高压配电网E继电保护设计与断路器事故预防

论文总字数：22873字

摘 要

电力系统继电保护是一种在电力系统发生不正常运行状态时或电气设备产生故障时动作于断路器跳闸或发生报警信号的一种自动保护装置。在实际生活中，输电线路的常见故障有两相短路和三相短路故障，一般通过采用距离保护与零序保护等方式。本次设计首先对保护对象进行原理分析，通过绘制序网图的方式计算两种运行方式下的三相短路电流、两相短路电流和零序电流等参数。保护的整定计算重点包括一条110kV线路，一条10kV线路和主变中压侧保护。文末根据相关资料对断路器事故预防进行专题探究。

关键词：配电网；继电保护；故障分析；整定计算；事故预防

Design of Relay Protection for High Voltage Distribution Network E and Accident Prevention of circuit breaker

Abstract

Power System relay protection is a kind of automatic protection device which acts on circuit breaker trip or alarm signal when power system is in abnormal operation or when electrical equipment is out of order. In actual life, the common faults of transmission line are two-phase short circuit and three-phase short circuit, usually through the use of distance protection and zero-sequence protection. This design first carries on the principle analysis to the protection object, calculates three-phase short-circuit current, two-phase short-circuit current and zero-sequence current under two kinds of operation mode through drawing the sequence network diagram. The setting calculation emphasis of protection includes one 110kV line, one 10kV line and middle voltage side protection of main transformer. At the end of the paper, the accident prevention of circuit breaker is discussed according to the related data.

Keywords：Distribution network；Relay protection；Failure analysis；Setting calculation；Accident prevention

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景与研究意义 1

1.2 国内外研究综述 1

1.3 主要研究内容与研究流程 2

1.4 章节安排 2

第二章 故障分析 3

2.1 概述 3

2.1.1 一次设备说明 3

2.1.2 一次接线简图的说明 3

2.1.3 运行方式的说明 4

2.1.4 故障分析具体任务 6

2.2阻抗网络与化简 7

2.2.1 正序、负序网络及化简 7

2.2.2 零序网络及化简 9

2.3短路计算 10

2.3.1 电流的计算 10

2.3.2电压的计算 11

2.4 计算结果 13

第三章 整定计算 19

3.1 保护配置及整定计算任务分析 19

3.2输电线路距离保护整定 19

3.2.1整定思路 19

3.2.2距离保护Ⅱ段 21

3.2.3距离保护Ⅲ段 22

3.3输电线路的零序电流整定 22

3.3.1整定思路 22

3.3.2零序Ⅰ段的整定 23

3.3.3零序Ⅱ段的整定 23

3.3.4零序Ⅲ段的整定 23

3.3.5零序Ⅳ段的整定 23

3.4其他保护 24

3.4.1整定思路 24

3.4.2复压闭锁过流保护 24

3.4.3零序过流保护 24

3.4.4相间短路电流电压保护 25

3.5整定计算结果 26

第四章 二次回路设计 28

4.1 概述 28

4.2 电流电压回路 28

4.3 110kV线路控制信号回路 29

4.4 110kV线路隔离开关操作回路 30

第五章 断路器事故预防措施研究 32

5.1 概述 32

5.2 断路器的原理与构造 32

5.3断路器的运行、检修与维护 32

5.3.1断路器的检查 32

5.3.2断路器的维护 32

第六章 结论 34

致 谢 35

参考文献 36

第一章 绪论

1.1研究背景与研究意义

110kV高压配电网由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器等设施组成，是在电力网中起分配电能作用的网络，配电网的故障大多起因于设备质量和自然灾害。输电线路的故障分为单相接地故障、两相短路故障、两相接地故障等5种类别，最常见的是单相接地故障，占到故障总数的90%以上。

本次设计以江苏南部某经济开发区新建220千伏输变电工程为背景，重点进行110kV部分的二次设计。110kV输电线路继电保护在实际应用过程中，常出现整定计算错误、接线错误、功能配置失当等问题产生安全隐患。因此，进行断路器事故预防可以防止事故扩大，保证系统安全运行。

针对上述问题，本次设计利用实际参数，在对该电网进行故障分析基础上，结合新型数字式继电保护装置，对110kV输电线路、主变压器、配电系统进行整定计算及二次回路简要设计。同时，根据《防止电力生产事故的二十五项重点要求》与继电保护专业相关的部分条款，研究断路器事故预防的具体安全措施可以进一步确保继电保护的选择性、速动性、可靠性及灵敏性，实现电力系统的自动化和远动化。

1.2 国内外研究综述

传统变电站通过对电气一次设备的智能化升级和对二次设备的分层以及趋向于使用互联网进行信息交流的改进正逐步演化成为数字化变电站。而在可期的未来，一旦实现一、二次设备的统一集成，更为先进的智能化变电站终将成为电力系统配电网的主导模式。而随着电力系统结构的愈加复杂，对继电保护的可靠性提出了新的挑战。

所设计的保护目前保护原理主要有失灵保护、自动重合闸、三相不一致保护等。失灵保护的优势在于判据考虑全面且整定简单，防误动能力强，自检功能完善。整定计算是用来确定保护配置方式，保证选型，整定值和运行使用的要求。如果不进行整定计算，将无法根据全局来设计保护，这将导致所设计的保护不能贴合配电网的实际要求，无法满足继电保护的“四性”要求。

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