本科毕业设计--110kv电力系统继电保护设计

毕业设计（论文）题目 110KV电网分析及继电保护设计学生姓名学号专业电力系统继电保护及其自动化目录10KV电网分析及继电保护设计任务书 (5)第一章电力系统元件参数计算 (9)1.1线路参数 (9)1.2变压器参数计算： (11)1.3发电机参数： (17)1.4负荷参数： (17)1.5外部系统参数 (19)1.6电网建模 (20)第2章电力系统潮流分析 (20)2.1潮流分析： (21)第3章静态分析 (26)第4章短路电流计算 (27)4.1 最大运行方式110KV线路短路分析 (29)4.2最小运行方式110KV线路短路分析 (33)4.3电气设备的选择、 (33)第5章电力网继电保护方式选择与整定计算 (37)5.1 35KV线路保护整定 (39)5.2 变压器继电保护的整定 (41)第六章配电装置图的绘制 (44)6.1互感器的配置： (44)6.2 35KV及以下中性点非直接接地电网中线路保护配置 (45)6.3发电机保护配置 (45)6.4 变压器保护配置 (45)参考文献 (47)摘要电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。

但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖地域辽阔。

受自然条件、使用设备及人为因素等的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。

故障中最常见，危害最大的是各种型式的短路。

为此，设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全监控系统，它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施监控，能更进一步地确保电力系统的安全运行。

本次毕业设计是以110KV电力网分析、设计为例，根据任务书中地理主接线图、线路、变压器和发电机等基本内容，计算出各个元件的有名值参数，再将有关数据转换为标幺值并构建一个电力系统运行模型。

然后对如何分析电网运行方式、电网调压措施、电力系统潮流和电力系统静态安全，计算短路电流，选择互感器、断路器、隔离开关、避雷器等设备，整定变压器纵联差动保护、线路距离保护及三段式电流保护等进行详细论述，通过计算论证整个电力网，设计出了更具合理性和经济性的电力网运行系统。

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。

110KV电网继电保护设计继电保护是电网运行中至关重要的一环，其作用是在发生故障时迅速切除故障部分，保护电网的安全运行。

110KV电网作为中高压电网的重要组成部分，其继电保护设计至关重要。

本文将深入研究110KV电网继电保护设计，探讨其原理、技术要点以及优化方案。

一、110KV电网继电保护原理110KV电网继电保护的原理是基于故障发生时的各种异常信号进行判断，并通过控制装置实现切除故障部分。

在设计中，需要考虑到各种可能发生的故障类型和异常信号，并制定相应的逻辑关系和动作规则。

1.1 故障类型110KV电网可能发生的故障类型包括短路、接地故障、过载等。

短路是指两个或多个相之间或相与地之间出现低阻值连接；接地故障是指线路或设备与地之间出现低阻值连接；过载则是指线路或设备承受超过额定负荷而导致运行异常。

1.2 异常信号在故障发生时，电网中会出现各种异常信号，如电流异常、电压异常、频率异常等。

这些异常信号是继电保护的重要依据，通过对这些信号的监测和分析，可以判断出故障的类型和位置，并采取相应的保护动作。

二、110KV电网继电保护技术要点110KV电网作为中高压电网的重要组成部分，其继电保护设计的合理性和准确性对于保障电力系统的安全稳定运行具有举足轻重的作用。

在110KV电网继电保护设计中，有以下几个关键的技术要点需要特别关注：2.1精确测量精确测量是继电保护设计的基础，也是关键的一环。

在故障发生时，通过精确测量电流、电压、频率等各种参数，可以准确判断故障类型和位置，从而为故障切除和系统保护提供依据。

为了实现精确测量，需要在继电保护设计中选用高精度、高可靠性的测量仪表，并通过定期校准和检修等手段确保其测量准确性。

2.2快速动作110KV电网继电保护的另一个重要特点是快速动作。

在发生故障时，快速切除故障部分是防止事态扩大和降低对整个系统影响的关键。

因此，在继电保护设计中，应充分考虑动作速度，采用快速响应的控制装置和保护装置，确保故障切除的及时性和准确性。

引言电力系统继电保护是电力系统安全运行的重要保证，尤其是近年来，继电保护产品类型众多，原理不断有所突破，特别是微机保护的采用，实现了继电保护行业的革命，随之而来的网络技术又为继电保护技术的发展提供了新的手段。

继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。

对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性、速动性、灵敏性、可靠性。

本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。

其中短路电流的计算和距离保护的整定计算及校验是本设计的重点。

通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。

1.继电保护整定计算的基本任务和要求1.1继电保护整定计算概述继电保护装置属于二次系统，它是电力系统中的一个重要组成部分，它对电力系统安全稳定运行起着极为重要的作用，没有继电保护的电力系统是不能运行的。

继电保护要达到及时切除故障，保证电力系统安全稳定运行的目的，需要进行多方面的工作，包括设计、制造、安装、整定计算、调试、运行维护等，继电保护整定计算是其中极其重要的一项工作。

