变电站及线路继电保护设计和整定计算_电厂继电保护整定计算
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电力系统继电保护设计
前言
继电保护科学和技术是随电力系统的发展而发展起来的。电力系统发生短路是不可避免的，为避免发电机被烧坏发明了断开短路的设备，保护发电机。由于电力系统的发展，熔断器已不能满足选择性和快速性的要求，于1890年后出现了直接装于断路器上反应一次电流的电磁型过电流继电器。19世纪初，继电器才广泛用于电力系统保护，被认为是继电保护技术发展的开端。1901年出线了感应型过电流继电器。1908年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理。1910年方向性电流保护开始应用，并出现了将电流与电压相比较的保护原理。1920年后距离保护装置的出现。1927年前后，出现了利用高压输电线载波传送输电线路两端功率方向或电流相位的高频保护装置。1950稍后，提出了利用故障点产生的行波实现快速保护的设想。1975年前后诞生了行波保护装置。1980年左右工频突变量原理的保护被大量研究。1990年后该原理的保护装置被广泛应用。与此同时，继电保护装置经历了机电式保护装置、静态继电保护装置和数字式继电保护装置三个发展阶段。20世界50年代，出现了晶体管式继电保护装置。20世纪70年代，晶体管式保护在我国被大量采用。20世纪80年代后期，静态继电保护由晶体管式向集成电路式过度，成为静态继电保护的主要形式。20世纪60年代末，有了用小型计算机实现继电保护的设想。20世纪70年代后期，出现了性能比较完善的微机保护样机并投入系统试运行。80年代，微机保护在硬件结构和软件技术方面已趋成熟。进入90年代，微机保护以在我国大量应用。20世纪90年代后半期，继电保护技术与其他学科的交叉、渗透日益深入。为满足电网对继电保护提出的可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，充分发挥继电保护装置的效能，必须合理的选择保护的定值，以保持各保护之间的相互配合关系。做好电网继电保护定值的整定计算工作是保证电力系统安全运行的必要条件。
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新活力。未来继电保护的发展趋势是向计算机化、网络化保护、控制、测量、数据通信一体化智能化发展。
随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。其发展将出现原理突破和应用革命，发展到一个新的水平。这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。
电力系统继电保护设计
正文
第一章：继电保护的配置
根据原始资料，本变电站出现为35KV线路。33-110KV电网继电保护一般采用远后备原则。35及以下线路距离保护一般不考虑系统振荡误动问题。
对于本系统，可装设电流速断保护及限时电流速断保护和过电流保护。
电网继电保护装置配置的总原则是当电网中任一元件发生故障时，应尽可能快速的将故障元件切除，使故障损失限制到最小，并快速恢复电网的正常运行。3-110kv电网的继电保护，应当满足可靠性、灵敏性、速动性、选择性四项基本要求。
按照《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285-93）及《电力装置的继电保护和安全自动装置设计规范》（GB50062-92）的要求对于3—10kV中性点非直接接地电力网的线路，对相间短路和单相接地，应按规定装设相应的保护。保护装置采用远后备方式。
对单侧电源线路，可装设三段式过电流保护。第一段为不带时限的电流速断保护（保护范围小于被保护线路的全长一般设定为被保护线路的全长的85），第二段为限时电流速断保护（保护范围能保护本线路的全长或下一回线路的15%），第三段为定时限过电流保护（保护范围能保护本线路的全长和相邻线路的全长）。
对单相接地故障，应在发电厂和变电站母线上，装设单相接地监视装置，监视装置反映零序电压，动作于信号。可能时常出现过负荷的电缆线路，或电缆与架空混合线路，应装设过负荷保护。保护宜带时限动作于信号，必要时可动作于跳闸。
由于本系统中出线6kV线路L3207-L3401均为单侧电源线路，可考虑配置一段电流速断保护、一段限时电流速断保护、一段定时限过电流保护过负荷保护及三相一次重合闸。
根据变电所的主接线图和一次设备的具体参数，并通过南瑞继保选择WDK-600装置作为微机保护器。
