110kV變電站輸電線路的繼電保護設計畢業(yè)設計

畢業(yè)設計（論文）

題目：平湖六店110kV變電站輸電線路的繼電愛護設計

系（部）：電氣工程系

專業(yè)班級：電力10-2

姓名：黃婷

指導老師：張國琴

2024年5月19日

Abstract

Canensurethenormaloperationofpowersystemrelayprotection,shortcircuitfaultoccurswhentheelectricalequipmentinthesystem,canautomatically,rapidlyandselectivelytofaultponentsremovedfromthesystem,soastoavoidfaultponentscontinuetodamage,ensurethenormaloperationofothertrouble-freepart;Candesigninpinghusixstores110kvsubstationofpowerlinesandelectricalconnectionmodeasthemainrawdata,thedesignaroundthetransmissionlinesof110kvsubstationrelayprotectiondesign,accordingtopinghusixstorestheoriginaldataprovidedbythesubstationsystemdiagramatatime,focusonlinewithouttimelimitcurrentinstantaneousfaultprotectionandprotectionprincipleoffixedtimelimitovercurrentprotection,thescopeoftheprotectionactiontimelimitcharacteristics,principle,etc.,andrelativepinghusixshoptransmissionlinesforthecalculationofshortcircuitandquickbreakprotectionandfixedtimelimitovercurrent

protectionsettingcalculation,thesensitivitysetting,checkandaction

timethroughcalculationandparisontodeterminetheselectionofpowertransmissionlineprotection.Handalsointroducedseveralofthetransmissionlineprotection,suchasgroundingprotection,distanceprotection,longitudinaldifferentialprotectionand,introducedthe

workingprincipleofseveralkindsofprotectionponents,settingcalculation,theinfluencefactorsandsoon.Throughthedesignmakesthetransmissionlinerelayprotectionoftransmissionlinesinpowergridcan

runmoresecure.

Keywords:relayprotection;Shortcircuitcalculation;Settingcalculation

名目

引言....................................................................第1章繼電愛護基礎......................................................

1.1繼電愛護的基本原理和愛護裝置的組成................錯誤！未定義書

1.2繼電愛護的基本要求................................錯誤！未定義書第2章參數(shù)設定及阻抗計算.................................錯誤！未定義書

2.1參數(shù)設定.........................................錯誤！未定義書

2.2阻抗歸算.........................................錯誤！未定義書第3章線路的繼電愛護.....................................錯誤！未定義書

3.1線路的整定........................................錯誤！未定義書

3.1.1短路電流計算.................................錯誤！未定義書

3.1.2整定計算.....................................錯誤！未定義書

3.1.3定時限過電流愛護.............................錯誤！未定義書

3.1.4靈敏度校驗...................................錯誤！未定義書

3.1.5愛護動作時間整定.............................錯誤！未定義書

3.2線路的電流愛護....................................錯誤！未定義書

3.3線路的接地愛護....................................錯誤！未定義書

3.4線路的距離愛護....................................錯誤！未定義書

3.5線路的縱聯(lián)差動愛護................................錯誤！未定義書

3.6線路的高頻愛護....................................錯誤！未定義書第4章線路愛護的選型.....................................錯誤！未定義書

4.1線路愛護的選型...................................錯誤！未定義書

事故發(fā)生，就產(chǎn)生了繼電愛護，它是一種重要的反事故措施。繼電愛護包括繼電愛護技術和繼電愛護裝置。繼電愛護裝置是完成繼電愛護功能的核心，它是能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障和不正常運行狀態(tài),并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。

電力在現(xiàn)代社會各方面起著重大的作用，沒有電力的支持，社會生活和生產(chǎn)根本就無法正常進行。基于電力在現(xiàn)代社會中的重要性，對電力的維護就顯得非常重要。而對電力維護起重要作用的繼電愛護，則是電力系統(tǒng)能否正常工作的關鍵。繼電設施的正常運轉，技術運用與進展對電力系統(tǒng)的運行影響重大。如何確保繼電愛護設施和技術的牢靠性和有效性，是電力系統(tǒng)應當著重關注的，也是社會各界所關注的問題。而繼電愛護對電力系統(tǒng)的維護有重大的意義。

一、繼電愛護可以保障電力系統(tǒng)的平安、正常運轉。由于當電力系統(tǒng)中某個電氣元件發(fā)生故障時，能自動、快速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除出來，避開了故障元件連續(xù)遭到破壞，使非故障元件能快速地恢復到正常運行狀態(tài)；當電力系統(tǒng)中的電氣元件消失不正常運行時，能準時反應并依據(jù)運行維護的條件發(fā)出信號或者跳閘。

