2022年KV线路继电保护课程设计5.docx

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1、精品学习资源110KV 电网线路继电爱惜课程设计一、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、 22151050 813.332）输电线路参数0000AS2ABACBS1 LGJ 185/15LGJ240/25LGJ185/18LGJ240/28欢迎下载精品学习资源673）变压器参数71 6771欢迎下载精品学习资源序号1B、2B3B、4B5B、6B型号SF15000/110SF 20000/110SF15000/110接线组别Y0/ 11Y0/ 11Y0/ 11短路电压10

2、.2%10.41%10.4%变比110 8 1.5%11022.5%110 8 2.5%欢迎下载精品学习资源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变压器绝缘接受分段绝缘；中性点不答应过电压，经动稳固运算，110KV 线路切除故障时间 0.5 秒可中意系统稳固要求；二、设计内容1. CA 线路爱惜设计2. 、AC、AB 线路爱惜设计3. BA、线路爱惜设计三、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.

3、 短路电流运算4. 线路爱惜方式的选择、配置与整定运算选屏）*5 主变及线路微机爱惜的实现方案6线路自动综合重合闸7爱惜的综合评判8、110KV 系统线路爱惜配置图， * 主变爱惜交、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爱惜分册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:华中科技高校出版社， 20023 贺家李，宋从矩 .电力系统继电爱惜原理 M. 北京:中国电力出版社， 19944 尹项根，曾克娥 .电力系统继电爱惜原理与应用上册M. 武汉:华中科技高校出版社， 20015 陈德树 .运算机继电爱惜原理与技术

4、M. 北京:中国水利出版社 ,19926 孙国凯，霍利民 .电力系统继电爱惜原理 M. 北京:中国水利出版社， 20027 有关国家标准、设计规程与规范、图纸欢迎下载精品学习资源前言电 力系 统的 飞速 进展 对继电 爱惜不断 提出 新的要求 ，电子 技术 、运算机技术 与通 信技 术的 飞速发 展又 为 继电保 护技术 的进展 不断地注入了新的活力；因此，继电爱惜技术得天独厚，在40 余年的时间里完成了发展的4 个历史阶段：继电爱惜的萌芽期、晶体管继电爱惜、集成运算放大器的集 成电 路保 护和 运算机 继电 保 护；继 电爱惜 技术未 来趋势是向运算 机化 ， 网 络化 ， 智 能化 ， 保

5、 护 、 把握 、 测量 和数 据通 信一 体化 的进展；随 着计 算机 硬件 的迅 速进展，微机 爱惜硬 件也在 不断发 展；电 力系统对微机 爱惜 的要 求不 断提高 ，除 了 爱惜的 基本功 能外， 仍应具有大容量故障信 息和 数据 的长 期存放 空间 ， 快速的 数据处理功能，强大的通信才能，与其它爱惜；继 电保 护的 原理 是利 用被爱惜线路 或设备 故障前 后某些 突变的 物理量为信号量， 当突 变量 到达一定值 时 ，起动 规律控 制环节 ，发出相应的跳闸脉冲或信 号； 对电 力系统继电 保 护的基 本性能 要求是 有选择性，速动性，灵敏性，牢靠性；这次课程设计以最常见的110K

6、V 电网线路爱惜设计为例进行分析设计，要求 对整 个电 力系 统及其 自动 化 专业方 面的课 程有综 合的明白；特殊是对继 电保 护、 电力 系统、 电路 、 发电厂 的电气 部分有 确定的争辩；重点进行 了电 路的 化简 ，短路 电流 的 求法， 继电保 护中电 流爱惜、距离爱惜的详细运算；欢迎下载精品学习资源目录前言 1摘要 51 系统运行方式和变压器中性点接地的选择61.1 选择原就 61.1.1 发电机、变压器运行方式选择的原就61.1.2 变压器中性点接地选择原就 61.1.3 线路运行方式选择原就 61.2 本次设计的详细运行方式的选择62 故障点的选择和正、负、零序网络的制定7

