零序保护的设计.docxVIP

电力系统继电保护课程设计报告电力系统继电保护课程设计 指导教师评语报告（30）总成绩修改（40）平时（30）专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气093 姓 名： 学 号： 指导教师： 高锋阳 兰州交通大学自动化与电气工程学院2012 年 7月 7日1设计原始资料1.1题目系统接线图如下图，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，开机方式为两侧各开1台机，变压器T6 1台运行。参数为：E=115/3kV,X1.G1=X2.G1=5、X1.G3=X2.G3=5、X1.T1 =X1.T4=5, X0.T1=X0.T4=15,X1.T6=15,X0.T6=20,LA-B=61km, LB-C=40km,线路阻抗Z1=Z2=0.4/km,Z0=1.2/km、Krel=1.2、Krel=1.15,试对1、3进行零序保护的设计。1.2要完成的内容本课程设计通过对1、3点零序电流整定的计算，选择合适的电压互感器、电流互感器和继电器来完成对1、3点的零序保护的设计。2继电保护方案设计 由于本题开机运行方式为两侧各开1台发电机，变压器T6 1台运行，所以不存在受最大运行方式和最小运行方式对零序保护的影响。在计算和选用继电保护设备时考虑到继电保护对可靠性的要求，决定配备两套保护，一套称为主保护，一套称为后备保护1。选用零序电流的一段保护和二段保护作为主保护，选用零序电流的三段保护作为后备保护。主保护与后备保护配合动作，确保继电保护可靠、快速的切除故障。为了保证电流速断保护动作的选择性，对保护1和3来讲，其整定的动作电流必须大于短路时可能出现的最大短路电流，所以在考虑到非周期分量的影响、实际短路电流可能大于计算值、保护装置的实际动作值可能小于整定值和一定裕度等因素的情况下，引入可靠系数。3保护的整定计算3.1等效电路的建立所有元件全运行时三序电压等值网络图如附图1、2、3所示。3.2保护短路点的选取由于在零序网络中，故障点U0最高，离故障点越远，U0越低，变压器 中性点接地处U0 = 0，所以选取B点为故障点。3.3短路电流的计算由已知得：X1.A-B=61km0.4W/km=24.4W，X1.B-C=40km0.4W/km=16W； X0.A-B=61km1.2W/km=73.2W，X0.B-C=40km1.2W/km=48W(1) B母线单相接地短路时，故障端口正序阻抗3： X1 =X1.G1+X1.T1+X1.AB/(X1.BC+X1.T4+X1.G3) (3.1) =(5+5+14.4)(16+5+5) =14.733() X2=X1 =14.733() X0=(X0T1+X0AB)/(X0BC+X0T4)/X0T6 =(15+73.2)/(48+15)/(20) =12.925() 所以故障端口的零序电流3： If0=Uf0(X1+X2+X0) (3.2) =115314.733+14.733+12.925 =1.567（kA） 所以B相单相接地短路时流过保护1的零序电流3： I01= If0(X0BC+X0T4)/X0T6(X0BC+X0T4)/X0T6)+X0T1+X0AB (3.3) =1.567(48+15)/20(48+15)/20)+15+73.2 =0.233（kA） (2) B母线两相接地短路时，流过保护1的零序电流3： Zsu(1,1)=X2X0X2+X0 (3.4) =14.73512.92514.735+12.925 =6.855() If1=Uf0Z1+Zsu(1,1) (3.5) =115314.735+12.925 =3.071(kA) If0=If1X2X0X2+X0 (3.6)=1.636(kA) I0.1=If00.1485 (3.7) =0.243kA I0.1.max=0.243(kA) (3) C母线发生单相接地时，流过保护3的零序电流：X1=X2=X1G1+X1T1+X1AB+X1BC/(X1T4+X1G3)X0=X0T4/X0BC+(X0T6/(X0AB+X0T1) 发生单相接地短路时 I0.3=If0X0T4X0T4+(X0T1+X0AB)/X0T6)+X0BC (3.8) =2.3131515+(15+73.2)/20)+48 =0.435(kA) 发生两相接地短路时，流过保护3的零序电流： Zsu(1.1)=X2X0X2+X0 If1=Uf0X1+Zsu(1.1)If0=If1X2X2+X0 I0.3=0.189If0 可知I0.3.max=0.435（kA）3.4主保护的整定计算3.4.1保护1，3的零序I段的配置和整定零序电流I段按照躲开下级线路出口处单相或两相接地末端短路时可能出现的最大零序电流3I0.1.max 。