《繼電保護(hù)課程設(shè)計 對已知線路設(shè)計三段式電流保護(hù)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《繼電保護(hù)課程設(shè)計 對已知線路設(shè)計三段式電流保護(hù)（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計 指導(dǎo)教師評語 平時（30） |修改（40） 報告（30） 總成績 專 業(yè)：電氣工程及其自動化 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院 2012年7月7日 1設(shè)計原始資料 1.1具體題目 如圖 1.1 所示網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)參數(shù)為 %=115/j3kV, Xg「15Q、XG2=10。、X^ =10 。，L = L =60km、L =40km、L =50km、L =30km、L =20km 線路阻抗 0.4。/km， 1 2 3 B-C C - D D - E ， Ki =1.2、Kii = Kiii=1.

2、15，I =300A，I =200A，I =150A，K =1.5, rel rel rel B-C max C一D max D一E max ss K =0.85 圖1.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖 試對線路進(jìn)行三段電流保護(hù)的設(shè)計。（說明：本報告將完成對2和9處的保護(hù)設(shè)計） 1.2要完成的內(nèi)容 （1） 保護(hù)的配置及選擇； （2） 短路電流計算（系統(tǒng)運(yùn)行方式的考慮、短路點(diǎn)的考慮、短路類型的考慮）; （3） 保護(hù)配合及整定計算； （4） 保護(hù)原理展開圖的設(shè)計； （5） 對保護(hù)的評價。 2設(shè)計要考慮的問題 2.1設(shè)計規(guī)程 2.1.1短路電流計算規(guī)程 在決定保護(hù)方式前，必須較詳細(xì)地

3、計算各短路點(diǎn)短路時，流過有關(guān)保護(hù)的短路電流， 然后根據(jù)計算結(jié)果，在滿足《繼電保護(hù)和自動裝置技術(shù)規(guī)程》和題目給定的要求條件下， 盡可能采用簡單的保護(hù)方式。其計算步驟及注意事項如下： （1） 系統(tǒng)運(yùn)行方式的考慮 需考慮發(fā)電廠發(fā)電容量的最大和最小運(yùn)行方式。 （2） 短路點(diǎn)的考慮 求不同保護(hù)的整定值和靈敏度時，應(yīng)注意短路點(diǎn)的選擇。 （3） 短路類型的考慮 相間短路保護(hù)的整定計算應(yīng)取系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路電流，以作動作電流整 定之用；而在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下計算兩相短路電流，以作計算靈敏度之用。 若采用電流電壓連鎖速斷保護(hù)，系統(tǒng)運(yùn)行方式應(yīng)采用正常運(yùn)行方式下的短路電流和 電壓的數(shù)值作為整定

4、之用。 2.1.2保護(hù)方式的選取及整定計算 采用什么保護(hù)方式，主要視其能否滿足規(guī)程的要求。能滿足要求時，所采用的保護(hù) 就可采用；不能滿足要求時，就必須采取措施使其符合要求或改用其他保護(hù)方式。 選用保護(hù)方式時，首先考慮采用最簡單的保護(hù)，以便提高保護(hù)的可靠性。當(dāng)采用簡 單保護(hù)不能同時滿足選擇性、靈敏性和速動性要求時，則可采用較復(fù)雜的保護(hù)方式。 選用保護(hù)方式時，可先選擇主保護(hù)，然后選擇后備保護(hù)。通過整定計算，檢驗(yàn)?zāi)芊?滿足靈敏性和速動性的要求。 當(dāng)采用的保護(hù)不能很好地滿足選擇性或速動性的要求時，允許采用自動重合閘來校 正選擇性或加速保護(hù)動作。 當(dāng)靈敏度不能滿足要求時，在滿足速動性的前下，

