繼電保護(hù)課程設(shè)計

繼電保護(hù)原理課程設(shè)計報告評語：考勤（10）守紀(jì)（10）設(shè)計過程（40）設(shè)計報告（30）小組答辯（10）總成績（100）專業(yè)：電氣工程及其自動化班 級： 電氣1004姓 名： 王英帥學(xué) 號： 201009341指導(dǎo)教師： 趙峰蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院2013年7月18日繼電保護(hù)原理課程設(shè)計報告1設(shè)計原始資料具體題目如下圖所示網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)參數(shù)為：E甲=115/J3 kV，Xgi=15Q、Xg3 =10Q ,L=60km，L3 =40km，LBC =50km,L=30km,L=20km,線路阻抗0.4Q/km,Ki=1.2、Kn=Kiii=1.15,1 =300A、C-D D-E rel relrel B-C.maxICD =200A、IDE=150A,Kss=1.5,K=0.85要完成的任務(wù)我要完成的是對保護(hù)5和保護(hù)3進(jìn)行三段電流保護(hù)的整定設(shè)計，本次課程設(shè)計通過對線路的主保護(hù)和后備保護(hù)的整定計算來滿足對各段電流及時間的要求。2設(shè)計的課題內(nèi)容設(shè)計規(guī)程根據(jù)規(guī)程要求110kV線路保護(hù)包括完整的三段相間距離保護(hù)、三段接地距離保護(hù)、三段零序方向過流保護(hù)和低頻率保護(hù)，并配有三相一次重合閘功能、過負(fù)荷告警功能，跳合閘操作回路。在本次課程設(shè)計中涉及的是三段過流保護(hù)。其中，I段、II段可方向閉鎖，從而保證了保護(hù)的選擇性。本設(shè)計保護(hù)配置主保護(hù)配置主保護(hù)：反映整個保護(hù)元件上的故障并能最短的延時有選擇的切出故障的保護(hù)。在本設(shè)計中，I段電流速斷保護(hù)、II段限時電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)。后備保護(hù)配置繼電保護(hù)原理課程設(shè)計報告后備保護(hù)：主保護(hù)拒動時，用來切除故障的保護(hù)，稱為后備保護(hù)。作為下級主保護(hù)拒動和斷路器拒動時的遠(yuǎn)后備保護(hù)，同時作為本線路主保護(hù)拒動時的近后備保護(hù)，在本次設(shè)計中，III段定時限過電流保護(hù)作為后備保護(hù)。3短路電流的計算等效電路的建立本次課程設(shè)計線路等效阻抗如圖1所示。圖1線路的等效阻抗短路點的選取當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)中任意點發(fā)生三相或兩相短路時，流過短路點與電源線路中的短路電流可近似計算式為其中，E①一系統(tǒng)等效電源的相電動勢Z1一短路點至保護(hù)安裝處之間的阻抗kZ一保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗sK「短路類型系數(shù),三相短路取1,兩相短路取?日短路電流的計算繼電保護(hù)原理課程設(shè)計報告最大方式運行下的短路電流在保護(hù)5和保護(hù)3配合時，由于兩處保護(hù)流過的電流不同，所以想要計算整定一定要考慮最小分支系數(shù)，最小分支系數(shù)為:Kb.minX+Kb.minX+Z+X+Z=-G——L1——G3__L3XG1+ZL15+24+10+12?5 =1.5715+24對于繼電保護(hù)而言，最大運行方式是指在相同地點發(fā)生相同類型的短路時流過保護(hù)安裝處的電流最大，其對應(yīng)的系統(tǒng)的等值阻抗最小，等效電源最小阻抗值為G1+ZL〃/XG3+ZL)=39//22=14.07QG1在最大方式下，各母線的最大電流為IkC.maxIkA.maxE

