110KV线路继电保护及其二次回路设计(完成版[1]...

第一章 110ＫＶ系统ＣＴ、ＰＴ选型

1.1 电流互感器的选择

1) 电流互感器的额定电压不小于安装地点的电网电压。 2) 电流互感器的额定电流不小于流过电流互感器的长期最大负荷电流 3) 户内或户内式

4) 作出电流互感器所接负载的三相电路图，根据骨仔的要求确定所需电流互感器的准确级；例如有功功率的测量需要0.5级；过流保护需要3级；差动保护需Ｄ级。

5) 根据电路图确定每相线圈所串联的总阻抗欧姆数（包括负载电流线圈的阻抗、连接导线的电阻和接触电阻），要求其中总欧姆数最大的一相，不大于选定准确级下的允许欧姆数。 6) 校验电动稳定性：流过电流互感器最大三相短路冲击电流与电流互感器原边额定电流振幅比值，应该不大于动稳定倍数。 7) 校验热稳定：产品目录给出一秒钟热稳定倍数Ｋｔ，要求最大三相或者两相短路电流发热，不允许的发热。

结论：根据系统电压等级和系统运行要求，由于缺乏一定的条件，只能根据最简单的条件选取ＬＺＷ—110型电流互感器，在条件允许的情况下应该根据系统运行的情况具体选择。

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以下仅作为参考： 110KV电流互感器选择 （1）U1e=U1g=110kV （2）Igmax=110%I1e

I eIgmax110%11021000A 1.1技术参数 （3）预选：LB7-110 ,技术参数如下表

型号 LB7-110 (4)校验： ①热稳定校验：

I(4)2tep=26.4(kA2S) I1e=1200A；Kt=75；t=1s

(I1eKt)2t=(1.2×75)2×1=8100(kA2S) I(4)2tep<(I1eKt)2t 符合要求 ②动稳定校验：

K=135；I1e=1200A；ich=7.83(kA) 2I1eKd21.2135229 (kA) ich2I1eKd 符合要求

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电流比 级次组合 0 Kd 135 Kt 75/1s 1200/5 0.2/10P15/10P2

1.2 电压互感器的选择

1) 电压互感器的额定电压不小于安装地点电网额定电压。 2) 户外或者户内式。 3) 结构形式：

 一般110ＫＶ及以上电压，采用三个单相电压互感器结成： Ｙ0／Ｙ0／ -12，每个单相电压互感器变比是

U100 100-12；

33 35KV 电压互感器，用三个单相接成Ｙ0／Ｙ0／ -12，每一个 单项电压互感器变比是

3500010033100-12 3 对于发电机自动电压电压调整器的是三个单相电压互感器，接成△/Y0-12，每个单相变比是U100-112；

 供发电机测量、同期及继电保护是用三相五柱式电压互感器。  对发电机电压母线的电压互感器，用三相五柱式电压式。 4) 作出电压互感器副边所接负荷的三相电路图，根据所接负荷要 求，确定电压互感器准确级，一般有功功率测量要用0.5级。

结论：根据上面结构形式的要求，不同地方的电压互感器不同，对于环网线路的运行根据电压等级匹配WVB110-20H型电压互感器。由于条件不够具体的配置要按上面的电压互感器配置的要求来进行。 以下仅作为参考：

选取WVB110-20H 户外 ； 额定变比：110000/100/100；

33 0.2级：150VA 0.5级：150VA 3P级：100VA

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第二章 110KV线路继电保护和自动装置的配置

2.1 保护装置的配置

1) 主保护的配置

 由系统可知110KV线路配置有众联保护，全线路上任意点故障都能快速切除。保证系统稳定安全运行。 2) 后备保护的配置

 考虑保护性能优越性：110线路应该配距离保护，但是距离保护复杂而且价格昂贵，维护困难。

 考虑经济的优越性：可以尝试配三段式电流保护，同时由于系统是环网运行，相当于双电源运行一定要加方向元件。在110KV等级电力网络中，三段式电流保护可能在系统最小运行方式下没有保护范围，如果系统在最小运行方式下运行的几率不大的情况下，而且资金不够的情况下可以尝试三段式电流保护，基本可以保证系统正常运行。

