河南理工繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

..>--.--考試資料."繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)"報(bào)告課程設(shè)計(jì)任務(wù)：根據(jù)以上資料，對(duì)本變電站進(jìn)展保護(hù)配置與整定計(jì)算。1課程設(shè)計(jì)的目的加深課堂理論的學(xué)習(xí)和理解；得到一定的工程實(shí)踐鍛煉；獲得將根底理論知識(shí)與具體工程實(shí)例相結(jié)合，從而解決實(shí)際問(wèn)題的能力。2保護(hù)配置分析變壓器保護(hù)配置分析電力變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電氣設(shè)備，它的故障將對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響，它的平安運(yùn)行是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。由于大同量的電力變壓器是十分昂貴的元件，因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度來(lái)考慮裝設(shè)性能良好、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。變壓器的內(nèi)部故障可以分為油箱內(nèi)和油箱外故障兩種。油箱內(nèi)故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯的燒毀等。對(duì)于變壓器來(lái)講，這些故障都是十分危險(xiǎn)的，因?yàn)橛拖鋬?nèi)部發(fā)生故障所產(chǎn)生的電弧，將引起絕緣物質(zhì)的劇烈氣化，從而可能引起爆炸，因此這些故障應(yīng)該盡快加以切除。油箱外的故障，主要是套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。上述接地短路均是對(duì)中性點(diǎn)直接接地的電力網(wǎng)的一側(cè)而言。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要有：由于變壓器外部相間短路引起的過(guò)電流，外部接地短路引起的過(guò)電流和中性點(diǎn)過(guò)電壓；由于負(fù)荷產(chǎn)國(guó)額定容量引起的過(guò)負(fù)荷，以及由于漏油等原因而引起的油面降低。此外，對(duì)于大容量變壓器，由于其額定工作時(shí)的磁通密度相當(dāng)接近于鐵芯的飽和磁通密度，因此在過(guò)電壓或者低頻率等異常運(yùn)行方式下，還會(huì)發(fā)生變壓器的過(guò)勵(lì)磁故障。對(duì)于上述故障和異常工作狀態(tài)及容量等級(jí)和重要程度，根據(jù)"規(guī)程"的規(guī)定，變壓器應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)保護(hù)裝置。變壓器保護(hù)配置原則〔1〕電壓在10kV以上、容量在10MVA及以上的變壓器，采用縱差保護(hù)。對(duì)于電壓為10kV的重要變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不符合要求時(shí)也可采用縱差保護(hù)?！?〕縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)滿足以下要求：a.應(yīng)能躲過(guò)勵(lì)磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流；b.在變壓器過(guò)勵(lì)磁時(shí)不應(yīng)誤動(dòng)作；c.在電流回路斷線時(shí)應(yīng)發(fā)出斷線信號(hào)，電流回路斷線允許差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘；d.在正常情況下，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍應(yīng)包括變壓器套管和引出線，如不能包括引出線時(shí)，應(yīng)采取快速切除故障的輔助措施。在設(shè)備檢修等特殊情況下，允許差動(dòng)保護(hù)短時(shí)利用變壓器套管電流互感器，此時(shí)套管和引線故障由后備保護(hù)動(dòng)作切除?！?〕對(duì)外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流，變壓器應(yīng)裝設(shè)相間短路后備保護(hù)。