電力系統(tǒng)繼電保護課程設(shè)計前 言《電力系統(tǒng)繼電保護》作為電氣工程及其自動化專業(yè)的一門主要課程,主要包括課堂講學(xué)、課程設(shè)計等幾個主要部分在完成了理論的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，為了進一步加深對理論知識的理解，本專業(yè)特安排了本次課程設(shè)計電能是現(xiàn)代社會中最重要、也是最方便的能源而發(fā)電廠正是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能，電能經(jīng)過變壓器和不同電壓等級的輸電線路輸送并被分配給用戶，再通過各種用電設(shè)備轉(zhuǎn)換成適合用戶需要的其他形式的能量在輸送電能的過程中,電力系統(tǒng)希望線路有比較好的可靠性,因此在電力系統(tǒng)受到外界干擾時,保護線路的各種繼電裝置應(yīng)該有比較可靠的、及時的保護動作,從而切斷故障點極大限度的降低電力系統(tǒng)供電范圍電力系統(tǒng)繼電保護就是為達到這個目的而設(shè)置的本次設(shè)計的任務(wù)主要包括了六大部分，分別為運行方式的選擇、電網(wǎng)各個元件參數(shù)及負荷電流計算、短路電流計算、繼電保護距離保護的整定計算和校驗、繼電保護零序電流保護的整定計算和校驗、對所選擇的保護裝置進行綜合評價其中短路電流的計算和電氣設(shè)備的選擇是本設(shè)計的重點通過此次線路保護的設(shè)計可以鞏固我們本學(xué)期所學(xué)的《電力系統(tǒng)繼電保護》這一課程的理論知識，能提高我們提出問題、思考問題、解決問題的能力。

1 所做設(shè)計要求1.1 電網(wǎng)接線圖圖示110kV單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)：（將AB線路長度改為45km,CD長度改為20km）（1)所有變壓器和母線裝有縱聯(lián)差動保護，變壓器均為Ｙn，d11接線；（2）發(fā)電廠的最大發(fā)電容量為（2×25+50）ＭＷ，最小發(fā)電容量為2×25ＭＷ；（3）網(wǎng)絡(luò)的正常運行方式為發(fā)電廠發(fā)電容量最大且閉環(huán)運行；（4）允許的最大故障切除時間為0.85s；（5)線路AC、BC、AB、CD的最大負荷電流分別為250、150、230和140Ａ，負荷自起動系數(shù)；（6）時間階梯△t＝0.5s；（7）線路正序電抗每公里為0.4Ω；1.2 任務(wù) 1、計算結(jié)果，計算結(jié)果用表格列出必須說明系統(tǒng)運行方式、短路點與短路類型的決定原則或依據(jù)，以及計算時考慮的其他因素 2、保護方式的選擇及整定計算結(jié)果1.3 要求 要求說明選用保護方式的原則，各保護的整定計算條件，并用表格列出整定計算結(jié)果整定計算時所采用的公式及各種系數(shù)的數(shù)值也應(yīng)列出2 運行方式的選擇2.1 運行方式的選擇原則2.1.1 發(fā)電機、變壓器運行方式選擇的原則(1)一個發(fā)電廠有兩臺機組時，一般應(yīng)考慮全停方式，一臺檢修，另一臺故障；當有三臺以上機組時，則選擇其中兩臺容量較大機組同時停用的方式。

