繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)-2

繼電保護(hù)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告PAGEPAGE2繼電保護(hù)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)語：考勤（10）守紀(jì)（10）設(shè)計(jì)過程（40）設(shè)計(jì)報(bào)告（30）小組答辯（10）總成績(jī)（100）專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：電氣班姓名：學(xué)號(hào)：20指導(dǎo)教師：蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2013年7月18日1設(shè)計(jì)原始資料1.1具體題目如下圖所示網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)參數(shù)為:圖1.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖試對(duì)線路L1、L2、L3進(jìn)行距離保護(hù)的設(shè)計(jì)(說明:可讓不同的學(xué)生做1、2、3、4、5、8、9、處一至二處保護(hù)設(shè)計(jì)。)1.2要完成的內(nèi)容根據(jù)所給的資料,完成2和8處進(jìn)行距離保護(hù)的設(shè)計(jì)。具體要完成的內(nèi)容如下:(1)保護(hù)的配置及選擇;(2)整定阻抗的計(jì)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)分支系數(shù)的計(jì)算;(4)時(shí)間的整定;(5)靈敏度校驗(yàn);(6)保護(hù)設(shè)備的選擇。2設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容2.1設(shè)計(jì)規(guī)程距離保護(hù)是利用短路發(fā)生時(shí)電壓、電流同時(shí)發(fā)生變化的特征,測(cè)量電壓與電流的比值,該比值反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離,若短路點(diǎn)距離小于整定值則動(dòng)作的保護(hù)。(1)距離Ⅰ段保護(hù)為無延時(shí)的速動(dòng)段,只反應(yīng)本線路的故障,下級(jí)線路出口發(fā)生短路故障時(shí),應(yīng)可靠不動(dòng)作。(2)距離Ⅱ段的整定原則有二:①與相鄰線路距離保護(hù)Ⅰ段相配合;②與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合。本題中沒有涉及變壓器保護(hù),故與相鄰線路的Ⅰ段保護(hù)相配合。(3)距離Ⅲ段保護(hù)的整定原則有三:①按與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù)Ⅱ段或Ⅲ段配合整定;②按與相鄰下級(jí)變壓器的電流、電壓保護(hù)相配合;③按躲過正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗整定。本次整定計(jì)算中采用第③種方法進(jìn)行計(jì)算。2.2保護(hù)配置(1)主保護(hù)配置:選用三段式距離保護(hù),距離Ⅰ段保護(hù)和距離Ⅱ段作為主保護(hù)。(2)后備保護(hù)配置:距離Ⅲ段保護(hù)作為近后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)。3等效電路的建立題目中已知條件為單位長(zhǎng)度線路阻抗以及各段線路長(zhǎng)度,由此,進(jìn)行基本數(shù)據(jù)計(jì)算如下:,,。由以上的基本計(jì)算得其等效電路圖如下3.1所示。圖3.1等效電路圖4保護(hù)的配合及整定計(jì)算4.1保護(hù)2處距離保護(hù)的整定計(jì)算(1)保護(hù)2處距離Ⅰ段保護(hù)(主保護(hù))的整定計(jì)算:①阻抗整定:距離保護(hù)Ⅰ段的整定值計(jì)算公式為:(4.1)則保護(hù)2的整定阻抗為:其中:—距離Ⅰ段保護(hù)的可靠系數(shù),其值為0.85;—被保護(hù)線路的整體阻抗值,其值為12。②動(dòng)作時(shí)間整定:距離Ⅰ段保護(hù)為速動(dòng)段保護(hù),無延時(shí),所以:。(2)保護(hù)2處距離Ⅱ段保護(hù)(主保護(hù))的整定計(jì)算:①阻抗整定:距離保護(hù)Ⅱ段的整定值計(jì)算公式為(按與相鄰下一級(jí)相鄰線路距離保護(hù)Ⅰ段配合計(jì)算):(4.2)由(4.1)式可得:由于C—E之間不存在分支問題,可得分支系數(shù),所以:其中:—距離Ⅰ段保護(hù)的可靠系數(shù),其值為0.85;—保護(hù)1處距離Ⅰ段的阻抗整定值。②動(dòng)作時(shí)間整定:其中:—保護(hù)1處距離Ⅰ段的整定時(shí)間,為速動(dòng)段,其值為0,并取=0.5s。③靈敏度校驗(yàn):靈敏度的計(jì)算公式為:(4.3)由(4.3)式可得:,滿足對(duì)靈敏度的要求。(3)保護(hù)2處距離Ⅲ段保護(hù)(后備保護(hù))的整定計(jì)算:①阻抗整定:距離Ⅲ段保護(hù)的計(jì)算公式為:(4.4)其中:則:其中:—距離Ⅲ段保護(hù)的可靠系數(shù),其值為0.85;—最小負(fù)荷阻抗;—電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)系數(shù),取值1.5;—阻抗測(cè)量元件的返回系數(shù),取值1.2。