35KV电网继电保护设计实训报告

             

          

    

课程设计实训报告

题      目:                          

专      业:                          

班      别:                          

姓      名:                          

学      号:                          

指导老师:                           

广东水利电力职业技术学院

目录

第一章    35kv电网继电保护设计原始资料

第二章    短路电流计算

   2.1   简化电路图

   2.2   短路电流计算及成果表

2.2   短路电流通过保护装置的曲线图(见附图)

第三章   继电保护整定计算

3.1   保护5的整定计算

3.1.1 保护5的I段

3.1.2保护5的Ⅱ段

3.1.3保护5的Ⅲ段

3.2   保护3的整定计算

3.2.1 保护3的I段

3.2.2 保护3的Ⅱ段

3.2.3 保护3的Ⅲ段

3.3   保护1的整定计算

3.3.1 保护1的I段

3.3.2 保护1的Ⅱ段

3.3.3 保护1的Ⅲ段

3.4   保护2的整定计算

3.4.1 保护2的I段

3.4.2 保护2的Ⅱ段

3.4.3 保护2的Ⅲ段

3.5   保护4的整定计算

3.5.1 保护4的I段

3.5.2 保护4的Ⅱ段

3.5.3 保护4的Ⅲ段

3.6   保护6的整定计算

3.6.1 保护6的I段

3.6.2 保护6的Ⅱ段

3.6.3 保护6的Ⅲ段

第四章   保护配置及说明

1.保护配置图

2.对各保护是否安装方向元件的判断

第五章   35KV千伏线路继电保护原理图(见附图)

第六章   心得体会

一 、35kv电网继电保护设计原始资料

某地有金河和青岭两座电站,装机容量分别为12MW和8MW,各以单回35kV输电线路向城关变电所供电。金河电站还以一回35kV联络线经110kV中心变电所与省电网连接。35kV电网的接线示意如下:

主要参数见下表:

1. 发电机:

2.主变压器

3. 输电线路:

最大运行方式:两电站的六台机组全部投入运行,中心变电所在地110kV母线上的系统等值标么电抗为0.225。城关变电所总负荷为240A(35kV侧),由金河电站供给110A、青岭电站供给130A。剩余的110A经中心变电所送入系统。

最小运行方式:两电站都只有一台机组投入运行,中心变电所110kV母线上的系统等值标么电抗为0.35,城关变电所总负荷为150A(35kV侧),由金河电站供给40A、青岭电站供给65A。剩余的15A经中心变电所送入系统。

二、短路电流计算

1简化电路图

2短路电流计算及成果表

① 当K1点发生短路时,短路电流的计算如下:

最大运行方式下K1点短路的等值电路图

等值电路简化图

最大运行方式下k1短路时,系统A到短路点的等值电抗为:

XAk1=0.225+0.55/2=0.5

短路电流标幺值为

IKA*=1/0.5=2

有名值为

    IKA=2×100/(37×)= 3.12KA

金河电站B、青岭电站C到短路点的转移电抗分别为

XBK=1.168+1.833+1.168×1.833/3.918=3.55

XCK=1.168+3.918+1.168×3.918/1.833=7.58

计算电抗为

XJSB=3.55×(4×3/0.8)/100=0.53

XJSC=7.58×(2×4/0.8)/100=0.76

查运算曲线图,得B、C短路电流标幺值为

IB0.2*=1.855    IC0.2*=1.329  

有名值为

IBK0.2=1.855×15/(37×)=0.43KA  

ICK0.2=1.329×10/(37×)=0.21KA

最小运行方式下,K1点短路的等值电路图

等值电路简化图

最小运行方式下k1短路时,系统A到短路点的等值电抗为:

XAk1=0.35+0.55/2=0.625

短路电流标幺值为

IKA*=1/0.625=1.6

有名值为

    IKA=1.6×100/(37×)=2.497KA

金河电站B、青岭电站C到短路点的转移电抗分别为

XBK=1.168+6.333+1.168×6.333/5.918=8.75

XCK=1.168+5.918+1.168×5.918/6.333=8.18

计算电抗为

XJSB=8.75×3.75/100=0.33    XJSC=8.18×5/100=0.41

查运算曲线图,得B、C短路电流标幺值为

IB0.2*=2.755    IC0.2*=2.309  

有名值为

IBK0.2=2.775×3.75/(37×)=0.162KA  

ICK0.2=2.309×5/(37×)=0.18KA

② 当K2点发生短路时,短路电流的计算如下:

