繼電保護課程設計

繼電保護課程設計題目220kV電網線路保護設計學院名稱電氣工程學院摘要：本文研究的是關于220kV電網繼電保護。通過本次設計掌握和鞏固電力系統(tǒng)繼電保護的相關專業(yè)理論知識，熟悉電力系統(tǒng)繼電保護的設計步驟和設計技能，根據技術規(guī)X,選擇和論證繼電保護的配置選型的正確性并培養(yǎng)自己在實踐工程中的應用能力、創(chuàng)新能力和獨立工作能力。有繼電保護配置與選型的問題，還有電力系統(tǒng)的結構和運行問題。尤其，對于本文中1.1電力系統(tǒng)繼電保護概論 1.2對繼電保護動作的根本要求 1.3繼電保護的構成 22220KV電網元件參數的計算42.1設計原如此和一般規(guī)定 42.2220KV電網元件參數計算原如此 442.3發(fā)電機參數的計算 52.4變壓器參數的計算 62.4.1雙繞組變壓器參數計算公式： 62.5輸電線路參數的計算 93輸電線路上TA、TV與中性點接地的選擇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變壓器中性點接地方式的選擇 3.2.1變壓器中性點接地的位置和數目的具體選擇原如此 4短路電流的計算134.1.1電力系統(tǒng)短路計算的主要目的是： 4.2運行方式確定的原如此 4.3網絡等效圖的化簡…………154.4關于相間距離保護的短路計算 4.4.1對1QF而言： 4.4.2最大分支系數Kb,max的計算 2/414.5關于零序電流保護的短路計算 4.5.1零序電流3Im的計算 204.5.2最大三相短路電路的計算r3)285自動重合閘325.1.1概述 5.1.2自動重合閘的配置原如此 5.2自動重合閘的根本要求 電力網主接線圖…………………37word1.1電力系統(tǒng)繼電保護概論繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術上滿足選擇性、速動性、靈敏性和(1)選擇性所謂速動性就是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障，對提高電力系統(tǒng)運行的可靠性具有重大的意義。(3)靈敏性所謂繼電保護裝置的靈敏性是指電氣設備或線路在被保護X圍內發(fā)生短路故障或不word繼電保護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微機繼電保護的特點(1)維護調試方便件完好，對于以成熟的軟件，只要程序和設計時一樣(這很容易檢查),就必然會達到(2)可靠性高(3)易于獲得附加功能(4)靈活性大word(5)保護性能得到很好改善word2220kV電網元件參數的計算運行，防止事故發(fā)生或擴大起了重要作用。應根據審定的電力系統(tǒng)設計(二次局部)原2.2220kV電網元件參數計算原如此(1)參數計算需要用到標幺值或有名值，因此做下述簡介。標幺值=實際有名值(任意單位)/基準值(與有名值同單位)U*=U/UBZ*=Z/ZBS*=S/SB使用標幺值，首先必須選定基準值。電力系統(tǒng)的各電氣量基準值的選擇，在符合電IB=SB/√3UBwordUB和SB原如此上選任何值都可以，但應根據計算的內容與計算方便來選擇。通常UB多項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)電機的總功率；有時也可取一整數，如100、1000MVA等。(2)標幺值的歸算本網絡采用近似計算法近似計算：標幺值計算的近似歸算是用平均額定電壓計算。標幺值的近似計算可以就在各電壓級用選定的功率基準值和各平均額定電壓作為電壓基準來進展。結合本網絡選取2.3發(fā)電機參數的計算發(fā)電機的電抗有名值：發(fā)電機的電抗標幺值：Ux——發(fā)電機的額定電壓；Ug——基準電壓230kV;Sv——發(fā)電機額定容量235.294MVAP=200MWUx=15.8kVcosφ=0.85X°word發(fā)電機編號因數出口電壓(kV)1有名值標幺值ΩΩ2.4變壓器參數的計算2.4.1雙繞組變壓器參數計算公式：Sv——變壓器額定容量.2.4.2三繞組變壓器參數的計算公式(1)各繞組短路電壓百分值(2)各繞組的電抗有名值：word基準容量1000MVA;Uv——發(fā)電機的額定電壓；Ug——基準電壓230kV。(4)西萬莊變壓器參數計算：:Sx=240MWUk?2%=11.50Uk23%=7.60Uk?%=23.70word二一對于高碑店變壓器參數計算原如此與2.4.2(4)一樣，計算結果如表2.2所示：表2.2各變壓器參數計算結果變壓器編號容量繞組型式短路電壓百分值Uk(%)等值電抗標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：對普通(非自耦)三繞組變壓器，按如上方法求得的三個電抗中，有一個可能是負值，這是由于這種變壓器的三個繞組中，必有一個在結構上處于其它兩個繞組之間，而這個處于居中位置的繞組與位于它兩側兩個繞組間的兩個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輸電線路參數的計算x?