110kv單電源電網(wǎng)相間短路保護設計

1、PAGE PAGE 15課 程 設 計題 目：110k單電源電網(wǎng)相間短路保護 系（部）： 機電工程系 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc124098707 目錄 PAGEREF _Toc124098707 h 1 HYPERLINK l _Toc124098708 摘要 PAGEREF _Toc124098708 h 2 HYPERLINK l _Toc124098709 Abstract PAGEREF _Toc124098709 h 2 HYPERLINK l _Toc124098710 第一章 緒 言 PAGEREF _T

2、oc124098710 h 3 HYPERLINK l _Toc124098711 1.1 引言 PAGEREF _Toc124098711 h 3 HYPERLINK l _Toc124098712 1.2 繼電保護的一般概念 PAGEREF _Toc124098712 h 3 HYPERLINK l _Toc124098713 1.3 本課程設計主要任務 PAGEREF _Toc124098713 h 3 HYPERLINK l _Toc124098714 第二章 短路電流的計算 PAGEREF _Toc124098714 h 4 HYPERLINK l _Toc124098715 2.1

3、 短路電流的計算 PAGEREF _Toc124098715 h 4 HYPERLINK l _Toc124098716 第三章 電流保護的方式及整定 PAGEREF _Toc124098716 h 5 HYPERLINK l _Toc124098717 3.1 電流保護 PAGEREF _Toc124098717 h 5 HYPERLINK l _Toc124098718 3.1.1 電流保護1的段整定 PAGEREF _Toc124098718 h 5 HYPERLINK l _Toc124098719 3.1.2 電流保護1的段整定 PAGEREF _Toc124098719 h 6 H

4、YPERLINK l _Toc124098720 3.1.3 電流保護1的段整定 PAGEREF _Toc124098720 h 7 HYPERLINK l _Toc124098721 3.2 距離保護 PAGEREF _Toc124098721 h 7 HYPERLINK l _Toc124098722 3.2.1 距離保護1的段整定 PAGEREF _Toc124098722 h 7 HYPERLINK l _Toc124098723 3.2.2 距離保護1的段整定 PAGEREF _Toc124098723 h 8 HYPERLINK l _Toc124098724 3.2.3 距離保護

5、1的段整定 PAGEREF _Toc124098724 h 8 HYPERLINK l _Toc124098725 第四章 儀器設備的選擇 PAGEREF _Toc124098725 h 10 HYPERLINK l _Toc124098726 4.1 電流互感器的選擇 PAGEREF _Toc124098726 h 10 HYPERLINK l _Toc124098727 4.2 電壓互感器的選擇 PAGEREF _Toc124098727 h 10 HYPERLINK l _Toc124098728 4.3 電流繼電器的選擇 PAGEREF _Toc124098728 h 10 HYPER

6、LINK l _Toc124098729 4.4 時間繼電器的選擇 PAGEREF _Toc124098729 h 11 HYPERLINK l _Toc124098730 4.5 信號繼電器的選擇 PAGEREF _Toc124098730 h 11 HYPERLINK l _Toc124098731 4.6 中間繼電器的選擇 PAGEREF _Toc124098731 h 12 HYPERLINK l _Toc124098732 4.7 斷路器的選擇 PAGEREF _Toc124098732 h 12 HYPERLINK l _Toc124098733 第五章 原理圖及展開圖的繪制 PA

7、GEREF _Toc124098733 h 13 HYPERLINK l _Toc124098734 5.1 原理圖 PAGEREF _Toc124098734 h 13 HYPERLINK l _Toc124098735 5.2 展開圖 PAGEREF _Toc124098735 h 13 HYPERLINK l _Toc124098736 第六章 設計總結及心得體會 PAGEREF _Toc124098736 h 14 HYPERLINK l _Toc124098737 6.1 設計總結 PAGEREF _Toc124098737 h 14 HYPERLINK l _Toc12409873

8、8 6.2 心得體會 PAGEREF _Toc124098738 h 14 HYPERLINK l _Toc124098739 致 謝 PAGEREF _Toc124098739 h 14 HYPERLINK l _Toc124098740 參考文獻 PAGEREF _Toc124098740 h 15摘要在電力系統(tǒng)中，除應采取各項積極措施消除或減少故障的可能性外，還應作到設備或輸電一旦發(fā)生故障時，能盡快將故障設備或線路切除，保證非故障部分繼續(xù)安全運行，縮小事故影響范圍，但此要求切出故障的時間必須很短，要工作人員在短時發(fā)現(xiàn)并手動切除故障是不可能的。因此，只有借助于繼電保護裝置才能實現(xiàn)。繼電保護

