单电源环形网络继电保护设计——2、4、6保护.docx

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1、车辆与动力工程学院课程设计说明书单电源环形网络继电保护设计2、4、6、8 保护摘 要电能是现代社会中最重要、也是最便利的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被安排给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统期望线路有比较好的牢靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应当有比较牢靠的、准时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为到达这个目的而设置的。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过此次线路保护的设计可以稳固我们本学期所

2、学的电力系统继电保护这一课程的理论学问，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的力量。关键词：电力系统， 继电保护，环形网络1车辆与动力工程学院课程设计说明书目 录第一章 绪 论11.1 设计的意义11.2 设计的目的1其次章 设计内容32.1 计算网络各参数32.2 运行方式的选定原则42.3 短路电流计算52.4 线路保护配置的一般原则62.5 保护方式确实定及动作值的整定72.5.1 AD 线路 8QF 的整定82.5.2 DC 线路 6QF 的整定92.5.3 CB 线路 4QF 的整定112.5.4 BA 线路 2QF 的整定132.6 保护 4 的继电保护接线图15第三章 综合评价

3、17第四章 设计心得19参考文献202车辆与动力工程学院课程设计说明书第一章 绪 论专业课程设计，一方面使学生获得综合运用学过的学问进展电力变电所、牵引变电所各主要元件的保护设计及整定和保护设备的选型的根本力量，另一方面能稳固与扩大学生的电气综合设计学问，为毕业设计做预备，为后续课程的学习及今后从事科学争论、工程技术工作打下较坚实的根底。1.1 设计的意义通过专业课程设计，应在下述各方面得到熬炼：1. 把握继电保护保护方案确实定原则，整定计算的一般步骤，了解系统运行方式确实定，保护整定系数的分析与应用，前后级整定协作的根本原则；2. 把握保护、掌握、测量、信号回路阅读和设计根本方法；1.2 设

4、计的目的240MVA220MVA220MVA350MVAcos0.85 X60MVA20MVA3. 学习相关保护设备的选择和一般的维护。依据原理图及数据：（1） 确定保护 2、4、6、8 的保护方式，以及它们的 I op 、 K sen和t op ；（2） 绘制保护 4 的接线图及网络单线图；1车辆与动力工程学院课程设计说明书（3） 对本网络所承受的保护进展评价。2车辆与动力工程学院课程设计说明书其次章 设计内容2.1 计算网络各参数计算短路电流时，各电气量如电流、电压、功率和电抗等的数值，可用知名值表示，也可用标么值表示。为了计算便利，在低压系统中宜用知名值计算法，在高压系统中宜用标么值计算

5、法。标么值计算法：标么值就是相对值算法，用选单位进展某物理量的衡量，衡量的值称标么值。知名值计算法：每个电气参数的单位是知名的，而不是相对值。在比较简洁的网络中计算短路电流也常常承受此方法，在使用此方法计算短路电流时， 应特别留意的是:必需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标幺值：式中 Xd(%) 发电机次暂态电抗； 发电机的额定电压； 量，单位。（2） 变压器参数的计算 基准容量；发电机额定容双绕组变压器电抗标幺值：式中 Uk(%)变压器短路电压百分值； 发电机的额定电压； 基准容量；变压器额定容量。3车辆与动力工程学院课程设计说明书假设选取基

6、准功率；基准电压；基准电流，基准电抗。（3） 电机及变压器参数的计算（4） 输电线路参数的计算2.2 运行方式的选定原则确定运行方式就是确定最大和最小运行方式，通常都是依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肯定能保证选择 性，灵敏度的校验应依据最小运行方式来校验，由于只要在最小运行方式下灵敏度肯定能满足要求。4车辆与动力工程学院课程设计说明书（1） 最大运行方式在一样地点发生一样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

7、值阻抗最小，短路电流最大，发电机容量最大。（2） 最小运行方式在一样地点发生一样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，并联线路局部投入的运行方式。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最小运行方式下的最小电源阻抗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 Ik。为计算动作电流，应当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。而对于短路点的选择一般选择在 高、低压母线上和电气设备接线处

