電力系統(tǒng)綜合課程設(shè)計報告A班

1、-. z華僑大學信息學院2007級電氣工程及其自動化專業(yè)電力系統(tǒng)綜合課程設(shè)計任務(wù)書*為單號的做設(shè)計題目1，雙號的做設(shè)計題目2設(shè)計題目1：l 10千伏單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)相間短路保護的整定計算1、原始資料1網(wǎng)絡(luò)的接線如圖1-1所示圖112網(wǎng)絡(luò)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11接線。3發(fā)電廠的最大發(fā)電容量為350兆瓦，最小發(fā)電容量為250兆瓦。4網(wǎng)絡(luò)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。5允許的故障切除時間為0.7秒。6110千伏開關(guān)均采用DW3110型(MKM-110型)，它的跳閘時間為0.050.03秒。8線路A2、B3、A4

2、、D2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。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。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。2、設(shè)計容1選擇相應(yīng)計算短路點，并計算各段路點的短路電流和剩余電壓。注意：計算和時，必須說明系統(tǒng)運行方式、短路點與短路類型的決定原則或依據(jù)，以及計算時考慮的其他因素。計算結(jié)果除用表格列出外，并需列出計算時采用的公式及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，剩余電壓表格和短路電流表格一樣。2確定保護1、3、5、7(或2、4、6、8)的保護

3、方式，以及它們的動作電流整定值、動作電壓整定值、靈敏系數(shù)和動作時限整定值。注意：在做保護方式的選擇及整定計算時，應(yīng)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(jié)果。整定計算時所采用的整定計算公式及各種系數(shù)的數(shù)值也應(yīng)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。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(shè)備的型號、規(guī)格及數(shù)量。4根據(jù)“繼電保護和平安自動裝置技術(shù)規(guī)程及題目給定的要求，從選擇性、靈敏性、速動性及可靠性四個方面來對本網(wǎng)絡(luò)所采用的保護進展評價。3、報告書的撰寫及提交1

4、報告書應(yīng)由封面題目、班級、*及和正文設(shè)計原始資料、設(shè)計容以及相關(guān)的表格和繪圖組成。2報告書用A4紙打印裝訂。3報告于2011-5-15日之前，由班長統(tǒng)一收上來交給教師。-. z設(shè)計題目1附錄參考：一、短路電流及剩余電壓計算考慮到351l0千伏單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的相間短路保護有可能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，必須較詳細地計算各短路點短路時，流過有關(guān)斷路器的短路電流足和保護安裝處的剩余電壓。然后根據(jù)計算結(jié)果，在滿足“繼電保護和平安自動裝置技術(shù)規(guī)程和題目給定的要求的條件下，盡可能采用最簡單的保護方式。計算及的步驟及考前須知如下。(1) 系統(tǒng)運行方式的考慮除考慮發(fā)電廠發(fā)電容量

5、的最大和最小運行方式外，還必須考慮在設(shè)備檢修或故障切除的情況下，發(fā)生短路時流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和保護的靈敏度。在需采用電流電壓聯(lián)鎖保護時，還必須考慮介于最大和最小之間的系統(tǒng)運行方式。(2) 短路點的考慮為了繪制和的曲線，每一線路上的短路點至少要取三點，即線路的始端、中點和末端三點。一般為了簡化計算取此三點即可。短路點確定之后，即標上等符號。(3) 短路類型的考慮由于本作業(yè)相間短路保護的整定計算，因此在最大系統(tǒng)運行方式下，應(yīng)計算三相短路電流，以作整定動作電流之用；而在最小系統(tǒng)運行方式下，則計算兩相短路電流，以作計算靈敏系數(shù)之用。在介于最大和最小之間

