《电力系统继电保护》课程设计.doc

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1、 电力系统继电保护课程设计班别：姓名：学号：指导老师：日期：2012年5月14日至5月27日目录设计的任务及其目的-3 1 、背景资料-41.1主接线图及其数据依据-41.2德保县电网主要参数-52 、3100kv电网继电保护装置运行整定规程-83继电保护和安全自动装置技术规程-114 数据的整定过程-12 4.1通过主接线图画出课程设计所需的系统图-124.2短路阻抗计算-134.3电流保护的整定-144.4保护定值表-22 5 课程设计小结-24参考文献-25设计的任务及其目的任务四：德保华银铝业原料车间保护误动作解决方案我们所选择的设计任务是解决德保华银铝业原料车间保护的误动作，确保原料

2、车间的正常运行。课程设计是教学过程中的重要环节。通过电力系统继电保护课程设计，能使我们熟悉有关继电保护的技术规程、规定，深刻理解继电保护可靠性、快速性、选择性和灵敏性四个基本要求；通过课程设计，全面复习所学的基本知识和专业知识，对其更加理解，争取做到融会贯通，并灵活应用；能让我们初步接触工程设计的的流程和方法，通过课程设计，能读懂课程设计的任务要求，在查阅资料、计算、绘图及编写技术文件等方面得到很好地锻炼。本次课程设计，拟针对德保县水利电业公司的电力系统中35kV电网部分线路，德保华银铝业原料车间保护误动作，而进行的相间短路保护的配置和整定计。在本次实训里我们要熟悉德保县电网的主接线，懂的主接

3、线方式及其优缺，整理出与本次课程设计有关的规程及行业标准，应用规程和标准来配置保护和整定计点。能画出简化的系统接线图，根据设备说明书、铭牌选取有用的参数能根据收集的数据对相关元件的阻抗值进行有名值或标幺值计算。能按阻抗画出等效电路图，按保护的整定计算原则，选取正确的短路点，根据系统的运行方式，进行最大和最小短路电流计算。能按规程对所选线路进行保护配置，对所选线路配置的保护进行整定计算。能根据整定计算结果及保护装置厂家说明书编写保护定值单，再按“四统一”要求，画出所配置的电流保护二次原理展开图。最后进行课程设计计算书和说明书的编写。1 背景资料二、数据依据点号导线型号导线长度（Km)40LGJ-

4、18511.7241LGJ-185.7015.3342LGJ-709.78543LGJ-505.1744LGJ-95.7023.22145LGJ-95.7013.68446LGJ-706.67447LGJ-7021.45448LGJ-7010.42149LGJ-700.250LGJ-120.506.26注：在进行阻抗计算时，导线型号统一选择：LGJ-95型1.2 德保县电网主要参数德保县电网母线总阻抗归算至母线名称阻抗类型阻抗数值连接变压器方式停运线路110kV乐林变110kV母线最大方式正序0.13809乐林#1变停运110kV普新、回线最大方式零序0.22010乐林#1变停运110kV普新

5、、回线最小方式正序0.74058乐林#1变停运110kV普谷、回线最小方式零序0.30422乐林#1变停运110kV普谷、回线备注：以上阻抗是基准容量100MVA的标么值。德保县110kV乐林变电站主变参数1#主变压器 (有载调压) 产品型号：SFSZ9-50000/110 额定容量:50000/50000/25000KVA各绕组额定电压和分接范围:(11081.25%）/（38.522.5%）/10.5KV绝缘水平:LI480AC 200-LI325AC 140/LI200AC 85/LI75AC 35额定频率：50HZ 相数:3联结组标号:YNynod11 冷却方式:ONAN/ONAF 6

6、3/100%油箱耐受机械强度:真空度为:133KPa 正压力为:98KPa运行条件负载损耗(KW)短路阻抗(%)最负档额定档最正档高压-中压222.610.110.410.7高压-低压115.317.217.710.8低压-中压65.16.66.46.2空载电流:0.23%空载损耗:40.0KW上节油箱吊重:4900KG 绝缘油重:17400KG 运输重:59500KG器身重:40100KG 总 重:71000KG标准代号:GB1094.1-1094.2-1996 GB1094.3-2003 GB1094.5-2003 GB/T6451-2008产品代号:1LT.710.1390.1 出厂序号

