35KV电网继电保护的设计.doc

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1、目录1 概述11.1继电保护的基本要求11.2 35KV电网继电保护的设计原则11.2.1 35kV线路保护配置原则11.2.2 35kV母线保护配置原则11.2.3 35kV断路器保护配置原则22计算书32.1短路电流32.2 35KV电网三相短路电流计算32.21在最大运行方式下三相短路电流的计算32.22在最小运行方式下两相短路电流的计算82.3 继电保护整定计算132.3.1对保护进行整定计算132.3.2对保护进行整定计算152.3.3对保护进行整定计算162.3.4对保护进行整定计算182.3.5对保护进行整定计算192.3.6对保护进行整定计算203说明书223.1短路电流数据表

2、223.2方向元件的设置233.3整定原则233.4继电保护配置234 总结和体会255 致谢266 参考文献27附录：28 1 概述1.1继电保护的基本要求对继电保护装置有哪些基本要求 要求是：选择性、快速性、灵敏性、可靠性。 选择性：系统中发生故障时，保护装置应有选择地切除故障部分，非故障部分继续运行； 快速性“短路时，快速切除故障这样可以缩小故障范围，减少短路电流引起的破坏；减少对用记的影响；提高系统的稳定性； 灵敏性：指继电保护装置对保护设备可能发生的故障和正常运行的情况，能够灵敏的感受和灵敏地作，保护装置的灵敏性以灵敏系数衡量。 可靠性：对各种故障和不正常的运方式，应保证可靠动作，不

3、误动也不拒动，即有足够的可靠。1.2 35KV电网继电保护的设计原则1.2.1 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

4、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。1.2.2 35kV母线保护配置原则 （1）每条500kV母线按远景配置双套母线保护，对500kV一个半断路器接线方式，母线保护不设电压闭锁元件。 （2）双重化配置的母线保护的交流电流回路、直流电源、开关量输入、跳闸回路均应彼此完全独立没有电气联系。 （3）每套母线保

5、护只作用于断路器的一组跳闸线圈。 （4）母线侧的断路器失灵保护需跳母线侧断路器时，通过起动母差实现。1.2.3 35kV断路器保护配置原则（1）一个半断路器接线的500kV断路器保护按断路器单元配置，每台断路器配置一面断路器保护屏（柜）。 （2）当出线设有隔离开关时，应配置双套短引线保护。 （3）重合闸沟三跳回路在断路器保护中实现。 （4）断路器三相不一致保护应由断路器本体机构完成。 （5）断路器的跳、合闸压力闭锁和压力异常闭锁操作均由断路器本体机构实现，分相操作箱仅保留重合闸压力闭锁回路。 （6）断路器防跳功能应由断路器本体机构完成。2计算书 2.1短路电流在三相系统中可能发生的短路有：1、

6、三相短路f(3) 2、两相短路f(2) 3、两相接地短路f(1,1)。三相短路也称为对称短路,系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其它类型的短路都是不对称的路。电力系统的运行经验表明,在各种类型的短路中,单相短路占大多数,两相短路较少,三相短路机会最少。从短路计算方法来看,一切不对称短路的计算在采用对称分量法后,都归结为对称短路的计算。短路计算的目的：1选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备为了合理的配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数,必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析.在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值,还必须知道在网络中的分布情况.有时还要知道系统中某些节点的电

7、压值2在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时,为了比较各种不同方案的接线图,确定是否需要采取限制短路电流的措施,都要进行必要的短路电流计算。3进行电力系统暂态稳定计算,研究短路对用户工作的影响等,也包含有一部分短路计算.4在实际工作中,根据一定的任务进行短路计算时必须首先确定计算条件.所谓计算条件是指短路发生时系统的运行方式,短路的类型和发生地点,以及短路发生后所采取的措施.2.2 35KV电网三相短路电流计算2.21在最大运行方式下三相短路电流的计算最大运行方式：两电站的六台机组全部投入运行，中心变电所在地母线上的系统等值标么电抗为。城关变电所总负荷为（侧），由金河电站供给、青岭电站供给。

