220kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動裝置設(shè)計

1、摘 要 1第1 章緒論 21.1 概序 21.2 設(shè)計總原則 2第2 章電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動裝盟的配置 42.1 線路繼電保護(hù)配置 42.2 自動重合閘的配置 52.3 微機(jī)保護(hù)裝置簡介 8第3 章電器主接線設(shè)計及主要電氣設(shè)備的選擇 123.1 220KV 電壓級接線方式 123.2 所用電接線 133.3 高壓斷路器機(jī)隔離開關(guān)的選擇說明 143.4 母線的選擇 15第4 章系統(tǒng)運(yùn)行方式的制定和變壓器中性接地點的選擇 164.1 系統(tǒng)運(yùn)行方式的制定 164.2 變壓器中性接地點的選擇 18第5 章系統(tǒng)最大負(fù)荷的潮流分布 205.1 系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù) 205.2 系統(tǒng)潮流分布估算 25第

2、6 章最大負(fù)荷電流及短路電流計算結(jié)果 276.1 各支路最大負(fù)荷電流 276.2 正序、負(fù)序、零序等值阻抗圖 286.3 短路電流計算結(jié)果 29第7 章 繼電保護(hù)裝置的整定計算及校驗 317.1 高頻保護(hù)的整定計算原則 317.2 距離保護(hù)的整定計算原則 337.3 零序電流保護(hù)的整定計算原則 36總結(jié) 38參考文獻(xiàn) 41Word 資料摘要由于各種繼電保護(hù)適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行變化的能力都是有限的，因而， 對于繼電保護(hù)整定方案的配合不同會有不同的保護(hù)效果，如何確定一個最佳的整定方案，將是從事繼電保護(hù)工作的工程技術(shù)人員的研究課題?？傊?， 繼電保護(hù)既有自身的整定技巧問題，又有繼電保護(hù)配置與選型的問題，還

3、有電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行問題。本設(shè)計對220KV 電網(wǎng)進(jìn)行了繼電保護(hù)和自動裝置整定計算，包括對電氣主接線設(shè)計及主要電氣設(shè)備的選擇、系統(tǒng)運(yùn)行方式的制定和變壓器中性接地點的選擇系統(tǒng)、 最大負(fù)荷的潮流分布繼電保護(hù)裝置的整定計算及校驗，根據(jù)本電網(wǎng)的特點和運(yùn)行要求，在滿足繼電保護(hù)“四性”要求的前提下，求得最佳方案，分別配置了零序、距離、高頻以及橫差保護(hù)，最后對全套保護(hù)進(jìn)行了評價。關(guān)鍵詞：220KV,繼電保護(hù)，自動裝置，整定計算第 1 章 緒論1.1 概序電力工業(yè)對我國社會主義建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的影響很大，因此， 提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，保證安全發(fā)電、供電，是從事電力事業(yè)人員的重要任務(wù)。電力系統(tǒng)在

4、運(yùn)行中可能發(fā)生各種故障或出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)，從而在電力系統(tǒng)中引起事故， 故障一旦發(fā)生，能迅速而有選擇性地切除故障元件，是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效方法之一，繼電保護(hù)裝置就能滿足這個要求。繼電保護(hù)裝置是當(dāng)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障或出現(xiàn)不正常工作情況時，作用于斷路器使其跳閘或發(fā)出某種信號的一種自動裝置。選擇保護(hù)方式時，希望能全面滿足可靠性，選擇性，靈敏性和速動性的要求，當(dāng)同時滿足四個基本要求有困難時，根據(jù)電力系統(tǒng)的具體悄況，在不影響系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，可以降低某一方面的要求。設(shè)計各種電氣設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器、母線和線路等）的保護(hù)時，應(yīng)綜合考慮以下情況， 即電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點和運(yùn)行特

5、性，故障出現(xiàn)的概率及可能造成的后果，電力系統(tǒng)的近期發(fā)展情況，經(jīng)濟(jì)上的合理性，國內(nèi)、外的成熟經(jīng)驗。1.2 設(shè)計總原則本設(shè)計以原電力部生產(chǎn)司1979 年頒布的110 220kV 電網(wǎng)繼電保護(hù)和自動裝置運(yùn)行條例和水利電力出版社1993 年頒布的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動裝置整定計算的有關(guān)規(guī)定和要求為依據(jù)。同時，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行要求的不同，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，求得最佳方案，采用性能比較穩(wěn)定的新型設(shè)備，以適應(yīng)電力系統(tǒng)快速發(fā)展的要求。第 2 章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動裝盟的配置2.1 線路繼電保護(hù)配置保護(hù)方式的選擇對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有直接的影響。選擇保護(hù)方式時

6、，在滿足繼電保護(hù) “四性” 要求的前提下，應(yīng)力求采用簡單的保護(hù)裝置來達(dá)到系統(tǒng)提出的要求，只有當(dāng)簡單的保護(hù)不能滿足要求時，才采用較復(fù)雜的保護(hù)。電力部頒發(fā)的繼電保護(hù)和安全自動裝置枝術(shù)規(guī)程規(guī)定，對110220kV、中性點直接接地電網(wǎng)中的線路，應(yīng)裝置反應(yīng)接地短路和相間短路的保護(hù)。該規(guī)程又規(guī)定，電力設(shè)備和線路的短路保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時可再增設(shè)輔助保護(hù)。在110220kV中性點直接接地的電網(wǎng)中，線路的相間短路保護(hù)及單相接地短路保護(hù)均應(yīng)動作于斷路器使其跳閘。在下列情況下，應(yīng)裝設(shè)全線任何部分短路時均能速動的保護(hù)裝置：根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求有必要時；線路發(fā)生三相短路故障，使廠用電或重要用戶母線電壓低于額定

