继电保护课程设计资料报告材料

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工程学院
课程设计说明书(论文)
题目某110kV电网继电保护配置
与整定计算的部分设计
课程名称电力系统继电保护Ａ
院（系、部、中心）电力工程学院
专业电气工程及其自动化
班级
学生姓名
学号
设计地点工程实践中心9-322
指导教师
设计起止时间：2011年12月5日至2011年12月16日
目录
1 课程设计任务及实施计划.................................................................................... 错误!未定义书签。

1.1已知条件.........................................................................................错误!未定义书签。

1.2参数选择与具体任务 ....................................................................错误!未定义书签。

1.3保护配置及整定计算任务分析....................................................错误!未定义书签。

1.4实施计划.......................................................................................................... 错误!未定义书签。

2 零序短路电流计算 (4)
2.1各元件电抗标幺值计算 ............................................................................. 错误!未定义书签。

2.2各序阻抗化简 ................................................................................................ 错误!未定义书签。

2.3各序等值电抗计算....................................................................................... 错误!未定义书签。

2.4零序电流计算 ................................................................................................ 错误!未定义书签。

2.5互感器的选择 ................................................................................................ 错误!未定义书签。

3继电保护整定计算. (9)
3.1距离保护.......................................................................................................... 错误!未定义书签。

3.2 零序电流保护 ............................................................................................... 错误!未定义书签。

3.3 RCS941线路保护装置的整定 ............................................................... 错误!未定义书签。

4 结论............................................................................................................................... 错误!未定义书签。

参考文献.......................................................................................................................... 错误!未定义书签。

1 课程设计任务及实施计划
1.1 已知条件
本次所接受的课程设计的任务为选题一，接线简图如图1.1所示。

图中BC 线路为开环运行，本人整定AB 线路的A 侧保护。

已知参数如下：
发电厂
B G G
图1.1 110kV 系统接线简图
（1） 线路AB 、BC 、CA 、BS 的负荷的自起动系数5.1 ss K ；
（2） 发电厂各发电机组的次暂态电抗均为''
d X =0.129（按自身额定容量的标么值）；
功率因数为均为0.85。

最大发电容量为3台同时投运，最小发电容量为投入最小容量的一台发电机。

（3） 变电所引出线上后备保护动作时间如图，后备保护时限级差△t ＝0.5s ；
（4）线路的正序电抗每公里均为0.4Ω/KM；零序阻抗为1.2Ω/KM；发电机，变压器参数按照图示额定值计算；变压器零序阻抗是正序阻抗的80%。

（5）电压互感器的变比1.0/
110
n kV，线路电流互感器变比可根据线路额定电流
TV
选择。

（6）系统最大及最小的正序、零序等值阻抗都已折算到100MVA标准容量下，变压器的短路电压百分比按本变压器额定容量给出，两台主变的变电所，正常运行时只投入一台，高峰负荷时才投入两台。

具体参数见任务安排表。

1.2参数选择与具体任务
对应《继保081课程设计任务具体参数安排》，本次设计所涉及的具体参数如表1.1所示。

表1.1 各元件参数
1.3保护配置及整定计算任务分析
根据《继电保护和安全自动装置技术规程》的第2.6.2.1条，以及2.6.3.3还有2.6.4.1条，110kV线路一般配置距离保护作为反应相间故障的保护，配置零序电流方向保护或接地距离保护作为接地故障的保护，采用远后备保护方式。

当距离、零序电流保护灵敏度不满足要求或110kv线路涉及系统稳定运行问题或对发电厂、重要负荷影响较大时，应装设全线路快速动作的纵联保护作为主保护，距离、零序电流（接地距离）保护作为后备保护。

本次设计的整定对象为AB线路的B侧保护，需要考虑其相间距离保护I、II、III 段的整定，接地距离保护I、II、III段的整定（整定值与相间距离相同），零序电流保护I、II、III段的整定，为简化起见，只需计算A母线处、B母线处的单相接地短路电流及两相接地短路电流；A母线处三相短路电流。