8、剩余的经中心变电所送入系统。（一）系统化简 35KV电网结构示意图如下图1所示：图1 35KV电网结构示意图将图1电网进行电抗转换，转换的各电抗标幺值如下图2所示。 图2根据题意已知系统各部分电抗标幺值分别为：X1=0.225 X2=0.55 X3=0 X4=0.35 X5=0.55 X6=0 X7=0.35 X8=1.168 X9=0.292 X10=1 X11=1 X12=X13=X14=X15=0.333 X16=0.876 X17=X18=0.75 X19=0.7 X20=X21=4将城关变电所排除，由其它电抗标幺值合并整理得到图3。图3将青岭发电站发电机电抗标幺值合并：X22=X20

9、/X21=2金河发电站发电机的电抗标幺值合并：X23=X24=0.1665将青岭电站和金河电站线路上各电抗标幺值合并整理，如下图4所示。图4青岭电站线路电抗标幺值合并得：X25=X9+X16+X19+X22=0.292+0.876+0.75+2=3.918金河电站线路电抗标幺值合并得：X26=(X10+X23)/(X11+X24)=(1.1665)/(1.1665)=0.583因为X3=X6=0，所以20MVA变压器处电抗标幺值等值电路如图5所示。图5将20MVA变压器电抗标幺值X2和X5合并得：X27=X2/X5=0.275将20MVA变压器电抗标幺值X4和X7合并得：X28=X4/X7=

10、=0.175系统电抗合并整理后如图6所示。图6以中心变电短路点K1为基准合并系统电抗值：X29=X1+X27=0.225+0.275=0.5X30=X8+X25+=1.168+3.918+=12.935X31=X8+X26+=1.168+0.583+=1.925将系统进行星型-三角形等值转换如图7所示。图7最后化简的电抗: （二）三相短路电流的计算取基准功率=1000MVA，基准电压=。由此可算出基准电流：对于系统：基准条件下的电流标幺值 系统三相短路电流 青岭电站：发电机的额定容量，选取发电机基准容量计算电抗标幺值由水轮机运算曲线数字表查得额定电流标幺值电站三相短路电流(式中Up为电网线电压

11、平均值)金河电站：发电机的额定容量计算电抗标幺值由水轮机运算曲线数字表查得额定电流标幺值电站三相短路电流2.22在最小运行方式下两相短路电流的计算最小运行方式：两电站都只有一台机组投入运行，中心变电所母线上的系统等值标么电抗为城关变电所总负荷为（侧），由金河电站供给、青岭电站供给。剩余的经中心变电所送入系统。（一）系统化简1、两相短路电流正序电抗化简：将图1电网进行电抗转换，转换的各电抗标幺值如下图8所示。图8根据题意已知系统各部分电抗标幺值分别为：X1=0.35 X2=0.55 X3=0 X4=0.35 X5=0.55 X6=0 X7=0.35 X8=1.168 X9=0.292 X10=1

12、 X12=0.333 X16=0.876 X19=0.75 X20=4将金中线、青中线、中心变电站的标幺电抗合并，如图9所示。图9合并各部分电抗：图10合并各部分电抗： 2、两相短路电流负序电抗化简：最小运行方式下转换的负序电抗标么值如图11所示。图11X1=0.35 X2=0.55 X3=0 X4=0.35 X5=0.55 X6=0 X7=0.35 X8=1.168 X9=0.292 X10=1 X12=0.333 X16=0.876 X19=0.75 X20=4由两相短路电流正序电抗化简同理可得负序电抗图，详细计算过程这里就不在赘述，化简图如图12所示。计算得各电抗如下所示： 图123、合

