單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)-2、4、6、8保護(hù)

車輛與動(dòng)力工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)——2、4、6、8保護(hù)摘要電能是現(xiàn)代社會(huì)中最重要、也是最方便的能源。而發(fā)電廠正是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能，電能經(jīng)過變壓器和不同電壓等級(jí)的輸電線路輸送并被分配給用戶，再通過各種用電設(shè)備轉(zhuǎn)換成適合用戶需要的其他形式的能量。在輸送電能的過程中,電力系統(tǒng)希望線路有比較好的可靠性,因此在電力系統(tǒng)受到外界干擾時(shí),保護(hù)線路的各種繼電裝置應(yīng)該有比較可靠的、及時(shí)的保護(hù)動(dòng)作,從而切斷故障點(diǎn)極大限度的降低電力系統(tǒng)供電范圍。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)就是為達(dá)到這個(gè)目的而設(shè)置的。其中短路電流的計(jì)算和電氣設(shè)備的選擇是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。通過此次線路保護(hù)的設(shè)計(jì)可以鞏固我們本學(xué)期所學(xué)的《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》這一課程的理論知識(shí)，能提高我們提出問題、思考問題、解決問題的能力。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)，繼電保護(hù)，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)目錄第一章緒論 1§1.1設(shè)計(jì)的意義 1§1.2設(shè)計(jì)的目的 1第二章設(shè)計(jì)內(nèi)容 3§2.1計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各參數(shù) 3§2.2運(yùn)行方式的選定原則 4§2.3短路電流計(jì)算 5§2.4線路保護(hù)配置的一般原則 6§2.5保護(hù)方式的確定及動(dòng)作值的整定 7§2.5.1AD線路8QF的整定 7§2.5.2DC線路6QF的整定 9§2.5.3CB線路4QF的整定 11§2.5.4BA線路2QF的整定 12§2.6保護(hù)4的繼電保護(hù)接線圖 15第三章綜合評價(jià) 17第四章設(shè)計(jì)心得 19參考文獻(xiàn) 20第一章緒論專業(yè)課程設(shè)計(jì)，一方面使學(xué)生獲得綜合運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行電力變電所、牽引變電所各主要元件的保護(hù)設(shè)計(jì)及整定和保護(hù)設(shè)備的選型的基本能力，另一方面能鞏固與擴(kuò)大學(xué)生的電氣綜合設(shè)計(jì)知識(shí)，為畢業(yè)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及今后從事科學(xué)研究、工程技術(shù)工作打下較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！?.1設(shè)計(jì)的意義通過專業(yè)課程設(shè)計(jì)，應(yīng)在下述各方面得到鍛煉：1.掌握繼電保護(hù)保護(hù)方案的確定原則，整定計(jì)算的一般步驟，了解系統(tǒng)運(yùn)行方式的確定，保護(hù)整定系數(shù)的分析與應(yīng)用，前后級(jí)整定配合的基本原則；2.掌握保護(hù)、控制、測量、信號(hào)回路閱讀和設(shè)計(jì)基本方法；3.學(xué)習(xí)相關(guān)保護(hù)設(shè)備的選擇和一般的維護(hù)?！?.2設(shè)計(jì)的目的根據(jù)原理圖及數(shù)據(jù)：（1）確定保護(hù)2、4、6、8的保護(hù)方式，以及它們的、和；（2）繪制保護(hù)4的接線圖及網(wǎng)絡(luò)單線圖；（3）對本網(wǎng)絡(luò)所采用的保護(hù)進(jìn)行評價(jià)。

