110KV电网线路继电保护课程设计

110KV电网线路继电保护课程设计一、设计资料1．110KV系统电气主接线110KV系统电气主接线如下图所示2．系统各元件主要参数：（1）发电机参数机组容量（MVA）额定电压（KV）额定功率因数X%＃1、＃22×1510．50．8（2）输电线路参数AS2ABACBS2LGJ－185/5LGJ－240/3LGJ－185/1LGJ－240/6ф＝670ф＝710ф＝670ф＝710（3）变压器参数序号1B、2B3B、4B5B、6B型号SFZ－12500/110SF－20000/110SFZ－31500/110接线组别Y0/△－11Y0/△－11Y0/△－11短路电压%%%变比110±8×%110±2×%110±8×%（4）CT、PT变比AB线AC线AS2线BS1线CT变比600/5150/5600/5600/5PT变比110000/100110000/100110000/100110000/100变压器绝缘采用分段绝缘。中性点不允许过电压，经动稳定计算，110KV线路切除故障时间秒可满足系统稳定要求。二、设计内容1.CA线路保护设计2.2AS、AC、AB线路保护设计3.BA、1BS线路保护设计三、设计任务系统运行方式和变压器中性点接地的选择故障点的选择及正、负、零序网络的制定短路电流计算4．线路保护方式的选择、配置与整定计算（选屏）*5．主变及线路微机保护的实现方案6．线路自动综合重合闸7．保护的综合评价*8、110KV系统线路保护配置图，主变保护交、直流回路图参考资料:韩笑.电气工程专业毕业设计指南继电保护分册[M].北京:中国水利电力出版社，2003何仰赞，温增银.电力系统分析上、下册[M].武汉:华中科技大学出版社，2002贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社，1994尹项根，曾克娥.电力系统继电保护原理与应用上册[M].武汉:华中科技大学出版社，2001陈德树.计算机继电保护原理与技术[M].北京:中国水利出版社,1992孙国凯，霍利民.电力系统继电保护原理[M].北京:中国水利出版社，2002有关国家标准、设计规程与规范、图纸二、设计内容1.CA线路保护设计2.2AS、AC、AB线路保护设计3.BA、1BS线路保护设计三、设计任务系统运行方式和变压器中性点接地的选择故障点的选择及正、负、零序网络的制定短路电流计算4．线路保护方式的选择、配置与整定计算（选屏）*5．主变及线路微机保护的实现方案6．线路自动综合重合闸7．保护的综合评价*8、110KV系统线路保护配置图，主变保护交、直流回路图随着电力系统的飞速发展，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段：继电保护的萌芽期、晶体管继电保护、集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护。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。发生短路时可能会产生以下后果：电力系统电压大幅度下降，广大用户负荷的正常工作遭到破坏。故障处有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命减少，甚至遭到破坏。破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。因此在电力系统中要求采取各种措施消除或减少发生事故的可能性，一旦发生故障，必须迅速而有选择性的切除故障，且切除故障的时间常常要求在很短的时间内（十分之几或百分之几秒）。实践证明只有在每个元件上装设保护装置才有可能完成这个要求，而这种装置在目前使用的大多数是由单个继电器或继电器及其附属设备的组合构成的，因此称为继电保护装置，它能够反应电力系统中电气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生告警信号。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。本次的课程设计是针对电力系统110KV电网（环网）线路继电保护的设计，涉及的内容比较广泛，几乎综合了大学期间本专业所学的所有相关课程，既然是继电保护，就必然涉及到了强电与弱电的相互配合，故也串行了电子、通信、自动化等相关专业的知识。正因为其涉及的知识面广，故对于即将毕业的我们是一次很好的实习机会，也是一次培养对知识的综合运用的机会，更是一种挑战。本设计是对电力系统110KV电网线路进行继电保护初步设计，首先对继电保护的现状、发展和趋势以及继电保护在电力系统中的作用作了简要的介绍；然后详细介绍了运行方式的选择，变压器中性点的接地方式，短路电流的计算，电流保护、差动保护和距离保护等多种线路保护的具体整定方法及计算，并对输电网络做了较详细的分析；最后介绍了电网线路的自动重合闸装置的配置原则。系统运行方式的确定：(1)一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，一台检修，另一台故障；当有三台以上机组时，则选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。对水电厂，还应根据水库运行方式选择。(2)一个发电厂、变电站的母线上无论接几台变压器，一般应考虑其中容量最大的一台停用。变压器中性点接地选择原则(1)发电厂、变电所低压侧有电源的变压器，中性点均要接地。(2)自耦型和有绝缘要求的其它变压器，其中性点必须接地。(3)T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。(4)为防止操作过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后再断开，这种情况不按接地运行考虑。线路运行方式选择原则(1)一个发电厂、变电站线线上接有多条线路，一般考虑选择一条线路检修，另一条线路又故障的方式。(2)双回路一般不考虑同时停用流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择(1)相间保护对单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大短路电流出现在最大运行方式；而最小短路电流，则出现在最小运行方式。