7、3 零序短路电流的运算成果 详细过程参考附录二） 94 线路爱惜方式的选择、配置方案的确定94.1 爱惜的配置原就 94.2 配置方案的确定 95 继电爱惜距离爱惜的整定运算成果 详细过程参考附录三） 106 继电爱惜零序电流爱惜的整定运算成果 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，就选择其中两台容量较大机组同时停用的方式；对水电厂，仍应依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；1.1.2 变压器中性点接地选择原就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

8、缘要求的其它变压器，其中性点必需接地；3T 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，这种情形不按接地运行考虑；1.1.3 线路运行方式选择原就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；1.2 本次设计的详细运行方式的选择电力系统运行方式的变化，直接影响爱惜的性能；因此，在对继电爱惜进行整定运算之前，第一应当分析运行方式；现结合本次设计详细说明如下，系统的最大运行方式是全部设备全部投入运行；系统的最小运行方式为发电机G1或 G2投入；对爱惜 50

9、1 而言，其最大运行方式应当是在系统最大运行方式；保欢迎下载精品学习资源护 501 的最小运行方式应当是在系统的最小运行方式；全部变压器星型侧接地；2 故障点的选择和正、负、零序网络的制定如图 3.1 所示，在整个系统中选择了 4 个短路点 d1、d2、d3、d4；之所以选这四个点是由于本系统需要零序电流爱惜，通过这四点算出最大最小零序电流为后面的零序电流整定奠定基础；图3.2 、3.3 、3.4 是 d1 短路时的正、负、零序网络图，由于篇幅所限，其他短路点的网络图这里没有画出来；图 3.1 等值电路图和各短路点XCAXT1XABXT2XAS2XT3XT4XT5G 10G 20V1XBS1X

10、 LD22XT6X LD11X LD31XLD41E1E 2图 3.2 d1 短路时的正序网络图欢迎下载精品学习资源X CAXT1XABXT2XAS2XT3XT4G 10G 20V2XBS1X LD22XT5XT6X LD11XLD42X LD32图 3.3 d1 短路时的负序网络图XCA10XCA20XAB0XT1XT2XT3XT4XT5V 0XT6图 3.4 d1 短路时的零序网络图欢迎下载精品学习资源3 零序短路电流的运算成果详细过程参考附录二）表 4.1短路点最大短路零序电流最小短路零序电流d11.407KA1.016KAd21.24KA1.03KAd30.761KA0.715KAd4

11、0.998KA0.913KA4 线路爱惜方式的选择、配置方案的确定4.1 爱惜的配置原就小电流接地系统 35KV及以下）输电线路一般接受三段式电流爱惜反应相间短路故障：由于小电流接地系统没有接地点，故单相接地短路仅视作反常运行状态，一般利用母线上的绝缘检查装置发信号，由运行人员分区停电查找接地设备；对于变电站来讲，母线上出线回路较多，也涉及供电的连续性问题， 故一般接受零序电流爱惜反应接地故障；110KV输电线路一般接受三段式相间距离爱惜作为故障的爱惜方式，接受阶段式零序电流爱惜作为接地短路的爱惜方式；对于极个别特殊短的线路，如有必要也可以接受纵差爱惜作为主爱惜；4.2 配置方案的确定依据题目

12、的要求和爱惜的配置原就，从经济性动身：本系统线路的爱惜方式接受三段式相间距离爱惜作为故障的爱惜方式，接受阶段式零序电流爱惜作欢迎下载精品学习资源为接地短路的爱惜方式；其中，第一段作为线路的主爱惜，二、三段作为后备爱惜；6 继电爱惜零序电流爱惜的整定运算成果四）详细过程参考附录表 7.15 继电爱惜距离爱惜的整定运算成果 =1.051.2 输电线路等值电抗运算1线路 AS2等值电抗运算正序以及负序电抗： XAS2= X1LAS2=0.4 15=6 XAS2* = 6/132.25=0.04537零序电抗： XAS20=X1LAS2 = 3X1LAS2 =3 6=18 XAS20* = XAS20

