110KV线路继电保护设计课程设计.doc

1 机电学院电气工程系机电学院电气工程系 电电力力系系统统继继电电保保护护 课课程程设设计计 课设名称 课设名称 110KV110KV 线路继电保护设计线路继电保护设计 姓姓 名 名 班班 级 级 电气电气 1111 本本 2 2 班班 学学 号 号 指导老师 指导老师 吴老师吴老师 日日 期 期 2014 12 1 2014 12 132014 12 1 2014 12 13 2 目录目录 一 一 设计原始资料 1 1 二 二 分析课题设计内容 2 2 三 三 短路电流及残压计算 6 6 四 保护的配合及整定计算 1 13 3 五 继电保护设备选择 17 7 六 相间短路保护 2 21 1 七 结论 2 24 4 八 主要参考文献 2 25 5 1 1 设计原始资料设计原始资料 3 1 1 具体题目 系统示意图如图所示 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 XX T T 15 6151 KmLA B60 XXXX G G G G 8 42413231 KV E3115 XXXX G G G G 5 22211211 KmLB C40 线路阻抗 XX T T 15 4010 XX T T 5 4111 XX T T 20 6050 Km ZZ40 21 Km Z21 0 21 K rel 151 K rel G1 G2 G4 G3 1234 T1 T2 T5 T6 T3 T4 试对 1 2 3 4 进行零序保护的设计 1 2 完成内容 1 请画出所有元件全运行时三序等值网络图 并标注参数 2 所有元件全运行时 计算 B 母线发生单相接地短路和两相接地短路时 的零序电流分布 3 分别求出保护 1 4 零序 II 段的最大 最小分支系数 4 分别求出保护 1 4 零序 I II 段的定值 并校验灵敏度 5 保护 1 4 零序 I II 段是否需要安装方向元件 6 保护 1 处装有单相重合闸 所有元件全运行时发生系统振荡 整定保 护 1 不灵敏 I 段定值 7 其相间短路的保护也采用电流保护 试完成 1 分别求出保护 1 4 的段 定值 并校验灵敏度 2 保护 1 4 的 段是否安装方向元件 3 分别画出相间短路的电流保护的功率方向判别元件与零序功率方向判别元件 4 的交流 接线 2 分析课题设计内容 2 1 设计规程 正常运行的而电力系统是三相对称的 其零序 负序电流和电压理论上为 零 多数的短路故障是三相不对称的 其零序 负序电流和电压会很大 利用 故障的不对称性可以找到正常和故障间的差别 并且这种差别是零与很大值的 比较 差异更为明显 利用三相对称性的变化特征 可以构成反应负序分量原 理的各种保护 当中性点直接接地系统中发生接地短路时 将出现很大的零序电压和电流 利用零序电压和零序电流构成的接地短路保护 具有显著的特点 被广泛应用 在 110Kv 及以上电压等级的电网中 2 2 保护配置 2 2 1 主保护配置 零序保护的主保护是零序保护 段和零序保护 段 G1 G2 G4 G3 1234 T1 T2 T5 T6 T3 T4 图 1 网络接线图 1 零序保护第 段 在发生单相或两相接地短路时 也可以求出零序电流随线路长度 变化03I l 的关系曲线 然后相似于相间短路电流保护的原则 进行保护的整定计算 零 序电流速断保护的整定原则如下 躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流 3 0 max I 5 引入可靠系数 一般取为 1 2 1 3 即 rel K 1 0 max 3 actrel IKI 躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流 3 引入 0 max I 可靠系数 即为 rel K 2 0 max 3 actrel IKI 按躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流整定 为此可以设置两个零序电流 段保护 一个是按条件 1 和 2 整定 由于其 定值较小 保护范围较大 因此 称为灵敏 段 它的主要任务是对全相运行 状态下的接地故障起作用 具有较大的保护范围 而当单相重合闸起动时 则 将其自动闭锁 需待恢复全相运行时才能重新投入 另一个是按条件 3 整定 由 于其定值较大 因此称为不灵敏 段 装设它的主要目的是为了在单相重合闸 过程中 其它两相又发生接地故障时 用以弥补失去灵敏 段的缺陷 尽快地 将故障切除 当然 不灵敏 段也能反应全相运行状态下的接地故障 只是其 保护范围较灵敏 段小 特殊情况的整定 线路末端变压器低压侧有电源的情况 零序保护 段一般可按不伸出变压 器范围整定 我的 如末端的变压器为两台及以上时 是否仍按上述原则整定 可视具体情况比较优缺点后再决定 端变压器中性点不接地运行 只按躲开变压器低压侧母线相间短路的最大 不平衡电流整定 即 3 3 maxactrelbpfzqd IKK KI 式中 可靠系数 取 1 3 rel K 不平衡系数 取 0 1 bp K 非周期分量系数 取 2 fzq K 变压器低压侧三相短路最大短路电流 3 maxd I 6 2 零序保护第 段 零序电流 段保护整定是按躲过下段线路第 段保护范围末端接地短路时 通过本保护装置的最大零序电流 