课程设计（论文）35KV电网继电保护设计.doc

摘 要当电力系统中的电力元件,如发电机、线路等或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备，一般通称为继电保护装置。继电保护的基本任务：(1)当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求,如保持电力系统的暂态稳定性等。(2)反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同,例如有无经常值班人员,发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。继电保护的基本原理和构成方式。继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量,电流、电压、功率、频率等的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的物理量，如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置都包括测量部分和定值调整部分、逻辑部分、执行部分。关键词：继电保护 短路 电力系统 AbstractWhen the electric power component，such as generator, circuit etc. In the electric power system or electric power system breakdown happened to endanger electric power system a safety movement, can to circulate the personnel on duty send out warning signal in time, or issue to give a order to jump switch with a kind of automation measure and equipments which terminates these affairs a development toward the chopper controled directly, general general name for protection equip.protection equip basic mission:(1)While the protective electric power system component break down, should from that component of after electricity the protection equip quickly and accurately to escape from breakdown the component recent chopper to issue to give a order to jump switch, make breakdown component in time the interruption open from the electric power system to reduce the damage toward the electric power system component with maximum limit, lowering the influence to the electric power system safe power supply, and satisfy the some and particular request of electric power system such as keep electric power system temporary a stability etc.(2)The iniquity which responds an electricity equipments often works circumstance, and according to often work falsely circumstance and equipments circulate a maintenance conditional of dissimilarity, for example whether have or have not a personnel on duty, send out signal, in order the personnel on duty carry on a processing, or is carried on adjustment of oneself by the device, or cut off those electtric equip which will cause trouble if they continue to work.Respond falsely often work circumstance of after give or get protect equip to allow to take to certainly postpone act.Protect equip basic principle and the composing method.Protect equip mainly make use of electric power system to measure electric current, electric voltage, power, frequency.etc. in the electricity for component to take place short-circuit or excrescent circumstance of variety, constitute to protect operative principle after the electricity, also have other of physics quantity, if break down inside transformer fuel tank accompany with