1.3实施计划
根据课程设计任务书，本次课程设计的具体实施计划如下：
12月5日：熟悉任务书12月6日：保护方式的选择与配置。

12月7日：计算发电机、变压器、线路的参数；绘制正序、零序网络，并填入表格中。

12月8~9日：相间短路保护整定计算
12月12~13日：接地短路保护整定计算。

12月14~15日：整理说明书。

校验数据，完成报告。

12月16日：课程设计考核。

2 零序短路电流计算
2.1各元件电抗标幺值计算
（1） 基准值选取：S B =100MVA U B =115KVA
则0.502B
B I KA == （2） 各元件电抗标幺值计算公式：
发电机计算式：''''/B B G d d GN GN S S X X X S P *=⨯
=⨯COS φ
式（2.1） 变压器计算式：
100K B T TN
U S X S *=⨯％ 式（2.2） 线路阻抗计算式：
12B
L B B
S X x L U *=⨯⨯ 式（2.3） 表2.1 各元件电抗标幺值
2.2各序阻抗化简
发电厂
B
G 1
G 2
.
图2.1 110kV 系统接线简图
系统为开环运行，整定线路为AC ，在AC 线路末端设置短路点K1,计算各种运行方式下流过线路的零序电流。

2.2.1 正序网络及化简
图2.2 正序等值网络图
2.2.2 负序网络及化简
图2.3负序等值网络图
2.2.3 零序网络及化简
图2.4 零序等值网络图注：等值网络图中X G只是发电机等效电抗，不同运行方式其值不同
2.3各序等值电抗计算
2.3.1 K1点发生接地故障
表2.2 K1点接地短路时系统各序阻抗参数
2.4零序电流计算
2.4.1单相接地短路时：
(1)*(1)*
0111***
112101
1
k k k k k I I X X X ==
++ 式（2.10） 2.4.2两相接地短路时：
(1,1)*(1,1)*
21210111***
21011121012101
1
//k k k k k k k k k k k X X I I X X X X X X X =*
=*+++ 式（2.11） 注：系统最大运行方式下，同一变电站零序阻抗最大的那台变压器中性点接地
表2.3 K1点零序电流计算结果
2.5互感器的选择
2.5.1电流互感器的选择
测量仪表用互感器的一次电流一般应取 1.25TA n I I ≥。

其中n I 为发电机或变压器的额定
电流，对线路应是最大负荷电流。

2.1.1 线路AB 的额定电流 310330.66N I =
==A
所用电流互感器的一次电流 1.25TA N I I ≥ 式（2.12） 选用一次额定电流为800A 的型号
2.1.2 标准电流互感器二次额定电流为5 A 或1A 。

本次设计中选择5A 。

2.5.2电压互感器
电压互感器的变比选为110/0.1n kV =
3继电保护整定计算
3.1距离保护
3.1.1相间距离I 段
（1） 动作阻抗一次值 1.40.7()36.45833I set AB Z Z T =⨯+=Ω
（2）
作阻抗二次值
2. 1.
3.3143TA I I
set set TV
n Z Z n =
=Ω （3） 动作时间：0t s I
=
3.1.2 相间距离II 段
（4） 动作阻抗 1.4
0.7()36.45833II set AB Z Z T =⨯+=Ω （5） 动作阻抗二次值
2. 1.
3.3143TA II II
set set TV
n Z Z n =
=Ω
（6） 灵敏度校验：
（7） 1. 4.55 1.25II set
sen AB
Z K Z =
=≥ 满足要求 （8） 动作时间：00.50.5t s II
=+=
（1） 动作阻抗（按躲开最小负荷阻抗整定）： （2）
.min
.min .max
172.85L L AB U Z I ==Ω
（3） .max
1.1121.327()
L III
set rel ss res L Z Z K K K COS ϕϕ=
=Ω-
（9） 动作阻抗二次值
式（3.4）
（10）
2. 1.11.0297934TA III
III
set set TV
n Z Z n ==Ω
（11） 注：采用全阻抗特性 （12） 灵敏度校验，作近后备时：
（13） 1.15.16 1.5III set
sen Ab
Z K Z =
=＞ 满足要求 动作时间：0.50.512t
s III
=++=
表3.1 相间距离保护整定二次值
3.2接地距离保护计算
（3） 动作阻抗一次值
1.set 4AB 0.5()29.6333I Z Z T =⨯+=Ω
（4） 动作阻抗二次值 TA 2.set 1.set TV
2.6939I I
n Z Z n =
=Ω （5） 动作时间：0t s I
=
3.2.2 接地距离II 段
（6） 动作阻抗
1.set 4AB 0.7()41.4866II Z Z T =⨯+=Ω （7）
动作阻抗二次值 TA 2.set 1.set TV
3.7715II
I
n Z Z n ==Ω
（8） 灵敏度校验： 1.set
sen AB
4.55 1.25II Z K Z ==≥ 满足要求
（9）
动作时间：
00.50.5t s II =+= 3.2.3 接地距离III 段
（10） 动作阻抗
1.set 4AB 0.7()41.4866III Z Z T =⨯+=Ω （11） 动作阻抗二次值
TA 2.set 1.set TV
3.7715III
I
n Z Z n ==Ω
（12） 灵敏度校验：
1.set
sen AB
15.16 1.85III Z K Z ==≥
（13） 满足要求 动作时间：0.50.512t s III
=++=
接地距离保护整定二次值
3.3 零序电流保护
3.3.1零序Ι段
本次设计所涉及网络为配电网络，不考虑系统发生振荡的情况，因此不设两个I 段，其整定原则是：按躲过被保护线路末端发生单相或两相接地短路时流过本线路末端的最大零序电流。