同时还带有高出一个的时限 以保证动作t 的选择性 按与相邻下一级线路的零序电流保护 段配合整定 即 4 actrelfzact IKK I 式中 可靠系数 取 1 15 1 2 rel K 分支系数 按实际情况选取可能的最大值 fz K 相邻下一级线路的零序电流保护 段整定值 当按此整定结果达 act I 不到规定灵敏度数时 可改为与按与相邻下一级线路的零序电流保护 段配合 整定 按躲开本线路末端母线上变压器的另一侧母线接地短路时流过的最大 零序电流整定 即 5 0 max 3 actrel IKI 当本段保护整定时间等于或低于本线路相间保护某段的时间时 其整 定值还必须躲开该段相间保护范围末端发生相间短路的最大不平衡电流 即 6 3 maxactrelbpfzqd IKK KI 引入零序电流的分支系数 则保护 1 的零序 段整定为 0bra K 7 1 2 0 actact bra K II K 当变压器切除或中性点改为不接地运行时 则该支路即从零序等效网络 2 T 中断开 此时 0 1 bra K 灵敏性的校验 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 能力通常用灵敏系数来衡量 对反应于数值上升而动作的过量保护装置 sen K 灵敏系数的含义是 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 7 式中故障参数的计算值 应根据实际情况 合理地采用最不利于保护动作 的系统运行方式和故障类型来选定 但不必考虑可能性很小的特殊情况 设此 电流为 代入上式中则灵敏系数为 mink B I 8 min 1 k B sen act I K I 为了保证在线路末端短路时 保护装置一定能够动作 在考虑实际短路时 存在的过渡电阻以及测量误差等的影响 对限时电流速断保护要求 1 3 1 5 sen K 零序电流 段保护的灵敏系数 应按照本线路末端接地短路时的最小 零序电流来检验 并满足 1 5 的要求 当由于线路比较短或运行方式变化 sen K 比较大 灵敏度不满足要求时 可考虑用下列方式解决 使零序电流 段保护与下一条线路的零序电流 段保护配合 时限再 抬高一级 可以取为 1s 保留 0 5s 的零序电流 段保护 同时再增设一个与下一条线路的零序 电流 段保护配合的动作时限为 1s 的零序 段 这样保护装置中 就具有两个 定值和时限均不相同的零序 段 一个定值较大 能在正常运行方式和最大运 行方式下 以较短的延时切除本线路上所发生的接地故障 另一个具有较长的 延时 能保证在各种运行方式下线路末端接地短路时 保护装置具有足够的灵 敏系数 2 2 2 后备保护配置 零序电流 段保护一般情况是作为本线路和相邻线路的后备保护 在中性 点直接接地系统中的终端线路上 它也可以作为主保护使用 零序电流 段保护按如下原则整定 1 按躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流 来整定 引入可靠系数 即为maxubI rel K 9 maxact Prelub IKI 2 与下一条线路零序 段相配合 就是本保护零序 段的保护范围 不能超 出相邻线路上零序 段的保护范围 当两个保护之间具有分支电路时 有中性点 接地变压器时 起动电流整定为 10 1 2 0 rel actact bra K II K 8 式中 可靠系数 一般取为 1 1 1 2 rel K 分支系数 即在相邻的零序 段保护范围末端发生接地短路时 rel K 故障线路中零序电流与流过本保护装置中零序电流之比 保护装置的灵敏系数 当作为本条线路近后备保护时 按本线路末端发生 接地故障时的最小零序电流来校验 要求 当作为相邻元件的远后备2 sen K 保护时 按相邻元件保护范围末端发生接地故障时 流过本保护的最小零序电 流 应考虑图 3 2 所示的分支电路使电流减小的影响 来校验 要求 1 5 sen K 3 当本段保护整定时间等于或低于本线路相间保护某段的时间时 其整定 值还必须躲开该段相间保护范围末端发生相间短路的最大不平衡电流 即 3 maxactrelbpfzqd IKK KI 11 按上述原则整定的零序过电流保护 其起动电流一般都很小 在二次侧约为 2 3A 因此 在本电压级网络中发生接地短路时 它都可能起动 这时 为 了保证保护的选择性 各零序过电流保护的动作时限也应按图 2 所示的阶梯原 则来选择 PD t l 6 t 5 t 4 t 3 t 2 t 1 t 0 6 t 0 5 t 0 4 t 相间保护 零序保护 1 1 T2 T 2 3456 3 短路电流及残压计算 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图 3 a b c 所示 求出线路参数 即 图2 零序过电流保护的时限特性 9 KmLA B60 X X ABAB 244060 21 X AB 722160 0 KmLB C40 X X BCBC 164040 21 X B 482104 C0 E E 1 1G X 1 1T X 1 2T X 1 2G X 1AB X 1BC X 1 5T X 1 6T X 1 3T X 1 4T X 1 4G X 1 3G X E E a 正序网络 2 1G X 2 1T X 2 2T X 22G X 2AB X 2BC X 2 5T