电力系统继电保护设计毕业论文

第 1 章绪论

第１.１节电力系统继电保护的作用

我企业电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。故障中最常见，危害最大的是各种型式的短路。为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全监控系统，它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施控制。这样才能更进一步地确保电力系统的安全运行。

继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：

（1）当电力系统中发生短路故障时，继电保护能自动地、迅速地和有选择性地动作，使断路器跳闸，将故障元件从电力系统中切除，以系统无故障的部分迅速恢复正常运行，并使故障的设备或线路免于继续遭受破坏。

（2）当电气设备出现不正常运行情况时，根据不正常运行情况的种类和设备运行维护条件，继电保护装置则发出信号，以便由值班人员及时处理，或由装置自动进行调整。

由此可见，继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全供电。因此，继电保护是电力系统重要的组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的不可缺少的技术措施。在现代的电力系统中，如果没有专门的继电保护装置，要想维持系统的正常运行是根本不可能的。

第１.２节继电保护的基本特性

动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

1. 2. 1 选择性

所谓继电保护装置动作的选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时，应由相邻设备或线路的保护秒年个鼓掌切除。

总之，要求继电保护装置有选择地动作，是提高电力系统供电可靠性的基本条件，保

护装置无选择性的动作，又没有采取措施（如线路的自动重合闸）予以纠正，是不允许的。

1. 2. 2 速动性

所谓速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障。对于反应短路故障的继电保护，要求快速动作的主要理由和必要性在于：

（1）快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性。因此，快速切除故障是提高系统并列运行稳定性，防止系统事故的一项重要措施。

（4）快速切除故障可以防止故障的扩大，提高自动重合闸和备用电源或设备自动投入成功率。从上述理由可知，快速切除鼓掌，对提高电力系统运行的可靠性具有重大的意义。切除故障的时间是指从发生短路故障的时刻起到断路器跳闸电弧熄灭为止的时间，它等于继电保护装置的动作时间与断路器跳闸时间之和。所以，为了保证快速切除故障，除了加快保护装置的动作时间之外，还必须采用快速跳闸断路器。

1. 2. 3 灵敏性

所谓继电保护装置的灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反映能力。

1. 2. 4 可靠性

所谓保护装置的可靠性是指在拨户范围内发生的故障该保护应该动作时，不应该由于它本身的缺陷而拒绝动作；而在不属于它动作的任何情况下，则应该可靠不动作。

要求继电保护装置有很高的可靠性是非常重要的。因为，博爱户装置的拒绝动作或误动作，都将给电力系统和用户带来严重的损失。所以，在设计、安装和维护继电保护装置时，必须满足可靠性的要求。

以上四个基本要求是设计、培植和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间，是相互联系的，但往往由存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。

参数计算需要用到标幺值或有名值，在实际的电力系统中，各元件的电抗表示方法不统一，基值也不一样。如发电机电抗，厂家给出的是以发电机额定容量Sn和额定电压Un为基值的标幺电抗Xd（%）；而输电线路电抗，通常是用有名值。

在标幺制中，单个物理量均用标幺值来表示，标幺值的定义如下：

标幺值=实际有名值（任意单位）/基准值（与有名值同单位）

可见，一个物理量的标幺值，就是其有名值与选定的同单位的基准值比值，也就是对基准值的倍数值。显然，同一个实际值，当所选的基准值不同是，其标幺值也不同。所以当诉说一个物理量的标幺值是，必须同时说明起基准值多大，否则仅有一个标幺值是没意义的。

使用标幺值,首先必须选定基准值.电力系统的各电气量基准值的选择,在符合电路基本关系的前提下,原则上可以任意选取。

系统各元件参数的计算是进行以后各种计算的基础，例如各种网络化简和短路零序电流的计算等等。

第2.2节系统元件参数的计算

2．2．1 元件参数计算原则

参数计算需要用到标幺值或有名值，因此做下述简介。

在实际的电力系统中，各元件的电抗表示方法不统一，基值也不一样。如发电机电抗，厂家给出的是以发电机额定容量Sn和额定电压Un为基值的标幺电抗Xd（%）；而输电线路电抗，通常是用有名值。

在标幺制中，单个物理量均用标幺值来表示，标幺值的定义如下：

标幺值=实际有名值（任意单位）/基准值（与有名值同单位）

显然，同一个实际值，当所选的基准值不同是，其标幺值也不同。所以当诉说一个物理量的标幺值是，必须同时说明起基准值多大，否则仅有一个标幺值是没意义的。

当选定电压、电流、阻抗、和功率的基准值分别为U B、I B、Z B和S B时,相应的标幺值为

U×=U/U B （2-1）

I×=I/ I B （2-2）

Z×=Z/Z B （2-3）

S×=S/S B （2-4）

使用标幺值,首先必须选定基准值.电力系统的各电气量基准值的选择,在符合电路基

本关系的前提下,原则上可以任意选取。

四个物理量的基准值都要分别满足以上的公式。因此，四个基准值只能任选两个，其余两个则由上述关系式决定。至于先选定哪两个基准值，原则上没有限制；但习惯上多先选定U B ＳB。这样电力系统主要涉及三相短路的I B Z B, 可得:

ＩＢ＝ＳＢ／√３UＢ（2-5）

ＺＢ＝UＢ／√３ＩＢ＝U²B／ＳＢ（2-6）

UＢ和ＳＢ原则上选任何值都可以，但应根据计算的内容及计算方便来选择。通常U B 多选为额定电压或平均额定电压。ＳB可选系统的或某发电机的总功率；有时也可取一整数，如100、1000MVA等。

（3）标幺值的归算

①精确的计算法，再标幺值归算中，不仅将各电压级参数归算到基本级，而且还

需选取同样的基准值来计算标幺值。

1）将各电压级参数的有名值按有名制的精确计算法归算到基本级，再基本级选取统一的电压基值和功率基值。

2）各电压级参数的有名值不归算到基本值而是再基本级选取电压基值和功率基值后将电压基值向各被归算级归算，然后救灾各电压级用归算得到的基准电压和基准功率计算各元件的标幺值。

②近似计算：标幺值计算的近似归算也是用平均额定电行计算。标幺值的近似

计算可以就在各电压级用选定的功率基准值和各平均额定电压作为电压基准来计算标幺值即可。

本网络采用近似计算法。选取基准值：S B=100MV A U B1=115 KV U B2=10.5 KV U B3=6.3 KV

计算结果为：（计算结果详细过程见《计算书》第1页）

2．2．2 元件参数一览表

电源：参数计算表(2-1)

名称

额定容量功率因

数

Xd"

正序电抗

G S B COSΦ标幺值有名值(Ω)发电机A 43 MV A 0.8 0.28 0.651 86.116 发电机B 75MV A 0.8 0.15 0.2 26.45 发电机C 31.25MV A 0.8 0.165 0.1526 69.828 变压器参数计算表(2-2)