1、110kV環(huán)形網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)配置與整定（二）摘要：繼電保護(hù)是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要組成部分，而整定值是保證保護(hù)裝置正確動(dòng)作的關(guān)鍵。本文結(jié)合給定110kV電網(wǎng)的接線及參數(shù)，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，首先選擇電流保護(hù)，對電網(wǎng)進(jìn)行短路電流計(jì)算，確定電網(wǎng)的最大、最小運(yùn)行方式，整定電流保護(hù)的整定值。在電流保護(hù)不滿足的情況下，相問故障選擇距離保護(hù)，接地故障選擇零序電流保護(hù)，同時(shí)對距離保護(hù)、零序電流保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算。本設(shè)計(jì)最終配置的保護(hù)有：電流速斷保護(hù)、瓦斯保護(hù)、縱差動(dòng)保護(hù)等。關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)，短路電流，整定計(jì)算Abstract:Relayprotectionisimportantparttoguara

2、nteethesafeandstableoperationofthepowersystem,andsettingvalueisthekeytoensuretheprotectioncorrectaction.Inthispaper,withgiventhewiringandtheparametersof110kVpowergridtodesign110KVnetworkprotectionofrelay,first,selectthecurrentprotection,calculateshortcircuitcurrentonthegrid,determinetheMaximumandmin

3、imumoperatingmodeofthegrid,setthesettingvalueofthecurrentprotection.Second,Selectingthedistanceprotectionifthecurrentprotectiondoesnotmeetthecase,thephasefaultchoosethedistanceprotectionandthegroundfaultselectzerosequencecurrentprotection.whilesettingcalculationthedistanceprotectionandzerosequencecu

4、rrentprotection,.Thefinalconfigurationoftheprotectionofthisdesigninclude:currentspeedtripprotection,gasprotection,thelongitudinaldifferentialprotectionandsoon.Keywords:protectionofrelay,short-circuitcurrent,settingcalculation目錄1、刖言1.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)作用11.2繼電保護(hù)的基本原理及保護(hù)裝置的組成21.3電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算的基本任務(wù)及步驟21.4繼電保護(hù)整定計(jì)

5、算研究與發(fā)展?fàn)顩r31.5本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容32、繼電保護(hù)的原理42.1線路保護(hù)的原理42.2變壓器保護(hù)的原理52.3母線保護(hù)的原理73、短路電流計(jì)算并確定運(yùn)行方式83.1阻抗標(biāo)幺值的計(jì)算83.2短路電流計(jì)算93.2.1電力系統(tǒng)所有設(shè)備均投運(yùn)且閉環(huán)情況下短路電流的計(jì)算93.2.2只有GG2投運(yùn)且可能存在開環(huán)情況下短路電流的計(jì)算123.2.3只有GG3投運(yùn)且可能存在開環(huán)情況下短路電流的計(jì)算183.3系統(tǒng)運(yùn)行方式的確定234、繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)254.1母線保護(hù)的整定計(jì)算254.2變壓器保護(hù)的整定計(jì)算284.3線路保護(hù)的整定計(jì)算374.4其他元件的保護(hù)與保護(hù)結(jié)果40425、結(jié)論6、總結(jié)44謝辭45參考文

6、獻(xiàn)46附錄一：110KV環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)配置圖47附錄二：外文資料翻譯481、前言電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的核心內(nèi)容，它不僅包括了電力系統(tǒng)分析理論中的短路電流的計(jì)算還包括了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的整定計(jì)算。在完成了理論的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步加深對理論知識(shí)的理解，選擇了110kv環(huán)網(wǎng)的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)。電能是現(xiàn)代社會(huì)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(jí)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