9、裝置就是能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作與斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置，而對于單側電源網(wǎng)絡的相間短路保護主要采用由電流速斷保護、限時電流速斷保護及定時限過電流保護相配合構成的三段式電流保護，對于110KV及以上的電壓等級的復雜網(wǎng)絡，線路保護采用距離保護，距離保護是反應保護安裝處至故障點的距離，并根據(jù)距離保護的遠近而確定動作時限的一種保護裝置。關鍵詞: 電流保護 距離保護 測量阻抗 整定阻抗Abstract In the power system, the only required to take all positive measures to eliminat

10、e or reduce failure possibilities and besides, We may made the equipment or transmission failure, we should cut out the failure of equipment fast Must made the except part safe operation continue to reduce the effects of the accident area, but this request must be cut out of trouble for a short time

11、, to the staff found in a short time and manual removal of failure is impossible. Therefore, the only means of protection devices can be achieved. Protection devices is to reflect the occurrence of electrical components in power system fault or abnormal operating state, and action with the circuit b

12、reaker trip or a signal of an automatic device, whereas for the unilateral phase short-circuit protection of power networks of the major break with the current speed protection, limited Current Protection and matching over-current protection time limit set consisting of three-stage current protectio

13、n, the voltage level of 110KV and above the complexity of network line protection with distance protection, distance protection is a response to protect the installation department to the point of failure distance, and according to the distance from which to determine action to protect a time-bound

14、protection.Key words: current protection Distance protection Impedance Measurement Impedance tuning第一章 緒 言1.1 引言 繼電保護是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來的。20世紀初隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電器開始廣泛應用于電力系統(tǒng)的保護，這時期是繼電保護技術發(fā)展的開端。最早的繼電保護裝置是熔斷器。從2O世紀5O年代到90年代末，在40余年的時間里，繼電保護完成了發(fā)展的4個階段，即從電磁式保護裝置到晶體管式繼電保護裝置、到集成電路繼電保護裝置、再到微機繼電保護裝置。 隨著電力系統(tǒng)容量日益增大，范圍越來

15、越廣，僅設置系統(tǒng)各元件的繼電保護裝置，遠不能防止發(fā)生全電力系統(tǒng)長期大面積停電的嚴重事故。為此必須從電力系統(tǒng)全局出發(fā)，研究故障元件被相應繼電保護裝置的動作切除后，系統(tǒng)將呈現(xiàn)何種工況，系統(tǒng)失去穩(wěn)定時將出現(xiàn)何種特征，如何盡快恢復其正常運行等。電力系統(tǒng)發(fā)展日趨復雜化和多樣化，遠距離、重負荷、超高壓線路大量出現(xiàn)，供電的可靠性越來越高。作為線路的保護電流保護和距離保護將成為我們學習的重點,對系統(tǒng)安全可靠將起到重要作用。1.2 繼電保護的一般概念繼電保護裝置就是指能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。繼電保護裝置是保障電網(wǎng)可靠運行的重要組成部分，一般由

16、感受元件、比較元件和執(zhí)行元件組成。1.3 本課程設計主要任務利用電流和距離保護的原理，對110Kv單電源電網(wǎng)相間短路保護的設計?；A資料:第二章 短路電流的計算2.1 短路電流的計算根據(jù)系統(tǒng)運行方式的不同，我們可以分別計算出最大運行方式和最小運行方式下的不同電流，計算公式如下所示： 其中：系統(tǒng)等效相電勢，常采用平均電壓； 從等效電源到短路點的阻抗為等效電源阻抗，為短路阻抗。下面對不同點發(fā)生短路時分別計算。A點短路： ， , ，可得： 最大三相短路電流最小兩相短路電流B點短路： , , , 最大三相短路電流：最小兩相短路電流: C點短路：當，時，ZS最小當， 時，最大最大三相短路電流：最小兩相短

17、路電流：根據(jù)短路電流的計算列別如下：單位（kA）ABC第三章 保護方式的選擇及整定3.1 電流保護3.1.1 電流保護1的段整定為了保證電流速斷保護動作的選擇性，對保護1來講，其整定的動作電流必須大于B點短路時可能出現(xiàn)的最大短路電流，即在最大運行方式下的母線是三相短路時電流動作電流的整定：式中 瞬時電流速斷保護的動作電流； 可靠系數(shù)，取1.21.3； 被保護線路末端短路時，流過保護的最大短路電流動作電流 =1.36.64=8.63kA 動作時間： 靈敏度校驗計算得： ， ,滿足要求。3.1.2 電流保護1的段整定其保護范圍不能超過下級線路速斷保護范圍，而動作時限要比下級線路的速斷保護高出一個時

18、間階梯，與下級線路速斷保護配合。當靈敏度不夠時，與下段線路限時性速斷保護配合。動作電流的整定： 式中 保護1限時電流速斷的動作電流；下一級線路瞬時電流速斷的動作電流； 可靠系數(shù)，取1.11.2 為最小分支系數(shù)由上述數(shù)據(jù)帶入求得： 動作時間： 靈敏度校驗 滿足題意3.1.3 電流保護1的段整定作為本線路主保護拒動時的近后備保護，同時也作為下級線路主保護拒動和斷路器誤動時的遠后備保護，其整定原則按躲過最大負荷電流來整定，同時還需要考慮在外部故障切除后電壓恢復，負荷自啟動電流作用下保護裝置必須足夠返回，其返回電流應大于負荷自啟動電流。 動作電流的整定： 動作時間 ：（3）靈敏度校驗 滿足題意 滿足題

