110KV电网分析及继电保护设计毕业设计(共50页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上毕业设计（论文）题 目 110KV电网分析及继电保护设计 学生姓名 学 号 专 业 电力系统继电保护及其自动化 目录摘要电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖地域辽阔。受自然条件、使用设备及人为因素等的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。故障中最常见，危害最大的是各种型式的短路。为此，设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全监控系统，它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施监控，能更进一步地确保电力系统的安全运行。本次毕业设计是以110KV电力网分析、设计为例，根据任务书中地理主接线图

2、、线路、变压器和发电机等基本内容，计算出各个元件的有名值参数，再将有关数据转换为标幺值并构建一个电力系统运行模型。然后对如何分析电网运行方式、电网调压措施、电力系统潮流和电力系统静态安全，计算短路电流，选择互感器、断路器、隔离开关、避雷器等设备，整定变压器纵联差动保护、线路距离保护及三段式电流保护等进行详细论述，通过计算论证整个电力网，设计出了更具合理性和经济性的电力网运行系统。在分析、计算和论证的过程中，结合继电保护和安全自动装置技术规程、新编电气工程手册规范等，并采用CAD软件绘制了大量电气图，等进一步完善了设计。关键词：短路电流、运行方式、调压、潮流、静态安全专心-专注-专业绪论电力系统

3、是由发电、变电、输电、供电、配电、用电等设备和技术组成的将其他形式的能源转换为电能源的一个统一系统。电能是现代社会中最重要、也最为方便的能源。而发电厂是把其他形式的能量转换为电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换为适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中，电力系统希望线路要有比较好的可靠性。因此必须分析电力系统正常运行和电力系统受到外界干扰时运行的各种状态，根据运行状态分析的结果，对主变、线路等保护选用选择性高的、速动性快的、灵敏性高的、可靠性高的继电保护设备，从而切断故障点，极大限度的降低了对电力系统供电范围的影响。电力系统继电保护就是

4、为达到这个目的而设置的，其最终目的就是保证整个电力网络安全运行。10KV电网分析及继电保护设计任务书一.任务简介本设计以某地区的实际电网作为研究的案例，在其基础上可开展电力系统建模、潮流计算、运行方式报告撰写、故障分析和保护设计等任务。该电网涵盖35kV和110kV两个电压等级，并通过一个110kV变电站的110kV母线与外电网连接。该电网的电网地理接线图如下图所示。电网中包含了火电发电机、水电发电机、线路、三绕组变压器、两绕组变压器、负荷等典型的电网设备或组成部分，具体的设备参数如下所述。1.电网地理接线图2.系统各元件主要参数（1）线路参数线路名称导线型号ro (/km)xo (/km)b

5、o (s/km)110kV线路乐林-马安LGJ-2400.11980.2.74904E-0635kV线路火电站-足荣LGJ-700.42170.2.58882E-06足荣-马安LGJ-700.42170.2.58882E-06火电站-都安LGJ-700.42170.2.58882E-06都安-马安LGJ-700.42170.2.58882E-06燕峒-马安LGJ-700.19890.2.54437E-06城东-马安LGJ-1850.15720.2.73835E-06城东-汉龙LGJ-1850.15920.2.73835E-06汉龙-乐林LGJ-1850.15920.2.73835E-06乐林-

6、华银铝ILGJ-1200.23450.2.64842E-06乐林-华银铝IILGJ-1200.23450.2.64842E-06古寿-乐林LGJ-950.30190.2.60229E-06古寿-敬德LGJ-950.30190.2.60229E-06多浪-敬德LGJ-700.42170.2.58882E-06水电站-多浪LGJ-950.30190.2.60229E-06东陵-多浪LGJ-700.42170.2.58882E-06东陵-灵水LGJ-700.42170.2.58882E-06（2）35kV变电站两绕组变压器参数站名编号高压侧额定电压（kV）低压侧额定电压（kV）容量（MVA)接线方式