7、電壓的60%,且其保護(hù)不能無時限和有選擇地切除短路故障時；若某些線路采用全線速動保護(hù)能顯著簡化電力系統(tǒng)保護(hù)，并提高保護(hù)的選擇性、靈敏性和速動性時。規(guī)程規(guī)定，ll0kV 線路的后備保護(hù)宜采用遠(yuǎn)后備方式；220kV 線路則宜采用近后備方式， 如能實現(xiàn)遠(yuǎn)后備方式時，則宜采用遠(yuǎn)后備方式或同時采用遠(yuǎn)、近后備結(jié)合的方式。220kV 線路的保護(hù)可按以下原則配置。對于單側(cè)電源單回路線路，可裝設(shè)三相多段式電流電壓保護(hù)作為相間短路的保護(hù)。但若不能滿足靈敏度要求，則應(yīng)裝設(shè)多段式距離保護(hù)。對于接地短路，宜裝設(shè)帶方向性元件或不帶方向性元件的多段式零序電流保護(hù)，對某些線路，若裝設(shè)帶方向性接地距離保護(hù)可以明顯改善整個電力系

8、統(tǒng)接地保護(hù)性能時，可裝設(shè)接地距離保護(hù)，并輔之以多段式零序電流保護(hù)。對于雙電源單回路線路，可裝設(shè)多段式距離保護(hù)，若不能滿足靈敏度和速動性要求時，則應(yīng)加裝高頻保護(hù)作為主保護(hù)，把多段式距離保護(hù)作為后備保護(hù)。在正常運(yùn)行方式下，若保護(hù)安裝處短路且無時限電流速斷保護(hù)裝置能夠動作時，可裝設(shè)此種保護(hù)作為輔助保護(hù)。根據(jù)規(guī)程規(guī)定和系統(tǒng)的具體情況，選擇220k/V 線路保護(hù)時作了如下考慮：由于本系統(tǒng)允許切除故障的時間為0.ls， 為保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，當(dāng) 220kV 輸電線路任何地點發(fā)生短路故障時，繼電保護(hù)切除故障線路的時間都必須小于0.ls,因而，凡是不能在0.1s內(nèi)切除全線路故障的保護(hù)裝置都不宜作為主保護(hù)?；谶@

9、種考慮，對雙電源供電的單回路線路和環(huán)網(wǎng)內(nèi)的線路，宜采用高頻保護(hù)作為主保護(hù)。具體而言，環(huán)網(wǎng)內(nèi)的線路AB、AE、BE,雙電源供電線路的 CD線、DE線、EF線、FG線、GH線均采用高頻保護(hù)作為主保護(hù)。后備保護(hù)采用距離保護(hù)作為相間短路保護(hù)，零序電流保護(hù)作為接地短路保護(hù)，對單側(cè)電源的輻射線路HI 線可按線路-變壓器組考慮，從而可以采用較簡單的保護(hù)，因此.對線路扣可選用距離保護(hù)作為相間短路保護(hù)，零序電流保護(hù)作為接地短路保護(hù)。2.2 自動重合閘的配置在電力系統(tǒng)的故障中，大多數(shù)是送電線路特別是架空線路）的故障。運(yùn)行經(jīng)驗表明，架空線路故障大都是瞬時性”的，在線路被斷開以后再進(jìn)行一次合閘能大大提 高供電的可靠性

10、。為此，在電力系統(tǒng)中采用了自動重合閘（縮寫為ZCH）。即當(dāng)斷路器 跳閘以后，這種裝置能夠自動地將斷路器重新合閘。在電力系統(tǒng)中采用重合閘的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，主要地可歸納如下：大大提高供電的可靠性，減少線路停電的次數(shù) .特別是對單側(cè)電源的單回線路尤為顯著；在高壓輸電錢路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性；在電網(wǎng)的設(shè)計與建設(shè)過程中，有些情況下由于考慮重合閘的作用，可以暫緩架設(shè)雙回線路，以節(jié)約投資；對斷路器本身，由于機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動作而引起的誤跳閘，也能起糾正作用。采用重合閘以后，當(dāng)重合于永久性故障上時，它也將帶來一些不利的影響，如：使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊；使斷路器的工作條件變得

11、更加嚴(yán)重，因為它要在很短的時間內(nèi)，連續(xù)切斷兩次短路電流。自動重合閘裝置應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)：在 1kV 及以上的架空線路和電纜與架空的混合線路中，當(dāng)具有斷路器時，應(yīng)裝設(shè)自動重合閘裝置；旁路斷路器和兼作旁路的母線聯(lián)絡(luò)斷路器或分段斷路器，宜裝設(shè)自動重合閘裝置；低壓側(cè)不帶電源的降壓變壓器，應(yīng)裝設(shè)自動重合閘裝置；必要時母線可裝設(shè)自動重合閘裝置。各種自動重合閘裝置中，綜合重合閘為較先進(jìn)的一種。本設(shè)計采用微機(jī)保護(hù)裝置，系統(tǒng)中所有線路均裝設(shè)綜合重合閘。綜合重合閘的一些基本原則：單相接地短路時跳開單相，然后進(jìn)行單相重合，如重合不成功則跳開三相而不再進(jìn)行重合。各種相間短路時跳開三相，然后進(jìn)行三相重合，如重合不成功

12、.仍跳開三相，面不再進(jìn)行重合。當(dāng)選相元件拒絕動作時，應(yīng)能跳開三相并進(jìn)行三相重合。對于非全相運(yùn)行中可能誤動作的保護(hù)，應(yīng)進(jìn)行可靠的閉鎖，對于在單相接地時可能誤動作的相間保護(hù)，應(yīng)有防止單相接地誤跳三相的措施。當(dāng)一相跳開后重合閘拒絕動作時，為防止線路長期出現(xiàn)非全相運(yùn)行，應(yīng)將其他兩相自動斷開。任意兩相的分相跳閘繼電器動作后，應(yīng)聯(lián)跳第三相，使三相斷路器均眺閘。無論單相或三相重合閘，在重合不成功之后，均應(yīng)考慮能加速切除三相.即實現(xiàn)重合閘后加速。在非全相運(yùn)行過程中，如又發(fā)生另一相或兩相的故障，保護(hù)應(yīng)能有選擇性地予以切除， 上述故障如發(fā)生在單相重合閘的脈沖發(fā)出以前，則在故障切除后能進(jìn)行三相重合。如發(fā)生在單相重合

