繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)

繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)題目220kV電網(wǎng)線路保護(hù)設(shè)計(jì)學(xué)院名稱電氣工程學(xué)院摘要：本文研究的是關(guān)于220kV電網(wǎng)繼電保護(hù)。通過本次設(shè)計(jì)掌握和鞏固電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)，熟悉電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)技能，根據(jù)技術(shù)規(guī)X,選擇和論證繼電保護(hù)的配置選型的正確性并培養(yǎng)自己在實(shí)踐工程中的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和獨(dú)立工作能力。有繼電保護(hù)配置與選型的問題，還有電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行問題。尤其，對(duì)于本文中1.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)概論 1.2對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作的根本要求 1.3繼電保護(hù)的構(gòu)成 22220KV電網(wǎng)元件參數(shù)的計(jì)算42.1設(shè)計(jì)原如此和一般規(guī)定 42.2220KV電網(wǎng)元件參數(shù)計(jì)算原如此 442.3發(fā)電機(jī)參數(shù)的計(jì)算 52.4變壓器參數(shù)的計(jì)算 62.4.1雙繞組變壓器參數(shù)計(jì)算公式： 62.5輸電線路參數(shù)的計(jì)算 93輸電線路上TA、TV與中性點(diǎn)接地的選擇103.1輸電線路上TA、TV變比的選擇 3.1.1TA的配置原如此 3.2變壓器中性點(diǎn)接地方式的選擇 3.2.1變壓器中性點(diǎn)接地的位置和數(shù)目的具體選擇原如此 4短路電流的計(jì)算134.1.1電力系統(tǒng)短路計(jì)算的主要目的是： 4.2運(yùn)行方式確定的原如此 4.3網(wǎng)絡(luò)等效圖的化簡…………154.4關(guān)于相間距離保護(hù)的短路計(jì)算 4.4.1對(duì)1QF而言： 4.4.2最大分支系數(shù)Kb,max的計(jì)算 2/414.5關(guān)于零序電流保護(hù)的短路計(jì)算 4.5.1零序電流3Im的計(jì)算 204.5.2最大三相短路電路的計(jì)算r3)285自動(dòng)重合閘325.1.1概述 5.1.2自動(dòng)重合閘的配置原如此 5.2自動(dòng)重合閘的根本要求 電力網(wǎng)主接線圖…………………37word1.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)概論繼電保護(hù)裝置為了完成它的任務(wù)，必須在技術(shù)上滿足選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和(1)選擇性所謂速動(dòng)性就是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，對(duì)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性具有重大的意義。(3)靈敏性所謂繼電保護(hù)裝置的靈敏性是指電氣設(shè)備或線路在被保護(hù)X圍內(nèi)發(fā)生短路故障或不word繼電保護(hù)裝置可視為由測量局部、邏輯局部和執(zhí)行局部等組成，如圖1.1所示，各(1)測量局部(2)邏輯局部(3)執(zhí)行局部1.4微機(jī)繼電保護(hù)的特點(diǎn)(1)維護(hù)調(diào)試方便件完好，對(duì)于以成熟的軟件，只要程序和設(shè)計(jì)時(shí)一樣(這很容易檢查),就必然會(huì)達(dá)到(2)可靠性高(3)易于獲得附加功能(4)靈活性大word(5)保護(hù)性能得到很好改善word2220kV電網(wǎng)元件參數(shù)的計(jì)算運(yùn)行，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大起了重要作用。應(yīng)根據(jù)審定的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)(二次局部)原2.2220kV電網(wǎng)元件參數(shù)計(jì)算原如此(1)參數(shù)計(jì)算需要用到標(biāo)幺值或有名值，因此做下述簡介。標(biāo)幺值=實(shí)際有名值(任意單位)/基準(zhǔn)值(與有名值同單位)U*=U/UBZ*=Z/ZBS*=S/SB使用標(biāo)幺值，首先必須選定基準(zhǔn)值。