继电保护课程设计110KV电网线路继电保护.doc
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1、继电保护课程设计题 目: 110KV继电保护课程设计 学院名称: 电 气 工 程 学 院 学生姓名: 班 级: 电力 073 班 学 号: 20074450323 指导老师: 职 称: 教 授 2011年1月6日目录摘要31 继电保护概述31.1 系统运行方式的确定:31.2 变压器中性点接地选择原则31.3 线路运行方式选择原则31.4 流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择32 电网各个元件参数计算及负荷电流计算33 短路电流计算33.1 短路电流计算步骤33.2各短路点的短路计算34 距离保护的整定计算34.1 距离保护整定计算的方法及原理:34.2 各断路器的距离整定计算35 输电
2、线路的自动重合闸装置36 对所选择的保护装置进行综合评价36.1 对零序电流保护的评价36.2 电流保护的综合评价36.3 距离保护的综合评价3总结3参考文献3附件错误!未定义书签。110KV电网线路继电保护课程设计任务书110KV电网线路继电保护课程设计一、设计资料1110KV系统电气主接线110KV系统电气主接线如下图所示2系统各元件主要参数:(1)发电机参数 机组容量(MVA)额定电压(KV)额定功率因数X%1、22151050813.33(2)输电线路参数 AS2ABACBS1LGJ185/15LGJ240/25LGJ185/18LGJ240/28670710670710(3)变压器参
3、数 序号1B、2B3B、4B5B、6B型号SF15000/110SF20000/110SF15000/110接线组别Y0/11Y0/11Y0/11短路电压10.2%10.41%10.4%变比11081.5%11022.5%11082.5%(4)CT、PT变比 AB线AC线AS2线BS1线CT变比600/5150/5600/5600/5PT变比110000/100110000/100110000/100110000/100变压器绝缘采用分段绝缘。中性点不允许过电压,经动稳定计算,110KV线路切除故障时间0.5秒可满足系统稳定要求。二、设计内容1. CA线路保护设计2. 、AC、AB线路保护设计
4、3. BA、线路保护设计三、设计任务1. 系统运行方式和变压器中性点接地的选择2. 故障点的选择及正、负、零序网络的制定3. 短路电流计算4线路保护方式的选择、配置与整定计算(选屏)*5主变及线路微机保护的实现方案6线路自动综合重合闸7保护的综合评价8、110KV系统线路保护配置图,*主变保护交、直流回路图参考资料:1 韩笑.电气工程专业毕业设计指南继电保护分册M.北京:中国水利电力出版社,20032 何仰赞,温增银.电力系统分析上、下册M.武汉:华中科技大学出版社,20023 贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理M.北京:中国电力出版社,19944 尹项根,曾克娥.电力系统继电保护原理与应用
5、上册M.武汉:华中科技大学出版社,20015 陈德树.计算机继电保护原理与技术M.北京:中国水利出版社,19926 孙国凯,霍利民.电力系统继电保护原理M.北京:中国水利出版社,20027 有关国家标准、设计规程与规范、图纸摘要本次继电保护设计的是110kv电网线路上继电保护的方式进行的选择及整定计算。系统包括:两个发电厂和四个变压站分别构成辐射形多电源网络。主要对LAB、LAC线路进行相间继电保护方式、零序保护的选择和整定计算。说明书主要对整定计算的原理、原则及计算结果表进行说明总结。设计内容包括:第一章继电保护概述,主要介绍了短路故障引起的后果和继电保护最新的主要任务以及本电网中的运行方式
6、的选择、最大负荷电流的计算原理等。第二章电网各个元件参数计算及负荷电流计算,第三章短路电流计算步骤,第四章距离保护的整定计算,第五章输电线路的自动重合闸装置,第六章对所选择的保护装置进行综合评价,最后总结,包括此次课程设计查找的资料以及对继电保护最新的认识。设计中的整定原则及原理是通用的,但是由于继电保护的形式和原理在不断跟新,即由感应、电磁式逐渐发展到集成、微机,由单一变量单一元件发展到复合多变量元件。因而整定也有发展变化,应当指出继电保护整定是一项系统工程,要依据系统结构的不同,运行方式的不同在满足继电保护四性的前提下采取最佳方案。关键字:电力系统继电保护、短路计算、距离整定保护、零序网络
