110kv電網(wǎng)距離保護設(shè)計.doc

110kv電網(wǎng)距離保護設(shè)計1.原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)接線圖如圖所示，發(fā)電機以發(fā)電機變壓器組方式接入系統(tǒng)，最大開機方式為4臺機全開，最小開機方式為兩側(cè)各開1臺機，變壓器t5和t6可能2臺也可能1臺運行。參數(shù)如下：電動勢：發(fā)電機：線路：線路阻抗：距離保護：負荷功率因數(shù)角為30，線路阻抗角均為75，變壓器均裝有快速差動保護。圖110kv電網(wǎng)系統(tǒng)接線圖2分析要設(shè)計的內(nèi)容隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的正常運行、故障期間以及故障后的恢復(fù)過程中，許多控制操作日趨高度自動化。電力系統(tǒng)繼電保護一次泛指繼電保護技術(shù)和由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)，包括繼電保護的原理設(shè)計、配置、整定、調(diào)試等技術(shù)，也包括由獲取電量信息的電壓、電流互感器二次回路，經(jīng)過繼電保護裝置的斷路器跳閘線圈的一般套具體設(shè)備，如果需要利用通信手段傳送信息，還包括通信設(shè)備。電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務(wù)是自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到損壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運行；反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護條件，而動作于發(fā)出信號或跳閘。此時一般不要求迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免暫短的運行波動造成不必要的動作和干擾引起的誤動。在距離保護中應(yīng)滿足以下四個要求，即可靠性、選擇性、速動性和靈敏性。這幾個之間，緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一，必須根據(jù)具體電力系統(tǒng)運行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每個電力原件的繼電保護。充分發(fā)揮和利用繼電保護的科學(xué)性、工程技術(shù)性，使繼電保護為提高電力系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性發(fā)揮最大效能。這次課程設(shè)計以最常見的110kv電網(wǎng)線路保護設(shè)計為例進行分析設(shè)計，要求對整個電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)方面的課程有綜合的了解。特別是對繼電保護、電力系統(tǒng)、電路、發(fā)電廠的電氣部分有一定的研究。重點進行了距離保護和振蕩閉鎖的分析，繼電保護中距離保護、最大和最小運行方式的具體計算。3運行方式分析3.1保護1最大運行方式和最小運行方式的分析圖3.1-1保護1的最大運行方式3.1.1 保護1的最大運行方式分析保護1的最大運行方式就是指流過保護1的電流最大即g1、g2兩個發(fā)電機共同運行，而變壓器t1、t2都同時運行的運行方式，則式中zs.min為保護安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的最小阻抗。式中ik.1.max為流過保護1的最大短路電流3.1.2保護1的最小運行方式分析保護1的最小運行方式就是指流過保護1的電流最小即是在g1和g2只有一個工作，變壓器t1、t2中有一個工作時的運行方式，則式中zs.max為保護安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的最大阻抗。式中ik.1.min為流過保護1的最小短路電流。