电力系统综合课程设计(A班)

华侨大学信息学院2007级电气工程及其自动化专业电力系统综合课程设计任务书学号为单号的做设计题目1，双号的做设计题目2设计题目1：l 10千伏单电源环形网络相间短路保护的整定计算1、原始资料（1）网络的接线如图1-1所示图11（2）网络中各线路均采用带方向或不带方向的电流电压保护，变压器均采用纵差动保护作为主要保护。其中变压器均为11接线。（3）发电厂的最大发电容量为350兆瓦，最小发电容量为250兆瓦。（4）网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行。（5）允许的故障切除时间为0.7秒。（6）110千伏开关均采用DW3110型(MKM-110型)，它的跳闸时间为0.050.03秒。（8）线路A2、B3、A4、D2的最大负荷电流分别为230A、150A、230A、140A，负荷的自启动系数均为。（9）各变电所引出线上后备保护的动作时间如图示，后备保护的。（10）线路的电抗均为0.4欧/公里。电压互感器的变比为110000/100。其它参数如图11所示。2、设计内容（1）选择相应计算短路点，并计算各段路点的短路电流和残余电压。注意：计算和时，必须说明系统运行方式、短路点与短路类型的决定原则或依据，以及计算时考虑的其他因素。计算结果除用表格列出外，并需列出计算时采用的公式及计算举例（不必列出每个计算值的计算过程）。表格形式如表1-1所示，残余电压表格和短路电流表格一样。（2）确定保护1、3、5、7(或2、4、6、8)的保护方式，以及它们的（动作电流整定值）、（动作电压整定值）、（灵敏系数）和（动作时限整定值）。注意：在做保护方式的选择及整定计算时，应说明所选用保护方式的原则，每个保护的整定计算条件，并用表格列出整定计算结果。整定计算时所采用的整定计算公式及各种系数的数值也应列出（可不必详细列出各个保护的整定计算过程，只需举例说明一下计算方法）。表格形式如表1-2和表1-3所示。（3）绘出保护5(或4)的继电保护接线图(包括原图和展开图)，并要用表格列出该保护需要设备的型号、规格及数量。（4）根据“继电保护和安全自动装置技术规程”及题目给定的要求，从选择性、灵敏性、速动性及可靠性四个方面来对本网络所采用的保护进行评价。3、报告书的撰写及提交（1）报告书应由封面（题目、班级、学号及姓名）和正文（设计原始资料、设计内容以及相关的表格和绘图）组成。（2）报告书用A4纸打印装订。（3）报告于2011-5-15日之前，由班长统一收上来交给老师。设计题目1附录参考：一、短路电流及残余电压计算考虑到351l0千伏单电源环形网络的相间短路保护有可能采用带方向或不带方向的电流电压保护，因此在决定保护方式前，必须较详细地计算各短路点短路时，流过有关断路器的短路电流足和保护安装处的残余电压。然后根据计算结果，在满足“继电保护和安全自动装置技术规程”和题目给定的要求的条件下，尽可能采用最简单的保护方式。计算及的步骤及注意事项如下。(1) 系统运行方式的考虑除考虑发电厂发电容量的最大和最小运行方式外，还必须考虑在设备检修或故障切除的情况下，发生短路时流过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便计算保护的整定值和保护的灵敏度。在需采用电流电压联锁保护时，还必须考虑介于最大和最小之间的系统运行方式。(2) 短路点的考虑为了绘制和的曲线，每一线路上的短路点至少要取三点，即线路的始端、中点和末端三点。一般为了简化计算取此三点即可。短路点确定之后，即标上等符号。(3) 短路类型的考虑由于本作业相间短路保护的整定计算，因此在最大系统运行方式下，应计算三相短路电流，以作整定动作电流之用；而在最小系统运行方式下，则计算两相短路电流，以作计算灵敏系数之用。在介于最大和最小之间的系统运行方式，则根据需要计算或。的计算选用三相短路或两相短路进行计算均可，因为对保护所取的残余电压而言，。(4) 和列表为了便于整定计算时，考查每一点短路保护安装处的和，必须将计算结果列成表。如表1-1形式的表格。表1.1 流经某一保护的其中运行方式、短路点和短路类型的考虑如前述。流过保护的应考虑后备保护的计算需要，即除列入本线路各点短路时流过保护的外，还要列入相邻线路各点短路时流过保护的。列表与相似。(5) 计算和时，用标幺值还是直接用有名值不作统一规定，学生可根据题目给定的数据，用较简单的方法计算。电压一律采用平均电压。