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110KV线路继电保护课程设计
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110KV线路继电保护课程设计
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目录
目录................................................................1
110KV 线路继电保护课程设计 ..........................................2
1 继电保护简述......................................................2
1.1 我国继电保护发展现状.........................................2
1.2 继电保护按保护分类...........................................3
1.3 继电保护的组成...............................................6
1.3.1 组成.....................................................6
1.3.2 保护装置的分类...........................................7
1.4 继电保护装置及其任务.........................................7
1.5 对继电保护的基本要求.........................................8
1.6 继电保护发展前景.............................................9
2 系统运行方式和变压器中性点接地的选择..............................9
2.1 选择原则 .....................................................9
2.2 本次设计的具体运行方式的选择 ................................9
3 故障点的选择和正、负、零序网络的制定.............................10
4 零序短路电流的计算成果(具体过程参考附录二).....................12
5 线路保护方式的选择、配置方案的确定...............................13
6 继电保护距离保护的整定计算成果(具体过程参考附录三).............13
7 继电保护零序电流保护的整定计算成果(具体过程参考附录四).........14
8 保护的综合评价...................................................14
9 结论.............................................................15
参 考 文 献........................................................16
附录一 电网各元件等值电抗计算......................................17
附录二 零序短路电流的计算..........................................19
附录三 继电保护距离保护的整定计算和校验............................20
附录四 继电保护零序电流保护的整定计算和校验........................25
附录五 继电保护配置图..............................................29
2
110KV 线路继电保护课程设计
[摘要]:本课程设计是给 110KV 单电源电网进行继电保护设计,并根据继电
保护配置原理,对所选的保护进行整定和灵敏度校验。本设计首先对电网进行短
路电流计算,包括适中电流的正序、负序、零序电流的短路计算,整定电流保护
的整定值。在过电流保护不满足的情况下,相间故障选择距离保护,接地故障选
择零序电流保护,同时对距离保护、零序电流保护进行整定计算,并用 AUOCAD
绘制出保护配置原理图。
[关键词]:继电保护、短路电流、距离保护、零序保护、整定计算
1 继电保护简述
1.1 我国继电保护发展现状
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术
与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力,因此,
继电保护技术得天独厚,在 40 余年的时间里完成了发展的 4 个历史阶段。
建国后,我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技
术队伍从无到有,在大约 10 年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50
年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备
性能和运行技术,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电
保护技术队伍,对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电
器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造
业。因而在 60 年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的
完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了
坚实基础。
自 50 年代末,晶体管继电保护已在开始研究。60 年代中到 80 年代中是晶
体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备
厂合作研究的 500kV 晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体
3
管高频闭锁距离保护,运行于葛洲坝 500 kV 线路上,结束了 500kV 线路保护完