7、:909078 2009年11月银河科技.柳州特种变压器有限责任公司2#主变压器 (有载调压) 产品型号：SFSZ9-50000/110 额定容量:50000/50000/25000KVA各绕组额定电压和分接范围:(11081.25%）/（38.522.5%）/10.5KV绝缘水平:LI480AC 200-LI325AC 140/LI200AC 85/LI75AC 35额定频率：50HZ 相数:3联结组标号:YNynod11 冷却方式:ONAN/ONAF 63/100%油箱耐受机械强度:真空度为:20KPa 正压力为:80KPa运行条件负载损耗(KW)短路阻抗(%)最负档额定档最正档高压-中压

8、211.210.210.510.8高压-低压185.517.317.517.8低压-中压150.16.4空载电流:0.21%空载损耗:39.5KW上节油箱吊重:4900KG 绝缘油重:17400KG 运输重:59500KG器身重:40100KG 总 重:71000KG标准代号:GB1094.1-1094.2-1996 GB1094.3-2003 GB1094.5-2003 GB/T6451-2008产品代号:1LT.710.1390.1 出厂序号:909078 2009年11月银河科技.柳州特种变压器有限责任公司乐林变电站电流变比 单元电流变比单元电流变比单元电流变比谷乐回123线600/53

9、#电容组9214300/5巴头325线200/5谷乐回124线600/51#电容组9212600/5东敬326线200/5乐念回126线600/52#电容组300/5备用327线400/5乐念回125线300/54#电容组300/5马牌328线600/5乐马127线600/51#主变121高压侧300/5马工329线600/5都安323线300/5321中压侧1000/5马隘3310线200/5乐汉324线400/5921低压侧1500/5都安变电站电流变比 单元电流变比单元电流变比单元电流变比35kV进线3123100/5水泥厂线100/5街上9126线50/5三合9123线50/5巴荷91

10、25线150/5凌怀9124线50/51#、2#主变低压侧200/52 3110kV电网继电保护装置运行整定规程1 、总则 1.1 本规程是电力系统继电保护运行整定的具体规定，与电力系统继电保护相关的设计、调度运行部门应共同遵守。 1.2 本规程是3110kV电网的线路、母线、并联电容器、并联电抗器以及变压器保护中与电网保护配合有关的继电保护运行整定的基本依据。1.3 3110kV电网继电保护的整定应满足选择性、灵敏性和速动性的要求，如果由于电网运行方式、装置性能等原因，不能兼顾选择性、灵敏性和速动性的要求，则应在整定时，按照如下原则合理取舍：a.地区电网服从主系统电网；b.下一级电网服从上一

11、级电网；c.局部问题自行消化；d.尽可能照顾地区电网和下一级电网的需要；e.保证重要用户供电。 2、 继电保护运行整定的基本原则 2.1 3110kV电网的继电保护，应当满足可靠性、选择性、灵敏性及速动性。2.2 继电保护的可靠性。 2.2.1 继电保护的可靠性主要由配置结构合理、质量优良和技术性能满足运行要求的继电保护装置以及符合有关规程要求的运行维护和管理来保证。2.2.2 3110kV电网继电保护一般采用远后备原则，即在临近故障点的断路器处装设的继电保护或该断路器本身拒动时，能由电源侧上一级断路器处的继电保护动作切除故障。 2.3 继电保护的选择性。 2.3.1 选择性是指首先由故障设备

12、或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件，其灵敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。 2.3.2 遇如下情况，允许适当牺牲部分选择性。 a.接入供电变压器的终端线路，无论是一台或多台变压器并列运行(包括多处T接供电变压器或供电线路)，都允许线路侧的速动段保护按躲开变压器其他侧母线故障整定。需要时，线路速动段保护可经一短时限动作。 b.对串联供电线路，如果按逐级配合的原则将过分延长电源侧保护的动作时间，则可将容量较小的某些中间变电所按T

13、接变电所或不配合点处理，以减少配合的级数，缩短动作时间。 c.双回线内部保护的配合，可按双回线主保护(例如横差保护)动作，或双回线中一回线故障时两侧零序电流(或相电流速断)保护纵续动作的条件考虑，确有困难时，允许双回线中一回线故障时，两回线的延时保护段间有不配合的情况。 d.在构成环网运行的线路中，允许设置预定的一个解列点或一回解列线路。2.3.3 线路保护范围伸出相邻变压器其他侧母线时，可按下列顺序优先的方式考虑保护动作时间的配合： a.与变压器同电压侧指向变压器的后备保护的动作时间配合； b.与变压器其他侧后备保护跳该侧总路断路器动作时间配合； 当下一级电压电网的线路保护范围伸出相邻变压器