7、1 继电保护概述随着电力系统的飞速发展,继电保护技术得天独厚,在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段:继电保护的萌芽期、晶体管继电保护、集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护。电力系统的运行中最常见也是最危险的故障是发生各种形式的各种短路。发生短路时可能会产生以下后果:(1) 电力系统电压大幅度下降,广大用户负荷的正常工作遭到破坏。(2) 故障处有很大的短路电流,产生的电弧会烧坏电气设备。(3) 电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力,使设备的寿命减少,甚至遭到破坏。(4) 破坏发电机的并列运行的稳定性,引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。因此在电力系统中要求采取各
8、种措施消除或减少发生事故的可能性,一旦发生故障,必须迅速而有选择性的切除故障,且切除故障的时间常常要求在很短的时间内(十分之几或百分之几秒)。实践证明只有在每个元件上装设保护装置才有可能完成这个要求,而这种装置在目前使用的大多数是由单个继电器或继电器及其附属设备的组合构成的,因此称为继电保护装置,它能够反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发生告警信号。继电保护的任务就是在系统运行过程中发生故障(三相短路、两相短路、单相接地等)和出现不正常现象时(过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等),能够自动、迅速、有选择性且可靠的发出跳闸命令将故障
9、切除或发出各种相应信号,从而减少故障和不正常现象所造成的停电范围和电气设备的损坏程度,保证电力系统安全稳定的运行。本次的课程设计是针对电力系统110KV电网(环网)线路继电保护的设计,涉及的内容比较广泛,几乎综合了大学期间本专业所学的所有相关课程,既然是继电保护,就必然涉及到了强电与弱电的相互配合,故也串行了电子、通信、自动化等相关专业的知识。正因为其涉及的知识面广,故对于即将毕业的我们是一次很好的实习机会,也是一次培养对知识的综合运用的机会,更是一种挑战。本设计是对电力系统110KV电网线路进行继电保护初步设计,首先对继电保护的现状、发展和趋势以及继电保护在电力系统中的作用作了简要的介绍;然
10、后详细介绍了运行方式的选择,变压器中性点的接地方式,短路电流的计算,电流保护、差动保护和距离保护等多种线路保护的具体整定方法及计算,并对输电网络做了较详细的分析;最后介绍了电网线路的自动重合闸装置的配置原则。1.1 系统运行方式的确定(1)一个发电厂有两台机组时,一般应考虑全停方式,一台检修,另一台故障;当有三台以上机组时,则选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。对水电厂,还应根据水库运行方式选择。(2)一个发电厂、变电站的母线上无论接几台变压器,一般应考虑其中容量最大的一台停用。1.2 变压器中性点接地选择原则(1)发电厂、变电所低压侧有电源的变压器,中性点均要接地。(2)自耦型和有绝缘要
11、求的其它变压器,其中性点必须接地。(3)T接于线路上的变压器,以不接地运行为宜。(4)为防止操作过电压,在操作时应临时将变压器中性点接地,操作完毕后再断开,这种情况不按接地运行考虑。1.3 线路运行方式选择原则(1)一个发电厂、变电站线线上接有多条线路,一般考虑选择一条线路检修,另一条线路又故障的方式。(2)双回路一般不考虑同时停用1.4 流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择(1)相间保护对单侧电源的辐射形网络,流过保护的最大短路电流出现在最大运行方式;而最小短路电流,则出现在最小运行方式。对于双电源的网络,一般(当取Z1=Z2时)与对侧电源的运行方式无关,可按单侧电源的方法选择。 (2
12、)零序电流保护对于单侧电源的辐射形网络,流过保护的最大零序短路电流与最小零序电流,其选择方法可参照相间短路中所述,只需注意变压器接地点的变化。对于双电源的网络及环状网,同样参照相间短路中所述,其重点也是考虑变压器接地点的变化。选取流过保护的最大负荷电流的原则 选取流过保护的最大负荷电流的原则如下:(1)备用电源自动投入引起的增加负荷。(2)并联运行线路的减少,负荷的转移。(3)环状网络的开环运行,负荷的转移。(4)对于双侧电源的线路,当一侧电源突然切除发电机,引起另一侧增加负荷。2 电网各个元件参数计算及负荷电流计算基准值选择基准功率:SB=100MVA,基准电压:VB=115kv。基准电流:
