继电保护课程设计

1、目录第一章引言- 1 -1.1设计主题基础资料- 1 -1.2设计内容- 1 -1.3设计要求- 2 -第2章电力网络短路计算- 3 -2.1确定电网的最大和最小运行方式- 3 -2.2计算各元件的基准电抗值或- 3 -2.3求出各点的短路电流(最大运行方式)- 4 -2.4求出各点的短路电流(最小运行方式)- 5 -2.5最小运行方式- 6 -2.6变压器的短路电流计算- 7 -第3章电力系统继电器保护各元件选择- 9 -3.1 50MW摩托车发电机继电器保护方式的选择- 9 -3.2 20MW电力变压器- 10 -3.3 110kV单侧电源高压输电线路继电保护方式的选择- 10 -第4章电

2、力变压器继电器保护的整定计算- 12 -4.1过电流保护整定计算- 12 -4.2过载保护整定计算- 12 -4.3比例制动式纵差保护的整定原则- 12 -第5章电力变压器继电器保护装置的选定和配置- 14 -心得- 16 -参考文献- 17 -第一章引言1.1设计主题的基础资料图1.1所示的110kV单电源环形网络：(1)所有变压器和母线均设有纵向耦合差动保护，变压器均为y、d11接线(2)发电厂的最大发电容量为(225 50)MW，最小发电容量为225MW(3)网络正常运行方式是发电厂发电容量最大的闭环运行(4)允许的最大故障切除时间为0.85s(5)线路AC、BC、AB、CD的最大负载电

3、流分别为230、150、230和140A，负载自启动系数(6)时间步骤t=0.5s；(7)线路的正序电抗为每公里0.4设计任务：1 )保护1、3、5、7 (或2、4、6、7 )的保护方式，及其工作电流，工作电压、灵敏度、工作时间2 )描绘保护5或保护4的原理接线图和展开接线图图1.1设计主题3的网络图1.2设计内容(1)短路电流计算1 )确定电力系统的最大运行方式和最小运行方式，计算最大短路电流值和最小短路电流值。2 )确定短路计算点，绘制计算电路图。3 )选择基准值，用标量值计算各零件的参数，描绘等效电路。 简化等效电路，求出各短路点的等效电抗。4 )求各短路点的计算电抗。 使用运算曲线计算

4、各短路点的短路电流，包括子过渡状态(t=0s )和稳定状态(t=4s )的短路电流值。(2)决定电力系统中发电机、变压器、输电线的保护方案。根据GB50062-1992 (规格名：电力装置的继电器保护和自动装置设计规格)选择继电器保护的方式。 应当优先选择最简单的保护，在不满足基本要求的情况下，采用更复杂的保护。2 )选择保护方式时，首先选择主保护，然后选择备份保护。 通过整定计算，验证是否能满足灵敏度和速动性的要求。 如果不满足，允许采用自动再投入救济。1.3设计要求1 )确定保护1、3、5、7 (或2、4、6、7 )的保护方式和它们的工作电流、工作电压、灵敏度和工作时间2 )描绘保护5或保

5、护4的原理接线图和展开接线图第二章电力网络短路计算2.1确定电网的最大和最小运行方式画出计算电路，确定短路计算点，计算各点的三相对对称短路的最大和最小短路电流值。2.2计算各元件的基准电抗的比例值最大运行方式计算电路，图2.1。图2.1最大运行方式计算电路选定基准电压发电机：变压器：线路：2.3求出各点的短路电流(最大运行方式)求分数点等效电路图，图2.2。图2.2点等效电路图调查并求出涡轮发电机的运算曲线调查t=0时t=4s加分点等效电路图，图2.3。图2.3点等效电路图调查t=0s2.4求出各点的短路电流(最小运行方式)(1)点(2)点最大运行方式下的短路数据如表2.1所示。表2.1最大运

