继电保护课程设计(完整版)

继电保护原理课程设计 报告 评语： 考 勤 （ 10） 守 纪 （ 10） 设计过程 （ 40） 设计报告 （ 30） 小组答辩 （ 10） 总成绩 （ 100） 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气 1004 姓 名： 王英帅 学 号： 201009341 指导教师： 赵 峰 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2013 年 7 月 18 日继电 保护原理课程设计报告 1 1 设计原始资料 体 题目 如下 图所示网络，系统参数为： 3115/E 5X 、 0X , 1 60L 3 40L 0L 0L 0L 线路阻抗 、 e l r e l 1 , 、C m a x 2 0 0 、D m a x 1 5 0 ，G 1G 39 845123L 完成的任务 我要完成的是对保护 5 和保护 3 进行三段电流保护的整定设计，本次课程设计 通过对线路的主保护和后备保护的整定计算来满足对各段电流及时间的要求。 2 设 计的课题内容 计 规程 根据规程要求 110路保护包括完整的三段相间距离保护、三段接地距离保护、三段零序方向过流保护和低频率保护，并配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能，跳合闸操作回路。 在本次课程设计 中涉及的是三段过流保护。其中， I 段、 可方向闭锁， 从而 保证了保护的选择性。 设计保护配置 保护 配置 主保护：反映整个保护元件上的故障并能最短的延时有选择的切出故障的保护。在本设计中， I 段电流速断保护、 限时电流速断保护 作 为主保护。 备保护 配置 继电保护原理课程设计报告 2 后备 保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。作为下级主保护拒动和断路器拒动时的 远后备保护，同时作为本线路主保护拒动时 的 近后备保护， 在本次 设计中， 定时限过电流保护 作 为后备保护。 3 短路电流的计算 效电路的建立 本次课程设计线路 等效 阻抗 如图 1 所示 。 图 1 线路的等效阻抗 路点的选取 当供电网络中任意点发生三相或两相短路时，流过短路点与电源线路中的短路电流可近似计算式为 其中，E 系统等效电源的相电动势 短路点至保护安装处之间的阻抗 保护安装处到系统等效电源之间的阻抗 K 短路类型系数，三相短路取 1，路电流的计算 G 1 G 2 1 G X 3 G X 1 L Z 3 L Z 继电保护原理课程设计报告 3 大方式 运行下的 短路电流 在保护 5 和保护 3 配合时，由于两处保护流过的电流不同，所以想要计算整定一定要考虑最小分支系数， 最小分支系数 为： m i n 对于继电保护而言，最大运行方式是指在相同地点发生相同类型的 短路时流过保护安装处的电流 最大，其对应的系统的等值阻抗最小， 等效电源 最小 阻抗值为 1 4 . 0 73 9 / / 2 2/31 m i 各母线的最大电流为 1. m i C .m a x 1 . 3 3 k A .m a x 2 . 5 6 k B .m a x 1. m i D .m a x 小方式 短路电流 最小运行方式是指在相同地点发生相同类型的 短 路时流过保护安装处的电流最小，其对应系统的等值阻抗最大， 等效电源最大 阻抗值为 391m a 在最小方式下， 各母线的最小电流 为 2 2 k k m a B .m 1 k k m a A . m 0. 97k m a C . m i n 0. 81k 1152 32 3 m a D .m i n 继电保护原理课程设计报告 4 4 保护配合 与整定 计算 保护的整定 计算 作值 保护 3 的 I 段整定电流为 3 4 k a e e t . 3 保护 5 的 I 段整定电流为 B . m a e e t 保护 3 的 整定电流 为 I s e t . 2 r e l k . D . m a x 1 . 2 1 . 4 2 1 . 7 1 k I I I I I s e t . 3 r e l s e t . 2 1 . 1 5 1 . 7 1 1 . 9 6 k I 保护 5 与保护 8 配合时，保护 5 的 整定电流为 6 0 k A .m a e e t . 