110KV电网继电保护大学课程方案设计书

封面作者：Pan Hongliang仅供个人学习引言电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源，电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。

电力系统的各种元件在运行中不可能一直保持正常状态。

因此，需要有专门的技术为电力系统建立一个安全保障体系，其中最重要的专门技术之一就是继电保护技术。

它可以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。

由于最初的继电保护装置是又机电式继电器为主构成的，故称为继电保护装置。

尽管现代继电保护装置已发展成为由电子元件或微型计算机为主构成的，但仍沿用次名称。

目前常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。

从科学技术的角度，电力系统继电保护隶属于电力系统及其自动化专业领域；从工业生产的角度，电力系统继电保护是电力工业的一个必不可少的组成部分，担负着保障电力系统安全运行的重要职责。

随着我国电力工业的迅速发展，各大电力系统的容量和电网区域不断扩大。

为适应大电网发展的需要，相继出现超高压电网和大容量机组，致使电网结构日趋复杂，电力系统稳定问题日益突出，因此对电力系统继电保护提出了更高的要求。

继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分等部分组成。

对作用于跳闸的继电保护装置，在技术上有四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础。

在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。

继电保护的科学研究、设计、制造和运行的绝大部分工作也是围绕着如何处理好这四个基本要求之间的辨证统一关系而进行的。

关于电网继电保护的选择在“技术规程”中已有具体的规定，一般要考虑的主要规则为：（1）电力设备和线路必须有主保护和后备保护，必要时增加辅助保护，其中主保护主要考虑系统稳定和设备安全；后备保护主要是考虑主保护和断路器拒动时用于故障切除；辅助保护是补充前二者的不足或在主保护退出时起保护作用；（2）线路保护之间或线路保护与设备保护之间应在灵敏度、选择性和动作时间上相互配合，以保证系统安全运行；（3）对线路和设备所有可能的故障或异常运行方式均应设置相应的保护装置，以切除这些故障和给出异常运行的信号；（4）对于不同电压等级的线路和设备，应根据系统运行要求和《技术规程》要求,配置不同的保护装置.一般电压等级越高,保护的性能越高越完善,如330KV以上线路或设备的主保护采用“双重化”保护装置等。

本次设计是根据《电力系统继电保护原理》进行设计的，主要是110KV电网继电保护的设计。

本设计共分六章：第一章系统中各元件的主要参数的计算；第二章输电线路上的CT.PT变比的选择及中性点接地的选择；第三章短路电流的计算；第四章电力网相间距离保护的配置和整定计算；第五章电力网零序电流保护的配置和整定计算；第六章自动重合闸的选择。

本次设计巩固了我所学过的专业理论知识，使我对电力系统和继电保护有了更加深刻的理解和认识，为我走向社会这个大课堂奠定更为有力的基础，也为我迈向成功提供了更加充足的信心和动力！第一章系统中各元件的主要参数的计算已知基准值为:MV A KV 则有:A1.1 发电机参数的计算发电机的电抗有名值计算公式：（1-1）发电机的电抗标幺值计算公式：（1-2）式中：——发电机次暂态电抗——发电机的额定电压KV(4) 在电网变压器中性点接地的数目和位置不变的条件下，当系统运行方式变化时，零序电流变化较小，因此，零序电流速断保护的保护范围长而稳定。

而相间短路电流速断保护，受系统运行方式变化的影响较大。

(5) 采用了零序电流保护后，相间短路的电流保护就可以采用两相星形接线方式，并可和零序电流保护合用一组电流互感器，又能满足技术要求，而且接线也简单。

应该指出，在110KV及以上电压系统中，单相接地短路故障约占全部故障的80%~90%，而其它类型的故障，也往往是由单相接地发展起来的。

所以，采用专门的零序电流保护就有其更重要的意义。

因而，在大接地电流系统中，零序电流保护获得广泛的应用。

但是，零序电流保护也存在一些缺点，主要表现在以下两方面：(1) 于短线路或运行方式变化很大的电网，零序电流保护往往难于满足系统运行所提出的要求，如保护范围不够稳定或由于运行方式的改变需要新整定零序电流保护。

（2）220KV及以上电压的电力系统，由于单相重合闸的应用，影响了零序电流保护的正确工作，这时必须增大保护的起动值，或采取措施使保护退出工作，待全相运行后再投入。