保护方式的考虑及整定计算采用什么保护方式，主要视其能否满足规程及题目给定的要求来决定，能满足要求时，所采用保护就算合格；不能满足要求时，就必须采取措施使其符台要求或改用其他保护方式。选用保护方式时，必须首先考虑采用最简单的保护，以提高保护的可靠性。当采用最简单保护不能同时满足选择性、灵敏性和速动性时，则可采用其他较复杂的保护方式，即稍为降低一点可靠性，以满足其它三项要求。选用保护方式时，可先选择主保护，然后选择后备保护。通过整定计算，检验能否满足灵敏度的要求。当采用延时速断保护作为主保护时，还必须检验与相邻设备的保护之间能否保证选择性和速动性的要求。当采用的保护不能很好地满足选择性或速动性的要求对，允许采用自动重合闸装置ZCH来校正选择性或加速保护动作。当灵敏度不能满足要求时，在满足速动性的前提下，可考虑利用保护的相继动作，以提高保护的灵敏度。在用保护的动作时限或电流、电压整定值能保证选择性时，不要采用方向元件以简化保护。 后备保护的必须相互配合，要保证上一元件保护(较靠近电源的保护)的大于下一元件保护的，且要留有一定的裕度，以保证选择性。整定计算结果与灵敏度校验必须列成如表1-2和表1-3的形式以备查设计题目2：发电机变压器组保护的整定计算1、原始资料某发电厂要扩建一个新厂，安装两台发电机变压器组，主接线如图(a)所示。已知参数如下：（1）发电机 =200MW，=0.85，=15.75kV，；变压器=240MVA，=0.105，接线-11，分接头，分级绝缘。（2）相间短路后备保护范围末端两相短路时，流经发电机的最小短路电流为14900A。（3）110kV母线上出线后备保护动作时间为6s。出线的零序后备保护最大动作电流为3250A，最大动作时间为5s。在最大运行方式下，出线的零序后备保护范围末端接地短路时流经变压器的零序电流为620A，故障线路上的零序电流为903A。在最小运行方式下，出线末端金属接地短路时，流经变压器的最小零序电流为1100A。（3）保护设计所需的最大三相短路电流的计算结果如图(b)、(c)所示。它们是归算到115kV的安数(括号内为最小三相短路电流值)。 （a）主接线图 (b)110kV母线短路时，短路电流分布图：(c)1575kV母线短路时，短路电流分布图2、设计内容（1）试选择发电机变压器组的保护方式，并计算各种保护的整定值。保护整定值结果以图表的形式列写出来，表格形式如设计题1中的表1所示。（2）选某一断路器，画出其保护接线图(包括原图和展开图)，并要用表格列出该保护需要设备的型号、规格及数量。3、报告书的撰写及提交（1）报告书应由封面（题目、班级、学号及姓名）和正文（设计原始资料、设计内容以及相关的表格和绘图）组成。（2）报告书用A4纸打印装订。（3）报告于2011-5-15日之前，由班长统一收上来交给老师。设计题目2附录参考：发电机变压器组保护的设计举例第一节 概 述在发电机和变压器上可能发生的故障和异常运行情况，在发电机变压器组上都可能出现。因此，发电机变压器组的保护应能反应发电机和变压器的故障和异常运行情况。即发电机变压器组装设的保护应与发电机和变压器分别装设由保护相似，但有下列特点：一、纵差动保护的特点1当发电机与变压器之间没有断路器时，对100MW及以下的发电机变压器组，为了简化保护，可只装设整组共用的纵差动保护；对100MW以上的发电机变压器组，除装设整组共用助纵差动保护外，发电机还应装设单独的差动保护；对200MW及以上的汽轮发电机变压器组，在变压器上也宜装设单独的纵差动保护，即实现双重快速保护方式。2当发电机与变压器之间有断路器时，不管机组容量大小，发电机和变压器均应装设单独的纵差动保护，发电机的纵差动保护动作于发电机与变压器之间的断路器跳闸，使变压器继续运行，供给厂用电(图(a)。当厂用分支接在发电机与断路器之间时。变压器的纵差动保护动作于变压器高、低压侧断路器跳闸，使发电机继续运行，供给厂用电(图2-1(b)。 二、接地保护的特点对100MW以下的发电机变压器组中的发电机，应装设保护区不小于90的定子接地保护。对100MW及以上者，发电机应装设保护区为100的定子接地保护，发电机变压器组通常采用零序电压保护，动作于信号。当发电机与变压器之间没有断路器时，零序电压取自发电机侧电压互感器二次绕组的开口三角形，当发电机与变压器之间有断路器时，零序电压取自变压器低压侧的电压互感器，以便当发电机回路的断路器断开且变压器低压侧。发生接地短路时，保护装置仍能发出信号(下图)。