最大运行方式下K2点短路的等值电路图

等值简化电路图

最大运行方式下k2短路时,系统A到短路点的等值电抗为:

XAk1=0.225+0.55/2+1.168=1.668

短路电流标幺值为

IKA*=1/1.668=0.6

有名值为

    IKA=0.6×100/(37×)= 0.936KA

金河电站B、青岭电站C到短路点的转移电抗分别为

XBK=(5.333/2+1)/2 =1.833

XCK=0.292+0.876+0.75+4/2=3.918

计算电抗为

XJSB=1.833×(4×3/0.8)/100=0.27 

XJSC=3.918×(2×4/0.8)/100=0.391

查运算曲线图,得B、C短路电流标幺值为

IB0.2*=3.175    IC0.2*=2.412 

有名值为

IBK0.2=3.175×15/(37×)=0.74KA  

ICK0.2=2.412×=0.38KA

最小运行方式下,K1点短路的等值电路图

等值简化电路图

最小运行方式下k2短路时,系统A到短路点的等值电抗为:

XAk1=0.35+0.55/2+1.168=1.793

短路电流标幺值为

IKA*=1/1.793=0.558

有名值为

    IKA=0.558×100/(37×)=0.87KA

金河电站B、青岭电站C到短路点的转移电抗分别为

XBK=1+5.333=6.333

XCK=0.292+0.876+0.75+4=5.917

计算电抗为

XJSB=6.333×3.75/100=0.24    XJSC=5.917×5/100=0.30

查运算曲线图,得B、C短路电流标幺值为

IB0.2*=3.433    IC0.2*=2.950 

有名值为

IBK0.2=3.433×3.75/(37×)=0.201KA 

 ICK0.2=2.950×5/(37×)=0.23KA

按照上述方法,可求得K3、K4、K5、K6、K7、K8点短路时相应的短路电流,计算结果如下表所示

三、继电保护整定计算

将简化电路图分解成下述中的网络

1.保护5的整定计算

①  瞬时电流速断保护Ⅰ段的定值为

IOP.5=KCOIK8.max=1.3×(1.719+1.588)×6.3/37=0.73KA

灵敏度校验:

Klm= I(2)K8.min /IOP=(0.41+0.111)/0.73=0.722<1.2  不满足要求

采用瞬时电流电压速断保护的定值为

a. 变压器折算到线路的等效长度是:

LT= (Ud%×U2N×103/100SN)/0.4=(7.5×372/100)/0.4=25.67KM

b.主要运行方式时的最大保护区是:

LImain=L/KK≈0.75L=0.75×(25.67+30)=41.75KM

c.最大运行方式时的等效阻抗:

Xxt.max=ES/I(3)k3.max=(37/)/(0.7+0.602)=16.41Ω

最小运行方式时的等效阻抗:

Xxt.min=ES/I(3)k3.min=(37/)/(0.72+0.181)=23.71Ω

主要运行方式下的等效阻抗

Xxt.main= (Xxt.min+ Xxt.max)/2=(23.71+16.41)/2=20.06Ω

d.电流元件动作电流值为

IIop.5 =ES/( Xxt.main+X1 LImain)

=(37/)/(20.06+0.4×41.75)=0.581KA                

e.电压元件动作电压值为

UIop.5=IIop X1 LImain=×0.581×0.4×41.75=16.805KV

f.校验:

 LImax = Xxt.maxUIop.5/X1(UP- UIop.5)