7、短路损耗(kW)空载损耗(kW)空载电流(%)短路电压(%)城东变电站13510.510Yd115313.60.87.523510.510Yd115313.60.87.5汉龙变电站13510.56.3Yd11418.20.97.5足荣变电站13510.55Yd1136.76.750.97敬德变电站13510.53.15Yd11274.7517古寿变电站13510.53.15Yd11274.7517巴头变电站13510.53.15Yd11274.7517都安变电站13510.53.15Yd11274.7517灵水变电站13510.53.15Yd11274.7517多浪变电站13510.55Yd1

8、136.76.750.97东陵变电站13510.55Yd1136.76.750.97华银铝变电站13510.510Yd115313.60.87.523510.510Yd115313.60.87.5燕峒变电站13510.53.15Yd11274.7517马隘变电站13510.53.15Yd11274.751723510.53.15Yd11274.7517火电站13510.56.3Yd11418.20.97.5水电站13510.56.3Yd11418.20.97.523510.56.3Yd11418.20.97.5（3）110kV变电站三绕组变压器参数站名编号额定电压（kV）容量（MVA）接线方式

9、短路损耗-高中(kW)短路损耗-高低(kW)短路损耗-中低(kW)空载损耗(kW)空载电流(%)短路电压-高中(%)短路电压-高低(%)短路电压-中低(%)乐林变电站1110/38.5/10.550/50/50YNyn0d1130035025559.20.810.517.56.52110/38.5/10.550/50/50YNyn0d1130035025559.20.810.517.56.5马安变电站1110/38.5/10.550/50/50YNyn0d1130035025559.20.810.517.56.5（4）发电机参数发电机参数丰大出力枯大出力额定功率Xd%水力发电机70%20%0.

10、910.5火力发电机80%80%0.910.5（5）负荷参数负荷按主变容量的百分值估算丰大负荷枯大负荷华银铝主变负荷80%80%其他35KV主变负荷50%60%（6）外网短路阻抗归算至母线名称阻抗类型阻抗数值110kV乐林变110kV母线大方式正序0.14675大方式零序0.22726小方式正序0.18907小方式零序0.2275三.设计内容l. 原始资料分析、电力系统建模。 2. 电网运行方式分析。 3. 电网的电压调整策略4. 对某条线路进行保护的整定计算及继电保护选型。四.设计成品1.设计说明书及计算书（包括电网建模、短路电流计算及整定计算）； 2.电网运行方式分析说明；3.电网电压调整

11、策略说明；4.短路电流计算结果及主要设备选择结果；5.某出线保护整定结果；6.保护二次展开图；第一章 电力系统元件参数计算 1.1线路参数计算公式：SB=100MVA UB=UAV参数有名值计算公式标幺值计算公式RXB极限功率*一般R.X.B分别为线路的正序参数，在计算时电导常忽略不计， 线路名称导线型号roxobo线路长度（km）RLXLBLR*X*B*I安（KA）110kv线路乐林-马安LGJ-2400.11980.2.74904E-06121.43764.3.29885E-050.0.0.003450.6135kv线路00火电站-足荣lGJ-700.42170.2.58882E-0652

12、.10852.1.29441E-050.0.0.0.275足荣-马安lGJ-700.42170.2.58882E-06104.2174.2.58882E-050.0.0.0.275火车站-都安lGJ-700.42170.2.58882E-062410.120810.531026.21317E-050.0.0.0.275都安-马安lGJ-700.42170.43872.58882E-06156.32556.3.88323E-050.0.0.0.275燕峒-马安lGJ-700.42170.2.58882E-06156.32556.3.88323E-050.0.0.0.275城东-马安LGJ-185

13、0.15920.2.54437E-0671.11442.1.78106E-050.0.0.0.515城东-汉龙LGJ-1850.15920.2.54437E-0681.27363.2.0355E-050.0.0.0.515汉龙-乐林LGJ-1850.15920.2.54437E-06121.91044.3.05324E-050.0.36430.00040.515乐林-华银铝1LGJ-1200.23450.2.64842E-0681.8763.2.11874E-050.0.0.000290.38乐林-华银铝2LGJ-1200.23450.2.64842E-0681.8763.2.11874E-0

