110kv高壓輸電線路的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)第緒論1.1設(shè)計(jì)基礎(chǔ)條件單側(cè)電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)如圖1.1所示，已知：（1）網(wǎng)絡(luò)中各線路采用帶方向或不帶方向的電流電壓保護(hù)，所有變壓器均采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，變壓器均為Ｙ，d11接線；（2）發(fā)電廠的最大發(fā)電容量為3×50ＭＷ，最小發(fā)電容量為2×50ＭＷ；（3）網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行方式為發(fā)電廠發(fā)電容量最大且閉環(huán)運(yùn)行；（4）允許的最大故障切除時(shí)間為0.85s；（5）線路AB、BC、AD、CD的最大負(fù)荷電流分別為230、150、230和140Ａ，負(fù)荷自起動(dòng)系數(shù)；（6）各變電所引出線上的后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間如圖示，△t＝0.5s；（7）線路正序電抗每公里均為0.4Ω；圖1.1單側(cè)電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)圖1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）短路電流計(jì)算1）確定電力系統(tǒng)最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式，計(jì)算最大短路電流值和最小短路電流值。2）確定短路計(jì)算點(diǎn)，畫(huà)出計(jì)算電路圖。3）選取基準(zhǔn)值，用標(biāo)幺值計(jì)算各元件參數(shù)，畫(huà)出等效電路。化簡(jiǎn)等效電路，求各短路點(diǎn)的等效電抗。4）求各短路點(diǎn)的計(jì)算電抗。用運(yùn)算曲線計(jì)算各短路點(diǎn)的短路電流。（2）確定電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器和輸電線路的保護(hù)方案。1）根據(jù)GB50062-1992（規(guī)范名稱(chēng)：電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范）選擇繼電保護(hù)的方式。應(yīng)優(yōu)先選擇最簡(jiǎn)單的保護(hù)，不滿(mǎn)足基本要求時(shí)再采用較復(fù)雜的保護(hù)。2）選擇保護(hù)方式時(shí)，先選擇主保護(hù)，然后選擇后備保護(hù)。通過(guò)整定計(jì)算，檢驗(yàn)?zāi)芊駶M(mǎn)足靈敏性和速動(dòng)性的要求。如不滿(mǎn)足，允許采用自動(dòng)重合閘補(bǔ)救。1.3設(shè)計(jì)要求1）確定保護(hù)2、4、6的保護(hù)方式，對(duì)它們進(jìn)行整定計(jì)算（、、和）；2）繪制保護(hù)原理接線圖（或展開(kāi)接線圖）及網(wǎng)絡(luò)單線圖；短路電流計(jì)算2.1短路電流計(jì)算原則根據(jù)原始資料計(jì)算出基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值，再由基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值轉(zhuǎn)換得到計(jì)算電抗標(biāo)幺值，然后根據(jù)計(jì)算電抗標(biāo)幺值查短路電流運(yùn)算曲線得到短路電流標(biāo)幺值，經(jīng)轉(zhuǎn)換得出短路電流，最后作為繼電保護(hù)的整定數(shù)據(jù)。根據(jù)整定計(jì)算的要求，需要進(jìn)行最大運(yùn)行方和最小運(yùn)行方式下的參數(shù)計(jì)算，最大運(yùn)行方時(shí)下的計(jì)算數(shù)據(jù)作為電流保護(hù)整定使用，最小運(yùn)行方式下的計(jì)算數(shù)據(jù)作為最小靈敏度檢驗(yàn)使用。