 考虑系统的运行方式：110KV高压输电网络应该属于大接地电力系统，需要配置零序保护。如上考虑到环网运行，也要加方向元件。保证保护不误动作。

结论：继电保护保护装置的配置不是一层不变的，要考虑系统运行情况、经济状况、人员技能、环境影响等等情况，但是电力系统继电保护的基本任务不变：1.自动、迅速、有选择的将故障元件冲系统中切除。2.反应电力设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，动作于发出信号或跳闸。

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2.2 自动装置配置

1) 简述

电力系统自动装置是指在电力网中发生故障或异常时起控制作用的设备，主要包括自动重合闸、备用电源自动投入装置、低频减载和失压解列装置等设备，电网中自动装置的型号多、逻辑千变万化，在实际运行中会暴露一些问题。电网中自动装置的配置，需要我们进行全面的考虑。

2) 系统安全自动装置的配置-

 配置重合闸：在电力系统故障中，打多数故障是输电线路故障。运行经验表明大多数线路故障是“瞬时性”故障，此时，如果把断开的线路在合上，就能恢复正常供电。 结论：如图所示：该系统为110KV输电线路系统，按照要求，每一个断路器都应该装有ARD装置，并与继电保护后加速配合形成重合闸后加速保护，保证电力系统最大限度的正常供电。

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 配置备用电源自动投入装置：当线路或用电设备发生故障时，能够自动迅速、准确的把备用电源投入用电设备中或把设备切换到备用电源上，不至于让用户断电的一种装置。

结论：如图所示：该系统为110KV输电线路系统，根据系统要求，如果B变电站或C变电站中的两台变压器，为了保证负荷可以长时间的正常运行，应该加入AAT装置。

 配置低频、低压减载装置：它在电力系统发生事故出现功率缺额使电网频率、电压急剧下降时,自动切除部分负荷,防止系统频率、电压崩溃,使系统恢复正常,保证电网的安全稳定运行和对重要用户的连续供电。

结论：如图所示：该系统为110KV输电线路系统，根据当地系统运行状况和系统要求，为了保证系统能够稳定运行，防止系统频率、电压崩溃应该在变电站B、C、D中配置低频、低压减载装置。

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第三章 110KV线路继电保护整定计算

3.1 系统条件：

１．主接线

下图为某电力系统主接线。该系统由某发电厂的三台发电机经三台升压变压器由A母线与单侧电源环形网络相连，其电能通过电网送至B、C、D三个降压变电所给用户供电。

T4T5G1T1T7G2G3T3T2T6T2G1T8

2.相关数据

⑴ 电网中的四条110kV线路的单位正序电抗均为 0.4 Ω/kM； ⑵ 所有变压器均为YN,d11 接线，发电厂的升压变压器变比为10.5/121，变电所的降压变压器变比为110/6.6；

⑶ 发电厂的最大发电容量为 3 × 50 MW，最小发电容量为 2 × 50 MW，发电机、变压器的其余参数如图示；

⑷ 系统的正常运行方式为发电厂发电容量最大，输电网络闭环运行；

⑸ 系统允许的最大故障切除时间为 0.85s；

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⑹ 各负荷容量按为其供电的降压变压器额定容量考虑，负荷自启动系数取1.5；

⑺ 各变电所引出线上的后备保护的动作时间如图示，△ t＝0.5s。 ⑻ 系统中各110kV母线和变压器均设有纵差动保护作为主保护。.

3.2 三段式电流保护整定计算 1. 计算网络参数：

选取基准功率ＳB=100MVA和基准电压为VB=Vav

SB1000.1290.258 SN50XG1(B)* XG2(B)* XG3(B)* XG(N)*XT1(B)* XT2(B)* XT1(N)*XT3(B)* XT3(N)*XL1(B)* XL1SB10.51000.263 SN10040SB10.51000.175 SN10060SB1000.4400.121 22115VNXL2(B)* XL2XL3(B)* XL3XL4(B)* XL4SB1000.4500.151 22115VNSB1000.4600.18122115VNSB1000.4500.151 22115VNSB10.51000.525SN10020XT4(B)* XT5(B)* XT6(B)* XT7(B)*XT4(N)*

