电力系统继电保护课程设计

电力系统继电保护课程设计题 目 ：110KV 线路距离保护的设计 学 院 ： 工 程 学 院 专 业 ： 电 气 工 程 及 其 自 动 化 班 级 ： 2011 级 1 班 姓 名 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 孙 秀 桂 老 师 小 组 成 员： 姓名学号设计原始材料1.1 具体题目如图 1.1 所示系统中，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，最大开机方式为 4 台机全开，最小开机方式为两侧各开 1 台机，变压器 T5 和 T6 可能 2台也可能 1 台运行。参数为：， ， ，5/3EKV12122.8GGXX， ， , 0.1.40TX:.3.4.410， ， ，线路阻抗5660kmABLkBCL， ，线路阻抗角均为 75，2.kZ .2Z，负荷功率因数角为 30； ， ，maxax.ABLCII 1.2SK.re， ，变压器均装有快速差动保护。085relK075relG 1G 2G 4G 31 2 3 4T 1T 2T 5T 6T 3T 4AACB图 1.1 系统网路连接图试对 1、2、3、4 进行距离保护的设计。目录摘要 .11、概述 .111 距离保护配置 .11.1.1主保护配置 .11.1.2后备保护配置 .212 零序保护配置 .32、系统分析 .42.1 故障分析 .42.1.1 故障引起原因 .42.1.2故障状态及其危害 .42.1.3 短路简介及类别 .52.2 输电线路保护主要形式 .62.3 对该系统的具体分析 .72.31 对距离保护的分析 .72.32 对零序保护的分析 .72.4 整定计算 .82.41 距离保护的整定计算 .82.42 零序保护的整定计算 .132.43 结论 .192.5 原理图及动作分析 .192.51 原理图 .192.52 动作分析 .213.总结 .224.参考文献 .221摘 要距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置，又称阻抗保护。当系统正常运行时，保护装置安装处的电压为系统的额定电压，电流为负载电流，而发生短路故障时，其电压降低、电流增大。因此，电压和电流的比值，在正常状态下和故障状态下是有很大变化的。由于线路阻抗和距离成正比，保护安装处的电压与电流之比反映了保护安装处到短路点的阻抗，也反映了保护安装处到短路点的距离。所以可按照距离的远近来确定保护装置的动作时间，这样就能有选择地切除故障。本设计为输电线路的距离保护，简述了输电线路距离保护的原理具体整定方法和有关注意细节，对输电网络距离保护做了详细的描述，同时介绍了距离保护的接线方式及阻抗继电器的分类，分析了系统振荡系统时各发电机电势间的相角差随时间周期性变化和短路过渡电阻影响。最后通过 MATLAB 建模仿真分析本设计的合理性，及是否满足要求。关键词：距离保护；故障点；整定计算；仿真11、概述11 距离保护配置1.1.1主保护配置距离保护的主保护是距离保护段和距离保护段。（1）距离保护第段线路 AB 正序阻抗 =0.460=24 1ABBZL线路 BC 的正序阻抗 =0.440=16C保护 1、2 的距离保护段 =0.8524=20.4 (1.1).1,2setrelABKZ 保护 3、4 的距离保护段 =0.8516=13.6 (1.2).3,4strlC （2）、距离保护段整定计算1）按与相邻线路距离保护段配合整定为保证在下级线路上发生故障时，上级线路保护处的保护段不至于越级跳闸所以其段的动作范围不应该超出下级线路段的动作范围。考虑分支电路的影响，可按下式进行整 .1.min.2()II IsetrelABbsetZKZ(1.3)式中， 为可靠系数，取 0.8；为确保在各种运行方式下保护 1 的段范围IrelK不超过保护 2 的段范围，分支系数 Kb 取各种情况下的最小值 Kb.min。2）与相邻变压器的快速保护相配合整定若被保护线路的末端母线接有变压器时，其距离段保护的动作范围不应超出变压器快速保护（一般是差动保护）的范围，即距离段应躲开线路末端变电所变压器低压侧出口处短路时的阻抗值，设变压器的阻抗为 ZT，则起动阻抗整定为 .1.min()IIsetrelABbtZKZ(1.4)2当被保护线路末端母线上既有出线又有变压器时，距离段的整定阻抗应取上述两种情况的较小者。