電力系統(tǒng)的各電氣量基準(zhǔn)值的選擇，在符合電IB=SB/√3UBwordUB和SB原如此上選任何值都可以，但應(yīng)根據(jù)計(jì)算的內(nèi)容與計(jì)算方便來選擇。通常UB多項(xiàng)選擇為額定電壓或平均額定電壓，SB可選系統(tǒng)的或某發(fā)電機(jī)的總功率；有時(shí)也可取一整數(shù)，如100、1000MVA等。(2)標(biāo)幺值的歸算本網(wǎng)絡(luò)采用近似計(jì)算法近似計(jì)算：標(biāo)幺值計(jì)算的近似歸算是用平均額定電壓計(jì)算。標(biāo)幺值的近似計(jì)算可以就在各電壓級(jí)用選定的功率基準(zhǔn)值和各平均額定電壓作為電壓基準(zhǔn)來進(jìn)展。結(jié)合本網(wǎng)絡(luò)選取2.3發(fā)電機(jī)參數(shù)的計(jì)算發(fā)電機(jī)的電抗有名值：發(fā)電機(jī)的電抗標(biāo)幺值：Ux——發(fā)電機(jī)的額定電壓；Ug——基準(zhǔn)電壓230kV;Sv——發(fā)電機(jī)額定容量235.294MVAP=200MWUx=15.8kVcosφ=0.85X°word發(fā)電機(jī)編號(hào)因數(shù)出口電壓(kV)1有名值標(biāo)幺值ΩΩ2.4變壓器參數(shù)的計(jì)算2.4.1雙繞組變壓器參數(shù)計(jì)算公式：Sv——變壓器額定容量.2.4.2三繞組變壓器參數(shù)的計(jì)算公式(1)各繞組短路電壓百分值(2)各繞組的電抗有名值：word基準(zhǔn)容量1000MVA;Uv——發(fā)電機(jī)的額定電壓；Ug——基準(zhǔn)電壓230kV。(4)西萬莊變壓器參數(shù)計(jì)算：:Sx=240MWUk?2%=11.50Uk23%=7.60Uk?%=23.70word二一對(duì)于高碑店變壓器參數(shù)計(jì)算原如此與2.4.2(4)一樣，計(jì)算結(jié)果如表2.2所示：表2.2各變壓器參數(shù)計(jì)算結(jié)果變壓器編號(hào)容量繞組型式短路電壓百分值Uk(%)等值電抗標(biāo)幺值雙相雙繞組雙相雙繞組三相三繞組Ud?-n〔%〕=11.50%Udu-m〔%〕=7.60%Ud?-m〔%〕=23.70%0三相三繞組Ud?-n〔%〕=14.07%Udn-m〔%〕=7.65%Ud?-m(%)=23.73%0三相三繞組Ud?-n〔%〕=14.07%Udμ-m〔%〕=7.65%Ud?-m(%)=23.73%0說明：對(duì)普通(非自耦)三繞組變壓器，按如上方法求得的三個(gè)電抗中，有一個(gè)可能是負(fù)值，這是由于這種變壓器的三個(gè)繞組中，必有一個(gè)在結(jié)構(gòu)上處于其它兩個(gè)繞組之間，而這個(gè)處于居中位置的繞組與位于它兩側(cè)兩個(gè)繞組間的兩個(gè)漏抗之和又小于該兩繞組word相互間的漏抗。例如，中壓繞組居中，且有Udμ-m〔%〕+Ud?-μ(%〕〈Ud?-m(%)的2.5輸電線路參數(shù)的計(jì)算x?——每公里線路正序電抗值Q/KM;Sg——基準(zhǔn)容量1000MVA:Ug——基準(zhǔn)電壓230kV。=(0.0785+j0.4)×∠78.9°Ω=3×∠78.9°2=3×∠78.90對(duì)于其它線路：某某——西萬莊線(BC段),神頭——西萬莊線(AC段),神頭—word—南郊線(AD段),南郊——高碑店線(DE段),高碑店——房山線(EF段),房山——某某線I回(FG段),房山——某某線Ⅱ回(FG段)的計(jì)算原如此與2.5(2)一樣，計(jì)算結(jié)果如表2.3所示：表2.3線路參數(shù)計(jì)算結(jié)果線路名稱型號(hào)正、負(fù)序阻抗(標(biāo)幺值)正、負(fù)序阻抗(有名值Ω)零序阻抗零序阻抗(有名值Ω)大神(AB段LGJQ-4006.28+j32大西(BC段)LGJQ-2*神西(AC段)LGJQ-3003.925+j20神南(AD段)LGJQ-4007.85+j4023.55+j120南高(DE段)LGJQ-2*房高(EF段LGJQ-2*房天1(FG段)LGJQ-2*房天2(FG段)LGJQ-2*3輸電線路上TA、TV與中性點(diǎn)接地的選擇word3.1輸電線路上TA、TV變比的選擇(1)型號(hào)：電流互感器的型號(hào)應(yīng)根據(jù)作用環(huán)境條件與產(chǎn)品情況選擇。Ug—電流互感器安裝處一次回路工作電壓Un—電流互感器的額定電壓.(3)一次回路電流：I1n≥IgmaxIgmax—電流互感器安裝處一次回路最大電流I1n—電流互感器一次側(cè)額定電流.(4)準(zhǔn)確等級(jí)：用于保護(hù)裝置為0.5級(jí)，用于儀表可適當(dāng)提高。S2—電流互感器二次負(fù)荷；Sn—電流互感器額定負(fù)荷φ.(6)輸電線路上CT的選擇：根據(jù)最大極限電流來選擇。