中國農(nóng)業(yè)大學(xué)新疆八音學(xué)院教學(xué)點

報告人：楊曉文本科（專升本）畢業(yè)論文答辯

2015年10月20日主要內(nèi)容論文選題概述（選題原因）。論文核心模塊介紹。小結(jié)1論文題目電力系統(tǒng)220kv電網(wǎng)線路繼電保護(hù)設(shè)計

論文選題概述（選題原因）

2此次設(shè)計是根據(jù)原電力部生產(chǎn)司1999年制定的《110～220kv電網(wǎng)繼電保護(hù)及安全自動裝置運行條例》的有關(guān)規(guī)定為依據(jù)，在滿足選擇性、速動性、靈敏性、可靠性的基礎(chǔ)上，對該220kv電網(wǎng)繼電保護(hù)進(jìn)行配置，確定繼電保護(hù)的運行方式，進(jìn)而確定電網(wǎng)繼電保護(hù)整定方案，通過計算給出保護(hù)的定值，并分析設(shè)計方案存在的問題，提出相應(yīng)對策。本文是對電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)設(shè)計，但是由于繼電保護(hù)的型式和原理在不斷的更新，即由感應(yīng)、電磁式逐漸發(fā)展到集成、微機式，由單一量單一元件發(fā)展到復(fù)合量多元件，因而保護(hù)配置和整定計算也有略有不同。本次設(shè)計是依據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，電壓等級，運行要求等方面，從保護(hù)的四性出發(fā)選擇了較為合理的保護(hù)配置方案，同時考慮了系統(tǒng)振蕩、自動重合閘，非全相運行等因素。概述一、設(shè)計電網(wǎng)的特點題目所給出的電網(wǎng)系統(tǒng)接線圖中，主要包括兩個發(fā)電廠，兩個系統(tǒng)，兩條平行雙回線及兩條單回線路構(gòu)成的輻射狀態(tài)連接起來的整體系統(tǒng)，同時還有兩個降壓變電站。本系統(tǒng)為220kv多電源電網(wǎng)，負(fù)荷分配均勻、合理，線路屬于中短線路，可以減少一些由于線路長而傳輸起來靈敏度不易配合等問題，但是，由于系統(tǒng)中含有兩條位置處于中心的平行線路，這將給設(shè)計的整定計算帶來一些困難和麻煩。概述二、設(shè)計電網(wǎng)分析和保護(hù)初步選擇根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不同，運行要求不同，再在滿足繼電保護(hù)“四性”（速動性、選擇性、靈敏性、可靠性）的前提下，求取其電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。對于220kv大接地電流電網(wǎng)的線路上，應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)相間故障和接地故障的保護(hù)裝置。一、運行方式與序網(wǎng)等值圖運行方式的選擇

系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)變壓器中性點的接地原則作出正序、負(fù)序、零序等值網(wǎng)絡(luò)圖

運行方式的選擇

最大運行方式：根據(jù)系統(tǒng)最大負(fù)荷的需要，電力系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備都要投入運行（或大部分投入運行）以及選定的接地中性點全部接地的系統(tǒng)運行方式稱為最大運行方式。對繼電保護(hù)來說，是短路時通過保護(hù)的短路電流最大的運行方式。最小運行方式：根據(jù)系統(tǒng)最小負(fù)荷，投入與之相適應(yīng)的發(fā)電設(shè)備且系統(tǒng)中性點只有少部分接地的運行方式稱為最小運行方式。在有水電廠的系統(tǒng)要考慮水電廠運行受水能狀態(tài)限制的運行方式。對繼電保護(hù)來說，是短路時通過保護(hù)的短路電流最小的運行方式。正常運行方式：根據(jù)系統(tǒng)正常負(fù)荷的需要，投入與之相適應(yīng)數(shù)量的發(fā)電機，變壓器和線路的運行方式稱為正常運行方式。這種運行方式在一年內(nèi)的運行時間最長。系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)發(fā)電機及等值系統(tǒng)參數(shù)變壓器及等值系統(tǒng)參數(shù)

