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1、摘要：本课程设计的目的是通过所学的电力系统维电保护知识来对某I1.okV电神进行线路保护设计。设计的任务主要包括了六大部分,分别为运行方式的选择、电网各个元件叁数及负荷电流计算、短路电流计算、维电保护距离保护的终定计算和校验、继电保护零序电流保护的性定计算和校骏、对所选择的保护装班进行综合评价。关健字IIIOkV电网：运行方式：电流保护：距禺保护：零序保护目录引言11 .继电保护整定计算的基本任务和要求11.1 继电保护整定计算概述11.2 继电保护整定计算的基本任务21. 3继电保护整定计算的要求及特点32.运行方式的选择原则42.1 发电机、变压器运行方式选择原则42. 2变压器中性点接地
2、选择原则42. 3线路运行方式选择原则42. 4流过保护的最大、最小短路电流计算方式的选择52. 5选取流过保护最大负荷电流的方法53.设计资料分析与参数计算63.1 基准值选择63. 2电网各元件等值电抗计算64.短路电流计算74.1 流经保护1的短路计算84. 2流经保护6的短路计算114. 3流经保护3的短路计算135. 电流保护整定计算175.1 保护1的电流保护整定176电网线路继电保护整定计算18181.1 距离保护的整定计算7 .继电保护零序电流保护的整定计算和校验327.1 整定结果328 .输电线路的自动重合闸装置331. 1自动重合闸概述338. 2单侧电源线路的三相一次自
3、动重合闸装置349. 3双侧电源线路的自动重合闸3410. 4自动重合闸与继电保护的配合349 .综合评价351. 1对电流保护的综合评价359. 2对零序电流保护的评价3510. 3对距离保护的综合评价3510结束语35参考文献37引言电力系统继电保护是电力系统安全运行的重要保证，尤其是近年来，继电保护产品类型众多，原理不断有所突破，特别是微机保护的采用，实现了维电保护行业的革命，随之而来的网络技术又为继电保护技术的发展提供了新的手段。继电保护的馀理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。对电力系统继电保护的基
4、本性能要求是有选择性、速动性、灵敏性、可拈性。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计兑、继电保护距离保护的整定计算和校验、维电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和距离保护的整定计算及校险是本设计的盘点。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的d电力系统维电保护这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力.1 .继电保护整定计算的基本任务和要求1.1 继电保护整定计算概述继电保护装置属了二次系统，它是电力系统中的一个重要组成部分，它对电力系统安全稳定运行起着极为
5、宙要的作用，没有继电保护的电力系统是不能运行的。继电保护要达到及时切除故障，保证电力系统安全稳定运行的目的,需要进行多方面的工作，包括设计、制造、安装、整定计算、调试、运行维护等，继电保护制定计算是其中极其重要的一项工作。电力生产运行和电力工程设计工作都离不开整定计算，不同部门整定计算的目的是不同的。电力运行部门整定计算的目的是对电力系统中已经配置安装好的各种继电保护按照具体电力系统参数和运行要求，通过计算分析给出所需要的各项整定值，使全系统中的各种继电保护有机协调地布置、正确地发挥作用.电力工程设计部门整定计算的目的是按照所设计的电力系统进行分析计算、选择和论证继电保护装置的配置和选型的正确
