【正文】 ......... 42 變壓器成套自動保護裝置 ................................................................................... 44 母線成套自動保護裝置 ....................................................................................... 44 輸電線路成套自動保護裝置 ............................................................................... 46 6 結(jié)論 ........................................................................................................................ 46 參考文獻 ...................................................................................................................... 47某 110kV 電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計 1 引 言 由于電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護不斷提出新的要求，電子技術(shù)， 計算機技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護技術(shù)的發(fā)展不斷注入新的活力。可以依據(jù)繼電保護配置原理，根據(jù)經(jīng)驗習(xí)慣，先選擇兩套初始的保護方案，通過論證比較后認可其中的一套方案，再對這套方案中的保護進行確定性的整定計算和靈敏性校驗，看看它們是否能滿足要求，如果能滿足便可以采用，如果不能滿足則需要重 新選擇，重新整定和校驗。對于 110kV 側(cè)的輸電線路，可以直接考慮用距離保護，因為在 電壓等級高的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，電流保護很難滿足選擇性，靈敏性以及快速切除故障的要求，因此這個距離保護也選擇得合理， 同時由于它的電壓等級較高，我們還應(yīng)該考慮給它一個接地故障保護，先選擇零序電流保護，因為 當(dāng)中性點直接接地的電網(wǎng) (又稱大接地電流系統(tǒng) )中發(fā)生短路時 ,將出現(xiàn)很大的零序電流 ,而在正常運行情況下它們是不存在的。 圖 110kV電力系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò) 110kV電力系統(tǒng)正常運行時，發(fā)電機存在三種運行情況，即：兩臺發(fā)電機同時運行、一臺發(fā)電機退出運行另一臺單獨運行和兩臺同時運行；變壓器有兩種運行方式，即：一臺變壓器退 出另一臺變壓器單獨運行和兩臺變壓器同時運行。 圖 化簡的等值網(wǎng)絡(luò) ?系統(tǒng) S對短路點 3f 的計 算電抗為： 8000 . 2 3 1 . 8 4100Njs fi BSxx S? ? ? ? () ?發(fā)電機 12FF、 對短路點 3f 的計算電抗為： 2 2 50 .2 9 0 .1 4 5100jsx ?? ? ? () （ 2）由計算曲線數(shù)字表查出短路 電流的標幺值如下。 （ 3）計算短路電流有名值。 某 110kV 電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計 13 （四）線路 3L 處開環(huán)運 行時，系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖 所示。 圖 等值網(wǎng)絡(luò) ?系統(tǒng) S對短路點 1f 的計算電抗為： 8000 . 1 3 5 1 . 0 8100Njs fi BSxx S? ? ? ? () 某 110kV 電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計 15 ?發(fā)電機 12FF、 對短路點 1f 的計算電抗為： 2 5 20 .4 5 0 .2 2 5100Njs fi BSxx S ?? ? ? ? () 當(dāng) 2f 發(fā)生短路時， S點對 2f 的轉(zhuǎn)移電抗為： 41x 0 .1 3 5 0 .3 30 .1 3 5 0 .3 30 .0 9 9 0 .2 6?? ? ? ? () = ? 2f 發(fā)生短路時，等值網(wǎng)絡(luò)如圖 所示。發(fā)電機 變壓器側(cè)（ 2f處短 路時）的最大運行方式為：兩臺變壓器同時運行時。不正常運行狀態(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)生故障的運行狀態(tài) ,如 :過負荷 ,過電壓 ,頻率降低 ,系統(tǒng)振蕩等。比如：根據(jù)短路電流較正常電流升高的特 點，可構(gòu)成過電流保護；利用短路時母線電壓降低的特點可構(gòu)成低電壓保護；利用短路時線路始端測量阻抗降低可構(gòu)成距離保護；利用電壓與電流之間相位差的改變可構(gòu)成方向保護。 對繼電保護的基本要求： 選擇性：是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運行，以盡量減小停電范圍。所以我們用縱聯(lián)差動保護作為兩臺變壓器的主保護，其接線原理圖如圖 所示。39。其中輕瓦斯按氣體容積進行整定，整定范圍為： 250～ 300cm3,一 般整定在250cm3 。 (2)避越外部短路時的最大不平衡電流： ? ?? ? ( 3 )1 1 0 . m a x1 . 3 1 1 0 . 1 0 . 1 0 . 0 5 9 9 5 3 2 3 . 3 8dz r e l tx fz q dzi z auIffk k kI ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? （ ） ? ?1 .3 1 1 0 .1 0 .1 0 .0 5 9 9 5 3 2 3 .3 8? ? ? ? ? ? ? 其中 Ktx為電流互感器同型系數(shù)，型號相同時取 ，型號不同時取 1，這里為避免以后 更換設(shè)備的方便故取 1； fzqk 為非周期分量引起的誤差，取 1； fza? 建議采用中間值 ； 110u? 取 ； (3).maxdzI 為變壓器外部最大運行方式下的三相短路電流，由前面的計算結(jié)果知 (3).maxdzI =995。 