110KV电网保护的方案设计书及整定计算Word文件下载.docx
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对系统继电保护来说,最大运行方式是用来确定保护装置的选择性,即确定保护装置的整定值;
最小运行方式用来校验保护装置的灵敏度。
1.流过保护的最大、最小短路电流计算的选择(按相间保护选择)
对单侧电源的辐射形网络,流过保护的最大短路电流出现最大运行方式下,选择所有机组、线路全部投入运行的方式。
而最小短路电流,则出现在最小运行方式下。
对于双侧电源的网络,一般与对侧电源的运行变化无关,可按单侧电源的方法选择。
对于环状网络中的线路,流过保护的最大电流应选择开环运行方式,开环点应选在所整定保护线路的相邻下一级线路上。
而对于最小短路电流,则应选闭环运行方式。
同时,再合理地停用该保护背后的机组、线路。
2.选取流过保护最大负荷电流的方法
按负荷电流整定的保护,需要考虑各种运行方式变化时出现的最大负荷电
流,一般应考虑以下的运行变化:
(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,负荷转移。
(3)环状网络的开环运行,负荷转移。
四.保护装置的相互配合原则
保护装置相互配合好,是保证系统安全运行的重要环节。
保护装置相互配合的关键是,电气动作参数和动作时限要同时很好地配合,也就是灵敏度和动作时限要同时满足相互配合的要求。
所谓灵敏度配合也就是保护范围相配合,即在各种可能出现的运行方式下,装在本侧的带时限动作的保护装置的保护范围,总是小于装在相邻元件上同它相配合的保护装置的动作范围,而且有足够的裕度。
实现灵敏度配合后,电网中任何地点发生故障时,离故障点最近的保护装置的灵敏度也最高。
所谓动作时限的配合,是指本侧保护装置的给定的动作时限应大于相邻元件同它相配合的保护装置的动作时限,而且有足够裕度。
1.双回线的保护与单回线的保护相配合
对于双回平行线路,一般都采用横联差动方向保护或电流平衡保护作为主保护。
这种保护都不需要与相邻元件的保护配合。
只有平行线的后备距离保护,才要考虑与相邻元件保护配合的问题。
2.环形电网保护的配合
一般应考虑线路保护相继动作,并按开环运行来整定。
本次设计的110KV电网线路保护的继电保护装置如下:
相间距离保护第I、II段作为线路AC、线路AB、线路BD相间短路的主保护,距离III段作为其后备保护。
对于平行线路CD采用横联差动保护作为主保护,三段式距离保护作为其后备本保护。
第1章元件参数的计算
为了计算方便选取基准容量=100MVA基准点压=115KV基准电抗
1.1电网中各元件参数有名值的计算
为了计算方便,将所有参数归算到110KV侧。
具体计算如下:
发电机、、、:
=====
==×
=76.13()
、:
=====()
变压器、:
====17.08()
====25.62()
===63.53()
===40.33()
线路参数:
===10()
===16()
===8()
===7.2()
1.2各元件参数标么值的计算
在一个电力系统中,电源的容量规格较多,电压等级多且接线比较复杂,
采用标么值计算后,具有计算结果清晰、便于迅速判断计算结果的正确性、可大
量简化计算等优点。
===
====
=
第2章短路电流的计算
计算短路电流的目的是为了选择保护方式和确定保护装置的整定参数。
因此
要求计算得比较准确。
本章只进行三相短路和两相金属性短路的计算。
计算短路
电流时,运行方式的确定非常重要,因为它关系到所选定的保护是否经济合理简
单可靠,以及是否能满足灵敏度的要求等一系列问题。
短路电流计算原则:
(1)忽略发电机、变压器、架空线路等阻抗参数的电阻部分,并假定旋
转电机的负序电抗等于正序阻抗。
(2)发电机及调相机的正序阻抗可采用t=0时的初瞬态电抗的饱和值。
(3)发电机电势可以假定均等于1(标么值)且相位一致。
(4)不考虑短路电流的衰减以及强励与调压器的作用。
(5)不计线路电容电流和负荷电流的影响。
(6)不计故障点的电阻和接地电阻。
2.1系统三相短路电流的计算
系统在最大运行方式下,开环运行。
所有电源都投入,计算
等值网络图如下:
(1)流过保护1的短路电流。
AC线路末端短路,断开CD线路。
==
(2)流过保护6的短路电流。
CD线路末端短路,断开BD线路。
(3)流过保护10的短路电流。
