短路的后備保護(hù)。對(duì)于1~50MW的發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)。電流元件的動(dòng)作電流可取1.3~1.4倍額定電流，低電壓元件的動(dòng)作電壓對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)可取0.6~0.7倍額定電壓，負(fù)載電壓取0.06~0.12倍額定電壓。發(fā)電機(jī)相間短路的后備保護(hù)宜帶兩段時(shí)限，以短時(shí)限動(dòng)作于母線斷路器或母線分段斷路器跳閘，以縮小故障影響范圍，以較長(zhǎng)時(shí)限動(dòng)作于跳開(kāi)發(fā)電機(jī)。(5)定子繞組過(guò)負(fù)荷保護(hù)。定子繞組非直接冷卻的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)定時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)。保護(hù)裝置接一相電流，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)。電子繞組非直接冷卻且負(fù)荷能力較低（60s內(nèi)不大于1.5倍額定電流）的發(fā)電機(jī)的過(guò)負(fù)荷保護(hù)由定時(shí)限和反時(shí)限兩部分組成。定時(shí)限部分動(dòng)作電流發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)荷電流下可靠返回條件整定，動(dòng)作于信號(hào)且可減少出力；反時(shí)限部分動(dòng)作特性按發(fā)電機(jī)定子繞組的過(guò)負(fù)荷能力確定，動(dòng)作于解列。(6)失磁保護(hù)。100MW以下及不允許失磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī)以及根據(jù)電力保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定條件不允許異步運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，當(dāng)采用直流勵(lì)磁機(jī)時(shí)，在自動(dòng)滅磁開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后應(yīng)聯(lián)動(dòng)斷開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器；當(dāng)采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí)，則應(yīng)裝設(shè)專用的失磁保護(hù)。對(duì)于100MW以下但對(duì)電力系統(tǒng)有重大影響的發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)專用的失磁勵(lì)磁保護(hù)。失磁保護(hù)由阻抗元件、母線低電壓元件和閉鎖元件組成。阻抗元件用于檢測(cè)出失磁故障；母線低電壓元件用于檢測(cè)母線電壓，保護(hù)系統(tǒng)元件；閉鎖元件用于保證保護(hù)裝置在外部短路、系統(tǒng)故障、自同步及電壓回路斷線時(shí)不誤動(dòng)作。對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)，失磁后母線電壓低于允許值，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘；當(dāng)母線電壓未低于允許值時(shí)，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，同時(shí)動(dòng)作于切換勵(lì)磁回路和自動(dòng)減少出力。3.220MW電力變壓器(1)氣體保護(hù)。對(duì)于0.8MWA及以上的油浸式變壓器和0.4MVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)安裝氣體保護(hù)。當(dāng)油箱內(nèi)故障產(chǎn)生瓦斯或油面下降時(shí)，應(yīng)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯氣體時(shí)，應(yīng)動(dòng)作斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。(2)電流速斷保護(hù)。對(duì)于6.3MVA及以下廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，以及10MVA以下廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，當(dāng)后備時(shí)限大于0.5s時(shí)應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。(3)差動(dòng)保護(hù)。對(duì)于6.3MVA及以上廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，以及100MVA及以上廠用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（簡(jiǎn)稱縱差保護(hù)）。對(duì)高電壓側(cè)電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設(shè)雙重縱差保護(hù)。縱差保護(hù)應(yīng)能躲過(guò)勵(lì)磁涌流和外部產(chǎn)生的不平衡電流，應(yīng)在變壓器過(guò)勵(lì)磁時(shí)不誤動(dòng)。差動(dòng)保護(hù)范圍應(yīng)包括變壓器繞組，套管及其引出線。電力變壓器的后備保護(hù)。(1)對(duì)降壓變壓器宜用過(guò)電流保護(hù)，當(dāng)靈敏度系數(shù)不滿足要求時(shí)應(yīng)采用復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)；對(duì)63MVA以下的升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器宜采用復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)，當(dāng)靈敏度系數(shù)不滿足要求時(shí)應(yīng)采用阻抗保護(hù)；對(duì)63MVA以上的升壓變壓器宜采用負(fù)序電流和單相式低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)，當(dāng)靈敏度系數(shù)不滿足要求時(shí)應(yīng)采用阻抗保護(hù)。各種后備保護(hù)均帶時(shí)限作用于相應(yīng)斷路器跳閘。(2)根據(jù)變壓器的形式及其接線方式不同，相間短路的后備保護(hù)裝置如下；a.雙繞組變壓器，后備保護(hù)裝在主電源側(cè)，根據(jù)主接線情況，保護(hù)可帶一段或兩段時(shí)限，以較短時(shí)限跳開(kāi)母聯(lián)或分段斷路器，以較長(zhǎng)時(shí)限斷開(kāi)變壓器各側(cè)的斷路器。