13、/Z B=18/132.25=0.13612线路 AB等值电抗运算正序以及负序电抗： XAB = X1LAB=0.4 25=10 XAB* = XAB / ZB=10/132.25=0.07561零序电抗： XAB0 = X0LAB = 3X AB=30 XAB* =3 XAB* =0.22683线路 AC等值电抗运算正序以及负序电抗： XAC = X1LAC =0.4 18=7.2 XAC* = XAC / ZB=7.2/132.25=0.05444零序电抗： XAC0 = 3X AC =21.6 XAC0* = 3XAC* =0.16334线路 BS1等值电抗运算正序以及负序电抗： XBS

14、1= 0.4 28=11.2 欢迎下载精品学习资源XBS1*= 11.2/132.25=0.08469零序电抗： XBS10= 3X BS1=33.6 XBS20* = 3XBS1*/ Z B=0.25411.3 变压器等值电抗运算1变压器 1B、2B 等值电抗运算欢迎下载精品学习资源XT1= XT2=UK%/100 V2 103/ S 98.736 欢迎下载精品学习资源NNXT1*= XT2*=XT1/ ZB=98.736/132.25=0.74662变压器 3B、4B 等值电抗运算欢迎下载精品学习资源XT3= XT4=UK%/100 V2/ S62.9805 欢迎下载精品学习资源NNXT3

15、*= XT4*=XT3/ ZB=62.9805/132.25=0.47623变压器 5B、6B 等值电抗运算欢迎下载精品学习资源XT5=XT6= XT7=UK%/100 V2/ S83.89 欢迎下载精品学习资源NNXT6*= XT5*=0.63051.4 发电机等值电抗运算1 发电机 G1、G2电抗标幺值运算XG1 =0.7109 132.25=94.0165 XG1* = XG2* =X%SB /SG =0.71091.5 最大负荷电流运算1 B母线最大负荷电流运算 拆算到 110KVIB max =2 S2B /3 U =215000/1.732 115=150.62A ；2 A 母线最

16、大负荷电流运算IA max = 2S3B/3 U=2 20000/1.732 115=200.8234A欢迎下载精品学习资源附录二 零序短路电流的运算依据最大负荷电流可求出对应的负荷阻抗XLD1 = E/1.732 I d1 max =265.6 XLD2 = E/1.732 I d2 max =330.7 XLD3 = E/1.732 I d3 max =189.7 XLD4 = E/1.732 I d4 max =209.9 2.1 d1点短路的零序电流依据题目给的数据和正、负、零序网图可求出X0 =16.75 X1 = X2=48.23 I0 min =E/2Z 2+Z0 = 115/2

17、 48.23+16.75=1.016 KA I0 max =E/2Z 0+Z1 = 115/2 16.75+48.23=1.407KA2.2 d2点短路的零序电流依据题目给的数据和正、负、零序网图可求出X0 =24.36 X1 = X2=43.83 I0 min =E/2Z 2+Z0 = 115/2 43.83+24.36=1.03 KA I0 max =E/2Z 0+Z1 = 115/2 24.36+43.83=1.24 KA2.3 d3点短路的零序电流依据题目给的数据和正、负、零序网图可求出X0 =56.8 X1 = X2=47.2 I0 max =E/2Z 2+Z0 = 115/2 47

18、.2+56.8=0.761 KA I0 min =E/2Z 0+Z1 = 115/2 56.8+47.2=0.715 KA欢迎下载精品学习资源2.4 d4点短路的零序电流依据题目给的数据和正、负、零序网图可求出X0 =34.8 X1 = X2=45.6 I0 min =E/2Z 2+Z0 = 115/2 45.6+34.8=0.913 KA I0 max =E/2Z 0+Z1 = 115/2 34.8+45.6=0.998 KA附录三 继电爱惜距离爱惜的整定运算和校验3.1 断路器 501 距离爱惜的整定运算和校验3.1.1 距离爱惜 .段的整定运算1 动作阻抗对输电线路，按躲过本线路末端短路

19、来整定；欢迎下载精品学习资源set取 KIrel =0.80.85 ； ZII=KrelZLCA=0.85 7.2=6.12 ；欢迎下载精品学习资源2 动作时限距离爱惜 .段的动作时限是由爱惜装置的继电器固有动作时限准备，人为延时为零，即 t=0s ；3.1.2 距离爱惜 段的整定运算和校验1 动作阻抗：按以下三个条件选择；与相邻线路 LAS2的爱惜的 .段协作欢迎下载精品学习资源Z set=KrelZLCA+KrelKb minZLAS2欢迎下载精品学习资源relK =0.8Kb min =ILAS/I LCA =1 于是欢迎下载精品学习资源Z set=KrelZLCA+KrelKb min