14、50.0.0.000290.38古寿-乐林LGJ-950.30190.2.60229E-06206.0388.5.20458E-050.0.0.0.335古寿-敬德LGJ-950.30190.2.60229E-06154.52856.3.90344E-050.0.0.0.335多浪-敬德lGJ-700.42170.2.58882E-06104.2174.2.58882E-050.0.0.0.275水电站-多浪LGJ-950.30190.2.60229E-0651.50952.1.30115E-050.0.0.0.335东陵-多浪lGJ-700.42170.2.58882E-06208.4348

15、.775855.17764E-050.0.0.0.275东陵-灵水lGJ-700.42170.2.58882E-06156.32556.3.88323E-050.0.0.0.2751.2变压器参数计算：1. 双绕组变压器计算参数变压器计算公式：SB=100MVA UB=UAV：参数有名值计算公式标幺值计算公式RXBGK双绕组变压器的等值电路如下图所示。由上面变压器计算公式和等值电路图得出变压器的参数如下：站名编号高压侧额定电压(kv)低压侧额定电压(kv)容量（MVA）接线方式短路损耗（KW）容量（MVA）接线方式短路损耗（KW）RTXT GTBTRT*XT*GT*BT*K*城东变电站1351

16、0.510Yd115310Yd11530.5.843259.07029E-050.0.0535.30.00080.23510.510Yd115310Yd11530.5.843259.07029E-050.0.0535.30.00080.汉龙变电站13510.56.3Yd11416.3Yd11410.7.1755.71429E-050.0.6.0.0.足荣变电站13510.55Yd1136.75Yd1136.70.8.092354.53515E-050.0.14687.340.000450.敬德变电站13510.53.15Yd11273.15Yd11270.39.452.85714E-050.0

17、.8.0.0.古寿变电站13510.53.15Yd11273.15Yd11270.39.452.85714E-050.0.8.0.0.都安变电站13510.53.15Yd11273.15Yd11270.39.452.85714E-050.0.8.0.0.灵水变电站13510.53.15Yd11273.15Yd11270.39.452.85714E-050.0.8.0.0.多浪变电站13510.55Yd1136.75Yd1136.70.8.092354.53515E-050.0.14687.340.0.东陵变电站13510.55Yd1136.75Yd1136.70.8.092354.53515E

18、-050.0.14687.340.000450.华银铝变电站13510.510Yd115310Yd11530.5.843259.07029E-050.0.0535.30.000450.23510.510Yd115310Yd11530.5.843259.07029E-050.0.0535.30.00080.燕峒变电站13510.53.15Yd11273.15Yd11270.39.452.85714E-050.0.8.0.00080.火电站138.510.56.3Yd11416.3Yd11410.7.1755.71429E-050.0.6.0.0.水电站138.510.56.3Yd11416.3Y

19、d11410.7.1755.71429E-050.0.6.0.1.238.510.56.3Yd11416.3Yd11410.7.1755.71429E-050.0.6.0.1.三绕组变压器： 三绕组变压器计算公式：变压器计算公式：SB=100MVA UB=UAV： 三绕组变压器的等值电路习惯上用1.2.3绕组分别表示高.中.低压测绕组。三绕组变压器的参数计算公式与双绕组变压器相同，可以套用。由于三绕组变压器的短路试验是两两绕组短接第三绕组开路的方式下进行，所以要根据两两绕组的短路试验数据，先求出各个绕组的短路损耗，短路电压的数据，见下表：三绕组变压器等值电路： 各绕组短路参数计算公式：参数名称