6、的系統(tǒng)運行方式，則根據(jù)需要計算或。的計算選用三相短路或兩相短路進展計算均可，因為對保護所取的剩余電壓而言，。(4) 和列表為了便于整定計算時，考察每一點短路保護安裝處的和，必須將計算結(jié)果列成表。如表1-1形式的表格。表1.1 流經(jīng)*一保護的其中運行方式、短路點和短路類型的考慮如前述。流過保護的應(yīng)考慮后備保護的計算需要，即除列入本線路各點短路時流過保護的外，還要列入相鄰線路各點短路時流過保護的。列表與相似。(5) 計算和時，用標幺值還是直接用有名值不作統(tǒng)一規(guī)定，學生可根據(jù)題目給定的數(shù)據(jù)，用較簡單的方法計算。電壓一律采用平均電壓。保護方式的考慮及整定計算采用什么保護方式，主要視其能否滿足規(guī)程及題目

7、給定的要求來決定，能滿足要求時，所采用保護就算合格；不能滿足要求時，就必須采取措施使其符臺要求或改用其他保護方式。選用保護方式時，必須首先考慮采用最簡單的保護，以提高保護的可靠性。當采用最簡單保護不能同時滿足選擇性、靈敏性和速動性時，則可采用其他較復(fù)雜的保護方式，即稍為降低一點可靠性，以滿足其它三項要求。選用保護方式時，可先選擇主保護，然后選擇后備保護。通過整定計算，檢驗?zāi)芊駶M足靈敏度的要求。當采用延時速斷保護作為主保護時，還必須檢驗與相鄰設(shè)備的保護之間能否保證選擇性和速動性的要求。當采用的保護不能很好地滿足選擇性或速動性的要求對，允許采用自動重合閘裝置ZCH來校正選擇性或加速保護動作。當靈敏

8、度不能滿足要求時，在滿足速動性的前提下，可考慮利用保護的相繼動作，以提高保護的靈敏度。在用保護的動作時限或電流、電壓整定值能保證選擇性時，不要采用方向元件以簡化保護。 后備保護的必須相互配合，要保證上一元件保護(較靠近電源的保護)的大于下一元件保護的，且要留有一定的裕度，以保證選擇性。整定計算結(jié)果與靈敏度校驗必須列成如表1-2和表1-3的形式以備查-. z設(shè)計題目2：發(fā)電機變壓器組保護的整定計算1、原始資料*發(fā)電廠要擴建一個新廠，安裝兩臺發(fā)電機變壓器組，主接線如圖(a)所示。參數(shù)如下：1發(fā)電機 =200MW，=0.85，=15.75kV，；變壓器=240MVA，=0.105，接線-11，分接頭

9、，分級絕緣。2相間短路后備保護圍末端兩相短路時，流經(jīng)發(fā)電機的最小短路電流為14900A。3110kV母線上出線后備保護動作時間為6s。出線的零序后備保護最大動作電流為3250A，最大動作時間為5s。在最大運行方式下，出線的零序后備保護圍末端接地短路時流經(jīng)變壓器的零序電流為620A，故障線路上的零序電流為903A。在最小運行方式下，出線末端金屬接地短路時，流經(jīng)變壓器的最小零序電流為1100A。3保護設(shè)計所需的最大三相短路電流的計算結(jié)果如圖(b)、(c)所示。它們是歸算到115kV的安數(shù)(括號為最小三相短路電流值)。a主接線圖 (b)110kV母線短路時，短路電流分布圖：(c)1575kV母線短路

10、時，短路電流分布圖2、設(shè)計容1試選擇發(fā)電機變壓器組的保護方式，并計算各種保護的整定值。保護整定值結(jié)果以圖表的形式列寫出來，表格形式如設(shè)計題1中的表1所示。2選*一斷路器，畫出其保護接線圖(包括原圖和展開圖)，并要用表格列出該保護需要設(shè)備的型號、規(guī)格及數(shù)量。3、報告書的撰寫及提交1報告書應(yīng)由封面題目、班級、*及和正文設(shè)計原始資料、設(shè)計容以及相關(guān)的表格和繪圖組成。2報告書用A4紙打印裝訂。3報告于2011-5-15日之前，由班長統(tǒng)一收上來交給教師。設(shè)計題目2附錄參考：發(fā)電機變壓器組保護的設(shè)計舉例第一節(jié) 概 述在發(fā)電機和變壓器上可能發(fā)生的故障和異常運行情況，在發(fā)電機變壓器組上都可能出現(xiàn)。因此，發(fā)電機

