继电保护课程设计110kV电网继电保护配置与整定计算.doc
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1、成绩 课程设计说明书题 目 110kV电网继电保护配置与整定计算 课 程 名 称 继电保护课程设计 院(系、部、中心) 电力工程学院 专 业 电气工程及其自动化(电力系统)班 级 电力083 设计起止时间:2011年 12月26日至2012年01月06日 目录第1章 110kV线路保护与重合闸的配置11.1保护与重合闸的配置原则11.1.1保护配置原则11.1.2自动重合闸配置原则21.2 110kV线路保护与自动重合闸的整定原则41.2.1 110kV线路零序电流保护41.2.2 相间距离保护91.2.3 自动重合闸101.3保护与自动重合闸配置13第2章 110kV线路整定计算142.1电
2、网中性点接地配置142.1.1中性点接地配置原则142.1.2变压器中性点接地配置152.2参数计算152.2.1阻抗计算152.2.2 B母线短路计算172.2.2 C母线短路192.3 保护整定202.3.1距离保护的整定(灵敏角取):202.3.2零序电流保护整定21第3章 主变差动保护整定243.1 短路计算243.2 计算平衡系数243.3 不平衡电流计算243.4 拐点电流、243.5 制动特性斜率253.6 灵敏度校验253.7 差动电流速断定值25课程设计小结27参考文献:28第1章 110kV线路保护与重合闸的配置1.1保护与重合闸的配置原则根据中华人民共和国行业标准继电保护
3、和安全自动装置技术规程(GB 1428593)的规定,110kV线路应当按照如下原则配置保护与重合闸装置:1.1.1保护配置原则1.1.1.1 110220kV 中性点直接接地电力网中的线路保护110220kV 直接接地电力网的线路,应按规定装设反应相间短路和接地短路的保护。1.1.1.2全线速动保护应按下列原则配置,符合下列条件之一时,应装设一套全线速动保护。a.根据系统稳定要求有必要时; b.线路发生三相短路,如使发电厂厂用母线电压低于允许值(一般约为70% (额定电压),且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时; c.如电力网的某些主要线路采用全线速动保护后,不仅改善本线路保护性能,而且
4、能够改善整个电网保护的性能。1.1.1.3后备保护应按下列原则配置, 110kV 线路宜采用远后备方式。1.1.1.4对接地短路,应按下列规定之一装设保护:a. 宜装设阶段式或反时限零序电流保护。b. 可采用接地距离保护,并辅之以阶段式或反时限零序电流保护。1.1.1.5对相间短路,应按下列规定装设保护装置:a.单侧电源单回线路,可装设三相电流电压保护,如不能满足要求,则装设距离保护; b. 双侧电源线路宜装设距离保护; c. 正常运行方式下,保护安装处短路,电流速断保护的灵敏系数在1.2 以上时,可装设电流速断保护作为辅助保护; 对于并列运行的平行线,宜装设横联保护。1.1.1.6对带分支的
5、110220kV 线路,可装设与不带分支时相同的保护,但应考虑下述特点,并采取必要的措施:a. 当线路有分支时,线路侧保护对线路分支上的故障,应首先满足速动性,对分支变压器故障,允许跳线路侧断路器。b.分支线路上,无论采用何种电力载波纵联保护,均应按下列规定执行: (a).不论分支侧有无电源,当纵联保护能躲开分支变压器的低压侧故障,并对线路及其分支上故障有足够灵敏性时,可不在分支侧另设纵联保护,但应装设高频阻波器。当不符合上述要求时,在分支侧可装设低压侧故障的高频闭锁发信装置。当分支侧有电源且须在分支侧快速切除线路故障时,宜在分支侧装设纵联保护; (b).用于带分支线路的纵联保护,在外部故障时
