110kV电网距离保护设计

一、原始数据系统接线图如下图所示，发电机以发电机—变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数如下：E=115/3kV，X1.G1=X2.G1=X1.G2=X2.G2=15，X1.G3=X2.G3=X1.G4=X2.G4=10，X1.T1~X1.T4=10，X0.T1~X0.T4=30，X1.T5=X1.T6=20，X0.T5=X0.T6=40，LAB=60km，LBC=40km，线路阻抗z1=z2=0.4/km，z0=1.2/km，IAB.L.max=ICB.L.max=300A，Kss=1.2，Kre=1.2，KIrel=0.85，KIIrel=0.75，KIIIrel=0.83负荷功率因数角为30，线路阻抗角均为75，变压器均装有快速差动保护。图110kV电网系统接线图摘要随着经济的发展，电力行业对我们来说越来越重要，但是在电力系统中的也伴随着各种故障。所以，随着电力系统的发展，继电保护也随之快速的进步。电力系统的运行中最常见也是最危险的故障是发生各种形式的各种短路。继电保护的任务就是在系统运行过程中发生故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和出现不正常现象时（过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等），能够自动、迅速、有选择性且可靠的发出跳闸命令将故障切除或发出各种相应信号，从而减少故障和不正常现象所造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统安全稳定的运行。本次课程设计是对110kV电网距离保护的整定。关键词：电力系统距离保护整定阻抗1前言随着自动化技术的发展，电力系统的正常运行、故障期间以及故障后的恢复过程中，许多控制操作日趋高度自动化。电力系统继电保护一次泛指继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统，包括继电保护的原理设计、配置、整定、调试等技术，也包括由获取电量信息的电压、电流互感器二次回路，经过继电保护装置的断路器跳闸线圈的一般套具体设备，如果需要利用通信手段传送信息，还包括通信设备。电力系统继电保护的基本任务是自动、迅速、有选择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损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。此时一般不要求迅速动作，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，以免暂短的运行波动造成不必要的动作和干扰引起的误动。在距离保护中应满足一下四个要求，即可靠性、选择性、速动性和灵敏性。这几个之间，紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体电力系统运行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每个电力原件的继电保护。充分发挥和利用继电保护的科学性、工程技术性，使继电保护为提高电力系统运行的安全性、稳定性和经济性发挥最大效能。这次课程设计以最常见的110kV电网线路保护设计为例进行分析设计，要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。特别是对继电保护、电力系统、电路、发电厂的电气部分有一定的研究。重点进行了继电保护中最大和最小运行方式分析，线路的相间和接地保护。2运行方式分析2.1保护1的最大和最小运行方式1.保护1的最大运行方式分析保护1的最大运行方式就是指流过保护1的电流最大即G1、G2两个发电机共同运行，而变压器T1、T2都并联运行的方式，如图2.1所示。图2.1保护1最大运行方式2.保护1的最小运行方式分析保护1的最小运行方式就是指流过保护1的电流最小即是在G1和G2只有一个工作，变压器T1、T2中有一个工作时的运行方式，如图2.2所示。