5、可考慮利用保護(hù)的相繼動作，以 提高保護(hù)的靈敏性。 在用動作電流、電壓或動作時間能保證選擇性時，不要采用方向元件以簡化保護(hù)。 后備保護(hù)的動作電流必須配合，要保證較靠近電源的上一元件保護(hù)的動作電流大于 下一元件保護(hù)的動作電流，且有一定的裕度，以保證選擇性。 2.2本設(shè)計的保護(hù)配置 2.2.1主保護(hù)配置 選用三段式電流保護(hù)，經(jīng)靈敏度校驗(yàn)可得電流速斷保護(hù)不能作為主保護(hù)。因此，主 保護(hù)應(yīng)選用三段式距離保護(hù)。 2.2.2后備保護(hù)配置 過電流保護(hù)作為后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)。 3短路電流計算 3.1等效電路的建立 由已知可得，線路的總阻抗的計算公式為： X = ZL 其中，Z 一線路單位

6、長度阻抗；L 一線路長度。 所以，將數(shù)據(jù)代入公式（3.1）可得各段線路的線路阻抗分別為： Xl1 = ZL] = 40 x （1 + 47%） x 0.4 = 23.5（。） X l3 = Z x L3 = 0.4 x 40 = 16（。） XBC = Z x Lb c = 0.4 x 50 = 20（。） XCD = Z x LC d = 0.4 x 30 = 12（。） X = Z x L = 0.4 x 20 = 8（。） 經(jīng)分析可知，最大運(yùn)行方式即阻抗最小時，則有兩臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，線路L「L3運(yùn) 行，由題意知G、 G連接在同一母線上，則 3 =（X + X ）1X（ +

7、 X =） +1 5 2 3 . + ）11= 1 0 （。6）） 15.52 G 1 L 1 G 3 G 3 其中，符號“ ||”表示并聯(lián)的意思。 同理，最小運(yùn)行方式即阻抗值最大，分析可知在只有G和L運(yùn)行，相應(yīng)地有： 1 1 X s = X g1 + X l1 = 15 + 23.5 = 38.5（。） 3.2保護(hù)短路點(diǎn)的選取 選取B、C、D、E點(diǎn)為短路點(diǎn)進(jìn)行計算。 3.3短路電流的計算 3.3.1最大方式短路電流計算 在最大運(yùn)行方式下流過保護(hù)元件的最大短路電流的公式為： 1=— k Z Z + Z 其中，E中一系統(tǒng)等效電源的相電動勢；Z.一短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的

8、阻抗; Z,一保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗；K中一短路類型系數(shù)、三相短路取1,兩 相短路取技。 2 (1)對于保護(hù)2,母線E最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)2的最大短路電流 為： kDmax X . + X BC + X cd 代入數(shù)據(jù)得： ■ = E +e + E ' WO 心 I smin BC CD (2)對于保護(hù)9,母線C在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)9的最大短路電流 為： I kCmax 代入數(shù)據(jù)得: I kCmax X + X =1.88 (k A) I kmin 其中，E中一系統(tǒng)等效電源的相電動勢； z l一短路點(diǎn)到保

9、護(hù)安裝處之間的阻抗。 所以帶入各點(diǎn)的數(shù)據(jù)可以計算得到各點(diǎn)的的最小短路電流為: 1 Emin 號 X 省 X 38.5 + 20 +12 + 8 = °'73(k A) I =己 X X 1 = 0.82(kA) Dmin 2 <3 38.5 + 2° +12 ' I = W x 空 x ——1——=°.98(k A) Cmin 2 <3 38.5 + 2° ? 3.3.2最小方式短路電流計算 在最小運(yùn)行方式下流過保護(hù)元件的最小短路電流的公式為： v'3 E = 甲 2 ZSmax + Z L Zsma廠保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗; 4保護(hù)的配合及整定計算

10、 4.1主保護(hù)的整定計算 4.1.1保護(hù)I動作電流的計算 最小保護(hù)范圍計算式為： 3 E 11 =—X 甲 861 2 Z smax + Z1Lmin 其中，E中一系統(tǒng)等效電源的相電動勢；Zsma—短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的阻抗；z - 線路單位長度的正序阻抗。 (1) 對于保護(hù)2,母線D最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)2的最大短路電流為： I ^D = 1.40( kA) 相應(yīng)的速斷定值為： Ii 2 = Ki] x I^D = 1.2x 1.40 = 1.68(kA) (2) 對于保護(hù)9,母線C最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)3的最大短路電流為： I ^C =