    =(16.41×16.805)/0.4(37-16.805)=23.14KM =61.3%L> 50%L              

  LImin =(0.886ES-Xxt.minIIop.5)/X1IIop.5

 =(0.866×37/-23.71×0.581)/ 0.4×0.581

=20.329KM=36.5%L>15%L  满足要求

②  限时电流速断保护Ⅱ段的定值为

Iop.5 = I(2)K4.min/Ksen=(0.41+0.111)/1.3=0.401KA  满足要求

 动作时限t5=tlx+△t=0.5s

③ 定时限过电流保护Ⅲ段的定值为

Iop.5=Krel KssIL.max/Kre=1.15×2×0.13/0.85=0.352KA

灵敏度校验:

作为近后备保护

 Ksen=I(2)K4.min/ Iop.5=0.521/0.352=1.48>1.3  满足要求

    作为远后备保护

Ksen =I(2)K8.min/ Iop.5

=2.392×6.3/(0.352×37)=1.2 ≥1.2  满足要求

保护Ⅲ段动作时间  t= txl+△t=1.5s+0.5s=2s

2.保护3的整定计算

① 瞬时电流速断保护Ⅰ段的定值为

IOP.3=KrelIK3.max=1.25×(0.7+0.602)=1.628 KA

最小保护长度计算

Xxt.min=ES/I(3)k2.min=(37/)/(0.87+0.201)=19.95ΩXxt.max=ES/I(3)k2.max=(37/)/(0.94+0.72)=12.87Ω

lmin =1/Kk[0.866L-(KkXxt.min-0.866Xxt.max)/X1]

=[0.866×10-(1.25×19.95-0.866×12.87)/0.4]/1.25

=-20.65KM  不满足要求

采用瞬时电流电压速断保护的定值为

a.主要运行方式时的最大保护区是:

LImax=L/KK≈0.75L=0.75×10=7.5KM

b.主要运行方式使得等效电阻:

Xxt.main= (Xxt.min+ Xxt.max)/2=(19.95+12.87)/2=16.41Ω

c.电流元件动作电流值为

IIop.3 =ES/( Xxt.main+X1 LImain)

=(37/)/(16.41+0.4×7.5)=1.101KA        

d.电压元件动作电压值为

UIop.3=IIop.3 X1 LImain=×1.101×0.4×7.5=5.721KV

f.校验:

  LIma x= Xxt.maxUIop.3/X1(UP- UIop.3)

=12.87×5.721/0.4(37-5.721)=5.885KM=58.8%L>50%L

   LImin=(0.886ES-Xxt.minIIop.3)/X1IIop.3

 =(0.886×37/-19.95×1.101)/(0.4×1.101)

= -6.898KM <0   不满足要求

因此,保护3不装设瞬时电流速断Ⅰ段保护

②  限时电流速断保护Ⅱ段的定值为

与相邻单回路的瞬时电流电压联锁速断保护配合

Iop.3 =KphIIop.5/Kfz.min=1.1×0.581/1=0.639KA

灵敏度校验:

Ksen =I(2)K3.min/ Iop.3=(0.624+0.157)/0.639=1.22<1.3 不满足要求

与相邻单回路的限时电流电压速断保护配合

Iop.3 =KphIop.5/Kfz.min=1.1×0.401/1=0.441KA

灵敏度校验:

Ksen =I(2)K3.min/ Iop.3=(0.624+0.157)/0.441=1.77>1.3  满足要求

动作时限t3=tlx+△t=1s

③ 定时限过电流保护Ⅲ段的定值为

Iop.3=Krel KssIL.max/Kre=1.15×2×0.11/0.85=0.298KA

灵敏度校验:

作为近后备保护

 Ksen=I(2)K3.min/ Iop.3=0.781/0.298=2.62>1.3  满足要求

    作为远后备保护

Ksen =I(2)K8.min/ Iop.3

=2.392×6.3/(0.298×37)=1.38 >1.2 满足要求

保护Ⅲ段动作时间  t= txl+△t=2s+0.5s=2.5s

3.保护1的整定计算

① 瞬时电流速断保护Ⅰ段的定值为

IOP.1=KrelIK2.max=1.25×0.94=1.175KA

最小保护长度计算

Xxt.min=ES/I(3)k1.min=(37/)/(2.497+0.165) =8.022Ω

Xxt.max=ES/I(3)k1.max=(37/)/(3.12+0.43) =6.052Ω

lmin =1/Kk[0.866L-(KkXxt.min-0.866Xxt.max)/X1]

