继电保护毕业论文

1 前言

《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化的一门主要课程，在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特进行了此次的继电保护课程设计。

电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态。最常见同时也是最危险的故障是各种形式的短路，它严重的危机设备的安全和系统的可靠运行。此外，电力系统还会出现各种不正常的运行状态，最常见的如过负荷等。

在电力系统中，除了采取各项积极措施，尽可能地消除或减少发生故障的可能性以外，一旦发生故障，如果能够做到迅速地、有选择性地切除故障设备，就可以防止事故的扩大，迅速恢复非故障部分的正常运行，使故障设备免于继续遭受破坏。然而，要在极短的时间发现故障和切除故障设备，只有借助于特别设置的继电保护装置才能实现。

伴随着电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入了新的活力。因此，继电保护技术得天独厚，在接近半个世纪里的时间里完成了发展的4个历史阶段：继电保护萌芽期、晶体管继电保护、集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护。继电保护技术未来趋势是计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的发展。

电力系统继电保护的基本作用是：在全系统围，按指定分区实时的检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警等措施，以求最大限度地维持系统的稳定，保持供电的连续性，保障人身的安全，防止或减轻设备的损

坏。

2 设计资料分析与参数计算

电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。故障中最常见，危害最大的是各种型式的短路。为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全监控系统，它能对包括正常运行在的各种运行状态实施控制。这样才能更进一步地确保电力系统的安全运行。

图2.1.1 电网接线

2.1 参数分析及计算

2.1.1 原始资料分析

本次设计按照设计要求对原始数据进入分析整理可知：

⑴各变电站、发电厂的操作直流电源电压220U V =；

⑵发电厂最大发电电容为2×50+1×100=200MW ，最小发电容量为50MW

正常发电容量为100+1×50=150MW ；

⑶线路1X =0.4Ω/km ，0X =31X Ω/km ；

⑷变压器均为N Y ，D11，110±2×2.5%10.5KV ，10.5%N Y =；

⑸△t=0.5S,负荷侧后备保护dz t =1.5S ，变压器和母线均配置有差动保护，

zq K =1.3。

⑹发电厂升压变中性点直接接地，其他变压器不接地。

⑺降压变压器差动保护时限为0″。过电流保护为1″。

2.1.2 输电线路等值电抗计算

选取基准功率：100B S MV A =?，基准电压：115B V V =，基准电流：

/1.732100103/1.732115B B B I S V KA ==??；基准电抗：

3/(1.732)11510/(1.732502)132.25B B B Z V I =?=??=Ω；电压标幺值：

(2) 1.08E E ==

⑴线路L1（断路器1和5之间的线路）等值电抗计算

正序以及负序电抗：1(1)1(2)11400.416L L X X X L ===?=Ω

1(2)

1(1)1(2)160.121132.25

L L L B X X X Z *=*=== 零序电抗： 1(0)0111330.44048L X X L X L ===??=Ω

1(0)

1(0)480.454132.25

L L B X X Z *=== ⑵线路L2（断路器6和8之间的线路）等值电抗计算

正序以及负序电抗：2(1)2(2)120.4187.2L L X X X L ===?=Ω 2(1)

2(1)2(2)7.20.054132.25

L L L B X X X Z *=*=== 零序电抗： 2(0)0212330.41821.6L X X L X L ===??=Ω

2(0)

2(0)21.60.163132.25

L L B X X Z *=== ⑶线路L3（断路器7和9之间的线路）等值电抗计算（与L2相同）

⑷线路L4（断路器4和10之间的线路）等值电抗计算

正序以及负序电抗：4(1)4(2)140.4208L L X X X L ===?=Ω 4(1)

4(1)4(2)80.060132.25

L L L B X X X Z *=*=== 零序电抗： 4(0)0414330.42024L X X L X L ===??=Ω

4(0)

4(0)240.181132.25L L B X X Z *===

⑸线路L5（断路器2和3之间的线路）等值电抗计算

正序以及负序电抗：5(1)5(2)150.42510L L X X X L ===?=Ω 5(1)

5(1)5(2)100.076132.25

L L L B X X X Z *=*=== 零序电抗： 5(0)0515330.42530L X X L X L ===??=Ω 5(0)

5(0)300.227132.25

L L B X X Z *=== 2.1.3 变压器等值电抗计算

⑴变压器T1、T2标幺值计算

12%10.51000.175********

K B T T K U S X X S ??*=*===??

⑵变压器T3标幺值计算

310.51000.0875100120T X ?*=

⑶变压器T4标幺值计算 410.51000.33310031.5T X ?*=

⑷变压器T5标幺值计算 310.51000.52510020T X ?*==?

2.1.4 发电机等值电抗计算

⑴发电机G1、G2电抗标幺值计算

12d 100"0.130.221/cos 50/0.85

B G G a S X X X P ?*=*==?=

⑵发电机G3电抗标幺值计算

30.291000.204120/0.85

G X ?*== 2.2 系统运行方式和变压器中性点接地方式的确定

电力系统的中性点是指：三相电力系统中星形连接的变压器或发电机中性

点。目前我国的电力系统采用中性点运行方式主要有三种，中性点不接地，经过

消弧线圈和直接接地，前两种称不接地电流系统；后一种又称为大接地电流系统。如何选择发电机或变压器中性点的运行方式，是一种比较复杂的综合性的技术经

济问题，不论采用哪一种运行方式，都涉及到供电可靠性，过电压绝缘配合，继

电保护和自动装置的正确动作，系统的布置，电讯及无线电干扰，接地故障时对

生命的危险以及系统稳定等一系列问题。

本课程设计网络是110KV 。电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点

的接地方式。主变压器的110KV 侧采用中性点直接接地方式：

⑴凡是中低压有电源的升压站和降压站至少有一台变压器直接接地；

⑵终端变电所的变压器中性点一般接地；

⑶变压器中性点接地点的数量应使用电网短路点的综合零序电抗；

⑷变电所只有一台变压器，则中性点应直接接地，当变压器检修时，可做特

殊运行方式处理；

⑸选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成为中性点不接地

系统，双母线界限有两台及以上变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。

根据上述原则本次设计的变压器中性点的接地方式可为：

⑴发电厂1有两台变压器，可只将其中一台中性点直接接地，也可将两台都

直接接地，为提高可靠性将本次设计选择将两台变压器都直接接地；

发电厂2只有一台变压器应中性的直接接地。

⑵两变电站都只有一台变压器，应中性点直接接地。

3 线路保护配置

3.1 线路保护的一般原则

⑴装设母线保护的几种情况：

1)3～10KV分段母线及并列运行的双母线，一般可由发电机和变压器后备保护实现对母线的保护，下列情况应装设母线保护：

①需快速油选择性地切除一段或一组母线上的故障，以保证发电厂及电力网安全运行和重要负荷的可靠供电时；

②当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。

2）35～66KV电网中，主要变电所的35～66KV双母线或分段母线，需快速而有选择地切除一段或一组母线上故障，以保系统规定运行和可靠供电时，应装设母线保护。

3）110KV母线中，下列情况应装设母线保护：

①110KV双母线装设专用母线保护；

②110KV单母线、重要发电厂或110KV以上重要变电所的110KV单母线，需要快切除母线上故障时，应装设母线保护。

4）220～500KV母线，对双母线接线，应装设能快速有选择切除故障的母线保护，对一个半断路器接线，每组母线装设两套母线保护。

⑵目前国110KV以上母线保护装置的原理有以下几种：