11、 1.88( kA) 相應(yīng)的速斷定值為： II 3 = Ki] XIC = 1.2 X 1.88 = 2.26(kA) 所以，以上計算表明，在運(yùn)行方式變化很大的情況下，電流速斷保護(hù)在較小運(yùn)行方 式下可能沒有保護(hù)區(qū)。 4.1.2保護(hù)II段動作電流的計算 限時電流速斷定值根據(jù)如下公式可以計算： In = Kn Ii set r e Is e t 其中，K n 一可靠系數(shù)，取值為1.15。 rel (1)整定保護(hù)2的限時電流速斷定值為： Ii = Ki x I 日.2 x 1.8 法 2 .26() rel k.C.max s e t . 2 線路末端(即D處)最小運(yùn)行方式下發(fā)生

12、兩相短路時的電流為： I '巨 E 二耳 115 百=0.82(泌) k.D.min 2 X + X + X 2 38.5 + 20 +12 所以保護(hù)2處的靈敏度系數(shù): K ii =-k.D.min — ■082 — 0.45 < 1.2 set.2 III 1.806 即不滿足K > 1.2的要求。 " sen (2)同理保護(hù)9的限時電流速斷定值為： ①與保護(hù)3的I段相配合 分支系數(shù)為： K — X- + X&3 + X%] + X%3 — 15 +10 + 23.5 +16 — 2 48 b 6 X：3 + X； * — 10 +16 —. 保護(hù)3的I段電流整定值

13、 為： n— Klel1 kCm疽 2.24(kA) 保護(hù)9的II段電流整定值為： I ii set.9 —Ki"— — re^ I 1 — K set.3 b 1.5 x 2.24 2.48 —1.35(k A) ②與保護(hù)4的I段相配合 發(fā)電機(jī)的短路電流值為: 115/ 1 KGmax " X + X^ + X = 23.5 + 皿 16 " 膏 G1 L1 L3 保護(hù)4的I段電流整定值為： 11 — Ki I — 1.2 x 1.22 — 1.46(kA) 保護(hù)9的II段電流整定值為：順 I ii — K ii 11 —1.15 x 1.46 — 1

14、.68(kA) set.9 rel set4 比較后取兩值較大者： Iii — Kii 11 — 1.15 x 1.46 — 1.68(KA) set .9 rel set4 保護(hù)9處的靈敏度系數(shù)為： Kii —-k. B .min ■—些—0.89 < 1.3 sen9 I ii 1.68 set 9 也不滿足Ksen'1.2的要求。 可見，由于運(yùn)行方式變化太大，2、9處的限時電流速斷的靈敏度遠(yuǎn)不能滿足要求。 4.2后備保護(hù)的整定計算 4.2.1動作電流的計算 過電流整定值計算公式為: IIII = set 、Ks ' L.max K re 其中，Kn一可

15、靠系數(shù)，取值為1.15； rel K ss一可靠系數(shù)，取值為1.5； Kre一可靠系數(shù)，取值為0.85。 所以有: I III — rel ss—D-Emax set.2 K rel 1.15 X1.5 X150 = 2.03 X150 = 0.3(kA) 0.85 對于9的III段存在分支系數(shù)， 因此，線路L1的最大電流值為: L1max B-Cmax —120(kA) K b 保護(hù)9的三段電流值為: I m set.9 rel ss L1max =0.244(kA) rel 4.2.2動作時間的計算 假設(shè)母線E過電流保護(hù)動作時限為

16、0.5s，保護(hù)的動作時間為: t m = 0.5 + 0.5 = 1( s) 1 t m = t m + 0.5 = 1.5( s) 2 1 t m = t m + 0.5 + 0.5 = 2.5( s) 9 一 4.2.3靈敏度校驗(yàn) 靈敏度的計算公式為: K sen I k.min I m set 保護(hù)2作為遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度為: K in ——E.min sen2 11 set.2 098 = 1.6 > 1.3 0.6 滿足作為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。 保護(hù)9作為遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度為： K in —D.min 082 = 1.33 >1.

