1、电力系统继电保护设计电气工程系课程设计说书电力系统继电保护设计专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 电气工程系课程设计任务书 2011/2012学年上学期 年 月 日专业继保班级课程名称继电保护设计题目电力系统继电保护设计指导教师起止时间周数设计地点继电保护实验室设计目的：学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。设计任务或主要技术指标：设计进度与要求：12月20号 上网收集资料12月23号 整理资料并进行设计12月25号 对报告进行整理主要参
2、考书及参考资料：1李丹 王新第 杜维.光电耦合器的实用技巧(J) 自动化仪表 2003，6 2陈有卿 谢刚 新颖电子模块应用手册(M) 机械工业出版社 20033姚勇 李忠勤 水箱水位的模拟控制装置(J) 煤炭技术 2004，124刘瑞新 单片机原理及应用教程（M） 机械工业出版社 2003,75汤光华 宋涛 电子技术(M) 化学工业出版社 20056武庆生 仇梅 单片机原理与应用（M） 电子科技大学出版 1998,127朱定华 单片机原理与接口技术（M） 电子工业出版社 2001,4教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 年 月 日课程设计评定意见设计题目： 电力系统继电保护设计 学生姓名
3、： _ 专业_班级_评定意见：评定成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日评定意见参考提纲：1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。2.学生的勤勉态度。3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。摘 要为给电力系统进行继电保护设计，首先根据厂、所继电保护、自动装置、励磁装置、同期装置及测量表计的要求，配置相应的电流互感器及电压互感器，并选择出相应的电流互感器及电压互感器的型号和变比。编制34种运行方式。决定变压器中性点接地的位置及台数。根据发电机、变压器的形式和容量及出线的电压等级，配置发电机，变压器、母线及出线的继电保护方案，
4、并计算出相应的继电保护整定值。对电网各线路配置继电保护及重合闸方案，并计算出相应的继电保护定值。在原主接线图的基础上，绘制发电机，变压器（或发一变组），母线及出线继电保护，自动装置配置方案接线图一张。关键词：继电保护、短路电流、整定目录1 运行方式的选择 11.1 运行方式的选择原则 11.1.1 发电机、变压器运行方式选择的原则 11.1.2 变压器中性点接地选择原则 11.1.3 流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择 11.1.4 选取流过保护的最大负荷电流的原则 21.2 本次设计的具体运行方式的选择 22电网各个元件参数计算及负荷电流计算 22.1基准值选择 22.2电网各元件等
5、值电抗计算 22.2.1输电线路等值电抗计算 22.2.2变压器等值电抗计算 32.2.3最大负荷电流计算 33短路电流计算 43.1电网等效电路图 43.2短路电流计算 43.2.1 d1点发生短路时流过断路 43.2.2 d2发生短路时流过断路 63.2.3 d3发生短路时流过断路 73.2.4 d4点发生短路时流过断路 83.2.5 d4点发生短路时流过断路器 93.2.6 d5点发生短路时流过断路器 113.2.7 d6点发生短路时流过断路器 113.2.8 d6点发生短路时流过断路器 123.2.9 d8点发生短路时流过断路器 133.2.10 d8点发生短路时流过断路器 153.2
6、.11 d9点短路时流过断路器 163.2.12 d9点短路时流过断路器 174对所选择的保护装置进行综合评价 194.1 对零序电流保护的评价 194.2 电流保护的综合评价 194.3 距离保护的综合评价 19总结 20谢辞 21参 考 文 献 22 1 运行方式的选择1.1 运行方式的选择原则1.1.1 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。1
7、.1.2 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。1.1.3 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，流过保护的电大短路
8、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)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。1.1.4 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
9、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 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
10、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。2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=100MVA，基准电压：VB=115V。基准电流：IB=SB/1.732 VB=100103/1.732115=0.502KA；基准电抗：ZB=VB/1.732 IB=115103/1.732502=132.25；电压标幺值：E=E(2)=1.052.2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=0.450=20XL
11、1*= XL1/ ZB=20/132.25=0.1512零序电抗：XL10= X0L1= 3X1L1=30.450=60XL10*= XL10/ ZB=60/132.25=0.4537(2) 线路L2等值电抗计算正序以及负序电抗：XL2= X1L2=0.440=16XL2*= XL2/ ZB=16/132.25=0.121零序电抗：XL20= X0L2= 3X1L2=30.440=48XL20*= XL20/ ZB=48/132.25=0.363(3) 线路L3等值电抗计算正序以及负序电抗：XL3= X1L3=0.490=36XL3*= XL3/ ZB=36/132.25=0.2722零序电抗
12、：XL30= X0L3= 3X1L3=30.490=108XL30*= XL30/ ZB=108/132.25=0.8166(4) 线路L4等值电抗计算正序以及负序电抗：XL4= X1L4=0.425=10XL4*= XL4/ ZB=10/132.25=0.0756零序电抗：XL40= X0L4= 3X1L4=30.425=30XL40*= XL40/ ZB=30/132.25=0.22682.2.2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)(VN2103/ SN)40.333XT1*= XT2*=XT1/ ZB=40.333/132.25=0.