6、性，并最后确定其技术规范。同时，根据短路计算结果选择次设备的规范。1. 2继电保护整定计Jt的基本任务继电保护整定计算的基本任务，就是要对各种维电保护给出整定值，而对电力系统中的全部继电保护来说，则需编制出一个整定方案。各种维电保护适应电力系统运行方式变化的能力都是有限的，因而，继电保护整定方案也不是一成不变的.对继电保护整定方案的评价,是以整体保护效果的优劣来衡最的，并不着眼于某一套继电保护的保护效果。必须指出，任何一种保护装巴的性能都是有限的，或齐说任何种保护装置对电力系统的适应能力都是有限的。当电力系统的要求超出该种保护装置所能承担的最大变化限度时，该保护装理便不能完成保护任务.（1）维
7、电保护整定计算的具体任务和步骤绘制电力系统次接线图：根据一次接线图绘制系统阻抗图，包括正序、负序、零序网：建立电力系统设备参数表：包括一次设备的基础参数，二次设备的规范及保护配置情况：建立电流互感器（TA）、电压互感器（TV）参数表，根据变压器的容量和线路的负荷情况确定TA变比：确定继电保护整定需要满足的电力系统规模及运行方式变化限度，各级母线的综合阻抗（最大、最小方式）；电力系统各点的短路计算结果：根据整定原则，选取保护装罚.整定值：建立各种继电保护整定计并表：按保护功能分类，分别绘制出整定值图：编写整定方案报告书，着重说明整定的原则问题、整定结果评价、存在问巡及采取的对策。（2）整定方案说
8、明书一般包括以卜内容：方案编制时间、电力系统概况。电系统运行方式选择原则及变化限度。主要的、特殊的整定原则。方案存在的问题及对策.继电保护的运行规定，如保护的停、投、改变定值、改变使用要求以及对运行方式的限制要求等。方案的评价及改进方向.1.3继电保护整定计算的要求及特点根据继电保护在电力系统中担负的任务，继电保护装置必须满足以下4个基本要求,即选择性、快速性、灵敏性、可靠性.（1）选择性。电力系统中某部分发生故障时，维电保护的作用只能断开有故障的部分，保留无故障部分继续运行，这就是选择性.实现选择性必须满足两个条件：一是相邻的上i级在时限上有配合：二是相邻的上卜级保护在保护范围上有配合。（2
9、）灵敏性。在保护装置的保护范围内发生的故障.保护瓜的灵敏程度叫灵敏性,习惯上叫做作灵敏度。灵敏度用灵敏系数来衡量，用KSen表示。灵敬系数在保证安全性的前提卜.，一股希望越大越好，但在保证可驿动作的基础上规定了卜.限值作为衡量的标准O（3）速动性。短路故障引起电流的增大，电压的降低，保护装置快速地断开故障,有利于诚轻设备的损坏程度，尽快恢发正常供电，提高发电机，并列运行的稳定性。（4）可靠性。继电保护的可靠性主要由配置结构合理，质量优良和技术性能满足运行要求的保护装置及符合有关规程要求的运行维护和管理来保证。为保证保护的可界性,应注意以下儿点：保护装置的逻辑环节要尽可能少；装置回路接线要筒雅，
10、辅助元件要少，串联触点要少：运行中的操作变动要少，改变定值要少：原理设计合理；安装J贞曼符合要求：调试正确、加强定期检验：加强运行管理。要达到继电保护“四性”的要求，不是由一套保护完成的。就一套保护而言，它不能同时完全具备“四性”的要求。如电流保护简单可靠，具备了可靠性、选择性，但速动性较差：高频保护具备了速动性、灵敏性、选择性，但装置复杂，相对可能性就差一些.因此，要实现继电保护“四性”的要求，必须由一个保护系统去完成，这就是保护系统概念。对继电保护的技术要求，“四性”的统要全面考虑。由于电网运行方式、装置性能等原因，不能就顾“四性”时，应合理取舍，执行以下原则：地区电网服从主系统电网：卜.