17、3 set.9 I III 0.6 set.9 滿足作為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。 5二次展開原理圖的繪制 5.1保護(hù)測量電路 展開圖中交流回路和直流回路分開表示，分別如圖5.1和圖5.2所示。其特點(diǎn)是每 個繼電器的輸出量和輸出量根據(jù)實(shí)際動作的回路情況分別畫在途中不同的位置上，但任 然用同一個符號標(biāo)注，以便查對。在展開圖中，繼電器線圈和出點(diǎn)的連接盡量按故障后 的動作連接，自左而右，自上而下的排列。 交流電流回路 圖5.1保護(hù)交流電流回路圖 5.2保護(hù)跳閘電路 + wc - wc 圖5.2保護(hù)直流回路展開圖 6繼電保護(hù)設(shè)備的選擇 6.1電流互感器的選擇 互感

18、器是按比例變換電壓或電電流的設(shè)備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例 變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓（100V）或標(biāo)準(zhǔn)小電流（5A或10A，均指額定值），以便實(shí)現(xiàn)測量儀表、 保護(hù)設(shè)備及自動控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型，其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表 與繼電保護(hù)裝置等。同時互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。 （1） 小電流選線裝置用零序電流互感器； （2） 與DD11/60型繼電器配套使用的零序電流互感器； （3） 與DL11/0.2型繼電器配套使用的零序電流互感器； （4） 精度與容量（額定負(fù)荷）的關(guān)系。 國標(biāo)中規(guī)定：“在額定頻率及額定負(fù)荷下，電流誤差，相位差和復(fù)合誤差不超過

19、上 表所列限值?！彼运x零序電流互感器的容量要與二次回路（裝置及回路）阻抗匹配， 才能達(dá)到上表精度，如所選容量大時零序電流互感器在使用時將出現(xiàn)正誤差，反之則出 現(xiàn)負(fù)誤差。 6.2繼電器的選擇 正確選用繼電器的原則應(yīng)該是： （1） 繼電器的主要技術(shù)性能，如觸點(diǎn)負(fù)荷，動作時間參數(shù)，機(jī)械和電氣壽命等，應(yīng)滿 足整機(jī)系統(tǒng)的要求； （2） 繼電器的結(jié)構(gòu)型式（包括安裝方式）與外形尺寸應(yīng)能適合使用條件的需要； （3） 經(jīng)濟(jì)合理。 7保護(hù)的評價 在做繼電保護(hù)配置時我們應(yīng)該使配置的結(jié)果滿足繼電保護(hù)的基本要求，就是要保證 可靠性、選擇性、速動性和靈敏性?？墒沁@四個指標(biāo)在很多情況下是互相矛盾的，因此

20、我們要根據(jù)實(shí)際情況讓它們達(dá)到一定的平衡即可。 通過設(shè)計過程可以看出，在運(yùn)行方式變化很大的110kV多點(diǎn)原系統(tǒng)中，最大運(yùn)行方 式下三相短路的短路電流與最小運(yùn)行方式下得兩相的短路電流相差很大。按躲過最大運(yùn) 行方式下末端最大短路電流整定的電流速斷保護(hù)的動作值很大，最小運(yùn)行方式下靈敏度 不能滿足要求。限時電流速斷保護(hù)的定值必須與下一級線路電流速斷保護(hù)的定值相配 合，所以其定值也很大，靈敏度也均不能滿足要求。過電流整定按照躲過最大負(fù)荷電流 整定，其動作之受運(yùn)行方式的限制不大，作為近后備和遠(yuǎn)后備靈敏度都能滿足要求，一 般采用受運(yùn)行方式變化影響很小的距離保護(hù)。 參考文獻(xiàn) [1]張保會，尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].北京:中國電力出版社,2005. ⑵ 王永康.繼電保護(hù)與自動裝置[M].北京:中國鐵道出版社,1986.