z—^z―

s.min B-CE

IkC.maxIkA.maxE

z—^z―

s.min B-CE

^ 林高二上95kAX+Z+Z 10+16+24115”3:1.33kAG3 L3IkB.maxIkD.maxXG3+l 10+16E

^ L1 _=115v3=2.56kA115v;3 …… =1.42kAZ.+ZBC+ZCD14.07+20+12最小方式短路電流最小運行方式是指在相同地點發(fā)生相同類型的短路時流過保護(hù)安裝處的電流最小，其對應(yīng)系統(tǒng)的等值阻抗最大，等效電源最大阻抗值為Zs二Zs.max=XG1+加在最小方式下，各母線的最小電流為I=9I=2.22kAkB.min 2kB.maxI=-I=1.15kA

kA.min2kA.maxr.<3E忑115<3I= p =——x =0.97kAkC.min 2Z+Z2 39+20 .I二色 ET :皂x115-二0.81kAkD.min2Z +ZBC+ZCD2 39+20+12 .繼電保護(hù)原理課程設(shè)計報告4保護(hù)配合與整定計算主保護(hù)的整定計算動作值保護(hù)3的I段整定電流為Ii=Ki]. =1.95x1.2=2.34kA保護(hù)5的I段整定電流為.."ax11=KiI=1.2x2.56=3.07kA保護(hù)3的II段整定電流為優(yōu)皿,L,2=—=L2x==；1kAIii=KiiIi=1.15x1.71=1.96kAset.3relset.2保護(hù)5與保護(hù)8配合時，保護(hù)5的II段整定電流為=KiI=1.2x1.33=1.60kAset.8 relk.A.max=KII11=1.15x1.60=1.83kAset.5 relset.8保護(hù)5與保護(hù)3配合時，由于兩段線路上的電流不同，所以在計算整定值時應(yīng)考慮到最小分支系數(shù)，此時保護(hù)5的II段整定電流為Kii1.15Iii=-re^11 =——x2.34=1.73kAset.5Kset.31.56b.min4.1.2動作時間在本次課程設(shè)計中，為了滿足可靠性，主保護(hù)中的電流速斷保護(hù)要瞬時動作，所以動作時間可認(rèn)為是0s，而定時限過電流保護(hù)應(yīng)延時一定時間后在動作（A/一般可取0.5s），從而滿足延時后主保護(hù)的能有效的切除故障。各保護(hù)的時限為11=11=0s3 5tii=ti+Attii=max%+At,ti+At}4.1.3靈敏度校驗為了能夠保護(hù)本線路的全長，限時電流速斷保護(hù)必須在系統(tǒng)最小運行方式下線路末端發(fā)生兩相短路時，具有足夠的反應(yīng)能力，這個靈敏度系數(shù)的含義為繼電保護(hù)原理課程設(shè)計報告K二senK二sen保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時故障參數(shù)的計算值保護(hù)裝置的動作參數(shù)值保護(hù)3的靈敏度為K=-k.C.min=0.5<1.2set.3由于保護(hù)3的靈敏度不符合要求，那就意味著將來真正發(fā)生故障的時候，當(dāng)有不利因素影響保護(hù)可能啟動不了，達(dá)不到保護(hù)線路全長的目的，這是不允許的。為了解決這個問題，通常都是考慮降低限時電流速斷的整定值，使之與下級線路的限時電流速斷相配合，所以在滿足靈敏度要求的前提下取K=1.2IIIset.3—k.C.minIIIset.3Ksen通過計算可知，降低保護(hù)3的電流整定值為0.81A,這樣其動作時限就應(yīng)該選擇得比下級線路限時速斷的時間在高一個時間段，此時限時電流速斷的動作時限為1?1.2s,即/ii=1s?？梢?，保護(hù)范圍的伸長，必然將導(dǎo)致動作時限的升高，在這種情況下也可以3加裝距離保護(hù)共同構(gòu)成主保護(hù)來滿足要求。