20、计算公式1 绕组短路损耗2绕组短路损耗3绕组短路损耗1绕组短路电压百分数2绕组短路电压百分数3绕组短路电压百分数根据求出的各绕组短路数据，套用以下双绕组变压器求参数公式可得：参数有名值计算公式标幺值计算公式RXBGK三绕组变压器励磁导纳的求取与双绕组变压器完全相同。三绕组变压器计算参数：站名乐林变电站马安变电站编号121额定电压（kV）110/38.5/10.5110/38.5/10.5110/38.5/10.5容量（MVA）50/50/5050/50/5050/50/50接线方式YNyn0d11YNyn0d11YNyn0d11短路损耗-高中(kW)300300300短路损耗-高低(kW)35

21、0350350短路损耗-中低(kW)255255255空载损耗(kW59.259.259.2空载电流(%)0.80.80.8短路电压-高中(%)10.510.510.5短路电压-高低(%)17.517.517.5短路电压-中低(%)6.56.56.5RT10.0.0.RT20.004520.004520.00452RT30.0.0.XT10.0.0.XT2-0.-0.-0.XT30.0.0.GT0.0.0.BT0.0.0.RT1*0.00790.00790.0079RT2*0.00410.00410.0041RT3*0.00610.00610.0061XT1*0.2150.2150.215XT

22、2*-0.005-0.005-0.005XT3*0.1350.1350.135GT*0.0.0.BT*0.0040.0040.004PK1197.5197.5197.5PK2102.5102.5102.5PK3152.5152.5152.5UK110.7510.7510.75UK2-0.25-0.25-0.25UK36.756.756.75K*高低0.0.0.K*中低1.1.1.发电机的参数 水力发电机丰大出力70%，枯大出力20%。火力发电机丰大出力80%，枯大出力80%。额定功率因素均取0.9，XD%均取10.5.参数名称计算公式发电机电抗1.3发电机参数：名称编号功率因数额定容量发电机额

23、定电压UNXd%电抗百分数发电机丰大视在功率SN丰大有功功率丰大功率无功枯大视在功率Q枯大功率有功枯大功率无功水电站10.9510.510.53.53.151.5256510.90.435920.9510.510.53.53.151.5256510.90.4359火电站10.91010.510.587.23.487287.23.4872负荷参数要求： 华银铝变电站的负荷按变电容量的80%算；其余35KV变电站丰大负荷按该站变电容量的50%估算，枯大负荷按该站变电容量的60%算。负荷功率因数取0.925.参数名称计算公式视在功率S=0.7*SN有功功率P=S*功率因数无功功率1.4负荷参数：功率

24、因数取0.925站名编号容量（MVA）丰大百分数丰大视在功率S丰大有功功率P丰大无功功率Q枯大视在功率S枯大有功功率P枯大无功功率Q枯大百分数城东变电站11050%54.6251.965.552.2860%21050%54.6251.965.552.2860%汉龙变电站16.350%3.152.913751.1973.783.49651.436460%足荣变电站1550%2.52.31250.9532.7751.1460%敬德变电站13.1550%1.5751.0.59851.891.748250.718260%古寿变电站13.1550%1.5751.0.59851.891.748250.71

25、8260%都安变电站13.1550%1.5751.0.59851.891.748250.718260%灵水变电站13.1550%1.5751.0.59851.891.748250.718260%多浪变电站1550%2.52.31250.9532.7751.1460%东陵变电站1550%2.52.31250.9532.7751.1460%华银铝变电站11080%87.43.0465.552.2860%21080%87.43.0465.552.2860%燕峒变电站13.1550%1.5751.0.59851.891.748250.718260%火电站16.350%3.152.913751.1973

26、.783.49651.436460%水电站16.350%3.152.913751.1973.783.49651.436460%26.350%3.152.913751.1973.783.49651.436460%1.5外部系统参数： 外部系统丰大有功丰大无功枯大有功枯大无功36.13.97244.2522517.51766）外网短路阻抗归算至母线名称阻抗类型阻抗数值110kV乐林变110kV母线大方式正序0.14675大方式零序0.22726小方式正序0.18907三.设计内容l. 原始资料分析、电力系统建模。 2. 电网运行方式分析。 3. 电网的电压调整策略4. 对某条线路进行保护的整定计算