13、并附加电抗，得出电抗图，如图13所示。图13 （二）两相短路电流的计算取基准功率=1000MVA，基准电压=。由此可算出基准电流：对于系统：基准条件下的电流标幺值 系统短路电流 青岭电站：发电机的额定容量，选取发电机基准容量计算电抗标幺值由水轮机运算曲线数字表查得额定电流标幺值电站三相短路电流金河电站：发电机的额定容量计算电抗标幺值由水轮机运算曲线数字表查得额定电流标幺值电站三相短路电流 2.3 继电保护整定计算总电路转换图（图14）及变换成单侧电源简化图（图15、16）图14图15图162.3.1对保护进行整定计算图17由题中已知条件得：Xs.max=0.866( Es/I(2)d3.min

14、 ) = 43.28Xs.min= Es/I(3)d3.max = 19.44Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 31.36（1）保护的段Iop2=Krel I(3)d1.max=0.7728 检验：Lmin=1/X1(0.866Es/ Iop2Xs.max)=48.271.3 所以不满足要求；采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：Lmain = 0.75L = 30 km电流元件的动作电流：Iop2= Es/( Xs.main+ X1 Lmain)=0.493 低电压元件的动作电压：Uop2=1.73Iop2 X1 Lmain=10.1 最小运行方式时的保护区：L

15、min = (0.866EsXs.max Iop2)/ X1 Iop5=15.063kmLmin0.15L 不满足要求,所以不设段保护。(2) 保护的段：Ksen= I(2)d1.min/ Iop21.3 (满足要求)故：Iop2= I(2)d1.min/ Ksen0.249 top2top2+t0.5s (3) 保护的段：Iop2KrelKss IL.max /Kre=0.298 灵敏度校验：近后备：(取本线路末端)Ksen = I(2)d1.min/ Iop21.08 1.3 满足要求top5top5+t2s 。2.3.2对保护进行整定计算图18Xs.max=0.866( Es/I(2)d

16、3.min ) = 79.741Xs.min= Es/I(3)d3.max = 53.54Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 66.641(1) 保护的段：Iop4=Krel I(3)d2.max=0.4512 检验：Lmin=1/X1(0.866Es/ Iop4Xs.max) =24.89350%L 满足要求；最小运行方式时的保护区：Lmin = (0.866EsXs.mas Iop4)/ X1 Iop2=48.618km故不满足要求,所以不设段。(2) 保护的段：Kfz.min=( Id2.min xt+ Id2.min jh )/ Id2.min xt = 1

17、.913Iop4Kph Iop.xl/ Kfz.min =0.494 检验：Ksen= I(2)d2.min/ Iop4=0.7921.3故满足要求；top4top2+t0.5s (3) 保护的段：Iop4KrelKss IL.max /Kre=0.298 灵敏度校验：近后备：Ksen = I(2)d2.min/ Iop40.7561.3远后备：Ksen = I(2)d1.min/ Iop40.5691.3远后备：Ksen = I(2)d1.min/ Iop41.141.2 满足要求top3top5+t2.5s 2.3.3对保护进行整定计算(1) 保护的段：图19Iop6=Krel I(3)d

18、3.max=0.4788 Xs.max=0.866( Es/I(2)d4.min ) = 69.03Xs.min= Es/I(3)d4.max =43.69 Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 56.36检验：Lmin=1/X1(0.866Es/ Iop6Xs.max) =3.7625 不满足要求采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：Lmain = 0.75L = 22.5 km电流元件的动作电流：Iop6= Es/( Xs.main+ X1 Lmain)=0.3125 低电压元件的动作电压：Uop6=1.73Iop6X1 Lmain=4.871 最大运行方式时的保

19、护区：Lmax =( Xs.max Uop6)/ X1 (UpUop6)=16.559 km最小运行方式时的保护区：Lmin = (0.866EsXs.mas Iop6)/ X1 Iop6=24.576故不满足要求,所以不设段；(2) 保护的段：Iop6Kph Iop4/ Kfz.min =0.158 检验：Ksen= I(2)d3.min/ Iop6=1.4681.3故满足要求；top6top4+t1s (3) 保护的段：Iop6KrelKss IL.max /Kre=0.352 灵敏度校验：近后备：Ksen = I(2)d3.min/ Iop60.6551.3远后备：Ksen = I(2)