輸電線路的參數(shù)

發(fā)電機及等值系統(tǒng)參數(shù)發(fā)電機或系統(tǒng)名稱發(fā)電廠系統(tǒng)的總?cè)萘浚∕VA）每臺機額定功率（MVA）額定功率因數(shù)（COSφ）額定電壓Ue(KV)正序電抗負(fù)序電抗最大最?。?biāo)么值％標(biāo)么值發(fā)電廠A176.47176.47176.470.8515.750.21781.2340.26571.576系統(tǒng)Ⅰ0.63(0.42)0.7686(0.512)系統(tǒng)Ⅱ0.77(0.54)C廠882.4588.2147.1×2294.1×20.8513.8150.2150.17471.462×20.594×20.2623×20.213×21.783×20.725×2變壓器及等值系統(tǒng)參數(shù)變電站名稱變壓器編號變壓器型號變壓器變比短路電壓%繞組電抗標(biāo)么值Ⅰ-ⅡⅡ-ⅢⅠ-ⅢXⅠXⅡXⅢAPL1180000/220242±2×2.5%/15.7512.20.678BFPL120000/220147.4623.21.239-0.07250.694C1#2#3#4#PL1150000/220FP300000/220242±2×2.5%/13.8242±2×2.5%/151314.80.8670.493D1#2#OPL1120000/220220±2.5%/121/119.7511.417.50.6600.1520.798EFPL120000/220147.4623.21.239-0.07250.694輸電線路的參數(shù)線路名稱長度KM正(負(fù))序電抗零序電抗有名值標(biāo)么值有名值標(biāo)么值A(chǔ)～B15061.51.163183.93.476B～C、Ⅰ、Ⅱ回8634.40.650103.21.950C～D45180.340541.020C～E45180.340541.020變壓器中性點的接地原則

在單母線運行的發(fā)電廠和高壓母線上有電源聯(lián)絡(luò)的變電所，變壓器中性點應(yīng)接地。如果有兩臺容量和繞組接線相同的變壓器，可將其中一臺中性點直接接地這樣，當(dāng)接地的變壓器檢修或其他原因斷開時，可將另一臺變壓器中性點接地，從而是零序電流保持不變。在具有兩臺以上的變壓器，而且是雙母線固定連接方式運行的發(fā)電廠和高壓母線有兩回以上電源聯(lián)絡(luò)線的變電站，每組母線上至少應(yīng)有一臺變壓器的中性點直接接地。這樣，當(dāng)母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開后，每組母線上仍保留一臺變壓器中性點直接接地。在單電源網(wǎng)絡(luò)中，終端變電站的變壓器中性點一般不接地。但當(dāng)該線路上裝有單相重合閘時，為便選相元件正確工作，終端變電所變壓器的中性點應(yīng)該接地。在多電源的網(wǎng)絡(luò)中，每個電源處至少應(yīng)該有一個中性點接地，以防止中性點不接地的電源因某種原因與其它電源切斷聯(lián)系時，形成中性點不接地系統(tǒng)。變壓器低壓側(cè)接入電源，當(dāng)大接地電流電網(wǎng)中發(fā)生接地短路而該電源的容量能夠維持接地點發(fā)生的電弧時，則變壓器的中性點應(yīng)該接地，否則不接地。為了便于線路接地保護(hù)的配合，在低壓側(cè)設(shè)有電源的樞紐變電站，部分變壓器的中性點應(yīng)直接接地。接在分支線上的變電所，低壓側(cè)雖無電源，但變壓器低壓側(cè)是并聯(lián)運行的，為使橫聯(lián)差動保護(hù)正確動作，變壓器的中性點應(yīng)該接地。作出正序、負(fù)序、零序等值網(wǎng)絡(luò)圖

二、短路電流計算各母線接地短路最大、最小零序電流

A母線接地短路

B母線接地短路C母線接地短路

D母線接地短路

E母線接地短路

三、繼電保護(hù)的整定方法距離保護(hù)相差高頻保護(hù)

