1、吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第 1 页 共 41 页序号（学号）： 20100090213吉林建筑大学城建学院 课 程 设 计 报 告110KV 线路继电保护课程设计姓 名 孙世康系 电气信息工程系专 业 电气工程及其自动化班 级 10-2 班指导教师 曲娜2014 年 1 月 5 日吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计（论文）第 2 页 共 41 页目 录摘 要 .IABSTRACT.第 1 章 绪论 .11.1 继电保护概要 .11.2 系统运行方式的确定 .21.2.1 线路运行方式选择原则 .21.2.2 变压器中性点接地选择原则 .21.2.3 发电机、变压器运行
2、方式选择的原则 .21.2.4 选取流过保护的最大负荷电流的原则 .31.2.5 流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择 .31.2 本次课程设计的内容及其要求 .31.2.1 设计内容 .31.2.2 设计要求 .41.3 本次课程设计的具体运行方式选择 .4第 2 章 电网各个元件参数的计算及负荷电流的计算 .62.1 基准值选择 .62.2 电网各元件等值电抗计算 .62.2.2 输电线路等值电抗计算 .72.2.3 变压器等值电抗计算 .92.2.4 最大负荷电流计算 .10第 3 章 短路计算 .113.1 短路电流 .113.1.1 短路电流介绍和分类 .113.1.2 计算目
3、的 .113.1.3 计算条件 .123.2 短路电流计算 .123.2.1 d1 点发生短路时流过断路器 1 电流 .133.2.2 d2 点发生短路时流过断路器 2 电流 .153.2.3 d3 发生短路时流过断路 2.16吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第 3 页 共 41 页3.2.4 d4 点发生短路时流过断路器 2.18第 4 章 继电保护距离保护的整定计算和校验 .204.1 距离保护介绍 .204.2 断路器 1 距离保护的整定计算和校验 .214.2.1 距离保护 段的整定计算 .214.2.2 距离保护段的整定计算和校验 .224.2.3 距离保护段的整定计算和校
4、验 .234.3 断路器 2 距离保护的整定计算和校验 .244.3.1 距离保护 段的整定计算 .244.3.2 距离保护段的整定计算和校验 .254.3.3 距离保护段的整定计算和校验 .264.4 断路器 3 距离保护的整定计算和校验 .274.5 断路器 4 距离保护的整定计算和校验 .274.5.1 距离保护 段的整定计算 .274.5.2 距离保护段的整定计算和校验 .284.5.3 距离保护段的整定计算和校验 .29第 5 章 继电保护零序电流保护的整定计算和校验 .315.1 断路器 1 零序电流保护的整定计算和校验 .315.1.1 零序电流保护 段的整定计算 .315.1.
5、2 零序电流保护段的整定计算 .315.1.3 零序电流保护 段的整定计算 .325.2 断路器 2 零序电流保护的整定计算和校验 .335.2.1 零序电流保护 段的整定计算 .335.2.2 零序电流保护段的整定计算 .345.2.3 零序电流保护段的整定计算 .345.3 断路器 3 零序电流保护 段的整定计算和校验 .355.4 断路器 4 零序电流保护的整定计算和校验 .365.4.1 零序电流保护 段的整定计算 .365.4.2 零序电流保护段的整定计算 .365.4.3 零序电流保护 段的整定计算 .375.5 对所选择的保护装置进行综合评价 .37吉林建筑大学城建学院电气信息工
6、程系课程设计（论文）第 4 页 共 41 页5.5.1 距离保护的综合评价 .385.5.2 对零序电流保护的评价 .38总 结 .39致 谢 .40参考文献 .41摘 要本次继电保护设计的是 110kv 电网线路上继电保护的方式进行的选择及整定计算。主要对线路进行相间继电保护方式、零序保护的选择和整定计算。通过对d1、d2、d3、d4 的短路电流的计算，然后对这四点进行距离保护和零序电流保护能对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。电力系统继电保护的基础知识，然后根据给定的 110KV 线路的接线图及参数。尤其是对继电保护、电力系统的电气部分有一定的研究。重点进行了电路的优化，短
7、路电流的求法，继电保护中电流保护、距离保护的具体计算。通过对所配置的继电保护进行继电保护整定计算和校验，论证继电保护配置的正确和精确度。关键字：电力系统继电保护；短路计算；距离整定保护；零序网络吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第 5 页 共 41 页ABSTRACTThe design of relay protection is the calculation of 110kV power line protection mode selection and tuning. The calculation of the main phase protection on line,
8、the selection and setting of zero sequence protection. Through the calculation of short circuit current of D1, D2, D3, D4, and then to the four of the distance protection and zero sequence current protection for the power system and its automation professional courses have a comprehensive understand
9、ing of. Power system relay protection of basic knowledge, and then according to the wiring diagram and the parameters of the given 110KV line. Especially the electrical part of the electric power system relay protection, has certain research. Emphasis is the optimization of the circuit, method for s
10、hort-circuit current calculation, specific protection, distance protection in current. Through setting calculation and verification of relay protection relay protection configuration, the relay protection is correctly configured and accuracy.Keywords: power system relay protection;short circuit calc
