220KV輸電線路繼電保護(共17頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上銀川能源學院 課 程 設 計課程名稱：電力系統(tǒng)繼電保護原理 設計題目：220KV輸電線路繼電保護 院 （部）： 電力學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 1203班 姓 名： 田偉 學 號： 成 績：指導教師：李 莉 李靜 日 期：2015年6月8日 6月21日 目錄前言繼電保護伴隨著電力系統(tǒng)而生，繼電保護原理及繼電保護裝置的應用，是電力系統(tǒng)實用技術的重要環(huán)節(jié)。繼電保護技術的應用繁雜廣泛，隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，繼電保護在更新自身技術的基礎上與現(xiàn)代的微機、通信技術相結合，使繼電保護系統(tǒng)日趨先進。無論是繼電保護裝置還是繼電保護系統(tǒng)，都蘊含著嚴謹而又富有創(chuàng)興的科學

2、哲理，同時也折射出現(xiàn)代技術發(fā)展的光芒?？梢哉f繼電保護是一門藝術。由于電力系統(tǒng)是一個整體，電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用是同時實現(xiàn)的，各設備之間都有電或磁的聯(lián)系。因此，當某一設備或線路發(fā)生短路故障時，在瞬間就會影響到整個電力系統(tǒng)的其它部分，為此要求切除故障設備或輸電線路的時間必須很短，通常切除故障的時間小到十分之幾秒到百分之幾秒。只有借助于裝設在每個電氣設備或線路上的自動裝置，即繼電保護，才能實現(xiàn)。本文研究的是關于220KV電網(wǎng)繼電保護。通過本次設計掌握和鞏固電力系統(tǒng)繼電保護的相關專業(yè)理論知識，熟悉電力系統(tǒng)繼電保護的設計步驟和設計技能，根據(jù)技術規(guī)范，選擇和論證繼電保護的配置選型的正確性并培養(yǎng)自己在

3、實踐工程中的應用能力、創(chuàng)新能力和獨立工作能力。第一章 緒論1.1繼電保護的概論 電力系統(tǒng)繼電保護泛指繼電保護技術和由各種繼電保護裝置構成的繼電保護系統(tǒng)。繼電保護裝置可定義為在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時，動作于斷路器跳閘或發(fā)出告警信號的一種安全自動裝置。1.2繼電保護的基本任務 （1）切除故元件 自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。 （2）反映不正常運行狀態(tài) 反映電氣元件的不正常工作狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件而動作，發(fā)出信號或跳閘，此時一般不要求迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免

4、不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。1.3繼電保護的構成繼電保護裝置可視為由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分等組成，如圖1-1所示，各部分功能如下:（1）測量部分測量部分是測量從被保護對象輸入的有關電氣量，并與已給定的整定值進行比較，根據(jù)比較的結果，判斷保護是否應該啟動的部件。（2）邏輯部分邏輯部分是根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護裝置按一定的布爾邏輯及時序邏輯關系工作，最后確定是否應該使斷路器跳閘或發(fā)出信號，并將有關命令傳給執(zhí)行部分的部件。（3）執(zhí)行部分執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分傳送的信號，最后完成保護裝置所擔負的對外操作的任務的部件。如檢測到故障時，

5、發(fā)出動作信號驅動斷路器跳閘；在不正常運行時發(fā)出告警信號；在正常運行時，不產(chǎn)生動作信號。1.4課程設計的目標及基本要求1.根據(jù)所給工況，結合教材內容，搜集相關技術資料，查閱文獻，進行設計。2.保護配置、保護整定計算及校驗過程要詳細、完備3.撰寫完整的課程設計報告。第二章 220KV輸電線路保護2.1 220KV線路保護概要（1）220KV電網(wǎng)作為主要的輸電網(wǎng)絡，其線路聯(lián)系密切，如果故障切除慢會影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此220KV線路保護應按“加強主保護、簡化后被保護”的基本原則配置和整定。（2）220KV線路的后備保護采用近后備方式，兩套全線速動保護可以互為近后備保護。（3）一般情況下，220KV線