二、繼電愛護的順當開展在消退電力故障的同時，對社會生活秩序的正?；?jīng)濟生產(chǎn)的正?；龀隽司薮蟮呢暙I。不僅確保了社會生活、經(jīng)濟的正常運轉，還肯定程度上保證了社會的穩(wěn)定，人們生命財產(chǎn)的平安。前幾年，北美大規(guī)模停電斷電事故，造成了很大的經(jīng)濟損失，引起了社會的動蕩，嚴峻的威逼到了人們生命財產(chǎn)的平安?？梢?，電力系統(tǒng)的平安，不僅僅是照明失效的問題，更是社會安定、人們生命平安的問題。所以繼電愛護的有效性,就給社會各方面帶來了重大的影響。

第1章繼電愛護基礎

1.1繼電愛護裝置的基本原理和愛護裝置的組成

1.1.1反應系統(tǒng)正常運行與故障時電器元件（設備）一端所測基本參數(shù)的變化而構成的原理（單端測量原理，也稱階段式原理）

運行參數(shù)：I、U、Z∠φ

反應I↑→過電流愛護

反應U↓→低電壓愛護

反應Z↓→低阻抗愛護(距離愛護)

1.1.2反應電氣元件內(nèi)部故障與外部故障（及正常運行）時兩端所測電流相位和功率方向的差別而構成的原理（雙端測量原理，也稱差動式原理）以A-B線路為例：

規(guī)定電流正方向：電流從母線流向線路

規(guī)定電壓正方向：母線指向線路

利用以上差別，可構成差動原理愛護。

如：縱聯(lián)差動愛護；

方向高頻愛護；

相差高頻愛護等。

1.1.3愛護裝置的組成部分

┌──┐┌──┐┌──┐

被測─→│測量│─→│規(guī)律│─→│執(zhí)行│─→跳閘或信號

物理量└──┘└──┘└──┘

↑

└整定值

1.2繼電愛護的基本要求

對動作于跳閘的繼電愛護，在技術上一般要滿意四個基本要求：選擇性、速動性、靈敏性和牢靠性。這些要求是相輔相成、相互制約的，需要依據(jù)詳細的使用環(huán)境進行協(xié)調保證。

（1）選擇性：是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，愛護裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運行，以盡量縮小停電范圍的一種性能。

在上圖的網(wǎng)絡中，當d1短路時，應當由距故障點最近的愛護1、2動作，跳開1QF、2QF，這樣即切除了故障線路，又使停電范圍最小，因此我們說此時愛護1、2動作是有選擇性的動作，也就是滿意了選擇性的要求。同理當d2短路時，愛護5、6動作跳開5QF、6QF，是有選擇性的動作。若當d3短路時，6QF拒動，愛護5動作跳開5QF將故障切除，那么此時停電范圍擴大了。但是假如愛護5不動作跳閘，那么故障線路就無法切除，因此，此時愛護5的動作也是有選擇性動作，只不過是愛護5做了愛護6的遠后備愛護而已（遠后備愛護是指當主愛護或斷路器拒動時，由相鄰電力設備或線路的愛護來實現(xiàn)的后備愛護）。若愛護6和6QF正確動作于跳閘同時，愛護5也動作跳開5QF，則愛護5的動作就是非選擇性動作，

我們習慣稱為越級跳閘。

（2）速動性：是指愛護快速切除故障的性能，故障切除的時間包括繼電愛護動作時間和斷路器的跳閘時間。

(快速愛護：幾個工頻周期，微機愛護：30ms以下)

故障切除總時間等于愛護裝置和斷路器動作時間之和。一般快速愛護的動作時間為0.06-0.12s，最快的可達0.01-0.04s；一般斷路器動作時間為0.06-0.15s，最快的有0.02-0.06s。

當系統(tǒng)發(fā)生故障時，快速切除故障可以提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性、削減用戶在低電壓下的工作時間、削減故障元件的損壞程度，避開故障進一步擴大。

目前常用的無時限整套愛護的動作時間表

力。滿意靈敏性要求的愛護裝置應在區(qū)內(nèi)故障時，不論短路點的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應出來。