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最大运行方式下的最大电源阻抗：

X1（0.2580.263）||（0.2580.175）0.261||0.4330.163 22最小运行方式下的最大电源阻抗：

X10.2580.2630.261 222. 最大短路电流计算和整定计算

为计算动作电流，应该计算最大运行方式下的三相短路电流，为校验灵敏度要计算最小运行运行方式下两相短路电流。为计算1OF、3OF、5QF、7QF的整定值根据如上系统图可知，最大运行方式要求8QF断开，等值阻抗图如下：

0.263X1=0.163X2=0.2610.1210.181K1K20.2630.151K30.1510.525相当于空载线路

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1) 当K1点发生三相短路时，正序网络图如下：

E1+-X1=0.1630.1210.181+V1-0.2630.2630.1510.525正序阻抗：

X1（0.1630.121）||0.263||0.1810.263||（0.1510.5250.100基准电流：

SB100IB0.502(KA)

3UB3115基准阻抗：

VB21152XB132.25Ω

SB100三相短路的正序电流：

I

（3）a1E110

（3）j（X1XX△）0.1 10

短路电流：

I（3）K1m3I（3）a1IB1100.5025.02（KA） 瞬时电流速断保护，即躲过本线路末端最大短路电流： 1OF电流一段整定值：

I（3）（3）act1KrelIK11.25.026.024（KA）t0s

检验灵敏度系数：

32EZZL1IⅠact1s。maxmin即：3115

230.261132.250.4L16.024minL1min0由此可知灵敏度不够

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同理可知：

2) 当K2点发生三相短路时，正序网络图如下：

E1-X1=0.1630.1210.1810.1510.263+V1-0.2630.525

正序阻抗： 基准电流：

X10.119 IB0.502

VB21152X132.25Ω

基准阻抗：BSB100三相短路的正序电流：

I（3）a1E18.403

（3）j（X1XX△）0.119短路电流：

（3）3（3）ImI（KA） K2a1IB18.4030.5024.218

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瞬时电流速断保护，即躲过本线路末端最大短路电流： 3OF电流一段整定值：

（3）（3）IKI（KA）act3relK21.24.2185.062t0s检验灵敏度系数：

E3IⅠact12Zs。maxZL3min即：L3min0

由此可知灵敏度不够

3) 当K3点发生三相短路时，正序网络图如下：

E1-X1=0.1630.1210.1810.1510.5250.2630.263+V1-

正序阻抗： 基准电流：

X10.1 IB0.502

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V21152基准阻抗：XBBS132.25Ω

B100三相短路的正序电流：

I（3）a1Ej（X（3）15.2911XX

△）0.1短路电流：

I（3）3（3K3mI）a1IB15.2910.5022.656（KA）瞬时电流速断保护，即躲过本线路末端最大短路电流： 5OF电流一段整定值：

I（3）（3act5KrelI）K31.22.6563.187（KA）t0s

检验灵敏度系数：

3EZIⅠ2act1s。maxZL4min即：

L4min0由此可知灵敏度不够

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4）7QF的整定，仅需要加一个功率方向继电器就可以了。

结论：由上诉可知电流保护Ⅰ灵敏度不够，在经济条件允许的情况下，为了保证电力系统能更好的运行，且考虑电压等级为110KV，所以

可以采用距离保护：

短路电流列表：

I（3）K1m3I（3）a1IB1100.5025.02（KA） I（3）3（3）K2mIa1IB18.4030.5024.218（KA） I（3）K3m3I（3）a1IB15.2910.5022.656（KA）

