电气工程及其自动化专业毕业论文设计

1、电气工程及其自动化专业毕业论文设计毕业论文题目电气工程及其自动化专业毕业设计论文课程 电力调度自动化专业电气工程及其自动化2012年 9月 10日目录第 1 章 绪 论第11节电力系统继电保护的作用第1 2节 继电保护的基本特性1 2 1选择性2 2 2速动性3 2 3灵敏性4 2 4可靠性第 2 章 发电机变压器 线路的参数计算第 21 节 元件参数的意义第 22 节 系统元件参数的计算5 2 1 元件参数计算原则2 2 2 元件参数一览表第 3 章 电流 电压互感器及变压器中性点的选择第 31 节 输电线路电流电压互感器的选择311 输电线路CT 的选择312 输电线路PT 的选择第 32

2、 节 变压器中性点的选择321 变压器中性点的选择原则第 4 章 系统运行方式的选择第 41 节系统最大最小运行方式的意义第 42 节 系统运行方式的选择第 5 章 短路计算第 51 节 短路的概述511 短路的后果第 52 节短路计算的意义521 短路计算的目的522 计算短路电流的基本程序第 52 节短路计算531短路电流计算结果第 6 章相间距离保护整定和灵敏度检验第 61 节 概述611 距离保护的基本概念612 阻抗继电器613 距离保护的基本特性第 62 节 相间距离保护装置各保护段定值配合的原则621 距离保护定值配合原则第 63 节 距离保护整定计算631距离保护I段整定计算6

3、32 距离保护II 段整定计算633 距离保护III 段整定计算第 64 节 距离保护整定和灵敏度校验641 1 号断路器距离保642 2 号断路器距离保643 3 号断路器距离保644 5 号断路器距离保第 7 章 电力网零序继电保护方式选择与整定计算第 71 节 概述711 零序保护原理7 1 2 零序电流保护的特点第 72 节零序电流保护整定计算的运行方式分析721接地短路电流电压的特点722接地短路计算的运行方式选择723流过保护最大零序电流的运行方式选择第 73 节 零序电流保护的整定计算731零序电流保护I 段的整定732零序电流保护II 段的整定733零序电流保护III 段保护的

4、整定第 8 章 自动重合闸选择及整定第81节自动重合闸的选择第82节自动重合闸的基本要求第83节自动重合闸整定计算831 自动重合闸整定原则831 自动重合闸整定结果第 9 章 发电机变压器保护第 9 1 节发电机保护911 发电机保护整定原则912发电机变压器组913 发电机保护整定结果详见计算书第8 章 42-45 页第 9 2 节 变压器保护整定921 变压器保护整定922发电机变压器保护整定923 变压器保护整定结果详见计算书第8 章 45-47 页第10章 WXB11C型微机继电保护装置的介绍与整定第 101 节 装置介绍1011 装置硬件特点1012 保护配置及特点1013 主要技

5、术数据1014 交流回路过负载能力1015 功耗1016 整定范围1017 精确工作范围1018 精度1019 整组动作时间10110允许环境温度10111 湿度10112 振动10113绝缘耐压10114 抗干扰性第102节WXB-11C散机继电保护整定原则10 2 1 距离保护定值整定计算10 2 2 距离保护定值清单1022零序保护及重合闸整定第103节WXB-11C型微机保护性能分析1031 距离保护1032零序保护致谢第 1 章 绪 论第1 1节 电力系统继电保护的作用电力系统的运行要求安全可靠电能质量高经济性好但是电力系统的组成元件数量多结构各异运行情况复杂覆盖的地域辽阔因此受自然

6、条件设备及人为因素的影响可能出现各种故障和不正常运行状态故障中最常见危害最大的是各种型式的短路为此还应设置以各级计算机为中心用分层控制方式实施的安全监控系统它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施控制这样才能更进一步地确保电力系统的安全运行第1 2节 继电保护的基本特性动作于跳闸的继电保护在技术上一般应满足四个基本要求即选择性速动性灵敏性和可靠性2 快速切除故障可以减少发电厂厂用电及用户电压降低的时间加速恢复正常运行的过程保证厂用电及用户工作的稳定性因此快速切除短路故障所有电动机在故障切除后都可以继续正常运行因而保证发电厂和用户工作的稳定性通常要求在发电厂母线上的引出线上发生短路故障机端母线电

7、压下降到额定电压60 以下时必须无时限地切除故障3 快速切除故障可以减轻电气设备和线路的损坏程度4 快速切除故障可以防止故障的扩大提高自动重合闸和备用电源或设备自动投入成功率从上述理由可知快速切除鼓掌对提高电力系统运行的可靠性具有重大的意义切除故障的时间是指从发生短路故障的时刻起到断路器跳闸电弧熄灭为止的时间它等于继电保护装置的动作时间与断路器跳闸时间之和所以为了保证快速切除故障除了加快保护装置的动作时间之外还必须采用快速跳闸断路器1 2 3 灵敏性所谓继电保护装置的灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时保护装置的反映能力1 2 4 可靠性所谓保护装置的可靠性是指