13、閘脈沖發(fā)出以后，則切除三相不再進(jìn)行重合。對空氣斷路器或液壓傳動的油斷路器，當(dāng)氣壓或液壓低至不允許實行重合閘時， 應(yīng)將重合閘回路自動閉鎖，但如果在重合閘過程中下降到低于允許值時，則應(yīng)保證重合閘動作的完成。在綜合重合閘的接線中，應(yīng)考慮能實現(xiàn)綜合重合閘、只進(jìn)行單相重合閘或三相重合閘以及停用重合閘的各種可能性。線路配置：主保護(hù)采用方向高頻；后備保護(hù)距離保護(hù)作為相間短路保護(hù)， 零序電流保護(hù)作為接地短路保護(hù)。2.3 微機(jī)保護(hù)裝置簡介本系統(tǒng)采用WXB-15 型微機(jī)高壓線路保護(hù)裝置。WXB-l5 型系列裝置是使用硬件實現(xiàn)的成套微機(jī)高壓線路保護(hù)裝置，適用于110kV500kV各電壓等級的輸電線路。主保護(hù)為快速方

14、向高頻保護(hù)。WXB-15型微機(jī)方向高頻保護(hù)的推出，為同一回路配置相同硬件不同原理的雙套主保護(hù)提供了可 能。a. 本裝置硬件特點采用了多單片機(jī)并行工作的硬件結(jié)構(gòu)，裝置設(shè)置了四個硬件完全相同的CPU插件，每個插件獨(dú)立完成一種保護(hù)功能。采用電壓頻率轉(zhuǎn)換原理構(gòu)成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它具有工作穩(wěn)定、精度高、 接口簡單和調(diào)試方便等優(yōu)點。跳閘出口回路采用三取二方式，提高了整套保護(hù)裝置的可靠性。采用液晶顯示、菜單操作、使人一機(jī)對話更加簡單、靈活。具有RS232接口，可將全站微機(jī)保護(hù)就地聯(lián)網(wǎng)。保護(hù)配置示意圖如表1 所示。表2-1保護(hù)配置示意圖CPUCPUiCPU2CPU 3CPU4護(hù)功能型號高頻距離高頻零序高頻負(fù)序方

15、向高頻相間距離接地距離零序綜重WXB-15WXB-15Ab.各種保護(hù)配置及其特點快速方向高頻保護(hù)它是由突變量方向元件、零序和負(fù)序方向元件完成的快速方向高頻保護(hù)構(gòu)成 WXB-15系列微機(jī)保護(hù)裝置的主保護(hù)，由 CPU1實現(xiàn)保護(hù)功能，可選用允許式或閉鎖 式。突變量方向元件具有明確的方向性且動作迅速。距離保護(hù)它是由三段式相間距離和接地距離構(gòu)成的距離保護(hù)作為各套保護(hù)的基本配置， 由 CPU,實現(xiàn)。用于切除出口短路故障的快速I段的距離元件動作時間不大于llms,當(dāng) 系統(tǒng)發(fā)生第一次故障時，采用電壓記憶保證方向性。若在振蕩期間發(fā)生故障，剛采用 負(fù)序方向元件把關(guān)，僅在出口完全三相對稱短路時采用偏移特性。 阻抗特

16、性采用四邊 形特性。零序保護(hù)零序保護(hù)由CPU3實現(xiàn)，由四段全相運(yùn)行時的零序保護(hù)和兩段非全相運(yùn)行時的不靈敏段零序保護(hù)構(gòu)成。裝置設(shè)置了 3U0零序保護(hù)突變量閉鎖元件，以防止CT斷線時零序保護(hù)誤動。綜合重合閘綜合重合閘由CPU.實現(xiàn)，設(shè)有單重、三萱、綜重和停用四種方式，裝置還設(shè)有M、N、P端子，以供外部不能選相的保護(hù)經(jīng)本裝置綜重的選相元件選相跳閘。本裝置各套保護(hù)均設(shè)有獨(dú)立的選相元件，由相電流差突變量選相元件及阻抗選相元件來實現(xiàn)。綜重的選相元件僅供外部無選相能力的保護(hù)經(jīng)本裝置出口處時使用。c. 主要技術(shù)數(shù)據(jù)額定數(shù)據(jù)直流電壓：220V 或 110V （ 訂貨注明）交流電壓：相電壓：100/3 V開口電壓

17、：100V交流電流：5A或1A （訂貨注明）頻率： 50Hz整定范圍距離元件：0.05 Q99.9 Q電流元件：0.05A99.9A時詞元件：保護(hù)跳閘時間：接地故障為012s；相間故障為04.5s （其他為 015.9s）。精確工作范圍距離元件：精確工作電壓 0. 5V ;.精確工作電流（0.120）In或（0.240） In。零序方向元件，最小動作電壓 2V （固定）；最小動作電流0.1In o突變量方向元件：最小動作電壓 4V;最小動作電流0.3In。Word 資料Word 資料第 3 章 電器主接線設(shè)計及主要電氣設(shè)備的選擇3.1 220KV 電壓級接線方式220KV 有五回線路，預(yù)留一回