平行線零序橫差保護(hù)

零序電流保護(hù)接地距離保護(hù)

距離保護(hù)距離保護(hù)是以反應(yīng)從故障點到安裝處之間阻抗大?。ň嚯x大?。┑淖杩估^電器為主要元件、動作時間具有階梯特性的相間保護(hù)裝置。當(dāng)故障點至保護(hù)安裝處之間的實際阻抗大于預(yù)定值時，表示故障點在保護(hù)范圍，保護(hù)動作，當(dāng)上述阻抗小于預(yù)定值時，表示故障點在保護(hù)范圍，保護(hù)動作，當(dāng)再配上方向元件（方向特性）及時間元件，組成了具有階梯特性的距離保護(hù)裝置。當(dāng)故障線路中的電流大于阻抗繼電器的允許精確工作電流時，保護(hù)裝置的動作性能與通過保護(hù)裝置的故障電流大小無關(guān)。相差高頻保護(hù)

相差高頻保護(hù)的基本工作原理是比較保護(hù)線路兩側(cè)電流的相位一即利用高頻信號將線路兩側(cè)電流的相位傳送對側(cè)去進(jìn)行比較，來確定保護(hù)動作與否，這種保護(hù)稱為相差高頻保護(hù)。相差動高頻保護(hù)是比較被保護(hù)線路兩端短路電流的相位，電流的方向是由母線流向線路時為正，而由線路流向母線時為負(fù)。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時，在理想情況下，兩端電流相位相同，兩端保護(hù)裝置應(yīng)動作，使兩端的斷路器跳閘。而當(dāng)保護(hù)范圍外部故障時，兩端電流相位相差180o，保護(hù)裝置則不應(yīng)動作。當(dāng)短路電流為正半周，使它操作高頻發(fā)訊機發(fā)出訊號，而在負(fù)半周則不發(fā)訊號。如此不斷的交替進(jìn)行，保護(hù)范圍內(nèi)部故障時，由于兩端的電流同相位，發(fā)訊機同時發(fā)出訊號也同時停止訊號，收訊機所收到的訊號是間斷的；保護(hù)范圍外部故障時，由于兩端的電流相位相反，兩個電流仍然在它自己的正半周發(fā)出高頻信號，這樣發(fā)出的時間就相差180o，這樣從兩端收訊機中所收到的總訊號就是一個連續(xù)不斷的高頻訊號。相差高頻保護(hù)在電力系統(tǒng)運行中，由于系統(tǒng)運行方式的變化，系統(tǒng)阻抗角的不同，電流互感器和保護(hù)裝置的誤差，以及高頻訊號從一端送到對端的時間遲延等因素的影響。在內(nèi)部故障時，收訊機所收到的兩個高頻訊號并不能完全重疊；而在外部故障時，也不會正好互相填滿。考慮各個因素的影響C側(cè)和D側(cè)高頻訊號之間的相位差最大可達(dá)122o，而且在發(fā)訊號經(jīng)輸電線路傳達(dá)時，還要有一個時間的延遲，延遲角ζ=6o/100=2.71，所以在一側(cè)高頻收訊機中所收到的訊號有124.7o的相位差；而在另一側(cè)，有119.3o的相位差。對保護(hù)裝置而言，即使在兩端高頻訊號不重疊，有120o+的相位移動時，也應(yīng)該正確的動。對于電流相差高頻保護(hù)，用比較兩側(cè)工頻電流相位相對關(guān)系的辦法，判斷故障是發(fā)生在線路內(nèi)部還是外部。由于它僅比較兩側(cè)電流相位，故有不反映系統(tǒng)振蕩及與電壓回路無關(guān)的特點。據(jù)其工作原理，主要組成部分有起動元件，操作濾過器及相位比較元件等。平行線零序橫差保護(hù)平行線路裝設(shè)橫聯(lián)差動保護(hù)作為主保護(hù)，是因為橫差保護(hù)具有靈敏高，動作時間短的優(yōu)點，本電網(wǎng)電壓等級220KV，要求主保護(hù)瞬時切除全線故障，且平行線中兩回線長度參數(shù)完全相同，所以采用保護(hù)性能好的橫差保護(hù)。這里用零序橫差保護(hù)來反映平行線內(nèi)部的接地故障，在雙回線運行時，能保證有選擇地動作，接線簡單。零序電流保護(hù)