②動(dòng)作時(shí)間整定:由于不應(yīng)小于震蕩周期1.5~2.0s,所以,選擇。③靈敏度校驗(yàn):當(dāng)保護(hù)2作為近后備時(shí),其靈敏度校驗(yàn)公式為:(4.5),滿足要求。當(dāng)保護(hù)2作為遠(yuǎn)后備時(shí),其靈敏度校驗(yàn)公式為:(4.6)由于C—E之間不存在分支問題,所以可得分支系數(shù),所以:,滿足要求。4.2保護(hù)8處主保護(hù)的整定計(jì)算(1)保護(hù)8處距離Ⅰ段保護(hù)(主保護(hù))的整定計(jì)算:①阻抗整定:②動(dòng)作時(shí)間整定:距離Ⅰ段保護(hù)為速動(dòng)段,無延時(shí),所以:。(2)保護(hù)8處距離Ⅱ段保護(hù)(主保護(hù))的整定計(jì)算:①阻抗整定:求分支系數(shù)的等效電路圖如下圖4.1所示。圖4.1分支系數(shù)計(jì)算等效電路圖由上面等效電路圖可得:從而可得:②動(dòng)作時(shí)間整定:③靈敏度校驗(yàn):,滿足要求。(3)保護(hù)8處距離Ⅲ段保護(hù)(后備保護(hù))的整定計(jì)算:①阻抗整定:按與相鄰下一級(jí)保護(hù)(即保護(hù)3)的距離Ⅱ段保護(hù)相配合整定。(4.7)其中:則可得:②動(dòng)作時(shí)間整定:③靈敏度校驗(yàn):當(dāng)保護(hù)8作為近后備保護(hù)時(shí),其靈敏度校驗(yàn)如下:,滿足要求。當(dāng)保護(hù)8作為遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí),其靈敏度校驗(yàn)如下:,不滿足要求,故保護(hù)8不能作為保護(hù)3的遠(yuǎn)后備。上式中,由于電源的電抗為定值,所以:。5繼電保護(hù)設(shè)備的選擇5.1電流互感器的選擇互感器是按比例變換電壓或電電流的設(shè)備。其功能主要是將大電流按比例變換標(biāo)準(zhǔn)小電流(5A或10A,均指額定值),以實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x表、保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化,其一次側(cè)接在一次系統(tǒng),二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表與繼電保護(hù)裝置等。同時(shí)還可用來隔開高電壓系統(tǒng),以保證人身和設(shè)備的安全。根據(jù)電流互感器安裝處的電網(wǎng)電壓、最大工作電流和安裝地點(diǎn)要求,選型號(hào)為L(zhǎng)CWB6-110W2屋外型電流互感器。5.3電壓互感器的選擇電壓互感器一次側(cè)并聯(lián)在電力回路中,二次側(cè)額定電壓通常為100V(或V),由于負(fù)載阻抗很大,相當(dāng)于空載運(yùn)行。使用中二次側(cè)不允許短路,為安全起見,二次繞組應(yīng)該接地。選型的兩個(gè)重要參量為誤差和準(zhǔn)確度,兩者均與功率因數(shù)有關(guān)。依照以上所述,進(jìn)行電壓互感器選型,如選擇型號(hào)為JSQXF—110ZH—110kV。5.2繼電器的選擇而在距離保護(hù)中,要采用阻抗繼電器,其作用是在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí),通過比較測(cè)量阻抗與整定阻抗來確定故障位置是區(qū)內(nèi)還是區(qū)外。若為區(qū)內(nèi)故障,可靠跳閘;若為區(qū)外故障,則可靠不動(dòng)作。對(duì)于描述阻抗繼電器,可以通過動(dòng)作特性和動(dòng)作方程加以描述,并通過動(dòng)作特性與動(dòng)作方程,選擇合適的阻抗繼電器。依據(jù)以上原則,選擇阻抗繼電器LZ-21,其阻抗特性為方位圓特性。6原理圖繪制6.1絕對(duì)值比較原理的實(shí)現(xiàn)由于所選擇的阻抗繼電器具有方向圓特性,所以依據(jù):,并且可得:所以可得絕對(duì)值比較的電壓形成回路如下圖6.1所示。圖6.1絕對(duì)值比較的電壓形成電路6.2保護(hù)跳閘回路原理保護(hù)跳閘部分主要由啟動(dòng)回路、測(cè)量回路和邏輯回路三部分構(gòu)成。保護(hù)跳閘部分的電路圖如下圖6.2所示。啟動(dòng)回路主要由起動(dòng)元件組成,啟動(dòng)元件可由電流繼電器、阻抗繼電器、負(fù)序電流繼電器或負(fù)序零序電流增量繼電器構(gòu)成;測(cè)量回路的Ⅰ段和Ⅱ段,由公用阻抗繼電器1、2ZKJ組成,而第Ⅲ段由測(cè)量阻抗繼電器3ZKJ組成。測(cè)量回路是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離,用以判斷故障處于那一段保護(hù)范圍;邏輯回路主要由門電路和時(shí)間電路組成。與門電路包括與門Y1、Y2、或門H和禁止門JZ,用以分析判斷是否應(yīng)該跳閘。圖6.2保護(hù)跳閘回路7小結(jié)電流、電壓保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠,在35kV及以下電壓等級(jí)的電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。但是它們的保護(hù)范圍與靈敏度受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較大,難以滿足更高電壓等級(jí)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的要求。而距離保護(hù)能夠滿足更高電壓等級(jí)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)快速、有選擇性的切除故障元件的要求,從而得到廣泛應(yīng)用。本次