电力系统继电保护课程设计110KV.docx
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电力系统继电保护课程设计110KV
前言
1所做设计要求
1.1电网接线图
2.1.1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。
2.1.4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
对于环状网络中的线路,流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。
2.2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。
3电网各个元件参数计算及负荷电流计算
3.1基准值选择
基准功率:
SB=100MV·A,基准电压:
VB=115V。
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
3.2电网各元件等值电抗计算
3.2.1输电线路等值电抗计算
(1)线路L1等值电抗计算
XL1=X1L1=0.4×50=20Ω
XL1*=XL1/ZB=20/132.25=0.1512
(2)线路L2等值电抗计算
正序以及负序电抗:
XL2=X1L2=0.4×40=16Ω
XL2*=XL2/ZB=16/132.25=0.121
(3)线路L3等值电抗计算
正序以及负序电抗:
XL3=X1L3=0.4×90=36Ω
XL3*=XL3/ZB=36/132.25=0.2722
(4)线路L4等值电抗计算
正序以及负序电抗:
XL4=X1L4=0.4×25=10Ω
XL4*=XL4/ZB=10/132.25=0.0756
3.2.2变压器等值电抗计算
(1)变压器T1、T2等值电抗计算
XT1=XT2=(UK%/100)×(VN2×103/SN)≈40.333Ω
XT1*=XT2*=XT1/ZB=40.333/132.25=0.3050
(3)变压器T4、、T6、等值电抗计算
XT4==XT6==(UK%/100)×(VN2×103/SN)≈63.5Ω
XT6*=XT7*=XT4*=XT5*=0.4802
3.2.3发电机等值电抗计算
(1)发电机G1、G2电抗标幺值计算
XG1*=XG2*=Xd1SB/SG1=Xd1SBCOSφ/PG1=0.132×100×0.8/25=0.4224
(2)发电机G3电抗标幺值计算
XG3*=Xd3SB/SG3=Xd3SBCOSφ/PG3=0.129×100×0.8/50=0.2064
3.2.4最大负荷电流计算
(1)B、C母线最大负荷电流计算
最大负荷电流计算(拆算到110KV)
IfhB·max=IfhC·max=PfhBmaxVav2/1.732UCOSφ
=20×103/1.732×115×0.8≈0.1255KA;
3.2.5各线路运行方式下流过断路器的最大负荷电流
(2)保护2的最大运行方式:
发电机Fl、P2、F3全投入,断开L3回路;通
过保护2最大负荷电流为
。
保护2的最小运行方式;F3停,线路全部运行。
(3)保护4的最大运行方式:
Fl、F2、F3全投,继开线路L3;通过保护4
的最大负荷电流为
。
保护4的最小运行方式:
F3停,线路全部运行。
(6)保护6因正常运行时不可能有正向电流通过,要是有正向电流
通过,一定是线路发生故障。
为此,在保护3和保护7上只需判别电流(功率)的方向即可,故不用分析保护3和保护6的运行方式。
4短路电流计算
4.1电网等效电路图
由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的基础,因此分别考虑最大运行方式(三台发电机全部投入,系统环网取开网运行)时各线路未端短路的情况,最小运行方下(三台中最小的一台投入,系统按环网计算)时各线路未端短路的情况。
电网等效电路图如图3.1所示
图3.1电网等效电路图
4.2短路电流计算
4.2.1d1点发生短路时流过断路1
(1)d1点短路最大运行方式下等值图如图3.2.1(a)
3.2.1(a)d1点短路时最大运行方式下的等值电路图
进一步简化后得图3.2.1(b)
3.2.1(b)简化图
XGT=(XG1+XT1)×(XG2+XT2)/(XG1+XT1+XG2+XT2)=0.3637
XGT3=XG3+XT3=0.2064+0.1601=0.3665
XL=XL1+XL2+XL3=0.1512+0.121+0.2722=0.5444
图3.2.1(b)正序短路电路图
其中:
XdT=XGT×XGT3/(XGT+XGT3)=0.3637×0.3665/(0.3637+0.3665)=0.18255
Xff1=XdT+XL=0.18255+0.5444=0.72695
Id1·max*=E/Xff1=1.05/0.72695≈1.4444
Id1·max=Id1·max*IB=1.4444×0.502≈0.725KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
Xff1=Xd1+XT1+XL=0.4224+0.3050+0.5444=1.2718
Xff1
(2)
(2)=Xff1
Ifa
(1)
(2)=Vf(0)/(Xff1+Xff1
(2)
(2))=Vf(0)/2Xff1=1.05/2×1.2718=0.4128
If
(2)*=1.732Ifa
(1)
(2)=1.732×0.4128=0.7150
If
(2)=If
(2)*IB=0.7150×0.502=0.3589KA
4.2.2d2发生短路时流过断路2
(1)最大运行方式正序短路电流
Xff2=XdT+XL3=0.18255+0.2722=0.45475
Id2·max*=E/Xff2=1.05/0.45475≈2.309
Id2·max=Id2·max*IB=2.309×0.502≈1.159KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X2=(XL1+XL2)×XL3/(XL1+XL2+XL3)=XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2=0.18255+0.1361=0.31865
