【正文】 前言《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門主要課程,主要包括課堂講學(xué)、課程設(shè)計(jì)等幾個(gè)主要部分。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(duì)理論知識(shí)的理解，本專業(yè)特安排了本次課程設(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(guò)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(guò)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(guò)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)距離保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)、繼電保護(hù)零序電流保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)、對(duì)所選擇的保護(hù)裝置進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。其中短路電流的計(jì)算和電氣設(shè)備的選擇是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。通過(guò)此次線路保護(hù)的設(shè)計(jì)可以鞏固我們本學(xué)期所學(xué)的《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》這一課程的理論知識(shí)，能提高我們提出問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。1 原始資料 電網(wǎng)接線圖(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50+225=100MW，最小發(fā)電容量為50MW，正常發(fā)電容量為50+25=75MW。 (3) 線路X1=, X0=。 (4) 變壓器均為YN，D11，110177。%/, UK=% (5) △t=,負(fù)荷側(cè)后備保護(hù)tdz=,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。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理課程設(shè)計(jì)[摘要]：為給電力系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，首先根據(jù)廠、所繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、勵(lì)磁裝置、同期裝置及測(cè)量表計(jì)的要求，配置相應(yīng)的電流互感器及電壓互感器，并選擇出相應(yīng)的電流互感器及電壓互感器的型號(hào)和變比。編制3—4種運(yùn)行方式。決定變壓器中性點(diǎn)接地的位置及臺(tái)數(shù)。根據(jù)發(fā)電機(jī)、變壓器的形式和容量及出線的電壓等級(jí)，配置發(fā)電機(jī)，變壓器、母線及出線的繼電保護(hù)方案，并計(jì)算出相應(yīng)的繼電保護(hù)整定值。對(duì)電網(wǎng)各線路配置繼電保護(hù)及重合閘方案，并計(jì)算出相應(yīng)的繼電保護(hù)定值。在原主接線圖的基礎(chǔ)上，繪制發(fā)電機(jī)，變壓器（或發(fā)一變組），母線及出線繼電保護(hù)，自動(dòng)裝置配置方案接線圖一張。[關(guān)鍵詞]：繼電保護(hù)、短路電流、整定計(jì)算電流電壓互感器的選擇。1 運(yùn)行方式的選擇 運(yùn)行方式的選擇原則 發(fā)電機(jī)、變壓器運(yùn)行方式選擇的原則(1)一個(gè)發(fā)電廠有兩臺(tái)機(jī)組時(shí)，一般應(yīng)考慮全停方式，一臺(tái)檢修，另一臺(tái)故障；當(dāng)有三臺(tái)以上機(jī)組時(shí)，則選擇其中兩臺(tái)容量較大機(jī)組同時(shí)停用的方式。對(duì)水電廠，還應(yīng)根據(jù)水庫(kù)運(yùn)行方式選擇。(2)一個(gè)發(fā)電廠、變電站的母線上無(wú)論接幾臺(tái)變壓器，一般應(yīng)考慮其中容量最大的一臺(tái)停用。 