=[0.866×40-(1.25×8.022-0.866×6.052)/0.4]/1.25

=18.139KM >15%L 满足要求

②  限时电流速断保护Ⅱ段的定值为

与相邻单回路的限时电流电压速断保护配合

最小分支系数的值为  Kfz.min=(0.624+0.157)/0.624=1.252

Iop.1 =KphIop.3/Kfz.min=1.1×0.441/1.252=0.387KA

灵敏度校验:

Ksen =I(2)K2.min/ Iop.1=0.753/0.387=1.95>1.3  满足要求

动作时限t1=tlx+△t=1s

③ 定时限过电流保护Ⅲ段的定值为

Iop.1=Krel KssIL.max/Kre=1.15×2×0.11/0.85=0.298KA

灵敏度校验:

作为近后备保护

 Ksen=I(2)K2.min/ Iop.1=0.753/0.298=2.53>1.3  满足要求

    作为远后备保护

Ksen =I(2)K3.min/ Iop.1

=(0.624+0.157)/0.298=2.621 > 1.2 满足要求

保护Ⅲ段动作时间  t= txl+△t=2.5s+0.5s=3s

4.保护2的整定计算

① 瞬时电流速断保护Ⅰ段的定值为

IOP.2=KrelIK1.max=1.25×(0.43+0.21)=0.8KA

最小保护长度计算

Xxt.min=ES/I(3)k2.min=(37/)/(0.201+0.23) =49.565Ω

Xxt.max=ES/I(3)k2.max=(37/)/(0.72+0.37)=19.60Ω

lmin =1/Krel[0.866L-(KrelXxt.min-0.866Xxt.max)/X1]

=[0.866×40-(1.25×49.565-0.866×19.6)/0.4]/1.25

=-62.253KM  不满足要求

采用瞬时电流电压联锁速断保护的定值为

a.主要运行方式时的最大保护区是:

LImain=L/KK≈0.75L=0.75×40=30KM

b.主要运行方式使得等效电阻:

Xxt.main= (Xxt.min+ Xxt.max)/2=(49.565+19.60)/2=34.582Ω

c.电流元件动作电流值为

IIop.2 =ES/( Xxt.main+X1 LImain)

=(37/)/(34.582 +0.4×30)=0.459KA        

d.电压元件动作电压值为

UIop.2=IIop.2 X1 LImain=×0.459×0.4×30=9.54KV

f.校验:

   LIma x = Xxt.maxUIop.2/X1(UP- UIop.2)

=19.60×9.54/0.4(37-9.54)

=17.02 KM<50%L  不满足要求

    LImin =(0.886ES-Xxt.minIIop.2)/X1IIop.2

=(0.886×37/-49.565×0.459)/(0.4×0.459)

= -20.822KM   不满足要求

因此,保护2不装设瞬时电流速断Ⅰ段保护

②  限时电流速断保护Ⅱ段的定值为

Iop.2  = I(2)K1.min/Ksen

=(0.143+0.159)/1.3=0.232 KA

动作时限t5=tlx+△t=0.5s

③ 定时限过电流保护Ⅲ段的定值为

Iop.2=Krel KssIL.max/Kre=1.15×2×0.11/0.85=0.298KA

灵敏度校验:

作为近后备保护

 Ksen=I(2)K1.min/ Iop.2=0.302/0.298=1.01<1.3  不满足要求

采用低电压闭锁定时限过电流保护的定值为

电流元件动作电流值为

Iop.2 =KkIL.max /Kh=1.2×0.11/0.85=0.155KA

电压元件动作电压值为

UIop.2=KkUg.min /Kh=0.9×0.9×35/0.85=33.353KV

灵敏度校验

    Ksen=I(2)K1.min/ Iop.2=0.302/0.155=1.948>1.3 满足要求

保护Ⅲ段动作时间  t= txl+△t=1.5s+0.5s=2s

5.保护4的整定计算

① 瞬时电流速断保护Ⅰ段的定值为

IOP.4=KrelIK2.max=1.25×0.37=0.463KA

最小保护长度计算

Xxt.min=ES/I(3)k3.min=(37/)/0.242 =88.275Ω

Xxt.max=ES/I(3)k3.max=(37/)/0.402 =53.141Ω

lmin =1/Kk[0.866L-(KkXxt.min-0.866Xxt.max)/X1]