第六章自动重合闸的选择6.1采用自动重合闸的目的在电力系统中,输电线路(特别是架空线路)最容易发生故障。

故障分为两类一类是暂时性故障一类是永久性故障。

如果把断开的线路断路器重新合上,仍能使输电线路继续供电，这类故障为暂时性故障。

此外,也还有永久性故障,例如,倒塔杆、断线、绝缘子击穿或损坏等引起的故障,在故障线路被断开以后,故障点的绝缘强度不能恢复,即故障仍然存在,这时即使再合上断路器,输电线路还要再次断开,因而不能立即恢复正常供电。

在线路上装设自动重合闸装置以后,由于它不能判别是暂时性故障还是永久性故障,因此,重合闸后就有可能成功(即恢复供电),也可能不成功。

根据运行资料统计,重合闸的成功率(重合闸的成功数与总动作数之比)在60%～90%之间,可见其成功率是相当高的。

采用自动重合闸的技术经济效果主要有:(1)可以提高输电线路供电的可靠性,减少线路的停电机会,特别是对于单回线单侧电源尤为显著。

(2)可以提高并列运行的稳定性。

(3)在电网的设计和建设过程中,由于考虑了自动重合闸的作用,可以暂缓架设或不架设双回线路,节约投资。

(4)对由于断路器本身机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸,能起纠正作用。

6.2 自动重合闸的基本要求6.2.1、自动重合闸应满足的基本要求：(1)在下列情况下,自动重合闸装置不应动作。

1)由值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时。

2)手动投入断路器,由于线路上存在故障,随即由保护动作将其断开.因为在这种情况下,故障大多都是属于永久性的。

它可能是由于检修质量不合格、隐患未能消除或者是保安地线没有拆除等原因造成的。

因此,即使再重合一次也不可能成功.3)在某些不允许重合的情况下例如,断路器处于不正常状态(如气压、液压降低等)以及变压器内部故障,差动或瓦斯保护动作使断路器跳闸时,均应使闭锁装置不进行重合闸。

(2)除上述条件外,当断路器由继电保护动作或其他原因而跳闸后,重合闸都应该动作,使断路器重新合闸。

在某些情况下(如使用单相重合闸时),也允许只在保护动作于跳闸后进行重合闸。

(3)自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定。

如一次重合闸就只应该动作一次。

当重合于永久性故障而再次跳间后,就不应该再动作。

装置本身也不允许出现元件损坏或异常时,使断路器多次重合的现象,以免损坏断路器设备和扩大事故范围。

(4)自动重合闸在动作以后,应能够自动复归。

6.2.2 自动重合闸的类型自动重合闸的采用是系统运行的实际需要。

随着电力系统的发展，自动重合闸的类型一般有以下三类：（1）三相重合闸（2）单相重合闸（3）综合重合闸本设计采用三相一次重合闸,所谓三相重合闸是指不论在输、配线上发生单相短路还是相间短路时，继电保护装置均将三相断路器同时跳开，然后启动自动重合闸同时合三相断路器的方式。

若故障为暂时性故障，则重合闸成功；否则保护再次动作，跳三相断路器。

三相重合闸结构相对比较简单，保护出口可直接动作控制断路器，保护之间互为后备的保护性能良好。

6.2.3 自动重合闸与继电保护的配合重合闸和继电保护之间的密切良好的配合可以较迅速切除多数情况下的故障，提高供电的可靠性和安全性，对系统的安全稳定产生极其重要的作用。

目前，在电力系统中，自动重合闸与继电保护配合的方式有两种，即自动重合闸前加速保护动作和自动重合闸后加速保护动作。

（1）自动重合闸前加速保护动作方式（2）自动重合闸后加速保护动作方式“前加速”方式只适用于35kv及以下的网络;“后加速”方式适用于35kv以上的高压网络中。

6.3 自动重合闸的选择及整定计算6.3.1 自动重合闸的配置原则（1）1kv及以上架空线路及电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，当用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合闸装置；（2）旁路断路器和兼作旁路的母联断路器或分段断路器，应装设自动重合闸装置；（3）低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重合闸装置；（4）必要时，母线故障也可采用自动重合闸装置。

总结多年来自动重合闸运行的经验可知一般在选择自动重合闸类型时可作如下考虑：（1）110kv及以下的单侧电源线路一般采用三相一次重合闸装置；（2）220kv、110kv及以下双电源线路用合适方式的三相重合闸能满足系统稳定和运行要求时，可采用三相自动重合闸；6.3.2自动重合闸的选择由自动重合闸的配置原则110kv及以下的单侧电源线路一般采用三相一次重合闸装置，所以线路AC和CD的两侧都装设三相一次自动重合闸装置。

