35kV电网继电保护设计

大学35kV继电保护整定计算设计课程设计课题名称35kV电网继电保护设计院（系）信息工程学院专业电力系统及其自动化姓名学号起讫日期指导教师年月日

目录摘要 IAbstract II第一章网络简化 1第二章短路计算 22.1、基准参数设定 22.2、线路参数 22.3、标幺值计算 2、系统 2、线路 2、变压器 32.4、短路电流计算 3、最大运行方式 4、最小运行方式 7第三章线路保护及整定 123.1、线路1保护及整定 12、线路1的保护Ⅰ段 12、线路1的保护Ⅱ段 12、线路1的保护Ⅲ段 13、采用纵联差动保护 133.2、线路2保护及整定 13、线路2的保护Ⅰ段 13、线路2的保护Ⅱ段 14、线路2的保护Ⅲ段 14、采用纵联差动保护 153.3、线路3保护及整定 15、线路3的保护Ⅰ段 15、线路3的保护Ⅱ段 16、线路3的保护Ⅲ段 16、采用纵联差动保护 173.4、线路4保护及整定 173.5、线路5保护及整定 18、线路5的保护Ⅰ段 18、线路5的保护Ⅱ段 18、线路5的保护Ⅲ段 18、采用纵联差动保护 18第四章变压器保护及整定 204.1、差动保护 204.2、气体保护 204.3、过负荷保护 21结束语 22参考文献 2335kV电网继电保护设计专业：电力系统及其自动化学号：学生姓名：指导教师：摘要电力系统运行中，可能出现各种故障和不正常工作状态。最常见也是最危险的故障就是各种类型的短路，短路有着极大的危害，会严重影响供电可靠性。对于一个大电网，故障发生的几率和故障带来的扰动是相当大的，如果没有切除故障的保护装置，电网的运行可靠性将大大降低，这就是继电保护在实际应用中的重要程度。本次课程设计主要是对象湖变的电网进行保护整定，对d1至d6共6个地方进行了最大方式与最小方式运行情况下的短路电流计算。计算完短路电流后，对L1至L5共5条线路进行电流保护整定。但是由于线路较短，线路阻抗较小。经计算后均不适合三段式电流保护。所以采取了纵联差动保护作为主保护，定时限过电流保护作为后备保护。对于变压器，采用纵联差动保护与气体保护共同作为主保护，过负荷保护作为后备保护。本次课程设计是以《继电保护原理》和《电力系统分析》等课程为基础的一门综合课程设计。关键词：故障；短路电流；继电保护；纵联差动；整定

TheDesignof35kVGridRelayprotectionAbstractWhilePowersystemoperating,mayappearvariouskindsoffaultandnormalworkcondition.Themostcommonandthemostdangerousisthevarioustypesofshortcircuitfault,shortcircuithasagreatharm,willseriouslyaffectthereliabilityofpowersupply.Foralargepowergrid,thelikelihoodoffailureandthefailuretobringdisturbanceisquitelarge,ifnotthefaultprotectiondevice,theoperationreliabilityofpowergridwillbegreatlyreduced,therelayprotectioninthepracticalapplicationofimportancedegree.ThecurriculumdesignistheobjectvariablegridlakeprotectionsettingofD1toD6,6placesforthemaximumandminimumoperationmodeundertheconditionofshort-circuitcurrentcalculation.Calculationofshort-circuitcurrentaftertheend,L1toL5atotalof5linesofcurrentprotectionsetting.Butbecauseofshorterlines,lineimpedanceissmall.Thecalculationsarenotsuitableforthreephasecurrentprotection.Sotakealongitudinaldifferentialprotectionasthemainprotection,timingandlimitingcurrentprotectionasaback-upprotection.Fortransformers,usinglongitudinaldifferentialprotectionandgasprotectionasthemainprotection,overloadprotectionasaback-upprotection.Thecurriculumdesignisto《RelayprotectionPrinciple》and《PowersystemAnalysis》coursebasedonacomprehensivecoursedesign.Keywords:fault;short-circuitcurrent;relayprotection;differential;setting第一章网络简化第二章短路计算2.1、基准参数设定SB=100MVA，UB=Uav则110kV侧UB=115kV35kV侧UB=37kV10kV侧UB=10.5kVtyper1_ohmx1_ohmb1_siemr0_ohmx0_ohmb0_siemLGJ-120-4.00.270.4082.790.811.2240LGJ-185-4.00.170.3942.90.511.1820LGJ-240-5.00.1320.4012.850.3961.20302.2、线路参数2.3、标幺值计算2.3.1、系统最大方式XS1min=0.6最小方式XS1max=0.9最大方式XS2min=0.6最小方式XS2max=0.9最大方式XS3min=0.7最小方式XS3max=1.12.3.2、线路L1：XL1=r×l×SBVB2=0.401Ω/km×6.772kmL2：XL2=r×l×SBVB2=0.394Ω/km×L3：XL3=r×l×SBVB2=（0.394Ω/km×1.45km+0.408Ω/km×L4：XL4=r×l×SBVB2=0.394Ω/km×（10kV侧线路：在短路电流计算中，除基于潮流的短路电流计算外短路电流计算一般均不考虑线路充电电容、线路高抗、低压并联电容器、电抗器等设备的影响考虑并联补偿。所以，10kV侧的并联电容器可以不予考虑。假设8条线路线路电抗标幺值相等，且均为XL5=0.4，则将8条线路等值为一条线路XL51=0.4/8=0.052.3.3、变压器XT1=UK%100XT2=UK%100XT3=UK%1002.4、短路电流计算2.4.1、最大运行方式2.4.1.1、d1点三相短路(110kV)X1=XS1min+XL1=0.6+0.020534=0.620534Id1max=E1X1=则110kV母线短路的有名值Id1max=1.611515×SB3UB=折算到35kV电流值为Id1max=2.514619kA、d2点三相短路(35kV)X2=XS2min+XL2=0.6+0.054711=0.654711Id2max=E2X2=1.0则该点短路的有名值Id2max=1.527391×SB3UB=2.4.1.3、d3点三相短路(35kV)X3=XS3min+XL3=0.7+0.492235=1.192235Id3max=E3X3=则该点短路的有名值Id3max=0.838761×SB3×UB2.4.1.4、d4点三相短路(35kV)X4=X2//X3=0.654711×1.192235X5=X4+XL4=0.422627+0.195331=0.617958E4=E2×（Id4max=E4X5=则35kV母线短路的有名值Id4max=1.618233×SB3×UB2.4.1.5、d5点三相短路(10kV