关于电流保护的继电保护保护设计.docx

电力系统继电保护课程设计1设计原始资料e=115/3kv,xg1=15,xg3=10,l1=50km,l3=40km,lb-c=50km, lc-d=30km, ld-e=20km,线路阻抗0.4/km,krel=1.2,krel=krel=1.15,ib-c.max=300a,ic-d.max=200a,id-cemax=150a,kss=1.5, kre=0.85电路图如图1所示:图1 原始材料电路图对线路3, 5处进行三段电流保护的设计。2 题目分析与方案设计2.1 题目分析1、保护的配置及选择； 2、短路电流计算（系统运行方式的考虑、短路点的考虑、短路类型的考虑）； 3、保护配合及整定计算； 4、保护原理展开图的设计； 5、对保护的评价。2.2 方案设计()短路电流计算在决定保护方式前，必须较详细地计算各短路点短路时，流过有关保护的短路电流。然后根据计算结果，在满足“继电保护和自动装置技术规程”和题目给定的要求条件下，尽可能采用简单的保护方式。()保护方式的考虑及整定计算采用什么保护方式，主要视其能否满足规程的要求。能满足要求时，所采用的保护就可采用；不能满足要求时，就必须采取措施使其符合要求或改用其他保护方式。3 电流保护的分析设计与计算3.1本设计的保护配置3.1.1主保护配置因参数设置，经灵敏度校验可得电流速断保护不能作为主保护。因此，需要选择其他保护方式作为主保护。3.1.2后备保护配置过电流保护作为后备保护和远后备保护。3.2短路电流计算3.2.1等效电路的建立由已知可得x=zl （1）其中，z线路单位长度阻抗； l是线路长度。将数据代入公式(1)得xl1=0.450=20() xl3=0.440=16() xb-c=0.450= 20()经分析可知，最大运行方式即阻抗最小时，如图2所示，则有两台发电机运行，线路l1,l3全部运行，则 xs.min=(xg1+xl1) (xg3+xl3)=14.9()其中“”表示取并联的意思，以后不再解释。同理，最小运行方式即阻抗值最大，如图3所示，分析可知在只有g1和l1运行，相应地有xs.min=xg+xl1=35()由此可得等效电路：图2 最大运行方式等效电路图3 最小运行方式等效电路3.2.2保护短路点的选取选取短路点分别在b-c,l1上。3.2.3短路电流的计算在最大运行方式下流过保护元件的最大短路电流的公式为ik= e z =kezs+zk （2）其中e系统等效电源的相电动势；zk短路点至保护安装处之间的阻抗； k短路类型系数、三相短路取1，两相短路取32。 对于保护3等值电路图如图2所示，母线c最大运行方式下发生三相短路流过保护3的最大短路电流为ik.c.max=exs.min+ xb-c=115/334.9=1.90(ka)在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的公式为ik.min= 32 ezs.min +zl (3)其中，zs.min保护安装处到系统等效电源之间的阻抗； zl短路点到保护安装处之间的阻抗。所以有ic.min=32115/335+20=1.045(ka)4保护的配合及整定计算4.1主保护的整定计算最小保护范围计算式为 iset.1i=32e.zs.min+z1lmin (4)其中，zs.min短路点至保护安装处之间的阻抗； zl线路单位长度的阻抗。对于保护3等值电路图如图2所示，母线c最大运行方式下发生三相短路流过保护3的最大短路电流为ik.c.max=exs.min+ xbc=115/334.9=1.90(ka)相应的速断定值为iset.3i=kreli. ik.c.max=1.21.90=2.28(ka)最小保护范围为lmin=32e iset.3i-zs.max10.4=-24.45(km)即3处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。在运行方式变化很大的情况下，电流速断保护在较小运行方式下可能没有保护区。4.2后备保护的整定计算1、限时电流速断的整定iset.2=krel.iset.1i （5）其中，krel可靠系数，取值为1.15。(1)对于保护3来说 限时电流速断定值为iset.3 = krel . iset.2i=1.151.70=1.955 (ka)线路末端（即c处）最小运行方式下发生两相短路时的电流为ik.c.min=32115/335+20=1.045(ka) 所以保护3处的灵敏度系数为ksen= ik.c.min iset.3 =1.0451.955=0.535也不满足ksen1.2的要求。可见，由于运行方式变化太大，3处的限时电流速断的灵敏度远不能满足要求。过电流整定值计算公式为 isetiii=kreliiikssil.maxkre （6）其中, kreliii可靠系数，取值为1.15；kss可靠系数，取值为1.5； kre可靠系数，取值为0.85.所以iset.3iii= 2.03300=609(a)假设母线e过电流保护动作时限为0.5s，保护的动作时间为t3iii=t2iii+0.5=2(s) 在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的公式为ik.min= 32 ezs.min +zl （7）所以有灵敏度公式ksen= ik.min isetiii 可知,保护3作为远后备保护的灵敏度为ksen.3iii=ik.e.miniset.3iii=858609=1.411.2满足作为远后备保护灵敏度的要求。（2）对于保护5，分两种情况： 假设短路点在b-c上，等效电路如图2所示：保护5与保护3配合，完成对线路的保护。母线b最大运行方式下发生三相短路流过保护5的最大短路电流为 ik.b.max=exs.max=4.46（ka）相应的电流速断整定值为iset.5=krelik.b.max=1.24.46=5.35（ka）保护5所对应的分支系数为kb=xg1+xg3+xl1+xl3xg1+xl1=1.74保护5对应的限时电流速断整定值为iset.5=krelkbiset.3=1.5（ka）为保证保护8不误动，则iset.8iset.5，iset.5max=5.35线路末端（即b处）最小运行方式下发生两相短路时的电流为ik.b.min=32115326=2.21（ka）保护5处的灵敏度系数为kset.5=ik.b.miniset.5=2.211.5=1.461.2即满足作为远后备保护的要求。 假设短路点在l1上，等效电路如图4所示：、图4保护5与保护8配合，完成对线路的保护。母线b最大运行方式下发生三相短路流过保护5的最大短路电流为ik.b.max=exg3+xl3=115310+16=2.55（ka）相应的电流速断整定值为iset.5=krelik.b.max=1.22.55=3.06（ka）母线a最大运行方式下发生三相短路流过保护8的最大短路电流为ik.a.max=exg3+xl1+xl3=115310+16+20=1.44（ka）保护8的电流速断整定值为iset.8=krelik.a.max=1.21.44=1.728（ka）保护5对应的限时电流速断整定值为iset.5=kreliset.8=1.151.728=1.99（ka）线路末端（即a处）最小运行方式下发生两相短路时的电流为ik.a.min=32115310+16+20=1.25（ka）保护5处的灵敏度系数为kset.5=ik.a.miniset.5=1,.991.25=1.5921.2即满足作为远后备保护的要求。对于保护5，综合两种情况，应按照iset.5=5.35ka, iset.5=1.99ka整定。5继电保护设备的选择5.1继电器（或微机保护装置、测控保护单元）的选择三段式电流保护原理接线图如图5所示：图5 三段式电流保护原理接线图图中ka表示电流继电器，kt表示时