110KV单电源环形网络继电保护设计――2、4、6保护

河南科技大学课程设计说明书课程名称继电保护课程设计题目110KV单电源环形网络继电保护课程设计--2、4、6保护学院农业工程学院班级学生姓名指导教师邱兆美日期2014.11.29农业工程学院课程设计说明书课程设计任务书课程设计名称继电保护课程设计学生姓名专业班级农电111班设计题目110KV单电源环形网络继电保护设计——2、4、6保护一、课程设计目的专业课程设计，一方面使学生获得综合运用学过的知识进行电力变电所、牵引变电所各主要元件的保护设计及整定和保护设备的选型的基本能力，另一方面能巩固与扩大学生的电气综合设计知识，为毕业设计做准备，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。学生通过专业课程设计，应在下述各方面得到锻炼：1.掌握继电保护保护方案的确定原则，整定计算的一般步骤，了解系统运行方式的确定，保护整定系数的分析与应用，前后级整定配合的基本原则；2.掌握保护、控制、测量、信号回路阅读和设计基本方法；3.学习相关保护设备的选择和一般的维护。二、设计内容和要求1．短路计算。必须说明系统运行方式、短路点与短路类型的决定原则或依据。2．保护方式的选择及整定计算。要求说明选用保护方式的原则，各保护的整定计算条件，并用表格列出整定计算结果。3．绘制保护原理接线图。要求绘制单线原理接线图及某一元件保护原理展开图。4．对保护的评价。要求从选择性、灵敏性和速动性、可靠性四个方面来评价所采用保护的质量。5．编写设计说明书。不少于2000字的说明书。三、设计任务和要求1．原始数据线路AB、BC、CA的最大负荷电流分别为220Ａ、130Ａ、220Ａ，负荷的自起动系数5.1ssK；网络中各线路采用带方向或不带方向的电流电压保护，变压器采用纵联差动保护作为主保护，变压器为Ｙ，d11接线；发电厂的最大发电容量为3×50MW，最小发电容量为2×50MW(发变组停运)；农业工程学院课程设计说明书各变电所引出线上的后备保护动作时间如图示，后备保护的时限级差△t＝0.5s；线路的电抗每公里均为0.4Ω；电压互感器的变比1.0/110TVn，AB、AC线路电流互感器变比5/300TAn，其它参数如图所示。20MVA60MVAcosφ＝0.85X″2×40MVA2×20MVA3×50MW2．设计要求确定保护2、4、6的保护方式，以及它们的opI、opU、senK和opt；绘制保护4的接线图及网络单线图；对本网络所采用的保护进行评价。四、时间进度安排1．明确任务和文献查找：1天2．短路计算：2天3．保护方式选择及整定计算：2天4．绘制保护原理接线图：2天5．编写说明书：2天6．准备答辩及答辩：1天五、主要参考文献1.崔家佩.《电力系统继电保护及安全自动整定计算》.北京：中国电力出版社，20062.张保会，尹项根.《电力系统继电保护》（第二版）.中国电力出版社,2009农业工程学院课程设计说明书3.许建安.《继电保护整定计算》.北京：中国水利水电出版社，20034.李光琦.《电力系统暂态分析》（第三版）.北京：中国电力出版社，2007指导教师签字：年月日农业工程学院课程设计说明书单电源环形网络继电保护设计——2、4、6保护摘要《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特安排了本次课程设计。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。关键词：电力系统，继电保护，环形网络农业工程学院课程设计说明书目录第一章绪论....................................................1§1.1设计的意义.................................................1§1.2设计的目的.................................................1第二章设计内容..................................................3§2.1计算网络各参数............................................3§2.2运行方式的选定原则........................................4§2.3短路电流计算...............................................5§2.3.1计算BC线路其最大运行方式短路电流....................5§2.3.2计算BC线路其最小运行方式短路电流....................7§2.4线路保护配置的一般原则.....................................9§2.5110KV线路继电保护和自动装置的配置........................9§2.5.1保护装置的配置.......................................9§2.5.2自动装置配置........................................10§2.6距离保护整定计算.........................................11§2.6.1AC线路6QF的整定...................................11§2.6.2BC线路4QF的整定...................................13§2.6.3AB线路2QF的整定