繼電保護課程設計

車輛與動力工程學院課程設計說明書1河南科技大學課 程 設 計 說 明 書課程名稱 電力系統(tǒng)繼電保護 題 目 110KV 電網(wǎng)繼電保護設計-電流保護 學 院 車輛與動力工程學院 班 級 農業(yè)電氣化與自動化 091 班 學生姓名 王唯 指導教師 邱兆美 日 期 2013 年 1 月 15 日 車輛與動力工程學院課程設計說明書1110KV 電網(wǎng)繼電保護設計電流保護摘 要電力系統(tǒng)的發(fā)電，送電，變電和用電具有同時性，決定了它每一個過程的重要性。電力系統(tǒng)要通過設計、組織，以使電力能夠可靠、經濟地送到用戶。在電力系統(tǒng)線路繼電保護中，對供電系統(tǒng)最大的威脅就是短路故障，它會給系統(tǒng)帶來巨大的破壞作用，因此我們必須采取措施來防范它，在這個過程中，電流保護是很重要的一部分。要完成電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務，首先必須“區(qū)分”電力系統(tǒng)的正常、不正常工作和故障三種運行狀態(tài)， “甄別”出發(fā)生故障和出現(xiàn)異常的元件。本設計根據(jù)電力元件在這三種運行狀態(tài)下的可測參量的“差異” ，實現(xiàn)對正常、不正常工作和故障元件的快速“區(qū)分” ，并自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行?？梢姡^電保護對保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經濟運行，阻止故障的擴大和事故的發(fā)生，發(fā)揮著極其重要的作用。因此，在線路電流保護中合理配置繼電保護裝置，提高整定和校核工作的快速性和準確性，以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求，理應得到我們的重視。關鍵詞： 輸電線路，繼電保護，電流保護車輛與動力工程學院課程設計說明書1第一章 緒論1.1 繼電保護概述研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運行的異常情況，以探討其對策的反事故自動化措施。因在其發(fā)展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統(tǒng)及其元件（發(fā)電機、變壓器、輸電線路等） ，使之免遭損害，所以稱其繼電保護。1.1.1 繼電保護的任務當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內，自動將故障設備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響。1.1.2 繼電保護的作用由于電氣設備內部絕緣的老化、損壞或工作人員的誤操作、雷擊、外力破壞等原因，可能使運行中的電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運行情況。常見的故障是各種形式的短路，如三相短路、兩相短路、兩相對地短路、中性點直接接地系統(tǒng)中的一相對地短路、電氣設備繞組層間和匝間短路等。各種短路均會產生很大的短路電流，同時使電力系統(tǒng)的電壓水平下降，從而引發(fā)如下嚴重后果。（1）短路電流產生的電弧將短路點的電氣設備燒壞；（2）短路電流通過非故障設備，由于發(fā)熱和電動力的作用，很可能使非故障元件損壞或縮短其使用壽命；（3）電力系統(tǒng)電壓水平下降，影響用電單位的生產，出現(xiàn)次品及廢品，甚至燒毀電動機；（4）電力系統(tǒng)電壓下降，可能破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，使系統(tǒng)振蕩而導致崩潰。故障和不正常運行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。事故，就是指系統(tǒng)或其中一部分的正常工作遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質量變壞到車輛與動力工程學院課程設計說明書1不能容許的地步，甚至造成人身傷亡和電氣設備的損壞。系統(tǒng)事故的發(fā)生，除了由于自然條件的因素（如遭受雷擊等）以外，一般都是由于設備制造上的缺陷、設計和安裝的錯誤、檢修質量不高或運行維護不當而引起的。因此，只要充分發(fā)揮人的主觀能動性，正確地掌握客觀規(guī)律，加強設備的維護和檢修，就可以大大減少事故發(fā)生的幾率，把事故消滅在發(fā)生之前。在電力系統(tǒng)中，除應采取各項積極措施消除或減少發(fā)生故障的可能性之外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性地切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。切除故障的時間常常要求小到十幾分之幾 甚至百分之幾秒，實踐證明只有裝設在每個電氣元件上的保護裝置才有可能滿足這個要求。