110KV线路继电保护课程设计.docx
- 文档编号:11116371
- 上传时间:2023-05-29
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:73.58KB
110KV线路继电保护课程设计.docx
《110KV线路继电保护课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《110KV线路继电保护课程设计.docx(18页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
110KV线路继电保护课程设计
摘要
本设计以110KV线路继电保护为例,简述了零序电流保护和距离保护的具体整定方法和有关注意细节,对输电网络做了较详细的分析同时对于不同运行方式环网各个断路器的情况进行了述说,较为合理的选择了不同线路,不同场合下的断路器、电流互感器、电压互感器的型号。
关键词:
继电保护、最大运行方式、距离保护、110KV线路继电保护
1系统运行方式和变压器中性点接地的选择
1.1选择原则
1.1.1发电机、变压器运行方式选择的原则
(1)一个发电厂有两台机组时,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停用的方式。
对水电厂,还应根据水库运行方式选择。
(2)一个发电厂、变电站的母线上无论接几台变压器,一般应考虑其中容量
最大的一台停用。
1.1.2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器,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。
(3)T接于线路上的变压器,以不接地运行为宜。
(4)为防止操作过电压,在操作时应临时将变压器中性点接地,操作完毕后
再断开,这种情况不按接地运行考虑。
1.1.3线路运行方式选择原则
(1)一个发电厂、变电站线线上接有多条线路,一般考虑选择一条线路检修,另一条线路又故障的方式。
(2)双回路一般不考虑同时停用。
1.2本次设计的具体运行方式的选择
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。
现结合本次设计具体说明如下,系统的最大运行方式是所有设备全部投入运行;系统的最小运行方式为发电机G1或G2投入。
对保护501而言,其最大运行方式应该是在系统最大运行方式;保护501的最小运行方式应该是在系统的最小运行方式。
所有变压器星型侧接地。
2故障点的选择和正、负、零序网络的制定
如图3.1所示,在整个系统中选择了4个短路点d1、d2、d3、d4。
之所以选这四个点是因为本系统需要零序电流保护,通过这四点算出最大最小零序电流为后面的零序电流整定奠定基础。
图3.2、3.3、3.4是d1短路时的正、负、零序网络图,由于篇幅所限,其他短路点的网络图这里没有画出来。
图3.1等值电路图和各短路点
图3.2d1短路时的正序网络图
图3.3d1短路时的负序网络图
图3.4d1短路时的零序网络图
3零序短路电流的计算成果(具体过程参考附录二)
表4.1
短路点
最大短路零序电流
最小短路零序电流
d1
1.477KA
1.066KA
d2
1.097KA
0.898KA
d3
0.799KA
0.712KA
d4
1.048KA
0.958KA
4线路保护方式的选择、配置方案的确定
4.1保护的配置原则
小电流接地系统(35KV及以下)输电线路一般采用三段式电流保护反应相间短路故障:
由于小电流接地系统没有接地点,故单相接地短路仅视作异常运行状态,一般利用母线上的绝缘检查装置发信号,由运行人员分区停电寻找接地设备。
对于变电站来讲,母线上出线回路较多,也涉及供电的连续性问题,故一般采用零序电流保护反应接地故障。
110KV输电线路一般采用三段式相间距离保护作为故障的保护方式,采用阶段式零序电流保护作为接地短路的保护方式。
对于极个别非常短的线路,如有必要也可以采用纵差保护作为主保护。
4.2配置方案的确定
根据题目的要求和保护的配置原则,从经济性出发:
本系统线路的保护方式采用三段式相间距离保护作为故障的保护方式,采用阶段式零序电流保护作为接地短路的保护方式。
其中,第一段作为线路的主保护,二、三段作为后备保护。
5继电保护距离保护的整定计算成果(具体过程参考附录三)
表6.1
断路器501
断路器503
断路器504
断路器506
Zdz'
Zdz''
Zdz'''
Zdz'
Zdz'''
Zdz'
Zdz''
Zdz'''
Zdz'
Zdz'''
6.12
9.84
123.7
5.1
173.2
8.5
15.62
123.3
9.52
170.7
t'
t"
t'''
t'