8、在拨户范围内发生的故障该保护应该动作时不应该由于它本身的缺陷而拒绝动作而在不属于它动作的任何情况下则应该可靠不动作要求继电保护装置有很高的可靠性是非常重要的因为博爱户装置的拒绝动作或误动作都将给电力系统和用户带来严重的损失所以在设计安装和维护继电保护装置时必须满足可靠性的要求以上四个基本要求是设计培植和维护继电保护的依据又是分析评价继电保护的基础这四个基本要求之间是相互联系的但往往由存在着矛盾因此在实际工 作中要根据电网的结构和用户的性质辩证地进行统一第 2章发电机 变压器 线路的参数计算元件参数的意义参数计算需要用到标幺值或有名值在实际的电力系统中各元件的电抗表示方法不统一基值也不一样如发电

9、机电抗厂家给出的是以发电机额定容量Sn 和额 定电压Un为基值的标幺电抗Xd而输电线路电抗通常是用有名值在标幺制中单个物理量均用标幺值来表示标幺值的定义如下标幺值 实际有名值任意单位基准值与有名值同单位可见一个物理量的标幺值就是其有名值与选定的同单位的基准值比值也就 是对基准值的倍数值显然同一个实际值当所选的基准值不同是其标幺值也不同 所以当诉说一个物理量的标幺值是必须同时说明起基准值多大否则仅有一个标 幺值是没意义的使用标幺值首先必须选定基准值电力系统的各电气量基准值的选择在符合 电路基本关系的前提下原则上可以任意选取系统各元件参数的计算是进行以后各种计算的基础例如各种网络化简和短 路零序电

10、流的计算等等系统元件参数的计算2 2 1 元件参数计算原则参数计算需要用到标幺值或有名值因此做下述简介在实际的电力系统中各元件的电抗表示方法不统一基值也不一样如发电机 电抗厂家给出的是以发电机额定容量 Sn和额定电压Un为基值的标幺电抗Xd而输电线路电抗通常是用有名值在标幺制中单个物理量均用标幺值来表示标幺值的定义如下标幺值 实际有名值任意单位基准值与有名值同单位显然同一个实际值当所选的基准值不同是其标幺值也不同所以当诉说一个物理量的标幺值是必须同时说明起基准值多大否则仅有一个标幺值是没意义的当选定电压电流阻抗和功率的基准值分别为UBIBZBffi SB寸相应的标幺值为UX UUB2-1IX

11、I IB2-2ZX ZZB2-3SX SSB2-4使用标幺值首先必须选定基准值电力系统的各电气量基准值的选择在符合电路基本关系的前提下原则上可以任意选取四个物理量的基准值都要分别满足以上的公式因此四个基准值只能任选两个其余两个则由上述关系式决定至于先选定哪两个基准值原则上没有限制但习惯上多先选定UB S B这样电力系统主要涉及三相短路的 旧ZB可得I B = S B/V3 UB2-5Z B = UB/V 3 I B = U2B/ S B 2-6UB和S B原则上选任何值都可以但应根据计算的内容及计算方便来选择通常UB多选为额定电压或平均额定电压S B可选系统的或某发电机的总功率有时也可取一整数

12、如1001000MV博3 标幺值的归算 精确的计算法再标幺值归算中不仅将各电压级参数归算到基本级而且还需选取同样的基准值来计算标幺值1 将各电压级参数的有名值按有名制的精确计算法归算到基本级再基本级选取统一的电压基值和功率基值2 各电压级参数的有名值不归算到基本值而是再基本级选取电压基值和功率基值后将电压基值向各被归算级归算然后救灾各电压级用归算得到的基准电压和基准功率计算各元件的标幺值近似计算标幺值计算的近似归算也是用平均额定电行计算标幺值的近似计算可以就在各电压级用选定的功率基准值和各平均额定电压作为电压基准来计算标幺值即可本网络采用近似计算法选取基准值SB 100MVA UB1 115

13、KV UB2 105 KVUB3 63 KV计算结果为计算结果详细过程见计算书第1 页2 2 2 元件参数一览表参数计算表2-1名称额定容量 功率因数 Xd正序电抗 G SB CO 标幺值 有名值Q发电机 A 43 MVA 08 028 065186116 发电机B 75MVA 08 015 02 264569828 变压器发电机 C 3125MVA 08 016501526参数计算表2-2变压器名称变压器额定容量MVA 变比 短路电压百分比绕组电抗标幺值有名值QUk XT XT T1 40 MVA105 02625 34716 T2 15 MVA 105 07 92575 T3 315MVA

14、 105 033344083T4 10 MVA105 105 138863T5 20 MVA105 052569431线路名称长度KM 正负序电阻正负序电抗零序电阻零序电抗有名值标幺值 有名值标幺值 有名值标幺值 有名值标幺值L1 30 51 00386 12 00907 153 01157 42 0318L2 30 51 00386 12 00907 153 01157 42 0318 L3 30 51L4 60 102 00771 2400386 12 00907 153 01157 42031801815 306 02314 132 09981线路参数计算表2-3第 3 章 电流 电压互