第二章：微机保护装置的简介与接线方法 WDK-600微机线路保护装置简介
WDK-600采用32位高性能微处理器、16位高精度AD转换芯片和大规模可编程逻辑器件研制的新一代微机综合保护测控装置，该装置大屏幕限时实时电流、电压、功率、电度、香味及其他所需电气量，直接使用汉字显示保护动作信息、测量信息、保护整定信息。密闭抗干扰式单元机箱，双层屏蔽，总线不外引。采用多层板，表面焊接技术，抗干扰性能好。
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图1 系统框图
图1为装置硬件系统框图，包括交流输入（AC)、模数转换模件（AD）、保护功能模件（主CPU)、电源模件（POWER)、信号模件（SIGN)、出口跳闸模件（TRIP)、开关量输入模件（DI)、打印管理模件（PRINT)、显示模件（SCREEN)。非电量单元则由中间继电器、时间继电器、出口继电器组成。
图2 过电流前后加速原理图
装置设置了独立的加速保护段，设有加速断电流定值及相应的时间定值。可通过软压板控制投退，还可通过控制字选择合闸前加速或合闸后加速，合闸后加速保护包括手合于
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鼓掌加速跳与自动重合于故障加速跳。装置的手合加速回路不需要由外部手动合闸把手的触点来启动，直接以TWJ来启动。本保护在断路器有流或处于合位后开放3S.图3 接线方式
图4 出线安装位置图
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过流
图5 出线装置连接图
第三章：保护定值的整定：
1、6kV线路L3207-L3402保护整定计算 1.1各侧短路电压百分比计算：
UdI%=(9.8%+17.5%-6.81%)/2=10.25% UdII%=(9.8%+6.81%-17.5%)/2=-0.45% UdIII%=(17.5%+6.81%-9.8%)/2=7.26% 1.2各侧阻抗计算：
ZdI=10.25% *115*115/45 =30.12 欧 ZdII=（-0.45%）*115*115/45 =-1.32 欧 ZdIII=7.26% *115*115/45 =21.34 欧
1.3 系统等效到35kV母线M3的最大、最小阻抗：
Zmax.110=10.5（Ω）Zmin.110= 9.6（Ω）
1.4系统等效到10kV母线的最大、最小阻抗：
3722Xt.6.max=(10.5+30.12+21.34)* 115=6.41 Ω(单台主变运行)37230.1221.34Xt.6.min=(9.6+)* =3.66 Ω(两台主变并列运行)211522.线路L3402保护整定计算
2.1线路L3402末端短路的最大、最小短路电流计算：
37*1000Id.L104.max=3*(3.660.4*2.5)=4584 A（三相短路）37*10003Id.L104.min=2*3*(6.410.4*2.5)=2497 A（两相短路）
2.2.线路L3402速断保护整定计算 1）、按躲过本线路末端最大三相短路电流整定：
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Iop。I=Krel*Ik(3)max=1.3*4584= 5959 A 2）、校核本线路出口短路的灵敏系数：
337*1000*23*6.41/5959=1.48>1 满足要求 Klm=3）、速断保护区计算：
3Zs.minZs.maxLi%=[2*Krel*(1+Zl)-Zl]*100% 36.413.66 =[2*1.3*(1+0.4*2.5)-0.4*2.5]*100% = 82.4%
2.3 线路L3402延时电流速断保护整定计算： 1）、按本线路末端有规定的灵敏系数整定： Iop.II =2497/1.5=1665 A 2）、延时电流速断时间：
一般考虑与相邻下一级线路保护I段配合，由于线路为直供用户线路，无下一级线路可配合，取： T2=0.5秒
2.4线路L3402过电流保护整定计算： 1）、按躲过最大负荷电流整定：（已知本线路负荷为： 5.0MVA）
Krel1.25.0*10003*6=679 A Iop.III =Kre*Il.max =0.85*2）、过电流保护时间
T3=T2+0.5=1.0秒
2.5 线路L3402过负荷保护整定计算：
Krel1.055.0*10003*6=594 A Igfh =Kre*Il.max =0.85*
线路L3207-L3401的保护计算基本与L3402线路计算过程相同。
第四章：微机保护装置实验设计