當(dāng)保護(hù)5和保護(hù)8配合時靈敏度為K=-k.B.min=1,22>1.2set.5當(dāng)保護(hù)5和保護(hù)3配合時靈敏度為K=IkBmin=1.3>1.2senIIIset.5由靈敏度校驗可知，保護(hù)5的II段靈敏度系數(shù)滿足要求。4.2后備保護(hù)的整定與計算由以上分析可知，定時過電流保護(hù)作為后備保護(hù)，當(dāng)主保護(hù)拒動時，后備保護(hù)起作用切除故障，在本次課程設(shè)計中，通過對保護(hù)3和5的III段電流整定來對后備保護(hù)進(jìn)行整定與計算。動作值保護(hù)3的III段電流為KiiiK ,,Iiiiset.3relssIIiiiset.3K L.B-Cmaxre保護(hù)5的III段電流為繼電保護(hù)原理課程設(shè)計報告IiiiIiii=KiiiIset.5relss.maxKiiiK rel ss-IKL.B-Cmax=0.608kA其中，Kre其中，Kre為返回系數(shù)，reKss為啟動系數(shù)。動作時間保護(hù)3的III段時限為t;i=1.5s保護(hù)5的III段時限為1511=2s靈敏度TOC\o"1-5"\h\z保護(hù)3作為近后備靈敏度為K=Li=1.6>1.2sen IIIIset.3保護(hù)3作為遠(yuǎn)后備靈敏度為K=么士=1.3>1.2sen Iiiiset.3保護(hù)5作為近后備靈敏度為K=4』=3.65>1,2sen IIIIset.5保護(hù)5作為遠(yuǎn)后備靈敏度為K =Iki=1.6>1.2sen Iiiiset.5由計算可知，后備保護(hù)靈敏度都滿足要求，在本次課設(shè)中，主保護(hù)拒動時，后備保護(hù)完成可以起到作用。5電流互感器的選擇本設(shè)計中使用較多的是電流互感器，所以對電流互感器的選擇就顯得尤為重要，常用的電流互感器按其安裝方式可分為單獨安裝的和設(shè)備附屬兩大類，單獨安裝式電流互感器其結(jié)構(gòu)多為油浸式，設(shè)備附屬式電流互感器其結(jié)構(gòu)多為澆注絕緣式。由于油浸式互感器具有結(jié)構(gòu)簡單，散熱快，傳導(dǎo)均勻，易修復(fù)，價格與其他形式絕緣的干式互感器相比較低，便于操作等優(yōu)點。所以在本次課程選用油浸式互感器即選LCWB7-220戶外型電流互感器。6原理圖的繪制在繪制原理圖時可分為保護(hù)測量電路和保護(hù)跳閘電路，分別如圖2和圖3所示。保護(hù)測量電路體現(xiàn)了對電流的采集和測量的過程，滿足了相間短路時對于故障的切除，保護(hù)跳閘回路則主要體現(xiàn)了線路短路時的跳閘過程，原理圖是對三段保護(hù)的跳閘原理進(jìn)行了圖示的解釋。繼電保護(hù)原理課程設(shè)計報告電流速斷保護(hù)限時電流速斷保護(hù)定時過電流保護(hù)跳閘回路電流速斷保護(hù)限時電流速斷保護(hù)定時過電流保護(hù)跳閘回路繼電保護(hù)原理課程設(shè)計報告7結(jié)論由于三段的動作電流和動作時間整定的均不同，各自動作的條件和時間順序也就有了先后。發(fā)生故障時，主保護(hù)先動作，當(dāng)主保護(hù)拒動時，后備保護(hù)動作，保證故障能順利切除。使用I段、II段或III段電流保護(hù)，其優(yōu)點主要有：簡單、可靠，并且在一般情況下也能夠滿足快速切除故障的要求，保護(hù)的缺點：它直接受電網(wǎng)的接線以及電力系統(tǒng)的運行方式的變化的影響，如整定值必須按系統(tǒng)最大運行方式來選擇，而靈敏性則必須用系統(tǒng)最小運行方式來校驗，這就使它往往不能滿足靈敏系數(shù)或保護(hù)范圍的要求。因此在電網(wǎng)中特別是在35kV及以下較低電壓的網(wǎng)絡(luò)中獲得廣泛的應(yīng)用，