15、感器及变压器中性点的选择第 31 节 输电线路电流电压互感器的选择311 输电线路CT 的选择1CT的作用电流互感器将高压回路中的电流变换为低压回路中的小电流并将高压回路与低压回路隔离使他们之间不存在电的直接关系额定的情况下电流互感器的二次侧电流取为5 A这样可使继电保护装置和它二次回路的设计制造标准化电保护装置和其它二次回路设备工作于低电压和小电流不仅使造价降低 维护方便而且也保证了运行人员的安全电流互感器二次回路必须有一点接地否则当一二次击穿时造成威胁人身和设备的安全2CT的选择和配置型号电流互感器的型号应根据作用环境条件与产品情况选择一次电压Ug UnUg- 电流互感器安装处一次回路工作

16、电压Un- 电流互感器的额定电压一次回路电流11nAgIg 电流互感器安装处一次回路最大电流I1n 电流互感器一次侧额定电流准确等级用于保护装置为05 级用于仪表可适当提高二次负荷S2 SnS2- 电流互感器二次负荷Sn-电流互感器额定负荷力输电线路上CT的选择根据最大极限电流来选择最大极限电流值可查计算书由IL =20995A可知1-6号断路器可选变比为2X150 5型号为LCWD-110由IL =7873可知7-10 号断路器可选变比为100 5 型号为 LCWD-110312 输电线路PT 的选择1PT的作用电压互感器的作用是将一次侧高电压成比例的变换为较低的电压实现了二次系统与一次系统

17、的隔离保证了工作人员的安全电压互感器二次侧电压通常为 100V这样可以做到测量仪表及继电器的小型化和标准化2PT的配置原贝U型式电压互感器的型式应根据使用条件选择在需要检查与监视一次回路单相接地时应选用三相五柱式电压互感器或具有三绕组的单相互感器组一次电压的波动范围11Un U1 09Un二次电压100V准确等级电压互感器应在哪一准确度等级下工作需根据接入的测量仪表继电器与自动装置及设备对准确等级的要求来确定二次负荷S2 Sn3输电线路上PT变比的选择线路电均为110KV故选用三相屋外的PT由发电厂电气部分课设参考资料 查得变比为110KV电力网中性点的接地方式决定了变压器中性点的接地方式主变

18、压器的11OKV侧采用中性点直接接地方式凡是中低压有电源的升压站和降压站至少有一台变压器直接接地终端变电所的变压器中性点一般接地变压器中性点接地点的数量应使用电网短路点的综合零序电抗4 所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地以便于运行调度灵活选择接地点当变压器中性点可能断开运行时若该变压器中性点绝缘不按线电压设计应在中性点装设避雷器的保护5 选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成为中性点不接地系统双母线界限有两台及以上变压器时可考虑两台主变压器中性点接地根据上述原则本次设计的变压器中性点的接地方式为表 31名称 发电厂 变电站变压器数4 台 2 台 接地数目3台 2 台第 4 章

19、系统运行方式的选择系统最大最小运行方式的意义411 最大运行方式计算短路电流时运行方式的确非常重要因为它关系到所选的保护是否经济合理简单可靠以及是否能满足灵敏度要求等一系列问题保护的运行方式是以通过保护装置的短路电流大小来区分的根据系统最大负荷的需要电力系统中的发点设备都投入运行或大部分投入运行以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式它是指供电系统中的发电机变压器并联线路全投入的 运行方式系统在最大运行方式工作的时候等值阻抗最小短路电流最大发电机容量最大412 最小运行方式根据系统最小负荷投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式称为最小运行方式对继电保护来

20、说是短路时通过保护的短路电流最小的运行方式对通常都是根据最大运行方式来缺定保护的整定值以保证选择性在其它运行方式下也一定能保证选择性灵敏度的校验应根据最小运行方式来运行因为只要在最小运行方式下灵敏度一定能满足要求它是指供电系统中的发电机变压器并联线路部分投入的运行方式系统在最小运行方式工作的时候应该满足等值阻抗最大短路电流最小发电机容量最小的条件系统运行方式的选择系统最大最小运行方式的结果为详细过程见计算书第15-25 页DL1最大运行方式A厂运行L4双回线运行最小运行方式 A厂运行L4单线运行DL2最大运行方式A厂运行L4双回线运行最小运行方式A厂运行L4单线运行DL3DL4最大运行方式 A