由短路电流整定计算可知： Iop。I=Krel×Ik。max=1.3×3.6= 4.68k A Iop.II = Iop。I÷nL=4.86÷4005=0.0585KA · 5
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Iop.III =
31.2Krel=0.433KA ×Il.max =×0.83×6Kre当电流在0A-433A时，三段保护均不动作。
当电流在433A-585A时，线路Ⅲ段过电流保护经过1.0秒跳闸。
当电流在585A-4680A时，线路Ⅲ段过电流保护动作，线路Ⅱ段延时电流速断保护动作，最后由线路Ⅱ段延时电流速断保护经0.3迅速跳闸。
当电流大于4680A时，线路Ⅲ段过电流保护动作，线路Ⅱ段延时电流速断保护动作，线路Ⅰ段电流速断保护动作，最后由线路Ⅰ段电流速断保护立即跳闸。
微机保护与常规保护相比具有以下优点：
1.常该保护是布线逻辑的，保护的功能完全依赖于硬件，而微机保护装置则除硬件外，还必须具备相应的软件，因此微机保护可以实现智能化。
2.常规保护的完好性是依赖于定期检验时发现的，在正常运行时保护装置的隐患不能及时发现，一旦发现问题，可立即报警。对于软件的异常及干扰的影响，可自动识别并排除。因此，微机保护装置的可靠性大大提高了。
3.常规保护装置的功能单一，而微机保护装置除了能够做到与常规保护完全相同的功能外，还可以提供一些附加功能。
4.与常规保护相比，微机保护具有调试维护方便的特点。
5.微机保护具有完善的网络通信功能，可适应无人职守或少人职守的自动化变电站。6.利用微机的只能特点，可以采用一些新原理，解决一些常规保护难以解决的问题。7.对于同一类型的保护对象，微机保护装置可采用相同的硬件结构，不同的保护功能体现在软件上，缩短了新产品的研制和开发周期。
8.微机保护装置本身消耗功率低，降低了对电流互感器和电压互感器的需求。另外，正在研究的数学式电压、电流传感器更便于与微机保护实现接口。第五章：结论
本次课程设计是针对山西煤峪口变电所出线的继电保护做的课程设计。课程设计中提及到的电网对继电保护的可靠性、选择性、灵敏性、速动性等要求均已考虑了进去。出线继电保护定值的整定计算工作是保证电力系统安全运行的必要条件。保护定值的计算包括了变压器的等值阻抗，等效到母线上的最大、最小阻抗的设定与计算。线路末端短路的最大（三相短路）、最小（两相短路）短路电流的计算，以及出线路出口短路的灵敏系数、速断保护区、延时电流速断时间、过电流保护和过负荷保护的一切有关数据的整定计算。这些计算所得出的数据都是比较合理的。针对变电所出线中保护配置合理，在整定计算中得出的数据也说明了保护延时配合也是合理的，出线的各种保护都起到了至关重要的作用。
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体会
继电保护是切除电力系统的故障，防止事故扩大的最为有效的技术手段，必须保证其动作的正确性、灵敏性。本人从事电网调度工作多年，发现电网内还存在越级跳闸、误动等情况，因此，为了保证电网安全、稳定运行，确保工农业连续生产，极需进一步提高继电保护的灵敏性、正确性。
在三年学习期间，我得到了学院老师及同学们，特别是指导老师的关心、帮助和鼓励，学到了许多过去没有学到的知识，掌握了电气工程及其自动化的基本理论知识，提高了自身专业技术水平；同事的鼓励、老师的关心使我圆满地修完了整个学业，顺利的完成了这次毕业设计，在此，我衷心地感谢关心和帮助我的老师、同学和同事！
坚持学习，知识才能得到巩固和提高。今后，我将更加努力学习有关专业知识，并将其应用于本职工作，更好的为社会服务。
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参考文献：
1、《电力系统继电保护及安全自动装置整定计算》（水利电力出版社）
2、《电力工程设计手册》（原水利部西北和东北电力设计院编，上海人民出版社出版）
3、《电力变压器保护》（中国电力出版社）
4、《继电保护整定计算》（中国水利水电出版社）
5、《继电保护及安全自动装置技术标准》（中国电力出版社）
6、《继电保护和安全自动装置技术规程》
7、《电力装置的继电保护和安全自动装置设计规范》
8、《3—110kV电网继电保护装置运行整定规程》
9、《220—500kV电网继电保护装置运行整定规程》
10、《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》
11、《电力系统继电保护》
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