13、3050(2) 变压器T3等值电抗计算XT3=(UK%/100)(VN2103/ SN)21.175XT3*=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)(VN2103/ SN)63.5XT6*= XT7* = XT4*= XT5*=0.4802(4) 变压器T8等值电抗计算XT1=(UK%/100)(VN2103/ SN)84.7XT8*= XT8/ ZB=84.7/132.25=0.64052.2.3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11
14、0KV)IfhB max = IfhCmax = PfhBmax Vav2 / 1.732 U COS=20103/1.7321150.80.1255KA；(2) D母线最大负荷电流计算最大负荷电流计算(拆算到110KV)IfhD max = PfhDmax Vav2 / 1.732 U COS=12103/1.7321150.80.0753KA3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
15、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3.2.1 d1点发生短路时流过断路(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)=0.3637XGT3=XG3+XT3=0.2064+0.1601=0.3665XL=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=XGTXGT3/(XGT+XGT3)=0.36
16、370.3665/(0.3637+0.3665)=0.18255 Xff1=XdT+XL=0.18255+0.5444=0.72695Id1max*=E/Xff1=1.05/0.726951.4444Id1max=Id1max*IB=1.44440.5020.725KA(2)最小运行方式两相短路正序短路电流Xff1=Xd1+XT1XL=0.4224+0.3050+0.5444=1.2718Xff1(2)(2)=Xff1Ifa(1)(2)=Vf(0)/(Xff1Xff1(2)(2)=Vf(0)/2Xff1=1.05/21.2718=0.4128If(2)*=1.732Ifa(1)(2)=1.73
17、20.4128=0.7150If(2)=If(2)*IB=0.71500.502=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=0.1525XT(0) =0.15250.1601/(0.1525+0.0.1601)=0.0781XTBL(0) =(0.4536+0.0781)0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.167XTL(0) =(0.2268+0.6405)0.2401/(0.2268+0.6405+0.2401)=0.188XTLB(0) =(0.363+0.167)0.188/(0.
18、363+0.167+0.188) =0.1388Xff1(0)=XL3(0)+XTLB(0)=0.81660.1388=0.9554Iff1(0)*=E(0)/Xff1(0)=1.05/0.9554=1.099Iff1(0)=Iff1(0)*IB=1.0990.502=0.552KA3.2.2 d2发生短路时流过断路(1)最大运行方式正序短路电流 Xff2=XdT+XL3=0.18255+0.2722=0.45475Id2max*=E/Xff2=1.05/0.454752.309Id2max=Id2max*IB=2.3090.5021.159KA(2)最小运行方式两相短路正序短路电流 X2 =
19、(XL1+XL2)XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361Xff2=Xd1+X2=0.18255+0.1361=0.31865If(3)*= E/2Xff1=1.05/20.31865=1.6475If(3)=If(3)*IB=3.2950.502=0.827KAIf(2)*=1.732E/4Xff1=1.7321.05/40.31865=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=1.4290.502=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)
20、XTB(0)/(XL1(0)+XTB(0)=0.45360.2401/(0.4536+0.2401)=0.157XTL(0) =(XL4(0)+XT8(0)XTC(0)/(XL4(0)+XT8(0)+XTC(0)=0.188XLB(0) =(XL2(0)+XBL(0)XTL(0)/(XL2(0)+XTBL(0)+XTC(0)=0.138Xff2(0) =(XL3(0)+XT(0)XLB(0)/(XL3(0)+XT(0)+XLB(0)=0.1208Iff2(0)*=E(0)/Xff2(0)=1.05/0.1208=8.692Iff2(0)=Iff2(0)*IB=8.6920.502=4.3634
21、KA3.2.3 d3发生短路时流过断路(1)最大运行方式正序短路电流Xff3=XdT+XL=0.18255+0.5444=0.72695Id3max*=E/Xff3=1.05/0.726951.4444Id3max=Id3max*IB=1.44440.5020.725KA(2)最小运行方式两相短路正序短路电流Xff3=Xd1+XT1XL=0.4224+0.3050+0.5444=0.9996If(2)*=1.732E/2Xff1=1.7321.05/20.9996=0.9097If(2)=If(2)*IB=0.90970.502=0.4567KA(3)最大运行方式两相短路零序短路电流,如图3.
