继电保护课程设计报告

精品文档南京工程学院课程设计说明书(论文)题 目 某110kV电网继电保护配置 与整定计算的部分设计 课 程 名 称 电力系统继电保护 院（系、部、中心） 电力工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 工程实践中心9-322 指 导 教 师 设计起止时间：2011年12月5日至2011年12月16日.目 录1 课程设计任务及实施计划11.1已知条件11.2参数选择与具体任务21.3保护配置及整定计算任务分析21.4实施计划22 零序短路电流计算.42.1各元件电抗标幺值计算42.2各序阻抗化简52.3各序等值电抗计算72.4零序电流计算72.5互感器的选择83继电保护整定计算.93.1距离保护93.2 零序电流保护113.3 RCS941线路保护装置的整定134 结论14参考文献141 课程设计任务及实施计划1.1 已知条件本次所接受的课程设计的任务为选题一，接线简图如图1.1所示。图中BC线路为开环运行，本人整定AB线路的A侧保护。已知参数如下：图1.1 110kV系统接线简图（1） 线路AB、BC、CA、BS的负荷的自起动系数；（2） 发电厂各发电机组的次暂态电抗均为=0.129（按自身额定容量的标么值）；功率因数为均为0.85。最大发电容量为3台同时投运，最小发电容量为投入最小容量的一台发电机。（3） 变电所引出线上后备保护动作时间如图，后备保护时限级差t0.5s；（4） 线路的正序电抗每公里均为0.4/KM；零序阻抗为1.2/KM；发电机，变压器参数按照图示额定值计算；变压器零序阻抗是正序阻抗的80%。（5） 电压互感器的变比kV，线路电流互感器变比可根据线路额定电流选择。（6） 系统最大及最小的正序、零序等值阻抗都已折算到100MVA标准容量下，变压器的短路电压百分比按本变压器额定容量给出，两台主变的变电所，正常运行时只投入一台，高峰负荷时才投入两台。具体参数见任务安排表。1.2参数选择与具体任务对应继保081课程设计任务具体参数安排，本次设计所涉及的具体参数如表1.1所示。表1.1 各元件参数元件主要参数标幺值发电机容量P（MW）COSXd正序负序零序XG11250.850.1290.087720.08772无XG21250.850.1290.087720.08772无XG31250.850.1290.087720.08772无变压器短路电压百分比UK%容量S（MVA）正序负序零序XT112.531.50.3968253970.3968253970.317460317XT212.531.50.3968253970.3968253970.317460317XT410.531.50.3333333330.3333333330.266666667XT510.531.50.3333333330.3333333330.266666667XT610.5250.420.420.336XT710.5250.420.420.336线路单位长度电抗x1长度（kM）正序负序零序XAB0.4200.0604914930.0604914930.18147448XBC0.4180.0544423440.0544423440.163327032XCA0.4200.0604914930.0604914930.18147448XSC0.4270.0816635160.0816635160.2449905481.3保护配置及整定计算任务分析根据继电保护和安全自动装置技术规程的第2.6.2.1条，以及2.6.3.3还有2.6.4.1条，110kV线路一般配置距离保护作为反应相间故障的保护，配置零序电流方向保护或接地距离保护作为接地故障的保护，采用远后备保护方式。当距离、零序电流保护灵敏度不满足要求或110kv线路涉及系统稳定运行问题或对发电厂、重要负荷影响较大时，应装设全线路快速动作的纵联保护作为主保护，距离、零序电流（接地距离）保护作为后备保护。本次设计的整定对象为AB线路的B侧保护，需要考虑其相间距离保护I、II、III段的整定，接地距离保护I、II、III段的整定（整定值与相间距离相同），零序电流保护I、II、III段的整定，为简化起见，只需计算A母线处、B母线处的单相接地短路电流及两相接地短路电流；A母线处三相短路电流。1.3实施计划根据课程设计任务书，本次课程设计的具体实施计划如下：12月5日：熟悉任务书12月6日： 保护方式的选择与配置。