图2.2保护1最小运行方式2.2保护2的最大和最小运行方式1保护2的最大运行方式保护2的最大运行方式就是指流过保护2的电流最大即G3、G4两个发电机共同运行，而变压器T3、T4都并联运行的方式，如图2.3所示图2.3保护2最大运行方式2保护2的最小运行方式保护2的最小运行方式就是指流过保护2的电流最小即是在G3和G4只有一个工作，变压器T3、T4中有一个工作时的运行方式，如图2.4所示图2.4保护2的最小运行方式2.3保护3的最大和最小运行方式1.保护3的最大运行方式分析保护1的最大运行方式就是指流过保护3的电流最大即G1、G2两个发电机共同运行，而变压器T1、T2都并联运行的方式，如图2.5所示图2.5保护3最大运行方式2保护3的最小运行方式分析保护3的最小运行方式就是指流过保护3的电流最小即是在G1和G2只有一个工作，变压器T1、T2中有一个工作时的运行方式，如图2.6所示图2.6保护3最小运行方式2.4保护4的最大和最小运行方式1保护4的最大运行方式保护4的最大运行方式就是指流过保护4的电流最大即G3、G4两个发电机共同运行，而变压器T3、T4都并联运行的方式，如图2.7所示图2.7保护4最大运行方式2保护4的最小运行方式保护4的最小运行方式就是指流过保护4的电流最小即是在G3和G4只有一个工作，变压器T3、T4中有一个工作时的运行方式，如图2.8所示图2.8保护3最小运行方式3相间距离保护的配置和整定3.1保护1的配置和整定保护1的Ⅰ段整定保护1的整定阻抗为Zset.1Ⅰ=KrelⅠz1LAB=20.4Ω保护1的动作时间t1Ⅰ=0s保护1的Ⅱ段整定保护1的Ⅱ段阻抗整定保护1的Ⅱ段整定可以根据两个原则相配，选其中小的一个值为准。当与相邻下级线路距离保护I段相配合时，Zset.3Ⅰ=KrelⅠz1LBC=13.6ΩZset.1Ⅱ=KrelⅡ(ZAB+Zset.3Ⅰ)=28.3Ω当与相邻变压器的快速保护相配合时，Zset.1Ⅱ=KrelⅡ(ZAB+ZT.34)=33Ω则保护1的Ⅱ段整定阻抗为28.3Ω保护1的Ⅱ段动作时间t1Ⅱ=0.5s保护1的Ⅱ段灵敏度校验Ksen.1.ABⅡ=Zset.1ⅡZAB=1.1751.25不满足要求，则取Zset。1Ⅱ=33Ω，Ksen.1。ABⅡ=1.3751.25，满足要求保护1的Ⅲ段整定保护1的Ⅲ段阻抗整定按照按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定ZL.min=U̇L.minİL.max=190.53ΩZset.1Ⅲ=KrelⅢZL.minKSSKre)cos(Lset=155.31Ω保护1的Ⅲ段整定时间t1Ⅲ=1s保护1的Ⅲ段灵敏校验作近后备时，按本线路末端短路校验可得Ksen.1.近Ⅲ=Zset.1ⅢZAB=6.471.5作远后备时，按相邻线路末端短路校验可得Ksen.1.远Ⅲ=Zset.1ⅢZAB+ZBC=3.881.2满足要求。保护1的动作特性图3.2保护2的配置和整定保护2的Ⅰ段整定保护2的整定阻抗为Zset.2Ⅰ=KrelⅠz1LAB=20.4Ω保护2的动作时间t2Ⅰ=0s保护2的Ⅲ段整定保护2的Ⅲ段阻抗整定按照按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定ZL.min=U̇L.minİL.max=190.53ΩZset.2Ⅲ=KrelⅢZL.minKSSKre)cos(Lset=155.31Ω保护2的Ⅲ段整定时间t2Ⅲ=0.5s保护2的Ⅲ段灵敏校验Ksen.2.ABⅢ=Zset.2ⅢZAB=6.471.5满足要求。3.3保护3的配置和整定保护3的Ⅰ段整定保护3的整定阻抗为Zset.3Ⅰ=KrelⅠz1LBC=13.6Ω保护3的动作时间t3Ⅰ=0s保护3的Ⅲ段整定保护3的Ⅲ段阻抗整定按照按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定ZL.min=U̇L.minİL.max=190.53ΩZset.3Ⅲ=KrelⅢZL.minKSSKre)cos(Lset=155.31Ω保护2的Ⅲ段整定时间t3Ⅲ=0.5s保护2的Ⅲ段灵敏校验Ksen.3.BCⅢ=Zset.3ⅢZBC=9.711.5满足要求。3.4保护4的配置和整定保护4的Ⅰ段整定保护4的整定阻抗为Zset.4Ⅰ=KrelⅠz1LBC=13.6Ω保护4的动作时间t4Ⅰ=0s保护4的Ⅱ段整定保护4的Ⅱ段阻抗整定保护4的Ⅱ段整定可以根据两个原则相配，选其中小的一个值为准。