题目：某220kV电网继电保护配置及整定计算
学号： XXXX
姓名： XX
指导教师： XX
专业：继电保护及自动化
班级： XXXXXX
完成时间：XXXXXXXX 日
西安电力高等专科学校
题目某220kV电网继电保护配置及整定计算
主要内容及要求
一、主要内容：
在分析原始资料的基础上，对某水电厂系统进行继电保护设计。要求学生根据原始资料完成：
1、根据提供的原始资料，读懂全网电气主接线图。
2、进行网络的等值变换，参数计算的结果填写在对应的表格中。
3、继电保护的设计与配置
电力系统继电保护的设计与配置是否合理直接影响到电力系统的安全运行，设计在选择保护方式时，希望能全面满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。由于整个网架的结构比较复杂，考虑到任务量的合理性，本次设计只需要完成指定部分继电保护的设计,包括2#变电站之后（按潮流方向）的所有元件及线路保护的设计与配置。
所选用的保护方式要满足电力系统结构和发电厂主接线的要求。并宜考虑电力系统和发电厂运行方式的灵活性。
4、对所配置的保护进行整定计算。
二、设计成果：说明书、计算书、定值单
原始资料见附页
指导教师（签名）年月日
学生（签名）年月日
摘要
本文是以某220kV电网继电保护配置及整定计算为课题。通过分析原始资料中主要设备的参数，首先，对电力系统继电保护原理及电力系统故障分析进行全面系统的复习、查阅相关资料，加深理解；其次，结合相关参数和各种继电保护原理，确定适用于变压器的保护方案，最后，分别对
变压器的进行各种保护整定和配置计算。
通过本次设计掌握和巩固电力系统继电保护的相关专业理论知识，熟悉电力系统故障分析的计算技能和计算步骤，根据技术规范，选择和论证继电保护的配置选型的正确性并培养自己在实践工程中的应用能力、创新能力和独立工作能力。
本设计在满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性的基础上，对220kV 电网的继电保护配置及整定计算的计算方法进行了较为全面的论述，确定电网继电保护整定方案，进而进行整定计算。
关键词：电能，电气设备，继电保护，保护设计
目录
摘要 (3)
绪论 (5)
第一章保护原理与配置 (8)
1.1 电力变压器保护 (8)
1.1.1 瓦斯保护 (8)
1.1.2 纵差保护 (9)
1.1.4 变压器相间短路的后备保护 (14)
1.2 阶段式电流保护 (19)
1.3 母线保护原理及配置 (21)
第二章原始资料分析 (23)
2.1 水电厂系统主接线图 (23)
2.2 系统电气设备基本参数 (24)
2.2.1 水轮机 (24)
2.2.2 升压变压器 (24)
2.2.3 输电线路① (24)
2.2.4 一号主变压器 (24)
2.2.5 输电线路② (25)
2.2.6 二号主变压器 (25)
2.2.7 输电线路③ (25)
2.2.8 三号变压器1#与2# (26)
第三章短路计算 (26)
3.1 短路电流计算的目的及一般规定 (27)
3.2 参数设定及阻抗归算 (28)
3.3 短路电气的计算 (30)
第四章继电保护主要设备的整定计算 (32)
4.1 二号变压器整定计算 (32)
4.1.1 2 号变压器主保护整定计算 (32)
4.1.2 2 号变压器后备保护整定计算 (34)
4.2 线路电流保护整定计算 (36)
4.3 三号变压器整定计算 (38)
4.3.1 3号变压器主保护整定计算 (38)
4.3.2 3号变压器后备保护整定计算 (38)
结论 (40)
参考文献 (41)
绪论
一、电力系统继电保护的基本任务
电力系统是由发电机、变压器、母线、输电线路及用电设备等组成的统一整体。电力系统中的各种电气设配在运行中都有可能发生各种故障或出现不正常运行状态。
电力系统故障时指电力系统一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺陷等原因引发的短路、断线等情况。电力系统中最常见和最危险的故障类型是短路故障。因此，继电保护的基本任务是：
（1）当电力系统发生故障时，有选择性地将故障元件从系统中快速、自动地切除，
使其损坏程度减至最轻，以避免故障元件继续遭到破坏，保证系统其他非故障部分能继续运行。
（2）反应电力设备的不正常运行状态，在有人值班的情况下，一般发出报警信号，提醒值班人员进行处理；在无人值班情况下，继电保护装置可视设备承受能力作用于减负荷或延时跳闸。
由此可见，继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全供电。因此，继电保护是电力系统重要的组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的不可缺少的技术措施。在现代的电力系统中，如果没有专门的继电保护装置，要想维持系统的正常运行是根本不可能的。
二、对继电保护的基本要求
电力系统中的电力设备和线路，应装设反应短路故障和异常运行的保护装置。对于反应电力系统故障而要求作用于断路器跳闸的继电保护装置，应满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。
（1）可靠性：可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护性能的最根本要求。所谓安全性，是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动作。所谓信赖性，是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不发生拒绝动作。
（2）选择性：所谓继电保护装置动作的选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。
总之，要求继电保护装置有选择地动作，是提高电力系统供电可靠性的基本条件，保护装置无选择性的动作，又没有采取措施（如线路的自动重合闸）予以纠正，是不允许的。错误！未指定书签。
（3）速动性：继电保护的速动性是指尽可能快地切除故障，以减小设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间，降低设备的损坏程度，提高电力系统并列运行的稳定性。
（4）灵敏性：继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。
为满足上述四点基本要求，确保故障元件能够从电力系统中被切除，电气设备和
线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护。
（1）主保护
主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。
(2) 后备保护
后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。
远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。