12月7日： 计算发电机、变压器、线路的参数；绘制正序、零序网络，并填入表格中。12月89日： 相间短路保护整定计算12月1213日：接地短路保护整定计算。12月1415日：整理说明书。校验数据，完成报告。12月16日： 课程设计考核。2 零序短路电流计算2.1各元件电抗标幺值计算（1） 基准值选取：SB=100MVA UB=115KVA 则（2） 各元件电抗标幺值计算公式： 发电机计算式： 式（2.1）变压器计算式： 式（2.2） 线路阻抗计算式： 式（2.3）表2.1 各元件电抗标幺值元件主要参数标幺值发电机容量P（MW）COSXd正序负序零序XG11250.850.1290.087720.08772无XG21250.850.1290.087720.08772无XG31250.850.1290.087720.08772无变压器短路电压百分比UK%容量S（MVA）正序负序零序XT112.531.50.3968253970.3968253970.317460317XT212.531.50.3968253970.3968253970.317460317XT410.531.50.3333333330.3333333330.266666667XT510.531.50.3333333330.3333333330.266666667XT610.5250.420.420.336XT710.5250.420.420.336线路单位长度电抗x1长度（kM）正序负序零序XAB0.4200.0604914930.0604914930.18147448XBC0.4180.0544423440.0544423440.163327032XCA0.4200.0604914930.0604914930.18147448XSC0.4270.0816635160.0816635160.2449905482.2各序阻抗化简图2.1 110kV系统接线简图系统为开环运行，整定线路为AC，在AC线路末端设置短路点K1,计算各种运行方式下流过线路的零序电流。2.2.1 正序网络及化简图2.2 正序等值网络图2.2.2 负序网络及化简图2.3负序等值网络图2.2.3 零序网络及化简图2.4 零序等值网络图 注：等值网络图中XG只是发电机等效电抗，不同运行方式其值不同2.3各序等值电抗计算2.3.1 K1点发生接地故障表2.2 K1点接地短路时系统各序阻抗参数系统运行方式正序等值阻抗(p.u.)负序等值阻抗(p.u.)零序等值阻抗(p.u.)最大运行方式0.1692466180.1692466180.377110676最小运行方式0.18811410.18811410.4157864222.4零序电流计算2.4.1单相接地短路时： 式（2.10）2.4.2两相接地短路时： 式（2.11）注：系统最大运行方式下，同一变电站内零序阻抗最大的那台变压器中性点接地表2.3 K1点零序电流计算结果系统运行方式接地短路类型零序电流标么值有名值/kA最大运行方式单相接地1.3974210920.701505388最小运行方式1.2626029520.633826682最大运行方式两相接地1.0828745910.543603045最小运行方式0.9806931490.4923079612.5互感器的选择2.5.1电流互感器的选择测量仪表用互感器的一次电流一般应取。其中为发电机或变压器的额定电流，对线路应是最大负荷电流。2.1.1 线路AB的额定电流 A所用电流互感器的一次电流 式（2.12）选用一次额定电流为800A的型号2.1.2 标准电流互感器二次额定电流为5 A或1A。本次设计中选择5A。2.5.2电压互感器电压互感器的变比选为3继电保护整定计算3.1距离保护3.1.1相间距离I段（1） 动作阻抗一次值（2） 作阻抗二次值 （3） 动作时间：3.1.2 相间距离II段（4） 动作阻抗 （5） 动作阻抗二次值 （6） 灵敏度校验： （7） 满足要求（8） 动作时间： 3.1.3 相间距离III段（1） 动作阻抗（按躲开最小负荷阻抗整定）：（2）（3）（9） 动作阻抗二次值 式（3.4）（10） （11） 注：采用全阻抗特性（12） 灵敏度校验，作近后备时：（13） 满足要求 动作时间：表3.1 相间距离保护整定二次值计算项目动作阻抗灵敏度校验动作时间距离保护段3.3143无0s距离保护段3.3143满足要求0.5s距离保护段11.029满足要求2s3.2接地距离保护计算3.2.1 接地距离I断（3） 