母线)X6=XT3+((X1+XT1)//(X5+XT2))=0.1615+1.073208×E5=E1×（Id5max=E5X6则10kV母线短路的有名值Id5max=1.552669×SB3UB折算到35kV电流值为Id5max=2.422795kA、d6点三相短路(10kV负荷线路末端)X7=XL5+XT3+((X1+XT1)//(X5+XT2))=0.4+0.1615+1.073208×Id6max=E5X7则10kV负荷线路末端短路的有名值Id6max=0.957807×SB3UB折算到35kV电流值为Id6max=1.494568kA2.4.2、最小运行方式2.4.2.1、d1点三相短路(110kV)最小方式运行电源阻抗取最大（即最小方式运行下的阻抗）X8=XS1max+XL1=0.9+0.020534=0.920534Id1min=E1X8=则110kV母线短路的有名值Id1min=1.086325×SB3UB=折算到35kV电流值为Id1min=1.695109kA2.4.2.2、d2点三相短路(35kV)最小方式运行电源阻抗取最大（即最小方式运行下的阻抗）X9=XS2max+XL2=0.9+0.054711=0.954711Id2min=E2X9=则该点短路的有名值Id2min=1.047437×SB3UB=、d3点三相短路(35kV)最小方式运行电源阻抗取最大（即最小方式运行下的阻抗）X10=XS3max+XL3=1.1+0.492235=1.592235Id3min=E3X10则该点短路的有名值Id3min=0.628048×SB3UB、d4点三相短路(35kV)最小方式运行不考虑C2且电源阻抗取最大（即最小方式运行下的阻抗，且因为XL2+XS2＜XL3+XS3，所以仅考虑C3）X11=XS3+XL3+XL4=1.1+0.492235+0.195331=1.787566Id4min=E3X11则35kV母线短路的有名值Id4min=0.559420×SB3UB、d5点三相短路(10kV)最小方式运行不考虑C1、C2且电源阻抗取最大（即最小方式运行下的阻抗，且因为考虑C3计算时d5点的短路电流最小，所以仅考虑C3）X11=X10+XT2+XT3=1.787566+0.45525+0.1615=2.405316Id5min=E8X11则10kV母线短路的有名值Id5min=0.415746×SB3UB折算到35kV电流值为Id5min=0.648732kA、d6点三相短路(10kV负荷线路末端)最小方式运行不考虑C1、C2且电源阻抗取最大（即最小方式运行下的阻抗，且因为考虑C3计算时d6点的短路电流最小，所以仅考虑C3）X12=X11+XL5=2.405316+0.4=2.805316Id6min=E8X12则10kV负荷线路末端短路的有名值Id6min=0.356466×SB3UB=折算到35kV电流值为Id6min=0.556232k

第三章线路保护及整定3.1、线路1保护及整定、线路1的保护Ⅰ段Iop1Ⅰ=KrelⅠI(3)d1max=1.3×1.611515=2.094969保护Ⅰ段的灵敏系数校验I(3)d0min=E1XS1maxI(2)d0min=32×I(3)d0min=32KS.minⅠ=Id0min（2若按保护范围计算Ip.minlI(2)d0min＜Iop1Ⅰ最小保护范围为负，所以不适合安装电流速断保护。这是由于系统最小运行方式与最大运行方式下的阻抗之差大于线路阻抗，这使得系统最小运行方式下系统端发生短路时的短路电流小于最大方式运行情况下线路末端的短路电流，因此会使得最小保护范围反而为负。、线路1的保护Ⅱ段线路1的保护Ⅱ段应与相邻变压器速断保护配合，应按躲过10kV母线最大运行方式时流过保护处的最大三相短路电流来整定。同时要考虑电源C2、C3助增电流的影响。kb=X1+因此，Iop1Ⅱ=1kbKrelⅡId5max=11.816975保护Ⅱ段的灵敏系数校验KS.minⅡ=Id1min（2）I保护Ⅱ段的灵敏系数非常小，不满足灵敏性的要求，这是因为线路1本身就不长，线路阻抗也小，使得最大方式与最小方式运行情况下的短路电流相差不大。