18、備用，因而220KV 母線的接線形式可選用雙母線接線形式，雙母線分段接線，雙母線帶旁母（設(shè)有專門旁路斷路器）的接線形式。（ 1）雙母線特點雙母線接有兩組母線，并且可以互為備用。每一電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關(guān)，可分別與兩組母線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡(luò)，通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器來（簡稱母聯(lián)斷路器）來QFC 來實現(xiàn)。采用雙母線接線，有兩組母線后，使運(yùn)行的可靠性和靈活性大為提高。其特點有：供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便。我國的各級電壓配電裝置采用雙母線的具體條件如下：1） 出線帶電抗器的610KV 配電裝置；2）3560KV 配電裝置當(dāng)出線回數(shù)超過8 回時，或連接電源較多，負(fù)荷較大

19、時，可采用雙母線；3）110220KV 配電裝置當(dāng)出線回數(shù)超過5 回時，一般采用雙母線。2） ） 雙母線分段優(yōu)缺點雙母線分段接線比雙母線接線的可靠性更高，當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障段母線所連的電源回路的斷路器跳開， 該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障母線所連的電源回路和出線回路切換備用母線上，即可恢復(fù)供電。這樣，只是部分短時停電，而不必全部短期停電。雖然這種接線具有很高的可靠性和靈活性，但增加了母聯(lián)斷路器和分段斷路器的數(shù)量，配電裝置接資較大。分段雙母線的應(yīng)用范圍：（ 1） 當(dāng)配電裝置的進(jìn)線和出線總數(shù)為1216 時， 在一組母線上設(shè)置分段斷

20、路器；（ 2）當(dāng)配電裝置的進(jìn)、出線總數(shù)達(dá)到17 回以上時，在兩組母線上設(shè)置分段斷路器。（3）雙母線帶旁母的特點帶有專門旁路斷路器的接線，多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對于接入旁路母線的一路回數(shù)較多，且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。 不采用專用旁路母線的接線，雖然可以節(jié)約建設(shè)投資，但是檢修出線斷路器的倒閘操作十分繁雜，而且對于無論是單母線分段接線還是雙母線接線，在檢修期間均處于單母線不分段運(yùn)行狀況，極大地降低了可靠性。單母線帶有專用旁路斷路器的旁路母線接線極大地提高了可靠性，便這增加了一臺旁路斷路器的投資。3.2 所用電接線所用電接線的原則是：所用電接線應(yīng)保證對所用

21、負(fù)荷可靠和連續(xù)供電；接線能靈活地適應(yīng)正常、事故、 檢修等各種運(yùn)行方式的要求；設(shè)計時還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使所用接線具有可行性和先進(jìn)性；在設(shè)計所用電接線時，還應(yīng)對所用電的電壓等級、中性點接地方式、所用電源及其引接和所用電接線形式等問題進(jìn)行分析和論證。Word 資料所用負(fù)荷根據(jù)供電重要性可分為三類：經(jīng)常連續(xù)、短時不經(jīng)常、連續(xù)不經(jīng)常。所用電系統(tǒng)接線通常都采用單母線分段接線形式，并多以成套配電裝置接受和分配電3.3 高壓斷路器機(jī)隔離開關(guān)的選擇說明(1)變壓器220KV側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇最大持續(xù)工作電流為Imax=1.05SN/31/2/UN=1.051

22、5O/31/2/220=0.41KA查表可選SW6220/1200型少油斷路器短路時間：tk=0.06+0.06+0.06=0.18ASW6220/1200型斷路器GW6 220D/1000-50 型隔離開關(guān)Un220KVUn220KVIn1200AIn1000AInbr 21KAIncl 55KAItt2212X4=1764KA 2SItt2212X4=1764KA 2Sies55KAies55KA(2)220KV進(jìn)線斷路器及隔離開關(guān)選擇最大負(fù)荷電流為：Imax=1.05SN/31/2UN=1.05 乂 213/31/2/220=0.58KA查表可選SW6220/1200型少油斷路器SW62

23、20/1200型斷路器GW6 220D/1000-50 型隔離開關(guān)Un220KVUn220KVIn1200AIn1000AInbr 21KAIncl 55KAItt2212X4=1764KA 2sItt2212X4=1764KA 2sies55KAies55KA3.4 母線的選擇220KV側(cè)母線的選擇最大工作電流為：0.41KAJ=1.07S=410 義 2/1.07=766mm2故可選擇2根型號為LGJ400/20的導(dǎo)線，具載流量為1600A(2)220KV側(cè)進(jìn)線的選擇最大工作電流為：Imax=0.41KAS=410/1.07=383mm2故可選擇1根型號為LGJ400/20的導(dǎo)線，具載流量

24、為800A。Word資料第 4 章 系統(tǒng)運(yùn)行方式的制定和變壓器中性接地點的選擇4.1 系統(tǒng)運(yùn)行方式的制定在選擇保護(hù)方式及進(jìn)行整定計算時，都必須考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式變化帶來的影響，所選用的保護(hù)方式應(yīng)在各種運(yùn)行方式下，都能滿足選擇性和靈敏性的要求。對過量保護(hù)來說， 通常都是根據(jù)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式來確定保護(hù)的整定值，以保證選擇性，因為只要在最大運(yùn)行方式下能保證選擇性，在其他運(yùn)行方式下也一定能保證選擇性。靈敏度的校驗應(yīng)根據(jù)最小運(yùn)行方式來進(jìn)行，因為只要在最小運(yùn)行方式下，靈敏度符合要求，在其他運(yùn)行方式下，靈敏度也一定滿足要求，對某些保護(hù)（如電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)和電流速斷保護(hù)），在整定計算時還要按正常運(yùn)行方式來決