动作阻抗一次值（4） 动作阻抗二次值 （5） 动作时间：3.2.2 接地距离II段（6） 动作阻抗 （7） 动作阻抗二次值 （8） 灵敏度校验： 满足要求（9） 动作时间： 3.2.3 接地距离III段（10） 动作阻抗 （11） 动作阻抗二次值 （12） 灵敏度校验： （13） 满足要求 动作时间：接地距离保护整定二次值计算项目动作阻抗灵敏度校验动作时间接地距离保护段2.694无0s接地距离保护段3.77满足要求0.5s接地距离保护段3.77满足要求2s3.3 零序电流保护3.3.1零序段本次设计所涉及网络为配电网络，不考虑系统发生振荡的情况，因此不设两个I段，其整定原则是：按躲过被保护线路末端发生单相或两相接地短路时流过本线路末端的最大零序电流。（1）动作电流一次值 （2）动作电流二次值（3）动作时间： 3.3.2零序II段（14） 按照躲开在下级线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流来整定（1） 动作电流一次值： 式中下线路零序段的动作电流； 可靠系数； 分支系数；（2）动作电流二次值（3）动作时间： 式3.3.3零序III段表3-2零序电流保护整定值二次值计算项目动作电流灵敏度校验动作时间零序电流保护段27.3587满足要求0s零序电流保护II段1.61359满足要求0.5s零序电流保护段3满足要求0.5s3.4RCS941线路保护装置的整定RCS-941系列装置为由微机实现的数字式高压输电线路成套保护装置，可用作110kV电压等级输电线路的主保护及后备保护。其包括完整的三段相间和接地距离保护、四段零序方向过流保护和低周保护；装置配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能、频率跟踪采样功能；装置还带有跳合闸操作回路以及交流电压切换回路。具体的保护整定参数如表所示。表继电保护与系统自动装置整定通知书站名设备名称110KV线路互感器变比CT：500/5、PT：110/0.1变更理由线路分割最大负荷电流250A最低运行电压90KV保护装置型号：RCS941A 距离及零序保护和重合闸定值清单1电流变化量起动值120/0.5A26零序过流段时间0.3S2零序起动电流120/0.5A27零序过流段定值480/2A3负序起动电流120/0.5A28零序过流段时间0.6S4零序补偿系数0.5529零序过流段定值288/1.2A5振荡闭锁过流10A30零序过流段时间1.1S6接地距离段定值13.75/331零序过流加速段1200/5A7距离段时间0S32相电流过负荷定值288/1.2A8接地距离段定值13.75/333相电流过负荷时间5S9接地距离段时间0.3S34低周滑差闭锁定值5HZ/S10接地距离段定值22.9/535低周低压闭锁定值60V11接地段四边形22.9/536低周保护低频定值48HZ12接地距离段时间1.1S37低周保护时间定值10S13相间距离段定值13.75/338TV断线过流段定值1200/5A14相间距离段定值22.9/539TV断线过流段时间0.3S15相间距离段时间0.3S40TV断线过流段定值480/2A16相间距离段定值114.58/2541TV断线过流段时间2S17相间段四边形114.58/2542固定角度差定值 018相间距离段时间2S43重合闸时间2S19正序灵敏角7244同期合闸角 020零序灵敏角7245线路正序电抗1.46/0.3221接地距离偏移角30度46线路正序电阻0.46/0.122相间距离偏移角15度47线路零序电抗3.94/0.8623零序过流段定值1200/5A48线路零序电阻1.28/0.2824零序过流段时间0S49线路总长度3.7KM25零序过流段定值720/3A50线路编号16894 结论在110kV电压等级中通常配置一套线路微机保护，保护主要有相间距离保护、接地距离保护、零序电流保护，三相一次重合闸。相间距离保护和零序电流保护的整定计算是这次实习的要内容，此外还对保护进行了相关的校验，这次实习是一次贴近系统现状的练习，对以后在工作是一次不可多得的经验。零序电流保护能区分正常运行和短路故障，并且能区分短路点的远近，一边在近处故障时较短时间内切除故障，满足选择性的要求。零序电流保护能够弥补接地距离因过渡电阻的存在而导致灵敏度不足的缺陷，作为110KV线路接地主保护。在零序短路电流计算之前，要对系统和各设备在最大运行方式和最小运行方