t'''
t'
t"
t'''
t'
t'''
0
0.5
1.5
0
0.5
0
0.5
1.0
0
0.5
6继电保护零序电流保护的整定计算成果(具体过程参考附录四)
表7.1
断路器501
断路器503
断路器504
断路器506
I0'·dz
I0''·dz
I0'''·dz
I0'·dz
I0'''·dz
I0'·dz
I0''·dz
I0'''·dz
I0'·dz
I0'''·dz
5.32
4.74
1.26
3.77
1.28
3.95
3.45
1.14
2.876
1.04
t'
t"
t'''
t'
t'''
t'
t"
t'''
t'
t'''
0
0.5
1.5
0
0.5
0
0.5
1.0
0
0.5
7保护的综合评价
7.1距离保护的综合评价
主要优点:
能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求;阻抗继电器是同时反应电压的降低和电流的增大而动作的,因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度。
其中Ⅰ段距离保护基本不受运行方式的影响,而Ⅱ、Ⅲ段受系统运行变化的影响也较电流保护要小一些,保护区域比较稳定。
主要缺点:
不能实现全线瞬动。
对双侧电源线路,将有全线的30﹪~40﹪的第Ⅱ段时限跳闸,这对稳定有较高要求的超高压远距离输电系统来说是不能接受的。
阻抗继电器本身较长复杂,还增设了振荡闭锁装置,电压断线闭锁装置,因此距离保护装置调试比较麻烦,可靠性也相对低些。
7.2对零序电流保护的评价
零序电流保护通常由多段组成,一般是四段式,并可根椐运行需要增减段数。
为了某些运行情况的需要,也可设置两个一段或二段,以改善保护的效果。
接地距离保护的一般是二段式,一般都是以测量下序阻抗为基本原理。
接地距离保护的保护性能受接地电阻大小的影响很大。
当线路配置了接地距离保护时,根椐运行需要一般还应配置阶段式零序电流保护。
特别是零序电流保护中最小定值的保护段,它对检测经较大接地电阻的短路故障较为优越。
因此,零序电流保护不宜取消,但可适当减少设置的段数。
零序电流保护和接地距离保护一般按阶梯特性构成,其整定配合遵循反映同种故障类型的保护上下级之间必须相互配合的原则,主要考虑与相邻下一级的接地保护相配合;当装设接地短路故障的保护时,则一般在同原理的保护之间进行配合整定。
电网各元件等值电抗计算
1.1基准值选择
基准功率:
SB=100MV·A,基准电压:
VB=115KV。
基准电流:
IB=SB/1.732VB=100×103/1.732×115=0.502KA;基准电抗:
ZB=VB/1.732IB=115×103/1.732×502=132.25Ω;电压标幺值:
E=E
(2)=1.05
1.2输电线路等值电抗计算
(1)线路AS2等值电抗计算
正序以及负序电抗:
XAS2=X1LAS2=0.4×15=6Ω
XAS2*=6/132.25=0.04537
零序电抗:
XAS20=X1LAS2=3X1LAS2=3×6=18Ω
XAS20*=XAS20/ZB=18/132.25=0.1361
(2)线路AB等值电抗计算
正序以及负序电抗:
XAB=X1LAB=0.4×25=10Ω
XAB*=XAB/ZB=10/132.25=0.07561
零序电抗:
XAB0=X0LAB=3XAB=30Ω
XAB*=3XAB*=0.2268
(3)线路AC等值电抗计算
正序以及负序电抗:
XAC=X1LAC=0.4×18=7.2Ω
XAC*=XAC/ZB=7.2/132.25=0.05444
零序电抗:
XAC0=3XAC=21.6Ω
XAC0*=3XAC*=0.1633
(4)线路BS1等值电抗计算
正序以及负序电抗:
XBS1=0.4×28=11.2Ω
XBS1*=11.2/132.25=0.08469
零序电抗:
XBS10=3XBS1=33.6Ω
XBS20*=3XBS1*/ZB=0.2541
1.3变压器等值电抗计算
(1)变压器1B、2B等值电抗计算
XT1=XT2=(UK%/100)×(VN2×103/SN)≈98.736Ω
XT1*=XT2*=XT1/ZB=98.736/132.25=0.7466
(2)变压器3B、4B等值电抗计算
XT3=XT4=(UK%/100)×(VN2/SN)≈62.9805Ω
XT3*=XT4*=XT3/ZB=62.9805/132.25=0.4762
(3)变压器5B、6B等值电抗计算
XT5=XT6=XT7=(UK%/100)×(VN2/SN)≈83.89Ω
XT6*=XT5*=0.6305
1.4发电机等值电抗计算
(1)发电机G1、G2电抗标幺值计算
XG1=0.7109×132.25=94.0165Ω
XG1*=XG2*=X%SB/SG=0.7109