14、上一级电压其他侧母线时，还可按下列顺序优先的方式考虑保护动作时间的配合； c.与其他侧出线后备保护段的动作时间配合； d.与其他侧出线保全线有规程规定的灵敏系数的保护段动作时间配合。 2.4 继电保护的灵敏性。 2.4.1 电力设备电源侧的继电保护整定值应对本设备故障有规定的灵敏系数，同时应力争继电保护最末一段整定值对相邻设备故障有规定的灵敏系数。 2.4.2 在同一套保护装置中闭锁、起动和方向判别等辅助元件的灵敏系数应大于所控的保护测量元件的灵敏系数。 2.5 继电保护的速动性。 2.5.1 地区电网满足主网提出的整定时间要求，下一级电压电网满足上一级电压电网提出的整定时间要求，必要时，为保

15、证主网安全和重要用户供电，应在地区电网或下一级电压电网适当的地方设置不配合点。 2.5.2 除2.3.2条及少数有稳定问题的线路外，线路保护动作时间的整定应以保护电力设备的安全和满足规程要求的选择性为主要依据，不必要求过分的快速性。 2.5.3 手动合闸或重合闸重合于故障线路，应有速动保护快速切除故障。 2.5.4 采用高精度时间继电器，以缩短动作时间级差。综合考虑断路器跳闸断开时间，整套保护动作返回时间，时间继电器的动作误差等因素，在条件具备的地方，保护的配合可以采用0.3s的时间级差。2.6配合自动重合闸的继电保护整定应满足如下基本要求。2.6.1 自动重合闸过程中，必须保证重合于故障时快

16、速跳闸，重合闸不应超过预定次数，相邻线路的继电保护应保证有选择性。2.6.2 自动重合闸过程中，如相邻线路发生故障，允许本线路后加速保护无选择性跳闸。3、低电压保护。 低电压定值应能在电容器所接母线失压后可靠动作，而在母线电压恢复正常后可靠返回，一般整定为0.30.6倍额定电压。保护的动作时间应与本侧出线后备保护时间配合。4、阶段式电流保护的整定公式见表3 表3 阶段式电流保护整定表 名称符号电流或电压整定值动作时间公 式说 明公 式说 明电流速断IDZ.IDZ.I=KKI(3)D.maxIDZ.I=KKnIDZ(1)KK1.3;I(3)D.max应酌情取本线路对侧或两侧故障的数值。对于允许伸

17、入变压器的线路保护，I(3)D.max表示变压器其他压侧故障时本线路最大三相短路电流(差动保护作为变压器主保护);IDZ为并联运行变压器装设的电流速断定值;n为并联变压器台数;KK1.1.t=0延时电流速断I.IDZ.II=KKKF.maxIDZ.IIDZ.=KK(EXT-UDZ.)/(ZXT.min+ZL)(2)与相邻线路电流、电压元件均作为测量元件的电流电压速断保护配合，两式计算结果取较大值作为电流定值；EXT为系统相电势；XT.min为线路背侧系统在最大运行方式下的最小等值阻抗； KK1.1t=tt=0.30.5sIDZ.II=KKKF.maxIDZ.(3)与相邻线路只有电流测量元件的速

18、断保护配合： KK1.1t=tt=0.30.5sIDZ.II=KK(EXT-UDZ.I)/(ZXT.min+ZL)(4)与相邻线路只有电压测量元件的电流电压速断保护配合；KK1.1；其它符号含义与公式(2)相同t=tt=0.30.5sIDZ.II=KKKF.maxIDZ.II IDZ.II=KK(EXT-UDZI)/(ZXT.min+ZL)(5)与相邻线路延时电流电压保护配合，如电流电压元件均作为测量元件，两式计算结果取较大值；如只有电流或电压元件作为测量元件，只用两式中的一式计算符号含义与公式(2)相同t=t+tt=0.30.5s过电流IDZ.IDZ.=KKKF.maxIDZ.(6)IFH.