3.2保護2最大運行方式和最小運行方式的分析圖3.2-1保護2的最大運行方式3.2.1 保護2的最大運行方式分析保護2最大運行方式就是指流過保護2的電流最大即兩個發(fā)電機共同運行，則式中為流過保護2的最大短路電流。3.2.2 保護2的最小運行方式分析保護2的最小運行方式就是指流過保護2的電流最小即是在g3和g4只有一個工作時運行方式，則式中ik.2.min為流過保護2的最小短路電流。3.3保護3最大運行方式和最小運行方式的分析圖3.3-1保護3的最大運行方式3.3.1 保護3的最大運行方式分析保護3的最大運行方式就是指流過保護3的電流最大即兩個發(fā)電機共同運行，則式中ik.3.max為流過保護3的最大短路電流。3.3.2 保護3的最小運行方式分析保護3的最小運行方式就是指流過保護3的電流最小即是在g1和g2只有一個工作時的運行方式，則式中為流過保護3的最小短路電流。3.4保護4最大運行方式和最小運行方式的分析圖3.4-1保護4的最大運行方式3.4.1保護4的最大運行方式分析保大運行方式就是指流過保護4的電流最大即兩個發(fā)電機共同運行，而變壓器t5、t6都同時運行的運行方式，則式中為流過保護3的最大短路電流。3.4.2 保護4的最小運行方式分析保護4的最小運行方式就是指流過保護4的電流最小即是在g3和g4只有一個工作，變壓器t3、t4中有一個工作時的運行方式，則式中為流過保護4的最小短路電流。4 距離保護的配置和整定距離保護是利用短路發(fā)生時電壓、電流同時變化的特征，測量電壓與電流的比值，該值反映故障點到保護安裝處的距離，如果短路點距離小于整定值則動作保護。距離保護一般有啟動、測量、振蕩閉鎖、電壓回路斷線閉鎖、配合邏輯和出口等幾個部分構(gòu)成。4.1保護1的配置和整定圖4.1保護1距離保護的定性分析圖4.1.1保護1距離保護第i段整定（1）保護1的i段的整定阻抗為式中為保護1距離的i段的整定阻抗；la-b為被保護線路la-b的長度；z1為被保護線路單位長度的正序阻抗；為可靠系數(shù)。（2）動作時間第i段實際動作時間為保護裝置固有的動作時間。4.1.2保護1距離保護第段整定（1）整定阻抗：按下面兩個條件選擇。當(dāng)與相鄰下級線路距離保護i段相配合時式中為保護3距離i段的整定阻抗；lb-c為被保護線路lb-c的長度。式中為保護1距離ii段的整定阻抗；為可靠系數(shù)。于是得 ： 當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護相配合時，選取最小的 （2）靈敏度校驗不滿足要求那么取保護3的ii段即則代入滿足要求。（3）動作時限4.1.3保護1距離保護第段整定（1）整定阻抗：按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定，有式中最小負荷阻抗. 為正常運行母線電壓的最低值，為被保護線路最大負荷電流。式中為保護1距離iii段的整定阻抗；為可靠系數(shù)。（2）靈敏度校驗本線路末端短路時靈敏系數(shù)：滿足靈敏度要求。相鄰變壓器末端短路時靈敏系數(shù)：滿足要求。（3）動作時限4.2 保護2距離保護的整定與校驗圖4.2-1保護2距離保護的定性分析圖4.2.1保護2距離保護第i段整定（1）保護2的i段的整定阻抗為式中為保護2距離的i段的整定阻抗。（2）動作時限第i段實際動作時間為保護裝置固有的動作時間。4.2.2保護2距離保護第段整定（1）保護2的iii段的整定阻抗為整定阻抗：按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定，有式中最小負荷阻抗. 為正常運行母線電壓的最低值,為被保護線路最大負荷電流。（2）靈敏度校驗本線路末端短路時靈敏系數(shù)：滿足要求。相鄰變壓器末端短路時靈敏系數(shù)：滿足要求。（3）動作時限4.2保護3距離保護的整定與校驗圖4.3-1保護3距離保護的定性分析圖4.3.1保護3距離保護第i段整定（1）保護3的i段的整定阻抗為式中為保護3距離i段的整定阻抗；為被保護線路的長度。（2）動作時間第i段實際動作時間為保護裝置固有的動作時間。4.3.2保護3距離保護第段整定（1）保護2的iii段的整定阻抗為整定阻抗：按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定，有式中最小負荷阻抗. 