11、ulation;distance protection吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计（论文）第 6 页 共 41 页第 1 章 绪 论1.1 继电保护概要电力系统的运行中最常见也是最危险的故障是发生各种形式的各种短路。发生短路时可能会产生以下后果：1、电力系统电压大幅度下降，广大用户负荷的正常工作遭到破坏。2、故障处有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。3、电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命减少，甚至遭到破坏。4、破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。因此在电力系统中要求采取各种措施消除或减少发生事故的可能性，一
12、旦发生故障，必须迅速而有选择性的切除故障，且切除故障的时间常常要求在很短的时间内（十分之几或百分之几秒） 。实践证明只有在每个元件上装设保护装置才有可能完成这个要求，而这种装置在目前使用的大多数是由单个继电器或继电器及其附属设备的组合构成的，因此称为继电保护装置，它能够反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发生告警信号。继电保护的任务就是在系统运行过程中发生故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和出现不正常现象时（过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等） ，能够自动、迅速、有选择性且可靠的发出跳闸命令将故障切除或发出各种相应信号，从而减少
13、故障和不正常现象所造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统安全稳定的运行。吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第 7 页 共 41 页最早的继电保护装置是熔断器。以后出现了以断路器为核心的电磁式继电保护装置、电子式静态继电保护装置，最近发展迅速的以远动技术信息技术和计算机技术为基础的微机型继电保护装置；继电保护装置必须满足的四个基本要求：1、选择性：当系统发生故障时，继电保护装置只将故障设备切除，使停电范围尽量缩小，保证无故障部分继续运行。2、速动性：电力系统发生故障时，要求能快速切除故障以提高电力系统并列运行的稳定性；减少用户在电压降低的异常情况下的运行时间，使电动机不致因电压
14、降低时间过长而处于停止转动状态，并利于电压恢复时电动机的自起动，以加速恢复正常运行的进程；此外，还可避免扩大事故，减轻故障元件的损坏程度。3、灵敏性：是指保护对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反应能力，对于保护范围内故障，不论短路点的位置在哪里，短路类型如何，运行方式怎样变化，保护均应灵敏正确地反应。4、可靠性：就是在保护范围以内发生属于它应该动作的故障时，不应该由于它本身的缺陷而拒绝动作；而在其它任何不属于它动作的情况下，不应该误动作。1继电保护的基本概念在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害等） 、内部因素（绝缘老化，损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的
15、故障有：单相接地；三相短路；两相短路；两相接地短路；断线等。电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时失磁异步运行等。电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件。1.2 系统运行方式的确定1.2.1 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。吉林建筑大学城建学院电气信息工程
16、系课程设计（论文）第 8 页 共 41 页1.2.2 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。1.2.3 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
17、压器，一般应考虑其中容量最大的一台停用。1.2.4 选取流过保护的最大负荷电流的原则选取流过保护的最大负荷电流的原则如下：(1)备用电源自动投入引起的增加负荷。(2)并联运行线路的减少，负荷的转移。(3)环状网络的开环运行，负荷的转移。(4)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。1.2.5 流过保护的最大、电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；而最小短路电流，则出现在最小运行方式。对于双电源的网络，一般（当取 Z1=Z2 时）与对侧电源的运行方式无关，可按单侧电源的方法选择。对于环状网络中的线路，流
18、过保护的电大短路电流应选取开环运行方式，开环点应选在所整定保护线路的相邻下一线线路上。而对于电小短路电流，则应选闭环运行方式，同时再合理停用该保护背后的机组、变压器及线路。吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第 9 页 共 41 页(2)零序电流保护对于单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大零序短路电流与最小零序电流，其选择方法可参照相间短路中所述，只需注意变压器接地点的变化。对于双电源的网络及环状网，同样参照相间短路中所述，其重点也是考虑变压器接地点的变化。1.2 本次课程设计的内容及其要求1.2.1 设计内容(1) 发电厂最大发电容量 50+225=100MW，最小发电容量为 50MW
19、，正常发电容量为50+25=75MW。(2) 线路正、负序电抗 X1= X2=0.4/km, 零序电抗 X0=0.4/km。(3) 变压器均为 YN，D11，1102.5%/10.5KV, UK=10.5%(4) t=0.5S,负荷侧后备保护 tdz=1.5S,变压器和母线均配置有差动保护，Kzq=1.3(5) 发电厂升压变中性点直接接地，其他变压器不接地。图 1-1 电网接线图吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计（论文）第 10 页 共 41页1.2.2 设计要求主要技术要求：1、电网运行方式分析。2、各开关保护配置方案，计算配置各线路的保护及计算出各保护的二次动作值（设 x1=x2）
20、 。3、检验各保护的灵敏度。1.3 本次课程设计的具体运行方式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弊之前，首先应该分析运行方式。这里要着重说明继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大，继电保护的最小运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。因此，系统的最大运行方式不一定就是保护的最大运行方式；系统的最小运行方式也不一定就是保护的最小运行方式。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 和 G2 投入，发电机 G3 停运。对保护 1 而言，其最大运行方式应该是在系统最大运行方式下线路 L1 回路断开，其他设备全投；保护 1 的最小运行方式应该是：在系统的最小运行方式下线路 L1+L2 与 L3 并联运行。