当与相邻下级线路距离保护I段相配合时，Zset.4Ⅱ=KrelⅡ(ZAB+Zset.2Ⅰ)=27.3Ω当与相邻变压器的快速保护相配合时，Zset.4Ⅱ=KrelⅡ(ZAB+ZT.34)=27Ω则保护4的Ⅱ段整定阻抗为27Ω保护4的Ⅱ段动作时间t4Ⅱ=0.5s保护4的Ⅱ段灵敏度校验Ksen.4.BCⅡ=Zset.4ⅡZBC=1.691.25满足要求。保护4的Ⅲ段整定保护4的Ⅲ段阻抗整定按照按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定ZL.min=U̇L.minİL.max=190.53ΩZset.4Ⅲ=KrelⅢZL.minKSSKre)cos(Lset=155.31Ω保护4的Ⅲ段整定时间t4Ⅲ=1s保护4的Ⅲ段灵敏校验作近后备时，按本线路末端短路校验可得Ksen.4.近Ⅲ=Zset.1ⅢZBC=9.711.5作远后备时，按相邻线路末端短路校验可得Ksen.4.远Ⅲ=Zset.1ⅢZAB+ZBC=3.881.2满足要求。4接地距离保护的配置和整定4.1保护1的配置和整定保护1的Ⅰ段整定保护1的整定阻抗为Zset.1Ⅰ=KrelⅠz1LAB=20.4Ω保护1的动作时间t1Ⅰ=0s保护1的Ⅱ段整定分支系数的计算在BC接地短路的故障情况下，可以得到如图4.1所示的等值电路。U00.85ZBC0.15ZBCZABZT34ZT56ZT12IABIBCIT图4.1BC线路接地短路故障等值电路假设短路点在BC线路的85%处，则Kb≈Kb0=IBCIAB=ZT0.56+ZAB0+ZT0.12ZT0.56=1+ZAB0+ZT0.12ZT0.56当T1、T2分列运行，T5、T6并联运行时，可得出最大分支系数Kb.max=1+1.2×60+3020=6.01当T1、T2并联运行，T5、T6分列运行时，可得出最小分支系数Kb.min=1+1.2×60+1540=3.175保护1的Ⅱ段阻抗整定保护1的Ⅱ段整定可以根据两个原则相配，选其中小的一个值为准。当与相邻下级线路距离保护I段相配合时，Zset.3Ⅰ=KrelⅠz1LBC=13.6ΩZset.1Ⅱ=KrelⅡ(ZAB+Kb.minZset.3Ⅰ)=50.4Ω当与相邻变压器的快速保护相配合时，Zset.1Ⅱ=KrelⅡ(ZAB+Kb.minZT.34)=87.5Ω则保护1的Ⅱ段整定阻抗为50.4Ω保护1的Ⅱ段动作时间t1Ⅱ=0.5s保护1的Ⅱ段灵敏度校验Ksen.1.ABⅡ=Zset.1ⅡZAB=2.521.25满足要求。保护1的Ⅲ段整定保护1的Ⅲ段阻抗整定按照按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定ZL.min=U̇L.minİL.max=190.53ΩZset.1Ⅲ=KrelⅢZL.minKSSKre)cos(Lset=155.31Ω保护1的Ⅲ段整定时间t1Ⅲ=1s保护1的Ⅲ段灵敏校验作近后备时，按本线路末端短路校验可得Ksen.1.近Ⅲ=Zset.1ⅢZAB=6.471.5作远后备时，按相邻线路末端短路校验可得Ksen.1.远Ⅲ=Zset.1ⅢZAB+Kb.maxZBC=1.291.2满足要求。4.2保护2的配置和整定保护2的Ⅰ段整定保护2的整定阻抗为Zset.2Ⅰ=KrelⅠz1LAB=20.4Ω保护2的动作时间t2Ⅰ=0s保护2的Ⅲ段整定保护2的Ⅲ段阻抗整定按照按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定ZL.min=U̇L.minİL.max=190.53ΩZset.2Ⅲ=KrelⅢZL.minKSSKre)cos(Lset=155.31Ω保护2的Ⅲ段整定时间t2Ⅲ=0.5s保护2的Ⅲ段灵敏校验Ksen.2.ABⅢ=Zset.2ⅢZAB=6.471.5满足要求。4.3保护3的配置和整定保护3的Ⅰ段整定保护3的整定阻抗为Zset.3Ⅰ=KrelⅠz1LBC=13.6Ω保护3的动作时间t3Ⅰ=0s保护3的Ⅲ段整定保护3的Ⅲ段阻抗整定按照按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定ZL.min=U̇L.minI