aggrandizement or hydraulic-pneumatic strength of a great deal of output gas and oil current velocity degree to increase high.Under most circumstances, ignore respond which physics quantity, protect equip includes measure after the electricity part with settle value adjust part, logic part, performance part.Keyword: Protect equip short-circuit electric power system after the electricity目 录摘 要IAbstractII第一章 35kV电网继电保护设计原始资料1第二章 短路计算32.1 标么值的选取：32.2最大方式下的短路阻抗标么值计算：32.3最小方式下的短路阻抗标么值计算：4第三章 继电保护整定63.1 保护的整定计算63.1.1保护的段：63.1.2 保护的段：73.1.3保护的段：73.2对保护进行整定计算73.2.1 保护的段：73.2.2保护的段：83.2.3 保护的段：83.3保护3进行整定计算：93.3.1 保护的段：93.3.2 保护的段：103.3.3 保护的段：103.4、对保护进行整定计算103.4.1保护的段：113.4.2 保护的段：113.4.3 保护的段：123.5对保护进行整定计算123.5.1 保护的段：123.5.2 保护的段：133.5.3 保护的段：133.6对保护进行整定计算143.6.1 保护的段：143.6.2 保护的段：与保护4的段配合：153.6.3 保护的段：153.7方向元件的安装：153.8自动重合闸16结 论17致 谢18参考文献19第一章 35kV电网继电保护设计原始资料主要技术参数：某地有金河和青岭两座电站，装机容量分别为12MW和8MW，各以单回35kV输电线路向城关变电所供电。金河电站还以一回35kV联络线经110kV中心变电所与省电网连接。35kV电网的接线示意如下：主要参数见下表：1. 发电机：额定容量Se(kW)额定电压Ue(kV) 功率因数暂态电抗X”d标么电抗X*F30006.30.80.20.3334000 6.30.80.242. 主变压器：额定容量Se(kVA) 接线组别短路电压Ud%标么电抗X*B7500Y，dll7.5110000Y，dll7.50.7510000Y，dll7.50.7520000Yn, yno, dllX*1=0.55X*2=0X*3=0.353. 输电线路：名称导线型号长度(km)电抗标么值有名值()金中线LGJ-120401.16816金城线LGJ-120100.2924青城线LGJ-120300.87612最大运行方式：两电站的六台机组全部投入运行，中心变电所在地110kV母线上的系统等值标么电抗为0.225。城关变电所总负荷为240A（35kV侧），由金河电站供给110A、青岭电站供给130A。剩余的110A经中心变电所送入系统。最小运行方式：两电站都只有一台机组投入运行，中心变电所110kV母线上的系统等值标么电抗为0.35，城关变电所总负荷为150A（35kV侧），由金河电站供给40A、青岭电站供给65A。剩余的15A经中心变电所送入系统。设计内容：1.短路电流计算2.35kV电网继电保护配置设计3.35kV输电线路断电保护回路设计完成资料：1、设计说明书一份(1520页)工作量： 2周第二章 短路计算2.1 标么值的选取：Sj=3000KW Uj=6.41KV Ij=270.181A Xj=13.6992.2最大方式下的短路阻抗标么值计算：等效电路图：X1*=(0.333/2+1)/2=0.583X2*=4/2+0.75=2.75X3*=0.225+0.55=0.775XL1*=1.168XL2*=0.292XL3=0.876换算成有名值：IAmax=Ij/ XA*=673.768AIBmax= Ij / XB*=439.319AICmax= Ij / XC*=428.859AIDmax= Ij / XD*=275.133A2.3最小方式下的短路阻抗标么值计算：等效电路图：XA*=X1*/(X3*+XL1*)/(X2*+XL3*+XL2*)=0.401XB*=(X2*+XL3*)/X1* /( XL1*+X3*)+ XL2*=0.615XC*=( X2*+XL3*+XL2*)/ X1*+ XL1*=0.630XD*=( XL1*+X3*)/ X1*+ XL2*+ XL3*/ X2*=0.982换算成有名值IAmin=Ij/ XA*=387.634AIBmin= Ij / XB*=297.556AICmin= Ij / XC*=502.195AIDmin= Ij / XD*=213.920A第三章 继电保护整定3.1 保护的整定计算3.1.1保护的段：Iop1=Krel I(3)d2.max=1.128 Xs.max=0.866×( Es/I(2)d1.min ) = 8.605Xs.min= Es/I(3)d1.max = 6.845Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 7.725检验：Lmin=1/X1(0.866Es/ Iop1Xs.max) =19.4>0.15L故满足要求；3.1.2 保护的段：Kfz.min=( Id3.min Xt+ Id3.min Kh )/ Id3.min Xt = 1.28Iop1Kph Iop3/ Kfz.min =0.373 检验：Ksen= I(2)d2.min/ Iop1=3.84>1.5故满足要求；top1top3+t0.5s 3.1.3保护的段：IopKrelKss IL.max /Kre=0.298 灵敏度校验：近后备：Ksen = I(2)d2.min/ Iop14.812> 1.5远后备：Ksen = I(2)d3.min/ Iop12.033 > 1.5满足要求top1top3+t3s3.2对保护进行整定计算Xs.max=0.866×( Es/I(2)d3.min ) = 43.28Xs.min= Es/I(3)d3.max = 