19、max为本线路的最大负荷电流，应考虑负荷自起动、事故过负荷、备用电源自投、环网解环、双回线按单回方式运行的最大负荷电流。两式计算结果取较大值IDZ.为相邻线路过电流保护定值;KK1.2;Kf=0.850.95; KK1.1t=t+tt=0.30.5s3 继电保护和安全自动装置技术规程4 数据的整定过程通过德保电业公司所提供的资料，我们在经过研究其中的乐林变电站35KV线路故障报文及定值单后，得知故障为两相金属性短路，其中最容易发生两相短路故障的线路为是巴头线和敬德线。而在研究其中的华银铝原料车保护定值单及保护报文后，得知华银铝业原料车间保护误动作原因是当35KV线路发生两相金属性短路时，35K

20、V线路电流保护还没有动作，华银铝业原料车间低压保护却动作先，造成德保华银铝业原料车间保护的越级动作。我们在通过深入研究和激烈讨论后，决定通过线路电流保护的整定来解决德保华银铝业原料车间保护的误动作，所以我们想通过投入电流保护段来保证线路保护的选择性和速动性。4.1 通过主接线图画出课程设计所需的系统图42 短路阻抗计算乐林变电站1#号主变：乐林变电站2#号主变：最大运行方式为：1#和2#两台主变并列运行：最小运行方式为：1#或2#任何一台主变运行：4.3 电流保护的整定乐林110KV变电站-汉龙变电站 乐汉线：最大运行下本线路末端发生三相短路，即：灵敏度校验：在最小运行方式下的最小保护范围：

21、满足灵敏要求。在最小运行方式下段最小保护范围末端发生两相短路。即：短路点到母线的剩余电压：通过电压变比 ：+小于70V如果故障在段的保护范围则华银铝低压保护不会误动作。但故障在段保护范围外华银铝会误动作，所以该整定不符合要求。因此，应该按最小方式段以全长作为最小保护范围末端放生两相短路整定。即：在最小运行方式下段以全长作为最小保护范围末端发生两相短路整定。即：通过电压变比：小于70V段最小保护范围为全长满足要求，当线路任何段都能在0秒瞬间切断，致使华银铝低压保护还没来得及动作就恢复母线电压，保证了非故障线路正常运行。乐林110KV变电站-巴头变电站巴头线：最大运行下本线路末端发生三相短路，即：

22、灵敏度校验：在最小运行方式下的最小保护范围： 满足灵敏要求。在最小运行方式下段最小保护范围末端发生两相短路。即：短路点到母线的剩余电压：通过电压变比：小于70V如果故障在段的保护范围则华银铝低压保护不会误动作。但故障在段保护范围外华银铝会误动作，所以该整定不符合要求。因此，应该按最小方式下段以全长作为最小保护范围末端放生两相短路整定。即：在最小运行方式下段以全长作为最小保护范围末端发生两相短路整定。即：通过电压变比：小于70V段最小保护范围为全长满足要求，当线路任何段都能在0秒瞬间切断，致使华银铝低压保护还没来得及动作就恢复母线电压，保证了非故障线路正常运行。乐林110KV变电站-都安变电站都

23、安线：最大运行下本线路末端发生三相短路，即：灵敏度校验：在最小运行方式下的最小保护范围： 满足灵敏要求。在最小运行方式下段最小保护范围末端发生两相短路。即：短路点到母线的剩余电压： 通过电压变比：小于70V如果故障在段的保护范围则华银铝低压保护不会误动作。但故障在段保护范围外华银铝会误动作，所以该整定不符合要求。因此，应该按最小方式下段以全长作为最小保护范围末端放生两相短路整定。即：在最小运行方式下段以全长作为最小保护范围末端发生两相短路整定。即：通过电压变比：小于70V段最小保护范围为全长满足要求，当线路任何段都能在0秒瞬间切断，致使华银铝低压保护还没来得及动作就恢复母线电压，保证了非故障线

24、路正常运行。乐林110KV变电站-敬德变电站东敬线：最大运行下本线路末端发生三相短路，即：灵敏度校验：在最小运行方式下的最小保护范围： 满足灵敏要求。在最小运行方式下段最小保护范围末端发生两相短路。即：短路点到母线的剩余电压：通过电压变比：小于70V如果故障在段的保护范围则华银铝低压保护不会误动作。但故障在段保护范围外华银铝会误动作，所以该整定不符合要求。因此，应该按最小方式下段以全长作为最小保护范围末端放生两相短路整定。即：在最小运行方式下段以全长作为最小保护范围末端发生两相短路整定。即：通过电压变比：小于70V段最小保护范围为全长满足要求，当线路任何段都能在0秒瞬间切断，致使华银铝低压保护