20、ZLAS2=0.8 7.2+0.85 6=9.84 ；欢迎下载精品学习资源与相邻线路 L2 的爱惜的 .段协作setZ =0.8 欢迎下载精品学习资源relK =0.70.75欢迎下载精品学习资源Z set=KrelZLCA+KrelKb minZLTC=0.7 7.2+1 31.5=27.09 ；欢迎下载精品学习资源set取上面最小值为段整定值即Z =9.84 2 动作时间 t 1=t=0.5 s3灵敏性校验：Ksen = Z set /Z LCA =9.84/7.2=1.37 1.5 , 不中意要求；3.1.3 距离爱惜 段的整定运算和校验1 动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定；欢迎下载精品

21、学习资源Kss=1.52.5,K re=1.151.25,K =0.80.85 ，ILmax=316.3A欢迎下载精品学习资源relZLmin =0.90.95V B/1.732I L max =0.9 115000/1.732 316.3=188.9 欢迎下载精品学习资源set于是 Z= ZK /KK =188.9 0.8/1.5 1.15=79.18欢迎下载精品学习资源L minrelress2 动作时间： t 1= 3t=1.5s 3 灵敏性校验： 本线路末端短路时的灵敏系数为：sen setLCAK= Z /Z=79.18/7.2=10.991.5中意要求 相邻元件末端短路时的灵敏系数

22、为：. 相邻线路 LAS2路时的灵敏系数为；欢迎下载精品学习资源最大分支系数为 1： Ksen =Zset/ZLCA+ ZLAS2= 79.18/7.2+6=5.991.2，满欢迎下载精品学习资源足要求 相邻线路 LAB末端短路时的灵敏系数为； 最大分支系数： Kb max =1欢迎下载精品学习资源Ksen = Zset/ZLCA+ ZLAB=79.18/7.2+10=4.61.2，中意要求欢迎下载精品学习资源 相邻变压器末端短路时的灵敏系数为； 最大分支系数： Kb max =1欢迎下载精品学习资源Ksen =Zset/ZLCA+ ZT=79.18/7.2+31.5=2.051.2，中意要求

23、欢迎下载精品学习资源3.2 断路器 503 距离爱惜的整定运算和校验3.2.1 距离爱惜 .段的整定运算1 动作阻抗对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定；欢迎下载精品学习资源取 KIrel=0.80.85 ； ZII=KrelZLAS2=0.85 6=5.1 欢迎下载精品学习资源set2 动作时限距离爱惜 .段的动作时限是由爱惜装置的继电器固有动作时限准备，人为延时为零，即 t=0s ；3.2.2 距离爱惜段的整定运算欢迎下载精品学习资源ZL min=239.03 Zset= t=0.5s欢迎下载精品学习资源灵敏度校验： Ksen =/6=13.2 1.5 中意要求欢迎下载精品学习资源3.3

24、 断路器 504 距离爱惜的整定运算和校验3.3.1 段整定运算1 动作阻抗对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定；欢迎下载精品学习资源取 KIrel=0.80.85 ； ZII=KrelZLAB=0.85 10=8.5 ；欢迎下载精品学习资源set2 动作时限距离爱惜 .段的动作时限是由爱惜装置的继电器固有动作时限准备，人为延时为零，即 t=0s ；3.3.2 段整定运算1 动作阻抗：按以下三个条件选择；与相邻线路 BS1的爱惜的 .段协作Z=K Z+K KZ欢迎下载精品学习资源setrelLABrelb minLBS1欢迎下载精品学习资源Krel =0.8Kb min =1 于是欢迎下载精

25、品学习资源setrelLABZ =K Z+K KZ = 0.8 1.07+0.85 11.2=15.62 ；欢迎下载精品学习资源relb minLBS1按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定欢迎下载精品学习资源Z set=KrelZLAB+Kb minZTC欢迎下载精品学习资源relK =0.70.75Kb min =1setZ = 0.7 10+42=36.4 ；set取以上二个运算值中最小者为 段整定值，即取 Z =15.62 ； 2 动作时间： t1=t=0.5 s欢迎下载精品学习资源3灵敏性校验：sensetLABK= Z /Z=15.62/1.07=1.561.5 , 中意要求；3.3.