6、,不应由于分支侧负荷电流的影响,或各侧流过的故障电流不相等而误动作。必要时,还应采取措施防止高频信号由于差拍而引起误动作; (c).母线差动保护动作后,不应停发高频闭锁信号,以免线路对侧跳闸,使分支线与系统解列。c. 对并列运行的平行线上的平行分支,如有两台变压器,宜将变压器分接于每一分支上。且高、低压侧都不宜并列运行。当低压侧分开运行时,线路侧横联差动保护的起动元件,应按躲开变压器低压侧故障整定。当低压侧并列运行时,不论分支侧是否有电源,宜装设包括变压器在内的横联差动方向保护。d. 如分支变压器低压侧有电源,还应对高压侧线路故障装设保护装置,并可采用下列保护方式: (a).方向电流保护或距离
7、保护。(b).零序电流或零序电压保护分别用于中性点接地或不接地的分支变压器。(c).电压保护当分支侧为小电源时采用。(d).有解列点的小电源侧按无电源处理,不装设保护。当分支变压器低压侧无电源,但线路采用单相重合闸时,对高压侧线路故障,宜采用简单的零序电流或零序电压保护。1.1.2自动重合闸配置原则1.1.2.1自动重合闸装置应按下列规定装设:a.3kV及以上的架空线路和电缆与架空混合线路,在具有断路器的条件下,如用电设备允许且无备用电源自动投入时,应装设自动重合闸装置;b.旁路断路器和兼作旁路的母线联络断路器或分段断路器,应装设自动重合闸装置;c.低压侧不带电源的降压变压器,可装设自动重合闸
8、装置;d.必要时母线故障可采用母线自动重合闸装置。1.1.2.2 自动重合闸装置应符合下列基本要求:a.自动重合闸装置可按控制开关位置与断路器位置不对应的原理起动,对综合重合闸装置,尚宜实现由保护同时起动的方式;b.用控制开关或通过遥控装置将断路器断开,或将断路器投于故障线路上,而随即由保护将其断开时,自动重合闸装置均不应动作;c.在任何情况下(包括装置本身的元件损坏,以及继电器触点粘住或拒动),自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定(如一次重合闸只应动作一次);d.自动重合闸装置动作后,应自动复归;e.自动重合闸装置,应能在重合闸后加速继电保护的动作;必要时,可在重合闸前加速其动作;f.自
9、动重合闸装置应具有接收外来闭锁信号的功能。1.1.2.3 自动重合闸装置的动作时限应符合下列要求:对单侧电源线路上的三相重合闸装置,其时限应大于下列时间:a.故障点灭弧时间(计及负荷侧电动机反馈对灭弧时间的影响)及周围介质去游离时间; b.断路器及操作机构复归原状,准备好再次动作的时间。对双侧电源的三相和单相重合闸装置或单侧电源的单相重合闸装置,其时限除应考虑上述要求外,还应考虑线路两侧继电保护以不同时限切除故障的可能性,及潜供电流对灭弧的影响。自动重合闸应当满足电力系统稳定的要求。1.1.2.4110kV及以下单侧电源线路的自动重合闸装置,按下列规定装设:采用三相一次重合闸方式。当断路器断流
10、容量允许时,下列线路可采用两次重合闸方式:a.无经常值班人员变电所引出的无遥控的单回线;b.给重要负荷供电,且无备用电源的单回线。由几段串联线路构成的电力网,为了补救电流速断等速动保护的无选择性动作,可采用带前加速的重合闸或顺序重合闸方式。1.1.2.5 110kV及以下双侧电源线路的自动重合闸装置,按下列规定装设:并列运行的发电厂或电力系统之间,具有四条及以上联系的线路或3条紧密联系的线路,可采用不检查同步的三相自动重合闸方式。并列运行的发电厂或电力系统之间,具有两条联系的线路或三条联系不紧密的线路,可采用下列重合闸方式:a.同步检定和无电压检定的三相重合闸方式;b.并列运行双回线路,也可采