8、。为计算 2QF、4QF、6QF 的整定值，依据如上系统图可知，最大运行方式要求 1QF 断开，等值阻抗图如图 2.3.1。图 2.3.1 最大运行方式下三相短路等值阻抗图5车辆与动力工程学院课程设计说明书计算三相短路电流：计算两项短路电流：以 K1 点发生三相短路为例同理得 K2、K3、K4 各个短路点短路电流短路电流表 2.3 短路电流值最大运行方式最小运行方式短路点K11.0570.931K21.2361.070K31.5941.380K42.1001.819K53.082.6672.4 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

9、当于双电源运行肯定要加方向元件。在 110KV 等级电力网络中，三6车辆与动力工程学院课程设计说明书段式电流保护可能在系统最小运行方式下没有保护范围，假设系统在最小运行方式下运行的几率不大的状况下，而且资金不够的状况下可以尝试三段式电流保护，根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承受近后备原则。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全部联接电源的断路器。（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，继保装置牢

10、靠且不动作，但单元或线路变压器组的情冰况除外。（4） 110KV 线路保护应按加强主保护、简化后备保护的根本原则配置和整定。其中两套全线速动保护的沟通电流、电压回路和直流电源彼此独立；每一套全线速动保护对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障； 两套全线速动保护应具有选相功能；两套主保护应分别动作于断路器的一组跳闸线圈；两套全线速动保护分别使用独立的远方信号传输设备；具有全线速动保护的线路，其主保护的整组动作时间应为：对近端故障不大于 20 毫秒；对远端故障不大于 30 毫秒。（5） 考虑系统的运行方式：110KV 高压输电网络应当属于大接地电力系统，需要配置零序保护。如上考虑到环网

11、运行，也要加方向元件。保证保护不误动作。2.5 保护方式确实定及动作值的整定保护 2、4、6、8 的等效电路图如图2.5.1图 2.5.1 保护 2、4、6、8 的等效电路图7车辆与动力工程学院课程设计说明书2.5.1 AD 线路 8QF 的整定（1） 保护 8 的段保护电流速断保护线路 AD 末端的最大三相短路电流动作电流取，则保护 8 的电流保护第 I 段动作电流为保护范围的校验最小运行方式下，AD 线路 X 处两相短路的电流为：灵敏度满足要求。（2） 保护 8 的段保护限时电流速断保护： 与保护 6 的第 I 段相协作保护 6 的电流保护第 I 段动作电流为取8车辆与动力工程学院课程设计

12、说明书动作时限 灵敏度校验本线路 AD 末端的最小两相短路电流故灵敏度不满足要求，可与保护 6 段 的电流保护第 II 段相协作。（3） 保护 8 的段保护定时限过电流保护 动作电流的整定取动作时限 灵敏度校验作近后备时，按本线路 AD 末端的最小两相短路电流来校验，即作远后备时，按相邻线路 CB 末端的最小两相短路电流来校验，2.5.2 DC 线路 6QF 的整定（1） 保护 6 的段保护电流速断保护9车辆与动力工程学院课程设计说明书线路 DC 末端的最大三相短路电流取，则保护 6 的电流保护第 I 段动作电流为保护范围的校验最小运行方式下，DC 线路 X 处两相短路的电流为：灵敏度满足要求

13、。（2） 保护 6 的段保护时限电流速断保护：与保护 4 的第 I 段相协作保护 4 的电流保护第 I 段动作电流为取动作时限 灵敏度校验本线路 DC 末端的最小两相短路电流故灵敏度不满足要求，可与保护 4 的电流保护第 II 段相协作。10车辆与动力工程学院课程设计说明书（3） 保护 6 的段保护定时限过电流保护 动作电流的整定取动作时限 灵敏度校验作近后备时，按本线路 DC 末端的最小两相短路电流来校验，即作远后备时，按相邻线路 CB 末端的最小两相短路电流来校验，即2.5.3 CB 线路 4QF 的整定（1） 保护 4 的段保护电流速断保护 线路 CB 末端的最大三相短路电流11车辆与动