11、一级电网服从上一级电网；局部问题自行消化：尽可能照顾地区电网和卜.一级电网的需要：保证重要用户的供电.2.运行方式的选择原则2.1 发电机、变压器运行方式选择原则（1）最大方式发电机厂所有机组投入，且运行在额定状态，变电站所有主变投入运行。（2）最小方式发电厂有两台发电机组时，一般应考虑全停方式，一台检修，另一台故障,当有三台以上机组时，则选择其中两台容量较大机组同时快运的方式。发电厂、变电站的母线上无论有几台变压器，股应考虑其中容量最大的台停运。2. 2变压器中性点接地选择原则（1）发电厂、变电所低压侧有电源的变压潺,中性点均要接地。（2）自耦型和有绝缘要求的其它变压器，其中性点必须接地.（
12、3）T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。（4）为防止操作过电乐，在操作时应临时将变压器中性点接地.操作完毕后再断开，这种情况不按按地运行考虑。所以本次设计中，在发电机低压侧的发电机变压器T1.-T2,T7其中各有一台中性点接地.线路上的变压器T3-T6不用中性点接地.2 .3线路运行方式选择原则（1）个发电厂、变电站线线上接有多条线路,殷考虑选择条线路检修，另一条线路又故障的方式。（2）双回路一般不考虑同时停用。2.4 流过保护的大、小短路电流计算方式的选择（1）相间保护。对单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大短路电流出现在最大运行方式下，即选择所有机组、变压器、线路全部投入运行的方式。而
13、最小短路电流，则出现在最小运行方式K对于双侧电源的网络,一般（当取Z1=Z2时）与对侧电源的运行变化无关，可按单侧电源的方法选择.对于环状网络中的线路，流过保护的最大短路电流应选开环运行方式，开环点应选在所整定保护线路的相邻下级线路匕而对于最小短路电流，则应选闭环运行方式。同时，再合理地停用该保护背后的机组、变压器及线路.（2）零序电流保护。对于单（W电源的辐射网络，流过保护的最大零序电流与最小零序电流，其选择方法可参照（1）中所述。只是要注意变压器接线点的变化。对于双侧电源的网路及环状网路，同样参照（1）中所述。其正点也是考虑变压器接战点的变化。2.5 选取流过保护大负荷电流的方法（1）选取
14、流过保护的最大负荷电流的原则如卜.：备用电源自动投入引起的增加负荷：并联运行线路的减少，负荷的转移：环状网络的开环运行，负荷的转移：对于双侧电源的线路，当一侧电源突然切除发电机，引起另一侧增加负荷。（2）最大负荷电流的计算母线C上潦过的最大负荷电流为变质罂T3、T4上的额定电流，因为S=收7,可以求得：4=矗=75.3八，即/=2/,=150.6同理母线E上潦过的电潦为/=150.6人.由此可得流过线路1.1.和1.3上的最大负荷电流为j.mn=.mn=301.2A流过线路1.2上的最大负荷电流为GZ=I506A3 .设计资料分析与参数计算3.4 基准值选择选取基准功率为Sb=100MVA,基
15、准电压为VB=I1.5V,则基准电流:小施=行制r502k3 .2电网各元件等值电抗计算本设计所选取的的发电机型号：G1.G4是额定容量为12HW的汽轮机，所采用的型号为5；2-12-2；G5额定容量为25MW的汽轮机,所采用型号为QF2-25-2,具体参见表3.1。表3.1发电机型号及参数编号发电机型号额定容量功率因数额定电压EX；GG4QF2-12-212MW0.86.3kV1.080.1221G5QF2-25-225MW0.86.3kV1.080.12221.I：X1111=45x0,4=18,X1.dk.=2.=28100=n1.drV；I152XMw=3Xhh.=3x0.136=0.
16、4081.2：X,=500.4=20,20I(X)115=0.151X,1.0r=3X,1.1.k.=3().151=0.4531.3：x-=350-4=,4x-=f=0,6X=3X3h=30.1.(X=0.3181.4：X4fh=600.4=24X*X1.XSHV；241(X)TiP-=0.181X410r=3X41.h=30.181=0.543-=三=-=三=-=%Sf=K).5x100=033(1.,%Vv2051I52r,1.xS100X31.5x-x-44.08T36:Xr1.3/竽.7,%s!O5100三07I(X)XSK10015r*100XSK0015v%Sa10.5100n.