=[0.866×10-(1.25×88.275-0.866×53.141)/0.4]/1.25

=-121.72KM  不满足要求

采用瞬时电流电压速断保护的定值为

a.主要运行方式时的最大保护区是:

LImain=L/KK≈0.75L=0.75×10=7.5KM

b.主要运行方式使得等效电阻:

Xxt.main= (Xxt.min+ Xxt.max)/2=(88.275+53.141)/2=70.708Ω

c.电流元件动作电流值为

IIop.4 =ES/( Xxt.main+X1 LImain)

=(37/)/(70.708 +0.4×7.5)=0.29 KA        

d.电压元件动作电压值为

UIop.4=IIop.4 X1 LImain=×0.29×0.4×7.5=1.507KV

f.校验:

   LIma x = Xxt.maxUIop.4/X1(UP- UIop.4)

=53.141×1.507/0.4(37-1.507)

=5.64KM=56.4%L>50%L  满足要求

  

 LImin =(0.886ES-Xxt.minIIop.4)/X1IIop.4

=(0.886×37/-88.275×0.29)/(0.4×0.29)

= -57.521KM   不满足要求

   因此,保护 4不装设瞬时电流速断Ⅰ段保护

 ②  限时电流速断保护Ⅱ段的定值为

与相邻线路的Ⅱ配合

最小分支系数的值为  Kfz.min=(0.165+0.184)/0.184=1.90

Iop.4 =KphIdz.2/Kfz.min=1.1×0.232/1.90=0.134KA

灵敏度校验:

  Ksen =I(2)K2.min/ Iop.4

=0.199/0.134=1.49 >1.2  满足要求

动作时限t4=tlx+△t=0.5s

③ 定时限过电流保护Ⅲ段的定值为

Iop.4=Krel KssIL.max/Kre=1.15×2×0.11/0.85=0.298KA

灵敏度校验:

作为近后备保护

 Ksen=I(2)K2.min/ Iop.4=0.199/0.298=0.668<1.3  不满足要求

    作为远后备保护

Ksen =I(2)K1.min/ Iop.4

=0.159/0.298=0.533<1.2   不满足要求

采用低电压闭锁定时限过电流保护的定值为

电流元件动作电流值为

Iop.4=KkIL.max /Kh=1.15×0.11/0.85=0.149KA

电压元件动作电压值为

UIop.4=KkUg.min /Kh=0.9×0.9×35/0.85=33.353KV

灵敏度校验

作为近后备保护

   Ksen=I(2)K2.min/ Iop.4=0.199/0.149=1.34 >1.3满足要求

作为远后备保护时

Ksen=I(2)K1.min/ Iop.4=0.159 /0.149≈1.2   满足要求

保护Ⅲ段动作时间  t= txl+△t=2s+0.5s=2.5s

6.保护6的整定计算

① 瞬时电流速断保护Ⅰ段的定值为

IOP.6=KrelIK3.max=1.25×0.402=0.503KA

最小保护长度计算

Xxt.min=ES/I(3)k4.min=(37/)/(0.128+0.268) =53.946Ω

Xxt.max=ES/I(3)k4.max=(37/)/(0.363+0.483) =25.251Ω

lmin =1/Kk[0.866L-(KkXxt.min-0.866Xxt.max)/X1]

=[0.866×30-(1.25×53.946-0.886×25.251)/0.4]/1.25

=-69.866KM  不满足要求

采用瞬时电流电压速断保护的定值为

a.主要运行方式时的最大保护区是:

LImain=L/KK≈0.75L=0.75×30=22.5KM

b.主要运行方式使得等效电阻:

Xxt.main= (Xxt.min+ Xxt.max)/2=(53.946+25.251)/2=39.599Ω

c.电流元件动作电流值为

IIop.6 =ES/( Xxt.main+X1 LImain)