變壓器中性點(diǎn)接地選擇原則(1)發(fā)電廠、變電所低壓側(cè)有電源的變壓器，中性點(diǎn)均要接地。(2)自耦型和有絕緣要求的其它變壓器，其中性點(diǎn)必須接地。(3)T接于線路上的變壓器，以不接地運(yùn)行為宜。(4)為防止操作過(guò)電壓，在操作時(shí)應(yīng)臨時(shí)將變壓器中性點(diǎn)接地，操作完畢后再斷開，這種情況不按接地運(yùn)行考慮。 線路運(yùn)行方式選擇原則(1)一個(gè)發(fā)電廠、變電站線線上接有多條線路，一般考慮選擇一條線路檢修，另一條線路又故障的方式。(2)雙回路一般不考慮同時(shí)停用。 流過(guò)保護(hù)的最大、電小短路電流計(jì)算方式的選擇(1)相間保護(hù)對(duì)單側(cè)電源的輻射形網(wǎng)絡(luò)，流過(guò)保護(hù)的最大短路電流出現(xiàn)在最大運(yùn)行方式；而最小短路電流，則出現(xiàn)在最小運(yùn)行方式。對(duì)于雙電源的網(wǎng)絡(luò)，一般（當(dāng)取Z1=Z2時(shí)）與對(duì)側(cè)電源的運(yùn)行方式無(wú)關(guān)，可按單側(cè)電源的方法選擇。對(duì)于環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)中的線路，流過(guò)保護(hù)的電大短路電流應(yīng)選取開環(huán)運(yùn)行方式，開環(huán)點(diǎn)應(yīng)選在所整定保護(hù)線路的相鄰下一線線路上。而對(duì)于電小短路電流，則應(yīng)選閉環(huán)運(yùn)行方式，同時(shí)再合理停用該保護(hù)背后的機(jī)組、變壓器及線路。(2)零序電流保護(hù)對(duì)于單側(cè)電源的輻射形網(wǎng)絡(luò)，流過(guò)保護(hù)的最大零序短路電流與最小零序電流，其選擇方法可參照相間短路中所述，只需注意變壓器接地點(diǎn)的變化。對(duì)于雙電源的網(wǎng)絡(luò)及環(huán)狀網(wǎng)，同樣參照相間短路中所述，其重點(diǎn)也是考慮變壓器接地點(diǎn)的變化。 選取流過(guò)保護(hù)的最大負(fù)荷電流的原則 選取流過(guò)保護(hù)的最大負(fù)荷電流的原則如下：(1)備用電源自動(dòng)投入引起的增加負(fù)荷。(2)并聯(lián)運(yùn)行線路的減少，負(fù)荷的轉(zhuǎn)移。(3)環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的開環(huán)運(yùn)行，負(fù)荷的轉(zhuǎn)移。(4)對(duì)于雙側(cè)電源的線路，當(dāng)一側(cè)電源突然切除發(fā)電機(jī)，引起另一側(cè)增加負(fù)荷。 本次設(shè)計(jì)的具體運(yùn)行方式的選擇電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化，直接影響保護(hù)的性能。因此，在對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)弊之前，首先應(yīng)該分析運(yùn)行方式。這里要著重說(shuō)明繼電保護(hù)的最大運(yùn)行方式是指電網(wǎng)在某種連接情況下通過(guò)保護(hù)的電流值最大，繼電保護(hù)的最小運(yùn)行方式是指電網(wǎng)在某種連接情況下通過(guò)保護(hù)的電流值最小。因此，系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式不一定就是保護(hù)的最大運(yùn)行方式；系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式也不一定就是保護(hù)的最小運(yùn)行方式?，F(xiàn)結(jié)合本次設(shè)計(jì)具體說(shuō)明如下，系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式是所有設(shè)備全部投入運(yùn)行；系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式為發(fā)電機(jī)G1和G2投入，發(fā)電機(jī)G3停運(yùn)。對(duì)保護(hù)1而言，其最大運(yùn)行方式應(yīng)該是在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下線路L1回路斷開，其他設(shè)備全投；保護(hù)1的最小運(yùn)行方式應(yīng)該是：在系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式下線路L1+L2與L3并聯(lián)運(yùn)行。