电力生产运行和电力工程设计工作都离不开整定计算，不同部门整定计算的目的是不同的。

电力运行部门整定计算的目的是对电力系统中已经配置安装好的各种继电保护按照具体电力系统参数和运行要求，通过计算分析给出所需要的各项整定值，使全系统中的各种继电保护有机协调地布置、正确地发挥作用。

电力工程设计部门整定计算的目的是按照所设计的电力系统进行分析计算、选择和论证继电保护装置的配置和选型的正确性，并最后确定其技术规范。

同时，根据短路计算结果选择一次设备的规范。

青岛滨海学院电气工程及其自动化专业毕业设计前言本毕业设计论文研究的是关于110KV电网继电保护。

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，熟悉电力系统继电保护的设计步骤和设计技能，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。

电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。

而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。

在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。

电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。

本次设计的任务主要包括了五大部分，电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价和对WXB-11C型微机保护方案展开描述。

其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。

这次课程设计以最常见的110KV电网线路保护设计为例进行分析设计，要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。

特别是对继电保护、电力系统、电路、发电厂的电气部分有一定的研究。

重点进行了电路的化简，短路电流的求法，继电保护中电流保护、距离保护的具体计算。

由于各种继电保护适应电力系统运行变化的能力都是有限的，因而，对于继电保护整定方案的配合不同会有不同的保护效果，如何确定一个最佳的整定方案，将是从事继电保护工作的工程技术人员的研究课题。

总之，继电保护既有自身的整定技巧问题，又有继电保护配置与选型的问题，还有电力系统的结构和运行问题。

另外，光纤保护在长距离和超高压输电线路的应用还有一定的局限性，在施工和管理应用上仍存在不足，但是从长远看，随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和保护产品技术的不断提高，光纤保护将占据线路保护的主导地位。

110kV中堡变电所继电保护设计电气工程及其自动化 *** 指导教师：***教授***讲师摘要电力系统在运行过程常常会发生一些故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和异常现象（过负荷、过电压、低电压等），这些故障和异常现象会产生较大的短路电流对电气设备造成损坏，或者造成一定范围的停电，此时就须要断路器能迅速、有选择性地发出跳闸命令将故障切除或发出报警，从而减少故障造成的停电范围和电气设备(如母线，变压器)的损坏程度，做到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，保证电力系统的稳定运行。

本文主要对110kV变电站进行继电保护设计。

首先对原始资料进行分析确定主接线方案，然后进行短路计算，再通过短路电流选择电气设备，最后确定母线、主变、线路的继电保护方案，并进行整定计算。

关键词：电气主接线，继电保护，整定计算，无功补偿AbstractPower systems often occur some failures (three-phase short-circuit, two-phase short-circuit, single-phase ground) and anomalies during operation (overload, over-voltage, low voltage, etc.), these failures and anomalies will have a greater short-circuit current damage to electrical equipment, or cause a range of power, this time on the circuit breaker must be able to quickly issue a trip command selective removal of the fault or alarm, thus reducing the scope and power failures caused by electrical equipment (such as bus , transformers) of the extent of damage, so the reliability of the grid for protection made, selectivity, sensitivity, speed and mobility requirements to ensure the stable operation of the power system. This paper focuses on 110kV substation relay protection design. First, the raw data were analyzed to determine the main wiring scheme, and then short-circuit calculations, then select electrical equipment through the short-circuit current to finalize the bus, the main transformer, circuit protection solutions, and setting calculation.KEY WORDS:Main electrical wiring；Protection；Setting Calculation；Reactive power compensation一、前言随着电力系统的不断发展，考虑到电力系统的正常运行对国民经济的重要作用，对继电保护提出了更高的要求，而电子技术、计算机技术与通信技术的不断发展同样对继电保护技术的发展提供了技术基础。

110KV线路保护的保护配置（毕业设计）第三节110KV线路保护的保护配置我国110KV的电力网，都是直接接地的系统。

所谓直接接地系统，是指在该电网中任一点的综合零序阻抗小于或者等于同一点综合正序阻抗的三倍。

在直接接地网中，当发生接地故障时,会产生很大的接地故障电流，因此，需要配置作用于跳闸的、切除相间短路故障和接地故障的继电保护装置。

线路继电保护的配置原则，在原水利部颁发的《继电保护和安全自动装置技术规程SD6—83》中已有明确规定。

以下就各类保护装置的特点分别予以论述。

一、光纤保护光纤作为继电保护的通道介质，具有不怕超高温与雷电电磁干扰、对电场绝缘、频带宽和衰耗底等优点。

而电流差动保护原理简单，不受系统振荡、线路串补电容、平行互感、系统非全相运行、单侧电源运行方式的影响，差动保护本身具有选相能力，保护动作速动快，最适合作为主保护。

近年来，光纤技术、DSP技术、通信技术、继电保护技术的迅速发展为光纤电流差动保护的应用提供了机遇。

1 光纤保护的基本方式及其特点光纤保护目前已在国内部分地区得到较为广泛的使用，对已投入运行的光纤保护，按原理划分，主要有光纤电流差动保护和光纤闭锁式、允许式纵联保护两种。

1．1光纤电流差动保光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的，基本保护原理也是基于基本电流定律，它能够理想地使保护实现单元化，原理简单，不受运行方式变化的影响，而且由于两侧的保护装置没有电联系，提高了运行的可靠性。

