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1、电力职业技术学院电力工程系毕业设计论文题 目 电力系统继电保护某110kV电力系统继电保护设计摘 要：本次毕业设计的主要内容是110kV电力系统继电保护的配置，并依据继电保护配置原理，对所选择的保护进行整定和灵敏性校验，确定方案中的保护。设计分为八个章节，第三、四章是计算系统的短路电流，确定运行方式；第五章是各种设备的保护配置。其中变压器保护包括保护原理分析、保护整定计算和灵敏性校验，主保护采用的是纵联差动保护和瓦斯保护，两者结合做到优势互补，后备保护是复合电压启动过电流保护。母线保护包括保护原理分析，采用了完全电流差动保护，简单可靠。110kV侧的输电线路采用了距离、保护，由于它的电压等级较
2、高，还考虑了零序电流、保护。对于发电机主保护采用了纵差动保护，后备保护采用了发电机定子绕组接地保护。关键词：短路电流,整定计算 灵敏度,继电保护 微机保护目 录1 开题报告12 方案比较23 确定运行方式43.1 标幺值计算43.2短路电流的计算53.3 确定运行方式194 短路计算214.1 各种运行方式下各线路电流计算214.2 各输电线路两相短路和三相短路电流计算225 继电保护的配置245.1 继电保护的基本知识2452 变压器的保护配置265.2.1 变压器配置265.2.2 保护配置的整定285.3 母线的保护配置315.3.1 保护配置的原理315.3.2电流差动保护配置的整定3
3、45.4输电线路保护配置355.4.1保护配置的原理355.4.2保护配置的整定385.5发电机保护配置435.5.1保护配置的原理435.5.2保护配置的整定456结论487总结与体会498谢辞509参考文献511、 开题报告由于电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术，计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新的活力。未来继电保护的发展趋势是向计算化，网络化及保护，控制，测量，数据通信一体化智能化发展。电能是一种特殊的商品,为了远距离传送,需要提高电压,实施高压输电,为了分配和使用,需要降低电压,实施低压配电,供电和用电。发电-输电-配电-用电构成了一个有
4、机系统。通常把由各种类型的发电厂,输电设施以及用电设备组成的电能生产与消费系统称为电力系统。电力系统在运行中,各种电气设备可能出现故障和不正常运行状态。不正常运行状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏,但是没有发生故障的运行状态,如:过负荷,过电压,频率降低,系统振荡等。故障主要包括各种类型的短路和断线,如:三相短路,两相短路,两相接地短路,单相接地短路,单相断线和两相断线等。本次毕业设计的主要内容是对110kV电力系统继电保护的配置，参照电力系统继电保护配置及整定计算，并依据继电保护配置原理，对所选择的保护进行整定和灵敏性校验从而来确定方案中的保护是否适用来编写的。设计分八大章节，其中
5、第三、四章是计算系统的短路电流，确定运行方式；第五章是对各种设备保护的配置，首先是对保护的原理进行分析,保护的整定计算及灵敏性校验。其中对变压器保护包括保护原理分析以及保护整定计算和灵敏性校验，其中主保护采用的是纵联差动保护和瓦斯保护，用两者的结合来做到优势互补，后备保护有复合电压启动过电流保护。母线保护包括保护原理分析，采用了完全电流差动保护，简单可靠。110kV输电线路采用了距离、保护，同时由于它的电压等级较高，我还考虑了零序电流、保护。对于发电机主保护采用了纵差动保护，后备保护采用了发电机定子绕组接地保护。由于本人水平有限，设计之中难免有些缺陷或错误，望批评指正。2 方案比较 本次毕业设
6、计的主要内容是对110kV电力系统继电保护的配置。可以依据继电保护配置原理，根据经验习惯，先选择两套初始的保护方案，通过论证比较后认可其中的一套方案，再对这套方案中的保护进行确定性的整定计算和灵敏性校验，看看它们是否能满足要求，如果能满足便可以采用，如果不能满足则需要重新选择，重新整定和校验。 确定两个初始方案如下：方案1：保护对象主保护后备保护变压器纵联差动保护、瓦斯保护复合电压启动过电流保护、过负荷保护母线电流相位比较式母线差动保护_输电线路距离、保护零序电流、保护发电机纵联差动保护定子绕组接地保护方案2：保护对象主保护后备保护变压器电流速断保护、瓦斯保护复合电压启动过电流保护、零序电流保
