110kV电网继电保护配置与线路保护整定计算(附计算书、图以及参数表).docx
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1、.华北电力大学成人高等教育毕业设计(论文)任务书学生姓名:裴丽君年级专业层次: 14 电力专学号:14301394函授站:张家口名人能源学校一、毕业设计(论文)题目: 110kV 电网继电保护及自动装置整定计算二、毕业设计(论文)工作起止时间:2023.12.14-2023.2.22三、毕业设计论文的内容要求:1. 依据给定系统的接线和参数,合理制定继电保护和自动装置的配置方案并完成装置选型;2. 计算各元件的序参数,绘制各序网图,完成短路电流计算;3. 完成各线路继电保护及自动装置的整定计算;4. 绘制保护及自动装置配置图,对所选方案做出评价;5. 总结所做工作,撰写毕业论文。指导教师签名:
2、.前言电力系统中的发电机、变压器、输电线路、母线以及用电设备,一旦发生故障,继电保护及安全自动装置能够快速、牢靠、有选择地将故障元件从系统中切除,使故障元件免于连续患病损坏,既能保证其它无故障局部快速恢复正常,又能提高电力系统运行的稳定性,是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。而课程设计是学生在校期间的综合性实践教学环节,是学生全面运用所学根底理 论、专业学问和根本技能,对实际问题进展设计或争论的综合性训练。通过课程设计,可以培育学生运用所学学问解决实际问题的力量和创精神,增加工程观念,以便更好地适应工作的需求。本次课程设计为给 110kV 电网继电保护配置与线路保护整定计算,学习规程确定系
3、统运行方式,变压器运行方式。选择各元件保护方式,计算发电机、变压器、线路的参数,确定保护方式及互感器变比。对于线路和变压器故障,依据相间和接地故障的状况,选择相应的保护方式并作整定和校验。第 一 章 概述1.1 电力系统继电保护的作用电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源,电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。电力系统由各种电气元件组成。这里电气元件是一个常用术语,它泛指电力系统中的各种在电气上的独立对待的电气设备、线路、器具等。由于自然环境,制造质量运行维护水公平诸方面的缘由,电力系统的各种元件在运行中可能消灭各种故障或不正常运行状态。因此,需要
4、有特地的技术为电力系统建立一个安全保障体系,其中最重要的特地技术之一就是继电保护技术。电力系统继电保护的根本作用是:在全系统范围内,按指定分区实时的检测各种故障和不正常运行状态,快速准时地实行故障隔离或告警等措施,以求最大限度地维持系统的稳定,保持供电的连续性,保障人身的安全,防止或减轻设备的损坏。1.2 继电保护的根本要求对作用于跳闸的继电保护装置,在技术上有四个根本要求,也就是所说的“四性”:选择性、速动性、灵敏性和牢靠性。(1) 选择性选择性是指继电保护装置动作时,应在尽可能小的范围内将故障元件从电力系统中切除,尽量缩小停电范围,最大限度的保护电力系统中非故障局部能连续运行。(2) 速动
5、性快速的切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性,削减用户在电压降低的状况下工作的时间,以及缩小故障元件的损坏程度。因此,在发生故障时,应力求保护装置能快速动作,切除故障。动作快速而同时又能满足选择性要求的保护装置,一般构造都比较简单,价格也比较昂贵。电力系统在一些状况下,允许保护装置带有肯定的延时切除故障的元件。因此,对继电保护速动性的具体要求,应依据电力系统的接线以及被保护元件的具体状况来确定。切除故障的总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。一般的快速保护的动作时间为 0.060.12s,最快的可达 0.010.04s;一般的断路器动作时间为0.060.15s,最快的可达 0.020.0
6、6s。(3) 灵敏性继电保护的灵敏性是指,对于其保护范围内发生的故障或不正常运行状态的反响力量。满足灵敏性要求的保护装置应当是在事先规定的博爱户范围内部发生故障时,不管短路点的位置、短路的类型如何,以及短路点是否有过渡电阻都能敏锐感觉,正确反响。保护装置的灵敏性,通常用灵敏系数来衡量,通常记为Ksen,它主要打算于被保护元件和电力系统的参数和运行方式。(4) 牢靠性保护装置的牢靠性是指,对于任何一台保护装置,在为其规定的保护范围内发生了他应当动作的故障,它不应当拒绝动作简称拒动;而在其他任何状况下,包括系统正常运行状态或发生了该保护装置不应当动作的故障时,则不应当错误动作简称误动。牢靠性主要是