13、IB=SB/1.732 VB=100103/1.732115=0.502KA;基准电抗:ZB=VB/1.732 IB=115103/1.732502=132.25;电压标幺值:E=E(2)=1.05电网各元件等值电抗计算(1) 线路AC等值电抗计算正序以及负序电抗:XLAC= XACLAC=0.40215=6.03XLAC*= XAC/ ZB=6.03/132.25=0.046零序电抗:XLAC0= 3XLAC=18.9XLAC0*= XLAC0/ ZB=1.206/132.25=0.14(2) 线路AS2等值电抗计算正序以及负序电抗:XLAS2= XAS2LAS2=0.40225=10.05
14、XLAS2*= XLAS2/ ZB=10.05/132.25=0.08零序电抗:XLAS20= 30.1XL20*= 3*0.015=0.24(3) 线路AB等值电抗计算正序以及负序电抗:XLAB= XABLAB=0.3718=6.66XLAB*= XLAB/ ZB=6.66/132.25=0.05零序电抗:XLAB0=36.66=19.98XLAB0*= XLAB0/ ZB=19.98/132.25=0.15(4)线路BS1等值电抗计算正序以及负序电抗:XLBS1= XBS1LBS1=0.3728=10.36XLBS1*= XLBS1/ ZB=10.36/132.25=0.08零序电抗:XL
15、BS0=310.36=34.08XLBS0*= XLABS0/ ZB=34.08/132.25=0.26变压器等值电抗计算(1) 变压器T1、T2等值电抗计算XT1= XT2=(UK%/100)(VN2/ SN)98.76XT1*= XT2*=XT1/ ZB=98.76/132.25=0.747(2) 变压器T3/T4等值电抗计算XT3= XT4= (UK%/100)(VN2/ SN)62.98XT3*= XT3*= XT3/ ZB=62.98/132.25=0.476(3) 变压器T6、T7等值电抗计算XT6= XT7=(UK%/100)(VN2/ SN)39.95XT6*=XT5*=0.3
16、02发电机等值电抗计算 发电机G1、G2电抗标幺值计算XG1= XG2=0.711*132.25=94.03XG1* = XG2*=0.711最大负荷电流计算(1) A母线最大负荷电流计算最大负荷电流计算(拆算到110KV)IfhA max = PfhAmax Vav2 / 1.732 U=25/1.7321150.1569KA;(2) B母线最大负荷电流计算最大负荷电流计算(拆算到110KV)IfhBmax = PfhBmax Vav2 / 1.732 U=63/1.7321150.3954KA(3) S1母线最大负荷电流IfhBmax =350A(4) S2母线最大负荷电流IfhBmax
17、=50A短路电流计算短路计算的目的a、选择电气设备的依据;b、继电保护的设计和整定;c、电气主接线方案的确定;d、进行电力系统暂态稳定计算,研究短路对用户工作的影响;3 短路电流计算3.1 短路电流计算步骤1确定计算条件,画计算电路图 1)计算条件:系统运行方式,短路地点、短路类型和短路后采取的措施。 2)运行方式:系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少以及它们之间的连接情况。根据计算目的确定系统运行方式,画相应的计算电路图。选电气设备:选择正常运行方式画计算图;短路点取使被选择设备通过的短路电流最大的点。继电保护整定:比较不同运行方式,取最严重的。2画等值电路,计算参数; 分别画各段路
18、点对应的等值电路。3网络化简,分别求出短路点至各等值电源点之间的总电抗由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的基础,因此分别考虑最大运行方式时各线路未端短路的情况,最小运行方下时各线路未端短路的情况。电网等效电路图如图3.1所示 图3.1电网等效电路图3.2各短路点的短路计算D1短路流经保护501的短路计算:图3.2 d1短路的等值网络图最大运行方式的短路:最小运行方式下的两相短路:=由于最小运行方式下河最小运行方式下的短路电流等值图相同,可得最小运行方式下的两相短路的电流为最大运行方式的短路电流的一半。D2短路流经保护502的短路计算:图3.3 d2短路的等值网络图最大运行方式的短路:最小运
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- 保护 课程设计 110 KV 电网 线路
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