14、力工程学院课程设计说明书取，则保护 4 的电流保护第 I 段动作电流为保护范围的校验最小运行方式下， CB 线路 X 处两相短路的电流为：灵敏度满足要求。（2） 保护 4 的段保护时限电流速断保护：与保护 2 的第 I 段相协作保护 2 的电流保护第 I 段动作电流为取动作时限 灵敏度校验本线路 CB 末端的最小两相短路电流故灵敏度不满足要求，可与保护 2 的电流保护第 II 段相协作。（3） 保护 6 的段保护定时限过电流保护 动作电流的整定取12车辆与动力工程学院课程设计说明书动作时限 灵敏度校验作近后备时，按本线路 DC 末端的最小两相短路电流来校验，即作远后备时，按相邻线路 CB 末端

15、的最小两相短路电流来校验，即2.5.4 BA 线路 2QF 的整定保护 2 在网络的末端，所以不存在与下级保护的协作问题，其速断保护第一段的整定电流按躲过本线路的最大负荷电流来整定，保护线路全长， 其次段按过负荷的方式整定，所以不需要第三段。（1） 保护 2 的段保护电流速断保护 线路 BA 末端的最大三相短路电流取，则保护 2 的电流保护第 I 段动作电流为保护范围的校验最小运行方式下，BA 线路 X 处两相短路的电流为：13车辆与动力工程学院课程设计说明书（2） 保护 2 的段保护过负荷保护 动作电流的整定取动作时限 灵敏度校验作近后备时，按本线路 BA 末端的最小两相短路电流来校验， 即

16、K2、K4、K6、K8 各个短路点整定值如表 2.5.2表 2.5.2 各短路点整定计算值保护编号I(KA)参数整定第 I 段第 II 段保护范围2QF1.4300%0.487101.94QF1.607140%1.540.5S0.76QF2.07251.3%1.7670.5S0.788QF备注2.7342.6%2.2790.5S0.814车辆与动力工程学院课程设计说明书0.31760.29650.48710.5S1S1.5S3.44.73.73近后备2.93.62.8远后备不加不加不加加第 III 段是否加电流电压互锁环节2.6 保护 4 的继电保护接线图（1） 原理接线图如图2.6.1图 2

17、.6.1 原理接线图(详见附图 1)（2） 沟通回路开放图如图 2.6.215车辆与动力工程学院课程设计说明书图 2.6.2 沟通回路开放图(详见附图 2)（3） 直流回路开放图如图 2.6.3图 2.6.3 直流回路开放图(详见附图 3)16车辆与动力工程学院课程设计说明书第三章 综合评价依据“继电保护和安全自动装置技术规程”及题目给定的要求，从选择性、灵敏性、速动性及牢靠性四个方面来对本网络所承受的保护进展评价。 一个继电保护装置的好坏，主要是从它的选择性、灵敏性、速动性及牢靠性等方面衡量的。1、选择性继电保护的选择性是指保护装置动作时，在最可能小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限度地

18、保证系统中无故障局部仍能连续安全运行。它有两种意思：其一是只应有装在故障原件上的保护装置动作切除故障；其二是力争相邻元件的保护装置对它起后备保护作用。电流速断保护只能保护线路的一局部，限时电流速断保护只能保护线路全长，但不能作为下一段线路的后备保护，因此必需承受限时过电流保护作为本线路和相邻下一线路的后备保护。实际上，电流速断保护 I 段常常不能通过灵敏度的校验，主要是由于系统运行方式变化比较大，在最小运行方式下，保护 I 段往往没有保护范围，为此，常使用电流电压联锁保护代替电流速断保护， 实现 I 段的主保护。本设计中，为了保证选择性，承受了功率方向元件，并通过上下级之间的协作实现了保护的选

19、择性。2、速动性继电保护的速动性是指尽可能快地切除故障，以削减设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间，降低设备的损害程度，提高电力系统并列运行的稳定性电流电压保护第段及第段共同作为线路的主保护，能满足网络主保护的速动性要求。而第三段保护则由于越接近电源，动作时间越长，有时动作时间长达好几秒，因而一般状况下只能作为线路的后备保护。 本设计的主保护动作时间满足题目要求。17车辆与动力工程学院课程设计说明书3、灵敏度继电保护的灵敏性是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的的反响力量。电流保护的灵敏度因系统运行方式的变化而变化。一般状况下能满足灵敏度要求。但在系统运行方式变化很大，线路很短和

