110KV电力系统继电保护和自动装置设计毕业论文.doc
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1、目 录第一部分 设计任务与调研3第二部分 设计说明4第三部分 设计成果13第四部分 结束语14第五部分 致谢15第六部分 参考文献16 第一部分 设计任务与调研本设计为110kV系统继电保护及自动装置的设计与配置。该电网有110kV、35kV、10kV三个电压等级。其中,110kV侧为电源侧,其它两侧均为负荷侧。110kV为双母分段接线,两段分别与甲变电站和丁电厂连接,甲变电站由于110kV出线多,为检修方便而设置了旁路母线和专用旁路开关。甲变电站有2回电缆供乙变电站两台三绕组变压器供35kV和10kV负荷,还有2回线路和丁电厂联络。丁电厂将另2回110kV出线供丙变电站两台三绕组变压器供35
2、kV负荷。本设计以线路的保护为主,为防止线路的相间故障,由于电压等级为110kV,故采用距离保护,对6条线路分别进行距离I、II、III段的整定与灵敏度的校验。此外,为防止中性点直接接地系统中发生接地短路,产生很大的零序电流分量,线路还应采用零序电流保护。连接甲变电站和丁电厂的双回线路除了距离保护和零序电流保护外,还应配置横联差动保护作为主保护的补充。其中包括相间横联差动电流保护及零序横联差动电流保护。为了更好地保证电网安全、经济运行,电力系统运行越来越依赖于自动控制技术,本设计还可以简单地配置自动重合闸、备用电源自动投入和低频减载等自动装置。 第二部分 设计说明本设计为110kV系统继电保护
3、及自动装置的设计与配置。在继电保护部分,本论文主要讨论了线路的保护,其采用了距离保护和零序电流保护。对于双回输电线路,还进行了横联差动保护的整定。此外,对变压器的保护做了简单的配置与整定,以瓦斯保护、纵差动保护作为变压器的主保护,过电流保护和过负荷保护作为其后备保护。最后,为了更好地保证系统安全、经济地运行,本设计还配置了自动重合闸、备用电源自动投入和自动低频减载等自动装置。2.1 概 述在电力系统的实际计算中,对于直接电气联系的网络,在制订标么值的等值电路时,各元件的参数必须按统一的基准值进行归算。然而,从手册或产品说明书中查得的电机或电器的阻抗值,一般都是以各自的额定容量和额定电压为基准的
4、标么值。由于各元件的额定值可能不同,因此,必须把不同基准值的标么阻抗换算成统一基准的标么值。2.2 参数归算参数归算至110KV侧:取,甲变电站:电抗:负荷电流:乙变电站:丙变电站:丁电厂:线路:111、112线: 113、114线:115、116线: 2.3阻抗值1、甲变电站:其中系统电阻为0,所以有2、丁电厂2.4确定运行方式阻抗值1、最大运行方式 2、最小运行方式甲变电站: 丁电厂: 相间横联差动电流方向保护用于两侧装有四个断路器的双回线路。这种保护只保护相间短路故障。分别按不同的条件和项目进行整定。一、不带电压起动的横联差动电流方向保护的整定这种保护只需给出差电流元件动作电流。差电流元
5、件动作电流按满足以下两个条件整定。(1)按躲开单回线路运行的最大负荷电流整定。即考虑另一回线路由一侧向线路充电,充电侧的横联差动电流方向保护不应动作。其动作值计算公式为式中可靠系数,取1.2; 返回系数,其大小按保护的具体类型决定,电磁型电流继电器取0.85; 单回线路运行时的最大负荷电流。(2)按躲双回线路外部短路时流过保护的最大不平衡电流整定。其动作值计算公式为其中 式中可靠系数,取1.31.5;双回线路外部短路时产生的最大不平衡电流;由两组电流互感器特性不同引起的不平衡电流;由双回线路阻抗不相等引起的不平衡电流;电流互感器比误差系数,取0.1;电流互感器同型系数,同型式者取0.5,不同型
6、式者取1;双回线路的正序差电流系数,由计算或实测决定;短路电流的非周期分量系数,一般电流继电器取1.52;对能躲非周期分量的继电器取11.3;双回线路外部三相短路时流过双回线路中的最大总短路电流,短路点分别选在两侧母线上,取其中最大者。二、相间横联差动电流方向保护灵敏度校验及相继动作区的计算 差电流元件灵敏度计算公式:式中双回线路内部短路,流过横联差动电流方向保护的最小短路电流,其短路点选在一回线路的中点或选在一回线路的末端。灵敏度要求:当双回线路中的一回线路中点短路时,在两侧断路器均未跳开之前,其中一侧保护的灵敏系数应不小于2;而在任何一侧跳开之后,按线路末端短路时的灵敏度应不小于1.5。三