對輸電線路，零序電抗與平行線路的回路數(shù)，有無架空地線及地線的導(dǎo)電性能等因素有關(guān)。零序電流再三相導(dǎo)線起屏蔽作用，使零序磁連減少，即使零序電抗減小平行架設(shè)的兩回三相輸電線路中通過方向相同的零序電流時，不僅第一回路的任意兩相對等三相的互感作用助磁作用，而且第二回路的所有三相對第一回路的第三相的互感也產(chǎn)生助磁作用，反過來也一樣這就使這條線路的零序電抗進(jìn)一步增大。接地距離保護(hù)

接地為的接地距離保護(hù)，它是以測量保護(hù)安裝處到接地短路點之間的相阻抗來反映線路長度距離的。四、關(guān)于保護(hù)方案的評價

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計與配置是否合理直接影響到電力系統(tǒng)的安全運行。本設(shè)計在選擇保護(hù)方案時，力求能全面滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。合理的選擇保護(hù)方式和正確的整定計算以保證系統(tǒng)的安全運行。零序電流保護(hù)作為接地故障的保護(hù)，僅當(dāng)接地短路、非全相運行時才出現(xiàn)零序分量，因此零序電流保護(hù)比較靈敏；三角形側(cè)故障不會反應(yīng)到星形側(cè)，動作時限可以從星形側(cè)計算，故具有快速性；零序電流保護(hù)接線簡單，可靠性高，線路接地故障比較多，所以零序電流保護(hù)是非常重要的一種保護(hù)。距離保護(hù)是反應(yīng)保護(hù)安裝處到故障點距離的一種保護(hù)，受系統(tǒng)運行方式變化影響較小，作為相間故障的保護(hù)，有足夠的靈敏性和快速性，適用于多電源、運行方式多變的復(fù)雜電網(wǎng)。相差高頻保護(hù)和零序橫差保護(hù)作為平行線路的雙重主保護(hù)，相差高頻保護(hù)可以無延時地從線路切除全線范圍內(nèi)的相間或接地故障，當(dāng)相差高頻保護(hù)拒動時，還可由零序橫差保護(hù)和零序I、Ⅱ段保護(hù)作為平行線路的主保護(hù)。線路中暫時性故障和接地故障居多，應(yīng)采用單相重合閘或綜合重合閘，但由于本次不作要求，所以沒有考慮。眾所周知，整定計算在繼電保護(hù)的運行和確保電力系統(tǒng)安去穩(wěn)定，以及保證重要用戶的連續(xù)供電等有非常重要的作用。論文工作小結(jié)（收獲感言）9在此次論文設(shè)計過程中，我遇到了很多問題，其中只有部分內(nèi)容是上課老師講過的，大多數(shù)是自己通過參考書自學(xué)的，所以其中有很多不完善之處，例如保護(hù)整定計算時要按下一段或保護(hù)裝置最后一段線路末端短路進(jìn)行整定，由于計算甚復(fù)雜，所以整定時改為下一段線路末端或保護(hù)裝置最后一段線路末端短路進(jìn)行計算，所以計算不準(zhǔn)確。在最后的自動重合閘中，由于時間倉促，沒有對其進(jìn)行具體計算?？傊?jīng)過這次設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)問題，思考問題，解決問題，提高了知識的運用能力。參考文獻(xiàn)10【1】李駿年，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)，中國電力出版社，1992【2】呂繼紹，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計原理，水利電力出版社，1986【3】崔家佩，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動裝置整定計算，水利電力出版社【4】電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理，天津大學(xué)編，電力工業(yè)