2.2電力網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)計(jì)算計(jì)算各元件基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值。選取：。發(fā)電機(jī)基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值：SX變壓器基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值：XXX線路基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值：XXXXX2.3最大運(yùn)行方式最大運(yùn)行方式的等效電路如圖2.1所示：圖2.1最大運(yùn)行方式等效電路圖因?yàn)槭菃蝹?cè)環(huán)形電網(wǎng)，為解題方便，將環(huán)形網(wǎng)絡(luò)按短路點(diǎn)解開(kāi)，分兩個(gè)方向計(jì)算短路電流和設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置。將環(huán)形網(wǎng)絡(luò)在A點(diǎn)打開(kāi)變換為開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)則等效電路圖如2.2所示：圖2.2開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)等效電路圖在最大運(yùn)行方式下各點(diǎn)的基準(zhǔn)電抗為：XX計(jì)算電抗值為：XXXX2.4最小運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式的等效電路如圖2.3所示：2.3最小運(yùn)行方式等效電路圖將環(huán)形網(wǎng)絡(luò)在A點(diǎn)打開(kāi)變換為開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)則等效電路圖如2.4所示：圖2.4開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)等效電路圖在最小運(yùn)行方式下各點(diǎn)的基準(zhǔn)電抗為：X計(jì)算電抗值為：XXXX根據(jù)計(jì)算電抗查詢(xún)汽輪機(jī)的短路電流運(yùn)算曲線可得各點(diǎn)的短路電流標(biāo)幺值。最大運(yùn)行方式下各點(diǎn)計(jì)算電抗和短路電流標(biāo)幺值如表2.1所示：表2.1最大運(yùn)行方式下電網(wǎng)各點(diǎn)短路電流數(shù)據(jù)ABCA’計(jì)算電抗1.7320.9580.53090.264I0.951.081.924.15Io/0.8360.951.693.652最小運(yùn)行方式下各點(diǎn)計(jì)算電抗和短路電流標(biāo)幺值如表2.2所示：表2.2最小運(yùn)行方式下電網(wǎng)各點(diǎn)短路電流數(shù)據(jù)ABCA’計(jì)算電抗1.3341.1160.6920.4251I0.750.91.482.55Io/0.660.7921.32.244110kv高壓輸電線路繼電保護(hù)整定計(jì)算110kv高壓輸電線路根據(jù)可靠性、靈敏性要求需要設(shè)置三段式電流保護(hù)，根據(jù)線路保護(hù)裝置簡(jiǎn)單性原則，若三段式電流保護(hù)各段滿(mǎn)足要求，則可以作為線路主保護(hù)，如果三段式電流保護(hù)不滿(mǎn)足要求則需要設(shè)置距離保護(hù)，根據(jù)高壓輸電線路的全線速動(dòng)無(wú)死區(qū)要求，還應(yīng)設(shè)置線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，讓距離保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)作為線路的主保護(hù)，三段式電流保護(hù)作為后備保護(hù)。3.1三段式方向性電流保護(hù)整定計(jì)算三段式方向性電流保護(hù)整定計(jì)算，按開(kāi)環(huán)正向和反方向分別整定計(jì)算。正向?qū)?、3、5QF斷路器保護(hù)裝置整定計(jì)算，反方向按6、4、2QF斷路器保護(hù)裝置整定計(jì)算。