8 8 3 k e t e e t 与保护 3 配合时， 由于两段线路上的电流不同，所以在计算整定值时应考虑到最小分支系数，此时 保护 5 的 整定电流为 73k s e tm i e e t 作时间 在本次课程设计中，为了满足可靠性，主保护中的 电流速断保护要瞬时动作，所以动作时间可认为是 0s，而定时限过电流保护 应延时一定时间后在动作 （ t ，从而满足 延时后 主保护的能有效的切除故障。 各保护的时限为 I 30sm a x ,t tt t t t t 敏度 校验 为了能够 保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在 系统最小运行方式下线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力，这个灵敏度系数的含义为 继电保护原理课程设计报告 5 s e 保 护 范 围 内 发 生 金 属 性 短 路 时 故 障 参 数 的 计 算 值保 护 装 置 的 动 作 参 数 值 保护 3 的灵敏度 为 于保护 3 的灵敏度不符合要求，那就意味着将来真正发生故障的时候， 当有不利因素影响保护可能启动不了，达不到保护线路全长的目的，这是不允许的。为了解决这个问题，通常都是考虑降低限时电流速断的整定值，使之与下级线路的限时电流速断相配合， 所以 在 满足灵敏度 要求 的前提下取 k m e 8 1 通过计算可知，降低保护 3 的电流整定值为 这样其动作时限就应该选择得比下级线路限时速断的时间在高一个时间段，此时限时电流速断的动作时限为 1 s。 可见，保护范围的伸长，必然将导致动作时限的升高， 在这种情况下也可以加装距离保护共同构 成主保护来满足要求。 当保护 5 和保护 8 配合时灵敏度为 .m 当保护 5 和保护 3 配合时灵敏度为 .m 由灵敏度校验可知 ， 保护 5 的 灵敏度系数满足 要求 。 备保护的整定与计算 由以上分析可知 ，定时过电流保 护作为后备保护 ，当主保护拒动时，后备保护起作用切除故障，在本次课程设计中，通过对保护 3 和 5 的 电流整定来对后备保护进行整定与计算。 作值 保护 3 的 电流为 e l s ss e t . 3 L . B C m a 6 0 8 k 保护 5 的 电流为 继电保护原理课程设计报告 6 m a e ls s . m a e e t 其中， 作时间 保护 3 的 时限为 保护 5 的 时限为 敏度 保护 3 作为 近 后备 灵敏度为 m 保护 3 作为远后备 灵敏度为 k m i e t 3 1. 2I I 保护 5 作为近后备 灵敏度 为 m 保护 5 作为远后备 灵敏度 为 m 由计算可知，后备保护灵敏度都满足要求，在本次课设中，主保护拒动时，后备保护完成可以起到作用。 5 电流互感 器的选择 本设计中 使用较多的 是电流 互感 器 ，所以对电流互感器的选择就显得尤为重要， 常用的电流互感器按其安装方式可分为单独安装的和设备附属两大类，单独安装式电流互感器其结构多为油浸式，设备 附属式电流互感器其结构多为浇注绝缘式。由于油浸式互感器具有结构 简单 ，散热快，传导均匀，易修复 ，价格与其他形式绝缘的干式互感器相比较低 ，便于操作 等优点。 所以在本次课程 选用 油浸式互感器 即 选 6 原理图的绘制 在绘制原理图时可分为保护测量电路和保护跳闸电路， 分别如图 2 和图 3 所 示。保护测量电路体现了对电流的采集 和测量的 过程， 满足了相间短路时对于故障的切除，保护跳闸回路 则 主要体现 了线 路短路时的跳闸过程， 原理图是对 三段保护的跳闸原理 进行了图示的解释。 继电保护原理课程设计报告 7 1 1 1 1 K TK SK K SQ a K A c K A a K A c c K A a K C b 图 2 保护测量电路 电 流 速 断 保 护限 时 电 流 速 断 保 护定 时 过 电 流 保 护跳 闸 回 路K C Q O+ W K A b 图 3 保护跳闸电路 继电保护原理课程设计报告 8 7 结 论 由于三段的动作电流和动 作时间整定的均不同，各自动作的条件和时间顺序也就有了先后。 发生故障时，主保护先动作，当主保护拒动时，后备保护动作，保证故障能顺利切除。 使用 I 段、 或 电流保护，其优点主要有：简单、可靠，并且在一般情况下也能够满足快速切除故障的要求，保护的缺点：它直接受电网的接线以及电力系统的运行方式的变化的影响，如整定值必须按系统最大运行方式来选择，而灵敏性则必须用系统最小运行方式来校验，这就使它往往不能满足灵敏系数或保护范围的要求。 因此在电网中特别是在 35以下较低