由3.3的计算结果进行整定。故零序I段整定为： Iset.1=Krel3I0.1.max (3.9) =1.230.243 =0.875（kA） Iset.3=Krel3I0.3.max=1.566kA 整定时间： t1=t3=0s 3.4.2 零序II段的配置和整定先求保护1的分支系数3 K1.b=1+X0AB+X0T1X0T6 (3.10) =1+73.2+1520 =5.35 保护1的零序II段定值3 Iset.1=KrelIset.3K1.b (3.11) =1.151.5665.35 =0.337（kA） 灵敏系数3Ksen=3I0minIset.1II (3.12)= 30.2330.337 =2.074Ksen1.3 满足灵敏度要求整定时间3 tII=tI+t (3.13) =0+0.5=0.5s保护3的零序II段定值为： 由C处发生两相接地短路时，流过保护3的零序电流3I0min最小3I0.min=30.385=1.155（kA）由零序段保护的灵敏度要求有：Ksen=3I0.minIset1.3 则Iset.3=0.889（kA） 整定时间：tII=tI+t=0.5s3.5后备保护的整定计算保护3的零序III段整定计算：当C母线发生三相短路时，流过保护3处的最大不平衡电流3 Iunb.max =KnpKtxKerEX1G1+X1T1+X1AB+X1T6 3.14 =0.111535+5+24.4+15 =0.133（kA） 保护3的不平衡电流3Iset.3=KrelIunb.max (3.15) =0.159（kA） 保护1的零序段整定计算：当B处发生三相短路时，流过1处的最大不平衡电流为：Iunb.max=0.1EX1G1+X1T1+X1AB =0.111535+5+24.4 =0.195 （kA）保护1按躲过最大不平衡电流整定有：Iset1=KrelIunb.max =1.150.195 =0.234 （kA）保护1的段与保护3的段相互配合时有：Iset=KrelIset.3K1.b =1.150.1595.35 =0.0358（kA）作为后备保护 Ksen1.3 后备保护要求满足动作时限：假设保护1、2、3和4处都装设零序III段电流保护。则：tIII1=0.5s，tIII2=0s，tIII3=0s，tIII4=0.5s；保护2和3处都配置一个时间为0s的定时限过电流保护装置，保护1和4处各装置一个延时为0.5s的定时限过电流保护装置 4.继电保护设备的选择4.1电流互感器 根据一次回路额定电压UN和IN应满足：UN1153kV,IN0.435kA 选LGBJ-110kV干式电流互感4.2电压互感器的选择根据一次回路额定电压UN和IN应满足：UN1153kV,IN0.435kA选定电压互感器的型号为：JCC-110。5.主要设备原理图连接保护1 的原理图如附图4，展开图如附图5,附图6所示。保护3的原理图类似于图4，交流回路展开图类似图5，直流回路展开图类似图6。6.保护的结论在中性点直接接地的高压电网中，由于零序电流保护简单，经济，可靠，作为辅助保护和后备保护获得广泛应用。在本系统的设计中，零序电流速断保护得动作时间为0.060.12s，最快可达到0.010.04s，断路器的动作时间为0.060.1s，最快可达0.020.06s。满足继电保护对速动性的要求。在零序电流保护的配置和保护中，保护1和保护4均有I段、II段和III段，其中对于保护1中有Iset.1Iset.1Iset.1。而保护2和保护3配置、段保护并且都安装方向零序电流保护装置，其中对于保护3中有Iset.3Iset.3Iset.3，整个系统的安全稳定运行