If(3)*=E/2Xff1=1.05/2×0.31865=1.6475
If(3)=If(3)*IB=3.295×0.502=0.827KA
If
(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.31865=1.429
流过断路器1、2、3、4、5和6的短路电流为:
If
(2)=If
(2)*IB=1.429×0.502=0.7163KA
4.2.3d3发生短路时流过断路2
(1)最大运行方式正序短路电流
Xff3=XdT+XL=0.18255+0.5444=0.72695
Id3·max*=E/Xff3=1.05/0.72695≈1.4444
Id3·max=Id3·max*IB=1.4444×0.502≈0.725KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
Xff3=Xd1+XT1+XL=0.4224+0.3050+0.5444=0.9996
If
(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.9996=0.9097
If
(2)=If
(2)*IB=0.9097×0.502=0.4567KA
4.2.4d4点发生短路时流过断路1
(1)最大运行方式正序短路电流
Xff4=XdT+XL1=0.18255+0.1512=0.33375
Id4·max*=E/Xff4=1.05/0.33375≈3.146
Id4·max=Id4·max*IB=3.146×0.502≈1.579KA
(2)最小运行方式短路正序短路电流
X3=(XL3+XL2)×XL1/(XL1+XL2+XL3)
=(0.2722+0.121)×0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)
=0.1156
Xff2=Xd1+X3=0.18255+0.1156=0.2981
If(3)*=E/Xff1=1.05/0.2981=3.522
If(3)=If(3)*IB=3.522×0.502=1.768KA
流过断路器1、4、5的三相短路电流为:
If(3)1=If(3)×XL1/(XL1+XL2+XL3)
=1.768×0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)
=0.491KA
流过断路器2、3的三相短路电流为:
If2(3)=If
(2)*-If1
(2)=1.768KA-0.491KA=1.277KA
If
(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.2981=3.0496
If
(2)=If
(2)*IB=3.0496×0.502=1.531KA
If
(2)1*=If
(2)*×XL1/(XL1+XL2+XL3)
=3.0496×0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)
=0.847
流过断路器1、4、5的短路电流为:
If1
(2)=If
(2)*IB=0.847×0.502=0.425KA
流过断路器2、3的短路电流为:
If2
(2)=If
(2)*-If1
(2)=1.531KA-0.425KA=1.106KA
4.2.5d4点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
其中:
Xff5=XdT+XL3+XL2=0.18255+0.2722+0.121=0.57575
Id5·max*=E/Xff5=1.05/0.57575≈1.824
Id5·max=Id5·max*IB=1.824×0.502≈0.9155KA
(2)最小运行方式短路正序短路电流
X3=(XL3+XL2)×XL1/(XL1+XL2+XL3)
=(0.2722+0.121)×0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)
=0.1156
Xff2=Xd1+X3=0.18255+0.1156=0.2981
If(3)*=E/Xff1=1.05/0.2981=3.522
If(3)=If(3)*IB=3.522×0.502=1.768KA
流过断路器1、4、5的三相短路电流为:
If(3)1=If(3)×XL1/(XL1+XL2+XL3)
=1.768×0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)
=0.491KA
流过断路器2、3的三相短路电流为:
If2(3)=If
(2)*-If1
(2)=1.768KA-0.491KA=1.277KA
If
(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.2981=3.0496
If
(2)=If
(2)*IB=3.0496×0.502=1.531KA
If
(2)1*=If
(2)*×XL1/(XL1+XL2+XL3)
=3.0496×0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)
=0.847
流过断路器1、4、5的短路电流为:
If1
(2)=If
(2)*IB=0.847×0.502=0.425KA
流过断路器2、3的短路电流为:
If2
(2)=If
(2)*-If1
(2)=1.531KA-0.425KA=1.106KA
4.2.6d5点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
其中:
Xff6=XdT+XL1+XL2=0.18255+0.1512+0.121=0.45475
Id6·max*=E/Xff6=1.05/0.45475≈2.309
Id6·max=Id6·max*IB=2.309×0.502≈1.159KA