6、行方式下的短路数据短路点1234567822440.19220.33550.49410.37370.62370.57030.97030.1320.22610.39470.58130.43970.73380.6711.14168.34.952.61.762.421.471.521.8843.6592.9241.535811.3861.42959.510.897912.16232.52.412.21.942.181.71.80.9613.4751.42361.312.551.287710.99781.06336.21055.390.59070.59076.46930.59076.46930.590

7、76.46932.5以最小运行方式最小运行方式计算电路，图2.4。图2.4最小运行方式计算电路最小运行方式下的短路数据如表2.2所示。表2.2最小运行方式下的短路数据短路点123456780.22440.3830.65520.81380.56450.81450.76111.16110.1320.22530.30960.40290.3320.47910.3540.58938.14.872.612.13.22.122.31.4843.6591.43810.77076.7830.956.84760.67924.78042.52.382.412.192.32.082.121.813.4750.7028

8、0.71176.7830.67926.71840.6265.8145.390.29530.29533.230.29533.230.29533.232.6变压器的短路电流计算最大运行方式通过调查图2-19涡轮发电机的运算曲线3而得到最小运行方式通过调查图2-19涡轮发电机的运算曲线3而得到变压器的参数SF731500/110、=31.5MVA、高压侧电压11081.25%、低压侧10.5KA、额定功率=50.5KW、短路功率=174KW、无负载电流=1.0%、阻抗电压=10.5%。已知变压器是降压变压器，低压侧短路电流=5KA、=5.3KA第三章电力系统继电器保护各元件选择3.1 50MW摩托车

9、发电机继电器保护方式的选择发电机是电力系统的核心部件，为了保护发电机的安全、可靠运行，必须设置完善的继电器保护装置。 同步发电机必须设置以下保护(1)纵连差动保护。 纵向耦合差动保护是发电机定子绕组及其引出线相间短路的主保护。(2)定子绕组匝间短路保护。 定子绕组为星形连接，各相有两个并联分支，中性点有分支引出端子的发电机，必须设置单体电气式的横向差保护。 50MW以上的发电机在定子线圈为星形连接，中性点只有三个端子的情况下，设置专用的匝间短路保护装置(BFZ-1型和BFZ-2型)。(3)定子接地保护。 与母线直接连接的发电机在单相接地电流(不考虑消弧线圈的补偿作用)大于表1-1的元件容许电流

10、值时，请选择性地设置接地保护装置。表3.1发电机额定电压(kV )发电机额定容量(MW )接地电流容许值(a )6.3504100MW以下的发电机设置了保护区90%以上的定子接地保护，保护装置具有时限动作和信号。为了检查发电机和系统并联前有无接地故障、发电机的定子线圈和发电机电压电路的绝缘状态，在发电机侧设置测量零相电压的电压表。(4)机械间短路的备用保护。 最好在150MW的发电机上设置复合电压启动的过电流保护。 电流元件的工作电流取1.31.4倍的额定电流，低电压元件的工作电压相对于涡轮发电机取0.60.7倍的额定电压，负载电压取0.060.12倍的额定电压。发电机相间短路的备用保护需要两

11、个阶段的时限，在短时间内用母线断路器或母线断路器跳闸，缩小故障的影响范围，在长时间内开发电动机。(5)定子绕组的过载保护。 定子线圈未直接冷却的发电机，请安装设定时限过载保护。 保护装置连接相电流，带时限地对信号工作。 电子绕组没有直接冷却，负载能力低(60s以内1.5倍以下的额定电流)发电机的过载保护由时限和时限两部分构成。 定时部分的工作电流发电机以长期容许的负载电流可靠地回到条件整定，通过信号工作，可以减少输出的反定时部分的工作特性取决于发电机的定子线圈的过载能力，以解耦方式工作。(6)失磁保护。 由于100MW以下及不允许退磁运转的发电机以及电力保护系统的稳定条件不允许异步运转的发电机