6、路應裝設兩套全線速動保護，在旁路斷路器代線路斷路器運行時，至少應保留一套全線速動保護運行。（4）具有全線速動保護的線路，其主保護的整組動作時間應為：對近端故障：20ms;對遠端故障: 30ms(不包括通道傳輸時間)。2.2縱聯(lián)保護 在高壓輸電線路上，為了保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，需要配置全線速動保護，即要求繼電保護無時限（小于100ms）地切除線路上任一點發(fā)生的各種類型故障。全線速動保護一般指的是縱聯(lián)保護。 縱聯(lián)保護從原理上即可以區(qū)分內外故障，而不需要保護整定值的配合，因此又稱縱聯(lián)保護具有“絕對選擇性”。同時應該注意縱聯(lián)保護不反應于本線路以外的故障，不能用于相鄰元件后備保護；由于采用雙側測量原

7、理，縱聯(lián)保護必須兩側同時投入，不能單側工作。2.2.1縱聯(lián)方向保護原理a)正常運行或外部故障 b)內部故障2.2.2縱聯(lián)保護通道（1）引導線 導引線通道就是用二次電纜將線路兩側保護的電流回路聯(lián)系起來，主要問題是引導線通道長度與輸電線路相當，敷設困難；通道發(fā)生斷線、短路時會導致保護誤動，運行中檢測、維護通道困難；導引線較長時電流互感器二次阻抗過大導致誤差增大。（2）載波通道 載波通道是利用電力線路、結合加工設備、收發(fā)信機構成的一種有線通信通道，以載波通道構成的線路縱聯(lián)保護也稱為高頻保護。2.3 輸電線路參數(shù)的計算 (1) 輸電線路參數(shù)計算公式線路零序阻抗為: Z0 = 3Z1 負序阻抗為: Z2

8、 = Z1 線路阻抗有名值的計算： 正、負序阻抗: Z1 = Z2 = (+j)L 零序阻抗: Z0 = 3Z1 線路阻抗標幺值的計算：正、負序阻抗: Z1* = Z2* =（+j)L 零序阻抗: Z0* = 3Z1* 第三章 輸電線路上TA、TV及中性點接地的選擇3.1 輸電線路上T A、TV的選擇（1）TA的簡介 電流互感器主要作用是以合理的準確度，將大電流（一次電流）按電流比（即變比）變換為小電流（二次電流），供繼電保護裝置及其他測量裝置使用，以保證設備及人身的安全。 電流互感器的一次額定電流，應大于一次設備的最大負荷電流。220KV及以上電壓等級電網(wǎng)用電流互感器多選擇二次額定電流為A。

9、電流比的表示方法為：式中一次額定電流（A）二次額定電流（A）額定工況下的輸出容量為： () TA的配置原則型號：電流互感器的型號應根據(jù)作用環(huán)境條件與產(chǎn)品情況選擇。一次電壓：Ug=UnUg電流互感器安裝處一次回路工作電壓;Un電流互感器的額定電壓.一次回路電流：I1nIgmaxIgmax電流互感器安裝處一次回路最大電流;I1n電流互感器一次側額定電流.準確等級：用于保護裝置為0.5級，用于儀表可適當提高。 二次負荷：S2SnS2電流互感器二次負荷;Sn電流互感器額定負荷.輸電線路上CT的選擇： 根據(jù)最大極限電流來選擇。(3) TV的配置原則型式：電壓互感器的型式應根據(jù)使用條件選擇，在需要檢查與監(jiān)