(2)最小运行方式短路正序短路电流
X2=(XL1+XL2)×XL3/(XL1+XL2+XL3)=XL3/2=0.1361
Xff6=Xd1+X2=0.18255+0.1361=0.31865
If(3)*=E/2Xff1=1.05/2×0.31865=1.648
流过断路器1、2、3、4、5和6的三相短路电流为:
If(3)=If(3)*IB=1.648×0.502=0.827KA
If
(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.31865=1.429
流过断路器1、2、3、4、5和6的二相短路电流为:
If
(2)=If
(2)*IB=1.429×0.502=0.7163KA
4.2.7d6点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
其中:
Xff7=XdT+XL1+XL2+XL4=0.18255+0.1512+0.121+0.0756=0.53035
Id6·max*=E/Xff7=1.05/0.53035≈1.9798
Id7·max=Id7·max*IB=1.9798×0.502≈0.994KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X2=(XL1+XL2)×XL3/(XL1+XL2+XL3)=XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2+XL4=0.18255+0.1361+0.0756=0.39425
If
(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.39425=1.1532
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为:
If
(2)=If
(2)*IB=1.1532×0.502=0.5789KA
If
(2)=If
(2)*IB=1.1532×0.502=0.5789KA
4.2.8d6点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
其中:
Xff8=XdT+XL3+XL4=0.18255+0.2722+0.0756=0.53035
Id8·max*=E/Xff8=1.05/0.53035≈1.9798
Id8·max=Id8·max*IB=1.9798×0.502≈0.994KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X2=(XL1+XL2)×XL3/(XL1+XL2+XL3)=XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2+XL4=0.18255+0.1361+0.0756=0.39425
If
(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.39425=1.1532
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为:
If
(2)=If
(2)*IB=1.1532×0.502=0.5789KA
X4(0)=(XL2(0)+XTB)×(XL3(0)+XT)/(XL2(0)+XTB+XL3(0)+XT)
=(0.363+0.2401)×(0.8166+0.0781)/(0.363+0.2401+0.8166+0.0781)
=0.3603
X5(0)=X4(0)×XTC/(X4(0)+XTC)=0.3603×0.2401/(0.3603+0.2401)=0.1441
Xff8(0)=(XL4(0)+X5(0))×XT8/(XL4(0)+X5(0)+XT8)
=(0.2268+0.1441)×0.6405/(0.2268+0.1441+0.6405)
=0.2349
Iff8(0)*=E(0)/Xff8(0)=1.05/0.3882=4.4703
Iff8(0)=Iff8(0)*IB=4.4703×0.502=2.244KA
4.2.9d8点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为:
图3.2.9(a)正序短路电路图
图3.2.9(b)正序短路电路图
其中:
XT45=XT4×XT5/(XT4+XT5)=XT4/2=0.4802/2=0.2401
Xff9=XdT+XL1+XT45=0.18255+0.1512+0.2401=0.57385
Id9·max*=E/Xff9=1.05/0.57385≈1.8297
Id9·max=Id9·max*IB=1.8297×0.502≈0.919KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图3.2.9(c)短路等值电路
X3=(XL3+XL2)×XL1/(XL1+XL2+XL3)
=(0.2722+0.121)×0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)
=0.1156
Xff2=Xd1+X3+XTB=0.18255+0.1156+0.2401=0.5382
If
(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.5382=1.690
If
(2)=If
(2)*IB=1.690×0.502=0.8481KA
If
(2)1*=If
(2)*×XL1/(XL1+XL2+XL3)=1.690×0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)
=0.2356
流过断路器1、4、5、6的的短路电流为:
If1
(2)=If
(2)*IB=0.847×0.502=0.425KA
流过断路器2、3的的短路电流为:
If2
(2)=If
(2)*-If1
(2)=0.8481KA-0.2356KA=0.6125KA
