110kV电网继电保护设计

电力系统课程设计

1. 前言

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。

电力系统的各种元件在运行中不可能一直保持正常状态。因此，需要有专门的技术为电力系统建立一个安全保障体系，其中最重要的专门技术之一就是继电保护技术。它可以按指定分区实时的检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取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。

由于最初的继电保护装置是又机电式继电器为主构成的，故称为继电保护装置。尽管现代继电保护装置已发展成为由电子元件或微型计算机为主构成的，但仍沿用次名称。目前常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。

从科学技术的角度，电力系统继电保护隶属于电力系统及其自动化专业领域；从工业生产的角度，电力系统继电保护是电力工业的一个必不可少的组成部分，担负着保障电力系统安全运行的重要职责。随着我国电力工业的迅速发展，各大电力系统的容量和电网区域不断扩大。为适应大电网发展的需要，相继出现超高压电网和大容量机组，致使电网结构日趋复杂，电力系统稳定问题日益突出，因此对电力系统继电保护提出了更高的要求。

继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分等部分组成。对作用于跳闸的继电保护装置，在技术上有四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础。在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。继电保护的科学研究、设计、制造和运行的绝大部分工作也是围绕着如何处理好这四个基本要求之间的辨证统一关系而进行的。

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2. 运行方式分析

电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能，因此，在对继电保护进行整定计算之前，首先应该分析运行方式。需要着重说明的是，继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大，继电保护的最小运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。（注明：zs是指系统等效电源的阻抗值。） 根据系统图可知，参数计算如下：

电动势：E = 115/3kv；

发电机：X1.G1 = X2.G1 = X1.G2 = X2.G2 = 5 + (15 5)/19=5+10/19=5.53， X1.G3 = X2.G3 = X1.G4 = X2.G4 = 8 + (10 8)/19=8+1/19=8.10； 变压器：X1.T1 ~ X1.T4 = 5 + (10 5)/19=5+5/19=5.26，

X0.T1 ~ X0.T4 = 15 + (30 15)/19=15+15/19=15.79， X1.T5 = X1.T6 = 15 + (20 15)/19=15+5/19=15.26， X0.T5 = X0.T6 = 20 + (40 20)/19=20+20/19=21.05；

线 路：LA-B = 60km，LB-C = 40km，线路阻抗z1 = z2 = 0.4 /km，z0 = 1.2 /km， X1.A-B=60km× 0.4 /km=24 ，X1.B-C=40km×0.4 /km=16 ； X0.A-B=60km×1.2 /km=72 ，X0.B-C=40km×1.2 /km=48 ； IA-B.L.max = IC-B.L.max = 300A；Kss = 1.2，Kre = 1.2； 电流保护：KIrel = 1.2，KIIrel = 1.15，

III

距离保护：Krel = 0.85，Krel = 0.75

负荷功率因数角为30 ，线路阻抗角均为75 ，变压器均装有快速差动保护。 2.1 保护1的运行方式分析

保护1的最小运行方式就是指流过保护1的电流最小即是在G1和G2只有一个工作，变压器T5、T6两个中有一个工作时的运行方式，则

12

z

s.max

=（

12

x

1.G1

+

x

1.T1

）

=5.53+5.26=10.79 ；最大运行方式就是指流过保护1的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、T6两个都同时运行的运行方式，则zs.min=

= （x1.G1+x1.T1）

（5.53+5.26）

=5.395 。

2.2 保护2的运行方式分析

对于保护2，它的最小运行方式就是指流过保护2的电流最小即是在G3和G4只有一个工作时运行，则zs.max=（x1.G3+x1.T3）=8.10+5.26=13.36 ；最大运行方式就是指流过保护2的电流最大即两个发电机共同运行，则zs.min=

12

（x1.G3+x1.T3）=

12

（8.10+5.26）

=6.68 。

2.3 保护3的运行方式分析

保护3的最小运行方式就是指流过保护3的电流最小即是在G1和G2只有一个工作时运行的运行方式，则zs.max=（x1.G1+x1.T1）=5.53+5.26=10.79 ；最大运行方式就是指流过保护3的电流最大即两个发电机共同运行，则

zs.min=

12

（

x

1.G1

+

x

1.T1

）

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=

12

10.79=5.395 。

2.4 保护4的运行方式分析

保护4的最小运行方式就是指流过保护4的电流最小即是在G3和G4只有一个工作，变压器T5、T6两个中有一个工作时的运行方式，则zs.max=（x1.G3+x1.T3）=8.10+5.26=13.36 ；最大运行方式就是指流过保护4的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、T6两个都同时运行的运行方式，则zs.min=

12

（x1.G3+x1.T3）=

12

（8.10+5.26）=6.68 。

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3. 电流保护的配置和整定

三段式电流保护分为电流速断保护、限时电流速断保护和过电流速断保护。三段式电流保护在配合的过程中，如果电流速断保护能保护线路的全长，则不再需要配置限时电流速断保护。对于每一段保护，他的整定值得满足灵敏系数和其他要求。因此，配置完以后得检验这个配置是否符合要求。 3.1 电流速断保护的配置和整定

对于反应与短路电流负值增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。为了保证选择性，电流速断一般只能保护线路的一部分。电路速断保护要求一旦短路电流超过整定值，就立即将离短路点最近的断路器跳开，例如，在本设计中，当线路A-B上发生短路时，则保护1、2都要瞬时动作，使1、2处断路器跳开。

由系统图可知，假设保护1、2、3和4都需要配置电流数段保护。则： 对于保护1：IIset.1=1.2

32

115/3

5.395 24

2.71KA

，tI1=0s，

Iset.1=

LA BminLA B

I

×

115/3

10.79 0.4 LA Bmin

LA Bmin 26.069km；

100%=43.45%>15%，满足要求。

对于保护2：IIset.2=1.2

32

115/3

6.68 16 24

1.706KA

，tI2=0s，

IIset.2=

LB-AminLB A

×

115/3

13.36 16 0.4 LB Amin

LB Amin 10.82km；

100%=18%>15%，满足要求。

对于保护3：IIset.3=1.2

32

115/3

5.395 24 16

1.755KA

，tI3=0s，

IIset.3=×

115/3

10.79 24 0.4 LB Cmin

I

LB Cmin 5.066km，不满足要求。

对于保护4：Iset.4=1.2

32

115/3

6.68 16

3.513KA

，t4=0s，

I

IIset.4=

LC-BminLC B

×

115/3

13.36 0.4 LB Amin

LB Amin 7.52km；

100%=18.99%>15%，满足要求。

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由以上的计算结果可知，保护1、2和4需要安装电流速断 …… 此处隐藏：2718字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……