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3.3 距离保护整定计算

T4T5G1T1T7G2G3T3T2T6T2G1T8

1. 计算网络参数：

ZL1XL10.44016Ω

ZL3XL30.46024Ω

ZL4XL40.45020Ω

ZT4 XT5２２Ｖ10.5115XT4(N)*Ｂ69.431Ω

SN100202. 距离保护整定值计算： （1） 1QF距离保护整定值计算：

一段整定阻抗：Zset 1ⅠKⅠΩ relZL10.851613.816

二段段整定阻抗：

1) 与相邻下级L3段的一段配合：

ⅠⅠZKΩ set 3relZL30.852420.4KbminXL1162 1-10.539

XT4269.431ⅡⅠZⅡK（XKZ）0.80（160.53920.4）21.569Ωset 1relL1bminset 3

2) 按躲过相邻变压器出口短路整定：

1X14Kbmin （1-L1）（1）0.167

2XL226ⅡⅠZⅡK（XKZ0.70（160.16769.431）19.316Ωset 1relL1bminT4）

灵敏度校验：要求

ZⅡKsenset 1ZL1>1.25

结论：ZⅡset 1=21.569Ω

t=0s

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3.3.1 3QF距离保护整定值

计算：（同理）

ⅠⅠZKΩset 3relZL30.852420.4

ZⅡΩ set 170.2623.3.2

计算：

ⅠZⅠKΩset 5relZL40.852017 5OF距离保护整定值

t0s

结论：考虑到7QF仅需要加装一个功率方向继电器或者

方向阻抗继电器，5QF不需要和7QF的距离保护装置配合，所以5QF仅需要和T6的保护配合。

ZⅡ.203Ω set 5111注意

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根据设计要求：“系统允许的最大故障切除时间为 0.85s”系统最低等级的后备保护延时时间都已经超过了了1.5S，如果按照阶梯原则配合，不满足设计要求，所以不需要加装三段保护

第四章 110KV电流环网继电保护装配的配置

4.1 、PSL 620C 系列数字式线路保护装置概述

1.1 适用范围

PSL 620C 系列数字式线路保护装置是以距离保护、 零序保护和三相一次重合闸为基本配置的成套线路

保护装置，并集成了电压切换箱和三相操作箱，适用于 110KV、66KV 或 35KV 输配电线路。目前该系列

保护装置有 PSL621C、PSL622C、PSL623C、PSL626C、PSL627C 五种型号。 1.2 功能配置及型号

本系列保护装置基本配置（PSL621C）设有两个硬件完全相同的保护 CPU 模件，其中一个保护 CPU

完成距离保护功能，另一个保护 CPU完成零序保护和三相一次重合闸功能，各 CPU插件之间相互。

各种保护功能均由软件实现。保护的逻辑关系符合“四统一”设计原则。 1.3 性能特点： 1）人性化：

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 装置采用大屏幕全汉化液晶显示器，可显示 15×8 个汉字，显示信息多；

 事件和定值全部采用汉字显示或打印，摒弃字符表述方式；  录波数据以波形方式输出，包括模拟量和重要开关量，可由突变量或开关变位启动；

 定值以汉字表格方式输出，控制字可按十六进制和按功能两种方式整定；

 全汉化 WINDOWS 界面的调试和分析软件 PSview，不但能完成人机对话的功能，还能对保护录波数据分析。 2）大资源：

 保护功能模件（CPU）的核心为 32位微处理器，配以大容量的 RAM和 Flash RAM，使得本装置

具有极强的数据处理能力和存储能力， 可记录的录波报告为 8 至50 个， 可记录的事件不少于 1000条。数据存入 FLASHRAM 中，装置掉电后可保持；

 A/D模件采用 16 位的 A/D转换和有源低通滤波，使本装置具有极高的测量精度；

 采用 CAN网作为内部通讯网络，数据信息进出流畅，事件可立即上传；

 可整定 32 套定值，供改变运行方式时切换使用。 3） 高可靠性：

 装置采用背插式机箱结构和特殊的屏蔽措施，能通过

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IEC255－22－4 标准规定的 IV级（4KV±10％）快速瞬变干扰试验、IEC255－22－2 标准规定的 IV级（空间放电 15KV，接触放电 8KV）静，电放电试验，装置整体具备高可靠性；

 组屏可不加抗干扰模件。 4） 开放性：

 通信接口方式选择灵活，与变电站自动化系统配合，可实现远方定值修改和切换、事件记录及录 波数据上传、压板遥控投退和遥测、遥信。 5） 透明化：

 记录保护内部各元件动作行为和录波数据，记录各元件动作时内部各计算值；

 记录保护在一次故障中发出的所有事件和当前运行的定值；  可将数据在PSview软件上分析保护内部各元件动作过程。 6） 免调试概念：

 在采样回路中，选用高精度、高稳定的器件保证正常运行的高精度，避免因环境改变或长期运行而造成采样误差增大；  细微的软件自动调整，提升装置精度。完善的自检功能，满足状态检修的要求；

