某电网110kV输电线路的保护配置与整定计算

题目：某电网110kV输电线路的保护配置与整定计算专业：电气工程及其自动化主要内容•本次设计主要分为四章，第一章绪论主要对继电保护进行综述，包括继电保护的作用，继电保护的基本要求，继电保护的基本原理、构成及继电保护的发展史。第二章介绍输电线路的距离保护及其优缺点以及零序电流保护。第三章进行110kV电网线路保护设计及故障点的选择和正序、负序零序网络的制定，电网各元件等值电抗计算，零序短路电流计算。第四章对距离保护及零序电流保护进行整定计算及校验。1绪论•设计目的和意义•继电保护及自动装置是电力系统的重要组成部分。对保证电力系统的安全经济运行,防止事故发生和扩大起到关键性的决定作用。由于电力系统的特殊性,电气故障的发生是不可避免的。一旦发生局部电网和设备事故,而得不到有效控制,就会造成对电网稳定的破坏和大面积停电事故。现代化大电网对继电保护的依赖性更强,对其动作正确率的要求更高。1.1保护装置的组成部分•继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分等部分组成。•测量部分：被保护对象输入有关信号，再与给定的整定值比较，以判断是否发生故障或不正常运行状态。•逻辑部分：依据测量部分输出量的性质、出现的顺序或其组合，进行逻辑判断，以确定保护是否应该动作。•执行部分：依据前面的环节判断得出的结果予以执行：跳闸或发出信┌───┐┌───┐┌───┐输入信号─→│测量│─→│逻辑│─→│执行│─→输出信号└───┘└───┘└───┘↑└整定值1.2对电力系统继电保护的基本要求•(1)选择性：是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。•(2)速动性：是指快速地切除故障，以提高电力系统并列运行稳定，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作，切除故障。•(3)灵敏性：是指保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反应能力，灵敏性常用灵敏系数来衡量。•(4)可靠性：是指在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反应的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动）。而在不属于该保护动作的其它任何情况下，则不应该动作（即不误动）。1.3继电保护的任务•继电保护装置，就是指能反应电力系统中电器元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：•（1）自动，迅速，有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。•（2）反应电器元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无正常值班人员），而动作于发出信号，减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。•故障包括各种短路和断路，同时最常见也是最危险的故障是发生各种型式的短路，发生短路时会造成故障点通过很大的短路电流并可能会产生电弧，使故障元件损坏；短路电流通过非故障原件，由于发热和电动力的作用，引起损坏及缩短它们的使用寿命；电力系统中部分地区的电压大大下降，破坏用户工作的稳定性或影响工厂的产品质量；破坏电力系统并列运行稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。•不正常运行状态是指电力系统中电器元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、频率降低、过电压、电力系统振荡等。故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。2距离保护的基本性质•电流、电压保护的主要优点是简单、可靠、经济，但他们的灵敏性受系统运行方式变化的影响较大，特别是在重负荷、长距离、电压等级高的复杂网络中，很难满足选择性，灵敏性及快速切除故障的要求，为此，必须采用性能完善的保护装置，距离保护。•2.1距离保护•距离保护：反应映故障点至保护安装处之间的距离，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。该装置的主要元件为距离（阻抗）继电器，它可以根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护具有选择性地切除故障线路2.2距离保护的综合评价•主要优点：与电流电压保护相比较，距离保护具有以下优点：•（1）灵敏度高。阻抗继电器反映了正常工作情况与短路故障时的电流、电压质的变化，断路故障是电流增大，电压降低，阻抗的变化量更加显著。所以，比反应单一物理量的电流、电压保护的灵敏度高。•（2）保护范围与选择不受系统运行方式的影响。当系统运行方式改变时，短路故障电流和母线剩余电压都发生变化。例如，在最小运行方式下，短路故障电流减小，电流速断保护要缩短保护范围，过电流保护要降低灵敏度。而距离保护由于短路点至保护安装处的点阻抗取决于短路点至保护安装处距离，不受系统运行方式的影响，因此，距离保护的保护范围与选择性不受系统运行方式的影响。•（3）迅速动作的范围比较长。距离保护常采用阶梯型时限特性，由于距离保护的保护范围基本上不受系统运行方式的影响，所以距离保护Ⅰ段的保护范围比电流速断保护范围长，距离保护Ⅱ段的保护范围比时限电流速断保护范围长，因而距离保护迅速动作的范围较长。•（4）能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求；阻抗继电器是同时反应电压的降低和电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度。其中Ⅰ段距离保护基本不受运行方式的影响，而Ⅱ、Ⅲ段受系统运行变化的影响也较电流保护要小一些，保护区域比较稳定。•主要缺点：不能实现全线瞬动。对双侧电源线路，将有全线的30﹪～40﹪的第Ⅱ段时限跳闸，这对稳定有较高要求的超高压远距离输电系统来说是不能接受的。阻抗继电器本身较长复杂，还增设了振荡闭锁装置，电压断线闭锁装置，因此距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些。2.3零序电流保护•对于110KV线路采用中性点直接接地方式，当中性点接地的电网中发生短路时将出现很大的零序电流，因此利用零序电流构成接地短路的保护。•当中性点直接接地的电网中发生短路时，将出现很大的零序电流，而在正常情况下它们是不存在的。因此，利用零序电流来构成接地短路的保护，就有显著的特点。•因此利用距离保护和零序电流保护作为110KV线路的主要保护装置。三段式距离保护基本配置原则：距离I段：保护本线路全长的80%-85%距离II段：与距离I段配合作为本线路的主保护距离III段：保护线路的全长作为本线路的后备保护以及相邻线路保护装置及断路器拒动的后备保护3110kV电网线路保护设计110kV系统线路主接线图3.1故障点的选择和正、负、零序网络的制定•在整个系统中选择了4个短路点d1、d2、d3、d4。之所以选这四个点是因为本系统需要零序电流保护，通过这四点算出最大最小零序电流为后面的零序电流整定奠定基础等值电路图和各短路点d1短路时的正序网络图d1短路时的零序网络图3.2电网各元件等值电抗计算•电网各元件等值电抗计算•零序短路电流的计算23-25•零序短路电流计算成果4距离保护整定计算•距离保护整定计算和校验•零序电流保护的整定计算27-34•继电保护距离保护计算成果继电保护零序电流保护的整定计算成果•通过对保护的整定计算和校验，所设计线路的保护装置满足电力系统继电保护的基本要求，因此所设计线路满足要求。