6.3.3单电源自动重合闸的整定计算（1）AAR装置的动作时限：从减少停电时间和减轻电动机自启动要求考虑，AAR的动作时限越短越好，实际上要考虑下面两个条件1）AAR装置的动作时限必须大于故障点去游离的时间，以使故障点绝缘强度能可靠地恢复。

2）AAR装置的动作时限必须大于断路器及其操作机构准备好重合闸的时间。

这时间包括断路器触头周围介质绝缘强度恢复及灭弧室充满油的时间，以及操作机构恢复原位做好重合闸准备的时间。

一般情况下，断路器及其操作机构准备好重合闸的时间都大于故障点介质去游离的时间，因此AAR的动作时限只按条件2考虑.对于不对应启动方式： (6-1)对于继点保护启动方式： (6-2)式中 ---操作机构准备好合闸时间，对电磁操作机构取0.3~0.5 ， ---断路器的跳闸时间与储备时间，通常取0.3~0.4 对于不对应启动方式：满足要求对于继点保护启动方式：满足灵敏性。

注：式中取；；结论在老师的指导下，我顺利完成了两个多月的毕业任务。

我深深的体会这次毕业设计的重要性,它对我所学的知识的又有了更深的认识，让我明白了许多的实际操作过程。

同时，我感觉此次毕业设计的内容安排合理、详细、清楚，正是我们所需的一个必要的学习、实践的过程!我首先进行了对所给定的110KV电力网进行发电机,变压器及线路参数的计算,并进行了电压互感器、电流互感器变比的选择；然后是短路电流的计算；并根据所计算出的短路电流进行相间距离保护和零序电流保护的整定计算选出了最优方案；最后是自动重合闸的选择.经过分析该系统应当采用三相一次重合闸.这次设计使我所学的专业知识得到进一步巩固和加强！也锻炼了我的做事的态度，使我比以前更加细心和认真,做事也更加有耐心.与此同时，我也深刻的感受到自身的不足:知识的匮乏以及思维的单调，这些都让我懂得我需要怎样不断的去学习去提高自身的能力!参考文献：[1] 韩笑<<电气工程专业毕业设计指南继电保护分册>>.北京.中国水利电力出版社，2003[2] 何仰赞，温增银<<电力系统分析>>上、下册武汉.华中科技大学出版社，2002[3] 贺家李，宋从矩<<电力系统继电保护原理.>> 北京.中国电力出版社，1994[4] 华中工学院.<<电力系统继电保护原理与运行>>北京.水利电力出版社，1985[5] 吴希再，何惠慈，赵家奎<<.继电保护整定计算基础>>武汉.武汉工业大学出版社，199[6] He Jiali, Zhang Yuanhui, Yang Nianci. New Type Power Line Carrier Relaying System with Directional Comparison for EHV Transmission Lines. IEEE Transactions PAS-103，1984(2)[7] He Jiali, Luo shanshan, Wang Gang,et al. Implementation of a Digital Distributed Bus Protection. IEEE Transactions on Power Delivery,1997,12(4)[8] Bogdan Kasztenny, Mladen Kezunovic. Digital relays improve protection of large transformer [J]. IEEE Computer Applications in Power, 1998, 11(4):39-45.[9] 姜彤,白雪峰,郭志忠,等(JinagTong,Bai Xuefeng, Guo Zhizhong, et al. ).基于对称分量模型的电力系统短路故障计算方法(A new method of power system fault calculation based on symmetrical compnents)[J]. 中国电机工程学报(Proceedings of the CSEE), 2003, 23(2):50-53.[10] 王慧芳, 李阳春, 赵舫(Wang Huifang, Li Yangchun,Zhao Fang).发电厂短路电流及继电保护整定计算系统(Fault current and relay setting calculation system for power plant)[J].继电器(Relay),2000,28(11):30-32.[11] 周玉兰,王俊永.2002年全国电网继电保护与安全自动装置运行情况统计分析[R].北京:国家电力调度通信中心,中国电力科学研究院,2003.ZHOU Yu-lan,WANG Jun-yong. Operation analysis of protection relaying and security control equipment of electric power system in China[R]. Beijing:National Power Dispatching and Communication Centre,China Electric Power Research Institute, 2003.谢辞本次设计说明书是在我的两位导师的亲切关怀和悉心指导下完成的。