為正常運行母線電壓的最低值，. 為被保護線路最大負荷電流。（2）靈敏度校驗本線路末端短路時靈敏系數(shù)：滿足要求。相鄰變壓器末端短路時靈敏系數(shù)：滿足要求。（3）動作時限4.4保護4距離保護的整定與校驗圖4.4-1保護4距離保護的定性分析圖4.4.1保護4距離保護第段整定（1）保護4的i段的整定阻抗為式中為保護4距離i段的整定阻抗。（2）動作時間第i段實際動作時間為保護裝置固有的動作時間。4.4.2保護4距離保護第段整定（1）整定阻抗：按下面兩個條件選擇。當(dāng)與相鄰下級線路距離保護i段配合時，式中為保護2距離i段的整定阻抗；于是得: 當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護相配合時，（2）選取最小的（3）靈敏度校驗 滿足靈敏度要求。（4）動作時限與相鄰保護2的i段配合，它能同時滿足與相鄰線路保護以及相鄰變壓器保護配合的要求。4.4.3保護4距離保護第段整定（1）整定阻抗：按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定，有式中為保護4距離iii段的整定阻抗。（2）靈敏度校驗本線路末端短路時靈敏系數(shù)為滿足靈敏度要求。 相鄰變壓器末端短路時靈敏系數(shù)。滿足要求。(3) 動作時限與相鄰設(shè)備保護配合有它能同時滿足與相鄰線路保護和相鄰變壓器保護的配合要求。5振蕩閉鎖分析并聯(lián)運行的電力系統(tǒng)或發(fā)電廠之間出現(xiàn)功率角大范圍周期勝變化的現(xiàn)象，稱為電力系統(tǒng)振蕩。電力系統(tǒng)振蕩時，系統(tǒng)兩側(cè)等效電動勢間的夾角占可能在0度到360度范圍內(nèi)作周期勝變化，從而使系統(tǒng)中各點的電壓、線路電流、功率大小和方向以及距離保護的測量阻抗也都呈現(xiàn)周期性變化。這樣，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重的失步振蕩時，功角在0360之間變化，以上述這些量為測量對象的各種保護的測量元件，就有可能因系統(tǒng)振蕩而誤動作。電力系統(tǒng)的失步振蕩屬于嚴重的不正常運行狀態(tài)，而不是故障狀態(tài)，大多數(shù)情況下能夠通過自動裝置的調(diào)節(jié)自行恢復(fù)同步，或者在預(yù)定的地點由專門的振蕩解列裝置動作解開已經(jīng)失步的系統(tǒng)。如果在振蕩過程中繼電保護裝置無計劃地動作，切除了重要的聯(lián)絡(luò)線，或斷開了電源和負荷，不僅不利于振蕩的白動恢復(fù)，而且還有可能使事故擴大，造成更為嚴重后果。所以在系統(tǒng)振蕩時，要采取必要的措施，防止保護因測量元件動作而誤動。這種用來防止系統(tǒng)振蕩時保護誤動的措施，就稱為振蕩閉鎖。振蕩中心近似位于錯誤！未找到引用源。12z27.125處兩側(cè)電源電壓幅值相等，則系統(tǒng)振蕩時測量阻抗的變化軌跡為一條直線圖5-1測量阻抗的變化軌跡5.1保護1的振蕩閉鎖分析（1）保護1的段保護。=20.4，振蕩中心處于其范圍內(nèi)，故其測量阻抗會受振蕩影響，可能會引起誤動，由于段保護為速斷保護，需要加振蕩閉鎖，防止其誤動。振蕩閉鎖措施可以采用電流的負序、零序分量或突變量來實現(xiàn)振蕩閉鎖。在系統(tǒng)沒有故障時，距離保護一直處于閉鎖狀態(tài)，因為系統(tǒng)振蕩時，系統(tǒng)處于三相對稱狀態(tài)，不會有零序分量或負序分量，不會誤動作。（2）保護1的段保護范圍也包含振蕩中心，也會受影響，須加振蕩閉鎖?？梢圆捎脺y量阻抗變化率不同構(gòu)成振蕩閉鎖，在系統(tǒng)振蕩時，阻抗由線路阻抗緩慢變化到振蕩中心到保護安裝處的線路阻抗，變化率低，而短路時，阻抗發(fā)生突變，阻抗變化率高，可以采用一個高整定值阻抗元件和一個低阻抗元件，當(dāng)阻抗從高變到低的時間很短就開放保護，反之閉鎖保護。（3）保護1的段保護范圍仍然包含振蕩中心，但其有1s的延時，而測量阻抗落入其動作區(qū)的時間很短，所以它不會誤動作。5.2 保護2的振蕩閉鎖分析保護2只裝有段距離保護，它保護范圍為線路a-b的一部分，包含了振蕩中心，需要設(shè)置與保護1的段相同的振蕩閉鎖，以防止其誤動作。