21、厂停行L4单线运行最小运行方式A厂运行L4双回线运行DL5 DL6 最大运行方式A厂运行L4单线运行最小运行方式A厂停行L4双回线运行第 5 章短路计算第 51 节 短路的概述短路是电力系统最常见的故障所谓短路是指一切不正常的相程与相或中性点接地系统中相与地之间的短路511 短路的后果短路故障对电力系统的正常运行会带来严重后果主要表现在如下几方面1 短路故障使短路点附近的某些支路中流过巨大的短路电流大容量系统 中可达数万或数十万安培产生的电动力效应可能使电气设备变形或损坏2 巨大短路电流的热效应可能烧坏设备3 短路时短路点的电压比正常运行时低如果是三相短路则短路点的电压为零这必然导致整个电网电

22、压大幅度的下降可能使部分用户的供电受到破坏接在网络中的用电设备不能正常工作如在用电设备中占有很大比重的异步电动机其电磁转矩与电压的平方成正比当电压下降幅度较大时电动机将停止转动在离短路点较远的电动机因电压下降幅度较小而能继续运转但它的转速将降低导致产生废次产品此外由于电压下降转速降低而电动机拖动的机械负载又未变化电动机绕组将流过较大的电流如果短路持续时间较长电动机必然过热使绝缘迅速老化缩短电动机的寿命4 影响电力系统运行的稳定性在由多个发电机组成的电力系统中发生短路时由于电压大幅度下降发电机输出的电磁功率急剧减少如果由原动机供给的机械功率来不及调整发电机就会加速而失去同步使系统瓦解而造成大面积

23、停电这是短路造成的最严重最危险的后果5 对通信干扰第 52 节 短路计算的意义521 短路计算的目的短路故障对电力系统正常运行的影响很大所造成的后果也十分严重因此在系统的设计设备选择以及系统运行中都应着眼于防止短路故障的发生以及在短路故障发生后要尽量限制所影响的范围短路的问题一直是电力技术的基本问题之一无论从设计制造安装运行和维护检修等各方面来说都必须了解短路电流的 产生和变化规律掌握分析计算短路电流的方法针对本次设计短路电流计算的主要目的是继电保护的配置和整定系统中应配置哪些继电保护以及保护装置的参数整定都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析而且不仅要计算短路点的短路电流还要计算短路电流

24、在网络各支路中的分并要作多种运行方式的短路计算电力工程中计算短路电流的目的还很多不可能一一列举如确定中性点的接地方式验算接地装置的接触电压和跨步电压计算软导线的短路摇摆计算输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等都需要计算短路电流综上所述对电力系统短路故障进行计算和分析是十分重要的无论是电力系统的设计或是运行和管理各环节都免不了对短路故障的分析和计算但是实际的电力系统是十分复杂的突然短路的暂态过程更加复杂要精确计算任意时刻的短路电流非常困难然而实际工程中并不需要十分精确的计算结果但却要求计算方法简捷适用其计算结果只要能满足工程允许误差即可因此工程中适用的短路计算是采用在一定假设条件下的近似计算

25、法这种近似计算法在电力工程中称为短路电流实用计算522 计算短路电流的基本程序短路电流计算是电力系统基本计算之一一般采用标幺制进行计算对于已知电力系统结构和参数的网络短路电流计算的主要步骤如下1 制定等值网络并计算各元件在统一基准值下的标幺值2 网络简化对复杂网络消去电源点与短路点以外的中间节点把复杂网络简化为如下两种形式之一3 一个等值电势和一个等值电抗的串联电路4 多个有源支路并联的多支星形电路5 考虑接在短路点附近的大型电动机对短路电流的影响6 计算指定时刻短路点发生某种短路时的短路电流含冲击电流和短路全电流有效值7 计算网络各支路的短路电流和各母线的电压一般情况下三相短路是最严重的短路

26、某些情况下单相接地短路或两相接地短路电流可能大于三相短路电流因此绝大多数情况是用三相短路电流来选择或校验电气设备另外三相短路是对称短路它的分析和计算方法是不对称短路分析和计算的基础第 53 节 短路计算531 短路电流计算结果DL1大方式下B母线短路时流过1DL的零序电流为IDL10 06239 / -800 乂 502 313978 / -800 A小方式下1DL15处短路时流过1DL的零序电流为IDL10 23442 / -8780 乂 502 1176788 / -800ADL2大方式下A母线短路时流过2DL的零序电流为IDL20 14164 / -7540 义 502 711033 /

27、 -7540 A小方式下2DL15处短路时流过2DL的零序电流为IDL10 24552 / -8480 乂 502 123251 / -8480ADL3大方式下B母线短路时流过3DL的零序电流为IDL20 0566 /-821 X 502 284132/-8210 A小方式下3DL15处短路时流过3DL的零序电流为IDL10 19191 / -8460 乂 502 963388 / -8460ADL4计算结果同DL3DL5大方式下C母线短路时流过5DL的零序电流为IDL20 0977 / -780 义 502 490454/ -780 A小方式下5DL15处短路时流过5DL的零序电流为IDL1