因此，不适合安装带时限的电流速断保护。、线路1的保护Ⅲ段按躲过电路最大负荷电流来整定IL1max=0.2008IB==Iop1Ⅲ=KrelⅢKssKre保护Ⅲ段的灵敏系数校验近后备保护：KS.minⅢ=Id1min（2）IopⅢ=远后备保护：KS.minⅢ=Id5min（2）IopⅢ不适合保护相邻线路，但是可以保护本线路全长。整定时间：t=0.5s、采用纵联差动保护纵联差动保护可以瞬时切除本线路全长的故障。1、按躲过保护区外短路时最大不平衡电流Iop=KrelIumbmax=KrelKstKerrId1max=1.2×0.5×0.1×1.611515=0.0966912、按躲过电流互感器二次回路断线而导致的误动作Iop=KrelILmax=1.2×0.4=0.48Iop取上述最大值Iop=0.48灵敏系数校验：KS.min=Id1min（2）Iop=3整定时间：t=0因此，本线路可以采用纵联差动保护作为主保护，而采用定时限过电流保护作为本线路的近后备保护。3.2、线路2保护及整定3.2.1、线路2的保护Ⅰ段Iop2Ⅰ=KrelⅠI(3)d2max=1.3×1.527391=1.985608保护Ⅰ段的灵敏系数校验I(3)d0min=E2XS2maxI(2)d0min=32×I(3)d0min=32KS.minⅠ=Id0min（2若按保护范围计算Ip.minlI(2)d0min＜Iop2Ⅰ最小保护范围为负，所以不适合安装电流速断保护。这是由于系统最小运行方式与最大运行方式下的阻抗之差几乎等于线路阻抗，加上可靠系数以及三相短路电流与两相短路电流的变换系数，这使得系统最小运行方式下系统端发生两相短路时的短路电流小于最大方式运行情况下线路末端的短路电流，因此会使得最小保护范围反而为负。3.2.2、线路2的保护Ⅱ段线路2的保护Ⅱ段应与相邻线路速断保护配合，应按躲过35kV母线最大运行方式时流过保护处的最大三相短路电流来整定。同时要考虑电源C3助增电流的影响。kb=X2+因此，Iop2Ⅱ=1kbKrelⅡId4max=11.549146×1.1保护Ⅱ段的灵敏系数校验KS.minⅡ=Id2min（2）Iop保护Ⅱ段的灵敏系数非常小，不满足灵敏性的要求，这是因为线路2本身就不长，线路阻抗也小，使得最大方式与最小方式运行情况下的短路电流相差不大。因此，不适合安装带时限的电流速断保护。3.2.3、线路2的保护Ⅲ段按躲过电路最大负荷电流来整定IL2max=0.5998IB==Iop2Ⅲ=KrelⅢKssKre保护Ⅲ段的灵敏系数校验近后备保护：KS.minⅢ=Id2min（2）IopⅢ=远后备保护：KS.minⅢ=Id4min（2）IopⅢ=不适合保护相邻线路，但是可以保护本线路全长。整定时间：t=0.5s、采用纵联差动保护纵联差动保护可以瞬时切除本线路全长的故障。1、按躲过保护区外短路时最大不平衡电流Iop=KrelIumbmax=KrelKstKerrId2max=1.2×0.5×0.1×1.527391=0.0916432、按躲过电流互感器二次回路断线而导致的误动作Iop=KrelILmax=1.2×0.4=0.48Iop取上述最大值Iop=0.48灵敏系数校验：KS.min=Id2min（2）Iop=3整定时间：t=0因此，本线路可以采用纵联差动保护作为主保护，而采用定时限过电流保护作为本线路的近后备保护。3.3、线路3保护及整定3.3.1、线路3的保护Ⅰ段Iop3Ⅰ=KrelⅠI(3)d3max=1.3×0.838761=1.090389保护Ⅰ段的灵敏系数校验I(3)d0min=E1XS3maxI(2)d0min=32×I(3)d0min=32KS.minⅠ=Id0min（2若按保护范围计算Ip.minlI(2)d0min＜Iop3Ⅰ最小保护范围为负，所以不适合安装电流速断保护。这是由于系统最小运行方式与最大运行方式下的阻抗之差几乎等于线路阻抗，加上可靠系数以及三相短路电流与两相短路电流的变换系数，这使得系统最小运行方式下系统端发生两相短路时的短路电流小于最大方式运行情况下线路末端的短路电流，因此会使得最小保护范围反而为负。