5.3保護3的振蕩閉鎖分析保護3只配置了段距離保護，但其保護范圍為bc線路的一部分，不包含振蕩中心，無須設(shè)置振蕩閉鎖，但由于不同的系統(tǒng)運行方式，振蕩中心有可能轉(zhuǎn)移到bc段，故最好加上振蕩閉鎖環(huán)節(jié)，可以增強其通用性5.4保護4的振蕩閉鎖分析（1）保護4的1段保護的保護范圍為b-c，不包含振蕩中心，不用設(shè)置振蕩閉鎖環(huán)節(jié)，但為保持通用性，可以自帶振蕩閉鎖（2）保護4的段保護包含b-c全部和a-b的一部分，可能會包含振蕩中心，距離保護是利用短路發(fā)生時電壓、電流同時變化的特征，測量電壓與電流的比值，該值反映故障點到保護安裝處的距離，如果短路點距離小于整定值則動作保護。距離保護一般有啟動、測量、振蕩閉鎖、電壓回路斷線閉鎖、配合邏輯和出口等幾個部分構(gòu)成。（3）保護4的段保護雖然包含振蕩中心，但是其動作時限為1s比較長，而測量阻抗落入其動作范圍的時間短，不會引起誤動作，故不需要設(shè)置振蕩閉鎖。6結(jié)論本次課程設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計輸電線路的距離保護，線路的電流電壓保護構(gòu)成簡單，可靠性好，用于中、低壓電網(wǎng)一般能滿足對保護性能的要求。但是由于其靈敏度受系統(tǒng)運行方式的影響，有時保護范圍很小，再者，該保護的整定計算比較麻煩，這使得其在35kv及以上的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中很難適用，為此本文研究了性能更好的保護原理和方案：距離保護。文中對保護1的各段保護整定值進行了計算與靈敏度校驗，并針對系統(tǒng)可能出現(xiàn)的振蕩和短路過渡電阻的影響進行了分析，然后對保護1的各段動作過程進行了理論推斷。在保護1的各段整定值和靈敏度計算完成后，還對各段保護的動作時間進行了精確計算，這是很重要的一個環(huán)節(jié)，因為各段保護的動作選擇性主要由這兩個數(shù)據(jù)來進行判斷。然后對設(shè)計提出的系統(tǒng)震蕩和短路過渡電阻對系統(tǒng)的影響進行相應(yīng)的計算分析，并確定距離保護的范圍，并分析系統(tǒng)在最小運行方式下振蕩時，保護1的各段距離保護的動作情況。7心得體會通過一周的繼電保護課程設(shè)計，雖然時間不長，但期間有許多事情讓我難忘，我從中學(xué)到了很多寶貴的經(jīng)驗和知識。對距離保護設(shè)計的過程有了一個很大程度了解，為以后的工作打下了一個堅實的基礎(chǔ)。在實際操作中我們應(yīng)該學(xué)會如何和同學(xué)一起合作，以提高工作效率。合作之間其實并不是單純的操作，相互呼應(yīng)，還可以提高我們的實際解決問題的能力。通過這次設(shè)計，我深刻的認識到了，理論知識和實踐相結(jié)合是教學(xué)環(huán)節(jié)中相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié)，只有這樣才能提高自己的實際操作能力，并且從中培養(yǎng)自己的獨立思考、勇于克服困難、團隊協(xié)作的精神。從而，為自己以后學(xué)習(xí)和工作打下基研。只有自己親手做了，才會明白其實很多事是很簡單的，只要你敢做，就沒有你做不到的事。誰都有第一次，誰都會認為第一次是最難的。通過這次課程設(shè)計，我對距離保護設(shè)計整定計算過程有了一個大致的了解，對設(shè)計的思路、基本方法、步驟有了深刻的認識。盡管在這次設(shè)計中遇到了很多困難，但老師指導(dǎo)給了我們很大的幫助，自己對距離保護設(shè)計有了大概的了解，也是學(xué)習(xí)繼電保護原理理論知識的一次實際應(yīng)用，把我們的理論和實際聯(lián)系了起來，在這次的設(shè)計過程中，我們組先根據(jù)派發(fā)的任務(wù)收集，調(diào)查有關(guān)的資料書籍，然后進入起草方案階段，其間與同組同學(xué)進行方案的討論，修改。有不懂的地方向老師請教，大家都有很大的收獲時間過得真快，為期一周半的繼電保護課程設(shè)計就已經(jīng)結(jié)束。在這段時間里，我學(xué)到了很多以前學(xué)不