近后备是当主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。
(3) 辅助保护
辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。
(4) 异常运行保护
异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。
三、设计原则和一般规定：
电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的正常运行，防止事故发生或扩大起了重要作用。
应根据审定的电力系统设计（二次部分）原则或审定的系统接线及要求进行电网继电保护和安全自动装置设计。设计应满足《继电保护和安全自动装置技术规程（SDJ6-83）》、《110~220kV电网继电保护与安全自动装置运行条例》等有关专业技术规程的要求。
要合理处理好继电保护和安全自动装置与其保护对象——电网部分的关系，二次部分应满足《电力系统技术导则》、《电力系统安全稳定导则》等有关技术规程的要求，这是电力系统安全经济的基础。在确定电网结构、厂站主接线和运行方式，必须统筹考虑继电保护和安全自动装置配置的合理性与可能性。在此基础上，继电保护和安全自动装置的设计应能满足电网结构和主变接线的要求，适应电网和主变运行灵活性的需求。
继电保护和安全自动装置由于本身的特点和重要性，要求采用成熟的特别是符和我国电网要求的有运行经验的技术。不合理的电网结构、厂站主接线和运行方式必将
导致继电保护和安全自动装置配置的困难，接线复杂，有时为适应一次部分某些特殊需要采用一些不成熟的保护装置，由此往往引起保护误动，甚至使一般性故障扩大为系统故障，设计必须引以为戒。
电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结合具体条件和要求，从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突出重点，统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。
第一章保护原理与配置
1.1 电力变压器保护
1.1.1 瓦斯保护
一、瓦斯保护配置原则
1）0.4MVA及以上车间内油浸式变压器和0.8MVA及以上油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当壳内故障产生大量瓦斯时，应瞬时动作于断开变压器各侧断路器。
2）带负荷调压变压器充油调压开关，亦应装设瓦斯保护。
3）瓦斯保护应采取措施，防止因瓦斯继电器的引线故障、震动等引起瓦斯保护误动作。
4）变压器非电气量保护不应启动失灵保护。
根据上述规程，本电网中的2#变压器与3#变压器均应装设瓦斯保护作为主保护之一。
二、瓦斯保护范围
瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路（如引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素（如地震）的干扰下误动作。
三、瓦斯保护的原理
当变压器内部发生轻微故障时,气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于气体继电器的上部空间，使油面下降，上开口杯随之下下降而使干簧继电器动作，接通延时信号，这就是所谓的“轻瓦斯”；当变压器内部发生严重故障时，则产生强烈的瓦斯气体，邮箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击挡板，挡板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使干簧继电器动作，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的“重瓦斯”。重瓦斯保护动作于跳闸，轻瓦斯动作于信号。
四、变压器温度及压力保护
变压器非电量保护除了瓦斯保护外，还包括温度及压力保护等。由于非保护动作量不需电气量运算。通常根据运行经验、测试等方法获得。
变压器温度及压力保护是对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行电力变压器标准的要求，装设可作用于信号式动作于跳闸的装置。
1.1.2 纵差保护
一、纵差保护配置原则
对变压器的内部、套管及引出线的短路故障，按其容量及重要性的不同，应装设下列保护作为主保护，并瞬时动作于断开变压器的各侧断路器：
1）电压在10kV及以下、容量在10MVA及以下的变压器，采用电流速断保护。
2）电压在10kV及以上、容量在10MVA及以上的变压器，采用纵差保护。对于电压为10kV的重要变压器，当电流速断保护灵敏度不符合要求时也可采用纵差保护。
3）电压为220kV及以上的变压器装设数字式保护时，除非电量保护外，应采用双重化保护配置。当断路器具有两组跳闸线圈时，两套保护宜分别动作于断路器的一组跳闸线圈。
根据上述规程，本电网中的2#变压器采用纵联差动保护作为主保护，而3#变压器由于其容量在10MVA以下，故采用电流速断保护作为主保护。
二、纵联差动保护原理
主变差动保护作为变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，差动保护是输入的两端CT电流矢量差，当两端CT 电流矢量差达到设定的动作值启动动作元件。差动保护是保护两端电流互感器之间的故障（即保护范围在输入的两端CT之间的设上），正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反，相位相同，两者刚好抵消，差动电流等于零；故障时两端电流向故障点流，在保护内电流叠加，差动电流大于零。驱动保护出口继电器动作，跳开两侧的断路器，使故障设备断开电源。
纵联差动保护是按比较被保护元件（1号主变）始端和末端电流的大小和相位的原理而工作的。为了实现这种比较，在被保护元件的两侧各设置一组电流互感器TA1、TA2，其二次侧按环流法接线，即若两端的电流互感器的正极性端子均置于靠近母线一侧，则将他们二次的同极性端子相连，再将差动继电器的线圈并入，构成差动保护。其中差动继电器线圈回路称为差动回路，而两侧的回路称为差动保护的两个臂。
纵联差动保护是按比较被保护的变压器两侧电流的大小和相位的原理实现的。纵差保护在发电机上的应用比较简单，但是作为变压器内部故障的主保护，纵差保护将有许多特点和困难。变压器具有两个或更多个电压等级，构成纵差保护所用电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的纵差保护不平衡电流将比发电机的大得多，纵差保护是利用比较被保护元件各端电流的幅值和相位的原理构成的，根据KCL基本定理，当被保护设备无故障时恒有各流入电流之和必等于各流出电流之和。
外部短路时，流入差动继电器的电流为最大不平衡电流。
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r I II I I I =- （1-1） 内部短路时，无论是单电源，还是双电源，保护都能正确测量到短路点电流。