1.5最大负荷电流计算
(1)B母线最大负荷电流计算(拆算到110KV)
IfhB·max=2S2B/
U=2×15000/(1.732×115)=150.62A;
(2)A母线最大负荷电流计算
IfhA·max=2S3B/
U=2×20000/(1.732×115)=200.8234A
零序短路电流的计算
根据最大负荷电流可求出对应的负荷阻抗
XLD1=E/1.732Id1·max=265.6Ω
XLD2=E/1.732Id2·max=330.7Ω
XLD3=E/1.732Id3·max=189.7Ω
XLD4=E/1.732Id4·max=209.9Ω
2.1d1点短路的零序电流
根据题目给的数据和正、负、零序网图可求出
X0∑=16.75ΩX1∑=X2∑=48.23Ω
I0·min=E/(2Z2∑+Z0∑)=115/(2×48.23+16.75)=1.066KA
I0·max=E/(2Z0∑+Z1∑)=115/(2×16.75+48.23)=1.477KA
2.2d2点短路的零序电流
根据题目给的数据和正、负、零序网图可求出
X0∑=24.36ΩX1∑=X2∑=43.83Ω
I0·min=E/(2Z2∑+Z0∑)=115/(2×43.83+24.36)=0.898KA
I0·max=E/(2Z0∑+Z1∑)=115/(2×24.36+43.83)=1.097KA
2.3d3点短路的零序电流
根据题目给的数据和正、负、零序网图可求出
X0∑=56.8ΩX1∑=X2∑=47.2Ω
I0·max=E/(2Z2∑+Z0∑)=115/(2×47.2+56.8)=0.799KA
I0·min=E/(2Z0∑+Z1∑)=115/(2×56.8+47.2)=0.712KA
2.4d4点短路的零序电流
根据题目给的数据和正、负、零序网图可求出
X0∑=34.8ΩX1∑=X2∑=45.6Ω
I0·min=E/(2Z2∑+Z0∑)=115/(2×45.6+34.8)=0.958KA
I0·max=E/(2Z0∑+Z1∑)=115/(2×34.8+45.6)=1.048KA
继电保护距离保护的整定计算和校验
3.1断路器501距离保护的整定计算和校验
3.1.1距离保护І段的整定计算
(1)动作阻抗
对输电线路,按躲过本线路末端短路来整定。
取KK'=0.85;Zdz'=KK'ZLCA=0.85×7.2=6.12Ω;
(2)动作时限
距离保护І段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定,人为延时为零,即t'=0s。
3.1.2距离保护П段的整定计算和校验
(1)动作阻抗:
按下列三个条件选择。
①与相邻线路LAS2的保护的І段配合
Zdz''=KK''(ZLCA+K'Kfh·minZLAS2)
Kfh·min=ILAS/ILCA=1于是
Zdz''=KK''(ZLCA+K'Kfh·minZLAS2)=0.8×(7.2+0.85×6)=9.84Ω;
②与相邻线路L2的保护的І段配合
Zdz''=0.8×(7.2+0.85×10)=12.56Ω;
③按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定
Zdz''=KK''(ZLCA+K'Kfh·minZLTC)=0.7×(7.2+1×31.5)=27.09Ω;
取上面最小值为Ⅱ段整定值即Zdz''=9.84Ω
(2)动作时间t1"=Δt=0.5s
(3)灵敏性校验:
Klm=Zdz''/ZLCA=9.84/7.2=1.37<1.5,不满足要求。
3.1.3距离保护Ш段的整定计算和校验
(1)动作阻抗:
按躲开最小负荷阻抗整定;
Kzq=1,Kh=1.15,KK"'=1.2,If·max=316.3A
Zf·min=0.9Ue/1.732If·max=0.9×115/(1.732×350)=170.74Ω
于是Zdz'''=Zf·min/KK"'KhKzq=170.74/1.2×1.15×1=123.72Ω
(2)动作时间:
t'''1=3t=1.5s
(3)灵敏性校验:
①本线路末端短路时的灵敏系数为:
Klm=Zdz'''/ZLCA=123.72/7.2=17.2>1.5满足要求
②相邻元件末端短路时的灵敏系数为:
І相邻线路LAS2路时的灵敏系数为;
最大分支系数为1:
Klm=Zdz'''/(ZLCA+ZLAS2)=123.72/(7.2+6)=9.4>1.2,满足要求
П相邻线路LAB末端短路时的灵敏系数为;
最大分支系数:
Kfh·max=1
Klm=Zdz'''/(ZLCA+ZLAB)==123.72/(7.2+10)=7.2>1.2,满足要求
Ш相邻变压器末端短路时的灵敏系数为;
最大分支系数:
Kfh·max=1