10、視一次回路單相接地時，應選用三相五柱式電壓互感器或具有三繞組的單相互感器組。一次電壓的波動范圍：1.1Un>U1>0.9Un二次電壓：100V準確等級：電壓互感器應在哪一準確度等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表。繼電器與自動裝置及設備對準確等級的要求來確定。二次負荷：S2Sn3.2 變壓器中性點接地方式的選擇通常，變壓器中性接地位置和數(shù)目按如下兩個原則考慮：一是使零序電流保護裝置在系統(tǒng)的各種運行方式下保護范圍基本保持不變，且具有足夠的靈敏度和可靠性；二是不使變壓器承受危險的過電壓。為此，應使變壓器中性點接地數(shù)目和位置盡可能保持不變。（1）中性點直接接地運行變壓器零序電流保護原理圖：第

11、四章 相間距離保護整定計算 4.1 距離保護的基本概念 對一個被保護元件，在其一端裝設的保護，如能測量出故障點至保護安裝處的距離并于保護范圍對應的距離比較，即可判斷出故障點位置從而決定其行為。這種方式顯然不受運行方式和接線的影響，這樣構成的保護就是距離保護。(2) 距離保護的基本特性和特點距離保護是以反映從故障點到保護安裝處之間阻抗大小（距離大?。┑淖杩估^電器為主要元件（測量元件），動作時間具有階梯性的相間保護裝置。距離保護可以應用在任何結構復雜、運行方式多變的電力系統(tǒng)中，能有選擇性的、較快的切除相間故障。在電網(wǎng)結構復雜，運行方式多變，采用一般的電流、電壓保護不能滿足運行要求時，則應考慮采用距

12、離保護裝置。4.2距離保護的整定(1) 相間距離保護第段的整定1）相間距離保護第段的整定值： ：工段可靠系數(shù)，一般取0.80.85 2）相間距離保護第段的靈敏度用保護范圍表示，即為被保護線路全長的85%。3）相間距離保護第段的動作時間 （S） (2) 相間距離保護II段的整定1）P1的段整定阻抗為 2）相間距離保護第段的靈敏度校驗： 3）相間距離保護第段的動作時間為： =0.5（S）(3) 相間距離保護III段的整定1）躲過被保護線路的最小負荷阻抗： 最小負荷阻抗計算： 當采用方向阻抗元件時，整定阻抗為： 2）相間距離保護第段靈敏度校驗： 當作近后備時 當作遠后備時 3）相間距離保護第段動作時

13、間為： 3（S） 4.3 距離保護的評價及應用范圍根據(jù)距離保護的工作原理，它可以在多電源復雜網(wǎng)絡中保證有選擇性地動作。其它各段受系統(tǒng)運行方式變化的影響也較小，同時保護范圍也可以不受短路種類的影響，因而保護范圍比較穩(wěn)定，且動作時限也比較固定而較短。雖然距離保護仍存在一些缺點，但是，由于它在任何形式的網(wǎng)絡均能保證有選擇性的動作。因此，廣泛地以內功用在35KV及以上電壓的電網(wǎng)中。對于不要求全線速動保護的高壓線路，距離保護則可作為線路的主保護。第五章 電力網(wǎng)零序繼電保護方式選擇與整定計算5.1 零序電流保護的特點中性點直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地短路，將產(chǎn)生很大的零序電流分量，另一方面，零序電流保護仍有電流

14、保護的某些弱點，即它受電力系統(tǒng)運行方式變化的影響較大，靈敏度將因此降低；特別是在短距離的線路上以及復雜的環(huán)網(wǎng)中，由于速動段的保護范圍太小，甚至沒有保護范圍，致使零序電流保護各段的性能嚴重惡化，使保護動作時間很長，靈敏度很低。5.2 接地短路計算的運行方式選擇計算零序電流大小和分布的運行方式選擇，是零序電流保護整定計算的第一步。選擇運行方式就是考慮零序電流保護所能適應的發(fā)電機、變壓器以及線路變化大小的問題?？偟脑瓌t，不論發(fā)電廠或是變電所，首先是按變壓器設備的絕緣要求來確定中性點是否接地；其次是以保持對該母線的零序電抗在運行中變化最小為出發(fā)點來考慮。當變壓器臺數(shù)較多時，也可采取幾臺變壓器組合的方法