目前电流差动保护在电力系统的主变压器、线路和母线上大量使用，其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点，是其他保护形式所无法比拟的。

光纤电流差动保护在继承了电流差动保护优点的同时，以其可靠稳定的光纤传输通道，保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧。

时间同步和误码校验问题，是光纤电流差动保护面临的主要技术问题。

在复用通道的光纤保护上，保护与复用装置时间同步的问题，对于光纤电流差动保护的正确运行起到关键的作用，因此目前光纤差动电流保护都采用主从方式，以保证时钟的同步；由于目前光纤均采用64Kbit/s数字通道，电流差动保护通道中既要传送电流的幅值，又要传送时间同步信号，通道资源紧张，要求数据的误码校验位不能过长，这样就影响了误码校验的精度。

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目录1 前言 (1)2 方案比较 (3)3 确定运行方式 (4)3.1标幺值计算 (4)3.2短路电流的计算 (5)3.3确定运行方式 (10)4 短路计算 (10)5 继电保护的配置 (13)5.1继电保护的基本知识 (13)5.2发电机的保护配置 (16)5.2.1发电机纵联差动保护 (16)5.2.2发电机过电流保护 (17)5.3变压器的保护配置 (18)5.3.1 变压器过负荷保护整定计算 (18)5.3.2 变压器过电流保护整定计算 (18)5.3.3 瓦斯保护 (19)5.4母线的保护配置 (20)5.4.1母线完全差动保护 (20)6结论 (21)7参考文献 (23)前言一、原始资料1.发电厂情况（1）类型：水电厂（2）发电厂容量与台数：，发电机电压：,（3）发电厂年利用小时数（4）发电厂所在地最高温度40℃，年平均温度20℃，气象条件一般，所在地海拔高度低于1000m2.电力负荷情况（1）发电机电压负荷：最大12MW，最小4MW，，（2）35KV电压负荷：最大90MW，最小10MW，，（3）其余功率送入110KV系统，系统容量5000MVA。

归算到110KV 母线阻抗为0.02，其中。

（4）自用电4％。

（5）供电线路数目①发电机电压10.5KV，架空线路4回，每回输送容量4MW，。

②35KV架空输电线路4回，每回输送容量40MW，。

③110KV架空线路2回，与系统连接。

二、电气主接线图2 方案比较本次毕业设计的主要内容是对水电厂变压器和母线继电保护的配置。

可以依据继电保护配置原理，根据经验习惯，先选择出保护方案，通过论证比较后认可其中的一套方案，再对这套方案中的保护进行确定性的整定计算和灵敏性校验，看看它们是否能满足要求，如果能满足便可以采用，如果不能满足则需要重新选择，重新整定和校验。

方案一方案二对于变压器而言，它的主保护可以采用最常见的纵联差动保护和瓦斯保护，用两者的结合来做到优势互补。

目录第一部分设计任务与调研 (3)第二部分设计说明 (4)第三部分设计成果 (13)第四部分结束语 (14)第五部分致谢 (15)第六部分参考文献 (16)第一部分设计任务与调研本设计为110kV系统继电保护及自动装置的设计与配置。

该电网有110kV、35kV、10kV三个电压等级。

其中，110kV侧为电源侧，其它两侧均为负荷侧。

110kV 为双母分段接线，两段分别与甲变电站和丁电厂连接，甲变电站由于110kV出线多，为检修方便而设置了旁路母线和专用旁路开关。

甲变电站有2回电缆供乙变电站两台三绕组变压器供35kV和10kV负荷，还有2回线路和丁电厂联络。

丁电厂将另2回110kV出线供丙变电站两台三绕组变压器供35kV负荷。

本设计以线路的保护为主，为防止线路的相间故障，由于电压等级为110kV，故采用距离保护，对6条线路分别进行距离I、II、III段的整定与灵敏度的校验。

此外，为防止中性点直接接地系统中发生接地短路，产生很大的零序电流分量，线路还应采用零序电流保护。

连接甲变电站和丁电厂的双回线路除了距离保护和零序电流保护外，还应配置横联差动保护作为主保护的补充。

其中包括相间横联差动电流保护及零序横联差动电流保护。

为了更好地保证电网安全、经济运行，电力系统运行越来越依赖于自动控制技术，本设计还可以简单地配置自动重合闸、备用电源自动投入和低频减载等自动装置。

第二部分 设计说明本设计为110kV 系统继电保护及自动装置的设计与配置。

在继电保护部分，本论文主要讨论了线路的保护，其采用了距离保护和零序电流保护。

对于双回输电线路，还进行了横联差动保护的整定。

此外，对变压器的保护做了简单的配置与整定，以瓦斯保护、纵差动保护作为变压器的主保护，过电流保护和过负荷保护作为其后备保护。

最后，为了更好地保证系统安全、经济地运行，本设计还配置了自动重合闸、备用电源自动投入和自动低频减载等自动装置。

2.1 概 述在电力系统的实际计算中，对于直接电气联系的网络，在制订标么值的等值电路时，各元件的参数必须按统一的基准值进行归算。