110kv变电站继电保护课程设计

110kv变电站继电保护课程设计

110kV变电站继电保护设计

摘要

继电保护是电网不可分割的一部分，它的作用是当电力系统发生故障时,迅速地有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证系统的其余部分快速恢复正常运行; 当发生不正常工作情况时，迅速地有选择地发出报警信号，由运行人员手工切除那些继续运行会引起故障的电气设备。可见,继电保护对保证电网安全、稳定和经济运行，阻止故障的扩大和事故的发生，发挥着极其重要的作用.因此，合理配置继电保护装置,提高整定和校核工作的快速性和准确性，对于满足电力系统安全稳定的运行具有十分重要的意义。

继电保护整定计算是继电保护工作中的一项重要工作。不同的部门其整定计算 的目的是不同的。对于电网，进行整定计算的目的是对电网中已经配置安装好的各种继电保护装置，按照具体电力系统的参数和运行要求,通过计算分析给出所需的各项整定值，使全网的继电保护装置协调工作，正确地发挥作用.因此对电网继电保护进行快速、准确的整定计算是电网安全的重要保证。

关键词：110kV变电站,继电保护，短路电流，电路配置

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目录

0 摘

要 。.。。。。。....。.。。....。..。。。。。。。.。。。。.。.。。。。......。.。...。.。.。.。

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电

网

继

电

保

护

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配

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算 。。。。。...。。.。.。。。。.。...。.。。。。。。.。.。。。...。..。。。。.... 7 总 结 .。。。.。。.。。.。..。。。.。.。..。....。。。..。...。。.。。。。...。.。.。..。.。。。..。。.. 9

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第一章 电网继电保护的配置

1。1 电网继电保护的作用

电网在运行过程中,可能会遇到各种类型的故障和不正常运行方式，这些都可能在电网中引起事故，从而破坏电网的正常运行，降低电力设备的使用寿命，严重的将直接破坏系统的稳定性，造成大面积的停电事故.为此，在电网运行中，一方面要采取一切积极有效的措施来消除或减小故障发生的可能性：另一方面，当故障一旦发生时，应该迅速而有选择地切除故障元件，使故障的影响范围尽可能缩小,这一任务是由继电保护与安全自动装置来完成的。电网继电保护的基本任务在于:

1（有选择地将故障元件从电网中快速、自动切除，使其损坏程度减至最轻，并保证最大限度地迅速恢复无故障部分的正常运行。

2（反应电气元件的异常运行工况，根据运行维护的具体条件和设各的承受能力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸.

3(根据实际情况,尽快自动恢复停电部分的供电。

由此可见，继电保护实际上是一种电网的反事故自动装置。它是电网的一个重要组成部分，尤其对于超高压，超大容量的电网，继电保护对保持电网的安全稳定运行起着极其重要的作用。

1.2 电网继电保护的配置和原理

电力系统各元件都有其额定参数（电流、电压、功率等）,短路或异常工况发生时，这些运行参数对额定值的偏离超出极限允许范围，对电力设备和电网安全构成威胁。

故障的一个显著特征是电流剧增，继电保护的最初原理反应电流剧增这一特征,即熔断器保护和过电流保护。故障的另一特征是电压锐减，相应有低电压保护。同时反应电压降低和电流增大的一种保护为阻抗（距离保护），它以阻抗降低的多少反应故障点距离的远近，决定保护的动作与否。

随着电力系统的发展，电网结构日益复杂，机组容量不断增大，电压等级也越来越高，对继电保护的要求必然相应提高，要求选择性更好，可靠性更高，动作速度更快。因而促进了继电保护技术的发展,使保护的新原理、新装置不断问世。

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一般来说，电网继电保护装置包括测量部分和定值调整部分、逻辑部分和执行部分.测量部分从被保护对象输入有关信号，与给定的整定值相比较，决定保护是否动作.根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定保护应有的动作行为,由执行部分立即或延时发出警报信号或跳闸信号。

1.3 35kV线路保护配置原则

(1)每回35kV线路应按近后备原则配置双套完整的、独立的能反映各种类型故障、具有选相功能全线速动保护

（2）每回35kV线路应配置双套远方跳闸保护。断路器失灵保护、过电压保护和不设独立电抗器断路器的500kV高压并联电抗器保护动作均应起动远跳。

(3）根据系统工频过电压的要求，对可能产生过电压的500kV线路应配置双套过电压保护。

（4)装有串联补偿电容的线路，应采用双套光纤分相电流差动保护作主保护.

（5）对电缆、架空混合出线，每回线路宜配置两套光纤分相电流差动保护作为主保护，同时应配有包含过负荷报警功能的完整的后备保护.