對于 34BB、 、 2B 其額定電流為： ? ?31500 1653 1 1 0 AI N ??? （ ） 所以： ? ?1 . 0 5 3 3 1 4 0 90 . 8 5k r e l AIIo p e r Nk r e s? ? ? ? （ ） 某 110kV 電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計 27 對于 3B 、 4B ,其額定電流為： ? ?20210 1053 1 1 0N AI ??? （ ） 所以： ? ?1 . 0 5 1 0 5 1 2 90 . 8 5k r e l AIIo p e r Nk r e s? ? ? ? （ ） 繼電器選用 NSP712 系列多功能微機成套保護及自動裝置 。 由設(shè)計的已知條件可知 ,110kV母線均是采用單母線接線 ,對于單母線我們可以 采用母線完全電流差動保護。 (二 )母聯(lián)電流相位比較式母線差動保護 由設(shè)計的已知條件可知 ,110kV側(cè)的母線是采用 雙母線帶旁路母線接線 ,這種接線方式有一個特點就是它的運行方式不是固定不變的 ,而是有多種運行方式?？梢?,以圖示 I5為正方向時 ,若 I5與 Ik同相位 ,則判別為 I 母線上發(fā)生了短路故障。 .maxId — 母線差動保護外部短路時流過的最大 短路電流。 （ ） 負序電壓元件和零序電壓元件的靈敏度應(yīng)高于差電流起動元件靈敏度。 電流差動保護配置的整定 （一）差電流起動元件整定 差電流起動元件的動作電流滿足兩個整定條件： （ 1）按躲開母線外部的最大不平衡電流整定，即： . m a xk k k II d re l LH fzq d? （ ） krel — 可靠系數(shù)，取 。在圖 (a)所示雙母線接線中 ,假某 110kV 電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計 29 設(shè) I,II 母線并列運行 ,I母線和 II 母線的連接元件中均有電源線路 ,規(guī)定母聯(lián)電流 I5的正方向為由 II 母線流向 I母線 ,則當(dāng) I母線上的 K1點發(fā)生短路故障時 ,母聯(lián)電流 I5為： 5 3 4I I I? ? ??? （ ） 短路電流 Ik為： 1 2 3 4kI I I I I? ? ? ? ?? ? ? ? （ ） 故 ,當(dāng)忽略各電源間相角差和各元件阻抗角差時 ,I5和 Ik同相位 ,如圖 (b)所示。 (1)在正常和外部故障時 (K 點 ),流入母線與流出母線的一次電流之和為零 ,即 : 0I II IIII I I I? ? ?? ? ? ? ?? （ ） 而流入繼電器的電流為 : 某 110kV 電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計 28 1 2 3 1g I II IIITAI I I I I I In? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ????? （ ） 因電流互感器變比 nTA相同 ,在理想情況下流入差動繼電器的電流為零 ,即 Ig=0 但實際上 ,由于電流互感器的勵磁特性不完全一致和誤差的存在 ,在正常運行或外部故障時 ,流入差動繼電器的電流為不平衡電流 ,即 : g unbII??? 圖 母線完全電流差動保護的原理接線圖 其中 Iunb是電流互感器特性不一致而產(chǎn)生的不平衡電流。與輸電線路故障相比較 ,母線故障的幾率雖較小 ,但造成的后果卻十分嚴重。 對于 3B 、 4B ： ? ?1 . 1 5 2 0 0 0 0 135.0 . 8 5 3 1 1 5k r e l AIIo p N s tk re? ? ? ? ?? （ ） 最小運行方式下 , 線路 4L 開環(huán)運行兩相短路時 ,保護的靈敏性校驗 : 3 ( 3 ) 3 21072 1. m in 2 13 .5 1. 3135I fK se n Iop?? ? ? ? （ ） 滿足要求。 以 A分支為例 : 若發(fā)生相間不對稱短路故障 ,” U2” 元件啟動 ,常閉觸點斷開 ,使 ” U” 元件啟動； 若發(fā)生三相短路 , ” U2” 元件短時啟動 , ” U” 元件也啟動 ,在 ” U2” 元 件返回后 ,因 ” U” 元件返回電壓較高 ,只要相間殘壓不高于返回電壓 , ” U”元件仍保持動作狀態(tài) ,這時廠變高壓側(cè)過流元件 ” I” 已經(jīng)動作 ,先按 I 段延時 ” U” 元件 t1跳開 A廠用分支斷路器 ,若故障不能消除 ,再 按Ⅱ段延時 t2動作于解列滅磁。瓦斯繼電器的下觸點閉合，也可利用切換片 XB切換位置，只給出報警信號。39。 4． 2 變壓器的保護配置 變壓器配置 （一）縱聯(lián)差動保護 本次設(shè)計所采用的變壓器型號均分別為： SDL31500/1 SFSL31500/1SFL20210/1 SFL20210/110。 執(zhí)行元件：其作用是根據(jù)邏輯元件傳送的信號， 最后完成保護裝置所擔(dān)負的任務(wù)。 某 110kV 電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計 20 (2)當(dāng)電力系統(tǒng)中某電氣元件出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時 ,能及時反應(yīng)并根據(jù)運行維護的條件發(fā)出信號或跳閘。通常把由各種類型的發(fā)電廠 ,輸電設(shè)施以及用電設(shè)備 組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。 表 各短路點短路時的電流總結(jié) 表 運行方式 1f 處短路時的短路電流 /kA 2f 處短路時的短路電流 /kA 3f 處短路時的短路電流 /kA 兩臺發(fā)電機同時運行 一臺變壓器停運，另 一臺變壓器單獨工作 線路 1L 處開環(huán)運行 線路 3L 處開環(huán)運行 線路 4L 處開環(huán)運行 綜上所述：系統(tǒng) S 側(cè)（ 1f 處短路時）的最大運行方式為：線路 1L 處開環(huán)運行。 （五）線路 4L 處開環(huán)運行時，系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖 所示。 （ 3）計算短路電流有名值。 圖 2f 點發(fā)生短路時的等值網(wǎng)絡(luò) ?系統(tǒng) S 對短路點 2f 的計算電抗為： 8000 . 2 1 1 . 6 8100Njs fi BSxx S? ? ? ? () ?發(fā)電機 12FF、 對短路點 2f 的計算電抗為： 某 110kV 電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計 10 250 .0 9 9 7 0 .0 2 5100jsx ? ? ?