這里以反方向按6、4、2QF斷路器保護(hù)裝置為例整定計(jì)算如下。保護(hù)線路示意圖如圖3.1所示：圖3.1保護(hù)線路示意圖3.11QF6的三段式電流保護(hù)整定計(jì)算由第2章得知：IKCmax=1.69KA,IKCmin=1.3KA,IKBmax=0.95KAI保護(hù)時(shí)限：t=0s最小靈敏變校驗(yàn)：m=lp(2)第II段II保護(hù)時(shí)限：t=0.5s最小靈敏度校驗(yàn)：ksen(3)第III段I保護(hù)時(shí)限：t最小靈敏度校驗(yàn)：近：Ksen遠(yuǎn)：Ksen3.12QF4的三段式電流保護(hù)整定計(jì)算由第2章得知IKBmax=0.95KA,IKBmin=0.792KA,IKAmax=0.836KAI保護(hù)時(shí)限：t=0s最小靈敏度檢驗(yàn)：m=第II段保護(hù)時(shí)限：t=0.5s最小靈敏度檢驗(yàn)第III段保護(hù)時(shí)限：t最小靈敏度檢驗(yàn)：近后備：Ksen遠(yuǎn)后備:3.13QF2的三段式電流保護(hù)整定計(jì)算由第2章得知：IKAmax=0.836KA,IKAmin=0.66KA（1）第I段動(dòng)作電流：I保護(hù)時(shí)限：t=0S最小靈敏度校驗(yàn)：m=LPL(2)第III段：動(dòng)作電流：I保護(hù)時(shí)限：t=1.8S最小靈敏度校驗(yàn)：近:KsenIII上述計(jì)算結(jié)果表明，三段式電流保護(hù)，保護(hù)范圍不滿(mǎn)足要求，則不能設(shè)置線路的主保護(hù)，只能設(shè)置線路的后備保護(hù)，與設(shè)計(jì)題目要求不符合。因此，不宜設(shè)置三段式電流保護(hù)，可以設(shè)置三段式距離保護(hù)。3.2三段式距離保護(hù)正定計(jì)算3.21QF6的距離保護(hù)（1）第I段動(dòng)作阻抗：Z保護(hù)時(shí)限：t保護(hù)范圍：85%（2）第II段動(dòng)作阻抗：Z保護(hù)時(shí)限：t最小靈敏度校驗(yàn)：K（3）第III段最小阻抗：Z動(dòng)作阻抗：Z保護(hù)時(shí)限：t最小靈敏度校驗(yàn)：近后備保護(hù)：K遠(yuǎn)后備保護(hù)：KK3.22QF4的距離保護(hù)(1)第I段動(dòng)作阻抗：Z保護(hù)時(shí)限：t=0s保護(hù)范圍：85%(2)第II段動(dòng)作阻抗：Z保護(hù)時(shí)限：t靈敏度校驗(yàn)：k(3)第III段最小阻抗:Z動(dòng)作阻抗:Z保護(hù)時(shí)限:t最小靈敏度校驗(yàn)：k近后備：k遠(yuǎn)后備：k3.23QF2的距離保護(hù)（1）第=1\*ROMANI段動(dòng)作阻抗：ZOP保護(hù)時(shí)限：t2保護(hù)范圍：85%（2）第=3\*ROMANIII段最小阻抗：ZLmin=動(dòng)作阻抗：ZOP.2=3\*ROMANIII保護(hù)時(shí)間：t2最小靈敏校驗(yàn)：近后備保護(hù)：Ksen=3\*ROMANIIIK遠(yuǎn)后備保護(hù)；K3.3線路差動(dòng)保護(hù)根據(jù)高壓輸電線路的全線速動(dòng)性要求，還應(yīng)設(shè)置線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。3.31A’C段線路差動(dòng)保護(hù)（1）A’C段：按躲過(guò)保護(hù)區(qū)外短路時(shí)的最大不平衡電流整定：I（2）按射過(guò)保護(hù)線路最大負(fù)荷電流整定：I所以動(dòng)作電流：I最小靈敏度檢驗(yàn)：K3.32BC段線路縱差保護(hù)（1）BC段:按躲過(guò)保護(hù)區(qū)外短路時(shí)的最大不平衡電流整定：I（2）按射過(guò)保護(hù)線路最大負(fù)荷電流整定：I所以動(dòng)作電流：I最小靈敏度檢驗(yàn)：K3.33AB段線路縱差保護(hù)（1）AB段：按躲過(guò)保護(hù)區(qū)外短路時(shí)的最大不平衡電流整定I（2）按射過(guò)保護(hù)線路最大負(fù)荷電流整定：I所以動(dòng)作電流：I最小靈敏度檢驗(yàn)：K自動(dòng)重合閘裝置根據(jù)110KV高壓輸電線路的要求，線路應(yīng)采用后加速的自動(dòng)重合閘裝置。