BD线路末端短路,断开AB线路。
(4)流过保护3的短路电流。
BA线路末端短路,断开AC线路。
(5)保护2的电流。
AB线路末端短路,断开BD线路。
(6)流过保护4的短路电流。
BD线路末端短路,断开CD线路。
(7)流过保护8的短路电流。
DC线路末端短路,断开线路AC。
(8)流过保护5的短路电流。
CA线路末端短路,断开AB线路。
=+==
2.2系统两相短路电流的计算
系统在最小运行方式下,电网开环运行,系统中的电源要有选择性的投入。
假设
投入计算
等值电路图如下:
(1)流过保护1的短路电流。
(2)流过保护6的短路电流。
CD线路末端短路,断开BD线路。
DB线路末端短路,断开AB线路。
(4)流过保护3的短路电流。
(5)流过保护2的短路电流。
(7)流过保护8的短路电流。
CA线路末端短路,断开线路AB。
将换算成有名值。
用公式
【一】系统在最大运行方式下:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
【二】系统在最小运行方式下:
第3章负荷电流的计算
为保证电网正常运行时过电流保护不误动;
外部故障切除后,保护能可靠地
返回时,需要进行正常运行时的最大负荷电流的计算。
AC段线路:
流过保护1的负荷电流,经过分析比较断开BD线路的负荷电流最大。
对于保护5无正方向负荷电流流过,不作计算。
CD段线路:
流过保护6的负荷电流,经过分析比较断开BD线路的负荷电流最大。
流过保护8的负荷电流,经过分析比较断开AC线路的负荷电流最大。
DB段线路:
流过保护10的负荷电流,经过分析比较断开AB线路的负荷电流最大。
流过保护4的负荷电流,经过分析比较断开AC线路的负荷电流最大。
AB段线路:
流过保护3的负荷电流,经过分析比较断开BD线路的负荷电流最大。
流过保护2的负荷电流,经过分析比较断开AC线路的负荷电流最大。
第4章电流保护的整定计算
在输电线路上发生短路故障时,其重要特征之一,是线路中的电流大大地增加。
过电流保护就是将被保护线路的电流接入过电流继电器,当线路中短路电流增长到超过规定值(即保护装置的动作电流)时就动作,并以时间来保证动作选择性的一种保护装置。
无时限电流速断只能保护线路的一部分。
限时电流速断虽能保护线路全长,但却不能作为下一线路的后备保护。
因此,还必须采用过电流保护作为本线路和下一段线路的后备。
采用三段式过电流保护,可以保证迅速而又选择地切除线路上的故障。
1、系统在最大运行方式下归算到保护安装处的母线的系统等值阻抗为:
2、系统在最小运行方式下归算到保护安装处母线的系统等值阻抗为:
4.1AC段线路电流保护的整定计算
4.1.1对于保护1,整定计算如下:
1、无时限电流速断保护的动作电流及保护范围的整定:
系统在最大运行方式下,C母线(QF5)三相短路时流过线路AC的最大短路电流为:
根据,线路AC(A侧)无时限电流速断保护的动作电流为:
其最大保护范围为:
>满足要求。
最小保护范围:
<O
2、限时电流速断保护的动作电流及灵敏系数的整定:
(1)、与相邻线路的电流速断保护相配合,则:
(2)、与变压器相配合,按躲过变压器低压侧母线三相短路时,流过线路AC的最大三相短路电流整定,即:
选以上较大者作为限时电流速断保护的动作电流,则
(3)灵敏度校验:
C母线短路时,流过AC线路的最小两相短路电流为:
其灵敏系数为:
<不满足要求。
按与变压器低压侧母线配合,取
<其灵敏系数也不满足要求。
4.1.2对于保护5的整定计算:
1、无时限电流速断保护的动作电流及保护范围的整定:
系统在最大运行方式下:
A母线(1QF)三相短路时,流过AC线路的最大短路电流为:
根据,线路AC(C侧)无时限电流速断保护的动作电流为:
所以不满足要求。
<0
无最小保护范围。
经计算表明线路AC段不能选电流保护。
4.2CD段线路电流保护的整定计算:
1、无时限电流速断保护的动作电流及其保护范围的整定:
在最大运行方式下,D母线(7QF)三相短路时流过线路CD的最大短路电流为:
则动作整定值为:
最大保护范围:
满足要求。
<不满足要求。
经计算CD段线路不能装设三段式电流保护。
4.3AB段线路电流保护的整定计算:
4.3.1对于保护2QF的整定计算:
在最大运行方式下,B点(3QF)三相短路时流过AB的最大短路电流为:
<
无最大保护范围。
2、限时电流速断保护动作电流及灵敏系数的整定:
与相邻线路的电流速断保护相配合,则:
灵敏度校验:
B母线(3QF)短路时,流过AB线路的最小两相短路电流为:
4.3.2对于3QF的整定计算:
系统在最大运行方式下,A侧(2QF)三相短路时,流过AB线路的最大短路电流为:
经计算得AB线路也不能装设电流保护。
由于各线路灵敏系数均不满足要求,保护的灵敏性差,所以不宜采用电流保护,改用距离保护。
第5章距离保护的整定计算
距离保护是根据故障点离保护装置处的距离来确定其动作的,较小受运行方式的影响,在110~220KV电网得到广泛应用。
本次设计的是110KV环形网络的线路保护,对于环形网络,为保证各线路保护都有足够的灵敏度和选择性,降低网络保护的动作时限,确定全线路均装三段式距离保护。
并且认为动作具有方向性。
整定计算的等值网络图如下:
5.1按正方向保护配合的整定计算
A母线侧电源:
在最大运行方式下:
在最小运行方式下:
B母线侧电源:
5.1.1对保护3的相间距离保护整定计算:
1.距离I段的整定:
(1)动作阻抗:
(2)动作时限:
,保护装置固有的动作时限。
2.距离保护段的整定:
(1)动作阻抗的整定:
与相邻下一线路AC中保护1的距离I段相配合。
其中:
则:
3.距离段的整定:
阻抗继电器采用接线,按躲过最小负荷阻抗整定计算。
(2)灵敏度校验:
1)作为本线路末端近后备时:
2)作为相邻线路末端短路远后备时的灵敏度系数。
5.1.2对保护10的相间距离保护整定计算:
1.距离I段保护整定计算:
2.距离Ⅱ段整定计算:
与相邻下一线路AB中保护3的距离I段配合。
=0.8(20=13.2(
(2)灵敏度校验:
满足要求.
(3)动作时限:
3.距离段整定计算:
(1)动作阻抗整定.阻抗继电器采用接线方式.按躲过最小负荷阻抗整定计算.
其中:
取
a.作为本线路末端短路近后备的灵敏系数:
> 满足要求.
b.作为相邻线路末端短路远后备时的灵敏系数:
> 满足要求.
CD段线路采用距离保护作为后备保护:
5.1.3对于6QF(或7QF)侧保护的整定:
1.距离段的整定:
2.距离段的整定:
(1)与相邻下一线路BD中保护10的距离I段配合.
=
由于变压器阻抗远大于线路阻抗,为保证灵敏性选阻抗值较小者作为动作值.
(2)灵敏度的校验:
3.距离段的整定:
(1)动作阻抗.阻抗继电器采用接线.按躲过最小负荷阻抗整定计算
的计算如下:
则
a.作为本线路末端近后备时
b.作为相邻线路末端短路远后备时的灵敏系数.
c.作为相邻变压器低压侧末端短路远后备时的灵敏系数:
5.1.4保护1的相间距离保护的整定计算:
1.距离I段的整定
2.距离段的整定:
(1)动作阻抗根据以下条件整定:
1)与下一线路CD中6保护(或保护7)的距离I段配合。
的求取:
当保护6的I段末端的短路时分支系数:
2)设CD平行线路中一条线路断开
由于变压器的阻抗远大于相邻线路阻抗,因此选较小者作为整定阻抗
即
不满足要求。
按相邻下一线路的距离段相配合进行整定。
满足要求。
3.距离段的整定:
(1)动作阻抗,阻抗继电器采用接线方式,按躲过最小负荷阻抗整定计算。
1)作为本线路末端近后备时的灵敏系数。
2)作为相邻线路末端短路的远后备保护时的灵敏系数。
a.相邻线路末端点短路时
b.相邻变压器低压侧出口点短路时
满足要求
5.2按反方向保护配合的整定计算
5.2.1保护5的相间距离保护的整定计算:
1.距离I段的整定:
2.距离段的整定:
与相邻下一线路AB中2保护的距离I段配合
不满足要求。
按相邻下一线路的距离段相配合进行整定
2.距离段的整定:
由于保护5无正负荷电流流过,不作段的整定计算。
5.2.2对于8QF(9QP)侧保护的整定计算:
1.距离I段的整定:
(1)与相邻下一线路AC中保护5的距离配合.
由于变压器的阻抗远大于线路的阻抗,选较小者作为动作值整定.
(1)动作阻抗,按躲过最小负荷阻抗整定计算.
a.作为本线路末端短路近后备时的灵敏系数.
5.2.3保护4的相间距离保护整定计算:
1.距离段整定计算:
2.距离的整定计算:
(1)与相邻下一线路BD中保护8(或保护9)的距离段配合。
其中
设CD平行线路中有一条线路断开。
=0.8
选较小者作为动作植整定.即
按相邻下一线路的距离段配合进行整定。
=0.8
3.距离保护段整定计算:
(1)动作阻抗整定.阻抗继电器采用0接线方式.按躲过最小负荷阻抗整定计算.
