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)

1、<p>　　電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級： 　</p><p>　　姓 名： 　　 </p><p>　　學(xué) 號： 　　 </p>

2、<p>　　指導(dǎo)教師： 　　 </p><p>　　2012 年 7月 7日</p><p><b>　　1 設(shè)計原始資料</b></p><p><b>　　1.1 具體題目</b></p><p>　　如圖1.1所示網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)參數(shù)為=115/kV，=15Ω

3、、=10Ω、=10Ω， ==60km、=40km、=50km、=30km、=20km，線路阻抗0.4Ω/km，=1.2、==1.15，=300A，=200A，=150A，=1.5，=0.85</p><p>　　圖1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖</p><p>　　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）</p><p>　　1.2 要完成的內(nèi)

4、容</p><p>　?。?）保護(hù)的配置及選擇； </p><p>　?。?）短路電流計算（系統(tǒng)運行方式的考慮、短路點的考慮、短路類型的考慮）； </p><p>　?。?）保護(hù)配合及整定計算； </p><p>　?。?）保護(hù)原理展開圖的設(shè)計； </p><p>　?。?）對保護(hù)的評價。</p><

5、;p>　　2 設(shè)計要考慮的問題</p><p><b>　　2.1 設(shè)計規(guī)程</b></p><p>　　2.1.1 短路電流計算規(guī)程</p><p>　　在決定保護(hù)方式前，必須較詳細(xì)地計算各短路點短路時，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

6、計算步驟及注意事項如下：</p><p>　　（1）系統(tǒng)運行方式的考慮</p><p>　　需考慮發(fā)電廠發(fā)電容量的最大和最小運行方式。</p><p><b>　?。?）短路點的考慮</b></p><p>　　求不同保護(hù)的整定值和靈敏度時，應(yīng)注意短路點的選擇。</p><p>　?。?）短路類型

7、的考慮</p><p>　　相間短路保護(hù)的整定計算應(yīng)取系統(tǒng)最大運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)最小運行方式下計算兩相短路電流，以作計算靈敏度之用。</p><p>　　若采用電流電壓連鎖速斷保護(hù)，系統(tǒng)運行方式應(yīng)采用正常運行方式下的短路電流和電壓的數(shù)值作為整定之用。</p><p>　　2.1.2 保護(hù)方式的選取及整定計算</p>

8、<p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　選用保護(hù)方式時，可先選擇主保護(hù)，然后

9、選擇后備保護(hù)。通過整定計算，檢驗?zāi)芊駶M足靈敏性和速動性的要求。</p><p>　　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。</p><p>　　當(dāng)靈敏度不能滿足要求時，在滿足速動性的前下，可考慮利用保護(hù)的相繼動作，以提高保護(hù)的靈敏性。</p><p>　　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

10、向元件以簡化保護(hù)。</p><p>　　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。</p><p>　　2.2 本設(shè)計的保護(hù)配置</p><p>　　2.2.1 主保護(hù)配置</p><p>　　選用三段式電流保護(hù)，經(jīng)靈敏度校驗可得電流速斷保護(hù)不能作為主保護(hù)。因

11、此，主保護(hù)應(yīng)選用三段式距離保護(hù)。</p><p>　　2.2.2 后備保護(hù)配置</p><p>　　過電流保護(hù)作為后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)。</p><p><b>　　3 短路電流計算</b></p><p>　　3.1 等效電路的建立</p><p>　　由已知可得,線路的總阻抗的計算公式為：&l

12、t;/p><p>　　其中，—線路單位長度阻抗；—線路長度。</p><p>　　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：</p><p>　　經(jīng)分析可知，最大運行方式即阻抗最小時，則有兩臺發(fā)電機運行，線路、運行，由題意知、連接在同一母線上，則 </p><p>　　其中，符號“||”表示并聯(lián)的意思。</p>

13、<p>　　同理，最小運行方式即阻抗值最大，分析可知在只有和運行，相應(yīng)地有：</p><p>　　3.2 保護(hù)短路點的選取</p><p>　　選取B、C、D、E點為短路點進(jìn)行計算。</p><p>　　3.3 短路電流的計算</p><p>　　3.3.1 最大方式短路電流計算</p><p>　　在最

14、大運行方式下流過保護(hù)元件的最大短路電流的公式為：</p><p>　　其中，—系統(tǒng)等效電源的相電動勢； —短路點至保護(hù)安裝處之間的阻抗； </p><p>　　—保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗；—短路類型系數(shù)、三相短路取1，兩相短路取。</p><p>　?。?）對于保護(hù)2，母線E最大運行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)2的最大短路電流為：</p>&l

15、t;p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p>　　對于保護(hù)9，母線C在最大運行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)9的最大短路電流為：</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p>　　3.3.2 最小方式短路電流計算</p><p>　　在最小運行方式下流過保護(hù)元件的最

16、小短路電流的公式為：</p><p>　　其中，—系統(tǒng)等效電源的相電動勢；—保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗； </p><p>　　—短路點到保護(hù)安裝處之間的阻抗。</p><p>　　所以帶入各點的數(shù)據(jù)可以計算得到各點的的最小短路電流為：</p><p>　　4 保護(hù)的配合及整定計算</p><p>　　4.1