7、护母线电流相位比较式母线差动保护_输电线路距离、保护零序电流、保护发电机纵联差动保护定子绕组接地保护对于变压器而言，它的主保护可以采用最常见的纵联差动保护和瓦斯保护，用两者的结合来做到优势互补。因为变压器差动保护通常采用三侧电流差动，其中高电压侧电流引自高压熔断器处的电流互感器，中低压侧电流分别引自变压器中压侧电流互感器和低压侧电流互感器，这样使差动保护的保护范围为三组电流互感器所限定的区域，从而可以更好地反映这些区域内相间短路，高压侧接地短路以及主变压器绕组匝间短路故障。考虑到与发电机的保护配合，所以我们用纵联差动保护作为变压器的主保护，不考虑用电流速断保护。瓦斯保护主要用来保护变压器的内部
8、故障，它由于一方面简单，灵敏，经济；另一方面动作速度慢，且仅能反映变压器油箱内部故障，就注定了它只有与差动保护配合使用才能做到优势互补，效果更佳。后备保护首先可以采用复合低电压启动过电流保护，这主要是考虑到低电压启动的过电流保护中的低电压继电器灵敏系数不够高。由于发电机-变压器组中发电机才用了定子绕组接地保护，所以，变压器不采用零序电流保护。110kV侧的母线接线可以采用完全电流差动保护，简单，可靠也经济。对于110kV侧的输电线路，可以直接考虑用距离保护，因为在电压等级高的复杂网络中，电流保护很难满足选择性，灵敏性以及快速切除故障的要求，因此这个距离保护也选择得合理，同时由于它的电压等级较高
9、，我们还应该考虑给它一个接地故障保护，先选择零序电流保护，因为当中性点直接接地的电网(又称大接地电流系统)中发生短路时,将出现很大的零序电流,而在正常运行情况下它们是不存在的。因此,利用零序电流来构成接地短路的保护,就有显著的优点。发电机则采用纵联差动保护作为主保护，定子绕组接地保护作为后备保护。综上所述，方案1比较合理，方案1保护作为设计的初始保护，在后续章节对这些保护进行整定与校验，是否符合设计要求。3 确定运行方式3.1 标幺值计算 本次设计中取=100MVA, ,系统用一个无限大功率电流代表，它到母线的电抗标幺值。 各元件的电抗标幺值计算如下： 变压器 变压器的各绕组短路电压分别为：
10、所以，变压器的电抗值为 变压器 变压器 线路 线路 线路 线路 所以，110kV电力系统继电保护的等值网络如图3.1所示。图3.1 110kV电力系统等值网络3.2短路电流的计算110kV电力系统正常运行时，发电机存在三种运行情况，即：两台发电机同时运行、一台发电机退出运行另一台单独运行和两台同时运行；变压器有两种运行方式，即：一台变压器退出另一台变压器单独运行和两台变压器同时运行。下面分别分析各种情况下系统运行时的转移电抗，计算电抗和短路电流。（一）两台发电机同时运行，变压器同时投入运行。 进行网络化简： 将组成的三角形电路化简为由组成的星形电路，计算如下： 系统的等值化简网络如图3.2所示
11、。图3.2 系统的等值化简网络（1）转移电抗和计算电抗计算 当发生短路时 =0.18所以，点发生短路时的等值网络如图3.3所示。图3.3 点发生短路时的等值网络系统S对短路点的计算电抗为： 发电机对短路点的计算电抗为： 当发生短路时 =0.21所以，点发生短路时的等值网络如图3.4所示。图3.4 点发生短路时的等值网络系统S对短路点的计算电抗为： 发电机对短路点的计算电抗为： 当发生短路时 所以，点发生短路时的等值网络如图3.5所示。图3.5 点发生短路时的等值网络S点对的转移电抗为： F点对的转移电抗为为： 化简的等值网络如图3.6所示。图3.6 化简的等值网络系统S对短路点的计算电抗为：
12、发电机对短路点的计算电抗为： （2）由计算曲线数字表查出短路电流的标幺值如。 （3）计算短路电流有名值。 各点发生短路时，各电源的基准电流分别为： 系统S 发电机 查表得短路电流的标幺值和有名值如表3.1。表3.1 短路电流表短路点时间系统S发电机短路点总电流/kA处短路4 S标么值1.13标么值2.4914.27有名值/kA0.57有名值/kA13.70处短路4 S标么值0.63标么值2.4713.90有名值/kA0.32有名值/kA13.58处短路4 S标么值0.57标么值2.5214.13有名值/kA0.29有名值/kA13.84（二）发电机停运运行时，系统的等值网络如图3.7所示。图3.7 系统的等值网络 进行网络化简： =0.0997 系统的等值化简网络如图3.8所示。图3.8 系统的等值化简网络（1）转移电抗和计算电抗计算 当发生短路时 =.178 所以，点发生短路时的等值网络如图3.9所示。图3.9 点发生短路时的等值网络系统S对短路点的计算电抗为： 发电机对短路点的计算电抗为： 当发生短路时