7、干擾時(shí)，保護(hù)線路的各種繼電裝置應(yīng)該有比較可靠的、及時(shí)的保護(hù)動(dòng)作，從而切斷故障點(diǎn)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(hù)就是為達(dá)到這個(gè)目的而設(shè)置的。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)主要包括了六大部分，分別為運(yùn)行方式的選擇、電網(wǎng)各個(gè)元件參數(shù)及負(fù)荷電流計(jì)算、短路電流計(jì)算、繼電保護(hù)電流保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)、對所選擇的保護(hù)裝置進(jìn)行綜合評價(jià)。其中短路電流的計(jì)算和繼電保護(hù)的正定計(jì)算和校驗(yàn)是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。通過此次線路保護(hù)的設(shè)計(jì)可以鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，能提高我們提出問題、思考問題、解決問題的能力。1.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)作用電力系統(tǒng)運(yùn)行要求安全可靠，但是，電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)各異，運(yùn)行情況復(fù)雜，覆蓋的地域遼闊，因

8、此，受自然條件、設(shè)備及人為因素的影響(如雷擊、倒塔、內(nèi)部過電壓或運(yùn)行人員誤操作等)，電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，可能會(huì)遇到各種類型的故障和不正常運(yùn)行方式，這些都可能在電力系統(tǒng)中引起事故，從而破壞電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，降低電力設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重的將直接破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成大面積的停電。為此，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，一方面要采取一切積極有效的措施來消除或減小故障發(fā)生的可能性；另一方面，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，應(yīng)該迅速而有選擇性地切除故障元件，從而盡可能縮小故障的影響范圍，而這一任務(wù)是由繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置來完成的1。電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的基本任務(wù)在丁：(1) 有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中快速、自動(dòng)切除，使其損壞

9、程度減至最輕，并保證最大限度地迅速恢復(fù)無故障部分的正常運(yùn)行；(2) 反應(yīng)電氣元件的異常運(yùn)行工況，根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力，發(fā)出警報(bào)信號(hào)、減負(fù)荷或延時(shí)跳閘；(3) 根據(jù)實(shí)際情況，盡快自動(dòng)恢復(fù)停電部分的供電。由此可見，繼電保護(hù)實(shí)際上是一種電力系統(tǒng)的反事故自動(dòng)裝置，它是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，尤其對丁超高壓，超大容量的電力系統(tǒng)，繼電保護(hù)對保持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著極其重要的作用。1.2繼電保護(hù)的基本原理及保護(hù)裝置的組成電力系統(tǒng)各元件都有其額定參數(shù)（電流、電壓、功率等），短路或異常工況發(fā)生時(shí),這些運(yùn)行參數(shù)對額定值的偏離超出極限允許范圍，對電力設(shè)備和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。繼電保

10、護(hù)裝置要起到反事故的自動(dòng)裝置的作用，必須正確地區(qū)分“正?！迸c“不正常”運(yùn)行狀態(tài)、被保護(hù)元件的“外部故障”與“內(nèi)部故障”，以實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的功能。因此，通過檢測各種狀態(tài)下被保護(hù)元件所反映的各種物理量的變化并予以鑒別。依據(jù)反映的物理量的不同，保護(hù)裝置可以構(gòu)成下述各種原理的保護(hù)。故障的一個(gè)顯著特征是電流劇增，繼電保護(hù)的最初原理反應(yīng)電流劇增這一特征，即熔斷器保護(hù)和過電流保護(hù)。故障的另一特征是電壓銳減，相應(yīng)有低電壓保護(hù)。同時(shí)反應(yīng)電壓降低和電流增大的一種參數(shù)為阻抗，即對應(yīng)的是距離保護(hù)，它以阻抗降低的多少反應(yīng)故障點(diǎn)距離的遠(yuǎn)近，決定保護(hù)的動(dòng)作與否。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，機(jī)組容量不斷增大，電壓等級(jí)

11、也越來越高，對繼電保護(hù)的要求必然相應(yīng)提高，要求選擇性更好，可靠性更高，動(dòng)作速度更快。因而促進(jìn)了繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，使保護(hù)的新原理、新裝置不斷問世。一般來說，繼電保護(hù)裝置包括測量部分和邏輯部分、定值調(diào)整部分和執(zhí)行部分。如圖1.1所示。測量部分是指對從被保護(hù)對象輸入有關(guān)信號(hào)與給定的整定值相比較，以判斷是否發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或其組合，進(jìn)行邏輯判斷，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，以確定保護(hù)是否該動(dòng)作。執(zhí)行部分依據(jù)前面環(huán)節(jié)判斷得出的結(jié)果執(zhí)行斷路器跳閘或發(fā)出警報(bào)信號(hào)。被測物理量測量部分褒輯部分執(zhí)行部分跳閘或發(fā)信號(hào)圖1.1繼電保護(hù)裝置的組成1.3電力系統(tǒng)繼