保護(hù)帶延時(shí)跳開(kāi)相應(yīng)的斷路器。相間短路后備保護(hù)宜選用過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓〔負(fù)序電壓和線間電壓〕啟動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)或復(fù)合電流保護(hù)〔負(fù)序電流和單相式電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)〕。〔4〕對(duì)降壓變壓器，升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，根據(jù)各側(cè)接線、連接的系統(tǒng)和電源情況的不同，應(yīng)配置不同的相間短路后備保護(hù)，該保護(hù)宜考慮能反映電流互感器與斷路器之間的故障。〔5〕如變壓器低壓側(cè)無(wú)專用母線保護(hù)，變壓器高壓側(cè)相間短路后備保護(hù)，對(duì)低壓側(cè)母線相間短路靈敏度不夠時(shí)，為提高切除低壓側(cè)母線故障的可靠性，可在變壓器低壓側(cè)配置兩套相間短路后備保護(hù)。該兩套后備保護(hù)接至不同的電流互感器?！?〕相間后備保護(hù)對(duì)母線故障靈敏度應(yīng)符合要求。為簡(jiǎn)化保護(hù)，當(dāng)保護(hù)作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備時(shí)，可適當(dāng)降低對(duì)保護(hù)靈敏度的要求?！?〕在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，如變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，對(duì)單相接地引起的變壓器過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)零序過(guò)電流保護(hù)，保護(hù)可由兩段組成，其動(dòng)作電流與相關(guān)線路零序過(guò)電流保護(hù)相配合。每段保護(hù)可設(shè)兩個(gè)時(shí)限，并以較短時(shí)限動(dòng)作于縮小故障影響范圍，或動(dòng)作于本側(cè)斷路器，以較長(zhǎng)時(shí)限動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。〔8〕規(guī)定裝設(shè)零序過(guò)電流保護(hù)，滿足變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的要求。此外，應(yīng)增設(shè)零序過(guò)電壓保護(hù)，當(dāng)變壓器所連接的電力網(wǎng)失去接地中性點(diǎn)時(shí)，零序過(guò)電壓保護(hù)經(jīng)～0.5s時(shí)限動(dòng)作斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器?！?〕對(duì)變壓器油溫、繞組溫度及油箱內(nèi)壓力升高超過(guò)允許值和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于跳閘或信號(hào)的裝置?！?0〕變壓器非電氣量保護(hù)不應(yīng)啟動(dòng)失靈保護(hù)。變壓器保護(hù)配置方案由變壓器的配置原則以及變壓器的各個(gè)參數(shù)可知：變壓器應(yīng)采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)以及相間短路的后備保護(hù)。2.2線路保護(hù)配置分析線路保護(hù)配置原則供電系統(tǒng)中大量的不同類型的電氣設(shè)備通過(guò)線路聯(lián)結(jié)在一起。受線路運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，線路分布廣闊等因素的制約，故障在電力系統(tǒng)中的發(fā)生幾乎是無(wú)法防止的，而各個(gè)環(huán)節(jié)之間又是相輔相成缺一不可的關(guān)系，因此無(wú)論哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響。輸電線路是連接供電部門與用電部門的紐帶，是整個(gè)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)支撐，因此線路的平安運(yùn)行是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。