第二章設(shè)計(jì)內(nèi)容§2.1計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各參數(shù)計(jì)算短路電流時(shí)，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(biāo)么值表示。為了計(jì)算方便，在低壓系統(tǒng)中宜用有名值計(jì)算法，在高壓系統(tǒng)中宜用標(biāo)么值計(jì)算法。標(biāo)么值計(jì)算法：標(biāo)么值就是相對值算法，用新選單位進(jìn)行某物理量的衡量，衡量的值稱標(biāo)么值。有名值計(jì)算法：每個(gè)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(luò)中計(jì)算短路電流也常常采用此方法，在使用此方法計(jì)算短路電流時(shí)，應(yīng)特別注意的是:必須將各電壓等級(jí)的電氣參數(shù)都?xì)w算到同一電壓等級(jí)上來。（1）電機(jī)參數(shù)的計(jì)算發(fā)電機(jī)的電抗標(biāo)幺值：X式中XdUNSB——基準(zhǔn)容量100MVA；SN——發(fā)電機(jī)額定容量，單位MVA（2）變壓器參數(shù)的計(jì)算雙繞組變壓器電抗標(biāo)幺值：X式中UkUNSB——基準(zhǔn)容量100MVASN—假設(shè)選取基準(zhǔn)功率Sd=100MV?A基準(zhǔn)電流Id基準(zhǔn)電抗Zd（3）電機(jī)及變壓器參數(shù)的計(jì)算XXXX（4）輸電線路參數(shù)的計(jì)算ZZZZ§2.2運(yùn)行方式的選定原則確定運(yùn)行方式就是確定最大和最小運(yùn)行方式，通常都是根據(jù)最大運(yùn)行方式來確定保護(hù)的整定值，以保證選擇性，在其它運(yùn)行方式下也一定能保證選擇性，靈敏度的校驗(yàn)應(yīng)根據(jù)最小運(yùn)行方式來校驗(yàn)，因?yàn)橹灰谧钚∵\(yùn)行方式下靈敏度一定能滿足要求。（1）最大運(yùn)行方式在相同地點(diǎn)發(fā)生相同類型短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的電流最大，對繼電保護(hù)而言稱為系統(tǒng)最大運(yùn)行方式，對應(yīng)的系統(tǒng)等值阻抗最小。它是指供電系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)，變壓器，并聯(lián)線路全投入的運(yùn)行方式。系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式工作的時(shí)候，等值阻抗最小，短路電流最大，發(fā)電機(jī)容量最大。（2）最小運(yùn)行方式在相同地點(diǎn)發(fā)生相同類型短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的電流最小，對繼電保護(hù)而言稱為系統(tǒng)最小運(yùn)行方式，對應(yīng)的系統(tǒng)等值阻抗最大。它是指供電系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)，變壓器，并聯(lián)線路部分投入的運(yùn)行方式。系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式工作的時(shí)候，等值阻抗最大，短路電流最小，發(fā)電機(jī)容量最小。最大運(yùn)行方式下的最小電源阻抗Z最小運(yùn)行方式下的最小電源阻抗Z§2.3短路電流計(jì)算計(jì)算最大短路電流,并計(jì)算各段路點(diǎn)的短路電流Ik。為計(jì)算動(dòng)作電流，應(yīng)該計(jì)算最大運(yùn)行方式下的三相短路電流，為檢驗(yàn)靈敏度要計(jì)算最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流。而對于短路點(diǎn)的選擇一般選擇在高、低壓母線上和電氣設(shè)備接線處。為計(jì)算2QF、4QF、6QF的整定值，根據(jù)如上系統(tǒng)圖可知，最大運(yùn)行方式要求1QF斷開，等值阻抗圖如圖2.3.1。圖2.3.1最大運(yùn)行方式下三相短路等值阻抗圖計(jì)算三相短路電流：I計(jì)算兩項(xiàng)短路電流：I以K1點(diǎn)發(fā)生三相短路為例I=I同理得K2、K3、K4各個(gè)短路點(diǎn)短路電流表2.3短路電流值短路電流短路點(diǎn)最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式IIK11.0570.931K21.2361.070K31.5941.380K42.1001.819K53.082.667§2.4線路保護(hù)配置的一般原則（1）考慮經(jīng)濟(jì)的優(yōu)越性：可以嘗試配三段式電流保護(hù)，同時(shí)由于系統(tǒng)是環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，相當(dāng)于雙電源運(yùn)行一定要加方向元件。