12、電保護(hù)整定計(jì)算的基本任務(wù)及步驟繼電保護(hù)的整定計(jì)算是繼電保護(hù)工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)該滿足選擇性、速動(dòng)性、可靠性和靈敏性的要求，其中只有可靠性的要求應(yīng)由繼電保護(hù)裝置本身來完成，其他三項(xiàng)要求應(yīng)由繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算來滿足，使當(dāng)電力系統(tǒng)任何一地點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，能夠迅速、可靠并有選擇性地切除故障元件，而且應(yīng)盡可能縮小事故影響的范圍，從而使電力系統(tǒng)能夠迅速地恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。繼電保護(hù)整定計(jì)算的基本任務(wù)就是要對各種類型的繼電保護(hù)給出整定值，而對電力系統(tǒng)中的全部繼電保護(hù)來說，則需編制出一個(gè)整定方案。整定方案通?？砂措娏ο到y(tǒng)的電壓等級(jí)或設(shè)備來編制，還可以按繼電保護(hù)的功能來劃分成小的

13、方案分別進(jìn)行。例如，一個(gè)110kV電網(wǎng)的繼電保護(hù)整定方案，可分為相問距離保護(hù)方案、接地零序電流保護(hù)方案、重合閘方案、設(shè)備保護(hù)方案等。這些方案之間既具有相對的獨(dú)立性乂有一定的配合關(guān)系。進(jìn)行整定計(jì)算的步驟大致如下：(1) 按繼電保護(hù)功能分類擬定短路計(jì)算運(yùn)行方式，選擇短路類型，選擇分支系數(shù)的計(jì)算條件；(2) 進(jìn)行短路故障計(jì)算確定運(yùn)行方式；(3) 按同一種功能的保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算，如按距離保護(hù)或按零序電流保護(hù)分別進(jìn)行整定計(jì)算，選取出整定值做出定值圖；(4) 對整定結(jié)果進(jìn)行比較，重復(fù)修改，選擇出最佳方案。最后歸納出所存在的問題，并提出運(yùn)行要求；(5) 畫出定值單編寫整定方案說明書。1.4繼電保護(hù)整定計(jì)算研

14、究與發(fā)展?fàn)顩r目前，在我國各大電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算的過程中，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用還比較少。其主要工作還是由人工來完成的。繼電保護(hù)在做整定計(jì)算時(shí)，一般先對整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行分析，確定繼電保護(hù)的整定順序以及各繼電器之間的主/從保護(hù)順序，然后應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行故障計(jì)算。按照繼電保護(hù)的整定規(guī)程，在考慮了各種可能發(fā)生的故障情況下，獲取保護(hù)的整定值，同時(shí)應(yīng)注意到各繼電器之間的配合關(guān)系，以保證繼電保護(hù)的選擇性、速動(dòng)性和靈敏性的要求。隨著電網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，需要耗費(fèi)大量的人力、物力對整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析計(jì)算，因此電力運(yùn)行部門迫切要求能夠應(yīng)用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行繼電保護(hù)的整定計(jì)算。從總體上來說，幾十年來在我國電力系統(tǒng)建

15、設(shè)中，繼電保護(hù)整定計(jì)算的理論研究、繼電保護(hù)裝置的生產(chǎn)和應(yīng)用能滿足我國電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，并形成了一定的特色。近幾年來，在廣大繼電保護(hù)人員的共同努力下，繼電保護(hù)動(dòng)作率逐年提高，繼電保護(hù)與前沿技術(shù)也已緊密結(jié)合起來。其中，作為繼電保護(hù)組成部分之一的微機(jī)保護(hù)起了重要作用。伴隨著集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，微機(jī)保護(hù)也迅速發(fā)展起來，使用人工智能(AI)、自適應(yīng)控制算法等先進(jìn)手段3。1.5本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括對電網(wǎng)進(jìn)行短路計(jì)算確定最大、最小運(yùn)行方式，線路保護(hù)的配置、整定計(jì)算及校驗(yàn)和變壓器保護(hù)的配置、整定計(jì)算及校驗(yàn)，以及母線保護(hù)的配置、整定計(jì)算及校驗(yàn)。2、繼電保護(hù)的