17、v%xS*IO.51O()100XSK005I(X)5a.I(X)15XmXv缉X量=哓X必=9258。iT6iSni15G1G4:G5:经计算可得以下电力系统设符参数表3.2.I(M)=0J221-7-=0.814歹=391/0.870.8表3.2电力系统设备参数表设备正序阻抗（有名值,）正序阻抗（标幺值）负序阻抗（标幺值）零序阻抗（标幺值）1.1.180.1360.1360.4081.2200.1510.1510.4531.3140.1060.1060.3181.4240.1810.1810.543G1G40.12210.8140.814G50.12210.3910.391TkT2、T74
18、4.080.330.33T3T692.580.70.74 .短路电流计算将系统的正序、负序阻抗图画出如图4.1所示，已知EF=I.08,11OkV侧的额定电流为I11=-=O.5O2kB3(o,1.732x1154.1 流经保护1的短路计算(1)最大运行方式经以上最大运行方式原则的分析，当以点辘路时,开环点在1.2上，流经保护1的短路电流最大。正负序阻抗等值图如图4.2所示:三+033XI1.e=(X，Xg+Xn)(i3Xg+%r2)+XW)=+0.106=0.475所以在最大运行方式下d1.点短路时潦经保护1的三相短路电流为：笺/嚼胃.零序阻抗等值图如图43所示:Xr0j=Xn/X12+XW
19、=殍+0.318=0.483单相短路接地时流过保护】的零序电流为/,I=EEX1.B1.08052=O.38MXmS+X+X小”0.475x2+0.483两相短路接地时流过保护1的零序电流为0.4751.08x0.502X攸:)+X“0.475+0.4830.475+0.483/0.475=0.38姑图43d1.点短路时最大运行方式零序阻抗（2）最小运行方式经以上最小运行方式原则的分析可得，最小运行方式是系统闭环运行，其正负序阻抗图如图4.4所示。图1.4d1.点妞路时最小运行方式正负序阻抗XVw=XGX，；2+Xg+X邛J/Xj0)=7-+33+(136+0151)”0.106=0.814所
20、以在最小运行方式下d1.点短路时总的两相短路电流为：/1.2)_1.7321.080.502If=f.JoKXifn+Xfff2i0.814+0.814/y=/7流经保护1的两相短路电流为：=O.58651_=0.42M0.136+0.151+0.106零序阻抗等值图如图45所示:图1.5d1.点短路时最小运行方式零序阻抗则Xffw=Xn+(XH(I)+Xn)“X*s=0.33+(0.408+0.453)/0.318=0.562单相短路接地时总的写序电流为32=0.25以Xi+Xe+X,.0.814x2+0.562则流过保护I的零序电流为Au=0.408+0.4530.408+0.453+0.
21、318=0.25X0.73=0.18M两相短路接地时总的零序电流为=X86EZX1.B=0.814X1.08x0.502=Xm2,+XMInXXff+Xff1.0,/X,.=0.814+0.562X0.814+0.562/0.814则流过保护1的零序电流为/=。0.408+0.4530.408+0.453+0.318=O.28O.73=0.20A4.2流经保护6的短路计算(1)最大运行方式经以上最大运行方式原则的分析，当d2点短路时，开环点在1.1.上，流经保护6的短路电流最大。正负序阻抗等值图如图4.6所示：Xr,h=XG+Xr1.+X4()+XW)=O.391+0.33+0.181+0.1
22、06=1.008所以在最大运行方式下d2点短路时流经保护6的三相短路电流为：IXJXKIX1.则。SO?=。.M图4.6d2点短路时G大运行方式正负序阻抗零序阻抗等值图如图4.7所示：Xrz,=Xr7+X4101.+Xt1.01=0.330.543+0.318=1.191单相短路接地时流过保护6的零序电流为/g=空4=-1.&5(J=0|7MXye，+XX三2+1.1.91.两相短路接地时流过保护6的零序电流为/,=X贮%=一XI08X0.502=06姑06Xm2+XrXw+Xffc/X,.(2,1.008+1.1911.8+1.191/1.008X3XV图1.7d2点短路时最大运行方式零序阻