通常，靈敏性用靈敏系數(shù)來衡量。任何繼電愛護裝置對規(guī)定的愛護區(qū)間內(nèi)短路故障，都必需具有肯定的靈敏度，以保證在考慮了短路電流計算、愛護動作值整定試驗等誤差后，在最不利于愛護動作的條件下仍能牢靠動作。

在計算愛護的靈敏系數(shù)時，可按如下原則考慮：

1）在可能的運行方式下，選擇最不利于愛護動作的運行方式；

2）在所愛護的短路類型中，選擇最不利于愛護動作的短路類型；

3）在愛護區(qū)內(nèi)選擇最不利于愛護動作的那點作為靈敏度校驗點。

（4）牢靠性是指發(fā)生了屬于它該動作的故障，它能牢靠動作，即不發(fā)生拒絕動作（拒動）；而在不該動作時，它能牢靠不動，即不發(fā)生錯誤動作（簡稱誤動）。

簡潔說就是該動則動，不該動則不動。

影響愛護動作的牢靠性有內(nèi)在的和外在的因素，內(nèi)在的因素主要是裝置本身的質量，如：愛護原理是否成熟、所用元件好壞、結構設計是否合理、制造工藝水平、內(nèi)在接線狀況，觸點多少等。外在的因素主要是體現(xiàn)在運行維護水平、調試和安裝是否正確上。

以上敘述了對繼電愛護四項基本要求的含義。但是從一個愛護設計與運行的角度上看，很難同時很好的滿意這四項基本要求。因此在實際中，對一套繼電愛護的設計和評定往往是結合詳細實際的狀況，協(xié)調處理各共性能之間的關系，取得合理統(tǒng)一，達到保證電力系統(tǒng)平安運行的目的。

第2章參數(shù)設定及阻抗計算

平湖六店原始資料，本期工程安裝兩臺主變，戶外布置在所區(qū)北側，為錢江電氣公司的產(chǎn)品，銅芯三相油浸自冷有載調壓雙繞組變壓器。主要技術參數(shù)：型百分比Uk%=12%。#1主變110kV側中性點安裝GW13-72.5W630A型隔離開關和HY1.5W-72186W型避雷器；20kV側采納寧波耐吉公司的ASN2-24型中置式開關柜，配置VN2-24型真空斷路器。

2.1參數(shù)設定

依據(jù)上述原始資料，110kV，20kV，10kV及變壓器的參數(shù)，取得：平均電壓kVUkvUkVUAVavav5.10,21,1151020240===,基準功率

變壓器額定功率?

2.2阻抗歸算

線路阻抗標幺值，線路阻抗出名值2202402avbbbavbbbl

luUlxSUuSlxSUxx=?==*，其中，，即線路阻抗都為歸算至側的值。

1)．20kV側

2)．110kV側

基準阻抗，阻抗標幺值，其中為阻抗出名值。

（1）110kV側最大、最小阻抗標幺值

0946.0)//()(max.212max.111max=++=--XTLXTLXXXXX

1040.0)//()(min.212min.111min=++=--XTLXTLXXXXX

（2）110kV側最大、最小阻抗出名值

Ω=?+?+=12.5067)4.06043.4//()4.04253.5(min.XTX

Ω=?+?+=13.7577)4.06046.6//()4.04229.8(max.XTX

4)．主變

（1）歸算到110kV側的變壓器阻抗標幺值

Uk=12%

變壓器阻抗標幺值:

)(40100100%100%100%)()(2)(2

)(bNTkNTbkbbNTNTkTUUuSSuUSSUux=?=?=??=*?。?）歸算到110kV側的變壓器阻抗出名值

kVASkVuSuuxNNN

NkT80000,110),(10100%32==Ω??=Ω=??=15.181080000

1101001232

Tx第3章線路的繼電愛護

3.1線路的整定（各線路詳見附錄圖）

3.1.1短路電流計算

線路末端最大三相短路電流：

L

TXTssskXXXElXXEI++=+=min.1min.)3(max.L

TXTssskXXXElXXEI++?=+?=max.1max.)2(min.232320kV側

1）L101線路

末端最大三相短路電流

101

min.)3(max.101LTXTskXXXEI++=A2879.0)

56.19715.185067.12(3115k=++?=

101

max.)2(min.10123LTXTskXXXEI++?=A8.601)

6377.6315.1813.7577(311523=++??=

2）L201線路末端最大三相短路電流：

201

min.)3(max.201LTXTskXXXEI++=A3190.0)