對水電廠，還應(yīng)根據(jù)水庫運行方式選擇2)一個發(fā)電廠、變電站的母線上無論接幾臺變壓器，一般應(yīng)考慮其中容量最大的一臺停用2.1.2 變壓器中性點接地選擇原則(1)發(fā)電廠、變電所低壓側(cè)有電源的變壓器，中性點均要接地2)自耦型和有絕緣要求的其它變壓器，其中性點必須接地3)T接于線路上的變壓器，以不接地運行為宜4)為防止操作過電壓，在操作時應(yīng)臨時將變壓器中性點接地，操作完畢后再斷開，這種情況不按接地運行考慮2.1.3 線路運行方式選擇原則(1)一個發(fā)電廠、變電站線線上接有多條線路，一般考慮選擇一條線路檢修，另一條線路又故障的方式2)雙回路一般不考慮同時停用2.1.4 流過保護的最大、電小短路電流計算方式的選擇(1)相間保護對單側(cè)電源的輻射形網(wǎng)絡(luò)，流過保護的最大短路電流出現(xiàn)在最大運行方式；而最小短路電流，則出現(xiàn)在最小運行方式對于雙電源的網(wǎng)絡(luò)，一般（當取Z1=Z2時）與對側(cè)電源的運行方式無關(guān)，可按單側(cè)電源的方法選擇對于環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)中的線路，流過保護的電大短路電流應(yīng)選取開環(huán)運行方式，開環(huán)點應(yīng)選在所整定保護線路的相鄰下一線線路上而對于電小短路電流，則應(yīng)選閉環(huán)運行方式，同時再合理停用該保護背后的機組、變壓器及線路。

2)零序電流保護對于單側(cè)電源的輻射形網(wǎng)絡(luò)，流過保護的最大零序短路電流與最小零序電流，其選擇方法可參照相間短路中所述，只需注意變壓器接地點的變化對于雙電源的網(wǎng)絡(luò)及環(huán)狀網(wǎng)，同樣參照相間短路中所述，其重點也是考慮變壓器接地點的變化2.1.5 選取流過保護的最大負荷電流的原則 選取流過保護的最大負荷電流的原則如下：(1)備用電源自動投入引起的增加負荷2)并聯(lián)運行線路的減少，負荷的轉(zhuǎn)移3)環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的開環(huán)運行，負荷的轉(zhuǎn)移4)對于雙側(cè)電源的線路，當一側(cè)電源突然切除發(fā)電機，引起另一側(cè)增加負荷2.2 本次設(shè)計的具體運行方式的選擇電力系統(tǒng)運行方式的變化，直接影響保護的性能因此，在對繼電保護進行整定計弊之前，首先應(yīng)該分析運行方式這里要著重說明繼電保護的最大運行方式是指電網(wǎng)在某種連接情況下通過保護的電流值最大，繼電保護的最小運行方式是指電網(wǎng)在某種連接情況下通過保護的電流值最小因此，系統(tǒng)的最大運行方式不一定就是保護的最大運行方式；系統(tǒng)的最小運行方式也不一定就是保護的最小運行方式現(xiàn)結(jié)合本次設(shè)計具體說明如下，系統(tǒng)的最大運行方式是所有設(shè)備全部投入運行；系統(tǒng)的最小運行方式為發(fā)電機G1和G2投入，發(fā)電機G3停運。