2．電網(wǎng)各個(gè)元件參數(shù)計(jì)算及負(fù)荷電流計(jì)算基準(zhǔn)功率：SB=100MVA，基準(zhǔn)電壓：VB=115V?；鶞?zhǔn)電流：IB=SB/ VB=100103/115=；基準(zhǔn)電抗：ZB=VB/ IB=115103/502=；電壓標(biāo)幺值：E=E(2)=(1) 線路L1等值電抗計(jì)算正序以及負(fù)序電抗：XL1= X1L1=50=20ΩXL1*= XL1/ ZB=20/=零序電抗：XL10= X0L1= 3X1L1=350=60ΩXL10*= XL10/ ZB=60/=(2) 線路L2等值電抗計(jì)算正序以及負(fù)序電抗：XL2= X1L2=40=16ΩXL2*= XL2/ ZB=16/=零序電抗：XL20= X0L2= 3X1L2=340=48ΩXL20*= XL20/ ZB=48/=(3) 線路L3等值電抗計(jì)算正序以及負(fù)序電抗：XL3= X1L3=90=36ΩXL3*= XL3/ ZB=36/=零序電抗：XL30= X0L3= 3X1L3=390=108ΩXL30*= XL30/ ZB=108/=(4) 線路L4等值電抗計(jì)算正序以及負(fù)序電抗：XL4= X1L4=25=10ΩXL4*= XL4/ ZB=10/=零序電抗：XL40= X0L4= 3X1L4=325=30ΩXL40*= XL40/ ZB=30/=(1) 變壓器TT2等值電抗計(jì)算XT1= XT2=(UK%/100)(VN2103/ SN)≈XT1*= XT2*=XT1/ ZB=(2) 變壓器T3等值電抗計(jì)算XT3=(UK%/100)(VN2103/ SN)≈XT3*=XT3/ ZB=(3) 變壓器TTTT7等值電抗計(jì)算XT4= XT5=XT6= XT7=(UK%/100)(VN2103/ SN)≈XT6*= XT7* = XT4*= XT5*=(4) 變壓器T8等值電抗計(jì)算XT1=(UK%/100)(VN2103/ SN)≈XT8*= XT8/ ZB=(1)發(fā)電機(jī)GG2電抗標(biāo)幺值計(jì)算XG1* = XG2*=Xd1SB/ SG1= Xd1SB COSφ/ PG1=100(2)發(fā)電機(jī)G3電抗標(biāo)幺值計(jì)算XG3*=Xd3SB/ SG3= Xd3SB COSφ/ PG3=100(1) B、C母線最大負(fù)荷電流計(jì)算最大負(fù)荷電流計(jì)算(拆算到110KV)IfhB max = IfhCmax = PfhBmax Vav2 / U COSφ=20103/115≈；(2) D母線最大負(fù)荷電流計(jì)算最大負(fù)荷電流計(jì)算(拆算到110KV)IfhD max = PfhDmax Vav2 / U COSφ=12103/115≈ 各線路運(yùn)行方式下流過(guò)斷路器的最大負(fù)荷電流(1) 保護(hù)1的最大運(yùn)行方式：發(fā)電機(jī)FI、PF3全投入，繼開線路L1；通過(guò)保護(hù)1的最大負(fù)荷電流為；保護(hù)1的最小運(yùn)行方式：發(fā)電機(jī)F3停，線路全部運(yùn)行。(2) 保護(hù)2的最大運(yùn)行方式：發(fā)電機(jī)Fl、PF3全投入，斷開L3回路；通 過(guò)保護(hù)2最大負(fù)荷電流為。保護(hù)2的最小運(yùn)行方式；F3停，線路全部運(yùn)行。(3) 保護(hù)4的最大運(yùn)行方式：Fl、F F3全投，繼開線路L3；通過(guò)保護(hù)4的最大負(fù)荷電流為。保護(hù)4的最小運(yùn)行方式：F3停，線路全部運(yùn)行。(4) 保護(hù)5的最大運(yùn)行方式：FFF3全投入，斷開線路L1；通過(guò)保護(hù)5的最大負(fù)荷電流為。保護(hù)5的最小運(yùn)行方式：F3停，線路全部運(yùn)行。(5) 保護(hù)7的最大運(yùn)行方式：FFF3全投，線路全部運(yùn)行；通過(guò)保護(hù)7的最大負(fù)荷電流為。(6) 保護(hù)3和保護(hù)6因正常運(yùn)行時(shí)不可能有正向電流通過(guò)，要是有正向電流通過(guò)，一定是線路發(fā)生故障。為此，在保護(hù)3和保護(hù)7上只需判別電流(功率)的方向即可，故不用分析保護(hù)3和保護(hù)6的運(yùn)行方式。