在110KV等級(jí)電力網(wǎng)絡(luò)中，三段式電流保護(hù)可能在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下沒有保護(hù)范圍，如果系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下運(yùn)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(hù)，基本可以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。（2）對于110KV及以上的電壓電網(wǎng)的線路繼電保護(hù)一般都采用近后備原則。當(dāng)故障元件的一套繼電保護(hù)裝置拒動(dòng)時(shí)，由相互獨(dú)立的另一套繼電保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障。而當(dāng)斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)，斷開與故障元件相連的所有聯(lián)接電源的斷路器。（3）對瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)或瞬時(shí)段保護(hù)，其整定值應(yīng)保證在被保護(hù)元件發(fā)生外部故障時(shí)，繼保裝置可靠且不動(dòng)作，但單元或線路變壓器組的情冰況除外。（4）110KV線路保護(hù)應(yīng)按加強(qiáng)主保護(hù)、簡化后備保護(hù)的基本原則配置和整定。其中兩套全線速動(dòng)保護(hù)的交流電流、電壓回路和直流電源彼此獨(dú)立；每一套全線速動(dòng)保護(hù)對全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障，均能快速動(dòng)作切除故障；兩套全線速動(dòng)保護(hù)應(yīng)具有選相功能；兩套主保護(hù)應(yīng)分別動(dòng)作于斷路器的一組跳閘線圈；兩套全線速動(dòng)保護(hù)分別使用獨(dú)立的遠(yuǎn)方信號(hào)傳輸設(shè)備；具有全線速動(dòng)保護(hù)的線路，其主保護(hù)的整組動(dòng)作時(shí)間應(yīng)為：對近端故障不大于20毫秒；對遠(yuǎn)端故障不大于30毫秒。（5）考慮系統(tǒng)的運(yùn)行方式：110KV高壓輸電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該屬于大接地電力系統(tǒng)，需要配置零序保護(hù)。如上考慮到環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，也要加方向元件。保證保護(hù)不誤動(dòng)作?！?.5保護(hù)方式的確定及動(dòng)作值的整定保護(hù)2、4、6、8的等效電路圖如圖2.5.1圖2.5.1保護(hù)2、4、6、8的等效電路圖§2.5.1AD線路8QF的整定（1）保護(hù)8的Ⅰ段保護(hù)（電流速斷保護(hù)）線路AD末端的最大三相短路電流I動(dòng)作電流I取KrelI=1.3I保護(hù)范圍的校驗(yàn)最小運(yùn)行方式下，AD線路X處兩相短路的電流為：IX%×X%=靈敏度滿足要求。（2）保護(hù)8的Ⅱ段保護(hù)（限時(shí)電流速斷保護(hù)）：與保護(hù)6的第I段相配合保護(hù)6的電流保護(hù)第I段動(dòng)作電流為II取K動(dòng)作時(shí)限t靈敏度校驗(yàn)本線路AD末端的最小兩相短路電流I故K靈敏度不滿足要求，可與保護(hù)6段的電流保護(hù)第II段相配合。（3）保護(hù)8的Ⅲ段保護(hù)（定時(shí)限過電流保護(hù)）動(dòng)作電流的整定取KI動(dòng)作時(shí)限t靈敏度校驗(yàn)作近后備時(shí)，按本線路AD末端的最小兩相短路電流Ik?D?minK作遠(yuǎn)后備時(shí)，按相鄰線路CB末端的最小兩相短路電流Ik?B?MINK§2.5.2DC線路6QF的整定（1）保護(hù)6的Ⅰ段保護(hù)（電流速斷保護(hù)）線路DC末端的最大三相短路電流I取KrelI=1.3I保護(hù)范圍的校驗(yàn)最小運(yùn)行方式下，DC線路X處兩相短路的電流為：IX%×X%=靈敏度滿足要求。（2）保護(hù)6的Ⅱ段保護(hù)（時(shí)限電流速斷保護(hù)）：與保護(hù)4的第I段相配合保護(hù)4的電流保護(hù)第I段動(dòng)作電流為II取K動(dòng)作時(shí)限t靈敏度校驗(yàn)本線路DC末端的最小兩相短路電流I故K靈敏度不滿足要求，可與保護(hù)4的電流保護(hù)第II段相配合。