l10千伏單電源環(huán)形網(wǎng)絡相間短路保護的整定計算

1、®卻Nl丸拳國際學院課程設計報告（20122013學年第二學期）題目110千伏單電源環(huán)形網(wǎng)絡相間短路保護的整定計算院（系、部）電氣工程系課程名稱電力系統(tǒng)綜合課程設計專業(yè)電氣自動化技術班級2011級電氣工程1班學號3姓名john指導教師老師目錄第一章原始資料3第二章設計容51、計算網(wǎng)絡各參數(shù)52、運行方式的選定63、最大短路電流計算.74、線路保護方式的確定9(1) AB線路1QF的整定9(1)BC線路3QF的整定10(1)DB線路5QF的整定12(1)DA線路7QF的整定135、繼電保護的主接線圖146、繼電保護綜合評價16第三章設計心得17第四章參考文獻17第一章原始資料(1)網(wǎng)絡

2、的接線如圖1-1所示3X50，CDS-0Kr(l=0.129EX-ltMVAUK：10,AixamUK-105hQ(30dn-GDGD°60NVAUKFO一M10LactH>GD<HC<L£H-O2DLXLDOMiOLCH50.2.W-Pcb-QOo2X2WAIK-10512CMVAUK-10.5網(wǎng)絡中各線路均采用帶方向或不帶方向的電流電壓保護，變壓器均采用縱差動保護作為主要保護。其中變壓器均為y11接線。(2) 發(fā)電廠的最大發(fā)電容量為3X50兆瓦，最小發(fā)電容量為2X50兆瓦。(3) 網(wǎng)絡的正常運行方式為發(fā)電廠發(fā)電容量最大且閉環(huán)運行。(4) 允許的故障切除

3、時間為0.7秒。(5) 110千伏開關均采用DW3110型(MKM-11叫)，它的跳閘時間為0.050.03(8) 線路A2、B3A4D2的最大負荷電流分別為230A、150A.、230A、140A,負荷的自啟動系數(shù)均為K31.5。(9) 各變電所引出線上后備保護的動作時間如圖示，后備保護的t0.5s。(10) 線路的電抗均為0.4歐/公里。電壓互感器的變比為110000/100。其它參數(shù)如圖11所示。設計容(1)選擇相應計算短路點，并計算各段路點的短路電流Ik和殘余電壓。所。注意：計算U和I時，必須說明系統(tǒng)運行方式、短路點與短路類型的決定原resK則或依據(jù)，以與計算時考慮的其他因素。計算結果

4、除用表格列出外，并需列出計算時采用的公式與計算舉例(不必列出每個計算值的計算過程)。表格形式如表1-1所示，殘余電壓表格和短路電流表格一樣。表1-1（2）確定保護1、3、5、7（或2、4、6、8）的保護方式，以與它們的1四（動作電流整定值）、Upu（動作電壓整定值）、Kesn（靈敏系數(shù)）和tpu（動作時限整定值）。注意：在做保護方式的選擇與整定計算時，應說明所選用保護方式的原則，每個保護的整定計算條件，并用表格列出整定計算結果。整定計算時所采用的整定計算公式與各種系數(shù)的數(shù)值也應列出（可不必詳細列出各個保護的整定計算過程,只需舉例說明一下計算方法）。表格形式如表1-2和表1-3所示。表I-Z帔定

5、甘算結裝UZ缶注1一次值11二次值表1日靈敏度校驗結果號度Jp1千賣（千安i-r近后備站JU鼻遠后各（3）繪出保護5（或4）的繼電保護接線圖（包括原圖和展開圖），并要用表格列出該保護需要設備的型號、規(guī)格與數(shù)量。(4)根據(jù)“繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程”與題目給定的要求，從選擇性、靈敏性、速動性與可靠性四個方面來對本網(wǎng)絡所采用的保護進行評價。第二章設計容1、計算網(wǎng)絡各參數(shù)計算短路電流時，各電氣量如電流、電壓、功率和電抗等的數(shù)值，可用有名值表示，也可用標么值表示。為了計算方便，在低壓系統(tǒng)中宜用有名值計算法，在高壓系統(tǒng)中宜用標么值計算法。標么值計算法標么值就是相對值算法，用新選單位進行某物理量的衡