28、0 22177 /-8270 X 502 1113285 /-8270ADL6计算结果同DL5第 6 章 相间距离保护整定和灵敏度检验第 61 节 概述611 距离保护的基本概念由于电力系统的迅速发展出现了一些新的情况系统的运行方式变化增大长距离负荷线路增多网络结构复杂化在这些情况下相间的电流电压保护的灵敏度快速性选择性往往不能满足要求电流电压保护是依据保护安装处测量电流电压的大小及相应的动作时间来判断故障是否发生以及是否属于内部故障因不受系统的运行方式及电网的接线影响大可以联想到对一个被保护元件在其一端装设的保护如能测量出故障点至保护安装处的距离并于保护范围对应的距离比较即少判断出故障点位置

29、从而决定其行为这种方式显然不受运行方式和接线的影响这样构成的保护就是距离保护显然它是适应新的情况的保护612 阻抗继电器阻抗继电器是距离保护装置的主要元件它是反映从故障点至保护安装之间阻抗值大小的的测量元件通常称为阻抗继电器阻抗继电器的种类很多但根据其基本性质可分为两大类即第I 类阻抗继电器和第II 类阻抗继电器第I 类阻抗继电器的主要特点是它的动作特性可直接表示在阻抗或导纳复数平面上因而可利用它在复数平面上的特性曲线对继电器在各种故障方式及系统运行方式下的行为进行分析这些特性曲线都可以表示为通入继电器的电压与电流的某种函数根据各种不同的构成方式可以得到圆直线椭圆平行四边形等各种轨迹曲线也可以

30、构成带有方向性的圆特性及带有偏移的圆特性曲线对于第II 类阻抗继电器根据它的动作原理其动作特性不能表示成为复数平面上的单一变量Z 的某个函数曲线因而只能根据继电器的原始动作方程式以及具体的系统运行方式和故障类型对继电器的动作行为进行分析所以其特性分析较为复杂613 距离保护的基本特性1 距离保护的基本构成距离保护是以反映从故障点到保护安装处之间阻抗大小距离大小的阻抗继电器为主要元件测量元件动作时间具有阶梯性的相间保护装置当故障点至保护安装处之间的实际阻抗大雨预定值时表示故障点在保护范围之外保护不动作当上述阻抗小于预定值时表示故障点在保护范围之内保护动作当再配以方向元件方向特性及时间元件即组成了

31、具有阶梯特性的距离保护装置2 距离保护的应用距离保护可以应用在任何结构复杂运行方式多变的电力系统中能有选择性的较快的切除相间故障当线路发生单相接地故障时距离保护在有些情况下也能动作当发生两相短路接地故障时它可与零序电流保护同时动作切除故障因此在电网结构复杂运行方式多变采用一般的电流电压保护不能满足运行要求时则应考虑采用距离保护装置3 距离保护各段动作特性距离保护一般装设三段必要时也可采用四段其中第I 段可以保护全线路的8085具动作时间一般不大于00301s保护装置的固有动作时间前者为晶体管保护的动作时间后者为机电型保护的动作时间第II 段按阶梯性与相邻保护相配合动作时间一般为0515s 通常

32、能够灵敏而较快速地切除全线路范围内的故障由III段构成线路的主要保护第IIIIV 段其动作时间一般在2s以上作为后备保护段4 距离保护装置特点 由于距离保护主要反映阻抗值一般说其灵敏度较高受电力系统运行方式变化的影响较小运行中躲开负荷电流的能力强在本线路故障时装置第I 段的性能基本上不受电力系统运行方式变化的影响只要流过装置的故障电流不小于阻抗元件所允许的精确工作电流当故障点在相邻线路上时由于可能有助增作用对于地 IIIII段保护的实际动作区可能随运行方式的变化而有所变化但一般情况下均能满足系统运行的要求 由于保护性能受电力系统运行方式的影响较小因而装置运行灵活动作可靠性能稳定特别是在保护定值

33、整定计算和各级保护段相互配合上较为简单灵活是保护电力系统相间故障的主要阶段式保护装置第 62 节 相间距离保护装置各保护段定值配合的原则621 距离保护定值配合原则距离保护定值配合的基本原则如下1 距离保护装置具有阶梯式特性时起相邻上下级保护段之间应该逐级配 合即两配合段之间应在动作时间及保护范围上互相配合距离保护也应与上下相邻的其他保护装置在动作时间及保护范围上相配合 例如当相邻为发电机变压器组时应与其过电流保护相配合当相邻为变压器或线路时若装设电流电流保护则应与电流电压保护之动作时间及保护范围相配合2 在某些特殊情况下为了提高保护某段的灵敏度或为了加速某段保护切除故障的时间采用所谓非选择性

34、动作再由重合闸加以纠正的措施例如当某一较长线路的中间接有分支变压器时线路距离保护装置第I 段可允许按伸入至分支变压器内部整定即可仍按所保护线路总阻抗的8085 计算但应躲开分支变压器低压母线故障当变压器内部发生故障时线路距离保护第I 段可能与变压器差动保护同时动作因变压器差动保护设有出口跳闸自保护回路而由线路自动重合闸加以纠正使供电线路恢复正常供电3 采用重合闸后加速方式达到保护配合的目的采用重合闸后加速方式除了加速故障切除以减小对电力设备的破坏程度外还可借以保证保护动作的选择性这可在下述情况下实现当线路发生永久性故障时故障线路由距离保护断开线路重合闸动作进行重合此时线路上下相邻各距离保护的I