——每公里線路正序電抗值Q/KM;Sg——基準容量1000MVA:Ug——基準電壓230kV。=(0.0785+j0.4)×∠78.9°Ω=3×∠78.9°2=3×∠78.90對于其它線路：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)的計算原如此與2.5(2)一樣，計算結果如表2.3所示：表2.3線路參數計算結果線路名稱型號正、負序阻抗(標幺值)正、負序阻抗(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與中性點接地的選擇word3.1輸電線路上TA、TV變比的選擇(1)型號：電流互感器的型號應根據作用環(huán)境條件與產品情況選擇。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—電流互感器一次側額定電流.(4)準確等級：用于保護裝置為0.5級，用于儀表可適當提高。S2—電流互感器二次負荷；Sn—電流互感器額定負荷φ.(6)輸電線路上CT的選擇：根據最大極限電流來選擇。3.1.2TA變比與型號的選擇TA二次側的電流為5A(1)對大神線而言對于大西線，神西線，神南線，南高線，房高線同3.1(2)的選擇原如此與結果一樣，TA變比均為：1200/5,由《發(fā)電廠電氣局部課程設計參考資料》查的型號為LCW—220(2)對房天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計參考資料》查的(第三個字母)—電纜型；(3)TV的配置原如此型式：電壓互感器的型式應根據使用條件選擇，在需要檢查與監(jiān)視一次回路單相接地時，應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X圍：1.1Un>U1二次電壓：100V準確等級：電壓互感器應在哪一準確度等級下工作，需根據接入的測量儀表。繼電器與自動裝置與設備對準確等級的要求來確定。(4)TV變比與型號的選擇線路電壓均為220kV,由《發(fā)電廠電氣局部課設參考資料》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變壓器中性點接地方式的選擇通常，變壓器中性接地位置和數目按如下兩個原如此考慮：一是使零序電流保護裝置在系統(tǒng)的各種運行方式下保護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的過電壓。為此，應使變壓器中性點接地數目和位置盡可能保持不變。3.2.1變壓器中性點接地的位置和數目的具體選擇原如此word(1)對單電源系統(tǒng)，線路末端變電站的變壓器一般不應接地，以提高保護的靈敏度(2)電源端的變電所只有一臺變壓器時，其變壓器的中性點應直接接地；變電所有(3)雙母線運行的變電所有三臺與以上變壓器時，應按兩臺變壓器中性點直接接地(4)對于其他由于特殊原因不滿足上述規(guī)定者，應按特殊情況臨時處理。例如，可選擇結果如下：某某發(fā)電廠A的兩臺為T、T?;西萬莊變電站C端的一臺為T;高碑店變4短路電流的計算word(1)在選擇電氣主接線時，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)在選擇電氣設備在正常運行和故障情況下都能安全可靠的工作，同時又力求節(jié)(3)在選擇繼電保護裝置和進展整定計算時，需進展各種短路電流計算，依次據短(2)短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。(3)故障前所有接點的電壓均等于平均額定電壓，其標幺值為1。(4)不考慮短路點的電弧阻抗和勵磁電流。4.2運行方式確定的原如此表4.1系統(tǒng)運行方式的結果斷路器編號運行方式最大開機容量最大，線路BC斷開，系統(tǒng)S最大最小開機容量最小，閉環(huán)運行，系統(tǒng)S最小word最大開機容量最大，線路AC斷開，系統(tǒng)S最大最小開機容量最小，閉環(huán)運行，系統(tǒng)S最小最大開機容量最大，閉環(huán)運行，系統(tǒng)S最大最小開機容量最小，閉環(huán)運行，系統(tǒng)S最小最大開機容量最大，閉環(huán)運行，系統(tǒng)S最大最小開機容量最小，閉環(huán)運行，系統(tǒng)S最小4.3網絡等效圖的化簡圖4.1正序等效網絡圖word6(1)最小分支系數Kb,min的計算wordX?