【正文】 青島濱海學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 110kv電網(wǎng)繼電保護(hù)畢業(yè)設(shè)計(jì)1 緒論電力是當(dāng)今世界使用最為廣泛、地位最為重要的能源，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)國民經(jīng)濟(jì)、人民生活乃至社會(huì)穩(wěn)定都有著極為重大的影響。電力系統(tǒng)由各種電氣元件組成。這里電氣元件是一個(gè)常用術(shù)語，它泛指電力系統(tǒng)中的各種在電氣上的獨(dú)立看待的電氣設(shè)備、線路、器具等。由于諸方面的原因，電力系統(tǒng)的各種元件在運(yùn)行中可能出現(xiàn)各種故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)。不正常運(yùn)行狀態(tài)是指電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞,但是沒有發(fā)生故障的運(yùn)行狀態(tài),如:過負(fù)荷,過電壓,頻率降低,系統(tǒng)振蕩等。故障主要包括各種類型的短路和斷線,如:三相短路,兩相短路,兩相接地短路,單相接地短路,單相斷線和兩相斷線等。故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)若不及時(shí)正確處理,都可能引發(fā)事故。由此就產(chǎn)生了繼電保護(hù),它是一種重要的反事故措施。繼電保護(hù)包括繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置,且繼電保護(hù)裝置是完成繼電保護(hù)功能的核心,它是能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障和不正常運(yùn)行狀態(tài),并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本作用是：在全系統(tǒng)范圍內(nèi)，按指定分區(qū)實(shí)時(shí)的檢測各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，快速及時(shí)地采取故障隔離或告警等措施，以求最大限度地維持系統(tǒng)的穩(wěn)定，保持供電的連續(xù)性，保障人身的安全，防止或減輕設(shè)備的損壞。根據(jù)繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，繼電保護(hù)裝置必須滿足以下四個(gè)基本要求，即選擇性，速動(dòng)性，靈敏性和可靠性。一、選擇性選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍的一種可靠的性能。二、速動(dòng)性 速動(dòng)性就是指保護(hù)快速切除故障的性能。故障切除時(shí)間包括繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器的跳閘時(shí)間。三、靈敏性靈敏性是指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，保護(hù)對(duì)故障情況的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應(yīng)出來。四、可靠性可靠性是指發(fā)生了屬于它該動(dòng)作的故障，它能可靠動(dòng)作，即不發(fā)生拒絕動(dòng)作；而在不該動(dòng)作時(shí)，它能可靠不動(dòng)，即不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作。以上講述了對(duì)繼電保護(hù)四項(xiàng)基本要求的含義。但是從一個(gè)保護(hù)設(shè)計(jì)與運(yùn)行的角度看，很難同時(shí)滿足者四項(xiàng)基本要求。因此在實(shí)際中，對(duì)一套繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)往往是結(jié)合具體情況，協(xié)調(diào)處理各個(gè)性能之間的關(guān)系，取得合理統(tǒng)一，達(dá)到保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的目的。2某電力系統(tǒng)基本資料 （一）電網(wǎng)接線圖如圖21所示： 圖21 （1）各變電站、發(fā)電廠的操作直流電源電壓U=220V （2）發(fā)電廠最大發(fā)電容量為50+252=100MV，最小發(fā)電容量為50MV，正常發(fā)電容量為50+25=75MV （3）線路X1=，X0=3X1Ω/km。 （4）變壓器均為YN ,D11,110177。2%/，Uk=%。 （5）Δt=，復(fù)合側(cè)后備保護(hù)tdz=105s，變壓器和母線均配置有差動(dòng)保護(hù)，Kzq= （6）發(fā)電廠升壓變中性點(diǎn)直接接地，其他變壓器不接地。（二）電力系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)如表2所示： 表21 電力系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)表正序阻抗（有名值，?）正序阻抗（標(biāo)幺值）負(fù)序阻抗（標(biāo)幺值）零序阻抗（標(biāo)幺值）L118L220L314L424T1–T2T7T3–T6發(fā)電機(jī)最小阻抗 最大阻抗G1–G4G5 3 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方案論證 　系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)計(jì)算 電流標(biāo)幺值計(jì)算本次設(shè)計(jì)中取=100MVA, ,系統(tǒng)用一個(gè)無限大功率電流代表，它到母線的電抗標(biāo)幺值。 （31） 各元件的電抗標(biāo)幺值計(jì)算如下： （32） 變壓器 （33） 變壓器的各繞組短路電壓分別為： （34） （35） （36）所以，變壓器的電抗值為 （37） （38） （39）變壓器 （310）變壓器 （311）線路 （312）線路 線路 線路 所以，110kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖31所示。圖31 110kV電力系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)110kV電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)存在三種運(yùn)行情況，即：兩臺(tái)發(fā)電機(jī)不同時(shí)運(yùn)行、一臺(tái)發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行另一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行和兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行；變壓器有兩種運(yùn)行方式，即：一臺(tái)變壓器退出另一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行和兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行。下面分別分析各種情況下系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)移電抗，計(jì)算電抗和短路電流。（一）兩臺(tái)發(fā)電機(jī)同時(shí)運(yùn)行，變壓器同時(shí)投入運(yùn)行。 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡： 將組成的三角形電路化簡為由組成的星形電路，計(jì)算如下： 系統(tǒng)的等值化簡網(wǎng)絡(luò)如圖32所示。圖32 a圖32b 系統(tǒng)的等值化簡網(wǎng)絡(luò)（1）轉(zhuǎn)移電抗和計(jì)算電抗計(jì)算 當(dāng)發(fā)生短路時(shí) =所以，點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖33所示。圖33 點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)所以系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 當(dāng)發(fā)生短路時(shí) =所以，點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖34所示。