27、及继电保护选型。四.设计成品1.设计说明书及计算书（包括电网建模、短路电流计算及整定计算）； 2.电网运行方式分析说明；3.电网电压调整策略说明；4.短路电流计算结果及主要设备选择结果；5.某出线保护整定结果；6.保护二次展开图；1.6电网建模由原始数据，把原始的地理图转换成等值电路图。我们就可以算出以上线路，发电机，变压器，负荷的参数，把原始的地理图转换成接线图。110KV电压等级的变压器折算到10.5KV侧。35KV电压等级变压器折算到10.5KV侧。利用powerworld软件绘制出以下电网图。第2章 电力系统潮流分析电力系统潮流分析是指电力系统在某一稳态的正常运行方式下，电力网络各节点

28、的电压和功率的分布的计算。电力系统潮流的计算和分析是电力系统运行和规划工作的基础。它主要有一下目的：（1）检车电力系统各元件是否过负荷。（2）检查电力系统各节点的电压是否满足电压质量的要求。（3）根据对各种运行法式的潮流分布计算，可以帮助我们正确地选择系统的结线方式，合理调整负荷，以保证电力系统安全、可靠地运行，向用户供给高质量的电能。（4）根据功率分布，可以选择电力系统的电气设备和导线截面积，可以为电力系统继电保护整定计算提供必要的数据等。（5）为电力系统的规划和扩建提供依据。（6）为调压计算、经济运行计算、短路计算和稳定计算提供必要的数据。2.1潮流分析：2.1.1电力系统中性点的运行方式

29、电力系统的中性点是指：三相电力系统中星形连接的变压器或发电机中性点。目前我国的电力系统采用中性点运行方式主要有三种，中性点不接地，经过消弧线圈和直接接地，前两种称不接地电流系统；后一种又称为大接地电流系统。如何选择发电机或变压器中性点的运行方式，是一种比较复杂的综合性的技术经济问题，不论采用哪一种运行方式，都涉及到供电可靠性，过电压绝缘配合，继电保护和自动装置的正确动作，系统的布置，电讯及无线电干扰，接地故障时对生命的危险以及系统稳定等一系列问题。在我国，一般情况下110KV及以上的电压等级电网采用中性点直接接地运行方式，66KV及以下的电压等级电网采用中性点不接地或经消弧线圈接地运行方式。2

30、.1.2变压器中性点接地方式的考虑大电流接地电网中，中性点接地变压器的数目及分布，决定了零序网络结构，影响着零序电压和零序电流的大小和分布。为了保持零序网络的稳定，利于继电保护的整定，且接地保护有较稳定的保护区和灵敏性，希望中性点接地变压器的数目及分布基本保持不变；为防止由于失去中性点后发生接地故障时引起的过电压，应尽可能地使各个变电所的变压器保持有一台中性点接地；同时为降低零序电流，应减少中性点接地变压器的数目。综合上述要求，变压器中性点接地方式的选择原则如下：中间变电所母线有穿越电流或是变压器低压侧有电源，因此至少要有一台变压器中性点接地，以防止由于接地短路引起的过电压。电厂并列运行的变压

31、器，应将部分变压器的中性点接地。这样，当一台中性点接地的变压器由于检修或其他原因切除时，将另一台变压器中性点接地，以保持系统零序电流的大小和分布不变。 终端变电所变压器低压侧无电源，为提高零序保护的灵敏性， 变压器应不接地运行。对于双母线按固定连接方式的变电所，每组母线上至少应有一台变压器中性点直接接地。这样，当母联开关断开后，每组母线上仍然保留一台中性点直接接地的变压器变压器中性点绝缘水平较低时，中性点必须接地。综合上述变压器中性点接地方式的选择原则要求，在本次所设计网络有110KV和35KV两个电压等级中。我们选择：110KV变电所要是有两台变压器并列运行的，其中一台采用中性点直接接地，另