（1）动作电流一次值0..10.max 3 2.5488kA I set rel I K L == （2）动作电流二次值0..1
0..225.488I I set set TA
I I A n ==
（3）动作时间：0t s I
=
3.3.2零序II 段
（14） 按照躲开在下级线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流.
unb.max I 来整
定
（1） 动作电流一次值
：
(3)
max 1
0.502 3.53520.070.072
k S l AB E I kA kA Z Z L ϕ==⨯=++
(3)0..1max 0.1613II set rer unb k I K K I kA ==
式中0.set I I
——下线路零序Ⅰ段的动作电流；
rel K ——可靠系数； b K ——分支系数；
（2）动作电流二次值0..1
0..2 1.61359II II set set TA
I I A n =
=
（3）动作时间：0.5t s =Ⅱ
0.min.0..1
3 5.39831.5B
sen III
set I K I =
=＞ 式 3.3.3零序III 段
0..10..23III III
set set TA
I I A n ==
表3-2零序电流保护整定值二次值
3.4RCS941线路保护装置的整定
RCS-941系列装置为由微机实现的数字式高压输电线路成套保护装置，可用作110kV电压等级输电线路的主保护及后备保护。

其包括完整的三段相间和接地距离保护、四段零序方向过流保护和低周保护；装置配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能、频率跟踪采样功能；装置还带有跳合闸操作回路以及交流电压切换回路。

具体的保护整定参数如表所示。

表继电保护与系统自动装置整定通知书
4 结论
在110kV电压等级常配置一套线路微机保护，保护主要有相间距离保护、接地距离保护、零序电流保护，三相一次重合闸。

相间距离保护和零序电流保护的整定计算是这次实习的要容，此外还对保护进行了相关的校验，这次实习是一次贴近系统现状的练习，对以后在工作是一次不可多得的经验。

零序电流保护能区分正常运行和短路故障，并且能区分短路点的远近，一边在近处故障时较短时间切除故障，满足选择性的要求。

零序电流保护能够弥补接地距离因过渡电阻的存在而导致灵敏度不足的缺陷，作为110KV线路接地主保护。

在零序短路电流计算之前，要对系统和各设备在最大运行方式和最小运行方式下的阻抗大小，同时还要考虑发电机组负荷变化时相对的阻抗变化情况，从而得到K1、K2点接地短路时的零序电流大小用于零序电流保护整定。

最后设定动作时间并进行灵敏性校验。

距离保护相对于电流保护有更加有利的优势，它是利用保护安装处的电压电流的比值来判断故障的一种保护，其不会受到系统运行方式的影响，保护区稳定，可以获得较为稳定的灵敏度，能够在多侧电源的高压及超高压复杂电力系统中应用。

本设计中只配置相间距离保护，I段能够快速反应AC线路的85%，而Ⅱ段与相邻变压器的快速保护相配合，动作围不应超出变压器快速保护的围，Ⅲ段按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，整定时考虑到电动机自启动情况并采用全阻抗特性。

在这次课程设计中，我熟悉了对具体线路保护整定和计算的步骤，为一年后踏上工作岗位打下了一点基础。

另外，课设中我还学会了利用Word、Excel和Visio等office 软件对文档进行排版、建立目录等功能，为将来做毕业设计及以后的工作奠定一定基础！
参考文献
1.笑，宋丽群.电气工程专业毕业设计指南-继电保护分册（第二版）.：中国水利电力，
2003
2.万顺.电力系统故障分析.：中国电力,2000
3.家佩等.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算.：水利电力，1995
4.保会.项根. 电力系统继电保护. ：中国电力，2005
5.许建安 .继电保护整定计算.：中国水利水电，2001。