3.1.2TA變比與型號(hào)的選擇TA二次側(cè)的電流為5A(1)對(duì)大神線而言對(duì)于大西線，神西線，神南線，南高線，房高線同3.1(2)的選擇原如此與結(jié)果一樣，TA變比均為：1200/5,由《發(fā)電廠電氣局部課程設(shè)計(jì)參考資料》查的型號(hào)為LCW—220(2)對(duì)房天1線與房天2線而言其最大工作電流均為：所以線路DE上TA變比選為600/5,由《發(fā)電廠電氣局部課程設(shè)計(jì)參考資料》查的(第三個(gè)字母)—電纜型；(3)TV的配置原如此型式：電壓互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用條件選擇，在需要檢查與監(jiān)視一次回路單相接地時(shí)，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有三繞組的單相互感器組。一次電壓的波動(dòng)X圍：1.1Un>U1二次電壓：100V準(zhǔn)確等級(jí)：電壓互感器應(yīng)在哪一準(zhǔn)確度等級(jí)下工作，需根據(jù)接入的測量儀表。繼電器與自動(dòng)裝置與設(shè)備對(duì)準(zhǔn)確等級(jí)的要求來確定。(4)TV變比與型號(hào)的選擇線路電壓均為220kV,由《發(fā)電廠電氣局部課設(shè)參考資料》查得變比為線路名稱長度〔km〕最大工作電流(A)TA變比TV變比大神(AB段)大西(BC段)神西(AC段)神南(AD段)南高(DE段)房高(EF段)房天1(FG段)房天2(FG段)3.2變壓器中性點(diǎn)接地方式的選擇通常，變壓器中性接地位置和數(shù)目按如下兩個(gè)原如此考慮：一是使零序電流保護(hù)裝置在系統(tǒng)的各種運(yùn)行方式下保護(hù)X圍根本保持不變，且具有足夠的靈敏度和可靠性；二是不使變壓器承受危險(xiǎn)的過電壓。為此，應(yīng)使變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目和位置盡可能保持不變。3.2.1變壓器中性點(diǎn)接地的位置和數(shù)目的具體選擇原如此word(1)對(duì)單電源系統(tǒng)，線路末端變電站的變壓器一般不應(yīng)接地，以提高保護(hù)的靈敏度(2)電源端的變電所只有一臺(tái)變壓器時(shí)，其變壓器的中性點(diǎn)應(yīng)直接接地；變電所有(3)雙母線運(yùn)行的變電所有三臺(tái)與以上變壓器時(shí)，應(yīng)按兩臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地(4)對(duì)于其他由于特殊原因不滿足上述規(guī)定者，應(yīng)按特殊情況臨時(shí)處理。例如，可選擇結(jié)果如下：某某發(fā)電廠A的兩臺(tái)為T、T?;西萬莊變電站C端的一臺(tái)為T;高碑店變4短路電流的計(jì)算word(1)在選擇電氣主接線時(shí)，為了比擬各種接線方案或確定某一接線是否要采取限制(2)在選擇電氣設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全可靠的工作，同時(shí)又力求節(jié)(3)在選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)展整定計(jì)算時(shí)，需進(jìn)展各種短路電流計(jì)算，依次據(jù)短(2)短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。(3)故障前所有接點(diǎn)的電壓均等于平均額定電壓，其標(biāo)幺值為1。(4)不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和勵(lì)磁電流。4.2運(yùn)行方式確定的原如此表4.1系統(tǒng)運(yùn)行方式的結(jié)果斷路器編號(hào)運(yùn)行方式最大開機(jī)容量最大，線路BC斷開，系統(tǒng)S最大最小開機(jī)容量最小，閉環(huán)運(yùn)行，系統(tǒng)S最小word最大開機(jī)容量最大，線路AC斷開，系統(tǒng)S最大最小開機(jī)容量最小，閉環(huán)運(yùn)行，系統(tǒng)S最小最大開機(jī)容量最大，閉環(huán)運(yùn)行，系統(tǒng)S最大最小開機(jī)容量最小，閉環(huán)運(yùn)行，系統(tǒng)S最小最大開機(jī)容量最大，閉環(huán)運(yùn)行，系統(tǒng)S最大最小開機(jī)容量最小，閉環(huán)運(yùn)行，系統(tǒng)S最小4.3網(wǎng)絡(luò)等效圖的化簡圖4.1正序等效網(wǎng)絡(luò)圖word6(1)最小分支系數(shù)Kb,min的計(jì)算wordX?=0.588+0.614=1.2024.4.2最大分支系數(shù)Kb,max的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)等效圖如下所示：word圖4.5關(guān)于最大分支系數(shù)Kb,max等效網(wǎng)絡(luò)化簡圖(1)圖4.6關(guān)于最大分支系數(shù)Kb,max等效網(wǎng)絡(luò)化簡圖(2)X=[(X?+0.478)//0.52+0.756]//0.3+Xword=[(0.424+0.478)//0.52+0.756]//0.3+0.204=0.439X??=Xj?+X?=0.075+0.601=0.676Xc=X??