=(37/)/(39.599 +0.4×22.5)=0.44KA        

d.电压元件动作电压值为

UIop.6=IIop.6 X1 LImain=×0.44×0.4×22.5=6.859KV

f.校验:

   LIma x = Xxt.maxUIop.6/X1(UP- UIop.6)

=25.251×6.859/0.4(37-6.859)

=14.365 KM=48%L<50%L  不满足要求

 LImin =(0.886ES-Xxt.minIIop.6)/X1IIop.6

=(0.886×37/-50.502×0.44)/(0.4×0.44)

= -21.141KM   不满足要求

不装设瞬时电流速断Ⅰ保护,但可考虑装设距离Ⅰ段保护。

② 限时电流速断保护Ⅱ段的定值为

与相邻线路的Ⅱ段配合

最小分支系数的值为  Kfz.min=(0.174+0.199)/0.199=1.874

Iop.6 =KphIdz.4/Kfz.min=1.1×0.134/1.874=0.079KA

灵敏度校验:

  Ksen =I(2)K2.min/ Iop.6

=0.21/0.079=2.66 >1.2  满足要求

动作时限为t6=tlx+△t=1s

③ 定时限过电流保护Ⅲ段的定值为

Iop.6=Krel KssIL.max/Kre=1.15×2×0.13/0.85=0.352 KA

灵敏度校验:

作为近后备保护

 Ksen=I(2)K3.min/ Iop.6=0.21/0.351 =0.598<1.3  不满足要求

作为远后备保护时

Ksen=I(2)K2.min/ Iop.6=0.199 /0.351=0.567<1.2 不满足要求

采用低电压闭锁定时限过电流保护的定值为

电流元件动作电流值为

Iop.6=KkIL.max /Kh=1.2×0.13/0.85=0.184KA

电压元件动作电压值为

UIop.6=KkUg.min /Kh=1.2×0.9×35/0.85=44.471KV

灵敏度校验

作为近后备保护

   Ksen=I(2)K3.min/ Iop.6=0.21/0.184=1.141<1.3不满足要求

作为远后备保护时

Ksen=I(2)K2.min/ Iop.6=0.199 /0.184=1.082<1.2 不满足要求

虽然保护6的Ⅱ段满足要求,但由于保护6的Ⅰ、Ⅲ段保护都不满足要求,固对于保护6只能装设距离三段式保护。

四、保护配置及说明

1.保护配置图:

2.对各保护是否需装方向元件的判断

根据Ⅲ段的动作时限可判断,Ⅲ段保护需装方向元件的保护装置有QF2、QF5,根据反方向短路时的短路电流是否超过保护的整定值可判断,保护Ⅰ段没有需装设方向元件的保护装置,保护Ⅱ段需装设方向元件的保护装置有QF2、QF4、QF5。

五、35KV千伏线路继电保护展开图(下图)

短路电流分布曲线(下图)

六、心得体会

通过这次课程设计的实训,让我学到了很多知识。首先呢,通过对短路电流的计算,使我学习及巩固了计算各种短路时短路电流的知识。其次,是使我掌握了对线路三段式保护基本的整定计算,学会如何去给保护配置相应的保护。最后,就是懂得怎样去判断保护是否需要加装方向元件。另外,在本次课程设计过程中,我们也遇到了一些问题,比如在短路电流的计算时,由于之前对短路电流计算的知识并没有较好的掌握,导致算出了错误的结果。但是通过了组员们的讨论,查阅相关书籍,不但解决了计算问题,同时也使我们对短路电流的计算有了较好的了解。还有,就是在各保护的整定值计算时,对最小(大)等效电抗的计算时,不知道是要把短路安装点的短路电流带进公式,还是要把流过保护的短路电流带进公式。一开始也是经过小组成员的讨论,但是最后还是通过查阅相关书籍解决了该问题。总的来说,这次课程设计实训意义重大,它为我们构建了一个知识框架,将我们平日所学的一些知识结合运用起来,这样能有利于我们更好的掌握有用的知识。同时,在完成该任务时,通过小组成员的讨论,锻炼了我们的团队合作能力,最主要的,就是加强了我们个人解决问题的能力。

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