全依靠从国外进口的时代。
在此期间,从 70 年代中,基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。
到 80 年代末集成电路保护已形成完整系列,逐渐取代晶体管保护。到 90 年代初
集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位,这是集成电路保护时代。在
这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重
要作用,天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方
向高频保护也在多条 220kV 和 500kV 线路上运行。
我国从 70 年代末即已开始了计算机继电保护的研究,高等院校和科研院所
起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天
津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原
理、不同型式的微机保护装置。1984 年原华北电力学院研制的输电线路微机保
护装置首先通过鉴定,并在系统中获得应用,揭开了我国继电保护发展史上新的
一页,为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面,东南大学和华中理工
大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机?变压器组保护也相继于 1989、
1994 年通过鉴定,投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置
也于 1991 年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电
压补偿式方向高频保护,西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量
方向高频保护也相继于 1993、1996 年通过鉴定。至此,不同原理、不同机型的
微机线路和主设备保护各具特色,为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能
齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究,在微机保护软件、
算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从 90 年代开始我国继电保护技术已
进入了微机保护的时代。
1.2 继电保护按保护分类
(1)电流速断保护:故障电流超过保护整定值无时限(整定时间为零),立即发
出跳闸命令。
(2)电流延时速断保护:故障电流超过速断保护整定值时,带一定延时后发出
4
跳闸命令。
(3)过电流保护:故障电流超过过流保护整定值,故障出现时间超过保护整定
时间后发出跳闸命令。
(4)过电压保护:故障电压超过保护整定值时,发出跳闸命令或过电压信号。
(5)低电压保护:故障电压低于保护整定值时,发出跳闸命令或低电压信号。
(6)低周波减载:当电网频率低于整定值时,有选择性跳开规定好的不重要负
荷。
(7)单相接地保护:当一相发生接地后对于接地系统,发出跳闸命令,对于中
性点不接地系统,发出接地报警信号。
(8)差动保护:当流过变压器、中性点线路或电动机绕组,线路两端电流之差
变化超过整定值时,发出跳闸命令称为纵差动保护,两条并列运行的线路或两个
绕组之间电流差变化超过整定值时,发出跳闸命令称横差动保护。
(9)距离保护:根据故障点到保护安装处的距离(阻抗)发出跳闸命令称为距
离保护。
(10)方向保护:根据故障电流的方向,有选择性的发出跳闸命令称为方向保护。
(11)高频保护:利用弱电高频信号传递故障信号来进行选择性跳闸的保护称为
高频保护。
(12)过负荷:运行电流超过过负荷整定值(一般按最大负荷或设备额定功率来
整定)时,发出过负荷信号。
(13)瓦斯保护:对于油浸变压器,当变压器内部发生匝间短路出现电气火花,
变压器油被击穿出现瓦斯气体冲击安装在油枕通道管中的瓦斯继电器,故障严重,
瓦斯气体多,冲击力大,重瓦斯动作于跳闸,故障不严重,瓦斯气体少,冲击力
小,轻瓦斯动作于信号。
(14)温度保护:变压器、电动机或发电机过负荷或内部短路故障,出现设备本
体温度升高,超过整定值发出跳闸命令或超温报警信号。
(15)主保护:满足电力系统稳定和设备安全要求,出现故障后能以最快速度有
选择性的切除被保护设备或线路的保护。
(16)后备保护:主保护或断路器拒动时,用来切除除故障的保护。主保护拒动,
本电力系统或线路的另一套保护发出跳闸命令的为近后备保护。当主保护或断路
5
器拒动由相邻(上一级)电力设备或线路的保护来切除故障的后备保护为远后备
保护。
(17)辅助保护:为补充主保护和后备保护的性能,或当主保护和后备保护检修
退出时而增加的简单保护。
(18)互感器二次线路断线报警:电流互感器或电压互感器二次侧断线会引起保
护误动作,所以在其发生断线后应发出断线信号。
(19)跳闸回路断线:断路器跳闸回路断线后,继电保护发出跳闸命令断路器也
不能跳开,所以跳闸回路断线时应发出报警信号。
(20)自动重合闸:对于一些瞬时性故障(雷击、架空线闪路等)故障迅速切除
后,不会发生永久性故障,此时再进行合闸,可以继续保证供电。继电保护发出
跳闸命令断路器跳开后马上再发出合闸命令,称为重合闸。
重合闸一次后不允许再重合的称为一次重合闸,允许再重合一次的称为二次
重合闸(一般很少使用)。有了重合闸功能之后,在发生故障后,继电保护先不
考虑保护整定时间,马上进行跳闸,跳闸后,再进行重合闸,重合后故障不能切
除,然后再根据继电保护整定时间进行跳闸,此种重合闸为前加速重合闸。
发生事故后继电保护先根据保护整定时间进行保护跳闸,然后进行重合闸,
重合闸不成功无延时迅速发出跳闸命令,此种重合闸称为后加速重合闸。
(21)备用电源互投:两路或多路电源进线供电时,当一路断电,其供电负荷可
由其它电源供电,也就是要进行电源切换,人工进行切换的称为手动互投。自动
进行切换的称为自动互投。互投有利用母联断路器进行互投的(用于多路电源进
行同时运行)和进线电源互投(一路电源为主供,其它路电源为热备用)等多种
形式。对于不允供电电源并列运行的还应加互投闭锁。
(22)同期并列与解列:对于多电源供电的变电站或发电厂要联网或上网时必须
满足同期并列条件后才能并网或上网,并网或上网有手动与自动两种
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