32、一台不接地，其余变电所只有一台变压器的均采用中性点直接接地方式运行。35KV变电所要是有两台变压器并列运行的，其中一台采用中性点直接接地，另一台不接 系统在正常运行情况下，不能用环网，采用开环运行方式。避免电网形成环网，可断开都马线，汉了线，华银铝双回线路。在丰大运行方式下，设置电网的电压上下限，如下：电压等级上限下限110KV1.00430.90938.5KV1.09250.988535KV0.9930.89910.5KV1.050.95 在基本运行方式下，系统在丰大运行潮流分析，加入电压上下限系统运行是产生的现象，如下：重载变压器负荷：名称负载百分数视在功率备注火电站变87%6.3重载华银

33、铝82%10重载系统出现重载现象，建议：负荷不能在增加 ：可以增加一台变压器 ：可以给变压器扩容在丰大运行方式下，并没有出现过负荷支路，出现线路轻再如下：名称负载百分数视在功率备注马都线8%15.86轻载火都线15%15.86马燕线10%15.86汉城线16%29.7东灵线10%15.8多敬线11%15.8古敬线14%19.32乐古线10%19.32乐马线8%109.34系统运行出现线路轻载，建议：可以转移负荷2.1.3调压措施 一般调压措施有改变发电机端电压调压。在小型电力系统中，发电机就可保持较高或较低的端电压，满足负荷点的电压质量要求；在大型电力系统中，发电机调压 一般只作为一种辅助调压

34、的措施。改变变压器的变比调压。是通过改变变压器的分接头来实现。实际是改变用户处的电压，从本质上看，这种调压措施并不增加系统的无功功率容量，只是改变无功功率的分布。因此，系统无功功率不足时，不能单靠这种措施来提高整个系统的电压水平。补偿无功功率调压。在电力系统总增加无功功率电源，以使电力系统能在较高的电压水平实现无功功率的平衡。无功功率的产生基本上不消耗能源，但是无功功率在电力网中传送却要引起有功功率损耗和无功功率损耗，还引起电压损耗。应综合考虑使用补偿无功功率调压。改变电力线路的参数调压。亦是改变线路参数电阻和电抗的大小：电阻不易减小。要减小电阻，只要增大导线截面积，这将消耗更多有色金属；减小

35、电抗，可采用分裂导线。这种调压措施从经济角度上来看是不合理的，一般不采用这种调压措施。综合上述四个调压措施，综合考虑本设计是小型电力系统，只要改变发电机端电压调压措施即可。在外部等效电机端标幺值电压值1调低至0.95，降低发电机端电压值，从而降低电力网中的电压值，保持电力网电压在规定范围之内。加入上下限电压，在未调压前系统中的节点出现过压，欠压现象，节点纤细如下：过压节点：实际位置节点实际电压标幺电压备注火电站高1338.3561.023过压乐林中239.231.143华银高2337.9781.02645汉龙高2137.6271.01695都安高1137.5771.01560城东高1937.1

36、511.00409足荣低1611.2031.06696多浪低3011.0811.05534灵水高3333.870.912欠压水电站高3536.1820.929 过电压的节点，进行调压的方法是调发电机机端电压设定值为0.95，使得过电压节点降低到系统允许运行的范围内。可减少成本。实际位置节点实际电压标幺电压备注乐林中39.231.143过压火电站低29.7681.0437欠压由于乐林中电压过高，减低节点电压的方法主要是调节变压器的分接头，有系统元件参数K*=38.5（10.5*1.25）/37/10.5=1.0151K*=38.5（10.5*0.95）/37/10.5=1.05335当乐林的分接头选1.0151时，及诶单2的电压恢复到系统允许的正常范围内，负荷系统运行要求。火电站低的电压过低。解决方案为选一个味5的电容器并联，使其在系统运行允许范围内。2.1.4重要设备检修方式 1.若检修华银铝的变压器，将有不满足系统运行要求的节点如下：名称节点标幺电压实际电压备注火电高130.9883336.568越下限水电高350.9861236.468 与此同时，华银铝的一台变压器过负荷运行，其负载率达到170%，解决方案，华银铝负荷较重，华银铝不能带点检修，必须要两台变压器并列运行，若需要检修，