//Xi?+X??=0.439//0.676+0.047=0.313I?=I??-l?=3.195-1.936=1.259∴I?=(l?X?+l?X?)/X?=(1.936×0.204+1.259×0.075)/0.605=0.809對(duì)2QF,7QF和8QF最大和最小分支系數(shù)的計(jì)算原理同4.4(1)一樣，計(jì)算結(jié)果如表4.2所示。序號(hào)短路位置系統(tǒng)運(yùn)行方式分支系數(shù)1距6QF85%處開機(jī)容量最小，線路AC斷開，系統(tǒng)1-62C母線處短路開機(jī)容量最大，閉環(huán)，系統(tǒng)1-6最小，3距3QF85%處開機(jī)容量最大，線路BC斷開，系統(tǒng)1-64D母線處短路開機(jī)容量最小，閉環(huán)，系統(tǒng)1-6最大，5距9QF85%處開機(jī)容量最大，閉環(huán)，系統(tǒng)2最小，系6D母線處短路開機(jī)容量最大，AC斷線，系統(tǒng)2最大，7距3QF85%處開機(jī)容量最小，線路AB斷開，系統(tǒng)2、word8B母線處短路開機(jī)容量最大，線路BC斷開，系統(tǒng)1、3最大，系統(tǒng)2、4、5、6最小，單回線。圖4.8B母線短路時(shí)的等效正序化簡網(wǎng)(1)ACACB21/41X=X?//Xg=0.822//0.601=0.347∴X?g=X?//X=0.822//0.601=0.347iS6∴X=X?//0.588=2.007//0.588=0.456word表4.3母線處短路時(shí)流過保護(hù)的最大零序電流序號(hào)短路位置系統(tǒng)運(yùn)行方式故障類型流過保護(hù)的最大零序電流(KA)1B母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路2A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路3C母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路4A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路5B母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路6C母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小兩相接地短路7D母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路8A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路9E母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小單相接地短路(3)零序電流31的計(jì)算word圖4.12距1號(hào)斷路器15%處短路時(shí)的等效正序網(wǎng)圖4.13距1號(hào)斷路器15%處短路時(shí)的等效正序化簡網(wǎng)(1)圖4.14距1號(hào)斷路器15%處短路時(shí)的等效正序化簡網(wǎng)(2)X=X?//X?=0.326//1.479=0.26724/41wordX6,an=0,411'HS?圖4.16距1號(hào)斷路器15%處短路時(shí)的等效零序化簡網(wǎng)(1)X?s=X?//X?=0.548//1.929=0.427word26/41wordX=0.588+0.614=1.202X?=X?//X?=0.477//1.202=0.341word圖4.21B母線短路時(shí)的等效零序化簡網(wǎng)Xc=X??+X?=0.848X?=X?//0.588=0.659//0.588=0.3131?min=(I?X??+l?X?)/X?=1.049(KA)結(jié)果如表4.4所示。word表4.4各種形式短路時(shí)流過保護(hù)的最小零序電流序號(hào)短路位置系統(tǒng)運(yùn)行方式故障類型流過保護(hù)的最小零序電流(KA)1距1號(hào)斷路器15%處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路2B母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大單相接地短路3C母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大單相接地短路4距2號(hào)斷路器15%處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路5A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路6D母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路7C母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大單相接地短路8距7號(hào)斷路器15%處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