电气工程及其自动化毕业论文19

第 1章绪论第1.1 节电力系统继电保护的作用我企业电力系统的运行要求安全可靠、电能质蜇窝、经济性好。但是， 电力 系统的组成元件数揽多， 结构各异，运行情况复杂，覆 盖的地域辽阔。因此， 受自然条件、设备及人为因素的影响，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， 还应设置以各级计绑机为中心， 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控制。这样才能更进一步地确保电力系统的安全运行。继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作千断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：(1) 当电力系统中发生短路故障时， 继电保护能自动地、迅速地和有选择性地动作， 使断路器跳闸，将故障元件从电力系统中切除，以系统无故障的部分迅速恢复正常运行， 并使故障的设备或线路免千继续遭受破坏。( 2 )当电气设备出现不正常运行悄况时， 根据不正常运行悄况的种类和设备运行维护条件，继电保护装置则发出信号，以便由值班入员及时处理，或由装置自动进行调整。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，要想维待系统的正常运行是根本不可能的。第1.2 节继电保护的基本特性动作千跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求， 即 选择性、速动性、灵敏性和可靠性。1.2.1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秒年个鼓掌切除。总之，要求继电保护装置有选择地动作， 是提窝电力系统供电可靠性的基本条件， 保阴, - 1-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。1.2.2速动性所谓速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障。对千反应短路故障的继电保护， 要求快速动作的主要理由和必要性在千：( 1 )快速切除故障可以提窝电力系统并列运行的稳定性。因此，快速切除故障是提 商系统并列运行稳定性， 防 止系统事故的一项重要措施。( 4 ) 快速切除故障可以防止故障的扩大，提窝自动重合闸和备用电源或设备自动投入成功率。从上述理由可知， 快速切除鼓掌， 对提高电力系统运行的可靠性具有重大的意义。切除故障的时间是指从发生短路故障的时刻起到断路器跳闸电弧熄灭为止的时间， 它等千继电保护装置的动作时间与断路器跳闸时间之和。所以， 为 了保证快速切除故障， 除了加快保护装置的动作时间之外，还必须采用快速跳闸断路器。1.2.3灵敏性所谓继电保护装置的灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反映能力。1. 2.4可靠性所谓保护装置的可靠性是指在拨户范围内发生的故障该保护应该动作时，不 应该由千它本身的缺陷而拒绝动作； 而在不属千它动作的任何悄况下，则应该可靠不动作。要求继电保护装置有很商的可靠性是非常重要的。因为， 博爱户装置的拒绝动作或误动作，都将给电力系统和用户带来严重的损失。所以， 在 设计、安装和维护继电保护装置时，必须满足可靠性的要求。以上四个基本要求是设计、培植和维护继电保护的依据， 又 是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间，是相互联系的， 但往往由存在着矛盾。因此，在实际工作中， 要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。参数计算需要用到标么值或有名值，在实际的电力系统中， 各元件的电抗表示方法不统一， 基值也不一样。如发电机电抗， 厂 家给出的是以发电机额定容量Sn 和额定电压 Un 为基值的标么电抗Xd ( %) ; 而输电线路电抗，通常是用有名值。在标么制中，单个物理量均用标么值来表示，标么值的定义如下 ： 标么值实际有名值（任意单位）基准值（与有名值同单位）可见， 一个物理琵的标么值， 就 是其有名值与选定的同单位的基准值比值， 也就 是对基准值的倍数值。显然 ， 同一个实际值， 当所选的基准值不同是， 其标么值也不同。所以, -2 -当诉说一个物理琵的标么值是， 必须同时说明起基准值多大， 否则 仅有 一个标么值是没意义的。使用标么值，首先必须选定基准值电力系统的各电气量基准值的选择，在符合 电路 基本关系的前提下，原 则上可以任意选取。系统各元件参数的计贺是进行以后各种计镜的基础，例 如各 种网 络 化 简 和短 路零序电流的计算等等。第2. 2节系统元件参数的计算2. 2.1元件参数计算原则参数计算需要用到标么值或有名值， 因 此做 下 述简介。在实际的电力系统中，各元 件的 电 抗表示方法不统一，基值也不 一样。