20、d3.min/ Iop61.3=1.3低电压元件的动作电压:Uop6Kk Ug.min /Kh=26.061 均满足要求top6top4+t3s 2.3.4对保护进行整定计算图20(1) 保护的段：Xs.max=0.866( Es/I(2)d3.min ) = 23.81 Xs.min= Es/I(3)d3.max = 16.5Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 20.155 Iop5=Krel I(3)d4.max=0.9204检验：Lmin=1/X1(0.866Es/ Iop5Xs.max) =9.280.15L 故满足要求；(2) 保护的段：Ksen= I(2

21、)d4.min/ Iop51.3 Iop5= I(2)d4.min/ Ksen0.395 top5top5+t0.5s (3) 保护的段：Iop5KrelKss IL.max /Kre=0.367 灵敏度校验：近后备：Ksen = I(2)d4.min/ Iop51.4 1.3远后备：Ksen = I(2)d8.min/ Iop56.3 1.2 满足要求top5top5+t2s 2.3.5对保护进行整定计算图21(1) 保护的段：Iop3=Krel I(3)d3.max=1.554 Xs.max=0.866( Es/I(2)d2.min ) = 19.723Xs.min= Es/I(3)d2.

22、max = 12.777 Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 16.75检验：Lmin=1/X1(0.866Es/ Iop3Xs.max) =19.5460.15L 不满足要求；采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算：Lmain = 0.75L = 7.5 km电流元件的动作电流：Iop3= Es/( Xs.main+ X1 Lmain)=0.940低电压元件的动作电压：Uop3=1.73Iop3 X1 Lmain=4.884最小运行方式时的保护区：Lmin = (0.866EsXs.min Iop3)/ X1 Iop3=30.78故不满足要求,所以不设段。(2) 保

23、护的段：Iop3Kph Iop5=0.8063检验：Ksen= I(2)d3.min/ Iop3=0.8181.5 满足要求；top3top5+t1s (3) 保护的段：IopKrelKss IL.max /Kre=0.298 灵敏度校验：近后备：Ksen = I(2)d3.min/ Iop32.607 1.5远后备：Ksen = I(2)d4.min/ Iop31.725 1.5 足要求top3top5+t2.5s 2.3.6对保护进行整定计算(1) 保护的段：图22Iop1=Krel I(3)d2.max=1.128 Xs.max=0.866( Es/I(2)d1.min ) = 8.60

24、5Xs.min= Es/I(3)d1.max = 6.845 Xs.main= 0.5(Xs.max + Xs.min) = 7.725检验：Lmin=1/X1(0.866Es/ Iop1Xs.max) =19.40.15L 满足要求；(2) 保护的段：Kfz.min=( Id3.min xt+ Id3.min jh )/ Id3.min xt = 1.28Iop1Kph Iop3/ Kfz.min =0.373 检验：Ksen= I(2)d2.min/ Iop1=3.841.5 满足要求；top1top3+t0.5s (3) 保护的段：IopKrelKss IL.max /Kre=0.298

25、 灵敏度校验：近后备：Ksen = I(2)d2.min/ Iop14.812 1.5远后备：Ksen = I(2)d3.min/ Iop12.033 1.5 满足要求top1top3+t3s 3说明书3.1短路电流数据表各个短路点的最大短路电流和最小短路电流数据表：短路点Up(kv)回路名称I(3)d.max(KA)I(3)d.mim(KA)D137系统3.1212.15金河0.4330.155青岭0.2110.169D237系统0.9400.735金河0.7320.203青岭0.3760.225D310.5系统0.7010.608金河0.5940.171青岭0.3990.232D410.5

26、系统0.4000.398金河0.3670.116青岭0.4890.268D510.5系统7.7315.733金河1.1150.452青岭0.5410.433D66.3系统2.5852.477金河3.7991.365青岭1.1360.788D710.5系统1.7321.665金河1.5490.483青岭1.0430.656D86.3系统1.7191.777金河1.6230.534青岭3.5431.7993.2方向元件的设置3.3整定原则根据方向元件安装原则二（对在同一母线上的定时限过电流保护，按动作时限考虑，时限短的安装方向元件，而长的不用装，若相等则均装）判断，保护和的时限为秒，保护和的时限为