6、量，衡量的值稱標么值。有名值計算法每個電氣參數(shù)的單位是有名的，而不是相對值。在比較簡單的網(wǎng)絡中計算短路電流也常常采用此方法，在使用此方法計算短路電流時，應特別注意的是：必須將各電壓等級的電氣參數(shù)都歸算到同一電壓等級上來。(1)電機參數(shù)的計算發(fā)電機的電抗有名值：XXd(%)Un2發(fā)電機的電抗標幺值:100SNXd(%)SbX*一100SN式中Xd(%)發(fā)電機次暫態(tài)電抗；Un發(fā)電機的額定電壓；Ub基準電壓230KVSB基準容量100MVASN發(fā)電機額定容量，單位MVA(2)變壓器參數(shù)的計算雙繞組變壓器電抗有名值：2Uk(%)Un2Xt一100SN雙繞組變壓器電抗標幺值：Xt*k(%)SB100SN

7、U式中Uk(%)變壓器短路電壓白分值;Un發(fā)電機的額定電壓;Ub基準電壓230KVSb基準容量100MVASn變壓器額定容量。假設選取基準功率Sd=100MV“?A,基準電壓Ud=115V，基準電流I=UdA,基準電抗展x115啜哪參數(shù)的計算=X?=X?=乂分=0.129_115X103d槌Id一b502=132.25Q。100X=0.258XG1G2?Sd=X10礦Xt1T2G3duSn50x=0.263100Sn10040S=U0.?=*=0.175XT39100禮10060?-?sZX10.5=X100=X).525'XUkXT4(2)T5T6T7輸電線路參數(shù)的計算0=0.40T

8、8100SN10020ZL?AB=Z?2=ZL?AB?Ud=0.4瀏000X40X1152=0.121=0.181Zl?bcL?BC2Ud0.41152X50XZL?CD=Zl?cdu21001152=0.1511152=0.1511004X50X=zUdL?DAL?DA2dS0?.2、運行方式的選定原則確定運行方式就是確定最大和最小運行方式，通常都是根據(jù)最大運行方式來確定保護的整定值，以保證選擇性，在其它運行方式下也一定能保證選擇性，靈敏度的校驗應根據(jù)最小運行方式來校驗，因為只要在最小運行方式下靈敏度一定能滿足要求。最大運行方式在一樣地點發(fā)生一樣類型短路時流過保護安裝處的電流最大，對繼電保護

9、而言稱為系統(tǒng)最大運行方式，對應的系統(tǒng)等值阻抗最小。它是指供電系統(tǒng)中的發(fā)電機，變壓器，并聯(lián)線路全投入的運行方式。系統(tǒng)在最大運行方式工作的時候，等值阻抗最小，短路電流最大，發(fā)電機容量最大。(1) 最小運行方式在一樣地點發(fā)生一樣類型短路時流過保護安裝處的電流最小，對繼電保護而言稱為系統(tǒng)最小運行方式，對應的系統(tǒng)等值阻抗最大。它是指供電系統(tǒng)中的發(fā)電機，變壓器，并聯(lián)線路部分投入的運行方式。系統(tǒng)在最小運行方式工作的時候，等值阻抗最大，短路電流最小，發(fā)電機容量最小。最大運行方式下的最小電源阻抗Z?=?0.258+2?/(0.258+0.175)=0.261/0.433=0.163最小運行方式下的最大電源阻抗Z

10、s?min=0.258+0.263=0.2613、最大短路電流計算，并計算各段路點的短路電流Ik和殘余電壓Ures。為計算動作電流，應該計算最大運行方式下的三相短路電流，為檢驗靈敏度要計算最小運行方式下的兩相短路電流。為計算1QF、3QF、5QF、7QF的整定值，根據(jù)如上系統(tǒng)圖可知，最大運行方式要求8QF斷開，等值阻抗圖如下：IdZ?=一+Z21ks?minL?BC一0.502l?CDL?CDL?AB-=0.654KA計算三相短路電流：i(3)k(2)計算兩項短路電流：Ik計算殘余電壓：Ues=i(3)以K1點發(fā)生三相短路為例-|d、Mfk-_護、行路、r方代、式號、點7|(3)(KA)I線路

11、AB末端的最大三相短路電IB?MAX=1.768KA(KA)."""""最小運行方式K10.6540.567K20.8150.7058K31.080.9353K41.7681.5311K53.082.667護、行、路'、萬代.、.、.，式號、點f、JUres(KA)Ures(KA>最小運行方式K110.4610.46K216.3016.30K325.8525.85K428.2928.29K549.2949.29電網(wǎng)的短路電流分布圖4、線路保護方式的確定(一)線路保護配置的一般原則考慮經(jīng)濟的優(yōu)越性：可以嘗試配三段式電流保護，同時由丁