電力系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，但對(duì)線路保護(hù)而言，可將電網(wǎng)構(gòu)造分成簡(jiǎn)單的單側(cè)電源輻射網(wǎng)絡(luò)線路和雙側(cè)電源復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)線路，本例以單側(cè)電源輻射網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展分析配置。單側(cè)電源輻射網(wǎng)絡(luò)包括相間短路的電流保護(hù)和相間短路的距離保護(hù)。在相間短路的電流保護(hù)中，反映被保護(hù)原件本身的故障，并以盡可能短的時(shí)限切除故障的保護(hù)稱為主保護(hù)，主保護(hù)包括電流速斷保護(hù)〔電流=1\*ROMANI段保護(hù)〕和限時(shí)電流速斷保護(hù)〔電流=2\*ROMANII段保護(hù)〕，而主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)用來(lái)切除故障的保護(hù)稱為后備保護(hù)，主要是定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)〔電流=3\*ROMANIII段保護(hù)〕。電流=1\*ROMANI段保護(hù)能根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行方式和故障類型自動(dòng)生成或調(diào)整動(dòng)作判據(jù)，具有優(yōu)良的動(dòng)作性能。電流=2\*ROMANII段保護(hù)在任何情況下都能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，并具有足夠的靈敏性和最小的動(dòng)作時(shí)限。電流=3\*ROMANIII段保護(hù)不僅能夠保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，而且也能保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)，起到后備保護(hù)的作用。而相間短路的距離保護(hù)，是反響故障點(diǎn)至保護(hù)安裝點(diǎn)之間的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定是否動(dòng)作的一種保護(hù)裝置。距離保護(hù)也為三段式保護(hù)，分為距離=1\*ROMANI段，距離=2\*ROMANII段和距離=3\*ROMANIII段。距離=1\*ROMANI段和距離=2\*ROMANII段聯(lián)合工作就本錢線路的主保護(hù)，而距離=3\*ROMANIII段作為相鄰線路保護(hù)裝置和斷路器拒絕動(dòng)作的后備保護(hù)，同時(shí)也作為距離=1\*ROMANI，=2\*ROMANII的近后備保護(hù)。2.2.2線路保護(hù)配置方案方案本例10kv單側(cè)電源線路，可裝設(shè)兩段過(guò)電流保護(hù)，第一段為不帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)，第二段為帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)。由于限時(shí)電流速斷保護(hù)主要考慮使它的保護(hù)范圍不超出下一條線路速斷保護(hù)的范圍和動(dòng)作時(shí)限比下一條線路的速斷保護(hù)高出一個(gè)時(shí)間階段，而此線路不存在下一條線路之說(shuō)，所以此線路不必考慮限時(shí)電流速斷保護(hù)即電流II段保護(hù)。而對(duì)于10kv線路來(lái)說(shuō)，電流保護(hù)足以滿足選擇性，靈敏性和快速切除故障的要求，與距離保護(hù)相比，電流保護(hù)又具有簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，工作可靠的特點(diǎn)，所以10kv線路一般選擇電流保護(hù)而非距離保護(hù)。3.保護(hù)整定計(jì)算3.1變壓器保護(hù)整定計(jì)算比率制動(dòng)式縱差保護(hù)的整定原則〔1〕最小啟動(dòng)電流的二次差值的整定：按躲過(guò)變壓器的最大負(fù)荷時(shí)的不平衡電流整定，即〔1〕式中——可靠系數(shù)，??；——電流互感器在二次額定電流下的比值誤差，;——變壓器分接頭調(diào)節(jié)引起的誤差；——電流互感器〔TA〕和輔助電流互感器〔TAA〕變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，。