=0.588+0.614=1.2024.4.2最大分支系數Kb,max的計算網絡等效圖如下所示：word圖4.5關于最大分支系數Kb,max等效網絡化簡圖(1)圖4.6關于最大分支系數Kb,max等效網絡化簡圖(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2QF,7QF和8QF最大和最小分支系數的計算原理同4.4(1)一樣，計算結果如表4.2所示。序號短路位置系統(tǒng)運行方式分支系數1距6QF85%處開機容量最小，線路AC斷開，系統(tǒng)1-62C母線處短路開機容量最大，閉環(huán)，系統(tǒng)1-6最小，3距3QF85%處開機容量最大，線路BC斷開，系統(tǒng)1-64D母線處短路開機容量最小，閉環(huán)，系統(tǒng)1-6最大，5距9QF85%處開機容量最大，閉環(huán)，系統(tǒng)2最小，系6D母線處短路開機容量最大，AC斷線，系統(tǒng)2最大，7距3QF85%處開機容量最小，線路AB斷開，系統(tǒng)2、word8B母線處短路開機容量最大，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母線短路時的等效正序化簡網(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母線處短路時流過保護的最大零序電流序號短路位置系統(tǒng)運行方式故障類型流過保護的最大零序電流(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的計算word圖4.12距1號斷路器15%處短路時的等效正序網圖4.13距1號斷路器15%處短路時的等效正序化簡網(1)圖4.14距1號斷路器15%處短路時的等效正序化簡網(2)X=X?//X?=0.326//1.479=0.26724/41wordX6,an=0,411'HS?圖4.16距1號斷路器15%處短路時的等效零序化簡網(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母線短路時的等效零序化簡網Xc=X??+X?=0.848X?=X?//0.588=0.659//0.588=0.3131?min=(I?X??+l?X?)/X?=1.049(KA)結果如表4.4所示。word表4.4各種形式短路時流過保護的最小零序電流序號短路位置系統(tǒng)運行方式故障類型流過保護的最小零序電流(KA)1距1號斷路器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算1)(1)B母線短路時流經1號斷路器的最大三相短路電路的計算I3)圖4.22B母線短路時的等效網絡圖圖4.23B母線短路時的等效化簡圖(1)XB4才圖4.24B母線短路時的等效化簡圖(2)X=X?//X=0.822//0.601=0.347的最大三相短路電路的計算(2)對于：A母線短路時流經2號斷路器的最大三相短路電路的計算；D母線短路時流經7號斷路器的最大三相短路電路的計算；A母線短路時流經8號斷路器的最大三相短路電路的計算原理與4.5〔3〕一樣，計算結果如表4.5所示。表4.5最大三相短路電流序號短路位置系統(tǒng)運行方式故障類型流過保護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4.5.3零序保護中最小分支系數Kb,min的計算運行方式：開機容量最小，系統(tǒng)1-6最大運行方式，AC斷線。最小分支系數的計算原理同4.5(4)一樣，計算結果如表4.6序號短路位置系統(tǒng)運行方式分支系數1距6QF15%處開機容量最小，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%處開機容量最小，線路AB斷開，系統(tǒng)線。Kmin(8QF)word5自動重合閘在110kV級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，當用電設備允許且無備用電源自動投入時，應裝設自動重合閘裝置；(2)旁路斷路器和兼作旁路的母聯(lián)斷路器或分段斷路器，應裝設自動重合閘裝置；(3)低壓側不帶電源的降壓變壓器，可裝設自動重合閘裝置；(4)必要時，母線故障也可采用自動重合閘裝置。總結多年來自動重合閘運行的經驗可知，線路自動重合閘的配置和選擇應根據不同系統(tǒng)結構、實際運行條件和規(guī)程要求具體確定。在本此所設計的220kV中性點直接接地電網中，采用綜合自動重合閘裝置。(1)由值班人員手動操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時。(2)手動投入斷路器，由于線路上存在故障，隨即由保護動作將其斷開.因為在這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)以與變壓器內部故障，差動或瓦斯保護動作使斷路器跳閘時，均應使閉鎖裝置不進使斷路器重新合閘。在某些情況下(如使用單相重合閘時),也允許只在保護動作