继电保

继电保护课程设计

题 目: 110KV单电源环形网络相间短路保护整定计算 院系名称：电气工程学院 专业班级： F1205 学生姓名： 学 号： 20

指导教师：教师职称

目录

1课题简介 .......................................................... 1

1.1课题设计原则................................................. 1

1.2课题设计内容................................................. 1

2短路电流及残余电压计算 ............................................ 2

2.1网络参数计算................................................. 2

2.2运行方式的选定原则........................................... 4

2.3短路电流计算................................................. 5

3保护方式的考虑及整定计算 .......................................... 7

3.1线路保护配置的一般原则....................................... 7

3.2整定计算..................................................... 8

3.2.1 AB线路1QF的整定 ...................................... 8

3.2.2 BC线路3QF的整定 ..................................... 10

3.2.3 CD线路5QF的整定 ..................................... 11

3.2.4 DA线路7QF的整定 ..................................... 12

3.2.5整定计算结果 .......................................... 13

4绘制保护原理接线图 ............................................... 14

4.1 3QF原理图.................................................. 14

4.2 3QF接线图.................................................. 15

4.3 3QF展开图.................................................. 16

4.4 QF屏幕布置图............................................... 17

5保护评价 ......................................................... 17

设计心得........................................................... 19

参考文献........................................................... 19

1课题简介

1.1课题设计原则

（1）电力设备和线路必须有主保护和后备保护，必要时增加辅助保护，其中主保护主要考虑系统稳定和设备安全；后备保护主要是考虑主保护和断路器拒动时用于故障切除；辅助保护是补充前二者的不足或在主保护退出时起保护作用；

（2）线路保护之间或线路保护与设备保护之间应在灵敏度、选择性和动作时间上相互配合，以保证系统安全运行。

（3）对线路和设备所有可能的故障或异常运行方式均应设置相应的保护装置，以切除这些故障和给出异常运行的信号。

（4）对于不同电压等级的线路和设备，应根据系统运行要求和《技术规程》要求,配置不同的保护装置.一般电压等级越高,保护的性能越高越完善,如330KV以上线路或设备的主保护采用“双重化”保护装置等

（5）所有保护装置均应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性要求

1.2课题设计内容

1)单侧电源环形网络如图所示，已知：

(1)网络中各线路采用带方向或不带方向的电流电压保护，所有变压器均采用纵联差动保护作为主保护，变压器均为Ｙ，d11接线；

(2)发电厂的最大发电容量为3×50ＭＷ，最小发电容量为2×50ＭＷ；

（3）网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行；

（4）允许的最大故障切除时间为0.85s；

（5）线路AB、BC、AD、CD的最大负荷电流分别为230、150、230和140Ａ，负荷自起动系数；=1.5

（6）各变电所引出线上的后备保护的动作时间如图示，△t＝0.5s；

（7）线路正序电抗每公里均为0.4Ω；

（8）试决定：

1）保护1、3、更多内容请访问久久建筑网
5、7(或2、4、6、8)相间短路的保护方式，以及它们的IOP、U

OP、Ksen和top； 2）保护3或保护4的接线图； 1

2短路电流及残余电压计算

2.1网络参数计算

计算短路电流时，各电气量如电流、电压、功率和电抗等的数值，可用有名值表示，也可用标么值表示。为了计算方便，在低压系统中宜用有名值计算法，在高压系统中宜用标么值计算法。

标么值计算法：标么值就是相对值算法，用新选单位进行某物理量的衡量，衡量的值称标么值。

有名值计算法：每个电气参数的单位是有名的，而不是相对值。在比较简单的网络中计算短路电流也常常采用此方法，在使用此方法计算短路电流时，应特别注意的是:必须将各电压等级的电气参数都归算到同一电压等级上来

（1）电机参数的计算

发电机的电抗有名值：

"2Xd(%)UNX?100SN

发电机电抗的电抗标幺值

2

"Xd(%)SBX?100SN *

式中Xd(%)-发电机次暂态电抗

(2)变压器参数的计算

双绕组变压器电抗有名值：

2UK(%)UNXT?100SN "

双绕组变压器电抗标幺值： XT?*UK(%)SB

100SN

式中UK(%)-变压器的短路电压百分比 UN -发电机额定电压

UB-基准电压230KV

SB-基准容量100MVA

SN-电机额定容量，单位MVA 选取基准功率SB=100MVA和基准电压为UB=Vav XG1(B)*? XG2(B)*? XG3(B)*? XG(N)*?SB100?0.129??0.258 SN50XT1(B)*? XT2(B)*? XT1(N)*?SB10.5100???0.263 SN10040XT3(B)*? XT3(N)*?SB10.5100???0.175 SN10060XL1(B)*? XL1?