25、定動作值或計算靈敏度。a. 最大運(yùn)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)備都投入運(yùn)行（或大部分投入運(yùn)行 ） 且選定的接地中性點全部接地的系統(tǒng)運(yùn)行方式稱為最大運(yùn)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(yùn)行方式。b. 最小運(yùn)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(yùn)行方式為最小運(yùn)行方式。在有水電廠的系統(tǒng)中，要考慮水電廠運(yùn)行受水能狀態(tài)限制的運(yùn)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(yùn)行方式。c. 正常運(yùn)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(jī)、變壓器和線路的運(yùn)行方式稱為正常運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式在一年內(nèi)的

26、運(yùn)行時間最長。規(guī)定下列運(yùn)行方式：I:電廠A、H、D、B所有機(jī)組和變壓器均投入運(yùn)行。A系統(tǒng)、D系統(tǒng)按最大容量發(fā)電，選定的接地中性點全部接地，環(huán)網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行。I1:在I基礎(chǔ)上AE停運(yùn)；I2:在I基礎(chǔ)上BE停運(yùn)：I3:在I基礎(chǔ)上AB停運(yùn)；II:電廠B、D、H停一半機(jī)組，I、II系統(tǒng)按最小容量發(fā)電，電廠 A停1X100和1X50機(jī)組，調(diào)相機(jī)停一半，各站變壓器均停一半（按與電廠容量配合原則）閉環(huán)運(yùn)行。II1:在II基礎(chǔ)上A停運(yùn)。線路運(yùn)行方式如表2所示。表4-1線路的運(yùn)行方式示意線路名稱最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式A BA側(cè)保護(hù)：I2B側(cè)：I1IIA EA 側(cè)：I2E 側(cè)：I3IIB EB 側(cè)：I1E側(cè)：I3I

27、IC DIIID EIIIE FIIIF GIIIG HIIIH IIII4.2 變壓器中性接地點的選擇大接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，零序電流的大小與分布和變壓器中性接地點的數(shù)目與位置有密切的關(guān)系，中性接地點的數(shù)目越多，意味著系統(tǒng)零序總阻抗越小，零序電流越大，中性接地點的位置不同，則意味著零序電流的分布不同。通常，變壓器中性接地位置和數(shù)目按以下兩個原則考慮：一是使零電流保護(hù)裝置在系統(tǒng)的各種運(yùn)行方式下保護(hù)范圍基本保持不變，且具有足夠的靈敏度和可靠性；二是不使變壓器承受危險的過電壓，為此，應(yīng)使變壓器中性點接地數(shù)目和位置盡可能保持不變。變壓器中性接地點的位置和數(shù)目的具體選擇原則如下：a. 對單電源系統(tǒng)，

28、線路末端變電站的變壓器一般不應(yīng)接，這樣可以提高線路首端零序電流保護(hù)的靈敏度。b. 對多電源系統(tǒng)，要求每個電源點都有一個中性點接地，以防接地短路的過電壓對變壓器產(chǎn)生危害。c. 當(dāng)一個變電站有多臺變壓器運(yùn)行時，應(yīng)將一部分變壓器中性點接地，另一部分不接地。這樣，當(dāng)接地運(yùn)行的變壓器檢修停運(yùn)時，不接地變壓器可以接地運(yùn)行，從而使接地點的數(shù)目和位置相對不變。d. 對有三臺以上變壓器的220kV 或 110kV 雙母線運(yùn)行的發(fā)電廠，一般按兩臺變壓器中性點直接接地運(yùn)行，并把它們分別接于兩組不同母線上，當(dāng)其中一臺中性點接地變壓器停用時，將另一臺不接地的變壓器的中性點直接接地。系統(tǒng)中 HI 線路屬于單電源供電，其線

29、路末端變壓器不接地。調(diào)相機(jī)35kV 側(cè)變壓器中的性點不接地，除此之外，變壓器均采用部分接地方式，一臺變壓器中性點接地，另一臺變壓器中性點不接地。變壓器中性點接地情況如表3 所示。表4-2變壓器中性點接地情況表變電站名稱ABDEFGHI變壓器臺數(shù)42222221220kV側(cè)中性點接地變壓器臺數(shù)21111110Word資料第5章系統(tǒng)最大負(fù)荷的潮流分布5.1系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)計算系統(tǒng)中各元件的參數(shù)標(biāo)么植時，取基準(zhǔn)視在功率SR=100MVA ,基準(zhǔn)電壓UR=UaN=230kV，其準(zhǔn)電流 IR=SR/3 UR=0.251kA ,基準(zhǔn)電抗 XR=U2R /SR=2302/100 Q=529 Q。a.發(fā)

30、電機(jī)及等值系統(tǒng)的參數(shù)表5-1發(fā)電機(jī)及等值系統(tǒng)的參數(shù)電機(jī)或系統(tǒng)名稱電廠及系統(tǒng)的總?cè)萘?MVA每臺機(jī)額定功率P/MVA額定電壓Ue/KV定額功率因數(shù)cos (j)正序電抗負(fù)序電抗最大最小%標(biāo)么值%標(biāo)么值A(chǔ)廠3001502 X1002 X5010.50.800.8518.3312.390.1560.198240.1900.2419B廠80404 X2010.50.8015.10.6040.8758D廠2001002 X10010.50.8518.330.1560.190H廠2501252 X12513.80.8521.50.1460.178I系統(tǒng)800.5241150.850.27(0.524)0.