对于双电源的网络，一般（当取Z1=Z2时）与对侧电源的运行方式无关，可按单侧电源的方法选择。(2)零序电流保护对于单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大零序短路电流与最小零序电流，其选择方法可参照相间短路中所述，只需注意变压器接地点的变化。对于双电源的网络及环状网，同样参照相间短路中所述，其重点也是考虑变压器接地点的变化。选取流过保护的最大负荷电流的原则选取流过保护的最大负荷电流的原则如下：(1)备用电源自动投入引起的增加负荷。(2)并联运行线路的减少，负荷的转移。(3)环状网络的开环运行，负荷的转移。(4)对于双侧电源的线路，当一侧电源突然切除发电机，引起另一侧增加负荷。2电网各个元件参数计算及负荷电流计算基准值选择基准功率：SB=100MV·A，基准电压：VB=115kv。基准电流：IB=SB/VB=100×103/×115=；基准电抗：ZB=VB/IB=115×103/×502=Ω；电压标幺值：E=E(2)=电网各元件等值电抗计算(1)线路AC等值电抗计算正序以及负序电抗：XLAC=XACLAC=×1=ΩXLAC*=XAC/ZB==零序电抗：XLAC0=3XLAC=ΩXLAC0*=XLAC0/ZB==(2)线路AS2等值电抗计算正序以及负序电抗：XLAS2=XAS2LAS2=×5=ΩXLAS2*=XLAS2/ZB==零序电抗：XLAS20=ΩXL20*=3*=(3)线路AB等值电抗计算正序以及负序电抗：XLAB=XABLAB=×3=ΩXLAB*=XLAB/ZB==零序电抗：XLAB0=3×=ΩXLAB0*=XLAB0/ZB==(4)线路BS1等值电抗计算正序以及负序电抗：XLBS1=XBS1LBS1=×6=ΩXLBS1*=XLBS1/ZB==零序电抗：XLBS0=3×=ΩXLBS0*=XLABS0/ZB==变压器等值电抗计算(1)变压器T1、T2等值电抗计算XT1=XT2=(UK%/100)×(VN2/SN)≈ΩXT1*=XT2*=XT1/ZB==(2)变压器T3/T4等值电抗计算XT3=XT4=(UK%/100)×(VN2/SN)≈ΩXT3*=XT3*=XT3/ZB==(3)变压器T6、T7等值电抗计算XT6=XT7=(UK%/100)×(VN2/SN)≈ΩXT6*=XT5*=发电机等值电抗计算发电机G1、G2电抗标幺值计算XG1=XG2=*=ΩXG1*=XG2*=最大负荷电流计算(1)A母线最大负荷电流计算最大负荷电流计算(拆算到110KV)IfhA·max=PfhAmaxVav2/U=25/×115≈；(2)B母线最大负荷电流计算最大负荷电流计算(拆算到110KV)IfhB·max=PfhBmaxVav2/U=63/×115≈短路电流计算短路计算的目的a、选择电气设备的依据；b、继电保护的设计和整定；c、电气主接线方案的确定；d、进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响；3短路电流计算短路电流计算步骤1．确定计算条件，画计算电路图1）计算条件：系统运行方式，短路地点、短路类型和短路后采取的措施。2）运行方式：系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少以及它们之间的连接情况。根据计算目的确定系统运行方式，画相应的计算电路图。选电气设备：选择正常运行方式画计算图；短路点取使被选择设备通过的短路电流最大的点。继电保护整定：比较不同运行方式，取最严重的。2．画等值电路，计算参数；分别画各段路点对应的等值电路。3．网络化简，分别求出短路点至各等值电源点之间的总电抗由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的基础,因此分别考虑最大运行方式时各线路未端短路的情况,最小运行方下时各线路未端短路的情况。电网等效电路图如图所示图电网等效电路图各短路点的短路计算D1短路流经保护501的短路计算：图d1短路的等值网络图最大运行方式的短路：KAIIXEIXXXXXXXXXbdffdgttggttgff723.044.144.1729.0))((1)1(122112211)1(最小运行方式下的两相短路：)2()2(ffX=729.0))((22112211)1(gttggttgffXXXXXXXXX72.0)2()2()1(*)2(1fffffXXEIKAIIIbff362.0*)2(1)2(1由于最小运行方式下河最小运行方式下的短路电流等值图相同，可得最小运行方式下的两相短路的电流为最大运行方式的短路电流的一半。D2短路流经保护502的短路计算：图d2短路的等值网络图最大运行方式的短路：KAIIXEIXXXXXXXXXXbdffdLACgttggttgff720.0434.1434.1732.0))((2)1(222112211)1(最小运行方式下的两相短路：由501同理可得：KAIIdf36.0212)2(2两相短路的零序电流：图两相短路的零序电流等值网络图KAIIIXEIXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXbffffffffTCTBTATCTBTAffLACTTTTTCTTTTTALABTTTTTB36.265.52/02.0383.03238.0175.0008.03151.03)0()0()0()0()0(212143346565D3短路流经保护503的短路计算：图d2短路的等值网络图最大运行方式的短路：KAIIXEIXXXXXXXXXXXbdffdLASLACgttggttgff706.0406.1406.1747.0))((3)1(3222112211)1(最小运行方式下的两相短路：同上KAIIdf353.0213)2(3两相短路的零序电流：图两相短路的零序电流等值网络图KAIIIXEIXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXbffffffffLASTCTBTATCTBTAffLACTTTTTCLABTTTTTBTTTTTA109.815