b.三繞組變壓器和自耦變壓器，后備保護(hù)要分別裝在主電源側(cè)和主負(fù)載側(cè)。主電源側(cè)的保護(hù)帶兩段時(shí)限，以較短的時(shí)限斷開(kāi)為裝保護(hù)側(cè)的斷路器。主負(fù)荷側(cè)的保護(hù)動(dòng)作于本側(cè)斷路器。當(dāng)上述方式不符合靈敏度系數(shù)要求時(shí)，可在各側(cè)裝設(shè)后備保護(hù)。各側(cè)保護(hù)應(yīng)根據(jù)選擇性要求考慮加裝方向元件。c.0.4MVA及以上的變壓器應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，對(duì)自耦變壓器和多繞組變壓器，保護(hù)裝設(shè)應(yīng)能反映公共繞組及各側(cè)繞組的過(guò)負(fù)荷情況。過(guò)負(fù)荷保護(hù)采用單相式，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)。必要時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)也可動(dòng)作于跳閘或切除負(fù)荷。3.3110kV單側(cè)電源高壓輸電線路繼電保護(hù)方式的選擇相間短路保護(hù)按下列原則配置：(1)保護(hù)的電流回路的電流互感器采用不完全星型接線，各線路保護(hù)用電流互感器均裝設(shè)在A、C兩相上，以保證在大多數(shù)兩點(diǎn)接地情況下只切除一個(gè)故障接地點(diǎn)。(2)采用后備保護(hù)方式。(3)線路上發(fā)生短路時(shí)，如廠用電或重要用戶的母線電壓低于50％～60％的額定電壓時(shí)，應(yīng)快速切除故障，以保證非故障部分的電動(dòng)機(jī)能繼續(xù)運(yùn)行。在多電源的單回線路上，可裝設(shè)兩段或三段式電流、電壓保護(hù)，必要時(shí)保護(hù)裝設(shè)方向元件，如不能滿足選擇性、靈活性或速動(dòng)性時(shí)，可采用距離保護(hù)。對(duì)于環(huán)形電網(wǎng)，為簡(jiǎn)化保護(hù)可以在故障時(shí)先將網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)解環(huán)，帶故障消失后，再自動(dòng)恢復(fù)。對(duì)于單側(cè)電源的輻射形線路，可裝設(shè)定時(shí)限或反時(shí)限過(guò)流保護(hù)，對(duì)于帶電抗器的線路，如斷路器不是按電抗器前短路來(lái)選擇的，由于斷路器遮斷容量的限制，不應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，而應(yīng)由母線保護(hù)切除電抗器前的故障。對(duì)接于發(fā)電廠母線的不帶電抗器的直配線，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，其保護(hù)范圍應(yīng)保證切除所有使該母線殘余電壓低于50％～60％額定電壓的短路故障，必要時(shí)電流速斷無(wú)選擇性動(dòng)作，而后用自動(dòng)重合閘補(bǔ)救。繼電保護(hù)整定計(jì)算一般包括動(dòng)作值的整定、靈敏系數(shù)校驗(yàn)和動(dòng)作時(shí)限整定。第4章電力變壓器繼電保護(hù)的整定計(jì)算4.1過(guò)電流保護(hù)整定計(jì)算最大負(fù)荷電流動(dòng)作電流保護(hù)時(shí)限變壓器一次側(cè)額定電流取一次側(cè)動(dòng)作電流繼電器動(dòng)作電流實(shí)取4.2過(guò)負(fù)荷保護(hù)整定計(jì)算過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作電流按躲過(guò)變壓器額定電流即保護(hù)動(dòng)作時(shí)限應(yīng)考慮后備保護(hù)最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)限一般取4.3比例制動(dòng)式縱差保護(hù)的整定原則按躲過(guò)變壓器最大負(fù)荷時(shí)的不平衡電流整定，即實(shí)取Iopr.min=最大制動(dòng)系數(shù)Kres.max和制動(dòng)特性斜率m對(duì)于三繞組變壓器，外部短路的最大不平衡電流最大制動(dòng)系數(shù)最大動(dòng)作電流制動(dòng)特性斜率m內(nèi)部短路的靈敏度系數(shù)校驗(yàn)第5章電力變壓器繼電保護(hù)裝置的選擇及配置變壓器一次側(cè)額定電流：變壓器二次側(cè)額定電流：電流互感器的技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電流比級(jí)次組合準(zhǔn)確等級(jí)二次負(fù)荷10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定（倍數(shù)）動(dòng)穩(wěn)定（倍數(shù)）0．51B.DLAJ—1020～200／5D／D0.61.00.615120215LMZJ1—102000～3000／5D／D0.5D2.42.44.015圖1變壓器氣體保護(hù)原理接線圖圖2變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖圖3變壓器低電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)流保護(hù)原理接線圖變壓器心得體會(huì)本次設(shè)計(jì)是針對(duì)電網(wǎng)變壓器的設(shè)計(jì)，基于題目所給要求進(jìn)行分析，對(duì)原理加以理解，然后根據(jù)所已知的條件計(jì)算相關(guān)的參數(shù)如整定電流以及相關(guān)靈敏系數(shù)。再根據(jù)選用的結(jié)果得到相應(yīng)的電流互感器和繼電器。本課程設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的變壓器保護(hù)的相關(guān)知識(shí)，加深了我對(duì)知識(shí)的理解，提高了對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力，同時(shí)也使我認(rèn)識(shí)到了各個(gè)課程之間是緊密聯(lián)系的，每門(mén)課程都要認(rèn)真學(xué)習(xí)，平時(shí)要多問(wèn)、多思考、做到理論聯(lián)系實(shí)際，在平時(shí)的學(xué)習(xí)中要注意細(xì)節(jié)的知識(shí)。在本次課設(shè)中碰到了一些問(wèn)題，自己通過(guò)借用圖書(shū)館的書(shū)籍以及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上的搜索，查閱了許多關(guān)于本設(shè)計(jì)的書(shū)籍和資料，對(duì)該電路的設(shè)計(jì)有了較為深入的研究，也更加熟悉了縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)