19、意3.2 距離保護3.2.1 距離保護1的段整定距離保護段為無延時速動段，應該只反應本線路的故障，下級線路出口發(fā)生短路故障時應可靠不動作，所以其測量元件的整定阻抗按躲過本線路末端短路時的測量阻抗來整定。測量原件的整定阻抗為： 3.2.2 距離保護1的段整定相間距離段應與相鄰線路相間距離第段 或與相鄰元件速動保護配合，在此網(wǎng)絡中與相鄰線路第段配合。與相鄰變壓器的快速保護配合，其動作范圍不應超出變壓器快速保護范圍，整定時按保護線路末端B點發(fā)生金屬性短路來校驗其靈敏度。取其中最小值。整定值：其中， . 帶入相關數(shù)據(jù)得：動作時間整定距離保護段的動作時間，應比與之配合的相鄰元件保護動作時間大一個時間差級

20、。 靈敏度校驗 3.2.3 距離保護1的段整定按與相鄰下級線路距離保護段配合，按與相鄰下級線路變壓器的電流、電壓保護配合整定；按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定。整定過程中分支系數(shù)與自啟動系數(shù)，阻抗測量元件的返回系數(shù)，整定值取最小量。整定值：III段的整定阻抗為：按躲過正常運行最小負荷阻抗整定： 考慮到發(fā)電機自啟動的情況下，保護III段必須立即返回的要求，若用全阻抗特性，則整定值為：計算得：若采用方向圓特性，考慮動作阻抗隨阻抗角的變化，整定阻抗可由下式計算：動作時間：與相鄰段配合動作時間：靈敏度校驗： 作為近后備保護時 ： 作為遠后備保護時： 其中，帶入相關數(shù)據(jù)得： 第四章 儀器設備的選擇 4

21、.1 電流互感器的選擇LCWD-110 kV戶外式瓷絕緣差動保護電流互感器 額定一次電流200-2000A；額定二次電流：5A；額定電流比：200/5 4.2 電壓互感器的選擇電壓互感器變比為110000/100，所以選擇JDC6-110(GYW1)型號的電壓互感器額定一次電流：小于等于3150A，額定二次電流：5A，及1A額定容量：1060VA4.3 電流繼電器的選擇過電流保護：段保護起動電流為8.63KA經(jīng)過電流互感器變比折算到二次側電流為215.75A段保護起動電流為1.67KA經(jīng)過電流互感器變比折算到二次側電流為41.75A段保護起動電流為0.36KA經(jīng)過電流互感器變比折算到二次側電流

22、為9A由以上數(shù)據(jù)可知：段保護的電流繼電器整定值量程為250A段保護的電流繼電器整定值量程為50A段保護的電流繼電器整定值量程為10A型號最大整定電流（A）額定電流（A）長期允許電流（A）電 流整 定范 圍（A）動作電流（A）最小整定值時的功率消耗（VA）返回系數(shù)線圈串聯(lián)線 圈并 聯(lián)線 圈串 聯(lián)線圈并聯(lián)線圈串聯(lián)線圈并聯(lián)LCWD10102010202.5102.555100.850.8501530204012.55012.52525 506.52501530204062.5200100200200400因此電流繼電器型號選擇為LCWD-1104.4 時間繼電器的選擇段保護的動作時限t=0.5s 段

23、保護的動作時限t=2s由下表3可知型 號 整定時間（s） 整定值誤差（s）DS-210.50.06DS-232.50.13因此段保護的時間繼電器的型號為DS-21；段保護的時間繼電器的型號為DS-234.5 信號繼電器的選擇JX-20系列靜態(tài)信號繼電器(以下簡稱繼電器)適用于直流操作的繼電保護和自動控制線路中,作為信號指示器動作范圍寬,電流型僅一個規(guī)格,就能滿足0.014A全系列18種規(guī)格,電壓降小于2.5V,方便設計及現(xiàn)場使用；動作速度快,從而克服了當前國內(nèi)電力系統(tǒng)跳合閘回路由于采用快速動作的真空型開關后,使原電磁型信號繼電器反應不了動作信號的缺陷；電流型: DC 0.014A通用;電壓型; DC 220V、110V、48V、24V;電流型:動作值不大于90%額定電流;電壓型:動作值不大于70%額定電壓。4.6 中間繼電器的選擇JZ7-44/110V型號的中間繼電器 主要用于交流50Hz/60Hz、額定工作電壓至190V或直流額定電壓至110V的控制電路中，用來控制各種電磁線圈4.7 斷路器的