短路计算及继电保护整定系统的设计

四川信息职业技术学院毕业设计说明书设计题目:短路计算及继电保护整定系统的设计专业:建筑电气工程技术班级:建电09-1学号:0912023姓名:黄治佳指导教师:徐志刚二O一一年十二月二十日四川信息职业技术学院毕业设计任务书学生姓名黄治佳学号0912023班级建电09-1专业建筑电气工程技术设计（或论文）题目短路计算及继电保护整定系统的设计指导教师姓名职称工作单位及所从事专业联系方式备注徐志刚高级教师四川信息职业技术学院13219911966设计（论文）内容：1.查阅与课题相关的技术参考资料。2.继电保护的任务，继电保护的选择。3.短路电流的计算。4.继电保护的整定计算。5.撰写毕业论文，观点明确，证据充足，层次清楚，不少于五千字。进度安排：了解课题，查阅相关资料。（3周）计划安排时间，收集相关资料，熟悉软件（4~5周）构思设计，进行相关思考，设计。（6~10周）参数设定，论文设计。（11~12周）检查修改，打印设计。（13~14周）PPT的制作与答辩。（15~16周）主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：尹项根，曾克娥．电力系统继电保护原理与应用［M］．华中科技大学出版社，2001.许建安，王风华．电力系统继电保护整定计算［M］．中国水利水电出版社，2007.钟自勤．继电保护装置及二次回路故障检修典型实例［M］．机械工业出版社，2006.吴必信．电力系统继电保护同步训练［M］．中国是力出版社，2003．刘学军．继电保护原理北京［M］．中国电力出版社，2004．孙丽华．电力工程基础［M］．机械工业出版社，2005．刘介才．工厂供电［M］．机械工业出版社，2001．审批意见教研室负责人：年月日四川信息职业技术学院毕业设计(论文)第I页目录摘要....................................................................1第1章我国电力系统......................................................2第2章短路电流的计算....................................................32.1短路电流的计算的意义..............................................32.2电网的等值电路及元件参数的计算....................................32.3运行方式的选定原则................................................72.4网络等效图........................................................82.5短路电流的计算....................................................8第3章线路的保护方式的确定.............................................113.1线路保护配置的一般原则...........................................113.2保护方式的确定及动作值的整定.....................................113.3220KV单电源环网的整定计算.......................................13第4章系统保护配置图及线路保护展开图...................................234.1系统保护配置图...................................................234.2线路保护的展开图.................................................23结论...................................................................25参考文献................................................................26四川信息职业技术学院毕业设计(论文)第1页摘要继电保护作为电力系统的第一道防线，在防止故障及扰动上发挥着重要的作用，是电力系统的重要组成部分，其正常工作与否将对电力系统的运行将造成重大影响。本文对220KV环形网络进行保护整定计算。首先画出本环形电网的等值电路并计算其元件参数如电抗标幺值等。其次对本电网的运行方式进行选定并画出它的网络等效图，计算该电网的最大运行方式下的三相短路电流和最小运行方式下的两相短路电流，并画出本系统的相间保护、零序电流保护的原理接线图。然后对本电网进行解环，把它分为两个系统，利用三段式保护来确定各段线路相间短路保护和后备保护的整定值及灵敏度，从而使本网络可以实现某些要求，如保护方式接线简单、可靠；在线路全长都有速动保护等。若灵敏度不能达到要求则要采用电流电压联锁速断保护。再次就是利用高频保护做为电网的主保护来有效的保护线路的全长。最后就是画出系统的保护配置图和相间保护、线路保护的展开图。结果表明，本设计能基本实现拟达到的要求和技术指标。关键词继电保护；环形电网；整定计算四川信息职业技术学院毕业设计(论文)第2页第1章我国电力系统继电保护技术的发展现状继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的，它与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关。熔断器就是最初出现的简单过电流保护，时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备。