（3）保護(hù)6的Ⅲ段保護(hù)（定時(shí)限過電流保護(hù)）動(dòng)作電流的整定取KI=動(dòng)作時(shí)限t靈敏度校驗(yàn)作近后備時(shí)，按本線路DC末端的最小兩相短路電流Ik?C?minK=作遠(yuǎn)后備時(shí)，按相鄰線路CB末端的最小兩相短路電流Ik?A?min2K=§2.5.3CB線路4QF的整定（1）保護(hù)4的Ⅰ段保護(hù)（電流速斷保護(hù)）線路CB末端的最大三相短路電流I取KrelI=1.3I保護(hù)范圍的校驗(yàn)最小運(yùn)行方式下，CB線路X處兩相短路的電流為：IX%×X%=靈敏度滿足要求。（2）保護(hù)4的Ⅱ段保護(hù)（時(shí)限電流速斷保護(hù)）：與保護(hù)2的第I段相配合保護(hù)2的電流保護(hù)第I段動(dòng)作電流為II取K動(dòng)作時(shí)限t靈敏度校驗(yàn)本線路CB末端的最小兩相短路電流I故K靈敏度不滿足要求，可與保護(hù)2的電流保護(hù)第II段相配合。（3）保護(hù)6的Ⅲ段保護(hù)（定時(shí)限過電流保護(hù)）動(dòng)作電流的整定取KI=動(dòng)作時(shí)限t靈敏度校驗(yàn)作近后備時(shí)，按本線路DC末端的最小兩相短路電流Ik?C?minK=作遠(yuǎn)后備時(shí)，按相鄰線路CB末端的最小兩相短路電流Ik?A?min2K=§2.5.4BA線路2QF的整定保護(hù)2在網(wǎng)絡(luò)的末端，所以不存在與下級(jí)保護(hù)的配合問題，其速斷保護(hù)（第一段）的整定電流按躲過本線路的最大負(fù)荷電流來整定，保護(hù)線路全長，第二段按過負(fù)荷的方式整定，所以不需要第三段。（1）保護(hù)2的Ⅰ段保護(hù)（電流速斷保護(hù)）線路BA末端的最大三相短路電流I取KrelI保護(hù)范圍的校驗(yàn)最小運(yùn)行方式下，BA線路X處兩相短路的電流為：IX%×=X%=（2）保護(hù)2的Ⅱ段保護(hù)（過負(fù)荷保護(hù)）動(dòng)作電流的整定取KI=動(dòng)作時(shí)限t靈敏度校驗(yàn)作近后備時(shí)，按本線路BA末端的最小兩相短路電流Ik?A?min即KK2、K4、K6、K8各個(gè)短路點(diǎn)整定值如表2.5.2表2.5.2各短路點(diǎn)整定計(jì)算值保護(hù)編號(hào)參數(shù)整定I(KA)2QF4QF6QF8QF備注第I段I1.41.6072.0722.73保護(hù)范圍300%140%51.3%42.6%第II段I0.48711.541.7672.279t00.5S0.5S0.5SK1.90.70.780.8第III段I——0.31760.29650.4871t——0.5S1S1.5SK——3.44.73.73近后備——2.93.62.8遠(yuǎn)后備是否加電流電壓互鎖環(huán)節(jié)不加不加不加加§2.6保護(hù)4的繼電保護(hù)接線圖（1）原理接線圖如圖2.6.1圖2.6.1原理接線圖(詳見附圖1)（2）交流回路展開圖如圖2.6.2圖2.6.2交流回路展開圖(詳見附圖2)（3）直流回路展開圖如圖2.6.3圖2.6.3直流回路展開圖(詳見附圖3)

第三章綜合評價(jià)根據(jù)“繼電保護(hù)和安全自動(dòng)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(dòng)性及可靠性四個(gè)方面來對本網(wǎng)絡(luò)所采用的保護(hù)進(jìn)行評價(jià)。一個(gè)繼電保護(hù)裝置的好壞，主要是從它的選擇性、靈敏性、速動(dòng)性及可靠性等方面衡量的。選擇性繼電保護(hù)的選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，在最可能小的區(qū)間內(nèi)將故障從電力系統(tǒng)中斷開，最大限度地保證系統(tǒng)中無故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。它有兩種意思：其一是只應(yīng)有裝在故障原件上的保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障；其二是力爭相鄰元件的保護(hù)裝置對它起后備保護(hù)作用。電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分，限時(shí)電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路全長，但不能作為下一段線路的后備保護(hù)，因此必須采用限時(shí)過電流保護(hù)作為本線路和相鄰下一線路的后備保護(hù)。