1)作为本线路末端短路后备的灵敏系数.
2)相邻变压器低压侧出口点短路时:
5.2.4对保护2的相间距离保护整定计算:
(1)动作阻抗的整定。
与下一线路BD中保护4的距离I段相配合.
则=17.03(
(1)动作阻抗.阻抗继电器采用接线,按躲过最小负荷阻抗整定计算:
则
a.作为本线路末端短路近后备时的灵敏系数:
> 满足要求。
b.作为相邻线路远后备时的灵敏系数:
>
第6章横联差动保护的整定计算
横联差动保护是利用比较两回线路的首端或末端电流的大小和方向构成的。
在35~110kv中等电压等级的平行双回线路上,普遍以横联差动保护为主保护。
与纵联差动保护相比,由于它不需要辅助导线,故保护装置结构比较简单,运行维护方便,性能也较好。
横联差动保护的整定计算:
1、电流起动元件的动作电流按以下三个条件整定,选其中最大值作为整定值.
(1)为防止外部短路时保护装置误动作,其动作电流按躲过外部短路时的最大不平衡电流整定.即
的计算分两种情况:
a.当D母线短路时,流过C母线侧电流互感器一次侧的最大短路电流
选变比为:
b.当C母线短路时,流过D母线侧电流互感器一次侧的最大短路电流
选较大者进行计算:
(2)按躲过单回线运行时的最大负荷电流整定,即
其中按两种情况计算:
a.流过C侧保护的最大负荷电流 选变比为:
b.流过D侧保护的最大负荷电流 选变比为:
c.当相继动作区边界发生不对称短路时,按躲过对侧断路器跳闸后流过本侧保护的非故障相电流整定,即
=分两种情况:
= 选变比为:
选取上述三种计算结果中的最大值作为起动元件的整定值,即
2、灵敏度校验
1)按在任何一侧跳开之后,线路末端短路时的灵敏度
满足要求.
2)按双回线路中的一回线路中点短路时,在两侧断路器均未跳开之前,其中一侧保护的灵敏系数为:
第7章110KV电网保护的评价与总结
在110kv及以上的线路上,如电网结构不很复杂,可以先考虑采用阶段式电流电压保护(带方向或不带方向)。
当不能满足选择性、灵敏性及快速性要求时,则采用距离保护。
本书中主要用的是距离保护和横差保护,电流保护不满足要求。
下面是对这三种保护的评价。
一.对距离保护的评价:
(1)选择性,根据距离保护的动作原理,它可以在任何形状的多电源网络中保证动作的选择性。
(2)快速性,保护装置的第段是瞬时动作的,但只能保护线路全长的80%~85%。
在两侧电源的线路有30~40%线路上的故障,要以一侧具有0.5秒的延时来切除。
这对有些线路,为了保证系统稳定工作和对用户连续供电,有时是不允许的。
(3)可靠性,以前生产的感应型距离保护装置,由于采用了较复杂的阻抗继电器和大量辅助继电器及串联接点,对这些继电器的接点需要进行专业的调整,使之协调动作,因此,保护装置的调试和运行维护比较复杂,并在一定程度上影响了保护装置的可靠性。
但目前生产的整流型距离保护和阻抗继电器已大为简化。
整个装置的调试也比感应型简单,因此可靠性比较高。
二.对电流保护的评价:
(1)选择性,无时限速断保护是依靠选择动作电流的方法来获得选择性的,而限时速断保护则同时依靠选择动作电流和动作时间来获得选择性。
所以,在原理上它们用于多电源和较复杂的网络上都能保证动作的选择性,这是速断保护的优点。
过电流保护完全依靠选择动作时间来获得选择性,所以它用在单电源辐射形线路上,能保证动作的选择性。
但在两端电源的线路上,在有些情况下则不能保证动作的选择性,必须考虑采用方向元件。
(2)快速性,无时限速断保护没有限时元件,只有保护本身继电器固有的动作时间(0.06~0.1秒),所以动作是迅速的。
限时速断保护的动作时间一般为0.5~0.6秒(有时为1秒)。
它的动作范围通常是被保护线路靠近末端的一部分。
当这部分短路时,保护安装处母线上的残余电压还有相当的数值,对无故障部分设备的运行影响较小,所以一般以0.5秒切除还是允许的。
这是速断保护的主要优点。
过电流保护的动
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- 110 KV 电网 保护 方案设计 计算