7、针对保护装置本身的质量和运行维护水平而言的。一般来说, 保护装置的原理方案越周全,构造设计越合理,所用元器件质量越好,制造工艺越精良,内外接线越简明,回路中继电器的触点数量越少,保护装置工作的牢靠性就越高。同时,正确的安装和接线、严格的调整和试验、准确的整定计算和操作、良好的运行维护以及丰富的运行阅历等,对于提高保护运行的牢靠性也具有重要的作用。以上四个根本要求是分析争论继电保护性能的根底。在它们之间,既有冲突的一面,又有在肯定条件下统一的一面。继电保护的科学争论、设计、制造和运行的绝大局部工作也是围围着如何处理好这四个根本要求之间的辨证统一关系而进展的。另外,再选择继电保护方式时除应满足上述
8、的根本要求外,还应考虑经济条件。1.3 电网继电保护的设计原则关于电网继电保护的选择在“技术规程”中已有具体的规定,一般要考虑的主要规章为:(1) 电力设备和线路必需有主保护和后备保护,必要时增加关心保护,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;关心保护是补充前二者的缺乏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协作,以保证系统安全运行;(3) 对线路和设备全部可能的故障或特别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特别运行的信号;(4) 对于不同电压等级的线路和设备,
9、应依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承受“双重化”保护装置等;(5) 全部保护装置均应符合牢靠性、选择性、灵敏性和速动性要求。第 二 章系统中各元件的主要参数计算2.1 标幺制及标幺值计算方法2.1.1 标幺制的概念在电力系统计算中,广泛承受标幺制。标幺制是相对单位制中的一种,在标幺制中各物理量都用标幺值表示。标幺值=实际知名值任意单位/基准值与知名值同单位标幺值是一个没有量纲的数值。对于同一个实际值,当所选的基准值不同是, 其标幺值也不同。所以当诉说一个物理量的标幺值是,必需同时说明起基准值多大,
10、否则仅有一个标幺值是没意义的。中选定电压、电流、阻抗、和功率的基准值分别为UB、IB、ZB 和 SB 时,相应的标幺值为2-12-22-32-4U*= I*= Z*= S*=U/UB I/IB Z/ZB S/SB2.1.2 基准值的选取承受标幺值的目的是为了简化计算和便于对计算结果做出分析评价,在选择基准值时应考虑尽量实现这些目的。电力系统的各电气量基准值的选择 ,在符合电路根本关系的前提下 ,原则上可以任意选取。四个物理量的基准值都要分别满足以上的公式,因此,四个基准值只能任选两个,其余两个则由上述关系式打算。至于先选定哪两个基准值,原则上没有限制;但习惯上多先选定 U 。这样电力系统主要涉
11、及三相短路的BBI Z , 可得:BB2-5I = S / 3UBBB2-6Z = UBB/ 3IB= U 2 / SBBU和原则上选任何值都可以,但应依据计算的内容及计算便利来选择。通常 UB 多项选择为额定电压或平均额定电压。B 可选系统的或某发电机的总功率; 有时也可取一整数,如 100、1000MVA 等。用标幺值计算时,也就是在各元件参数的知名值归算到同一个电压等级后,在此根底上选定统一的基准值求各元件参数的标幺值。2.1.3 标幺值的计算方法:标幺值的计算有准确计算法和近似计算法两种,其区分在于参数归算时是否承受变压器实际变比。(1) 准确的计算法,在标幺值归算中,不仅将各电压级参
12、数归算到根本级, 而且还需选取同样的基准值来计算标幺值。1) 将各电压级参数的知名值按知名制的准确计算法归算到根本级,再根本级选取统一的电压基值和功率基值。2) 各电压级参数的知名值不归算到根本值而是再根本级选取电压基值和功率基值后将电压基值向各被归算级归算,然后就在各电压级用归算得到的基准电压和基准功率计算各元件的标幺值。(2) 近似计算:标幺值计算的近似归算也是用平均额定电压计算。标幺值的近似计算可以就在各电压级用选定的功率基准值和各平均额定电压作为电压基准来计算标幺值即可。本次设计承受近似计算法。取基准容量为 100MVA,基准电压为各级平均电压。2. 2 发电机参数的计算发电机的电抗知