對保護1而言，其最大運行方式應(yīng)該是在系統(tǒng)最大運行方式下線路L1回路斷開，其他設(shè)備全投；保護1的最小運行方式應(yīng)該是：在系統(tǒng)的最小運行方式下線路L1+L2與L3并聯(lián)運行3 電網(wǎng)各個元件參數(shù)計算及負荷電流計算3.1基準值選擇基準功率：SB=100MV·A，基準電壓：VB=115V基準電流：IB=SB/1.732 VB=100×103/1.732×115=0.502KA；基準電抗：ZB=VB/1.732 IB=115×103/1.732×502=132.25Ω；電壓標幺值：E=E(2)=1.053.2電網(wǎng)各元件等值電抗計算3.2.1輸電線路等值電抗計算(1) 線路L1等值電抗計算正序以及負序電抗：XL1= X1L1=0.4×50=20ΩXL1*= XL1/ ZB=20/132.25=0.1512零序電抗：XL10= X0L1= 3X1L1=3×0.4×50=60ΩXL10*= XL10/ ZB=60/132.25=0.4537(2) 線路L2等值電抗計算正序以及負序電抗：XL2= X1L2=0.4×40=16ΩXL2*= XL2/ ZB=16/132.25=0.121零序電抗：XL20= X0L2= 3X1L2=3×0.4×40=48ΩXL20*= XL20/ ZB=48/132.25=0.363(3) 線路L3等值電抗計算正序以及負序電抗：XL3= X1L3=0.4×90=36ΩXL3*= XL3/ ZB=36/132.25=0.2722零序電抗：XL30= X0L3= 3X1L3=3×0.4×90=108ΩXL30*= XL30/ ZB=108/132.25=0.8166(4) 線路L4等值電抗計算正序以及負序電抗：XL4= X1L4=0.4×25=10ΩXL4*= XL4/ ZB=10/132.25=0.0756零序電抗：XL40= X0L4= 3X1L4=3×0.4×25=30ΩXL40*= XL40/ ZB=30/132.25=0.22683.2.2變壓器等值電抗計算(1) 變壓器T1、T2等值電抗計算XT1= XT2=(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈40.333ΩXT1*= XT2*=XT1/ ZB=40.333/132.25=0.3050 (3) 變壓器T4、、T6、等值電抗計算XT4==XT6==(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈63.5ΩXT6*= XT7* = XT4*= XT5*=0.48023.2.3發(fā)電機等值電抗計算(1)發(fā)電機G1、G2電抗標幺值計算XG1* = XG2*=Xd1SB/ SG1= Xd1SB COSφ/ PG1=0.132×100×0.8/25=0.4224(2)發(fā)電機G3電抗標幺值計算XG3*=Xd3SB/ SG3= Xd3SB COSφ/ PG3=0.129×100×0.8/50=0.20643.2.4最大負荷電流計算(1) B、C母線最大負荷電流計算最大負荷電流計算(拆算到110KV)IfhB ·max = IfhC·max = PfhBmax Vav2 / 1.732 U COSφ=20×103/1.732×115×0.8≈0.1255KA；3.2.5 各線路運行方式下流過斷路器的最大負荷電流 (2) 保護2的最大運行方式：發(fā)電機Fl、P2、F3全投入，斷開L3回路；通 過保護2最大負荷電流為。

保護2的最小運行方式；F3停，線路全部運行3) 保護4的最大運行方式：Fl、F 2、F3全投，繼開線路L3；通過保護4的最大負荷電流為保護4的最小運行方式：F3停，線路全部運行 (6) 保護6因正常運行時不可能有正向電流通過，要是有正向電流通過，一定是線路發(fā)生故障為此，在保護3和保護7上只需判別電流(功率)的方向即可，故不用分析保護3和保護6的運行方式4短路電流計算4.1電網(wǎng)等效電路圖 由于短路電流計算是電網(wǎng)繼電保護配置設(shè)計的基礎(chǔ),因此分別考慮最大運行方式(三臺發(fā)電機全部投入,系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)取開網(wǎng)運行)時各線路未端短路的情況,最小運行方下(三臺中最小的一臺投入,系統(tǒng)按環(huán)網(wǎng)計算)時各線路未端短路的情況電網(wǎng)等效電路圖如圖3.1所示圖3.1電網(wǎng)等效電路圖4.2短路電流計算4.2.1 d1點發(fā)生短路時流過斷路1(1) d1點短路最大運行方式下等值圖如圖3.2.1(a)3.2.1(a)d1點短路時最大運行方式下的等值電路圖進一步簡化后得圖3.2.1(b)3.2.1(b)簡化圖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 圖3.2.1(b) 正序短路電路圖 其中：XdT=XGT×XGT3/(XGT+XGT3)=0.3637×0.3665/(0.3637+0.3665)=0.18255 Xff1=XdT+XL=0.18255+0.5444=0.72695Id1·max*=E/Xff1=1.05/0.72695≈1.4444Id1·max=Id1·max*IB=1.4444×0.502≈0.725KA(2)最小運行方式兩相短路正序短路電流Xff1=Xd1+XT1＋XL=0.4224+0.3050+0.5444=1.2718Xff1(2)(2)=Xff1Ifa(1)(2)=Vf(0)/(Xff1＋Xff1(2)(2))=Vf(0)/2Xff1=1.05/2×1.2718=0.4128If(2)*=1.732Ifa(1)(2)=1.732×0.4128=0.7150If(2)=If(2)*IB=0.7150×0.502=0.3589KA(3)最大運行方式兩相短路零序短路電流.圖3.2.1(c)零序短路電路圖XTT(0)=XT1(0) /2=0.1525XT(0) =0.1525×0.1601/(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。