11、變壓器組的保護應(yīng)能反響發(fā)電機和變壓器的故障和異常運行情況。即發(fā)電機變壓器組裝設(shè)的保護應(yīng)與發(fā)電機和變壓器分別裝設(shè)由保護相似，但有以下特點：一、縱差動保護的特點1當發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時，對100MW及以下的發(fā)電機變壓器組，為了簡化保護，可只裝設(shè)整組共用的縱差動保護；對100MW以上的發(fā)電機變壓器組，除裝設(shè)整組共用助縱差動保護外，發(fā)電機還應(yīng)裝設(shè)單獨的差動保護；對200MW及以上的汽輪發(fā)電機變壓器組，在變壓器上也宜裝設(shè)單獨的縱差動保護，即實現(xiàn)雙重快速保護方式。2當發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，不管機組容量大小，發(fā)電機和變壓器均應(yīng)裝設(shè)單獨的縱差動保護，發(fā)電機的縱差動保護動作于發(fā)電機與變壓器之間

12、的斷路器跳閘，使變壓器繼續(xù)運行，供應(yīng)廠用電(圖(a)。當廠用分支接在發(fā)電機與斷路器之間時。變壓器的縱差動保護動作于變壓器高、低壓側(cè)斷路器跳閘，使發(fā)電機繼續(xù)運行，供應(yīng)廠用電(圖2-1(b)。二、接地保護的特點對100MW以下的發(fā)電機變壓器組中的發(fā)電機，應(yīng)裝設(shè)保護區(qū)不小于90的定子接地保護。對100MW及以上者，發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)保護區(qū)為100的定子接地保護，發(fā)電機變壓器組通常采用零序電壓保護，動作于信號。當發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時，零序電壓取自發(fā)電機側(cè)電壓互感器二次繞組的開口三角形，當發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，零序電壓取自變壓器低壓側(cè)的電壓互感器，以便當發(fā)電機回路的斷路器斷開且變壓器低壓側(cè)。

13、發(fā)生接地短路時，保護裝置仍能發(fā)出信號(以下圖)。三、外部相間短路的后備保護的特點 發(fā)電機變壓器組有廠用分支時，在廠用分支上應(yīng)裝設(shè)單獨的后備保護，在低壓側(cè)下不設(shè)設(shè)保護，而是利用發(fā)電機的外部短路保護作為后備保護。該保護應(yīng)帶兩段時限，以便在外部短路時，仍能保證廠用負荷的供電。對于200MW及以上的發(fā)電機變壓器組，當裝有雙重快速保護，且在發(fā)電機側(cè)沒有帶時限的后備保護時，應(yīng)在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)后備保護，作為相鄰元件保護的后備。第二節(jié) 縱差動作保護的整定計算發(fā)電機變壓器組的縱差動保護的整定計算與發(fā)電機和變壓器同類型保護的整定計算一樣。當發(fā)電機裝設(shè)有獨立的縱差動保護并采用靈敏接線時，只要能滿足選擇性的要求，保

14、護的動作電流應(yīng)盡可能地壓低。變壓器的縱差動保護和發(fā)電機變壓器組公用的差動保護的動作電流，除了按一般差動保護的整定原則進展整定外，當有未接入差動回路的廠用電分支時，差動保護的動作電流還應(yīng)按躲過廠用變壓器或電抗器后面發(fā)生短路時，流過保護的最大短路電流的條件整定，即式中可靠系數(shù)，取1.3。廠用變壓器或電抗器發(fā)生短路時，流過保護的最大短路電流。當采用帶制動特性的BCH-1型繼電器時，制動線圈的接入方式要分別不同情況加以考慮，其目的是保護部短路時，保護具有較大的靈敏度，外部短路時保護具有較大的制動作用。當發(fā)電機變壓器組的高壓側(cè)有電源，而發(fā)電機側(cè)沒有斷路器但有廠用分支線路時，通常為保證外部短路時制動作用最