12、系統(tǒng)是環(huán)網(wǎng)運行，相當丁雙電源運行一定要加方向元件。在110KV等級電力網(wǎng)絡中，三段式電流保護可能在系統(tǒng)最小運行方式下沒有保護圍，如果系統(tǒng)在最小運行方式下運行的幾率不大的情況下，而且資金不夠的情況下可以嘗試三段式電流保護，基本可以保證系統(tǒng)正常運行。(1) 對丁110KV與以上的電壓電網(wǎng)的線路繼電保護一般都采用近后備原則。當故障元件的一套繼電保護裝置拒動時，由相互獨立的另一套繼電保護裝置動作切除故障。而當斷路器拒絕動作時，啟動斷路器失靈保護，斷開與故障元件相連的所有聯(lián)接電源的斷路器。(2) 對瞬時動作的保護或瞬時段保護，其整定值應保證在被保護元件發(fā)生外部故障時，繼保裝置可靠且不動作，但單元或線路變

13、壓器組的情冰況除外。110KV線路保護應按加強主保護簡化后備保護的基本原則配置和整定。其中兩套全線速動保護的交流電流、電壓回路和直流電源彼此獨立；每一套全線速動保護對全線路發(fā)生的各種類型故障，均能快速動作切除故障；兩套全線速動保護應具有選相功能；兩套主保護應分別動作丁斷路器的一組跳閘線圈；兩套全線速動保護分別使用獨立的遠方信號傳輸設備；具有全線速動保護的線路，其主保護的整組動作時間應為：對近端故障不大丁20毫秒；對遠端故障不大丁30毫(3) 考慮系統(tǒng)的運行方式：110KV高壓輸電網(wǎng)絡應該屆丁大接地電力系統(tǒng)，需要配置零序保護。如上考慮到環(huán)網(wǎng)運行，也要加方向元件。保證保護不誤動作。(二)保護方式的

14、確定與動作值的整定保護1、3、5、7的等效電路圖如下圖所示。Ik?MIN2(Zs?max+X吟Zl?ab)Un一ZS?max=X%X!?ab=篇"2x15311-0.261X132.25=1.4u11021.5311X%=1.40.121X132.25=8.7%<15%靈敏度不滿足要求，可采用電流電壓聯(lián)鎖保護來提高保護的靈敏度。帶時限電流速斷保護：與保護3的第I段相配合保護3的電流保護第I段動作電流為藤?MAXI=K1?(3)=1.3X1.08=1.404KA=1.08KAIop?3倒=1.1=1.1X1.404=1.544KAop?lop?3Krel1動作時限為t13rel靈

15、敏度校驗=tI+?t=?t=0.5s本線路AB末端的最小兩相短路電流K?b?min=1.5311KAIk?b?min?=1.0<1.3一I口故Ksen=op?l靈敏度不滿足要求，可與保護3的電流保護第II段相配合。定時限過電流保護的整定計算動作電流的整定取Kre=0.85,KIIIrel=偵2Ks5=1.5III-Kr1Kt?|=.'X230=487.1Aiop?1T；r；i'l?max1.85動作時限為t=t3+?t=1+2?t=2sK?min來校驗，即責敏度校驗作近后備(H，按本線路AB末端的最小兩相短路電流Ik?b?min?=1.5311IKsen=°P?

16、0.4871=3.1>1.5iii作遠后備(財，按相鄰線路BC末端的最小兩相短路電流K?c?MIN來校驗,Ik?c?min?=0.93531'iii(2) Ksen=Iop?l?04871=1.9>1.2BC線路3QF的整定.瞬時電流速斷保護線路BC末端的最大三相短路電|(K?C?MAX=1.08KA三1=1.3，則保護3的電流保護第I段動作電流為=KF(3)=1.3X1.08=1.404KAlop?3relK?C?MAX保護圍的校驗最小運行方式下，BC線路X處兩相短路的電流為:=un=0.9353KAIk?MIN2(Zs?max+X%ZL?BC)ZS?max=2IX%X1