這種保護裝置以前，大多是由單個繼電器或繼電器與其附屬設備的組合構成的，故稱為繼電保護裝置 。在電子式靜態(tài)保護裝置和數(shù)字式保護裝置出現(xiàn)以后，雖然繼電器已被電子元件或計算機所代替，但仍沿用此名稱。在電業(yè)部門常用繼電保護一次泛指繼電保護技術或由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)。繼電保護裝置一次則指各種具體的裝置。電力系統(tǒng)中各種設備之間都有電或磁的現(xiàn)象,當某一設備發(fā)生故障,在很短的時間內就會影響到其他統(tǒng)的其他部分.因此,一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障,必須盡快將其切除,恢復正常運行,減少對用電單的影響;而當出現(xiàn)不正常運行情況時要及時處理,以免引起故障。繼電保護裝置是一種能反應電力系統(tǒng)電氣設備發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)而作用于開關跳閘或發(fā)出信號的自動裝置。 1.1.3 繼電保護裝置具備的基本要求繼電保護裝置必須具備以下五項基本要求：（1）安全性；在不該動作時，不發(fā)生誤動作。 （2）可靠性；在該動作時，不發(fā)生拒動作。 （3）快速性；能以最短時限將故障或異常消除。 （4）選擇性；在可能的最小區(qū)間切除故障，保證最大限度地向無故障部分繼續(xù)供電。 （5）靈敏性；反映故障的能力，通常以靈敏系數(shù)表示。選擇繼電保護方案時，除設置需滿足以上五項基本性能外，還應車輛與動力工程學院課程設計說明書1注意其經濟性，即不僅考慮保護裝置的投資和運行維護費，還必須考慮因裝置不完善而發(fā)生拒動或誤動對國民經濟和社會生活造成的損失。1.2 繼電保護的發(fā)展隨著電力系統(tǒng)容量日益增大，范圍越來越廣，僅設置系統(tǒng)各元件的繼電保護裝置，遠不能防止發(fā)生全電力系統(tǒng)長期大面積停電的嚴重事故。為此必須從電力系統(tǒng)全局出發(fā)，研究故障元件被相應繼電保護裝置的動作切除后，系統(tǒng)將呈現(xiàn)何種工況，系統(tǒng)失去穩(wěn)定時將出現(xiàn)何種特征，如何盡快恢復其正常運行等。系統(tǒng)保護的任務就是當大電力系統(tǒng)正常運行被破壞時，盡可能將其影響范圍限制到最小，負荷停電時間減到最短。此外，機、爐、電任一部分的故障均影響電能的安全生產，特別是大機組和大電力系統(tǒng)的相互影響和協(xié)調正成為電能安全生產的重大課題。因此，系統(tǒng)的繼電保護和安全自動裝置的配置方案應考慮機、爐等設備的承變能力，機、爐設備的設計制造也 應充分考慮電力系統(tǒng)安全經濟運行的實際需要。為了巨型發(fā)電機組的安全，不僅應有完善的繼電保護，還應研究、推廣故障預測技術。1.3 課程設計任務1、原始資料電站 C 裝機容量分別為 15MW，以單回 35kV 輸電線路向變電所 B 供電,還以一回 35kV 聯(lián)絡線經 110kV 中心變電所與省電網(wǎng)連接。電站發(fā)電機功率因數(shù)為 0.75，暫態(tài)電抗 Xd 為 0.25；線路電抗標幺值為 ,AC 線 1.15，BC 線為0.38；變壓器均為 YN，D11，三相變壓器標幺電抗為X*1=0.5，X*2=0，X*3=0.25, 其它兩相變壓器 X*B=0.7，短路電壓 Ud%=8.5%；系統(tǒng)標幺電抗 X*S=0.2。電網(wǎng)的接線示意如下：車輛與動力工程學院課程設計說明書1圖 1-1 線路繼電保護網(wǎng)絡示意圖2設計任務 系統(tǒng)保護配置方案與計算 25km 電流保護的接線圖； 對本網(wǎng)絡所采用的保護進行評價。車輛與動力工程學院課程設計說明書1第二章 短路電流計算2.1 短路電流的計算將圖 2-1 電網(wǎng)進行電抗轉換，對該電網(wǎng)求短路電流。系 統(tǒng)2 0 0 0 0 K V A2 5 K M3 5 K V1 0 K M2 * 7 5 0 0 K V A 1 0 0 0 0 K V A1 0 . 5 K V4 * 3 0 0 0 K W變 電 所 A電 站 C變 電 所 B6 . 3 K V1 1 0 K V6 . 3 K V圖 2-1 線路繼電保護網(wǎng)絡示意圖2.2 當 K1 點發(fā)生短路時，短路電流的計算2.2.1 最大運行方式下1、最大運行方式下 K1 點短路的等值電路圖車輛與動力工程學院課程設計說明書1圖56891 01 11 21 37變電所B電站C1234系統(tǒng)變電所 AK 1圖 2-2 最大運行方式下 K1 點短路的等值電路圖X1=0.2 X2=0.5 X3=0 X4=0.25 X5=1.15 X6=0.38 X7=0.7 X8=0.7 X9=0.7 X10=X11=X12=X13=0.25 2、排除變電所 B，合并整理其它電抗值得：車輛與動力工程學院課程設計說明書15891 41 5電站C1234系統(tǒng)變電所 AK 1圖 2-3 最大運行方式下 K1 點短路的等值電路圖X