27、2.5秒，所以，保护和均应安装方向元件。根据方向元件安装原则一（对瞬时过电流速断保护，当反方向电流大于保护的动作值时，该保护需加装方向元件）（）对于保护，当点短路时：Idj1+Idq1=0.433+0.211=0.644(KA) Iop1=1.128(KA)所以不需要安装方向元件。（）对于保护，当点短路时：Idj0.376(KA) Iop4=0.144(KA)所以需要安装方向元件。(4)对于保护6，当4点短路时：Idx4+Idj4=0.4+0.367=0.767(KA) Iop6 =0.158 (KA)所以需要安装方向元件。3.4继电保护配置 型式主 保 护后 备 保 护保护段段段瞬时电流联锁

28、限时电流速断保护定时限过电流保护1Iop1=1.128top10sIop10.373top10.5sIop10.298top13s2Iop2=0.249top20.5sIop20.149top52s3Iop30.4345top31sIop0.298top32.5s4Iop40.144top40.5sIop40.1488top32.5s5Iop5=0.733top50sIop5=0.395top50.5sIop50.367top52s6Iop60.158top61sIop6=0.176top63s4 总结和体会在这次35KV电网继电保护课程设计中，我了解了继电保护的基本要求。对35KV线路保护配

29、置原则、35KV母线保护配置原则和35KV断路器保护配置原则有了一定的掌握。在设计过程中通过查阅书籍和资料，我掌握了在最大运行方式和最小运行方式下短路电流的计算的流程及所需条件。通过短路电流的计算和继电保护的整定计算，对方向元件进行选择，对继电保护进行配置。最终让电网符合安全、经济的原则。课程设计是对我们理论知识一次梳理，它能让我们把我们所积累的凌乱的专业知识组织成一个广泛联系的网络体系，同时它也是一种帮助我们查漏补缺不可或缺的途径。通过本次课程设计，巩固和加深以了我的专业知识面，锻炼了我灵活运用所学知识的能力，以及正确使用技术资料的能力。通过大量参数计算，锻炼了我从事工程技术设计的综合运算能

30、力，参数计算尽可能采用先进的计算方法。5致谢在这次35KV电网继电保护课程设计过程中，我遇到了诸多前所未有的困难。面对这个陌生的题目我曾一度束手无策。最终能顺利完成这个课程设计除了自己的积极努力之外，还有詹红霞老师和同学们为我提供的大量帮助，这些都是我能完成并做好这个设计必不可少的因素。首先，我们要感谢的就是带我们这次课程设计的詹红霞老师。在设计题目刚拿下来的时候，詹老师给我们指明了这次设计的基本方向、设计中应注意的事项以及对这次设计有较大帮助的参考书籍。在后来的设计过程中，很多问题对于我来说都是无法逾越的障碍，在每次答疑的时候，我们第三组都会向詹老师说明我们组设计中存在的问题，而后詹老师逐一

31、对我们设计中存在的问题提出了很多具有指导性的建议和建设性的意见。其次，我要感谢的是我们第三组的十名组员。他们用他们深厚的专业知识功底对我这次设计提供了很大的帮助。对于我向他们请教的设计中存在的问题，他们总是不遗余力的给予我指导和帮助。6 参考文献1 何仰赞等.电力系统分析.武汉：华中理工大学出版社，19972 崔家沛等主编. 电力系统继电保护与安全自动装置整定计算.水利电力出版社，19933 曹绳敏.电力系统课程设计毕业设计参考资料.中国电力出版社，19984 陈生贵.电力系统继电保护. 重庆大学出版社,20025 电力工程设计手册.中国电力出版社，19986 电力工程设备手册.中国电力出版社，19987 电力工业部电力规划设计总院编.电力系统设计手册.中国电力出版社，1995附录：继电保护配置图见附录一 第 28 页