36.17515.185067.12(3115k=++?=201

max.)2(min.20243LTXTskXXXEI++?=A42.277)

36.17515.1813.7577(311523=++??=

3）L104線路末端最大三相短路電流：

104

min.)3(max.104LTXTskXXXEI++=A0.4052)

52.13115.185067.12(3115k=++?=104

max.)2(min.10423LTXTskXXXEI++?=A84.351)

52.13115.1813.7577(311523=++??=

4）L204線路末端最大三相短路電流：

204

min.)3(max.204LTXTskXXXEI++=A0.3029)

186.3218.155067.12(3115k=++?=204

max.)2(min.20423LTXTskXXXEI++?=A49.263)

186.3218.1513.7577(311523=++??=3.1.2整定計算

愛護的Ⅰ段定值為

???

???+-?=??????-?=)(231231max.1max.1minTXTⅠopssⅠopsXXIEXXIEXl???

???+-?=)(234.01max.22

TXTⅠopsav

bXXIEUU20kV側0.09114.0121,11022=?==av

b

avbUUkVUkVU1）L101線路

愛護的Ⅰ段定值為

A0.3599

2879.025.125.1)3(max.101)3(max.101101.kIIKIkkrelⅠop=?===???

???-?=max.101.1101.min3/115231sⅠopXIXlm65.11)15.1813.7577(3599.03/115230911.0k=???

???+-??=

%20%7.6418/65.11/101101.min>==ll，滿意要求。

2）L201線路

愛護的Ⅰ段定值為

A3988.03190.025.125.1)3(max.201)3(max.202401.kIIKIkkrelⅠop=?===

???

???-?=max.201.1201.min3/115231sⅠopXIXlm23.10)15.1813.7577(3988.03/115230911.0k=???

???+-??=%20%9.6316/23.10/202401.min>==ll，滿意要求。

3）L104線路

愛護的Ⅰ段定值為

A0.5065

0.405225.125.1)3(max.104)3(max.104104.kIIKIkkrelⅠop=?===???

???-?=max.104.1104.min3/115231sⅠopXIXlm7.44)15.1813.7577(0.50653/115230911.0k=???

???+-??=%20%0.6212/44.7/104104.min>==ll，滿意要求。

4）L204線路

愛護的Ⅰ段定值為

A0.3786

0.302925.125.1)3(max.204)3(max.204204.kIIKIkkrelⅠop=?===???

???-?=max.204.1204.min3/115231sⅠopXIXl

m10.93)15.1813.7577(0.37863/115230911.0k=???

???+-??=%20%3.6417/93.10/204204.min>==ll，滿意要求。

3.1.3定時限過電流愛護

.max100.9

LI==（歸算到側電流，功率因數(shù)，0.95系數(shù)是考慮電壓降低5%時，輸送最大功率）

.max.max1.21.30.85

relssopLLreKKIIIK?==20kV側

1）L101線路

A=????=???=14.193

95.09.0110100015.3395.09.0101maxmax.101.sLESIA=??=??=

13.3585.014.193.12.1max.101.101.LressrelIIIopIKKKI2）L201線路

A=????=???=30.243

95.09.011010004395.09.0201maxmax.201.sLESIA=??=??=

60.4485.030.243.12.1max.201.201.LressrelIIIopIKKKI3）L104線路

A=????=???=60.483

95.09.011010008395.09.0104maxmax.104.sLESIA=??=??=

20.8985.060.483.12.1max.104.104.LressrelIIIopIKKKI

4）L204線路

A=????=???=30.243

95.09.011010004395.09.0204maxmax.204.sLESIA=??=??=

60.4485.030.243.12.1max.204.204.LressrelIIIopIKKKI3.1.4靈敏度校驗

作本線路后備愛護時，按本線路末端最小兩相短路電流校驗。

20kV側

1）L101線路

5.113.1713

.358.601101.)2(min.101.

101.>===IIIopKsenIIK，靈敏度滿意要求。2）L201線路

5.122.660

.4442.277101.)2(min.201.

201.>===IIIopKsenIIK，靈敏度滿意要求。3）L104線路

5.194.320

.8984.351101.)2(min.104.104

.>===IIIopKsenIIK，靈敏度滿意要求。4）L204線路5.191.560

.4449.263101.)2(min.204.

204.>===IIIopKsenIIK，靈敏度滿意要求。3.1.5愛護動作時間整定

愛護的時限按階梯原則，比相鄰