3）保护动作时间的整定12IIttt(1.5)4）灵敏度校验距离保护段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。由于是反映于数值的下降而动作，其灵敏系数定义为K= 保 护 装置的 动 作阻抗保 护 范 围 内 发 生金属性短路 时 故障阻抗的 计 算 值具体对保护 1 的距离段来看，在本线路末端短路时其测量阻抗为 ZAB，因此灵敏系数为 (1.5).1=.1一般要求 ，若不满足要求，则距离保护段应与相邻元件的保 1.25护段相配合，进一步延伸保护范围，并延长动作时限。5）当校验本线路末端故障时，灵敏度不满足要求时，则距离保护段应与相邻元件的保护段相配合，进一步延伸保护范围，并延长动作时限。(1.6).1=(+.3)保护动作时间：(1.7) 1= 2+ 距离段与段联合工作构成本线路的主保护。1.1.2后备保护配置。（1）距离保护第 III 段整定本题按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定当线路上负荷最大且母线电压最低时，负荷阻抗最小，如3（1.8）.min.in.axLLUZ式中 最小负荷阻抗 为正常运行母线电压的最低值， 为被保.minLZ.i .maxLI护线路最大负荷电流。此系统选择具有方向圆特性阻抗继电器，由躲开负荷阻抗换算成整定阻抗值，则（1.9）.min.1cos()I LsetrelsreetLZZK式中 为保护 1 距离 III 段的整定阻抗； 为可靠系数。set.I rlK取 ， ， 和 ，2rlK.s1.2re75oset 30oL（2）灵敏度校验距离保护的 III 段，既作为本线路 I、II 段保护的近后备，又作为想了下级设备保护的远后备，灵敏度应分别进行校验。作为近后备时，按本线路末端短路校验，则（1.10）(1)=.1作为远后备时，按相邻设备末端短路校验，则（1.11）.1(2) maxsetsenABbnetZKK（3）动作时限的整定距离保护 III 段的动作延时，应比与之配合的相邻设备保护动作延时大于一个时间级差t。12 零序保护配置（1）零序电流 I 段（速断）保护4躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流 3 ，0.1maxI引入可靠系数为 =1.2relK= （1.12）.1setI 0.1max3relI（2）零序电流 II 段保护1）零序电流 II 段的电流整定零序电流 II 段保护的工作原理与相间短路限时电流速断保护一样，其启动电流首先考虑与下级线路的零序电流速断保护范围的末端 M 点相配合，并带有一个高出t 的时限，以保证动作的选择性。可靠系数为 1.15（1.13）.4.2.minrelset setbKII 2）灵敏度校验应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验，并满足=1.5 （1.14）0.4min13resetIK若灵敏度不满足要求，除考虑与下级零序 II 段保护配合外，还应考虑到下列方式解决：a. 用两个不同灵敏度的零序 II 段保护。b. 从电网接线的全局考虑，改用接地距离保护。2、系统分析2.1 故障分析2.1.1 故障引起原因1、雷害 2、大风 3、洪水暴雨 4、外力破坏5、覆冰 6、污闪 7、鸟害 8、本体缺陷52.1.2故障状态及其危害电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺陷等原因会发生例如短路、断线等故障。最常见同时也是最危险的故障是发生各种类型的短路。在发生短路时可能产生以下后果:（1）通过短路点的很大短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。（2）短路电流通过非故障元件.由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短使用寿命。（3）电力系统中部分地区的电压大大降低。使大量的电力用户的正常工作遭到破坏或产生废品。(4)破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使系统瓦解。2.1.3 短路简介及类别电力系统的短路就是在回路中因为电阻降低而引起电流异常增大的一种现象；电力系统在运行中，相与相之间或相与地或中性线)之间发生非正常连接(即短路)时而流过非常大的电流。短路分