35、II 段可能均由其振荡闭锁装置所闭锁而未经振荡闭锁装置闭锁的第III 段在有些情况下往往在时限上不能互相配合因有时距离保护III 段与相邻保护的第II 段配合故重合闸后将会造成越级动作其解决办法是采用重合闸后加速距离保护III 段一般只要重合闸后加速距离保护III 段在 152s 即可躲开系统振荡周期故只要线路距离保护III 段的动作时间大于225s 即可满足在重合闸后仍能互相配合的要求第 63 节 距离保护整定计算631距离保护I段整定计算1 当被保护线路无中间分支线路或分支变压器时定值计算按躲过本线路末端故障整定一般可按被保护线路正序阻抗的80-85 计算即ZdzI Kkx Zxl61式中

36、 ZdzI 距离保护I 段的整定阻抗Zxl被保护线路的正序相阻抗Kk可靠系数可取08085而保护的动作时间按t 0 秒整定2 当线路末端仅为一台变压器时即线路变压器组其定值计算按不伸出线路末端变压器内部整定即按躲过变压器其他各侧的母线故障定ZdzI Kkx ZxlKkbZb62式中 Zb 线路末端变压器的阻抗Kkb可靠系数取07Kk可靠系数取08085Zxl线路正序阻抗保护动作时间按t 0 秒整定3 当被保护线路中间接有分支线路或分支变压器时其计算按同时躲开本线路末端和躲开分支线路分支变压器末端故障整定即63及ZdzI KkZxlKkZb 64式中Zxl本线路正序阻抗本线中间接分支线路分支变压

37、器处至保护安装Zxl处之间的线路的正序阻抗632 距离保护II 段整定计算1 按与相邻线路距离保护I 段配合整定ZdzH & KkZlKbKzZdzI 65被保护线路阻抗ZlZdzI相邻距离保护I 段动作阻抗Kk可靠系数取08085Kb 可靠系数取07助增系数选取可能的最小值Kz保护动作时间tdz n At 66式中 t 时间级差一般取05s633 距离保护III 段整定计算1 躲开最小负荷阻抗远后备采用 0 度接线的方向阻抗继电器Zdzm 09UNKkKhKzqIfhcos 巾 Im-巾 fh 67式中 Kk 可靠系数取1213Kh返回系数取115125Kzq自起动系数取2UN电网的额定电压

38、Ifh 最大负荷电流lm 阻抗元件的最大灵敏角取7157 度fm 负荷阻抗角取26 度第 64 节 距离保护整定和灵敏度校验641 1 号断路器距离保如配置图所示1号断路器I段距离保护整定详见计算书15页有名值 ZDZ1I 00838 / 66950 x 13225 11083/ 66950Q整定时间tDZ2I 0 s1号断路器n段距离保护整定与7DL距离I段保护相配合KBmin 28121ZDZ1II 085 x 00386j00907 28121 x 00838/ 66950085x 03342/ 66960 0284 / 66960与变压器B2速动保护相配合因为与变压器纵差保护配合时的整

39、定值一定大于与相邻线路相间距离保护I段整定值配合时定值所以与变压器B2纵差保护相配合时的定值较大与L4线路5DL距离I段保护相配合Kbmin 1367ZDZ1II 085 x 00386j00907 1367 x 01676/ 669500109-j02563 02785 / 66950三者相比较取最小者进行整定即 ZDZ1II 02785 / 66950x 13225 36832 / 6695 详见计算书 18 页 0灵敏度校验Klm ZDZ1II ZL1 02785 00986 282 15 满足灵敏度要求即1号断路器R段整定值为36832其动作时限为05秒1号断路器田段距离保护整定采用方

40、向阻抗继电器ZDZ1III 193Q 详见计算书24页灵敏度校验Klm近148 15满足要求Klm远293 13满足要求642 2 号断路器距离保如配置图所示1 2号断路器I段距离保护整定详见计算书15页有名值 ZDZ2I 00838 / 66950 x 13225 11083/ 66950 Q整定时间tDZ2I 0 s22号断路器H段距离保护整定有名值 ZDZ2II 01479 / 66950x 13295 196 Q即2号断路器R段整定值为196详见计算书18页其动作时限为05 秒32号断路器田段距离保护整定采用方向阻抗继电器ZDZ2III 256975Q 详见计算书24页4 灵敏度校验近

41、后备 Klm 19708 15 满足要求无远后备643 3 号断路器距离保如配置图所示1 3号断路器I段距离保护整定详见计算书15页有名值 ZDZ3I 01676/66980 x 13225 22165/66980 Q整定时间tDZ3I 0 s23号断路器n段距离保护整定与2DL距离I段保护相配合KBmin 1679ZDZ3II 085 x 00771j01815 1679 x 00838/6695001124j02463 02872 / 66970与7DL距离保护I段配合KBmin 1有名值 ZDZ3II 02388 / 66980x 13225 31581 Z 66980Q与6DL距离保护