15、大，部短路時又無制動作用，對發(fā)電機雙繞組變壓器組其制動線圈應(yīng)接在廠用分支回路的電流互感器上。對于發(fā)電機三繞組變壓器組，為了保證高壓側(cè)或中壓側(cè)外部短路時都有制動作用，有時可將制動線圈接在發(fā)電機和廠用分支同路的電流互感器的并聯(lián)回路上。當電機回路裝有斷路器時，制動線圈應(yīng)接線發(fā)電機引出線和廠用分支回路的電流互感器的并聯(lián)回路上。當采用BCH-1型差動繼電器時，制動線圈匝數(shù)的選擇必須保證在廠用分支同路上發(fā)生短路時，保護可靠不動作，匝數(shù)按下確定，即式中在廠用分支線上發(fā)生短路時，流入差動線圈的最大短路電流值(歸算到根本側(cè))：,流過制動線圈的電流；，根本側(cè)的差動線圈匝數(shù)：，可靠系數(shù)，取1.5；，最小制動特性曲線

16、的切線斜率，。第三節(jié) 單相接地保護的的整定計算一、發(fā)電機變壓器組的零序電壓保護的整定計算動作電壓的摯定計算發(fā)電機變壓器組的高壓側(cè)為中性點非直接接地系統(tǒng)而發(fā)電機電壓網(wǎng)絡(luò)的中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地時，一般在發(fā)電機電壓側(cè)裝設(shè)零序電壓保護并作用于信號，其動作值應(yīng)滿足不平衡電壓是由電壓互感器的誤差和三次諧波電壓而引起的，通常可達1015V，所以取零序電壓保護的動作電壓。當發(fā)電機變壓器組高壓側(cè)為中性點直接接地系統(tǒng)，而高壓側(cè)的零序保護動作于信號時，發(fā)電機電壓側(cè)的零序電壓保護動作電壓也取15V。這種保護有15的死區(qū)，它對大容量發(fā)電機是不完善的。規(guī)程規(guī)定，對于100MW及以上的發(fā)電機應(yīng)采用保護區(qū)不小于95的

17、接地保護。 二、保護區(qū)不小于95的接地保護這種保護裝置是在零序電壓保護的根底上加裝三次諧波過濾器，已便減少三次諧波電壓的影響，使繼電器的動作值只考慮基波零序不平衡電壓。接線如下圖。 動作值只按躲過正常運行時電壓互感器開口側(cè)的基波不平衡電壓整定，即 ，這里的為基波不平衡電壓，其值較小。通常取56V。對于沒有專用匝間短路保護的大容量發(fā)電機，要求及時將接地的發(fā)電機切除，可以另外加一個繼電器2V，經(jīng)延時動作于跳閘。保護區(qū)為100的發(fā)電機定子接地保護這里不再表達。第四節(jié) 相間短路后備保護的整定計算發(fā)電機變壓器組的后備保護，也作為相鄰元件的后備保護，但在不同情況下，后備保護的整定方法是不同的。(1) 發(fā)電機對于發(fā)電機雙繞組變壓器組，可利用發(fā)電機的后備保護作為整組的后備保護，在變壓器低壓側(cè)不再裝設(shè)后備保護。如果發(fā)電機電壓母線上有廠用分支時，廠用分支線上應(yīng)裝設(shè)單獨的后備保護，而發(fā)電機的后備保護則應(yīng)有兩個不同的時限，以較小的時限跳開變壓器高壓側(cè)的斷路器，以較大的時限跳開所有的斷路器和發(fā)電機的滅磁開關(guān)。動作參數(shù)的整定計算按有關(guān)保護的整定公式計算