重合閘邏輯方框圖：圖4.2重合閘邏輯方框圖1.本裝置重合閘為三相一次重合閘方式。2.三相電流全部消失時(shí)跳閘固定動(dòng)作。3.重合閘退出，則整定值中重合閘投入控制字置“0”。4.重合閘充電在正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)行，重合閘投入、無(wú)TWJ、無(wú)控制回路斷線、無(wú)ＴＶ?jǐn)嗑€或雖有ＴＶ?jǐn)嗑€但控制字“ＴＶ?jǐn)嗑€閉鎖重合閘”置“0”經(jīng)10s后充電完成。5.重合閘由獨(dú)立的重合閘啟動(dòng)元件來(lái)啟動(dòng)。當(dāng)保護(hù)跳閘后或開(kāi)關(guān)偷跳均可啟動(dòng)重合閘。6.重合閘條件滿(mǎn)足后，經(jīng)整定的重合閘延時(shí)，發(fā)重合閘脈沖150ms。第5章電力系統(tǒng)各元件繼電保護(hù)裝置的選擇5.1保護(hù)配置RCS-953A包括以分相電流差動(dòng)為主體的快速主保護(hù)，有完整的三段相間距離保護(hù)、四段可選相間低電壓和方向閉鎖的過(guò)流保護(hù)構(gòu)成后備保護(hù)；裝置配有三相一次重合閘功能、過(guò)負(fù)荷告警功能；還帶有跳合閘操作賄賂以及交流電壓切換回路。5.2各插件原理說(shuō)明組成裝置的插件有：電源插件（DC）、交流插件（AC）、低通濾波器（LPF）、CPU插件（CPU）、通信插件（COM）、24V光耦插件（OPT）、跳閘出口插件（OUT）、操作回路插件（SWI）、電壓切換插件（YQ）、顯示面板（LCD）。具體硬件模塊圖見(jiàn)圖5-3圖5.1硬件模塊5.3主要技術(shù)指標(biāo)1、整組動(dòng)作時(shí)間差動(dòng)保護(hù)全線路跳閘時(shí)間：<25ms(差流>1.5倍差動(dòng)電流高定值距離保護(hù)1段：<30ms)2、啟動(dòng)元件電流變化量啟動(dòng)元件，整定范圍0.1In—0.5In過(guò)流IV啟動(dòng)元件，整定范圍0.1In—0.5In負(fù)序過(guò)流啟動(dòng)元件，整定范圍0.1In—0.5In3、距離保護(hù)整定范圍：0.01—25（In=5A）0.05—125（In=1A）距離元件定值誤差：<5％精確工作電壓：<0.25V最小精確工作電流：0.1In最小精確工作電流：30In跳閘時(shí)間10s3、過(guò)流保護(hù)整定范圍：0.1In—20In過(guò)流元件定值誤差：<5％過(guò)流跳閘延時(shí)時(shí)間：0—10s收獲和體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的了解和掌握。通過(guò)對(duì)課本和參考書(shū)籍的翻閱，進(jìn)一步提高了獨(dú)立自主完成設(shè)計(jì)的能力。本課程設(shè)計(jì)是針對(duì)與110kv電網(wǎng)在不同運(yùn)行方式以及短路故障類(lèi)型的情況下進(jìn)行的分析和整定，因此它可以保護(hù)發(fā)生上述各種故障和事故時(shí)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，再設(shè)計(jì)思路中緊扣繼電保護(hù)的四要求：速動(dòng)性、靈敏性、可靠性、選擇性。在本次課程設(shè)計(jì)中，重新回顧了電力系統(tǒng)分析，電路，電機(jī)學(xué)，CAD等專(zhuān)業(yè)課。因?yàn)檫@次課程設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)面較廣，基本上涵蓋了所有專(zhuān)業(yè)課知識(shí)，對(duì)短路計(jì)算，電路的化簡(jiǎn)進(jìn)一步加深了認(rèn)識(shí)，通過(guò)和同學(xué)的討論加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。參考文獻(xiàn)劉學(xué)軍.工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.劉學(xué)軍.繼電保護(hù)原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.劉學(xué)軍.繼電保護(hù)原理[M].