XL2(B)*? XL2?SB100?0.4?40??0.12122115VN SB100?0.4?60??0.18122115VN 3

XL3(B)*? XL3?

XL4(B)*? XL4?SB100?0.4?50??0.151 22115VNSB100?0.4?50??0.15122115VN

SB10.5100???0.525SN10020XT4(B)*? XT5(B)*? XT6(B)*? XT7(B)*?XT4(N)*?

2.2运行方式的选定原则

计算短路电流时，运行方式的确定非常重要，它关系到所选保护是否经济合理、简单可靠，以及是否能满足灵敏度要求等一系列问题保护的运行方式是以通过保护的短路电流的大小来区分的。某保护的最大（小）运行方式是指在某一点短路时通过该保护装置的短路电流最大（小）的运行方式

确定运行方式就是确定最大和最小运行方式，通常都是根据最大运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，在其它运行方式下也一定能保证选择性，灵敏度的校验应根据最小运行方式来校验，因为只要在最小运行方式下灵敏度一定能满足要求

(1）最大运行方式在相同地点发生相同类型短路时流过保护安装处的电流最大，对继电保护而言称为系统最大运行方式，对应的系统等值阻抗最小。它是指供电系统中的发电机，变压器，并联线路全投入的运行方式。系统在最大运行方式工作的时候，等值阻抗最小，短路电流最大，发电机容量最大。

（2）最小运行方式在相同地点发生相同类型短路时流过保护安装处的电流最小，对继电保护而言称为系统最小运行方式，对应的系统等值阻抗最大。它是指供电系统中的发电机，变压器，并联线路部分投入的运行方式。系统在最小运行方式工作的时候，等值阻抗最大，短路电流最小，发电机容量最小

最大运行方式下的最小电源阻抗

Xs?min?（0.2580.263?）||（0.258?0.175）?0.261||0.433?0.163 22

最小运行方式下的最小电源阻抗

Xs?max?0.2580.263??0.261 22

4

2.3短路电流计算

计算最大短路电流,并计算各段路点的短路电流。

为计算动作电流，应该计算最大运行方式下的三相短路电流，为检验灵敏度要计算最小运行方式下的两相短路电流。为计算1QF、3QF、5QF、7QF的整定值，根据如上系统图可知，最大运行方式要求8QF断开，等值阻抗图如

图2系统等值电抗图

（1） 计算三相短路电流：

(3)IKIB**?ZS.min?ZL

（2） 计算两短路电流:

(3)(2)IK?3/2IK

(3)计算残余电压

(3)IK Ures =*ZL

以K1点发生三相短路为例

由上面已经计算出，基准电流为: IB?

基准电抗为：ZB?

最大运行方式下 SB3VB?1003?115?0.502KVA VB3IB?1153?0.502?132.25?

5

I

?

(3)K1

?

ZS?MIN?ZL?AB

**

?Z

B*

?ZL?CD?ZL?CDL?BC

**

0.502

?0.654KA

0.163?0.121?0.181?0.151?0.151

(2)

(3)

IK1?IK1?Ures.?1?

I

(3)K1?3

?0.58??0.503

2

?ZL?DA?0.654?0.151?132.25?10.46KV

最小运行方式：

IK1?

?

(3)

ZS?MAX?ZL?AB

**

?Z

B*

?ZL?CD?ZL?CDL?BC

**

0.502

?0..578kA

0..261?0.121?0.181?0.151?0.151

(2)

(3)

IK1?IK1?

?0.。578?3?0.503

2

同理得K2、K3、K4各个短路点短路电流和残余电压

表1短路电流数值表

6

表2残余电压表

图3电网的短路电流分布图

3保护方式的考虑及整定计算

3.1线路保护配置的一般原则

（1） 考虑经济的优越性：可以尝试配三段式电流保护，同时由于系统是环网运行，相当于双电源运行一定要加方向元件。在110KV等级电力网络中，三段式电 7

流保护可能在系统最小运行方式下没有保护范围，如果系统在最小运行方式下运行的几率不大的情况下，而且资金不够的情况下可以尝试三段式电流保护，基本可以保证系统正常运行。

（2）对于110KV及以上的电压电网的线路继电保护一般都采用近后备原则。当故障元件的一套继电保护装置拒动时，由相互独立的另一套继电保护装置动作切除故障。而当断路器拒绝动作时，启动断路器失灵保护，断开与故障元件相连的所有联接电源的断路器。

（3）对瞬时动作的保护或瞬时段保护，其整定值应保证在被保护元件发生外部故障时，继保装置可靠且不动作，但单元或线路变压器组的情冰况除外。

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