11、用检查另一回线路有电流的自动重合闸方式。双侧电源的单回线路,可采用下列重合闸方式:a.解列重合闸方式,即将一侧电源解列,另一侧装设线路无电压检定的重合闸方式;b.当水电厂条件许可时,可采用自同步重合闸方式;c.为避免非同步重合及两侧电源均重合于故障线路上,可采用一侧无电压检定,另一侧采用同步检定的重合闸方式。当符合下列条件,且认为有必要时,可采用非同步重合闸方式:a.流过发电机、同步调相机或电力变压器的冲击电流不超过规定值时;b.在非同步重合闸所产生的振荡过程中,对重要负荷的影响较小,或者可以采取措施减小其影响(例如尽量使电动机在电压恢复后,能自动起动,使同步电动机失步后,实现再同步等)时;c
12、.重合后,电力系统可以迅速恢复同步运行时。1.1.2.6 当采用非同步重合闸方式时,应根据实际情况采取措施,以防止本线路或其他线路的保护不正确动作。1.1.2.7 在带有分支的线路上使用单相重合闸装置时,分支侧的自动重合闸装置采用下列方式:分支处无电源时:a.分支处变压器中性点接地时,装设零序电流起动的低电压选相的单相重合闸装置。重合后,不再跳闸;b.分支处变压器中性点不接地,但所带负荷较大时,装设零序电压起动的低电压选相的单相重合闸装置,重合后,不再跳闸。当负荷较小时,不装设重合闸装置,也不跳闸。如分支处无高压电压互感器,也可在变压器(中性点不接地)中性点处装设一个电压互感器,当线路接地时,
13、由零序电压保护起动,跳开变压器低压侧三相断路器,然后重合闸,重合后,不再跳闸。分支处有电源时:a.如分支处电源不大,可用简单的保护将电源解列后,按3.2.8.1条规定处理;b.如分支处电源较大,则在分支处装设单相重合闸装置。1.1.2.8 当采用单相重合闸装置时,应考虑下列问题,并采取相应措施:a.重合闸过程中出现的非全相运行状态,如有可能引起本线路或其他线路的保护装置误动作时,应采取措施予以防止;b.如电力系统不允许长期非全相运行,为防止断路器一相断开后,由于单相重合闸装置拒绝合闸而造成非全相运行,应采取措施断开三相,并应保证选择性。1.1.2.9 当装有同步调相机和大型同步电动机时,线路重
14、合闸方式及动作时限的选择,宜按对双侧电源线路的规定执行。1.2 110kV线路保护与自动重合闸的整定原则根据中华人民共和国行业标准3110kV电网继电保护装置运行整定规程(DL/T 58495)的规定,110kV线路应当按照如下原则整定保护:1.2.1 110kV线路零序电流保护1.2.1.1 单侧电源线路的零序电流保护一般为三段式,终端线路也可以采用两段式。a.零序电流I段电流定值按躲本线路末端接地故障最大三倍零序电流整定,线路附近有其他零序互感较大的平行线路时,参照第1.2.1.4条整定。b.三段式保护的零序电流段电流定值,应按保本线路末端接地故障时有不小于第4.2.1.10条规定的灵敏系
15、数整定,还应与相邻线路零序电流段或段配合,动作时间按配合关系整定。c.三段式保护的零序电流段作本线路经电阻接地故障和相邻元件接地故障的后备保护,其电流一次定值一般不应大于300A,在躲过本线路末端变压器其他各侧三相短路最大不平衡电流的前提下,力争满足相邻线路末端故障时有第1.2.1.11条规定的灵敏系数要求;校核与相邻线路零序电流段或段的配合情况,动作时间按配合关系整定。d.终端线路的零序电流段保护范围允许伸入线路末端供电变压器(或T接供电变压器),变压器故障时线路保护的无选择性动作由重合闸来补救。终端线路的零序电流最末一段作本线路经电阻接地故障和线路末端变压器故障的后备保护,其电流定值应躲过
16、线路末端变压器其他各侧三相短路最大不平衡电流,不应大于300A(一次值)。e.采用前加速方式的零序电流保护各段定值可以不与相邻线路保护配合,其定值根据需要整定,线路保护的无选择性动作由顺序重合闸来补救。1.2.1.2 双侧电源复杂电网的线路零序电流保护一般为四段式或三段式保护,在需要改善配合条件,压缩动作时间的线路,零序电流保护宜采用四段式的整定方法。1.2.1.3 双侧电源复杂电网的线路零序电流保护各段一般应遵循下述原则:a.零序电流段作为速动段保护使用,除极短线路外,一般应投入运行。b.三段式保护的零序电流段(四段式保护的段或段),应能有选择性切除本线路范围的接地故障,其动作时间应尽量缩短