17、?BC=kminUn110一2429X%=0.181X132.25=100%>15%2X0.9353-0.261X132.25=24.29 帶時限電流速斷保護：與保護5的第I段相配合促護5的電源保護第I段動作電流為阡?MAX=0.815KA1=K?=1.3X0.815=1.0595KAIop?5n=1.1el,?DI?M=K口？|取op?3op?5Krelrel靈敏度校驗3動作時限為t仃=t1+?t=?t=0.5s=1.1X1.0595=1.165KA本線路BC末端的最小兩相短路電流K?CMIN=0.9353KA|(2)Ik?c?mIn?=0.8<1.3一I口故Ksen=op?3靈

18、敏度不滿足要求，可與保護5的電流保護第II段相配合。定時限過電流保護的整定計算動作電流的整定取Kre=0.85,KIIIrel=1.42Hs5=1.5III=Kre111*st?|=.'X150=317.6AIop?3Kre|1?了儼1.85動作時限為t=t5+?t=1+2?t=2s灸敏度校驗按本線路作近后備時，(2)IK?C?MIN?1'IIIIop?JKsenBC末端的最小兩相短路電流=0.9353K?C?MIN來校驗，即0.3176=2.9>1.5作遠后備時，按相鄰線路BD末端的最小兩相短路電流阡?MIN來校驗,(2)Ikdwiin?-0.7058IKsen=III

19、op?3?0.3176=2.2>1.2(3) DBM5QF的整定瞬時電流速斷保護線路DB末端的最大三相短路電|D?MAX=0.815KA取妒=1.3?書則保護5的電流保護第I段動作電流為=K?(3)=1.3X0.815=1.0595KAIop?5relK?D?MAX保護圍的校驗最小運行方式下，DB線路X處兩相短路的電流為:un=0.7058KAIK?MIN2(Zs?nax+X%ZLTDB)ZS?max=UnX%X1?DB=2Ik?min2"'茉3-0.261X132.25=43.4u110X%=0.332X132.25=98.8%>15%帶時限電流速斷保護：與保護

20、7的第I段相配合43.4保護7叫電源保護第I段動作電流為K(?3A?MAX=0.654KAI=K?(3)=1.3X0.654=0.8502KAIop?7n=1.1el,"彖F=1.1X0.8502=0.9352KAop?5op?7Krel-一-5動作時限為trel靈敏度校驗=tI+?t=?t=0.5s本線路DB末端的最小兩相短路電流阡?M|N=0.7058kaI=0.75<1.3:KD?MIN?故Ksen=inop?5靈敏度不滿足要求，可與保護7的電流保護第II段相配合。定時限過電流保護的整定計算動作電流的整定取Kre=0.85,KIIIrel=偵2Ks5=1.5III-Kr1

21、?<st?|=.又140=296.5AIop?5KreIIIL?MAXIII0.85動作時限為t=t7+?t=0.5s臭敏度校驗作近后備時，按本線路DS末端的最小兩相短路電流K?D?MIN來校驗，即(2)Ikdwiin?-0.7058K=IKsenIIIop?5?0.2965=2.4>1.5作遠后備時，按相鄰線路DA末端的最小兩相短路電流阡伽1N來校驗，(2)IK?A?MIN?-0.5671III-Ksen-op?5?02965=.9.2(3)DA線路7QF的整定.保護7在網(wǎng)絡的末端，所以不存在與下級保護的配合問題，其速斷保護(第一段)的整定電流按躲過本線路的最大負荷電流來整定，保

22、護線路全長，第二段按過負荷的方式整定，所以不需要第三段。瞬時電流速斷保護線路DA末端的最大三相短路電流K?A?MAX=0.654KA取K&=1.3則保護7的電流保護第I段動作電流為I=K1?I(3)=1.3X0.654=0.8502KAIop?7relK?A?MAX保護圍的校驗最小運行方式下，DA線路X處兩相短路的電流為:=un=0.567KAIK?MIN2(Zs?max+X%ZLDA)UN2IX%XR?da=k?min110一ZS?max=2".567-0.261X132.25=62.5X%=62.50.151X132.25=300%>15%過負荷保護的整定動作電流的

23、整定取Kre=0.85,KIIIrel=偵2*=1.5II=KreYI?<st?I=.又230=487.1AIop?7reIIL?MAX0.85動作時限為t7=0靈敏度校驗作近后備時，按本線路DA末端的最小兩相短路電流K?A?MIN來校驗，即(2)IK?A?MIN?=0.567IKsen=III711.5op?5=1.2<0.48整云數(shù)g編I(KA)1QF3QF5QF7QF備注第I段I1op2.2981.4041.05950.8502保護XH(%8.7%100%98.8%300%第II段I11op1.5441.1650.93520.4871圳0.5s0.5s0.5s0C1sen1.