Klm=Zdz'''/(ZLCA+ZT)==123.72/(7.2+31.5)=3.2>1.2,满足要求
3.2断路器503距离保护的整定计算和校验
3.2.1距离保护І段的整定计算
(1)动作阻抗
对输电线路,按躲过本线路末端短路来整定。
取KK'=0.85
Zdz'=KK'ZLAS2=0.85×6=5.1Ω;
(2)动作时限
距离保护І段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定,人为延时为零,即t'=0s。
3.2.2距离保护Ⅲ段的整定计算
Zf·min=239.03ΩZdz'''=173.2Ωt=0.5s
灵敏度校验:
KLM=173.2/6=28.9>1.5满足要求
3.3断路器504距离保护的整定计算和校验
3.3.1Ⅰ段整定计算
(1)动作阻抗
对输电线路,按躲过本线路末端短路来整定。
取KK'=0.85Zdz'=KK'ZLAB=0.85×10=8.5Ω;
(2)动作时限
距离保护І段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定,人为延时为零,即t'=0s。
3.3.2Ⅱ段整定计算
(1)动作阻抗:
按下列三个条件选择。
①与相邻线路BS1的保护的І段配合
Zdz''=KK''(ZLAB+K'Kfh·minZLBS1)
Kfh·min=1
Zdz''=0.8×(1.07+0.85×11.2)=15.62Ω;
②按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定
Zdz''=KK''(ZLAB+Kfh·minZTC)
Kfh·min==1
Zdz''=0.8×(10+42)=41.6Ω;
取以上二个计算值中最小者为П段整定值,即取Zdz''=15.62Ω;
(2)动作时间:
t1"=Δt=0.5s
(3)灵敏性校验:
Klm=Zdz''/ZLAB=15.62/1.07=1.56>1.5,满足要求。
3.3.3距离保护Ⅲ段的整定计算和校验
(1)动作阻抗:
按躲开最小负荷阻抗整定;
Zf·min=0.9Ue/1.732If·max=0.9×115×1000/350=170.74Ω
于是:
Zdz'''=Zf·min/KK"'KhKzq=170.74/1.2×1.15×1=123.3Ω
(2)动作时间:
t'''=2Δt=1s
(3)灵敏性校验:
①本线路末端短路时的灵敏系数为:
Klm=Zdz'''/ZLAB=123.3/10=12.3>1.5,满足要求
②相邻元件末端短路时的灵敏系数为:
І相邻线路LBS1末端短路时的灵敏系数为;
Kfh·max=1
Klm=Zdz'''/(ZLAB+Kfh·maxZLBS1)=5.8>1.2,满足要求
П相邻变压器末端短路时的灵敏系数为;
Kfh·max=1
Klm=Zdz'''/(ZLAB+Kfh·maxZTC)==123.3(10+42)=2.4>1.2,满足要求
3.4断路器506距离保护的整定计算和校验
3.4.1距离保护І段的整定计算
(1)动作阻抗
对输电线路,按躲过本线路末端短路来整定。
取KK'=0.85;Zdz'=KK'ZLBS1=0.85×11.2=9.52Ω;
(2)动作时限
距离保护І段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定,人为延时为零,即t'=0s。
由于506后没有线路,故无需进行Ⅱ、Ⅲ段整定。
3.4.2距离保护Ⅲ段的整定计算
Zf·min=170.34Zdz'''=123.3t=1s
Klm=123.3/11.2=11>1.5满足要求
3.5断路器502、505装距离保护基本没作用,由于该系统是单电源供电,也不需装功率方向继电保护。
继电保护零序电流保护的整定计算和校验
4.1断路器506零序电流保护的整定计算和校验
4.1.1零序电流保护І段的整定计算
(1)躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3I0·max,即KK'=1.2,I0'·dz=KK'3I0·max=1.2×3×0.799=2.876KA
由于断路器506无下一回线路,所以无需整定零序保护的第П段
4.1.2零序电流保护Ш段的整定计算
(1)起动电流
①躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流Ibp·max,即
Ibp·max=0.865KA,K"'K=1.2,I0'''·dz=K"'KIbp·max=1.2×0.865=1.04KA
(2)灵敏度校验
作为本线路近后备保护时,按相邻线路保护范围末端发生接地故障时、流过本保护的最小零序电流3I0'''·min来校验,要求Klm≥2,即