圖34 點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)所以系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 故發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 當(dāng)發(fā)生短路時(shí) 所以，點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖35所示。 圖35 點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)圖36 化簡的等值網(wǎng)絡(luò)S點(diǎn)對(duì)的轉(zhuǎn)移電抗為： F點(diǎn)對(duì)的轉(zhuǎn)移電抗為為： 所以系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：所以發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 化簡的等值網(wǎng)絡(luò)如圖36所示。 （2）由計(jì)算曲線數(shù)字表查出短路電流的標(biāo)幺值如。 （3）計(jì)算短路電流有名值。 。表31 短路電流表短路點(diǎn)時(shí)間系統(tǒng)S發(fā)電機(jī)短路點(diǎn)總電流/kA處短路4 S標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA處短路4 S標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA處短路4 S標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA 各點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，各電源的基準(zhǔn)電流分別為： 系統(tǒng)S 發(fā)電機(jī) （二）發(fā)電機(jī)停運(yùn)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖37所示。圖37 系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡： =系統(tǒng)的等值化簡網(wǎng)絡(luò)如圖38所示（1）轉(zhuǎn)移電抗和計(jì)算電抗計(jì)算 當(dāng)發(fā)生短路時(shí) =圖38 系統(tǒng)的等值化簡網(wǎng)絡(luò)所以，點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖39所示。圖39 點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)所以系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 故發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 當(dāng)發(fā)生短路時(shí) =故系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 即發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：當(dāng)發(fā)生短路時(shí) S點(diǎn)對(duì)的轉(zhuǎn)移電抗為： 點(diǎn)對(duì)的轉(zhuǎn)移電抗為： 化簡的等值網(wǎng)絡(luò)如圖311所示。所以系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：故發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 圖311 化簡的等值網(wǎng)絡(luò)所以，點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖310所示。圖310 點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò) （2）由計(jì)算曲線數(shù)字表查出短路電流的標(biāo)幺值。 （3）計(jì)算短路電流有名值。（同上） 查表得短路電流的標(biāo)幺值和有名值如表32。表32 短路電流表短路點(diǎn)時(shí)間系統(tǒng)S發(fā)電機(jī)短路點(diǎn)總電流/kA處短路4 S標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA處短路4 S標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA處短路4 S標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA（三）線路處開環(huán)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖312所示。圖312 系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)（1）轉(zhuǎn)移電抗和計(jì)算電抗計(jì)算 當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)對(duì)的轉(zhuǎn)移電抗為： = 所以，點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖313所示。圖313 點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)所以系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 故發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，S點(diǎn)對(duì)的轉(zhuǎn)移電抗為： =所以，點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖314所示。圖314 點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)所以系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：故發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，S點(diǎn)對(duì)的轉(zhuǎn)移電抗為：點(diǎn)對(duì)的轉(zhuǎn)移電抗為：系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： （2）由計(jì)算曲線數(shù)字表查出短路電流的標(biāo)幺值。 （3）計(jì)算短路電流有名值。（同上） 查表得短路電流的標(biāo)幺值和有名值如表33。表33 短路電流表短路點(diǎn)時(shí)間系統(tǒng)S發(fā)電機(jī)短路點(diǎn)總電流/kA處短路4 S標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA處短路4 S標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA處短路4 S標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA（1）轉(zhuǎn)移電抗和計(jì)算電抗計(jì)算當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)對(duì)的轉(zhuǎn)移電抗為： = 所以，點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖316所示。圖316 點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)所以系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：故發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，等值網(wǎng)絡(luò)如圖317所示。圖317 等值網(wǎng)絡(luò)所以系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 故發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： 當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)S對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為：發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗為： （2）由計(jì)算曲線數(shù)字表查出短路電流的標(biāo)幺值。 （3）計(jì)算短路電流有名值。（同上） 查表得短路電流的標(biāo)幺值和有名值如表34。表34 短路電流表短路點(diǎn)時(shí)間系統(tǒng)S發(fā)電機(jī)短路點(diǎn)總電流/kA處短路4 S標(biāo)么值標(biāo)么值有名值/kA有名值/kA處短路4 S標(biāo)么值