實(shí)際上，電流速斷保護(hù)I段常常不能通過靈敏度的校驗(yàn)，主要是因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行方式變化比較大，在最小運(yùn)行方式下，保護(hù)I段往往沒有保護(hù)范圍，為此，常使用電流電壓聯(lián)鎖保護(hù)代替電流速斷保護(hù)，實(shí)現(xiàn)I段的主保護(hù)。本設(shè)計(jì)中，為了保證選擇性，采用了功率方向元件，并通過上下級(jí)之間的配合實(shí)現(xiàn)了保護(hù)的選擇性。速動(dòng)性繼電保護(hù)的速動(dòng)性是指盡可能快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大短路電流、低電壓下運(yùn)行的時(shí)間，降低設(shè)備的損害程度，提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性電流電壓保護(hù)第Ⅰ段及第Ⅱ段共同作為線路的主保護(hù)，能滿足網(wǎng)絡(luò)主保護(hù)的速動(dòng)性要求。而第三段保護(hù)則因?yàn)樵浇咏娫?，?dòng)作時(shí)間越長，有時(shí)動(dòng)作時(shí)間長達(dá)好幾秒，因而一般情況下只能作為線路的后備保護(hù)。本設(shè)計(jì)的主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間滿足題目要求。靈敏度繼電保護(hù)的靈敏性是指對于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的的反應(yīng)能力。電流保護(hù)的靈敏度因系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行方式變化很大，線路很短和線路長而負(fù)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(hù)范圍為零的情況。三段式電流保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡單、可靠，并且一般情況下都能較快切除故障。缺點(diǎn)是它的靈敏度受保護(hù)方式和短路類型的影響，此外在單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中才有選擇性。4、可靠性電流保護(hù)的電路構(gòu)成，整定計(jì)算及調(diào)試維修都較為簡單，因此，它是最可靠的一種保護(hù)。計(jì)算整定過程的幾個(gè)注意點(diǎn)：（1）單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的相間短路保護(hù)可采用帶方向或不帶方向的電流電壓保護(hù)，因此在決定保護(hù)方式前，必須詳細(xì)地計(jì)算短路點(diǎn)短路時(shí)，渡過有關(guān)保護(hù)的短路電流和保護(hù)安裝處的殘余電壓，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果和題目的要求條件下，盡可能采用簡單的保護(hù)方式。（2）系統(tǒng)運(yùn)行方式的考慮除了發(fā)電廠發(fā)電容量的最大和最小運(yùn)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(shí)渡過保護(hù)裝置的短路電流最大和最小的系統(tǒng)運(yùn)行方式，以便計(jì)算保護(hù)的整定值靈敏度。（3）在求不同保護(hù)的整定值和靈敏度時(shí)，應(yīng)該注意短路點(diǎn)的選擇。（4）后備保護(hù)的動(dòng)作電流必須配合，要保證較靠近電源的上一元件保護(hù)的動(dòng)作電流大于下一元件保護(hù)的動(dòng)作電流，且有一定的裕度，以保證選擇性?？煽啃园ò踩院托刨囆裕抢^電保護(hù)最基本的要求。安全性是要求繼電保護(hù)在不需要它動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作，即不發(fā)生誤動(dòng)作。信賴性是要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作。本設(shè)計(jì)采用的三段式電流保護(hù)，當(dāng)全系統(tǒng)任意一點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)裝置都可以在0.5s的時(shí)間內(nèi)切除故障，且它的電路構(gòu)成，整定計(jì)算和調(diào)試維修都較為簡單，可以使它是最可靠的一種保護(hù)。第四章設(shè)計(jì)心得《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門主要課程,主要包括課堂講學(xué)