23、抗(2)最小运行方式经以上最小运行方式原则的分析可得，最小运行方式是系统闭环运行,其正负序阻抗图如图4.8所示。G5nX，X3Xi图1.8d2点短路时最小运行方式正负序阻抗X,，,，“=Xgs+X”+X4W+XjuJ(X2+Xg)=391+0.33+0.181+0.106”(0.151+0.136)=0.979苧二小XEZX1.MXm+X/所以在最小运行方式下d2点短路时总的两相短路电流为:1.7321.080.5()2.o,4=0.48M0.979+0.979潦经保护6的两相短路电流为:5M。偿也以=o.35M0.136+0.151+0.106零序阻抗等值图如图1.9所示:则XNm=Xr+X
24、41.1891.OO.5O2I.734+I.I89x.I89+I.734I.189=O.I7M图4.I1.d3点短路时最大运行方式零序班抗(2)最小运行方式经以上股小运行方式原则的分析可得，最小运行方式是系统闭环运行，其正负序阻抗图如图4.12所示.则由图可得Xrra)=XG+Xr7+X“+Xj(X24+X,)=0.979所以在最小运行方式下d3点短路时总的两相短路电流为：小岳/=732x1.08x05()2=4唬Xg+Xg0,9790.979潦经保护3的两相短路电流为：z.21=j1.2x-x.i=04gj6=OI3MX1.+X20)+X*u0.136+0.151+0.106零序阻抗等值图如
25、图413所示:则Xrt1.1.,=Xr+X440J+X(X2m+XW)=O.33+0.543+0.318/(0.453+0.408)=1.105图4.13d3点短路时最小运行方式零序皿抗单相短路接地时总的零序电流为EgB”)8x0.5028MXs+Xg+X,0.979x2+1.105则流过保护3的零序电流为两相短路接地时0.3180.408+0.453+0.318=0.05总的零序电流为XgXEZXI0.979,1.O8O5O203MXr,+X1,a01.X,.1)+X,/X1M20.979+1.1050.979+1.105/0.979则流过保护3的零序电流为,=0.318O.4O8+O.45
26、3+O.318=0.05M由于篇幅为限，其他保护的短路计算过程从略,计算流经保护各短路点很大运行方式下的开环点,如表4.1所示。4.I流羟保护各短路点最大运行方式下的开环点短路点d1.d2d3(14d5(16(1718开环点1.21.1.1.31.21.1.1.3当中性点直接接地系统中发生接地短路时，将出现很大的零序电压和电流，我们利用零序电压、电流来构成接地短路的保护，具有显著地优点，被广泛应用在IIOkY及以上电压等级的电网中。电网接地的零序电流保护也可按三段式电流保护的模式构成，可分为无时限零序电流速断保护、带时限零序电流速断保护和零序过电流保护三段,具体应用中考虑到零序网络的特点而有所
27、变化.根据上面的分析，把各保护的最大运行方式和最小运行方式下的单相接地及两相接地短路下的零序电潦计算出来，以便进行零序电流保护的整定。流经保护各短路点的短路计算结果如表4.2所示，零序电流如表4.3所示:表4.2流经保护各短路点的短路计算结果最大运行方式最小运行方式%XSS0歹(kA)%XSe臣(k)d1.0.4751.080.4750.4831.140.8141.080.8140.5620.42d21.0081.081.0081.1910.540.9791.080.9791.1050.35d31.1891.081.1891.7340.460.9791.080.9791.1050.13d40.
28、4061.080.1060.5531.340.8261.080.8260.5970.37d51.0551.081.0551.9860.541.5201.081.5201.8120.32d60.6561.080.6561.8510.860.8141.080.8141.2220.60d70.9041.080.9041.5330.630.9041.080.9041.5330.54d80.6261.080.6261.6100.960.9951.080.9951.6100.49表4.3流经保护各班路点的零序电流短路点最大运行方式（kA）最小运行方式（kA）单相接地两相接地叫地接两相接地d1.0.380.