17、主保護(hù)的整定計算</p><p>　　4.1.1 保護(hù)I動作電流的計算</p><p>　　最小保護(hù)范圍計算式為：</p><p>　　其中 ，—系統(tǒng)等效電源的相電動勢；—短路點至保護(hù)安裝處之間的阻抗； —線路單位長度的正序阻抗。</p><p>　　(1)對于保護(hù)2，母線D最大運行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)2的最大短路電流為：</p

18、><p><b>　　相應(yīng)的速斷定值為：</b></p><p>　　(2)對于保護(hù)9，母線C最大運行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)3的最大短路電流為：</p><p><b>　　相應(yīng)的速斷定值為：</b></p><p>　　所以，以上計算表明，在運行方式變化很大的情況下，電流速斷保護(hù)在較小運行方式下可

19、能沒有保護(hù)區(qū)。</p><p>　　4.1.2保護(hù)II段動作電流的計算</p><p>　　限時電流速斷定值根據(jù)如下公式可以計算：</p><p>　　其中，—可靠系數(shù)，取值為1.15。</p><p>　　（1）整定保護(hù)2的限時電流速斷定值為：</p><p>　　線路末端（即D處）最小運行方式下發(fā)生兩相短路時的電流

20、為： </p><p>　　所以保護(hù)2處的靈敏度系數(shù)為：</p><p><b>　　即不滿足的要求。</b></p><p>　?。?）同理保護(hù)9的限時電流速斷定值為：</p><p>　?、倥c保護(hù)3的Ⅰ段相配合</p><p><b>　　分支系數(shù)為：</b></p

21、><p>　　保護(hù)3的Ⅰ段電流整定值為：</p><p>　　保護(hù)9的Ⅱ段電流整定值為：</p><p>　　②與保護(hù)4的Ⅰ段相配合</p><p>　　發(fā)電機的短路電流值為：</p><p>　　保護(hù)4的Ⅰ段電流整定值為：</p><p>　　保護(hù)9的Ⅱ段電流整定值為：</p>&l

22、t;p>　　比較后取兩值較大者：</p><p>　　保護(hù)9處的靈敏度系數(shù)為：</p><p>　　也不滿足≥1.2的要求。</p><p>　　可見，由于運行方式變化太大，2、9處的限時電流速斷的靈敏度遠(yuǎn)不能滿足要求。</p><p>　　4.2 后備保護(hù)的整定計算</p><p>　　4.2.1 動作電流的計

23、算</p><p>　　過電流整定值計算公式為：</p><p>　　其中，—可靠系數(shù)，取值為1.15；—可靠系數(shù)，取值為1.5；</p><p>　　—可靠系數(shù)，取值為0.85。</p><p><b>　　所以有:</b></p><p>　　對于9的Ⅲ段存在分支系數(shù)，因此，線路L1的最大電流

24、值為：</p><p>　　保護(hù)9的三段電流值為：</p><p>　　4.2.2 動作時間的計算</p><p>　　假設(shè)母線E過電流保護(hù)動作時限為0.5s，保護(hù)的動作時間為：</p><p>　　4.2.3 靈敏度校驗</p><p>　　靈敏度的計算公式為：</p><p>　　保護(hù)2作為

25、遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度為：</p><p>　　滿足作為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。</p><p>　　保護(hù)9作為遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度為：</p><p>　　滿足作為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。</p><p>　　5 二次展開原理圖的繪制</p><p>　　5.1 保護(hù)測量電路</p><p>　　展

26、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。其特點是每個繼電器的輸出量和輸出量根據(jù)實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。</p><p>　　圖5.1 保護(hù)交流電流回路圖</p><p><b>　　5.2保護(hù)跳閘電路</b>

27、</p><p>　　圖5.2 保護(hù)直流回路展開圖</p><p>　　6 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇</p><p>　　6.1 電流互感器的選擇</p><p>　　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)，以便實現(xiàn)測量儀表、保護(hù)設(shè)備及自動控制

28、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。</p><p>　　（1）小電流選線裝置用零序電流互感器；</p><p>　?。?）與DD11/60型繼電器配套使用的零序電流互感器；</p><p>　?。?）與DL11/0.2型繼電器配套使用的零序電流互感器 ；</p&

29、gt;<p>　?。?）精度與容量（額定負(fù)荷）的關(guān)系。</p><p>　　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。</p><p>　　6.2 繼電器的選擇</p>

30、<p>　　正確選用繼電器的原則應(yīng)該是：</p><p>　　(1)繼電器的主要技術(shù)性能，如觸點負(fù)荷，動作時間參數(shù)，機械和電氣壽命等，應(yīng)滿足整機系統(tǒng)的要求；</p><p>　　(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；</p><p><b>　　(3)經(jīng)濟(jì)合理。</b></p><

31、p><b>　　7 保護(hù)的評價</b></p><p>　　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。可是這四個指標(biāo)在很多情況下是互相矛盾的，因此我們要根據(jù)實際情況讓它們達(dá)到一定的平衡即可。</p><p>　　通過設(shè)計過程可以看出，在運行方式變化很大的110kV多點原系統(tǒng)中，最大運行方式下三相短路的

32、短路電流與最小運行方式下得兩相的短路電流相差很大。按躲過最大運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，一般采用受運行方式變化影響很小的距離保護(hù)。</p><p&