16、原理2.1線路保護(hù)的原理110kV線路保護(hù)的配置一般裝設(shè)反應(yīng)相問故障的電流電壓保護(hù)和接地距離保護(hù)，一股采用遠(yuǎn)后備方式。電流電壓保護(hù)是以電流繼電器為基本元件，通過測量線路中電流的大小來確定動(dòng)作的一種保護(hù)裝置。其中反映電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的電流保護(hù)稱為電流速斷保護(hù)（電流I段保護(hù)）；能以較小的時(shí)限快速切除全線路范圍以內(nèi)的故障的電流保護(hù)稱為限時(shí)電流速斷保護(hù)（電流II段保護(hù)）；啟動(dòng)電流按照躲開最大負(fù)荷電流來整定的一種保護(hù)裝置稱為定時(shí)限過電流保護(hù)（電流in段保護(hù)）。電流速斷、限時(shí)電流速斷和過電流保護(hù)都是反應(yīng)丁電流升高而動(dòng)作的保護(hù)裝置。它們之間的區(qū)別主要在丁按照不同的原則來選擇啟動(dòng)電流。即速斷是按照躲開某一點(diǎn)

17、的最大短路電流來整定，限時(shí)電流速斷是按照躲開下一級(jí)相鄰元件電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流來整定，而過電流保護(hù)則是按照躲開最大負(fù)荷電流來整定。不同的整定原則構(gòu)成不同的保護(hù)，由丁電流速斷不能保護(hù)線路全長，限時(shí)電流速斷乂不能作為相鄰元件的后備保護(hù)，因此為保證迅速而有選擇性地切除故障，常常將它們組合起來使用，而它們之間的相互配合則構(gòu)成了階段式的電流保護(hù)101、電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖如2.1所示。圖2.1電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷電流流過線路，反應(yīng)到電流繼電器中的電流小丁其啟動(dòng)電流，電流繼電器不動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)斷開，中間繼電器的常開觸點(diǎn)也是斷開的，信號(hào)繼電器的線圈和斷路器的跳閘線圈中無電

18、流，斷路器主觸頭閉合處丁送電狀態(tài)。當(dāng)線路短路時(shí)，短路電流超過保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流，電流繼電器的常開觸點(diǎn)閉合啟動(dòng)中問繼電器，中間繼電器的常開觸點(diǎn)閉合將正電源接入信號(hào)繼電器的線圈，并通過斷路器的常開輔助觸點(diǎn)接到跳閘線圈構(gòu)成通路，斷路器執(zhí)行跳閘動(dòng)作，跳閘后切除故障線路。2、限時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖如2.2所示。限時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖和電流速斷保護(hù)接線的主要區(qū)別是用時(shí)間繼電器代替了原來的中間繼電器，這樣當(dāng)電流繼電器動(dòng)作后，還必須經(jīng)過時(shí)間繼電器的延時(shí)才能動(dòng)作丁跳閘。而如果在延時(shí)期間故障已經(jīng)切除，貝U電流繼電器立即返回，整個(gè)保護(hù)隨即復(fù)歸原狀，而不會(huì)形成誤動(dòng)作。圖2.2限時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖3、本設(shè)計(jì)中是對環(huán)網(wǎng)線路配置保護(hù)，則采用帶方向的過電流保護(hù)。其單相原理接圖2.3帶方向的過電流保護(hù)單相原理接線圖方向性繼電保護(hù)的主要特點(diǎn)就是在原有保護(hù)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)功率方向判別元件，以保證在反方向故障時(shí)把保護(hù)閉鎖，使其不誤動(dòng)作。2.2變壓器保護(hù)的原理電力變壓