路9D母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路E母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路距8號(hào)斷路器15%處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路B母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最大兩相接地短路4.5.2最大三相短路電路的計(jì)算1)(1)B母線短路時(shí)流經(jīng)1號(hào)斷路器的最大三相短路電路的計(jì)算I3)圖4.22B母線短路時(shí)的等效網(wǎng)絡(luò)圖圖4.23B母線短路時(shí)的等效化簡圖(1)XB4才圖4.24B母線短路時(shí)的等效化簡圖(2)X=X?//X=0.822//0.601=0.347的最大三相短路電路的計(jì)算(2)對(duì)于：A母線短路時(shí)流經(jīng)2號(hào)斷路器的最大三相短路電路的計(jì)算；D母線短路時(shí)流經(jīng)7號(hào)斷路器的最大三相短路電路的計(jì)算；A母線短路時(shí)流經(jīng)8號(hào)斷路器的最大三相短路電路的計(jì)算原理與4.5〔3〕一樣，計(jì)算結(jié)果如表4.5所示。表4.5最大三相短路電流序號(hào)短路位置系統(tǒng)運(yùn)行方式故障類型流過保護(hù)的最大三相短路電流(KA)1B母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小三相短路2A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小三相短路3D母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小三相短路4A母線處短路系統(tǒng)等值阻抗最小三相短路4.5.3零序保護(hù)中最小分支系數(shù)Kb,min的計(jì)算運(yùn)行方式：開機(jī)容量最小，系統(tǒng)1-6最大運(yùn)行方式，AC斷線。最小分支系數(shù)的計(jì)算原理同4.5(4)一樣，計(jì)算結(jié)果如表4.6序號(hào)短路位置系統(tǒng)運(yùn)行方式分支系數(shù)1距6QF15%處開機(jī)容量最小，線路AC斷開，系統(tǒng)1-6最大，雙回線。2距3QF15%處開機(jī)容量最大，線路BC斷開，系統(tǒng)1-6最小，單回線。3距9QF15%處開機(jī)容量最大，閉環(huán)，系統(tǒng)2最小，系統(tǒng)1.3最大，單回線。4距3QF15%處開機(jī)容量最小，線路AB斷開，系統(tǒng)線。Kmin(8QF)word5自動(dòng)重合閘在110kV級(jí)以上電壓的大接地電流系統(tǒng)中，由于架空線路的線間距離較大，相間故單相重合閘是指只把發(fā)生故障的一相斷開，然后再進(jìn)展單相重合，而未發(fā)生故障的(1)1kV與以上架空線路與電纜與架空混合線路，在具有斷路器的條件下，當(dāng)用電設(shè)備允許且無備用電源自動(dòng)投入時(shí)，應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置；(2)旁路斷路器和兼作旁路的母聯(lián)斷路器或分段斷路器，應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置；(3)低壓側(cè)不帶電源的降壓變壓器，可裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置；(4)必要時(shí)，母線故障也可采用自動(dòng)重合閘裝置?？偨Y(jié)多年來自動(dòng)重合閘運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)可知，線路自動(dòng)重合閘的配置和選擇應(yīng)根據(jù)不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、實(shí)際運(yùn)行條件和規(guī)程要求具體確定。在本此所設(shè)計(jì)的220kV中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，采用綜合自動(dòng)重合閘裝置。(1)由值班人員手動(dòng)操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時(shí)。(2)手動(dòng)投入斷路器，由于線路上存在故障，隨即由保護(hù)動(dòng)作將其斷開.因?yàn)樵谶@word〔3〕在某些不允許重合的情況下例如，斷路器處于不正常狀態(tài)(如氣壓、液壓降低等)以與變壓器內(nèi)部故障，差動(dòng)或瓦斯保護(hù)動(dòng)作使斷路器跳閘時(shí)，均應(yīng)使閉鎖裝置不進(jìn)使斷路器重新合閘。在某些情況下(如使用單相重合閘時(shí)),也允許只在保護(hù)動(dòng)作