17、。c.考虑到在可能的高电阻接地故障情况下的动作灵敏系数要求,零序电流保护最末一段的电流定值不应大于300A(一次值)。d.零序电流保护的整定公式见表1。对未经方向元件控制的零序电流保护,还应考虑与背侧线路零序电流保护的配合。1.2.1.4 零序电流段:a.零序电流段电流定值按躲区外故障最大三倍零序电流整定,在无互感的线路上,零序电流段的区外最严重故障点选择在本线路对侧母线或两侧母线上。当线路附近有其他零序互感较大的平行线路时,故障点有时应选择在该平行线路的某处。表1 110kV线路零序电流保护整定表名称符号电 流 定 值动作时间公 式说 明正常重合闸后说明参量含义取值范围零序电流段I0 I0m
18、ax为区外故障最大零序电流Kk1.3=0 动作值躲不过断路器合闸三相不同步最大三倍零序电流时,重合闸过程中带0.1s延时或退出运行零序电流段I01.与相邻线路零序段配合为相邻线路零序段动作值 为相邻线路零序段动作值KF为最大分支系数Kk1.1=1.11.3后加速带0.1s延时 为相邻线路零序段动作时间2.与相邻线路零序段配合 3.校核变压器220kV(或330kV)侧接地故障流过线路的3I0, 零序电流段I01.与相邻线路零序段配合为相邻线路零序段动作值为相邻线路零序段动作值KF最大分支系数Kk1.1后加速带0.1s延时为相邻线路零序段动作时间为相邻线路零序段动作时间为线路末端变压器220kV
19、(或330kV)侧出线零序电流保护保全线有规程规定灵敏系数段动作时间2.与相邻线路零序段配合3.校核变压器220kV(或330kV)侧接地故障流过线路的3I0零序电流段I0 1.与相邻线路零序段配合 为相邻线路零序段动作值 为相邻线路零序段动作值 KF为最大分支系数Kk1.1后加速带0.1s延时 为相邻线路零序段动作时间 为相邻线路零序段动作时间 为线路末端变压器220kV(或330kV)侧出线零序电流保护保全线有规程规定灵敏系数段动作时间 2.与相邻线路零序段配合 3.校核变压器220kV(或330kV)侧接地故障流过线路的3I0b.在计算区外故障最大零序电流时,一般应对各种常见运行方式及不
20、同故障类型进行比较,取其最大值。如果所选择的停运检修线路是与本线路有零序互感的平行线路,则应考虑检修线路在两端接地的情况。c.由于在计算零序故障电流时没有计及可能出现的直流分量,因此在按躲开区外故障最大三倍零序电流整定零序电流段定值时,可靠系数不应小于1.3。1.2.1.5 零序电流段:a.三段式保护的零序电流段电流定值应按保本线路末端故障时有不小于第1.2.1.10条规定的灵敏系数整定,还应与相邻线路零序电流段或段配合,保护范围一般不应伸出线路末端变压器220kV(或330kV)电压侧母线,动作时间按配合关系整定。b.四段式保护的零序电流段电流定值按与相邻线路零序电流段配合整定,相邻线路全线
21、速动保护能长期投入运行时,也可以与全线速动保护配合整定,电流定值的灵敏系数不作规定。c.如零序电流段被配合的相邻线路是与本线路有较大零序互感的平行线路,则应考虑该相邻线路故障,在一侧断路器先断开时的保护配合关系。零序电流段的电流定值与相邻线路零序电流段配合时,故障点一般可选在相邻线路末端。1.2.1.6 零序电流段:a.三段式保护的零序电流段作本线路经电阻接地故障和相邻元件故障的后备保护,其电流定值不应大于300A(一次值),在躲过本线路末端变压器其他各侧三相短路最大不平衡电流的前提下,力争满足相邻线路末端故障时有第1.2.1.11条规定的灵敏系数要求;校核与相邻线路零序电流段、段或段的配合情
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