4.2.10d8点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为:
图3.2.10(a)短路电路图
其中:
Xff10=XdT+XL1+XT45=0.18255+0.2722+0.121+0.2401=0.81585
Id10·max*=E/Xff10=1.05/0.81585≈1.287
Id10·max=Id10·max*IB=1.287×0.502≈0.646KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图3.2.10(b)短路电路图
X3=(XL3+XL2)×XL1/(XL1+XL2+XL3)
=(0.2722+0.121)×0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)
=0.1156
Xff2=Xd1+X3+XTB=0.18255+0.1156+0.2401=0.5382
If
(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.5382=1.690
If
(2)=If
(2)*IB=1.690×0.502=0.8481KA
If
(2)1*=If
(2)*×XL1/(XL1+XL2+XL3)
=1.690×0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)
=0.2356
流过断路器1、4、5、6的的短路电流为:
If1
(2)=If
(2)*IB=0.847×0.502=0.425KA
流过断路器2、3的的短路电流为:
If2
(2)=If
(2)*-If1
(2)=0.8481KA-0.2356KA=0.6125KA
4.2.11d9点短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为:
图3.2.11短路电路图(a)
图3.2.11短路电路图(b)
其中:
XT67=XT6×XT6/(XT6+XT7)=XT6/2=0.4802/2=0.2401
Xff11=XdT+XL1+XL2+XT67=0.18255+0.1512+0.121+0.2401=0.69485
Id110·max*=E/Xff11=1.05/0.69485≈1.5111
Id11·max=Id11·max*IB=1.5111×0.502≈0.7586KA
(2)
图3.2.11短路电路图(c)
X2=(XL1+XL2)×XL3/(XL1+XL2+XL3)=XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2+XTC=0.18255+0.1361+0.2401=0.55875
If
(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.55875=0.8140
流过断路器1、2、3、4、5和6的短路电流为:
If
(2)=If
(2)*IB=0.8140×0.502=0.4085KA
4.2.12d9点短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为:
图3.2.12(a)短路电路图
其中:
Xff13=XdT+XL1+XL2+XL4+XT8=0.18255+0.1512+0.121+0.0756+0.6405=1.17085Id13·max*=E/Xff13=1.05/1.17085≈0.8968
Id13·max=Id13·max*IB=0.8968×0.502≈0.4502KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图3.2.12(b)短路电路图
X2=(XL1+XL2)×XL3/(XL1+XL2+XL3)=XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2++XL4+XT8=0.18255+0.1361+0.0756+0.6405=1.03475
If(3)*=E/2Xff1=1.05/2×1.03475=0.5074
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为:
If(3)=If(3)*IB=0.5074×0.502=0.2547KA
If
(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×1.03475=0.4394
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为:
If
(2)=If
(2)*IB=0.4394×0.502=0.2206KA
4.2.13d10点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为:
图3.2.13(a)短路电路图
其中:
Xff13=XdT+XL1+XL2+XL4+XT8=0.18255+0.1512+0.121+0.0756+0.6405=1.17085
Id13·max*=E/Xff13=1.05/1.17085≈0.8968
Id13·max=Id13·max*IB=0.8968×0.502≈0.4502KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图3.2.13(b)短路电路图
X2=(XL1+XL2)×XL3/(XL1+XL2+XL3)=XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2++XL4+XT8=0.18255+0.1361+0.0756+0.6405=1.03475
If(3)*=E/2Xff1=1.05/2×1.03475=0.5074
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为:
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