19.44Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 31.363.2.1 保护的段：Iop2=Krel I(3)d1.max=0.7728 检验：Lmin=1/X1×(0.866Es/ Iop2Xs.max) =48.27<1.3故不满足要求；采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：Lmain = 0.75L = 30 km电流元件的动作电流：Iop2= Es/( Xs.main+ X1 Lmain)=0.493 低电压元件的动作电压：Uop2=1.73×Iop2 X1 Lmain=10.1 最小运行方式时的保护区：Lmin = (0.866EsXs.max Iop2)/ X1 Iop5=15.063kmLmin<0.15L 故不满足要求,所以不设段；3.2.2保护的段：Ksen= I(2)d1.min/ Iop21.3 (满足要求)故：Iop2= I(2)d1.min/ Ksen0.249 top2top2+t0.5s 3.2.3 保护的段：Iop2KrelKss IL.max /Kre=0.298 灵敏度校验：近后备：(取本线路末端)Ksen = I(2)d1.min/ Iop21.08< 1.3故不满足要求；故采用电压闭锁定时限过电流保护的整定计算：Iop2Kk Ifh/ Kh =0.149 再检验近后备：Ksen = I(2)d1.min/ Iop22.179 > 1.3满足要求top5top5+t2s 3.3保护3进行整定计算：3.3.1 保护的段：Iop3=Krel I(3)d3.max=1.554Xs.max=0.866×( Es/I(2)d2.min ) = 19.723Xs.min= Es/I(3)d2.max = 12.777Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 16.75检验：Lmin=1/X1(0.866Es/ Iop3Xs.max) =19.546<0.15L故不满足要求；采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：Lmain = 0.75L = 7.5 km电流元件的动作电流：Iop3= Es/( Xs.main+ X1 Lmain)=0.940低电压元件的动作电压：Uop3=1.73×Iop3 X1 Lmain=4.884最小运行方式时的保护区：Lmin = (0.866EsXs.min Iop3)/ X1 Iop3=30.78故不满足要求,所以不设段；3.3.2 保护的段：Iop3Kph Iop5=0.8063检验：Ksen= I(2)d3.min/ Iop3=0.818<1.3故不满足要求；改与保护的段配合：Iop3Kph Iop5=0.4345 检验：Ksen= I(2)d3.min/ Iop3=1.788>1.5故满足要求；top3top5+t1s 3.3.3 保护的段：IopKrelKss ILmax /Kre=0.298 灵敏度校验：近后备：Ksen = I(2)d3.min/ Iop32.607> 1.5远后备：Ksen = I(2)d4.min/ Iop31.725 > 1.5满足要求top3top5+t2.5s3.4、对保护进行整定计算Xs.max=0.866×( Es/I(2)d3.min ) = 79.741Xs.min= Es/I(3)d3.max = 53.54Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 66.6413.4.1保护的段：Iop4=Krel I(3)d2.max=0.4512 检验：Lmin=1/X1×(0.866Es/ Iop4Xs.max) =24.893<1.3故不满足要求；采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：Lmain = 0.75L = 7.5 km电流元件的动作电流：Iop4= Es/( Xs.main+ X1 Lmain)=0.307 低电压元件的动作电压：Uop4=1.73×Iop4X1 Lmain=1.595 最大运行方式时的保护区：Lmax =( Xs.max Uop4)/ X1 (UpUop4)=8.981 kmLmax>50%L故满足要求；最小运行方式时的保护区：Lmin = (0.866EsXs.mas Iop4)/ X1 Iop2=48.618km故不满足要求,所以不设段；3.4.2 保护的段：Kfz.min=( Id2.min Xt+ Id2.min Kh )/ Id2.min Xt = 1.913Iop4Kph Iop.xl/ Kfz.min =0.494 检验：Ksen= I(2)d2.min/ Iop4=0.792<1.3故不满足要求；top1top3+t1s 改与保护的段配合：Iop4Kph Iop2/ Kfz.min =0.144 检验：Ksen= I(2)d2.min/ Iop4=1.563>1.3故满足要求；top4top2+t0.5s 3.4.3 保护的段：Iop4KrelKss IL.max /Kre=0.298 灵敏度校验：近后备：Ksen = I(2)d2.min/ Iop40.756<1.3远后备：Ksen = I(2)d1.min/ Iop40.569<1.3故均不满足要求采用低电压闭锁定时限过电流保护整定计算：Iop4Kk Ifh /Kh=0.1488 低电压元件的动作电压:Uop4Kk Ug.min /Kh=26.061 电流校验：近后备：Ksen = I(2)d2.min/ Iop41.5>1.3远后备：Ksen = I(2)d1.min/ Iop41.141.2故满足要求top3top5+t2.5s3.5对保护进行整定计算 3.5.1 保护的段：Xs.max=0.866×( Es/I(2)d3.min ) = 23.81Xs.min= Es/I(3)d3.max = 16.5Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 20.155Iop5=Krel I(3)d4.max=0.9204检验：Lmin=1/X1(0.866Es/ Iop5Xs.max)=9.28<0.15L故不满足要求；采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：Lmain = 0.75L = 22.5 km电流元件的动作电流：Iop5= Es/( Xs.main+ X1 Lmain)=0.733 低电压元件的动作电压：Uop5=1.73×Iop5 X1 Lmain=11.426 最大运行方式时的保护区：Lmax =( Xs.max Uop5)/ X1 (UpUop5)=26.59 km最小运行方式时的保护区：Lmin = (0.866EsXs.mas Iop5)/ X1 Iop5=21.85 kmLmin>0.15L 故满足要求；3.5.2 保护的段：Ksen= I(2)d4.min/ Iop51.3 (满足要求)故： op5= I(2)d4.min/ Ksen0.395 top5top5+t0.5s 3.5.3 保护的段：Iop5KrelKss IL.max /Kre=0.367 灵敏度校验：近后备：Ksen = I(2)d4.min/ Iop51.4 > 1.3远后备：Ksen = I(2)d8.min/ Iop56.3 > 1.2满足要求top5top5+t2s3.6对保护进行整定计算3.6.1 保护的段：Iop6=Krel I(3)d3.max=0.4788 Xs.max=0.866×( Es/I(2)d4.min ) = 69.03Xs.min= Es/I(3)d4.max =43.69Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 56.36检验：Lmin=1/X1(0.866Es/ Iop6Xs.max) =3.7625故不满足要求；采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：Lmain = 0.75L = 22.5 km电流元件的动作电流：Iop6= Es/( Xs.main+ X1 Lmain)=0.3125 低电压元件的动作电压：Uop6=1.73×Iop6X1 Lmain=4.871 最大运行方式时的保护区：Lmax =( Xs.max Uop6)/ X1 (UpUop6)=16.559 km最小运行方式时的保护区：Lmin = (0.866EsXs.mas Iop6)/ X1 Iop6=24.576故不满足要求,所以不设段；3.6.2 保护的段：与保护4的段配合：Iop6Kph Iop4/ Kfz.min =0.158 检验：Ksen= I(2)d3.min/ Iop6=1.468>1.3故满足要求；top6top4+t1s 3.6.3 保护的段：Iop6KrelKss IL.max /Kre=0.352 灵敏度校验：近后备：Ksen = I(2)d3.min/ Iop60.655<1.3故不满足要求采用低电压闭锁定时限过电流保护整定计算：电流元件的动作电流：Iop6Kk Ifh /Kh=0.176 近后备：Ksen = I(2)d3.min/ Iop61.318>1.3远后备：Ksen = I(2)d3.min/ Iop61.3=1.3低电压元件的动作电压:Uop6Kk Ug.min /Kh=26.061 故均满足要求top6top4+t3s3.7方向元件的安装：方向元件的安装原则：一：“站在母线看两端时限，长的不装短的装，时限相等都要装。”二：“当反方向电流大于保护的动作值时，该保护需加装方向元件”保护和的时限为秒，保护和的时限为2.5秒，所以，保护和均应安装方向元件。方向元件的安装决定(1)对于保护Idj+Idq=0.433+0.211=0.644(KA)< Iop=1.128(KA)所以不需要安装方向元件。(2)对于保护Idj0.376(KA)< Iop=0.4345(KA)所以不需要安装方向元件。(3)对于保护Idx+Idj=0.701+0.594=1.295(KA)> Iop=0.144(KA)所以需要安装方向元件。(4)对于保护6Idx+Idj=0.4+0.367=0.767(KA)> Iop =0.158 (KA)所以需要安装方向元件。3.8 自动重合闸利用电流速断保护来构成前加速自动重合闸以提高供电可靠性。结 论本设计中采用电流三段式保护作为主要保护。电流保护的段有几个不能达到继电保护规程的技术要求，因而采用了连锁保护来解决灵敏度不足的问题。另外依托电流速断加设的前加速自动重合闸装置，自动重合闸还要采取检无压检同期的方式提高供电的可靠度。对城关变电所的参数为作详细了解，保护3保护6的段对躲开变压器出口短路未作校验，故保护3和保护6的段可能会引起误动。过电流保护（段）基本满足要求。对于该电网络更适宜采用功率方向保护作为主保护段，不装设段，段仍然采用电流速断作为保护并加设自动重合闸装置。致 谢在老师的指导下,经过两周的努力，终于设计完成了35KV电网继电保护，在此我对老师给予帮助表示衷心的感谢。由于知识水平有限，对专业课程学习的还不是特别透彻，此次设计中遇到了不少困难，我得到了老师们和各组员的大力帮助，在此表示感谢。 同时本人在设计中参阅了“网易电气论坛”的许多资料，在此表示感谢。在本次设计过程中，黄桂春老师和姜志海老师在百忙之中给了我们细致的指导和建议,并给我们提供了大量有关资料和文献，使我们的这次设计能顺利完成。通过这次毕业设计使我对以前学习的知识得到了更深的了解,并使知识得到了进一步的巩固.谢谢！参考文献1发电厂电气部分，姚春球，中国电力出版社2电力系统分析，夏道止，中国电力出版社3电力工程设计手册，中国水利水电出版社4电力系统继电保护与安全自动装置整定计算, 崔家佩,中国水利电力出版社5电力工程电气设备手册（上、下册）电力工业部西北电力设计院6短路电流实用计算，西安交通大学水利电力出版社1979年7王梅义. 高压电网继电保护运行技术M .北京:中国电力工业出版社.1981年8朱声石. 高压电网继电保护原理与技术(第三版)M .北京:中国电力出版社.2005年9崔家佩、孟庆炎、陈永芳等. 电力系统继电保护与安全自动装置整定计算M .北京:中国水利电力出版社.1993年 10 SQUIRE D.ELECTRICAL CONTROL EQUIPMENT,198411I.L.KONSOW,CONTROL OF ELECTRCMACHINES,198312 Electric Power Applications IEE Conference Publication J.T Boys January 1989