一般可取求得在～之間，符合要求。〔2〕起始制動(dòng)電流的二次值QUOTE的選取〔2〕〔3〕最大制動(dòng)系數(shù)QUOTE和制動(dòng)特性斜率mQUOTE——流過(guò)靠近故障側(cè)的TA的最大外部短路周期分量電流二次值；對(duì)于兩繞組變壓器，外部短路的最大不平衡電流QUOTE可簡(jiǎn)化為〔3〕QUOTE－電流互感器的非周期分量系數(shù)，對(duì)于5P或10P型，取～2。最大制動(dòng)系數(shù)為式中QUOTE——縱差保護(hù)制動(dòng)電流，它與縱差保護(hù)原理、制動(dòng)回路接線方式有關(guān)，對(duì)于兩繞組變壓器有QUOTE。圖一如圖1所示為縱差保護(hù)比率制動(dòng)特性。圖中特性起點(diǎn)〔B點(diǎn)〕的橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)于起始制動(dòng)電流的二次值QUOTE應(yīng)不大于電流互感器二次額定電流QUOTE，即外部短路電流QUOTE大于電流互感器一次額定電流QUOTE時(shí)，繼電器呈比率制動(dòng)特性，QUOTE越大，則保護(hù)動(dòng)作電流越大，即由式〔3〕QUOTE由式〔4〕計(jì)算最大動(dòng)作電流二次值QUOTE，即〔4〕由式〔1〕可求出QUOTE，確定制動(dòng)特性A點(diǎn)的坐標(biāo)QUOTE。由式〔2〕可求出QUOTE，確定制動(dòng)特性B點(diǎn)坐標(biāo)QUOTE。由式〔4〕可以算出QUOTE，由于最大制動(dòng)電流QUOTE〔二次值〕，可確定C點(diǎn)坐標(biāo)。由此，圖中比率制動(dòng)特性A、B、C三點(diǎn)完全確定。比率制動(dòng)特性斜率m在QUOTE和QUOTE條件下，可取QUOTE，即〔5〕〔4〕內(nèi)部短路的靈敏系數(shù)校驗(yàn)計(jì)算系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下，變壓器出口金屬性短路的最小短路電流周期分量的電流二次值QUOTE和計(jì)算相應(yīng)的制動(dòng)電流QUOTE，由差動(dòng)繼電器的比率制動(dòng)特性查出對(duì)應(yīng)繼電器動(dòng)作電流QUOTE則靈敏系數(shù)計(jì)算式為〔6〕差動(dòng)速斷保護(hù)的整定計(jì)算為加速切除變壓器內(nèi)部故障，可增設(shè)差動(dòng)速斷保護(hù)，其動(dòng)作電流按躲過(guò)勵(lì)磁涌流整定，即〔7〕式中——變壓器實(shí)際的最大勵(lì)磁涌流〔二次值〕;——可靠系數(shù)，取～。實(shí)際勵(lì)磁涌流是很難確定的電流，降壓變壓器可取，如按式〔6〕校驗(yàn)靈敏系數(shù)不合格時(shí)，則取消差動(dòng)速斷保護(hù)。防止勵(lì)磁涌流引起誤動(dòng)的措施二次諧波制動(dòng)二次諧波制動(dòng)的判據(jù)一般取〔８〕式中——基波電流；——二次諧波電流。變壓器相間短路的后備保護(hù)整定計(jì)算〔1〕變壓器的過(guò)電流保護(hù)1〕保護(hù)裝置動(dòng)作電流按躲過(guò)變壓器的最大負(fù)荷電流整定〔９〕式中——可靠系數(shù)，取～；——返回系數(shù)，取。對(duì)降壓變壓器應(yīng)考慮負(fù)荷中電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的最大電流，即〔10〕式中——自啟動(dòng)系數(shù)，其值與負(fù)荷性質(zhì)及用戶與電源的電氣距離有關(guān)，對(duì)于110kV降壓變電站的6～10kV側(cè)，?。?〕按躲過(guò)電流變壓器母線自動(dòng)投入負(fù)荷時(shí)的總負(fù)荷整定〔11〕式中——可靠系數(shù)，?。弧\(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷電流；、——分別為自動(dòng)投入負(fù)荷的自啟動(dòng)系數(shù)和自動(dòng)投入負(fù)荷電流。3〕與變壓器低壓側(cè)出線保護(hù)配合時(shí)，有〔12〕式中——可靠系數(shù)，取～；——出線保護(hù)的動(dòng)作電流中最大值。