3.3.2、线路3的保护Ⅱ段线路3的保护Ⅱ段应与相邻线路速断保护配合，应按躲过35kV母线最大运行方式时流过保护处的最大三相短路电流来整定。同时要考虑电源C2助增电流的影响。kb=X2+因此，Iop3Ⅱ=1kbKrelⅡId4max=12.821010×1.1保护Ⅱ段的灵敏系数校验KS.minⅡ=Id3min（2）Iop保护Ⅱ段的灵敏系数非常小，不满足灵敏性的要求，这是因为线路3本身就不长，线路阻抗也小，使得最大方式与最小方式运行情况下的短路电流相差不大。因此，不适合安装带时限的电流速断保护。3.3.3、线路3的保护Ⅲ段按躲过电路最大负荷电流来整定IL3max=0.5998IB==Iop3Ⅲ=KrelⅢKssKre保护Ⅲ段的灵敏系数校验近后备保护：KS.minⅢ=Id3min（2）IopⅢ=远后备保护：KS.minⅢ=Id4min（2）IopⅢ虽然灵敏性不够，但是这是由于考虑最小运行方式。一般情况下，不适合保护相邻线路，但是可以保护本线路全长。整定时间：t=0.5s、采用纵联差动保护纵联差动保护可以瞬时切除本线路全长的故障。1、按躲过保护区外短路时最大不平衡电流Iop=KrelIumbmax=KrelKstKerrId3max=1.2×0.5×0.1×0.838761=0.0503262、按躲过电流互感器二次回路断线而导致的误动作Iop=KrelILmax=1.2×0.4=0.48Iop取上述最大值Iop=0.48灵敏系数校验：KS.min=Id3min（2）Iop=32但是这是考虑所有负荷均有系统3供给才会使得灵敏系数降低，正常情况下灵敏系数会很高。譬如：若系统3仅提供50%的负荷用电量，灵敏系数就会提高一倍。所以，仍可采用纵连差动保护。整定时间：t=0因此，本线路可以采用纵联差动保护作为主保护，而采用定时限过电流保护作为本线路的近后备保护。3.4、线路4保护及整定线路2与线路3结合然后与线路4相连，但是线路4首段没有断路器，因此不能单独设置保护。可以由线路2、3的定时限过电流保护来保护此线路，虽然灵敏性不够，但是那是假设当只有C2、C3一个电源存在时，并且负荷全由C2、C3供给。这才使得灵敏性变低，在一般情况下线路2、3的定时限过电流保护完全可以保护线路4全长。3.5、线路5保护及整定3.5.1、线路5的保护Ⅰ段Iop5Ⅰ=KrelⅠI(3)d6max=1.3×0.9578071.245149=1.245149保护Ⅰ段的灵敏系数校验I(3)d5min=0.415746I(2)d5min=32×I(3)d5min=32KS.minⅠ=Id5min（2若按保护范围计算Ip.minlI(2)d5min＜Iop5Ⅰ最小保护范围为负，所以不适合安装电流速断保护。3.5.2、线路5的保护Ⅱ段无法得知相邻线路，所以无法设置保护Ⅱ段。3.5.3、线路5的保护Ⅲ段无法得知负荷，所以无法设置保护Ⅲ段。、采用纵联差动保护纵联差动保护可以瞬时切除本线路全长的故障。1、按躲过保护区外短路时最大不平衡电流Iop=KrelIumbmax=KrelKstKerrId1max=1.2×0.5×0.1×0.957807=0.0574682、按躲过电流互感器二次回路断线而导致的误动作Iop=KrelILmax=1.2×0.05=0.06Iop取上述最大值Iop=0.06灵敏系数校验：KS.min=Id6min（2）Iop=3整定时间：t=0对于负荷线路适合使用纵联差动保护，对于重要负荷采用双回线路供电的还可以加装横联差动保护。

第四章变压器保护及整定4.1、差动保护变压器差动保护用来反映变压器绕组，引出线及套管上各种短路故障，是变压器的主保护。差动保护整定值计算：（选定低压侧为基本侧）1、躲过变压器励磁涌流：ITN=403Iop=KrelITN=1.3×0.4=0.522、躲过电流互感器二次断线不应误动作的条件：Iop=KrelILmax=1.3×0.4=0.52（不知道具体负荷取额定值为最大负荷电流）3、躲过外