29、380.180.20d20.170.160.130.12130.130.170.050.05140.400.360.160.18150.460.580.270.42160.230.330.240.41170.340.470.220.32180.280.450.250.345.电流保护整定计算5.1 保护1的电流保护整定（1）电流速断保护（电流I段）的整定计算动作电流：按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定。1 UKnp=1.3x1.141.482j14（可靠系数心=1.3）动作时间t；=Os保护范用的校验系统最大阻抗为X”=（与+乂八岁=（出+0.33写=97.47。1.JNIA/1.nm=X
30、（-X,11aJ=-X（?-97.47）=-146.7AMXII2/3g0.421.482即保护1的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。2）限时电流速断保护（电流I1.段）的整定计算动作电流：按照躲开下级各相邻元件电流速断保护的最大动作范围来整定。/1,1=KrXT=RKW=I.15x1.3x0.63=0.942M动作时间（1.=0.5s灵敏度的校验/3),Ky卡,rM0.42_.,瓯=0446125,满足要求。Z、14动作延时，与相邻保护7的段配合，则r1.=+/=0.5S它能同时满足与相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求.(3) W段的整定计算动作用抗：按躲开最小负荷阻抗整定Z1.f
31、Wn0.9Ur*包20.9x1106x0.3012=I89.77取K,=1.3,K,w=O.85,K,=1.15,于是4-=铝也=M891.3I.15灵敏性校验：a.本线路末端短路时的灵敏系数为：Kf=学=U蟹=7711.5,满足要求。Z314b.相邻线路1.2末端短路时（如图6.4）：最大分支系数：（a=7=1.+?*1I当G1-G4堆独作用时，流过保护1的电流为：Z1.1.h=i2当G5单独作用时，流过保护1的电潦为：*)=4/,(反方向)X+X2+Xj_X+Xa+X2(X+Xj_0.721+0.+0.151”(0.136+0.106)_1乂力ninX,1.1.tu1.+X1(X,+X,)
32、-O.737+O.136(O.1O6+O.151)(1.)1._Xt+Xz+X3I3,naX1+X,+X3%=+一JX：Xt+X2+X,2X1+X,+X30.1360.I36+0.I5I+0.I061.205-0.1510.I36+0.I5I+0,I06=31.31.U于是q=z+fz，ixAiiux107.8914+31.3x20一O.I74J满足要求。图6.5线路1.-1末端短路时的等值电路d.相邻变压器低位侧短路时（如图6.6所示）:最大分支系数：Kt1.mH=3=1.+g+3=1.+0369+1.236=2.065107.894+Kz,iZw14+2.065x92.58/2=0.802
33、1.25,满足要求。n,Z,14动作延时，与相邻保护2的I段配合，则=+/=0.5S（3）UI段的整定计算动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定=189.77C0.91.；0.9x110ron三3n,30.301.2取K“=1.3,KM=O85,K,=1.15,于是ZTj风85x-77=o789EK1.Kff1.3I.15灵敏性校验：a.本线路末端短路时的灵敏系数为：Km,11=-J-=7.711.5,酒足要求。Z514b.相邻线路1.1.末端短路时（如图6.8所示）：最大分支系数：K（ImK=?=先抖*1I*1（1）当G1-G4单独作用时,流过保护6的电潦为：U=1.01X1.当G5单独作用时,流过保护6的电流为：Z4=1.x,x,g+X+xj112X、x,g+x,+x(x,+x.J0.1510.3685+0.136/(0.106+0.151)C-=().510.1360.721.+0.181+0.151.(0.I06+0.136)图6.8线路1.1.末端短路时的等伯电路2)+,XA(2)-A1.2,满足要求.动作延时:保护6的动作时间为：/=rr+4=3+0,5=35s6.1.3保护8的距离保护整定计算(1) I段的整定计匏动作阻抗按躲过本线路末湍短路时的测量阻抗来整定。Z1.=Kf1.dZ4=0.8524=2