Klm=3I0'''·min/I0'''·dz=3×0.712/1.04=2.05≥2,符合要求。
(3)动作时限
零序Ш段电流保护的起动值一般很小,在同电压级网络中发生接地地短路时,都可能动作。
为保证选择性各保护的动作时限也按阶梯原则来选择。
t'"=Δt=0.5
4.2断路器503零序电流保护的整定计算和校验
4.2.1零序电流保护І段的整定计算
(1)躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3I0·max,即KK'=1.2,I0'·dz=KK'3I0·max=1.2×3×1.048=3.77KA
由于断路器503无下一回线路,所以无需整定零序保护的第П段
4.2.2零序电流保护Ш段的整定计算
(1)起动电流
①躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流Ibp·max,即
Ibp·max=0.936KA,K"'K=1.2,I0'''·dz=K"'KIbp·max=1.2×0.936=1.28KA
(2)灵敏度校验
作为本线路近后备保护时,按相邻线路保护范围末端发生接地故障时、流过本保护的最小零序电流3I0'''·min来校验,要求Klm≥2,即
Klm=3I0'''·min/I0'''·dz=3×0.958/1.28=2.25≥2,符合要求。
(3)动作时限
零序Ш段电流保护的起动值一般很小,在同电压级网络中发生接地地短路时,都可能动作。
为保证选择性各保护的动作时限也按阶梯原则来选择。
t'"=Δt=0.5
4.3断路器504零序电流保护的整定计算和校验
4.3.1零序电流保护І段的整定计算
(1)躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3I0·max,即KK'=1.2,I0'·dz=KK'3I0·max=1.2×3×1.097=3.95KA
4.3.2零序电流保护П段的整定计算
(1)起动电流
零序П段的起动电流应与下一段线路的零序І段保护相配合。
该保护的起动电流I0''·dz为:
取KK''=1.2,
I0''·dz=KK''I0'·dz=1.2×2.876=3.45KA
(2)动作时限:
零序П段的动作时限与相邻线路零序І段保护范围相配合,动作时限一般取0.5s。
(3)灵敏度校验:
零序П段的灵敏系数,应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验,并满足Klm≥1.5的要求,即Klm=3I0·min/I0''·dz=3×1.898/3.45=1.65≥1.5
4.3.3零序电流保护Ш段的整定计算
(1)起动电流
与下一线路零序电流Ш段相配合就是本保护零序Ш段的保护范围,不能超出相邻线路上零序Ш段的保护范围。
当两个保护之间具有分支电路时(有中性点接地变压器时),起动电流整定为I0'''·dz=K"'KI0'''·dz下一线=1.1×1.04=1.144KA
(2)灵敏度校验
作为本线路近后备保护时,按相邻线路保护范围末端发生接地故障时、流过本保护的最小零序电流3I0'''·min来校验,要求Klm≥2,即
Klm=3I0'''·min/I0'''·dz=3×0.898/1.144=2.4≥2,符合要求。
(3)动作时限
零序Ш段电流保护的起动值一般很小,在同电压级网络中发生接地地短路时,都可能动作。
为保证选择性各保护的动作时限也按阶梯原则来选择。
t4'"=2Δt=1.0
4.4断路器501零序电流保护的整定计算和校验
4.4.1零序电流保护І段的整定计算
(1)躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3I0·max,即KK'=1.2,I0'·dz=KK'3I0·max=1.2×3×1.477=5.32KA
4.4.2零序电流保护П段的整定计算
(1)起动电流
零序П段的起动电流应与下一段线路的零序І段保护相配合。
该保护的起动电流I0''·dz为:
取KK''=1.2,
I0''·dz=KK''I0'·dz=1.2×3.95=4.74KA
(2)动作时限:
零序П段的动作时限与相邻线路零序І段保护范围相配合,动作时限一般取0.5s。
(3)灵敏度校验:
零序П段的灵敏系数,应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验,并满足Klm≥1.5的要求,即Klm=3I0·min/I0''·dz=3×1.66/
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 110 KV 线路 保护 课程设计
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)