如发电机电抗， 厂家给出的是以发电机额定容蜇Sn 和额定电 压 Un 为基值的标么电抗 Xd ( %) : 而输电线路 电抗，通常是用有名值。在标么制中，单个物理量均用标么值来表示，标么值的定义如下： 标 么值实际 有名值（任意单位）基准值（与有名值同单位）显然，同一个实际值， 当所选的基准值不同是， 其标么值也不同。所以当诉说一个物理量的标么值是，必须同时说明起基准值多大， 否 则仅 有一个标么值是没意义的。当选定电压、电流、阻抗、和功率的基准值分别为UB、IB 、ZB和 SB 时，相应 的 标 么值为Ux=U/ Ua( 2 - 1)I x=I/I a( 2- 2)Zx=Z/ Z6( 2- 3)Sx=S/ Sa( 2 - 4 )使 用标 么值，首先必须选定基准值电力系统的各电气量基准值的选择，在符合 电路 基本关系的前提下，原 则上可以任意选取。四个物理蜇的基准值都要分别满足以上的公式。因此， 四 个基准值只能任选两个， 其余两个则由上述关系式决定。至千先选定哪两个基准值， 原则 上没有限制； 但 习惯上多先选定Us S B。这样电 力系统 主要涉及三相短路的 Is ZB,可得：阴, - 4-Is =Ss/ ./ 3 Us( 2 - 5 )z B =uB /./3I B = U2 a /s B( 2- 6 )山 和 S s 原则上选任何值都可以，但应根据计镜的内容及计镜方便来选择。通常 UB 多 选为额定电压或平均额定电压。S B 可选系统的或某发电机的总功率； 有时也可取一整数，如 100、1oom1VA 等。( 3 )标么值的归算 精确的计算法，再标么值归算中，不仅将各电压级参数归算到基本级，而且还需选取同样的基准值来计算标么值。1) 将各电压级参数的有名值按有名制的精确计算法归算到基本级，再基本级选取统一的电压基值和功率基值。2) ) 各电压级参数的有名值不归算到基本值而是再基本级选取电压基值和功率基值后将电压基值向各被归镜级归算，然后救灾各电压级用归算得到的基准电压和基准功率计算各元件的标么值。 近似计算： 标 么值计算的近似归算也是用平均额定电行计算。标么值的近似计算可以就在各电压级用选定的功率基准值和各平均额定电压作为电压基准来计算 标么值即可。本网络采用近似计算法。选取基准值： s . =1om1VAU31=115 KVU., = 10 . 5 KVu 氏 =6. 3 KV计算结果为：（ 计算结果详细过程见计算书第 1 页）2. 2.2元件参数一览表电源：参 数 计算 表 ( 2- 1)名称额定容量功率因数Xd*正序电抗Gs5COS标么值有名值( Q )发电机 A4 3MVA0.80. 280. 65 186.11 6发 电机 B75 1VA0.80. 1 50. 226.45发电机C31. 25MVA0.80. 1650. 1 5 2669. 828变压器变 1变 压 器 额 定1变 比参 数 计 算表( 2- 2)短路电压百分比 I绕组电抗标么值有名值 ( Q )压器名称容 量( MVA)UkX/XrT,40!VA1 0 .50.26 2 53 4.7 1 6T,1 5!VA1 0 .50.79 2.5 75T,31. 5!VA1 0 .50.33344 .08 3r.10MVA1 0 .51.0 51 38.8 63T,20MVA1 0.50.5 2 569 .4 3 1线路参数计算表(2- 3)线路名称长度( KM)正（负）序电阻正（负）序电抗零序电阻零序电抗有名值(Q)标么值有名值(Q)标么值有名值(Q)标么值有名值(Q)标么值L,305. 10. 0386120. 09 0715. 30. 11 57420. 318L,305. 10. 0386120.090715. 30. 1157420. 318L,305. 10. 0 386120. 090715. 30. 11574 20. 318L,6010. 20. 0771240. 181530. 60. 23141320. 9981第 3 章电流电压互感器及变压器中性点的选择第 3. 1 节输电线路电流电压互感器的选择3. 1. 1 输电线路 CT的选择( 1 )CT 的作用电流互感器将商压回路中的电流变换为低压回路中的小电流，并将商压回路与低 压回路隔离， 使 他 们 之间不 存 在电的直接关系。阴, - 9- 额定的悄况下，电流互感器的二次侧电流取为 5A,这样可使继电保护装置和其 它二次回路的设计制造标 准化。电保护装置和其它二次回路设备工作千低电 压和小电流，不仅使造价降低，维护方便，而且也保证了运行人员的安全。1 )电流互感器二次回路必须有一点接地，否则当一，二次击穿时，造成威胁人 身和设备的安全。(2) CT的选择和配置型号： 电流互感 器的型号应根据作用环境条件与产品悄况选择。(1) PT 的作用电压互感器的作用是将一次侧窝电压成比例的变换为较低的电压， 实现了二次系统与一次系统的隔离，保证了工作人员的安全。电压互感器二次侧电压通常为100V, 这样 可以做到测蜇仪表及继电器的小型化和标准化。(2) PT 的配置原则 ： 型 式： 电 压互感器的型式应根据使用条件选择，在需要检查与监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互