 装置中无可调节元件，无需在现场调整采样精度，同时可提高装置运行的稳定性。

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具体保护装置说明请参考PSL620C数字式线路保护装置技术说明书

第五章 毕业设计总结

110KV线路继电保护及其二次回路设计，对于我们刚刚毕业的大学生来说，还是一个比较难的课题。当我刚刚拿起这个毕业设计课题时，我有点懵：仿佛就是狗咬刺猬——不知道从何处下手。经过自己的反复思索和查找资料，在一步一步地缓慢进行着。睡着时间的流逝，110KV线路继电保护及其二次回路毕业设计现在也已经做到毕业设计总结这一步来了。

回想刚刚走过的一个月的历程设计历程，牺牲了很多休息时间，几乎每天都在埋头苦干，桌子上的书一天比一天多。不过虽然很辛苦，但是收获颇丰，现在以毕业设计创作的过程的形式来总结如下： 1. 准备工作：

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1) 正常情况下110KV环网的运行方式是什么？

结论：根据设计要求：发电厂的最大发电容量为 3 × 50 MW，最小发电容量为 2 × 50 MW，系统的正常运行方式为发电厂发电容量最大，输电网络闭环运行。

2) 110KV环网线路应该配备什么样的保护？

结论：主保护：重要的输电线路需要装设纵联保护或距离保护。 后备保护：可以装设三段式电流保护、零序保护

3) 如果三段式电流保护满足要求，QF具体整定时，最大运行方怎么样运行的的？

结论：1QF、3QF、5QF的整定要在8QF断开的情况下求得最大短路电流，然后在进行整定计算。

4) 短路电流计算的基本知识和计算技巧：是用有名值还是用标么值 计算？

结论：系统有多个电压等级，利用标么值计算可以避免电压的换算，较为简单 5) 序网络图该如何画？

结论：具体可以参考《电力系统分析》短路电流计算部分。 6) 如果保护不满足要求该怎么办？

结论：计算过程中发现三段式电流保护一段就不满足要求，我的

措施是换距离保护。 2. 网络计算

1) 网络参数的计算。

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2) 最大短路电流的计算。 3) 保护整定值的计算。 4) 灵敏度的校验。

5) 保护不满足要求的解决办法。

3. 查找厂家资料配备CT、PT和保护装置。

CT、PT的配置主要参考了《发电厂变电所电气设备》中CT、PT 的配置原则，保护装置的配置主要对南自保护装置经行了相关比 较。 4. 绘制图纸

根据设计要求：绘制了110KV线路保护、测量交流回路图和110KV线路保护、测量直流控制回路图

以上就是我如何完成本毕业设计的过程，创作的过程就是一个学习的过程，有需要才有学习的动力。

本次毕业设计我花了很多时间，但是觉得很值。以前三年的零散知识，通过一次毕业设计我又基本重新温习了一遍，而且加深了印象。知识一个一个的串联起来，知识脉络变得和清晰。另外，体验到了如何完成一个大的项目，如何去自己查找知识、学习知识、然后去应用知识。其实这也就达到了大学学习的目的，大学不能学完所有的知识，但是却可以学到以后继续学习的思想和方法，去指导今后的学习。这样才是大学学习的成功之处。

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附录：110KV线路保护、测量交流回路

110KV线路保护、测量直流控制回路

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具体的回路图可以参看电子档

参考文献：

1．《电气工程专业毕业设计指南：继电保护分册》韩笑 主编 中国水利水电出版社

2．《电力系统继电保护设计指导》钟松茂、李火元 合编 中国电力出版社。

3．《继电保护整定计算》许建安 主编 中国水利水电出版社。 4．《电力系统分析》于永源 杨绮雯 编 中国电力出版社。 5．《发电厂及变电站二次接线》陈景惠 主编。

6．《电力系统继电保护和自动装置设计规范GB50062-1992》。 7．南自PSL 620C 系列数字式线路保护装置产品说明书。

8.《发电厂变电所电气设备》湖南省电力学校主编 水利水电出版社。 9.《电力系统继电保护》 张保会主编 中国电力出版社。 10.《变电站综合自动化》 张晓春主编 高等教育出版社。

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