3短路電流計(jì)算 由于短路電流計(jì)算是電網(wǎng)繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),因此分別考慮最大運(yùn)行方式(三臺(tái)發(fā)電機(jī)全部投入,系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)取開網(wǎng)運(yùn)行)時(shí)各線路未端短路的情況,最小運(yùn)行方下(三臺(tái)中最小的一臺(tái)投入,系統(tǒng)按環(huán)網(wǎng)計(jì)算)時(shí)各線路未端短路的情況。 d1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)流過(guò)斷路1(1) (a)(a)d1點(diǎn)短路時(shí)最大運(yùn)行方式下的等值電路圖(b)(b)簡(jiǎn)化圖XGT=(XG1+XT1)(XG2+XT2)/(XG1+XT1+XG2+XT2)=XGT3=XG3+XT3=+=XL=XL1+XL2+XL3=++= (b) 正序短路電路圖 其中：XdT=XGTXGT3/(XGT+XGT3)=(+)= Xff1=XdT+XL=+=Id1max*=E/Xff1=≈Id1max=Id1max*IB=≈(2)最小運(yùn)行方式兩相短路正序短路電流Xff1=Xd1+XT1＋XL=++=Xff1(2)(2)=Xff1Ifa(1)(2)=Vf(0)/(Xff1＋Xff1(2)(2))=Vf(0)/2Xff1==If(2)*=(1)(2)==If(2)=If(2)*IB==(3)最大運(yùn)行方式兩相短路零序短路電流.(c)零序短路電路圖XTT(0)=XT1(0) /2=XT(0) =(+)=XTBL(0) =(+)(++)=XTL(0) =(+)(++)=XTLB(0) =(+)(++) =Xff1(0)=XL3(0)+XTLB(0)=＋=Iff1(0)*=E(0)/Xff1(0)=Iff1(0)=Iff1(0)*IB== d2發(fā)生短路時(shí)流過(guò)斷路2(1)最大運(yùn)行方式正序短路電流 Xff2=XdT+XL3=+=Id2max*=E/Xff2=≈Id2max=Id2max*IB=≈(2)最小運(yùn)行方式兩相短路正序短路電流 X2 =(XL1+XL2)XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=Xff2=Xd1+X2=+=If(3)*= E/2Xff1==If(3)=If(3)*IB==If(2)*==流過(guò)斷路器5和6的短路電流為：If(2)=If(2)*IB==(3)最大運(yùn)行方式兩相短路零序短路電流,XBL(0) =XL1(0)XTB(0)/(XL1(0))+XTB(0))=(+)=XTL(0) =(XL4(0)+XT8(0))XTC(0)/(XL4(0)+XT8(0)+XTC(0))=XLB(0) =(XL2(0)+XBL(0))XTL(0)/(XL2(0)+XTBL(0)+XTC(0))=Xff2(0) =(XL3(0)+XT(0))XLB(0)/(XL3(0)+XT(0))+XLB(0))=Iff2(0)*=E(0)/Xff2(0)=Iff2(0)=Iff2(0)*IB== d3發(fā)生短路時(shí)流過(guò)斷路2(1)最大運(yùn)行方式正序短路電流Xff3=XdT+XL=+=Id3max*=E/Xff3=≈Id3max=Id3max*IB=≈(2)最小運(yùn)行方式兩相短路正序短路電流Xff3=Xd1+XT1＋XL=++=If(2)*==If(2)=If(2)*IB==(3)最大運(yùn)行方式兩相短路零序短路電流,XTL4(0)=(XL4(0) +XT8)(XL3(0) +XT)/(XL4(0) +XT8+XL3(0) +XT) =(+)(+)/(+++) =XTL2(0) =(XL2(0)+XTC)XTB/(XL2(0)+XTC+XTB) =(+)(++) =XBL(0) =XTL4(0)XTL2(0)/(XTL4(0)+XTL2(0))=(+) =Xff3(0)=XL1(0)+XBL(0)=＋=Iff3(0)*=E(0)/Xff3(0)=Iff3(0)=Iff3(0)*IB== d4點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)流過(guò)斷路1(1)最大運(yùn)行方式正序短路電流Xff4=XdT+XL1=+=Id4max*=E/Xff4=≈Id4max=Id4max*IB=≈(2)最小運(yùn)行方式短路正序短路電流X3 =(XL3+XL2)XL1/( XL1+XL2+ XL3)=(+)(++ )=Xff2=Xd1+X3=+=If(3)*= E/Xff1=If(3)=If(3)*IB==流過(guò)斷路器5的三相短路電流為：If(3)1= If(