42、I段配合由计算分析知无法与6DL保护I段相配合与相邻B2变压器纵差保护配合因为与变压器纵差保护配合时的整定值一定大于与相邻线路相间距离保护I 段整定值配合时的定值所以与B2纵差保护配合时定值较大上述四者相比较取最小者进行整定即ZDZ3II 13225 x 02388/ 66980 31581 / 66980Q 详见计算书 22 页 0灵敏度校验Klm ZDZ1II ZL1 02785 00986 282 15 满足灵敏度要求即1号断路器R段整定值为36832其动作时限为05秒1号断路器田段距离保护整定采用方向阻抗继电器ZDZ3III 193Q 详见计算书24页灵敏度校验Klm近742 15 满

43、足要求Klm远29 13满足要求4DL整定计算及灵敏度校验同3DL644 5 号断路器距离保如配置图所示15号断路器I段距离保护整定详见计算书 15页有名值 ZDZ5I 01676/66980 x 13225 22165/66980Q整定时间tDZ5I 0 s25号断路器n段距离保护整定与4DL保护I段配合由计算分析知无法与4DL保护I段相配合整定原则按保证被保护线路L4末端故障保护有足够灵敏度整定有名值 ZDZ2II 02761 / 66980x 13295 36514 Q即5号断路器R段整定值为36514详见计算书24页其动作时限为05 秒35号断路器田段距离保护整定采用方向阻抗继电器ZD

44、Z5III 22026Q 详见计算书25页4 灵敏度校验近后备 Klm 847 15 满足要求无远后备6DL整定计算及灵敏度校验同5DL第 7 章 电力网零序继电保护方式选择与整定计算第 71 节 概述711 零序保护原理WXB-11C 型微机保护中零序保护设置了五段全相运行时的零序保护两段非全相运行时的不灵敏段零序保护全相运行时各段零序保护的方向元件均可由控制字整定投入或退出重合加速n田IV段可由控制字分别投入或退出后加速时间均固定为01S 另外零序段在重合闸后带01S 延时1 起动元件本装置零序保护由相电流差突变量启动为防止CT断线零序保护误动设置了3U0突变量元件把关闭锁此功能由控制字整

45、定投入或退出2 3U0 的切换零序保护方向元件的3U0正常情况下土取用自产3U0即软件根据UaUbU(3U0获得若故障前发现上述等式不成立可能 PTDX5此时UaUbUCO仍成立则故障时仍取用自产3U0UaUbUfe0则取实际接入的3U0不考虑UaUbUd3U0同时断线的情况PT断线时零序保护不退出工作也不报警7 1 2 零序电流保护的特点中性点直接接地系统中发生接地短路将产生很大的零序电流分量利用零序电流分量构成保护可做为一种主要的接地短路保护因为它不反映三相和两相短路在正常运行和系统发生振荡时也没有零序分量产生所以它有较好的灵敏度另一方面零序电流保护仍有电流保护的某些弱点即它受电力系统运行

46、方式变化的影响较大灵敏度将因此降低当零序电流保护的保护效果不能满足电力系统要求时则应装设接地距离保护接地距离保护因其保护范围比较固定对本线路和相邻线路的博爱户效果都会有所改善零序电流保护接于电流互感器的零序滤过器接线简单可靠零序电流保护通常由多段组成一般是三段式并可根据运行需要而增减段数第 72 节 零序电流保护整定计算的运行方式分析721 接地短路电流电压的特点根据接地短路故障的计算方法可知接地短路是相当于在正序网络的短路点增加额外附加电抗的短路这个额外附加电抗就是负序和零序综合电抗各序的电流分配只决定该序网中各只路电抗的反比关系而各序电流的绝对值要受其他序电抗的影响计算分支零序电流的分布时

47、例如计算电流分支系数只须研究零序序网的情况当要计算零序电流绝对值大小时必须同时分析正负零三个序网的变化零序电压的特点类似零序电流的情况零序电压分布在短路点最高随着距短路点的距离而逐渐降低在变压器中性点接地处为零722 接地短路计算的运行方式选择计算零序电流大小和分布的运行方式选择是零序电流保护整定计算的第一步选择运行方式就是考虑零序电流保护所能适应的发电机变压器以及线路变化大小的问题一般来说运行方式变化主要取决于电力系统调度管理部门但继电保护可在此基础上加以分析选择其中变压器中性点接地数目的多少和分配地点对零序电流保护影响极大通常由继电保护整定计算部门决定变压器中性点接地方式的选择一般可按下述

