110kV继电保护课程设计Word文件下载.docx
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第四章电力网相间距离保护的配置和整定计算;
第五章电力网零序电流保护的配置和整定计算;
第六章自动重合闸的选择。
本次设计巩固了我所学过的专业理论知识,使我对电力系统和继电保护有了更加深刻的理解和认识!
第一章系统中各元件的主要参数的计算
已知基准值为:
MVA
KV则有:
A
1.1发电机参数的计算
发电机的电抗有名值计算公式:
(1-1)
发电机的电抗标幺值计算公式:
(1-2)
式中:
——发电机次暂态电抗
——发电机的额定电压KV
(4)在电网变压器中性点接地的数目和位置不变的条件下,当系统运行方式变化时,零序电流变化较小,因此,零序电流速断保护的保护范围长而稳定。
而相间短路电流速断保护,受系统运行方式变化的影响较大。
(5)采用了零序电流保护后,相间短路的电流保护就可以采用两相星形接线方式,并可和零序电流保护合用一组电流互感器,又能满足技术要求,而且接线也简单。
应该指出,在110KV及以上电压系统中,单相接地短路故障约占全部故障的80%~90%,而其它类型的故障,也往往是由单相接地发展起来的。
所以,采用专门的零序电流保护就有其更重要的意义。
因而,在大接地电流系统中,零序电流保护获得广泛的应用。
但是,零序电流保护也存在一些缺点,主要表现在以下两方面:
(1)于短线路或运行方式变化很大的电网,零序电流保护往往难于满足系统运行所提出的要求,如保护范围不够稳定或由于运行方式的改变需要新整定零序电流保护。
(2)220KV及以上电压的电力系统,由于单相重合闸的应用,影响了零序电流保护的正确工作,这时必须增大保护的起动值,或采取措施使保护退出工作,待全相运行后再投入。
第二章电网各个元件参数计算及负荷电流计算
2.1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×
502=132.25Ω;
电压标幺值:
E=E
(2)=1.05
2.2电网各元件等值电抗计算
2.2.1输电线路等值电抗计算
(1)线路L1等值电抗计算
正序以及负序电抗:
XL1=X1L1=0.4×
50=20Ω
XL1*=XL1/ZB=20/132.25=0.1512
零序电抗:
XL10=X0L1=3X1L1=3×
0.4×
50=60Ω
XL10*=XL10/ZB=60/132.25=0.4537
(2)线路L2等值电抗计算
XL2=X1L2=0.4×
40=16Ω
XL2*=XL2/ZB=16/132.25=0.121
XL20=X0L2=3X1L2=3×
40=48Ω
XL20*=XL20/ZB=48/132.25=0.363
(3)线路L3等值电抗计算
XL3=X1L3=0.4×
90=36Ω
XL3*=XL3/ZB=36/132.25=0.2722
XL30=X0L3=3X1L3=3×
90=108Ω
XL30*=XL30/ZB=108/132.25=0.8166
(4)线路L4等值电抗计算
XL4=X1L4=0.4×
25=10Ω
XL4*=XL4/ZB=10/132.25=0.0756
XL40=X0L4=3X1L4=3×
25=30Ω
XL40*=XL40/ZB=30/132.25=0.2268
2.2.2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
(2)变压器T3等值电抗计算
XT3=(UK%/100)×
103/SN)≈21.175Ω
XT3*=XT3/ZB=21.175/132.25=0.1601
(3)变压器T4、T5、T6、T7等值电抗计算
XT4=XT5=XT6=XT7=(UK%/100)×
103/SN)≈63.5Ω
XT6*=XT7*=XT4*=XT5*=0.4802
(4)变压器T8等值电抗计算
XT1=(UK%/100)×
103/SN)≈84.7Ω
XT8*=XT8/ZB=84.7/132.25=0.6405
2.2.3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×
0.8/50=0.2064
2.2.4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×
115×
0.8≈0.1255KA;
(2)D母线最大负荷电流计算
IfhD·
max=PfhDmaxVav2/1.732UCOSφ
=12×
0.8≈0.0753KA
2.2.5各线路运行方式下流过断路器的最大负荷电流
(1)保护1的最大运行方式:
发电机FI、P2、F3全投入,继开线路L1;
通
过保护1的最大负荷电流为
;
保护1的最小运行方式:
发电机F3停,线路全部运行。
(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:
(4)保护5的最大运行方式:
F1、F2、F3全投入,断开线路L1;
通过保护
5的最大负荷电流为
保护5的最小运行方式:
(5)保护7的最大运行方式:
F1、F2、F3全投,线路全部运行;
通过保护7
(6)保护3和保护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。
第三章短路电流计算
3.1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
3.2短路电流计算
3.2.1d1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
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
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流.