20、线路长而负荷重等状况下， 其灵敏度可能不简洁满足要求，甚至消灭保护范围为零的状况。三段式电流保护的主要优点是简洁、牢靠，并且一般状况下都能较快切除故障。缺点是它的灵敏度受保护方式和短路类型的影响，此外在单侧电源网络中才有选择性。4、牢靠性电流保护的电路构成，整定计算及调试修理都较为简洁，因此，它是最牢靠的一种保护。 计算整定过程的几个留意点：1单电源环形网络的相间短路保护可承受带方向或不带方向的电流电压保护，因此在打算保护方式前，必需具体地计算短路点短路时，渡过有关保护的短路电流和保护安装处的剩余电压，然后依据计算结果和题目的要求条件下，尽可能承受简洁的保护方式。2系统运行方式的考虑除了发电厂

21、发电容量的最大和最小运行方式外，还必需考虑在设备检修或故障切除的状况下，发生短路时渡过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便计算保护的整定值灵敏度。3在求不同保护的整定值和灵敏度时，应当留意短路点的选择。4后备保护的动作电流必需协作，要保证较靠近电源的上一元件保护的动作电流大于下一元件保护的动作电流，且有肯定的裕度，以保证选择性。牢靠性包括安全性和信任性，是继电保护最根本的要求。安全性是要求继电保护在不需要它动作时牢靠不动作，即不发生误动作。信任性是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应当动作的故障时动作，即不发生拒绝动作。本设计承受的三段式电流保护，当全系统任意一点发生短路时，保护

22、装置都可以在 0.5s 的时间内切除故障，且它的电路构成，整定计算和调试修理都较为简洁，可以使它是最牢靠的一种保护。18车辆与动力工程学院课程设计说明书第四章 设计心得电力系统继电保护作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要局部。在完成了理论的学习的根底上，为了进一步加深对理论学问的理解，本专业特安排了本次课程设计。理解这次课程设计的课题内容，生疏并把握电力系统的三段式保护，能看懂电力系统网络图，查阅其他资料了解电流互感器和电压互感器的选择，以及主保护和后备保护的配置等，心得如下： 进一步理解了继电保护的重要性，及其对继电保护的选择的原则有了进一步的理解。

23、而在三段式电流保护满计算中，依据系统网络图分析，来确定系统运行的最大方式和最小方式。当三段式整定计算中消灭灵敏系数不能满足要求，当发生内部故障时可能启动不了，可以考虑进一步延长限时电流速断的保护，或降低本线路限时电流速断保护的整定值，以保证灵敏性。这次课程设计虽然花了我很多的精力和时间，中间遇到不少问题，但经过教师的指导，弥补了以前学习上的盲点。我觉得这是很值得的，我通过这一次作业，让我更深刻理解了理论上的东西，也可以说是学以致用。我觉得这不仅仅是在教我们如何去实践理论上的学问，更重要的是教会了我们应用学问的一种方法，我认为我们之所以要上学，是由于我们需要一种思维，一种会不断觉察问题然后不断去

24、解决问题的思维，这是解决我们独立根生的根本方法。我信任通过这次课程设计都会让我们有进一步的成长。19车辆与动力工程学院课程设计说明书参考文献1 崔家佩.电力系统继电保护及安全自动整定计算.北京：中国电力出版社， 20232 张保会.尹项根.电力系统继电保护其次版.中国电力出版社,2023 3许建安.继电保护整定计算. 北京：中国水利水电出版社，20234李光琦.电力系统暂态分析.第三版.北京：中国电力出版社，2023 5都洪基.电力系统继电保护原理.南京：东南大学出版社，20236 马永翔.电力系统继电保护.北京：中国林业出版社，20237 于永源.电力系统分析第三版.北京：中国电力出版社，202320