31、3294(0.639)II系統(tǒng)2001502300.850.31(0.35)0.3782(0.427)E站60302 X301118.70.62318.50.617F站60302 X301118.70.62318.50.617注 表中，括號內(nèi)的數(shù)據(jù)為最小運(yùn)行方式時的電抗標(biāo)么值。Word資料負(fù)序電抗按下列情況計算：對水電廠（B）的發(fā)電機(jī)，X2=1.45Xd ,對系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)（A、C、H、D）和I、II 系統(tǒng)，X2=1.22X do計算舉例:對凝汽式火電廠A、機(jī)組容量 Sel=50/0.8=62.5MVA,&2=100/0.85=117.647MVA 。2X50MW的機(jī)組:正序電抗x d=12

32、.39 ,折合到230kV的基準(zhǔn)值正序的標(biāo)么電抗值為Xfi =x d%Sr12.39X =100&100100X =0.1982462.5負(fù)序電抗標(biāo)么值為X2=1.22 X 0.19824=0.24192X100MW的機(jī)組:正序電抗x d=18.33 ,折合到230kV的基準(zhǔn)值正序電抗標(biāo)么值為xXF2-d% SR 18.33100100 XSe2 = 100 X 117.647 =0.156負(fù)序電抗標(biāo)么值為X2=1.22 X 0.156=0.190對B, 一有多年調(diào)節(jié)水庫的梯級電站，機(jī)組容量Se=20/0.8=25MVA正序電抗x d=15.1 ,折合到230kV的基準(zhǔn)值正序電抗標(biāo)么值為x d

33、%Sr 15.1XF3義一F3 100 Se100 x10025=0.604b.變壓器的參數(shù)及計算舉例閘管變流設(shè)備一般都是通過變壓器與電網(wǎng)連接的，因此其工作頻率為工頻初級電壓即為交流電網(wǎng)電壓。經(jīng)過變壓器的耦合，晶閘管主電路可以得到一個合適的輸入電 壓，是晶閘管在較大的功率因數(shù)下運(yùn)行。 變流主電路和電網(wǎng)之間用變壓器隔離， 還可 以抑制由變流器進(jìn)入電網(wǎng)的諧波成分， 減小電網(wǎng)污染。在變流電路所需的電壓與電網(wǎng) 電壓相差不多時，有時會采用自耦變壓器；當(dāng)變流電路所需的電壓與電網(wǎng)電壓一致時， 也可以不經(jīng)變壓器而直接與電網(wǎng)連接，不過要在輸入端串聯(lián)“進(jìn)線電抗器”以減少對電網(wǎng)的污染。變壓器的參數(shù)計算之前，應(yīng)該確定

34、負(fù)載要求的直流電壓和電流， 確定變流設(shè)備的 主電路接線形式和電網(wǎng)電壓。先選擇其次級電壓有效值 U2, U2數(shù)值的選擇不可過高 和過低，如果U2過高會使得設(shè)備運(yùn)行中為保證輸出直流電壓符合要求而導(dǎo)致控制角 過大，使功率因數(shù)變??；如果 U2過低又會在運(yùn)行中出現(xiàn)當(dāng)a =amin時仍然得不到負(fù) 載要求的直流電壓的現(xiàn)象。通常次級電壓、初級和次級電流根據(jù)設(shè)備的容量、 主接線 結(jié)構(gòu)和工作方式來定。由于有些主接線形式次級電流中含有直流成分，有的又不存在， 所以變壓器容量（視在功率）的計算要根據(jù)具體情況來定。變壓器次級相電壓U2的計算整流器主電路有多種接線形式，在理想情況下，輸出直流電壓Ud與變壓器次級 相電壓U

35、2有以下關(guān)系d UV B U K U K 2（5.39）其中KUV為與主電路接線形式有關(guān)的常數(shù)；KB為以控制角為變量的函數(shù)，設(shè)整流器在控制角a =0和控制角不為0時 的輸出電壓平均值分另I為 Ud0和Ud a ,貝U KUV= Ud0/ U2 , KB=Ud a /Ud0。在實際運(yùn)行中，整流器輸出的平均電壓還受其它因素的影響，主要為：電網(wǎng)電壓的波動。整流元件（品閘管）的正向壓降。直流回路的雜散電阻。換相重疊角引起的電壓損失。整流變壓器電阻的影響。變壓器次級相電流有效值I2的計算一般的工業(yè)生產(chǎn)用品閘管設(shè)備的負(fù)載都為電感性的，負(fù)載電流基本上是直流，因而品閘管電流為方波。變 壓器的各相繞組與一個（半

36、波）或兩個（橋式）晶閘管連 接，所以變壓器次級電流也為方波，其有效值 I2與負(fù)載電流Id成正比關(guān)系，比例系 數(shù)決定于電路的接線形式，所以I2 Ki21d（1）如果負(fù)載為電阻性，則負(fù)載電流、晶閘管電流和變壓器次級電流都不是方波，不能采用上式計算，要通過電路分析求取電流的方均根值。如果是電動機(jī)負(fù)載，式（1）中的Id應(yīng)取電動機(jī)的額定電流而不是堵轉(zhuǎn)電流，因為堵轉(zhuǎn)電流僅出現(xiàn)在啟動后的很 短的一段時間，這段時間變壓器過載運(yùn)行是允許的。變壓器次級相電流有效值I1的計算整流變壓器的初、次級電流都是非正弦波，對于不同的主電路接線形式兩者的關(guān)系是不一樣的。主電路為橋式接線時變壓器次級繞組電流中沒有直流分量，初、次

37、級電流的波形相同，其有效值之比就是變壓器的變比Kn。在半波電路中，變壓器的次級電流是單方向的，包含著直流分量Id2和交流分量Ia2, i2= id2+ ia2，而直流成分 是不能影響初級電流i1的。i1僅與ia2有關(guān)，i1= ia2/Kn?，F(xiàn)以三相半波電路為例說 明初級電流的計算方法。設(shè)負(fù)載為電感性，電感量足以消除負(fù)載電流的波動，i2的波 形如圖5-11所示。次級電流的有效值為/ 3 2 d I I ,次級電流中的直流成分為/ 3I ,根據(jù)電路理論，次級電流中的交流成分有效值為*2 ITId初級電流與次級交流電流之間成正比關(guān)系，為IiIa2 1，21IKn Kn當(dāng)變比為1時，I1與Ia2之間的

