单电源环形网络继电保护设计——2、4、6、8保护

车辆与动力工程学院课程设计说明书1单电源环形网络继电保护设计——2、4、6、8保护摘要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，环形网络车辆与动力工程学院课程设计说明书2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§2.4线路保护配置的一般原则...................................................................................6§2.5保护方式的确定及动作值的整定......................................................................7§2.5.1AD线路8QF的整定.....................................................................................7§2.5.2DC线路6QF的整定.....................................................................................9§2.5.3CB线路4QF的整定...................................................................................11§2.5.4BA线路2QF的整定....................................................................................12§2.6保护4的继电保护接线图................................................................................15第三章综合评价...........................................................................................................17第四章设计心得...........................................................................................................19参考文献.............................................................................................................................20车辆与动力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2×20MVA60MVAcosφ＝0.85X″3×50MVA2×40MVA20MVA2×20MVA根据原理图及数据：（1）确定保护2、4、6、8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；车辆与动力工程学院课程设计说明书2（3）对本网络所采用的保护进行评价。车辆与动力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：式中——发电机次暂态电抗；——发电机的额定电压；——基准容量；——发电机额定容量，单位。（2）变压器参数的计算双绕组变压器电抗标幺值：式中——变压器短路电压百分值；——发电机的额定电压；——基准容量；——变压器额定容量。假设选取基准功率；基准电压；车辆与动力工程学院课程设计说明书4基准电流√√，基准电抗√√。（3）电机及变压器参数的计算（）（4）输电线路参数的计算§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。车辆与动力工程学院课程设计说明书5（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。最大运行方式下的最小电源阻抗（）（）最小运行方式下的最小电源阻抗§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车辆与动力工程学院课程设计说明书6计算三相短路电流：计算两项短路电流：√以K1点发生三相短路为例√√同理得K2、K3、K4各个短路点短路电流表2.3短路电流值短路电流短路点最大运行方式最小运行方式K11.0570.931K21.2361.070K31.5941.380K42.1001.819K53.082.667§2.4线路保护配置的一般原则（1）考虑经济的优越性：可以尝试配三段式电流保护，同时由于系统是环网运行，相当于双电源运行一定要加方向元件。在110KV等级电力网络中，三段式电流保护可能在系统最小运行方式下没有保护范围，如果系统在最小运行车辆与动力工程学院课程设计说明书7方式下运行的几率不大的情况下，而且资金不够的情况下可以尝试三段式电流保护，基本可以保证系统正常运行。（2）对于110KV及以上的电压电网的线路继电保护一般都采用近后备原则。当故障元件的一套继电保护装置拒动时，由相互独立的另一套继电保护装置动作切除故障。而当断路器拒绝动作时，启动断路器失灵保护，断开与故障元件相连的所有联接电源的断路器。（3）对瞬时动作的保护或瞬时段保护，其整定值应保证在被保护元件发生外部故障时，继保装置可靠且不动作，但单元或线路变压器组的情冰况除外。（4）110KV线路保护应按加强主保护、简化后备保护的基本原则配置和整定。其中两套全线速动保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立；每一套全线速动保护对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障；两套全线速动保护应具有选相功能；两套主保护应分别动作于断路器的一组跳闸线圈；两套全线速动保护分别使用独立的远方信号传输设备；具有全线速动保护的线路，其主保护的整组动作时间应为：对近端故障不大于20毫秒；对远端故障不大于30毫秒。（5）考虑系统的运行方式：110KV高压输电网络应该属于大接地电力系统，需要配置零序保护。如上考虑到环网运行，也要加方向元件。保证保护不误动作。§2.5保护方式的确定及动作值的整定保护2、4、6、8的等效电路图如图2.5.1图2.5.1保护2、4、6、8的等效电路图§2.5.1AD线路8QF的整定（1）保护8的Ⅰ段保护（电流速断保护）车辆与动力工程学院课程设计说明书8线路AD末端的最大三相短路电流动作电流取，则保护8的电流保护第I段动作电流为保护范围的校验最小运行方式下，AD线路X处两相短路的电流为：灵敏度满足要求。（2）保护8的Ⅱ段保护（限时电流速断保护）：与保护6的第I段相配合保护6的电流保护第I段动作电流为取，则动作时限灵敏度校验本线路AD末端的最小两相短路电流故⁄灵敏度不满足要求，可与保护6段的电流保护第II段相配合。车辆与动力工程学院课程设计说明书9（3）保护8的Ⅲ段保护（定时限过电流保护）动作电流的整定取，，Ⅲ动作时限灵敏度校验作近后备时，按本线路AD末端的最小两相短路电流来校验，即⁄⁄作远后备时，按相邻线