25、还没来得及动作就恢复母线电压，保证了非故障线路正常运行。4.4 保护定值表4.4.1巴头线保护定值表类别序号整定名称整定范围级差说明过流保护参数1段投退表示段保护投入，表示段保护退出。2段加速表示段具有合闸后加速功能；表示无后加速。3段投退说明参考过流段保护。4段加速说明参考过流段保护。5段投退说明参考过流段保护。6段加速说明参考过流段保护。7手合加速为防止手合于故障，可采用手合后加速。表示手合后加速功能投入。8PT断线表示投入PT断线判据；表示退出PT断线判据。同时，当重合闸或手合同期采用检无压或检同期时，进行线路侧PT断线判别，当线路侧发生PT断线时，闭锁重合闸或同期合闸。9PT断线闭锁表

26、示当PT断线后闭锁经方向或低电压的过流保护段；表示不闭锁保护，同时各段保护不再判方向或低压。10段电流0.99KA0.01A按阶梯配合原则来整定。11动作延时0S0.01S一般整定为速断。12段电流0.82KA0.01A按阶梯配合原则来整定。13动作延时0.5S0.01S按阶梯配合原则来整定。14段电流0.610.01A按阶梯配合原则来整定。15动作延时1.0S0.01S按阶梯配合原则来整定。16低电压16.5V0.01V一般按正常运行的最低电压下低压判据能返回来整定。17加速延时0.5S0.01s该延时主要为躲过合闸瞬间的冲击，一般不大于0.5s，段、段、段加速均采用此延时定值。18灵敏角4

27、5010按线路正序阻抗角的余角整定。4.4.2敬德线保护定值表类别序号整定名称整定范围级差说明过流保护参数1段投退表示段保护投入，表示段保护退出。2段加速表示段具有合闸后加速功能；表示无后加速。3段投退说明参考过流段保护。4段加速说明参考过流段保护。5段投退说明参考过流段保护。6段加速说明参考过流段保护。7手合加速为防止手合于故障，可采用手合后加速。表示手合后加速功能投入。8PT断线表示投入PT断线判据；表示退出PT断线判据。同时，当重合闸或手合同期采用检无压或检同期时，进行线路侧PT断线判别，当线路侧发生PT断线时，闭锁重合闸或同期合闸。9PT断线闭锁表示当PT断线后闭锁经方向或低电压的过流

28、保护段；表示不闭锁保护，同时各段保护不再判方向或低压。10段电流0.82KA0.01A按阶梯配合原则来整定。11动作延时0S0.01S一般整定为速断。12段电流0.69KA0.01A按阶梯配合原则来整定。13动作延时0.5S0.01S按阶梯配合原则来整定。14段电流0.58KA0.01A按阶梯配合原则来整定。15动作延时1.0S0.01S按阶梯配合原则来整定。16低电压20.71V0.01V一般按正常运行的最低电压下低压判据能返回来整定。17加速延时0.5S0.01s该延时主要为躲过合闸瞬间的冲击，一般不大于0.5s，段、段、段加速均采用此延时定值。18灵敏角45010按线路正序阻抗角的余角整

29、定。5 课程设计小结两周的课程设计很快就结束了，但我却学到了很多东西。这次课程设计不仅检验了我所学习的专业知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在课程设计过程中，我与同组成员分工设计，互相探讨、学习、帮助和监督。在这次设计过程中，体现出自己单独进行设计的能力以及综合运用知识的能力，在发现问题解决问题的能力上得到了很好的锻炼。也能在遇到难题时和同学一起讨论或通过老师的教导解决问题，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的李波老师.，他严谨细致、一丝不苟的作风是我们学习的榜样；而他循循善诱的教导和不拘一格的思路又给予我无尽的启迪。老师的教导和帮助，让我对专业知识又有了更加深入的了解和掌握。这次课程设计的每个细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。谢谢您！同时也要感谢德宝公司给我们提供了这次设计的资料，让我们有了把理论知识运用到实践中的机会，才能更好地完成这次的课程设计。在此特别感谢贵公司的帮助！参考文献： 陈光会、王敏主编. 电力系统基础. 北京：中国水利水电出版社，2004郭光荣主编. 电力系统继电保护. 北京： 高等教育出版社，2006