【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 結論 ........................................................................................................................ 46 參考文獻 ...................................................................................................................... 47某 110kV 電力系統(tǒng)繼電保護設計 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， 計算機技術與通信技術的飛速發(fā)展又為繼電保護技術的發(fā)展不斷注入新的活力?？梢砸罁?jù)繼電保護配置原理，根據(jù)經(jīng)驗習慣，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 電壓等級高的復雜網(wǎng)絡中，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 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 ?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)繼電保護設計 13 （四）線路 3L 處開環(huán)運 行時，系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡如圖 所示。 圖 等值網(wǎng)絡 ?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 2f 發(fā)生短路時， S點對 2f 的轉移電抗為： 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)絡如圖 所示。發(fā)電機 變壓器側（ 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，可構成過電流保護；利用短路時母線電壓降低的特點可構成低電壓保護；利用短路時線路始端測量阻抗降低可構成距離保護；利用電壓與電流之間相位差的改變可構成方向保護。 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 由設計的已知條件可知 ,110kV側的母線是采用 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)繼電保護設計 29 設 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 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負的任務。 某 110kV 電力系統(tǒng)繼電保護設計 20 (2)當電力系統(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 ,輸電設施以及用電設備 組成的電能生產與消費系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。 表 各短路點短路時的電流總結 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（ 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 ?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)繼電保護設計 10 250 .0 9 9 7 0 .0 2 5100jsx ? ? ?