...................................14§2.7保护4的继电保护接线图....................................17第三章保护评价.................................................19第四章设计心得.................................................21参考文献...........................................................22农业工程学院课程设计说明书1第一章绪论专业课程设计，一方面使学生获得综合运用学过的知识进行电力变电所、牵引变电所各主要元件的保护设计及整定和保护设备的选型的基本能力，另一方面能巩固与扩大学生的电气综合设计知识，为毕业设计做准备，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。§1.1设计的意义通过专业课程设计，应在下述各方面得到锻炼：1.掌握继电保护保护方案的确定原则，整定计算的一般步骤，了解系统运行方式的确定，保护整定系数的分析与应用，前后级整定配合的基本原则；2.掌握保护、控制、测量、信号回路阅读和设计基本方法；3.学习相关保护设备的选择和一般的维护。§1.2设计的目的农业工程学院课程设计说明书2根据原理图及数据：（1）确定保护2、4、6的保护方式，以及它们的opI,senK,和opt。（2）绘制保护4的接线图及网络单线图；（3）对本网络所采用的保护进行评价。农业工程学院课程设计说明书3第二章设计内容§2.1计算网络各参数计算短路电流时，各电气量如电流、电压、功率和电抗等的数值，可用有名值表示，也可用标么值表示。为了计算方便，在低压系统中宜用有名值计算法，在高压系统中宜用标么值计算法。标么值计算法：标么值就是相对值算法，用新选单位进行某物理量的衡量，衡量的值称标么值。有名值计算法：每个电气参数的单位是有名的，而不是相对值。在比较简单的网络中计算短路电流也常常采用此方法，在使用此方法计算短路电流时，应特别注意的是:必须将各电压等级的电气参数都归算到同一电压等级上来。(1)电机参数的计算发电机的电抗标幺值：X∗=X′′d(%)SB/100SN式中X′′d(%)——发电机次暂态电抗；UN——发电机的额定电压；SB——基准容量100MVA；SN——发电机额定容量，单位MVA。（2）变压器参数的计算双绕组变压器电抗标幺值：XT∗=UK(%)SB/100SN式中UK(%)——变压器短路电压百分值；UN——发电机的额定电压；SB——基准容量100MVA；SN——变压器额定容量，单位MVA。假设选取基准功率Sd=100MV⋅A；基准电压Ud=115KV；农业工程学院课程设计说明书4基准电流Id=Sd/3Ud=100×103/(3×115)=0.525KA，基准电抗Zd=Ud/3Id=115×103/(3×0.502)=132.25Ω。（3）电机及变压器参数的计算X*G1=X*G2=X*G3=X′′d×Sd/SN=0.129×100×0.85/50=0.219∙X*T1=X*T2=UK（%）×Sd/100SN=10.5×100/(100×40)=0.263∙X*T3=UK（%）×Sd/100SN=10.5/60=0.175∙X*T4=X*T5=X*T6=UK（%）×Sd/100SN=10.5/20=0.525（4）输电线路参数的计算Z*L∙AB=ZL×AB×Sd/Ud2=0.4×40×100/1152=0.121Z*L∙BC=ZL×BC×Sd/Ud2=0.4×30×100/1152=0.091Z*L∙CA=ZL×CA×Sd/Ud2=0.4×50×100/1152=0.151§2.2运行方式的选定原则确定运行方式就是确定最大和最小运行方式，通常都是根据最大运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，在其它运行方式下也一定能保证选择性，灵敏度的校验应根据最小运行方式来校验，因为只要在最小运行方式下灵敏度一定能满足要求。（1）最大运行方式在相同地点发生相同类型短路时流过保护安装处的电流最大，对继电保护而言称为系统最大运行方式，对应的系统等值阻抗最小。它是指供电系统中的发电机，变压器，并联线路全投入的运行方式。系统在最大运行方式工作的时候，等值阻抗最小，短路电流最大，发电机容量最大。（2）最小运行方式在相同地点发生相同类型短路时流过保护安装处的电流最小，对继电保护而言称为系统最小运行方式，对应的系统等值阻抗最大。它是农业工程学院课程设计说明书5指供电系统中的发电机，变压器，并联线路部分投入的运行方式。系统在最小运行方式工作的时候，等值阻抗最大，短路电流最小，发电机容量最小。其计算如下：最大运行方式下的最小电源阻抗为：ZS∙min=（0.258/2+0.263/2）∥（0.258+0.175）=0.261∥0.433=0.163最小运行方式下的最大电源阻抗为：ZS∙max=0.258/2+0.263/2=0.261§2.3短路电流计算计算最大短路电流,并计算各段路点的短路电流Ik。为计算动作电流，应该计算最大运行方式下的三相短路电流，为检验灵敏度要计算最小运行方式下的两相短路电流。而对于短路点的选择一般选择在高、低压母线上和电气设备接线处。为计算2QF、4QF、6QF的整定值，根据如上系统图可知，最大运行方式要求1QF断开，等值阻抗图如图2.3.1。图2.3.1最大运行方式下三相短路等值阻抗图§2.3.1计算BC线路其最大运行方式短路电流CA线路断开，C端发生短路故障，各序网图如下所示正序农业