38、關(guān)系稱為網(wǎng)側(cè)電流變換系數(shù)KI1, I1可表示為(5.47)圖5-11湘華波電路變壓器的電流變壓器容量的計算變壓器的容量即變壓器的視在功率， 對于繞組電流中含有直流成分的變壓器， 由于初、次級的電流有效值之比不是變壓器的變比， 而兩側(cè)的電壓之比卻為變比，所以初級和次級的容量是不同的。設(shè)變壓器初級容量為S1、次級容量為S2;初級和次級的相數(shù)分別為n1和n2 ,初、次級容量的計算公式分別為Si ni U1I1(5)S2 n2U 212(6)變壓器的等效容量為初、次級容量的平均值，為S i S 2S=-(7)2c.輸電線路的參數(shù)及計算舉例d.電流互感器和電壓互感器變化電壓互感器是一種可以將高電壓變?yōu)榈?/p>

39、電壓，用于測量和保護(hù)回路中，我國規(guī)定PT的二次電壓為100V,一次電壓根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。其實 PT也就相當(dāng)于一個降 壓變壓器的作用，由于在出廠時已經(jīng)進(jìn)行了封裝，因此生產(chǎn)出的成品其變比是固定的， 不可改變5.2系統(tǒng)潮流分布估算為了確定各線路的最大負(fù)荷電流并選擇電流互感器的變化，應(yīng)計算系統(tǒng)在最大開機(jī)情況下的潮流分布。為了簡便，不計線路損耗。潮流分布計算結(jié)果如表5所示表5-2系統(tǒng)潮流分布和L1變比的選擇線路名稱最大開機(jī)情況下的潮流分布/MVA最大負(fù)何電流/kAL1的變化nLA B160+j112.9490.492600/5AE228+j175.0920.7221 200/5BE228+j175.

40、0920.7221 200/5DC30+j18.6430.089600/5DE170+j105.3060.502600/5EF170+j120.0640.522600/5GF30j5.0640.076600/5HG17+j104.9360.501600/5H I80+j500.237600/5注：表中線路名稱的第一個字母表示送端，如線路HI表示功率的方向從H變電站送到I變電站。第 6 章 最大負(fù)荷電流及短路電流計算結(jié)果6.1 各支路最大負(fù)荷電流( 1)已知系統(tǒng)的化簡取 Sj=500MVA,220KV 線路電抗為 0.4 Q/KmXL1=.0.4 X 100 X 500/2202=0.413 Q

41、XL2=0.4 X 120 X 500/2202=0.496 QXL3=0.4 X 90 X 500/2202=0.372 QXL4=0.4 X 80 X 500/2202 X 0.5=0.165 QXC1=0.42 X 500/1000=0.21 QXC2=0.38 義 500/500=0.48 QXC3=0.34 X 500/1500=0.113 Q將整個系統(tǒng)化簡，計算出總電抗為 0.159 Q( 2)變壓器阻抗的計算UK1-2%=25.4% UK1-3%=15.5% UK2-3%=7.92%UK1%=1/2(UK1-2%+UK1-3%-UK2-3%=1/2(25.4+15.5-7.92)

42、%=16.49%UK2%=1/2(UK1-2%+UK2-3%-UK1-3%=1/2(25.4+7.92-15.5)%=8.91%UK3%=1/2(UK2-3%+UK1-3%-UK1-2%=1/2(7.92+15.5-25.4)%=-1.98%UK%=5.5%XT1=UK1%UN2/100SN 乂 Sj/SN=16.49 乂 2202/(100 X 150) 乂 500/150=0.55 QXT2=UK2%UN2/100SN X Sj/SN=8.91 X 2202/(100 X 150) X 500/150=0.297 QXT3=UK3%UN2/100SN X Sj/SN=1.98 X 2202

43、/(100 X 150) X 500/150=0.066 QXT4=UK4%UN2/100SN 乂 Sj/SN=N 乂 2202/(100 乂 150-3) 10義 500/630 義 1-3=43.65 Q6.2 正序、負(fù)序、零序等值阻抗圖根據(jù)系統(tǒng)中各元件參數(shù)計算結(jié)果和變壓器中性點接地的情況，本系統(tǒng)的正序等值阻抗圖如圖6-1所示。 ) 1J中OJK 。0.254 0.6霹0圖6-1正序等值阻抗圖6.3 短路電流計算結(jié)果短路電流計算主要對各線路在最大、 最小運(yùn)行方式下的短路進(jìn)行計算。短路類型 分為三相短路、二相短路、二相短路接地和單相短路接地。為了校驗零序I段的保護(hù)范圍，在各線路中點短路，然后

44、求此線路在單相短路接地，兩相短路接地時流過保護(hù) 的零序電流。止匕外，還有距離保護(hù)和零序電流保護(hù)最大、最小分支系數(shù)的求取，求取 時需要針對具體保護(hù)，考慮開機(jī)情況及斷線與否，不考慮聯(lián)絡(luò)線的斷線問題（聯(lián)絡(luò)線 斷開，則系統(tǒng)分裂為兩個獨(dú)立的部分）。短路電流計算結(jié)果如表6-1所示（表中KK=0.5,表示保護(hù)線路中點短路保障）。表6-1線路AB的短路電流計算結(jié)果聯(lián)裸神則、故忘”短電運(yùn)行方式路電流流流過B側(cè)保護(hù)的電流/kA流過A側(cè)保護(hù)的電流/kAA母線故障KK=0.5B母線故障KK=0.5Id - 1Id - 2Id - 33Id - 0Id - 1Id - 2Id - 33Id - 0最大運(yùn)行方式d2.05