24、00.80.751.2第III段I111op0.48710.31760.2965-tIII2.0s2s0.5s-iii3.12.92.4-r近后備1.92.21.9-r遠后備是否加電流電饞1鎖環(huán)節(jié)加不加不加不加5、繪出保護5（或4）的繼電保護接線圖（包括原圖和展開圖），并要用表格列出該保護需要設備的型號、規(guī)格與數(shù)量。C相電流辨電器5DLYRKCO母線無時限電流速斷保護帶時限電流速斷保護定時限過流速斷保護延時速度按時限定時時限跳閘回路-設一型號數(shù)量電流繼電器KALL-5C7時間繼電器KTSS-21B2出口繼電器KCODZ-824E1信號繼電器KSDX-19E1電流互感器TA2電壓互感器TV2跳閘

25、線圈YR16、根據(jù)“繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程”與題目給定的要求，從選擇性、靈敏性、速動性與可靠性四個方面來對本網(wǎng)絡所采用的保護進行評價。一個繼電保護裝置的好壞，主要是從它的選擇性、靈敏性、速動性與可靠性等方面衡量的。1、選擇性電流速斷保護只能保護線路的一部分，限時電流速斷保護只能保護線路全長，但不能作為下一段線路的后備保護，因此必須采用定時限過電流保護作為本線路和相鄰下一線路的后備保護。實際上，電流速斷保護I段常常不能通過靈敏度的校驗，主要是因為系統(tǒng)運行方式變化比較大，在最小運行方式下，保護I段往往沒有保護圍，為此，常使用電流電壓聯(lián)鎖保護代替電流速斷保護，實現(xiàn)I段的主保護。本設計中，為了

26、保證選擇性，采用了功率方向元件，并通過上下級之間的配合實現(xiàn)了保護的選擇性。2、速動性電流電壓保護第一段與第二段共同作為線路的主保護，能滿足網(wǎng)絡主保護的速動性要求。而第三段保護則因為越接近電源，動作時間越長，有時動作時間長達好幾秒，因而一般情況下只能作為線路的后備保護。本設計的主保護動作時間滿足題目要求。3、靈敏度電流保護的靈敏度因系統(tǒng)運行方式的變化而變化。一般情況下能滿足靈敏度要求。但在系統(tǒng)運行方式變化很大，線路很短和線路長而負荷重等情況下，其靈敏度可能不容易滿足要求，甚至出現(xiàn)保護圍為零的情況。三段式電流保護的主要優(yōu)點是簡單、可靠，并且一般情況下都能較快切除故障。缺點是它的靈敏度受保護方式和短

27、路類型的影響，此外在單側(cè)電源網(wǎng)絡中才有選擇性。4、可靠性電流保護的電路構成，整定計算與調(diào)試維修都較為簡單，因此，它是最可靠的一種保護。計算整定過程的幾個注意點：1. 單電源環(huán)形網(wǎng)絡的相問短路保護可采用帶方向或不帶方向的電流電壓保護，因此在決定保護方式前，必須詳細地計算短路點短路時，渡過有關保護的短路電流和保護安裝處的殘余電壓，然后根據(jù)計算結果和題目的要求條件下，盡可能采用簡單的保護方式。2. 系統(tǒng)運行方式的考慮除了發(fā)電廠發(fā)電容量的最大和最小運行方式外，還必須考慮在設備檢修或故障切除的情況下，發(fā)生短路時渡過保護裝置的短路電流最大和最小的系統(tǒng)運行方式，以便計算保護的整定值靈敏度。3. 在求不同保護的整定值和靈敏度時，應該注意短路點的選擇。4. 后備保護的動作電流必須配合，要保證較靠近電源的上一元件保護的動作電流大于下一元件保護的動作電流，且有一定的裕度，以保證選擇性。第三章設計心得理解這次課程設計的課題容，熟悉并掌握電力系統(tǒng)的三段式保護，能看懂電力系統(tǒng)網(wǎng)絡圖，查閱其他資料了解電流互感器和電壓互感器的選擇，以與主保護和后備保護的配置等，心得如下：進一步理解了繼電保護的重要性，與其對繼電保