26、3 距离爱惜段的整定运算和校验1 动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定；ZLmin =0.90.95V B/1.732I L max =0.9 1151000/1.732 350=170.74 欢迎下载精品学习资源ssrerelK =1.52.5,K=1.151.25,K =0.80.85欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源于是： Z= ZK /KK =170.74 0.8/1.5 1.15=79.18欢迎下载精品学习资源setL minrelress欢迎下载精品学习资源2 动作时间： t= 2 t=1s 3 灵敏性校验： 本线路末端短路时的灵敏系数为：欢迎下载精品学习资源Ksen = Zse

27、t /ZLAB=79.18/10=7.921.5，中意要求欢迎下载精品学习资源 相邻元件末端短路时的灵敏系数为：. 相邻线路 LBS1 末端短路时的灵敏系数为； Kb max =1欢迎下载精品学习资源K= Zsen set/Z LAB+ Kb maxZLBS1=3.73 1.2，中意要求欢迎下载精品学习资源 相邻变压器末端短路时的灵敏系数为；Kb max =1欢迎下载精品学习资源Ksen = Zset/ZLAB+ Kb maxZTC=79.18/10+42=1.521.2，中意要求欢迎下载精品学习资源3.4 断路器 506 距离爱惜的整定运算和校验3.4.1 距离爱惜 .段的整定运算1 动作阻

28、抗对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定；欢迎下载精品学习资源rel取 KI=0.80.85 ； ZI=KI Z=0.85 11.2=9.52 ；欢迎下载精品学习资源setrelLBS12 动作时限距离爱惜 .段的动作时限是由爱惜装置的继电器固有动作时限准备，人为延时为零，即 t=0s ；由于 506 后没有线路，故无需进行、段整定；3.4.2 距离爱惜段的整定运算欢迎下载精品学习资源ZL min=170.34 Z =t=1s欢迎下载精品学习资源setKsen =79.18/11.2=7.071.5 中意要求3.5 断路器 502、505 装距离爱惜基本没作用，由于该系统是单电源供电，也不需装

29、功率方向继电爱惜；附录四 继电爱惜零序电流爱惜的整定运算和校验4.1 断路器 506 零序电流爱惜的整定运算和校验4.1.1 零序电流爱惜 .段的整定运算1躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能显现的最大零序电流 3I0max , 即 Krel =1.21.3 ,I set =Krel 3I0max =1.2 30.761=2.74KA由于断路器 506 无下一回线路，所以无需整定零序爱惜的第 段欢迎下载精品学习资源4.1.2 零序电流爱惜 段的整定运算1 起动电流 躲开在下一条线路出口处相间短路时所显现的最大不平稳电流Iunb max , 即欢迎下载精品学习资源Iunb max=0

30、.865KA, K rel=1.11.2,欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源I set=KrelIunb max=1.2 0.865=1.04KA欢迎下载精品学习资源2 灵敏度校验作为本线路近后备爱惜时，按相邻线路爱惜范畴末端发生接地故障时、流过本爱惜的最小零序电流 3 I0 min 来校验，要求 Ksen 2, 即sen0 minsetK=3 I / I =3 0.715/1.04=2.06 2, 符合要求；3 动作时限零序 段电流爱惜的起动值一般很小，在同电压级网络中发生接地地短路时，都可能动作；为保证选择性各爱惜的动作时限也按阶梯原就来选择； t= t=0.54.2 断路器 503 零序电流爱惜的整定运算和校验4.2.1 零序电流爱惜 .段的整定运算0 maxrel,setrel0 max1躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能显现的最大零序电流 3I, 即 K =1.21.3I =K 3I=1.2 3 0.998=KA由于断路器 503 无下一回线路，所以无需整定零序爱惜的第 段