13、名值:X =X (%)U 2dN2-7发电机的电抗标幺值:2-8X * =100SNdBX (%) S100 SN式中:X (%) 发电机次暂态电抗dNU 发电机的额定电压BU基准电压 10.5 kVSB 基准容量 100MVANS发电机额定容量MVA例:发电机 G1:X *X %S12.5 * 100=dB= 0.25计算结果:G 1100SN100 * 50发电厂发电机编号容量MVA功率因数COS F次暂态电抗X“(%)d等值电抗标幺值等值电抗知名值表 2.1发电机参数结果表AG1,G2500.8512.50.25000.2756AG3700.8513.50.19290.21262. 3
14、变压器参数的计算双绕组变压器电抗知名值:XU (%)U 2K=N2-9NT双绕组变压器电抗标幺值:100 SU (%) SN2-10XT *=kB100 S式中:UK(%) 变压器短路电压百分值NU 发电机的额定电压BU 基准电压 115KVBS 基准容量 100MVANS 变压器额定容量MVA例:变压器 T1: X *= U k % SB= 10.5 * 100 = 0.175T 1100SN100 * 60计算结果:变压容量器编电压比, KVMVAUK%正序等值正序等值零序等值零序等值电抗电抗电抗电抗标幺值 知名值 标幺值 知名值表 2.2变压器参数结果表号T1,T260110 2 2.5
15、% / 10.510.50.175021.1750.140016.94T363110 2 2.5% / 10.59.750.154818.72620.123814.9810T425110 2 2.5% / 1113.50.540065.340.456052.272T5,T631.5110 2 2.5% / 38.510.50.333340.33330.266732.26662. 4 线路参数的计算线路电抗知名值:X=xL变压器零序阻抗是 0.8 倍的正序阻抗l2-111双绕组变压器电抗标幺值:X=x l S BL *1U 2B2-12式中:x 线路单位阻抗线路正序阻抗为 0.4W/km,单回线
16、零序阻抗1为 1.2W/km,双回线零序阻抗为 1.4W/kml 线路长度 kmBU 基准电压 115KVBS 基准容量 100MVA例:线路 Lm-n: X*L.MN= x l SB1U 2= 0.4 * 60 * 100 = 0.18151152av计算结果:表 2.3线路参数结果表线路长度,km最大负荷功率因数正序等值电抗正序等值电抗零序等值电抗零序等值电抗名称MWCOSF标幺值知名值标幺值知名值MN601200.850.1815240.635284MP40800.800.1210160.362948第 三 章 输电线路上的 TA. TV 变比的选择3.1 互感器的作用互感器是一次系统和
17、二次系统间的联络元件,用以分别向测量仪表,继电器电流线圈和电压线圈供电,正确反响电气设备的正常用行和故障状况。互感器的作用为:(1) 将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准的低电压 100V 和小电流5A 或 1A,使测量仪表和保护装置标准化,小型化并使其构造轻松, 价格廉价和便于屏内安装。(2) 使二次设备与高压局部隔离,且互感器二次局部侧均接地,从而保证了设备和人生的安全。(3) 取得零序电流和零序电压。.3.2 输电线路上 TA 的变比选择3.2.1 TA电流互感器的特点:(1) 一次绕组串联在电路中并且匝数很少,故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流,而与二次电流大小无关
18、。(2) 电流互感器的二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小,所以正常状况下,电流互感器在近于短路状态下运行。3.2.2 TA电流互感器变比选择的原则电流互感器的选择和配置有应满足以下条件:(1) 型式:电流互感器的型式应依据环境条件和产品状况选择。对于 620kv屋内配电装置,可承受瓷绝缘构造或树脂浇注绝缘构造的电流互感器。对于 35kv及以上配电装置,一般承受油浸瓷箱式绝缘构造的独立式电流互感器。(2) 一次回路电压:UgUnUg 为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流;Un 为电流互感器额定电压。(3) 一次回路电流:Ig.maxU10.9UnUn 为电压互感器额定一次线电压,1.1 和
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- 110 kV 电网 保护 配置 线路 计算 以及 参数表
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