(6)双重化配置的线路主保护、后备保护、过电压保护、远方跳闸保护的交流电压回路、电流回路、直流电源、开关量输入、跳闸回路、起动远跳和远方信号传输通道均应彼此完全独立没有电气联系。

(7）双重化配置的线路保护每套保护只作用于断路器的一组跳闸线圈。

(8）线路主保护、后备保护应起动断路器失灵保护。

第二章 继电保护整定计算

2.1 继电保护整定计算的与基本任务及步骤

继电保护整定计算的基本任务，就是要对系统装设的各种继电保护装置进行整定计算并给出整定值。任务的实施需要对电力系统中的各种继电保护，编制出一个整体的整定方案.整定方案通常按两种方法确定，一种是按电力系统的电压等级或设备来编制，另一种按继电保护的功能划分方案来编制。

因为各种保护装置适应电力系统运行变化的能力都是有限的，所以继电保护整定方案也不是一成不变的。随着电力系统运行情况的变化(包括基本建设发展和运行方式变化)，当其超出预定的适应范围时,就需要对全部或部分保护定值重新进行整定，以

3

满足新的运行需要.如何获得一个最佳的整定方案，要考虑到继电保护的快速性、可靠性、灵敏性之间求得妥协和平衡。因此，整定计算要综合、辨证、统一的运用.

进行整定计算的步骤大致如下:

（1） 按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式,选择短路类型，选择分支系数的计算条件。

(2） 进行短路故障计算。

（3） 按同一功能的保护进行整定计算，如按距离保护或按零序电流保护分别进行整

定计算,选取出整定值,并做出定值图。

（4） 对整定结果进行比较，重复修改，选出最佳方案。最后归纳出存在的问题，并提出运行要求。

(5) 画出定稿的定值图，并编写整定方案说明书。

2.2 继电保护整定计算的研究与发展状况

继电保护整定计算的工具和方法随着科学技术的不断进步而不断地改进.无论国际还是国内，就其发展历程而言，大致可归纳为三个阶段:

第一阶段是全人工计算阶段.整定人员通过Y/?变换简化网络，计算出分支系数和短路电流，在按照整定规则对各种继电保护装置逐一整定，工作难度很大，效率十分低下。

第二阶段是半人工计算阶段.即：人工计算十故障电流计算程序.保护定值计算中各种故障电流的分析计算用计算机来完成,保护定值的计算还需要整定人员手工完成。

第三阶段是计算机整定阶段。较为成熟可靠的整定计算程序完全取代了整定人员的手工劳动，使继电保护整定计算工作变得准确和快捷。

目前，在我国各大电网继电保护整定过程中，计算机的应用还比较少，其主要工作还是由人工来完成的.继电保护整定计算时，一般先对整个电网进行分析，确定继电保护的整定顺序以及各继电器之间的主/从保护顺序，然后应用计算机进行故障计算，按照继电

保护的整定规程,在考虑了各种可能发生的故障情况下,获取保护的整定值,同时应注意到各继电器之间的配合关系,以保证继电保护的速动性、选择性和灵敏性的要求。

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第三章 线路保护整定计算

3.1设计的原始材料分析

本次变电所设计为一区域性变电所，以供给附近地区的工业,农业，居民等用电。本期工程一次建成，设计中因为需要考虑到留有扩建的余地;初步设计总装机容量为2×31.5MVA，本期先建成2台。考虑到实际情况，110kV出线先输出6回,厂用电一回。其输出数据如下：

1.单回6000kW，cosφ=0。65，架空线长6km;

2.单回8000kW,cosφ=0。73，架空线长8km;

3。单回5000kW，cosφ=0。75,架空线长15km；

4。双回7000kW,cosφ=0.70,架空线长22km;

5。单回5000kW，cosφ=0。7,架空线长10km;

6。所用电380/220V,100 kW，cosφ=0.8.

主接线图如下:

简化系统图如下:

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图中参数如下表

系统阻T1容 Xl1 T2漏

抗 量 XlX13 X14 X15 X16 X17 最大负荷 抗

X MVA 2 kM kM kM kM kM Ω xt

kM

1。62/231。5 6 8 15 22 22 10 31.5MW 22。8 。37

变压器短路电压比均按10。5,计算，线路阻抗按0.4Ω/kM计算，

3。2 参数计算

折算到35kV系统的阻抗如下。

系统阻抗:,X=2。1Ω s。Min22变压器T1阻抗:X=10。5%U/S=0。105×35?31。5=4.08Ω T1

变压器T2阻抗:X=22。8Ω T2

X=8。8Ω 11

线路Xl2阻抗:X=6×0。4=2.4Ω 12

线路Xl3阻抗:X=8×0.4=3.2Ω 13

线路Xl4阻抗：X=15×0。4=6Ω 14

线路Xl5阻抗:X=22×0.4=8。8Ω 15

线路Xl6阻抗：X=22×0.4=8。8Ω 16

线路Xl7阻抗：X=10×0.4=4Ω 17

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3 线路最大负荷电流：I=P/cosφ/（×35)=31。5×10?0。8??35=169A 33L。MAX

将参数标于图上，化简后得到整定计算用图.