三、外部相间短路的后备保护的特点 发电机变压器组有厂用分支时，在厂用分支上应装设单独的后备保护，在低压侧下不设设保护，而是利用发电机的外部短路保护作为后备保护。该保护应带两段时限，以便在外部短路时，仍能保证厂用负荷的供电。对于200MW及以上的发电机变压器组，当装有双重快速保护，且在发电机侧没有带时限的后备保护时，应在变压器高压侧装设后备保护，作为相邻元件保护的后备。第二节 纵差动作保护的整定计算发电机变压器组的纵差动保护的整定计算与发电机和变压器同类型保护的整定计算相同。当发电机装设有独立的纵差动保护并采用灵敏接线时，只要能满足选择性的要求，保护的动作电流应尽可能地压低。变压器的纵差动保护和发电机变压器组公用的差动保护的动作电流，除了按一般差动保护的整定原则进行整定外，当有未接入差动回路的厂用电分支时，差动保护的动作电流还应按躲过厂用变压器或电抗器后面发生短路时，流过保护的最大短路电流的条件整定，即式中可靠系数，取1.3。厂用变压器或电抗器发生短路时，流过保护的最大短路电流。当采用带制动特性的BCH-1型继电器时，制动线圈的接入方式要分别不同情况加以考虑，其目的是保护内部短路时，保护具有较大的灵敏度，外部短路时保护具有较大的制动作用。当发电机变压器组的高压侧有电源，而发电机侧没有断路器但有厂用分支线路时，通常为保证外部短路时制动作用最大，内部短路时又无制动作用，对发电机双绕组变压器组其制动线圈应接在厂用分支回路的电流互感器上。对于发电机三绕组变压器组，为了保证高压侧或中压侧外部短路时都有制动作用，有时可将制动线圈接在发电机和厂用分支同路的电流互感器的并联回路上。当电机回路装有断路器时，制动线圈应接线发电机引出线和厂用分支回路的电流互感器的并联回路上。当采用BCH-1型差动继电器时，制动线圈匝数的选择必须保证在厂用分支同路上发生短路时，保护可靠不动作，匝数按下确定，即式中在厂用分支线上发生短路时，流入差动线圈的最大短路电流值(归算到基本侧)：,流过制动线圈的电流；，基本侧的差动线圈匝数：，可靠系数，取1.5；，最小制动特性曲线的切线斜率，。第三节 单相接地保护的的整定计算一、发电机变压器组的零序电压保护的整定计算动作电压的挚定计算发电机变压器组的高压侧为中性点非直接接地系统而发电机电压网络的中性点不接地或经消弧线圈接地时，一般在发电机电压侧装设零序电压保护并作用于信号，其动作值应满足不平衡电压是由电压互感器的误差和三次谐波电压而引起的，通常可达1015V，所以取零序电压保护的动作电压。当发电机变压器组高压侧为中性点直接接地系统，而高压侧的零序保护动作于信号时，发电机电压侧的零序电压保护动作电压也取15V。这种保护有15的死区，它对大容量发电机是不完善的。规程规定，对于100MW及以上的发电机应采用保护区不小于95的接地保护。 二、保护区不小于95的接地保护这种保护装置是在零序电压保护的基础上加装三次谐波过滤器，已便减少三次谐波电压的影响，使继电器的动作值只考虑基波零序不平衡电压。接线如图所示。 动作值只按躲过正常运行时电压互感器开口侧的基波不平衡电压整定，即 ，这里的为基波不平衡电压，其值较小。通常取56V。对于没有专用匝间短路保护的大容量发电机，要求及时将接地的发电机切除，可以另外加一个继电器2V，经延时动作于跳闸。保护区为100的发电机定子接地保护这里不再叙述。第四节 相间短路后备保护的整定计算发电机变压器组的后备保护，也作为相邻元件的后备保护，但在不同情况下，后备保护的整定方法是不同的。(1) 发电机对于发电机双绕组变压器组，可利用发电机的后备保护作为整组的后备保护，在变压器低压侧不再装设后备保护。如果发电机电压母线上有厂用分支时，厂用分支线上应装设单独的后备保护，而发电机的后备保护则应有两个不同的时限，以较小的时限跳开变压器高压侧的断路器，以较大的时限跳开所有的断路器和发电机的灭磁开关。动作参数的整定计算按有关保护的整定公式计算。动作时间的整定应与所有出线的保护中动作时限最大者相配合，即比出线保护的最大时限还大一个。(2) 发电机三绕组变压器组后备保护的配置原则及整定计算方法，与三绕组变压器的后备保护相同。(3) 对于大型发电机变压器组，为了防止发电机出口发生不对称短路时，出现较大的负序电流而使转子表面过热，多数都采用反时限特性的负序过电流保护，动作特性应满足的条件。但当发电机电压侧有厂用分支时，在厂用变压器内部发生故障的情况下，除了发电机和变压器都分别装设差动保护外，还要装一套发电机变压器组的公用差动保护，作为后备保护。这种公用差动保护的整定计算方法与一般的差动保护相同。