7、、相间横联差动电流方向保护死区的计算双回线路中的一回线路,在靠近母线侧附近的区域内发生相间短路时,母线上残压很小,方向继电器将会拒动,这个区域就是电压死区。电压死区一般不应大于线路全长的10;在线路末端附近的区域发生短路时,由于流入方向继电器中的电流很小,继电器将拒动,这个区域就是电流死区。对电流死区一般没有要求,因为当对侧横联差动保护动作跳开断路器后,电流死区将自动消失,它与电流元件的相继动作区相比是较小的,所以一般可不考虑。四、具体整定计算(1) (2)取大者灵敏度校验及相继动作区的计算:(1)一回线路的中点短路A侧: 满足要求。B侧: 满足要求。(2)双回线路中一回线路末端内部短路及相继
8、动作时(a) A侧: 满足要求。 (b) B侧: 满足要求。五、相间横联差动电流方向保护死区的计算双回线路中的一回线路,在靠近母线侧附近的区域内发生相间短路时,母线上残压很小,方向继电器将会拒动,这个区域就是电压死区。电压死区一般不应大于全长的10%;在线路末端附近短路时,由于流入方向继电器中的电流很小,继电器将拒动,这个区域就是电流死区。对电流死区一般没什么要求,因为当对侧横联差动保护跳开短路器后,电流死区将自动消失,它与电流元件的相继动作区相比是较小的,所以一般可不考虑。确定电压死区的整定计算:一般不需要十分精确,可用方向继电器的最小动作电压计算。例如LLG-3型方向继电器,当电流为5A时
9、,其最小动作电压为0.3V。整定公式:其中方向继电器最小动作电压值(V)方向继电器死区长度(km)当双回线路一回线路的保护出口发生三相短路时,流过被计算保护的最小短路电流(A)整定计算:由横联差动相继动作验算中可知,两侧保护出口三相短路流入继电器的最大电流远大于5A,故可按继电器最小动作电压计算其死区。则A侧:B侧:两侧方向继电器电压死区均小于10%,所以计算结果满足要求。现代生产的变压器,虽然结构可靠,故障机会较少,但在实际运行中,仍有可能发生各种类型故障和异常运行,为了保证电力系统安全连续地运行,并将故障和异常运行对电力系统的影响限制到最小范围,必须根据变压器容量大小、电压等级等因素装设必
10、要的、动作可靠性高的继电保护装置。一、变压器保护的配置原则变压器一般装设下列继电保护装置:1、反应变压器油箱内故障和油面降低的瓦斯保护容量为800KVA及以上的油浸式变压器,均应装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生瓦斯或油面下降时,保护装置应瞬时动作于信号;当产生大量瓦斯时,瓦斯保护宜动作于断开变压器各电源断路器。对于高压侧未装设断路器的线路变压器组,未采取瓦斯保护能切除变压器内部故障的技术措施时,瓦斯保护可仅动作于信号。2、相间短路保护反应变压器绕组和引出线的相间短路的纵联差动保护或电流速断保护,对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路也能起保护作用。 容量为6300KVA以下
11、并列运行的变压器以及10000KVA以下单独运行的变压器,当后备保护时限大于0.5s时,应装设电流速断保护。容量为6300KVA及以上、厂用工作变压器和并列运行的变压器、10000KVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器,应装设纵联差动保护。对高压侧电压为330KV及以上的变压器,可装设双重差动保护。对于发电机变压器组,当发电机与变压器之间有断路器时,变压器应装设单独的纵联差动保护,当发电机与变压器之间没有断路器时,100MW及以下的发电机,可只装设发电机变压器组共用的纵联差动保护。100MW以上的发电机,除发电机变压器组共用纵联差动保护外,发电机还应装设单独的纵联差动保护。对于20
12、0MW及以上的汽轮发电机,为提高快速性,在机端还宜增设复合电流速断保护,或在变压器上增设单独的纵联差动保护,即采用双重快速保护方式。如果变压器的纵联差动保护对单相接地短路灵敏性不符合要求,可增设零序差动保护。 3、后备保护对于由外部相间短路引起的变压器过电流,可采用下列保护作为后备保护。(1)过电流保护,宜用于降压变压器,保护装置的整定值应考虑事故时可出现的过负荷。(2)负荷电压起动的过电流保护,宜用于升压变压器和系统联络变压器及过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。(3)负序电流保护和单相式低电压起动的过电流保护,可用于63000KVA及以上的升压变压器。(4)对于升压变压器和系统联络变压
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