12、，如果采用直流励磁机的话，如果采用自动退磁开关关闭后必须连动断开发电机断路器的半导体励磁系统的话，请设置专用的退磁保护。 在100MW以下对电力系统产生很大影响的发电机上设置专用的失磁励磁保护。退磁保护由阻抗元件、母线低电压元件和闭合元件组成。 阻抗元件是用于检测退磁故障的元件母线低电压元件检测母线电压，用于保护系统元件的锁存元件是用于防止在外部短路、系统故障、自同步及电压电路断线时保护装置误动作的元件。对于涡轮发电机，在去磁后的母线电压低于容许值，带时限的动作跳闸的母线电压不低于容许值时，带时限地进行信号动作，进行励磁电路的切换和输出的自动减少。3.2 20MW电力变压器(1)煤气保护。 0

13、.8MWA以上的油浸式变压器和0.4MVA以上的工厂内油浸式变压器必须设置气体保护。 如果油箱内的故障导致气体或油面下降，如果因信号使动作延迟或产生大量气体，请启动变压器的各侧断路器进行切断。(2)电流速断保护。 关于6.3MVA以及以下的工厂用工作变压器和并联运行变压器，以及10MVA以下的工厂用备用变压器和单独运行变压器，在备用时限超过0.5s时必须设置电流速断保护。(3)差动保护。 6.3MVA以上的工厂用工作变压器和并联运行的变压器，以及100MVA以上的工厂用变压器和单独运行的变压器，必须设置纵联差动保护(简称纵差保护)。 对于高电压侧电压在330kV以上的变压器，可以设置双重纵差保

14、护。 纵差保护可以逃避励磁冲击电流和外部产生的不平衡电流，避免变压器过励磁时误动作。 差动保护范围应包括变压器绕组、衬套及其引出线。电力变压器的备用保护。(1)降压变压器需要过电流保护，灵敏度系数不满足要求的情况下，必须采用复合电压启动的过电流保护，63MVA以下的升压变压器和系统连接变压器应该采用复合电压启动的过电流保护， 灵敏度系数不满足要求时应采用阻抗保护，63MVA以上的升压变压器采用反相电流和单相式低电压启动的过电流保护，灵敏度系数不满足要求时采用阻抗保护。 各种备用保护有时限地作用于该断路器的跳闸。(2)根据变压器的形式和接线方式，相间短路的备用保护装置如下所示a .双绕组变压器、

15、备用保护设置在主电源侧，根据主布线情况，保护具有一段或两段时限，可以在短时间内取下母连或段断路器，在长时间内切断变压器各侧的断路器。b .三绕组变压器和自耦合变压器、备用保护分别设置在主电源侧和主负载侧。 主电源侧的保护有两个阶段的时限，在较短的时限内安装保护侧的断路器。 主负载侧的保护动作通过自侧断路器进行。 上述方式不满足灵敏度系数的要求时，可以在各侧设置备份保护。 各方的保护应考虑根据选择性的要求加装方向设备。c. 0.4MVA以上的变压器设置过载保护，对自耦变压器和多绕组变压器，保护设置可反映共用绕组和各侧绕组的过载情况。 过载保护采用单相式，有时限地对信号工作。 必要时过载保护也通过跳闸或切除负荷工作。3.3 110kV单侧电源高压输电线路继电保护方式的选择相间短路保护由以下原则构成(1)受保护的电流电路变流器采用不完全星形接线，各线路保护用变流器设置在a、c两相，保证在多数两点接地的情况下只切除一个故障接地点。(2)采用备用保护方式。(3)线路发生短路时，工厂电力或者重要用户的母线电压低于50%60%的额定电压时，必须迅速切除故障，以使没有故障部分的电动机能继续运转。在多电源的单电路上可以设置二级或三段式的电流电压保护，必要时可以保护设置方向因素，在不能满足选择性、灵活性、速动性的情况下，可以采用距离保护。在环形网格中，为了简化保护，可以