图3.2.1(c)零序短路电路图
XTT(0)=XT1(0)/2=0.1525
XT(0)=0.1525×
0.1601/(0.1525+0.0.1601)=0.0781
XTBL(0)=(0.4536+0.0781)×
0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.167
XTL(0)=(0.2268+0.6405)×
0.2401/(0.2268+0.6405+0.2401)=0.188
XTLB(0)=(0.363+0.167)×
0.188/(0.363+0.167+0.188)=0.1388
Xff1(0)=XL3(0)+XTLB(0)=0.8166+0.1388=0.9554
Iff1(0)*=E(0)/Xff1(0)=1.05/0.9554=1.099
Iff1(0)=Iff1(0)*IB=1.099×
0.502=0.552KA
3.2.2d2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
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
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流,如图3.2.2示
图3.2.2短路等值电路
XBL(0)=XL1(0)×
XTB(0)/(XL1(0))+XTB(0))=0.4536×
0.2401/(0.4536+0.2401)=0.157
XTL(0)=(XL4(0)+XT8(0))×
XTC(0)/(XL4(0)+XT8(0)+XTC(0))=0.188
XLB(0)=(XL2(0)+XBL(0))×
XTL(0)/(XL2(0)+XTBL(0)+XTC(0))=0.138
Xff2(0)=(XL3(0)+XT(0))×
XLB(0)/(XL3(0)+XT(0))+XLB(0))=0.1208
Iff2(0)*=E(0)/Xff2(0)=1.05/0.1208=8.692
Iff2(0)=Iff2(0)*IB=8.692×
0.502=4.3634KA
3.2.3d3发生短路时流过断路2
Xff3=XdT+XL=0.18255+0.5444=0.72695
Id3·
max*=E/Xff3=1.05/0.72695≈1.4444
max=Id3·
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
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流,如图3.2.3示
图3.2.3短路等值电路
XTL4(0)=(XL4(0)+XT8)×
(XL3(0)+XT)/(XL4(0)+XT8+XL3(0)+XT)
=(0.2268+0.6405)×
(0.8166+0.0781)/(0.2268+0.6405+0.8166+0.0781)
=0.4404
XTL2(0)=(XL2(0)+XTC)×
XTB/(XL2(0)+XTC+XTB)
=(0.363+0.2401)×
0.2401/(0.363+0.2401+0.2401)
=0.1717
XBL(0)=XTL4(0)×
XTL2(0)/(XTL4(0)+XTL2(0))=0.4404×
0.1717/(0.4404+0.1717)
=0.1235
Xff3(0)=XL1(0)+XBL(0)=0.4536+0.1235=0.5771
Iff3(0)*=E(0)/Xff3(0)=1.05/0.5771=1.819
Iff3(0)=Iff3(0)*IB=1.89×
0.502=0.913KA
3.2.4d4点发生短路时流过断路1
Xff4=XdT+XL1=0.18255+0.1512=0.33375
Id4·
max*=E/Xff4=1.05/0.33375≈3.146
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)×
=1.768×
=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
0.2981=3.0496
If
(2)=If
(2)*IB=3.0496×
0.502=1.531KA
If
(2)1*=If
(2)*×
=3.0496×
=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
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图3.2.4短路等值电路
X2(0)=(XL4(0)+XT8)×
XTC/(XL4(0)+XT8+XTC)
=(0.8166+0.6405)×
0.2401/(0.8166+0.6405+0.2401)
=0.2061
X1(0)=(XL1(0)+XT)×
XTB/(XL1(0)+XT+XTB)
=(0.4536+0.0781)×
0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)
=0.1654
Xff4(0)=X1(0)×
(X2(0)+XL2(0))/(X1(0)+XL2(0)+X2(0))
=0.1654×
(0.2061+0.363)/(0.1654+0.2061+0.363)
=0.1282
Iff4(0)*=E(0)/Xff4(0)=1.05/0.1282=8.193
Iff4(0)=Iff4(0)*IB=8.193×
0.502=4.113KA
3.2.5d4点发生短路时流过断路器2
其中:
Xff5=XdT+XL3+XL2=0.18255+0.2722+0.121=0.57575
Id5·
max*=E/Xff5=1.05/0.57575≈1.824
max=Id5·
max*IB=1.824×
0.502≈0.9155KA
图3.2.5短路等值电路
X50(0)=(XL4(0)+XT8)×
X32(0)=X50(0)×
XTC/(X50(0)+XTC)=0.4404×
0.2401/(0.4404+0.2401)=0.1554
Xff5(0)=(XL2(0)+X32(0))×
XTB/(XL2(0)+X32(0)+XTB)=0.1641
Iff5(0)*=E(0)/Xff5(0)=1.05/0.1641=6.399
Iff5(0)=Iff5(0)*IB=6.399×
0.502=3.212KA
3.2.6d5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
Xff6=XdT+XL1+XL2=0.18255+0.1512+0.121=0.45475
Id6·
max*=E/Xff6=1.05/0.45475≈2.309
max=Id6·
Xff6=Xd1+X2=0.18255+0.1361=0.31865
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×
流过断路器1、2、3、4、5和6的二相短路电流为:
0.502=0.7
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