4〕靈敏系數(shù)校驗(yàn)按變壓器低壓母線故障時(shí)的最小短路電流值計(jì)算〔13〕式中——最小運(yùn)行方式下，低壓母線故障側(cè)兩相短路電流周期分量的有效值3.2線路保護(hù)整定計(jì)算電流速斷保護(hù)1、電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算原則：在最大運(yùn)行方式下線路末端三相短路時(shí)的電流;QUOTE表示系統(tǒng)等效電源的相電勢(shì)QUOTE表示保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的電抗，可認(rèn)為是兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)的最小阻抗。QUOTE表示短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處間的阻抗QUOTE可靠系數(shù)，取～2、動(dòng)作時(shí)間整定：整定時(shí)間：瞬時(shí)〔0s〕速斷保護(hù)的實(shí)際時(shí)間，取決于繼電器自身固有的動(dòng)作時(shí)間，一般小于10ms。3、保護(hù)范圍的校驗(yàn)：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)最小運(yùn)行方式下的兩相短路時(shí)，電流速斷的保護(hù)范圍為最小。QUOTE為最小方式運(yùn)行下系統(tǒng)電源運(yùn)行阻抗QUOTE為線路每千米正序阻抗值QUOTE為最小保護(hù)范圍〔線路保護(hù)范圍不小于線路長(zhǎng)度的15%整定〕定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)1、過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算原則：返回電流QUOTE大于自啟動(dòng)時(shí)最大電流QUOTE為可靠系數(shù)，一般取～QUOTE為自啟動(dòng)系數(shù)，由該網(wǎng)絡(luò)接線和負(fù)荷性質(zhì)確定本線路中為1QUOTE為電流繼電器的返回系數(shù)，一般采用2、動(dòng)作時(shí)限整定要與下一線路的電流III段配合3、過(guò)電流保護(hù)靈敏度系數(shù)校驗(yàn)兩相短路時(shí)的電流：QUOTE表示系統(tǒng)等效電源的相電勢(shì)；QUOTE表示保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的電抗；QUOTE表示短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處間的阻抗；靈敏度系數(shù)：〔〕4保護(hù)整定4.1變壓器保護(hù)整定1#變壓器容量，接線方式Y(jié)/△-11接線，CT為,Y型接線，低壓開(kāi)關(guān)CT為，Y型接線。變壓器互感器變比調(diào)整系數(shù)，以變壓器高壓側(cè)二次電流為基準(zhǔn)。調(diào)整系數(shù)：QUOTE〔1〕差動(dòng)速斷保護(hù)a.差動(dòng)速斷保護(hù)的動(dòng)作值按躲過(guò)變壓器勵(lì)磁涌流整定：。b.差動(dòng)速斷保護(hù)的動(dòng)作值按躲過(guò)最大穿越電流整定：c.差動(dòng)速斷保護(hù)的動(dòng)作值按躲過(guò)CT斷線整定：通過(guò)以上分析比較，速斷電流動(dòng)作值為：，動(dòng)作時(shí)限0秒。〔2〕差動(dòng)電流啟動(dòng)〔門檻〕定值按躲過(guò)額定負(fù)載最大不平衡電流整定〔一般取變壓器高壓側(cè)額定電流的倍〕。差動(dòng)電流啟動(dòng)〔門檻〕定值：〔3〕差動(dòng)電流不平衡電流定值，用于差流越限判斷，一般取差動(dòng)電流啟動(dòng)的定值的。差流越限定值：，9秒?！?〕最小制動(dòng)電流：〔5〕最小啟動(dòng)電流：〔6〕比率制動(dòng)系數(shù)：〔7〕二次諧波制動(dòng)系數(shù)：〔8〕不平衡系數(shù)：〔9〕高壓側(cè)后備保護(hù)過(guò)電流保護(hù)負(fù)荷電流：根據(jù)資料給出的負(fù)荷數(shù)據(jù)QUOTE，同時(shí)系數(shù)取0.9:求出加權(quán)平均功率因數(shù)：求出總視在功率：故變壓器最大負(fù)荷電流為：過(guò)流保護(hù)動(dòng)作電流：校驗(yàn)其靈敏系數(shù)：按變壓器低壓母線側(cè)故障時(shí)最小短路電流校驗(yàn)，此時(shí)系統(tǒng)側(cè)有最大電抗QUOTE系統(tǒng)容量基準(zhǔn)100MVA，低壓母線側(cè)基準(zhǔn)電壓，故：故，最小短路電流有QUOTE，符合要求線路保護(hù)整定玉河路線長(zhǎng)13km，為電纜線路，線路電抗為每公里Ω。此出線全線最大負(fù)荷，功率因數(shù)，電壓偏差QUOTE。當(dāng)于村變電站110kV母線短