22、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) =0.4404XTL2(0) =(XL2(0)+XTC)XTB/(XL2(0)+XTC+XTB) =(0.363+0.2401)0.2401/(0.363+0.2401+0.2401) =0.1717XBL(0) =XTL4(0)XTL2(0)/(XTL4(0)+XTL2(0)=0.44040.1717/(0.4404+0.
23、1717) =0.1235Xff3(0)=XL1(0)+XBL(0)=0.45360.1235=0.5771Iff3(0)*=E(0)/Xff3(0)=1.05/0.5771=1.819Iff3(0)=Iff3(0)*IB=1.890.502=0.913KA3.2.4 d4点发生短路时流过断路(1)最大运行方式正序短路电流Xff4=XdT+XL1=0.18255+0.1512=0.33375Id4max*=E/Xff4=1.05/0.333753.146Id4max=Id4max*IB=3.1460.5021.579KA(2)最小运行方式短路正序短路电流X3 =(XL3+XL2)XL1/( X
24、L1+XL2+ XL3)=(0.2722+0.121)0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)=0.1156Xff2=Xd1+X3=0.18255+0.1156=0.2981If(3)*= E/Xff1=1.05/0.2981=3.522If(3)=If(3)*IB=3.5220.502=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)=1.7680.1512/(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
25、-0.491KA=1.277KAIf(2)*=1.732E/2Xff1=1.7321.05/20.2981=3.0496If(2)=If(2)*IB=3.04960.502=1.531KAIf(2)1*= If(2)*XL1/( XL1+XL2+ XL3)=3.04960.1512/(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=0.8470.502=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
26、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) =0.2061X1(0) =(XL1(0)+XT)XTB/(XL1(0)+XT+XTB) =(0.4536+0.0781)0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401) =0.1654Xff4(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) =0.1282Iff4(0
27、)*=E(0)/Xff4(0)=1.05/0.1282=8.193Iff4(0)=Iff4(0)*IB=8.1930.502=4.113KA3.2.5 d4点发生短路时流过断路器(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=0.57575Id5max*=E/Xff5=1.05/0.575751.824Id5max=Id5max*IB=1.8240.5020.9155KA(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
28、.121+ 0.1512)=0.1156Xff2=Xd1+X3=0.18255+0.1156=0.2981If(3)*= E/Xff1=1.05/0.2981=3.522If(3)=If(3)*IB=3.5220.502=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)=1.7680.1512/(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=1.277KAIf(2)*=1.732E/2Xff1=1.7321.
29、05/20.2981=3.0496If(2)=If(2)*IB=3.04960.502=1.531KAIf(2)1*= If(2)*XL1/( XL1+XL2+ XL3)=3.04960.1512/(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=0.8470.502=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3.2.5短路等值电路X50(0) =(XL4(0) +XT8)(XL3(0) +XT
30、)/(XL4(0) +XT8+XL3(0) +XT) =(0.2268+0.6405)(0.8166+0.0781)/(0.2268+0.6405+0.8166+0.0781) =0.4404X32(0) =X50(0)XTC /(X50(0)+XTC)=0.44040.2401/(0.4404+0.2401) =0.1554Xff5(0) =(XL2(0)+ X32(0)XTB/( XL2(0)+ X32(0)+XTB)=0.1641Iff5(0)*=E(0)/Xff5(0)=1.05/0.1641=6.399Iff5(0)=Iff5(0)*IB=6.3990.502=3.212KA3.2.6 d5点发生短路时流过断路器 (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.