48、条件考虑1 总的原则是不论发电厂或是变电所首先是按变压器设备的绝缘要求来确定中性点是否接地其次是以保持对该母线的零序电抗在运行中变化最小为出发点来考虑当变压器台数较多时也可采取几台变压器组合的方法使零序电抗变化最小2 发电厂的母线上至少应有一台变压器中性点接地运行这是电力系统过电压保护和继电保护功能所需要的为改善设备过电压的条件对双母线上接有多台一般是四台以上变压器时可选择两台变压器同时接地运行并各分占一条母线这样在双母线母联短路器断开后也各自保持着接地系统变电所的变压器中性点分为两种情况单侧电源受电的变压器如果不采用单相重合闸其中性点因班应不接地运行以简化零序电流保护的整定计算双侧电源受电的

49、变压器则视该母线上连接的线路条数和变压器台数的多少以及变压器容量的大小按变压器零序电抗变化最小的原则进行组合723 流过保护最大零序电流的运行方式选择3 单侧电源辐射形电网一般取最大运行方式线路末端的变压器中性点不接地运行4 多电源的辐射形电网及环状电网应考虑到相临线路的停运或保护的相继动作并考虑在最大开机方式下对侧接地方式最小而本侧保护的背后接地方式最大5 计算各类短路电流值6 短路电流计算结果整理见11-12 页第 73 节 零序电流保护的整定计算731 零序电流保护I 段的整定1 按躲开本线路末端接地短路的最大零序电流整定即IDZX0I KKI IDLX07-1式中 KKI 可靠系数取1

50、213计算时取13IDLX0线路末端接地短路时流过保护的最大零序电流2 按躲开线路断路器三相不同时合闸的最大零序电流整定即IDZX0IKKI3I0bt7-2式中 KKI 可靠系数取1112 计算时取113I0bt 断路器三相不同时合闸所产生的零序电流最大值3 当线路长度太短致使零序I 段保护范围很小甚至没有保护范围时则零序 I 段保护应停用732 零序电流保护II 段的整定此段保护一般担负主保护任务要求在本线路末端达到规定的灵敏系数此段保护的整定原则也适用于零序电流保护III 段的整定此段保护按满足以下条件整定1 按与相邻下一级线路的零序电流保护I 段配合整定即IDZX0II KIIK IDZ

51、Y0I Kbmin7-3式中 KIIK 可靠系数取11512Kbmin 分支系数按实际情况选取可能的最小值IDZY0I相邻下一级线路的零序电流保护I 段整定值当按此整定结果达不到规定灵敏系数时可改为与相邻下一级线路的零序电流保护II 段配合整定2 按躲开本线路末端母线上变压器的另一侧母线接地短路时流过的最大零序电流整定3 当本段保护整定时间等于或低于本线路相间保护某段的时间时其整定值还必须躲开该段相间的保护范围末端发生相间短路的最大不平衡电流733 零序电流保护III 段保护的整定此段保护一般是起后备保护作用III 段保护通常是作为零序电流保护II 段保护的补充作用对后备保护的要求是在相邻下一

52、级线路末端达到规定的灵敏系数零序电流保护III 段保护按满足以下条件整定1 按与相邻下一级线路的零序电流保护II 段保护配合整定当本保护的零序电流保护II 段已达到规定的灵敏系数时此零序电流保护III 段也可按与相邻下一级线路的零序电流保护III 段配合整定以改善后备性能2 按躲开下一条线路出口处发生三相短路时保护装置零序电流滤过器中的最大不平衡电流来整定IDZX0III KKIII Kap KSt Ker Ik7-4式中 KKIII 可靠系数取1112Kap 非周期分量系数取15KSt 电流互感器的同性系数取05er 电流互感器的10 误差取 01IkII段整定中的3项条件整定4 按零序电流

53、保护II 段保护整定中的4 项条件整定5 当零序电流保护最后一段整定值较小时其下限条件应大于变压器中低压侧相间短路的最大不平衡电流零序 III 段的灵敏度线路末端灵敏度计算为KlmIII 近 3IBmin IDZ10III 13157-5后备保护灵敏度计算为Klmlll 远 3ICmin KB XIDZ10III 107-6结合实际情况整定结果为详细过程见计算书第26-40 页零序整定计表7-1DL1 DL2DL34 DL56 零序电流I 段 整定值 40712A 92441A36937A 63759A15 处短路电流值117679A123251A96339A111329A灵敏度 满足要求满足

54、要求满足要求满 足 要 求动作时限0s 0s 0s 0s 零序电流II 段 整定值 51952A4026A 3377A 21536A 灵敏度 13 15 054 14动 作 时 限05S 05S05S 05S 零序电流III 段 整定值 17315A 15027A17443A灵敏度近 369402173远 053动作时限Tt第 8 章 自动重合闸选择及整定自动重合闸的选择在110KV级以上电压的大接地电流系统中由于架空线路的线间距离较大相问故障的机会比较少而单相接地短路的机会比较多我国某系统220KV网络17年线路的故障类型统计在短路故障类型中单相接地故障占87 并且从录波照片的分析中还发现在发生的乡间故障中相当一部分也是由单相接