由于电力系统的发展，用电设备的功率、发电机的容量不断增大，发电厂、变电站和供电网的结线不断复杂化，电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大，熔断器已不能满足选择性和快速性的要求，于是出现了作用于专门的断流装置的过电流继电器。本世纪初随着电力系统的发展，继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认为是继电保护技术发展的开端。自本世纪初第一代机电型感应式过流继电器（1901年）在电力系统应用以来，继电保护已经经历了一个世纪的发展。在最初的二十多年里，各种新的继电保护原理相继出现，如差动保护（1908年）、电流方向保护（1910年）、距离保护（1923年）、高频保护（1927年），这些保护原理都是通过测量故障发生后的稳态工频量来检测故障的。尽管以后的研究工作不断发展和完善了电力系统的保护，但是这些保护的基本原理并没有变，至今仍然在电力系统继电保护领域中起主导作用。继电保护装置是保证电力系统安全运行的重要设备。满足电力系统安全运行的要求是继电保护发展的基本动力。快速性、灵敏性、选择性和可靠性是对继电保护的四项基本要求。为达到这个目标，继电保护专业技术人员借助各种先进科学技术手段作出不懈的努力。经过近百年的发展，在继电保护原理完善的同时，构成继电保护装置的元件、材料等也发生了巨大的变革。继电保护装置经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微处理机式等不同的发展阶段。四川信息职业技术学院毕业设计(论文)第3页第2章短路电流的计算2.1短路电流的计算的意义短路电流计算是电力系统基本计算之一，根据电力系统的实际情况，可以采用标幺值或有名值计算，哪种方法方便就采用哪种方法。在高压系统中通常采用标幺值计算。对于已知电力系统结构和参数的网络，短路电流计算的主要步骤如下：（1）制定等值网络并计算各元件在统一基准值下的标幺值。（2）网络简化。对复杂网络消去电源点与短路点以外的中间节点，把复杂网络简化一个等值电势和一个等值电抗的串联电路或者多个有源支路并联的多支星形电路。（3）考虑接在短路点附近的大型电动机对短路电流的影响。（4）计算指定时刻短路点发生某种短路时的短路电流。2.2电网的等值电路及元件参数的计算220KV单电源环形网络如图2.1所图2.1220KV单电源环形网络2.2.1电网的等值电路四川信息职业技术学院毕业设计(论文)第4页选取基准容量MVA100Sd，基准电压KV230Ud，基准电流dI=ddUS3=0.251KA计算各元件电抗标幺值线路WL10.07572301001004.0X2*1＝线路WL20.0378230100504.0X2*2＝线路WL30.0605230100804.0X2*3＝变压器T1~T6：0.10812010010013SS100%UXXXXXXNdk*9*8*7*6*5*4故该电网的等值电路如图2.2所示。图2.2电网的等值电路图2.2.2网络元件参数的计算计算短路电流时，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。有名值计算法四川信息职业技术学院毕业设计(论文)第5页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有名值：N2NS100U(%)XXd（2.1）发电机的电抗标幺值：NBdSSXX100(%)*（2.2）式中(%)Xd——发电机次暂态电抗；NU——发电机的额定电压；BU——基准电压230KV；BS——基准容量100MVA；NS——发电机额定容量，单位MVA。发电机G1、G2和G3电抗的计算:已知：MW100PN0.85cos18.3(%)Xd则：A)117.647(MV85.0100cosPSNN0.153120100183.0S100S(%)XXNBd*由以上计算可得发电机参数结果如表2.1所示。表2.1发电机参数结果发电机编号容量（MW）功率因数次暂态电抗电抗标幺值G11000.850.1830.153G21000.850.1830.153G31000.850.1830.153（2）变压器参数的计算双绕组变压器电抗有名值：N2NKTS100U(%)UX（2.3）四川信息职业技术学院毕业设计(论文)第6页双绕组变压器电抗标幺值：NBk*TS100S(%)UX（2.4）式中(%)KU——变压器短路电压百分值；NU——发电机的额定电压；BU——基准电压230KV；BS——基准容量100MVA；NS——变压器额定容量。变压器T1~T6电抗的计算:)52.433(12010022013.0S100U(%)UX2N2NKT0.10812010010013S100S(%)UXNBk*T由以上计算可得变压器的参数如表2.2所示。表2.2变压器参数结果表变压器编号容量/MVA短路电压百分值Uk%电抗有名值/Ω等值电抗标幺值T112013%52.4330.108T212013%52.4330.108T312013%52.4330.108T412013%52.4330.108T512013%52.4330.108T612013%52.4330.108（3）输电线路参数的计算①线路AB正序电抗)40(1000.41X0.0756USXX2BB1*1负序电抗)40(XX210.0756XX*1*2零序电抗)140(X5.3X100.265X5.3X*1*0②线路BC四川信息职业技术学院毕业设计(论文)第7页正序电抗)20(500.4X10.0378USXX2BB1*1负序电抗)(20XX210.0378XX*1*2零序电抗)70(X5.3X100.132X5.3X*1*0③线路CA正序电抗)(32800.4X10.0605USXX2BB1*1负序电抗)(32XX210.0605XX*1*2零序电抗)(