45、42.6766d1.0271.0271.33831.3383d0.67870.67870.83621.37070.65550.65552.25823.1785d (1.1)1.36330.69030.82911.17321.59741.07921.78482.6619最小運(yùn)行方式d1.13101.5133d0.56550.56550.75660.7566d0.42990.42990.53291.02230.47120.47121.62152.3121d (1.1)0.81560.31540.61991.00650.97760.53561.52122.2765Word資料Word 資料第 7 章

46、 繼電保護(hù)裝置的整定計算及校驗7.1 高頻保護(hù)的整定計算原則系統(tǒng)中發(fā)生故障時，高頻保護(hù)將某種電量（簡稱判別量）轉(zhuǎn)換為高頻電波，再借助于通常傳給對側(cè)，然后， 線路每一側(cè)按照對側(cè)與本側(cè)判別量之間的關(guān)系來判斷區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障。由于選取的判別量不同，判別量的傳送方式和采用通道的情況不同，出現(xiàn)了各種型號的高頻保護(hù)裝置。目前廣泛采用的高頻保護(hù)按其工作原理的不同可以分為兩大類，即方向高頻保護(hù)和相差高頻保護(hù)。方向高頻保護(hù)的原理是比較被保護(hù)線路兩端的功率方向；相差高頻保護(hù)的原理是比較兩端電流的相位，本系統(tǒng)采用方向高頻保護(hù)。高頻保護(hù)要以兩側(cè)判別量之間的關(guān)系來判斷故障的性質(zhì)，因此， 線路兩側(cè)的高頻保護(hù)相當(dāng)于一個整體，

47、必須同時運(yùn)行。為了使保護(hù)具有良好的動作特性，要求線路兩側(cè)電流互感器的變比和型號相同，兩側(cè)保護(hù)的型號相同，保護(hù)裝置的整定值也相同。高頻負(fù)序功率方向保護(hù)的原理框圖如圖2.8 所示。 它的主要組成元件有兩個，一個是起動元件，它在外部故障時起動發(fā)讀機(jī)；另一個是方向元件，它在正向適中時準(zhǔn)備好跳閘回路。起動元件采用反向（方向由線路指向母線）負(fù)序功率方向繼電器KA_，方向元件采用正向（方向由母線指向線路）負(fù)序功率方向繼電器KA+ ，為提高保護(hù)的可靠性，加裝了負(fù)序電流元件I2,在內(nèi)部故障時，KA不動作，外部故障時，近故 障側(cè)的KA_動作，發(fā)出高頻信號閉鎖兩側(cè)表保護(hù)，使之不跳閘。這種保護(hù)的結(jié)構(gòu)比較 簡單，需進(jìn)行

48、整定計算的動作參數(shù)主要有起動元件 KA_,方向元件KA+和負(fù)序電流Word 資料元件I2三者的動作值，其整定辦法如下所述150m圖7-1高頻閉鎖負(fù)序功率方向保護(hù)原理框圖正向負(fù)序功率元件KA+的整定采用相敏負(fù)序功率元件時，正向負(fù)序功率元件的整定可簡化為按負(fù)序電流進(jìn)行計 算。其整定值按下述兩條件確定并選其中較大者。保證被保護(hù)線路末端故障時有足夠的靈敏度_|Idz(+)=1l2minKim(7.1)式中，I2min為被保護(hù)線路末端短路時，流經(jīng)本側(cè)的最小負(fù)序電源;躲開空載線路兩相先合閘時出現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)負(fù)序電容電流(12c )Idz(+)=KkI2c L(7.2)式中，Kk為計及負(fù)序電容電流暫態(tài)過程的可靠系

49、數(shù)，取2.53;L 為被保護(hù)線路的全長，以km 計。I2c 為線路一側(cè)投入電源時，由于三相觸頭不同時合閘引起的負(fù)序電容電流每公里長度的穩(wěn)態(tài)值。查表可知，線路電壓為220kV 等級，此時二相先合閘時的充電電容電流值為0.127A/km 。7.2 距離保護(hù)的整定計算原則距離保護(hù)是以反映從故障點到保護(hù)安裝處之間阻抗大小的，阻抗繼電器為主要元件， 動作時限具有階梯特性的保護(hù)裝置。當(dāng)故障點至保護(hù)安裝處之間的實際阻抗小于整定值時，故障點發(fā)生在保護(hù)范圍之內(nèi)，保護(hù)動作。配上方向元件及時間元件，即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工電流時，保護(hù)裝置的動作性能與通過保護(hù)裝置

50、的故障電流大小無關(guān)。距離保護(hù)的整定計算距離I段的整定計算：當(dāng)被保護(hù)線路中無分支接線時，按保護(hù)范圍不伸出線路末段整定( 80 85%保護(hù)線路的正序阻抗計算)。即ZI dz=KkZL(Kk=0.8-0.85)。當(dāng)線路變壓器組，按保護(hù)范圍不伸出變壓器整定。即ZI dz=Kk (ZL+ ZB) Kk=0.7第I段的動作時限為繼電器本身的固有時限，通常取 tdzIabIbdKl =(I bd/I AB)min3)與相鄰線路距離保護(hù)I段整定值配合來整定。Z dzWKkX +K kKbZdz保護(hù)配合時間心A、+ t2) 按保證被保護(hù)范圍末段短路時有足夠的靈敏度整定。ZH dz =KLm ZlK_m：靈敏系數(shù)當(dāng) L 1.5 ,當(dāng) L50-200Km 時，KLm1.4,當(dāng) L=200Km 時，KLm 1.3 o3) 距離n段靈敏度計算KLm = Zn dz / Zl1.3-1.5線路終端無相鄰元件配合可不整定n段，但考慮發(fā)展也可設(shè)n段 距離保護(hù)田段的整定計算1 )動作阻抗按躲過最小負(fù)荷阻抗Zhmin整定對全阻抗繼電器：z：Z0.9UeKkKhKzglfh max對方向阻抗繼電器：zdZ 0.9U ecos( lm fh)Z KkKhKzgI