15、，使零序電抗變化最小。5.3 最大分支系數(shù)的運行方式和短路點位置的選擇（1） 輻射形電網(wǎng)中線路保護的分之系數(shù)與短路的位置無關。（2） 環(huán)狀電網(wǎng)中線路的分支系數(shù)隨短路點的移遠而逐漸減小 。但實際上整定需要最大分支系數(shù)，故還是選擇開環(huán)運行方式。（3） 環(huán)外線路對環(huán)內線路的分支系數(shù)也與短路點有關，隨著短路點的移遠，分支系數(shù)逐漸增大，可以增加到很大很大，但具體整定并不是選一個最大值，而應按實際整定配合點的分支系數(shù)計算。5.4 電力網(wǎng)零序繼電保護的整定計算 (1) 零序電流保護I段的整定1）按躲開本線路末端接地短路的最大零序電流整定，即： ：可靠系數(shù)，一般取1.21.32）靈敏度的校驗：保護15%處短路

16、時流過保護的最小零序電流值應大于整定值即最小保護范圍要求不小于本保護線長度的15%3）整定的動作延時為0 S。(2) 零序電流保護段的整定1）整定值：與相鄰下一線路的零序第段配合：2）靈敏度的校驗：按被保護線路末端接地故障時流過保護的最小3倍零序電流3I0，min來校驗，即3）動作時間：1.0 S(3) 1QF零序電流保護段的整定1）躲過下一級線路末端短路時可能出現(xiàn)的最大不平衡電流Iunb，max，即 Iunb，max=式中： 非周期分量系數(shù)，取1.1； 電流互感器的同型系數(shù)，取0.5； 電流互感器的10%誤差，取0.1； 本級線路末端三相短路的最大短路電流。 2）靈敏度校驗：當作近后備保護時

17、：當作遠后備保護時：3）動作時間：1.5S5.5 零序電流保護的評價及使用范圍 接地電流系統(tǒng)中，采用零序電流保護和零序方向電流保護與采用三相完全星形接線的電流保護和方向電流保護來防御接地短路相比較，前者具有較突出的優(yōu)點：(1) 靈敏度高(2) 延時小(3) 在保護安裝處正向出口短路時，零序功率方向元件沒有電壓死區(qū)，而相間短路保護功率方向元件有電壓死區(qū)。(4) 當系統(tǒng)發(fā)生如振蕩、短時過負荷等不正常運行情況時，零序電流保護不誤動作。(5) 在電網(wǎng)變壓器中性點接地的數(shù)目和位置不變的條件下，當系統(tǒng)運行方式變化時，零序電流變化較小。(6) 采用了零序電流保護后，相間短路的電流保護就可以采用兩相星形接線方

18、式，并可和零序電流保護合用一組電流互感器，又能滿足技術要求，而且接線也簡單。心得體會 本次的課程設計終于在兩周之內完成，在老師們精心的指導下，同過圖書館、上網(wǎng)查資料等途徑，最終才有了現(xiàn)在的成果。為此，老師們付出了辛勤的汗水為我們指導，審核。所以，在此向老師由衷的致謝！ 本次的課程設計主要以220KV輸電線路繼電保護為主，確定輸電線路上TA、TV變比的選擇及變壓器中性點接地的選擇。確定220KV輸電線路上的主保護和后備保護的選擇：主保護采用雙套縱聯(lián)保護實現(xiàn)保護雙重化，同時配以距離保護、零序電流保護，以“加強主保護、簡化后備保護”的基本原則配置和整定。通過本次的課程設計讓我學會了如何做課程設計和對其它軟件的熟練度，為以后的畢業(yè)設計打下了更堅實的基礎。掌握和鞏固了電力系統(tǒng)繼電保護的專業(yè)知識，提高了對設計技能的能力。 雖然在設計的過程中遇到過許多困難，但虛心的向他人請教都能迎刃而解。但對于各種繼