3。3 电流保护的整定计算

1、保护1电流I段整定计算

I(1）求动作电流。按躲过最大运行方式下本线路末端(即B母线处）三相短路时I1。op

(3）流过保护的最大短路电流整定。 Ik。max

（3)最大短路电流为 Ik。max

（3)I=E/(Zs.min，Z)=37//（2.1+8。8)=1.95(kA) 3k.B.maxAB

动作电流为: II(3）I=KI=1.25×1。95=2.44(kA） 1。0Prelk.B。max

（2)动作时限.为保护固有动作时间. (3）灵敏系数校验。

段保护的灵敏度用保护区长度表示。

1）最大保护区

EI ， l=10kM ， 最大百分比=Imaxact，0。4Zlsminmax，

lmax=，100％=45.45% ; lXl1

2）最小保护区

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E3lImin,=I ,=5kM ， 最小百分比=100％=22.72% l，actmin，Zl0。42lsmaxmin，Xl1

2(保护1电流?段整定计算

II （1）求动作电流 I1。op

、Xl3、Xl4、Xl5、Xl6、Xl7属于同一等级，所以只用X12换算 由于Xl2

（3）I=E/(Zs.min，Z，Z)=37//(2.1+8.8+2.4)=1。6（kA） 3k。C。maxABBC

II（3）I=KI=1.25×1.6=2（kA) 2。0Prelk。C。max

IIII(3)I=KI=1。2×2=2.4(kA) 1。0Prelk.C.Max

(2）灵敏系数校验。

(2) I=/2×E/(Zs.max，Z)=/2×37//（6。18+8。8)=1。23(kA) 333k。B.minAB

II(2）II K=I/I=1。23/2.4=0.51 senk.B。min1.0P

该段保护的灵敏系数不满足要求，可与线路BC的？段配合整定，或者使用性能

更好的距离保护等保护。

3（保护1电流?段整定计算

III(1）求动作电流。按躲过本线路可能流过的最大负荷电流来整定，即： IopIIIIIII=KKL/K=1.2×1。3/0。85×0。169=0。31（kA) 1.oprelastL.maxres

(2)灵敏系数校验。

1）作线路Xl1的近后备时，利用最小运行方式下本线路末端两相金属性短路时流

过保护的电流校验灵敏系数，即 III(2）IIIK=I/I=1.23/0.31=4。0 senk。B。min1。

op

近后备灵敏度满足要求。

2）作远后备时。利用最小运行方式下相邻设备末端发生两相金属性短路时流过保

护的电流校验灵敏系数。

（2）C母线两相短路最小电流为: Ik.C。min

（2）I=/2×E/（Zs。max，Z，Z)=/2×37//(6.18+8.8+2.4)=1。06（kA) 333k.C。maxABBC

则作为线路BC远后备保护的灵敏系数为：

III（2)IIIK=I/I=1。06/0.31=3。4>1.2 senk.C。min1.op

（2）D母线两相短路最小电流为： Ik。D。min

（2）I=/2×E/(Zs。max，Z，Z)=/2×37//(6.18+8。8+22.8)=0.48 333k.D.minABT2

则作为变压器T2低压母线远后备保护的灵敏系数为: III(2)IIIK=I/I=0.48/0。31=1.54〉1.2 senk。D。min1。op

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可见,远后备灵敏度满足要求。

(3）动作时限,应比相邻设备保护的最大动作时限高一个时限级差,t,如线路BC与

III变压器T2后备保护动作时间为1s,则 t,1。5(s）1

最后,将整定计算结果列表如下:

动作值（kA) 动作时间(s） 灵敏度 电流保护I段 2.44 0 0.48，45。45% 电流保护II段 2.4 0。5 0.51 电流保护?段 0.31 1.5 4.0，3。2，1。54

总 结

通过这两周的综合课程设计，使我得到了很多的经验，并且巩固和加深以及扩大了专业知识面，锻炼综合及灵活运用所学知识的能力，正确使用技术资料的能力。为进一步成为优秀的技术人员奠定基础.这次课程设计首先使我巩固和加深专业知识面，锻炼综合及灵活运用所学知识的能力。其次通过大量参数计算,锻炼从事工程技术设计的综合运算能力，参数计算尽可能采用先进的计算方法.最后培养了参加手工实践，进行安装，调试和运行的能力。

通过这次设计,在获得知识之余,还加强了个人的独立提出问题、思考问题、解决问题能力，从中得到了不少的收获和心得.在思想方面上更加成熟，个人能力有进一步发展，

本次课程设计使本人对自己所学专业知识有了新了、更深层次的认识。在这次设计中，我深深体会到理论知识的重要性，只有牢固掌握所学的知识，才能更好的应用到实践中去。这次设计提高了我们思考问题、解决问题的能力，它使我们的思维更加缜密，这将对我们今后的学习、工作大有裨益。

参考文献:

,1,谷水清编, 《电力系统继电保护》, 中国电力出版社,2005年出版.。

，2，陈根永编, 《电力系统继电保护整定计算原理与算例》 ,化学工业出版社，2010年

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