X 2 6T X 2 3T X 2 4T X 24G X 2 3G X b 负序网络 0 1T X 0 2T X 0AB X 0BC X 0 5T X 0 6T X 0 3T X 0 4T X c 零序网络 图 3 三序电压等值网络图 10 3 2 保护短路点的选取 母线 A 处分别发生单相接地短路和两相接地短路 求出流过保护2 的最大 零序电流 母线 B 处分别发生单相接地短路和两相接地短路 求出流过保护 1 和 4 的 最大零序电流 母线 C 处分别发生单相接地短路和两相接地短路 求出流过保护 3 的最大 零序电流 3 3 短路电流的计算 先求出所有元件全运行时 B 母线分别发生单相接地和两相接地短路时的 复合序网等值图 1 单相接地短路时 故障端口正序阻抗为 1 11 11 31 3 11 1 22 XXXX GTGT ZXX ABBC 2922 5 245 166 5 12 67 51 5 故障端口负序阻抗为 12 67 21 ZZ 故障端口零序阻抗为 0 10 50 3 79 5 10 55 5 0 0 222 XXX TTT ZXX ABBC 111 7 657 111 0 0125790 10 0180180 130597 79 51055 5 则 B 母线分别发生单相接地时的复合序网等值图如图 4 所示 因为 可以导出 是一个串联型复合序网 0 0 0 UA IB IC 0 120 120 UUU fff III fff 11 E 1 Z 2 Z 0 Z 图 4 复合序网等值图 故障端口零序电流为 115 3 2 012 0 12 6712 677 657 120 E IkA f ZZZ 在零序网中分流从而得到此时流过保护 1 4 的零序电流分别为 0 012579 0 10 2 0 194 0 10000 20 130597 XX TT IIXIkA fABf 0 018018 0 30 4 0 278 0 20000 20 130597 XX TT IIXIkA fBCf 画出 B 母线发生单相接地时零序电流分布图如图 5 所示 0 1T X 0 2T X 0AB X 0BC X 0 5T X 0 6T X 0 3T X 0 4T X 0 0970 0194 0 278 0 77 0 139 图 5 零序电流分布图 2 B 母线两相接地短路时 故障端口各序阻抗和单相接地短路时相同 即 12 67 12 ZZ 7 657Z 12 因为 可以导出 是一个并联型复合序网 则复 0 0 0 IA UB UC 0 120 120 III fff UUU fff 合序网图如图 6 所示 E 1 Z 2 Z 0 Z 图 6 并联型复合序网图 12 677 657 4 77 20 12 677 657 ZZ 故端口正序电流为 115 3 3 807 1 12 674 77 120 E IkA f ZZZ 故障端口零序电流为 12 671 2 373 002112 67 7 657 0 If IZZIkA ff Z 同样的 流过保护 1 4 的零序电流分别 0 012579 0 10 2 0 229 0 10000 20 130597 XX TT IIXIkA fABf 0 018018 0 30 4 0 327 0 20000 20 130597 XX TT IIXIkA fBCf 从而得到如图 7 所示 B 母线两相接地短路时的零序电流分布图 13 0 1T X 0 2T X 0AB X 0BC X 0 5T X 0 6T X 0 3T X 0 4T X 0 1150 229 0 327 0 909 0 164 图 7 零序电流分布图 3 先求保护 1 的分支系数 1 K b 当 BC 段发生接地故障 变压器 5 6 有助增作用 如图 8 所示 100 1 2ABT XXX ABM I 25060 TT XXX BCM I M A BM I 1 11 1 2 IIX BCMBM K b IIX ABMABM A 对 当只有一台发电机变压器组运行时最大 有 1 X 1 X 157287 1max0 10 XXT TAB 当两台发电机变压器组运行时最小 有1 X 0 1 7 57279 5 1min0 2 X T XT AB 对 当 只有一台运行时最大 当 两台 2 X 5 T 6 T 2 X20 2max X 5 T 6 T 图 8 变压器助增图 14 全运行时最小 因此 保护 1 的最大分支系数 2 X10 2min X 87 1max 119 7 1 max 10 2min X K b X 最小分支系数 79 5 1min 114 975 1 min 20 2max X K b X 同样地分析保护 4 的分支系数 当 AB 段发生接地故障 变压器 5 6 4 K b 有助增作用 如图 9 所示 0BC X 0 5T X 0 6T X 0 3T X 0 4T X 1 X 2 X ABM I CBM I C BM I M 对 当只有一台发电机变压器组运行时最大 有 1 X 1 X 154863 1max0 30 XXX TBC 当两台发电机变压器组运行时最小 有1 X 0 3 7 54855 5 1min0 2 X T XX BC 最小分支系数 55 5 1min 113 775 4 min 20 2max X K b X 图 9 保护助增图 15 4 保护的配合及整定计算 4 1 保护 1 距离保护的整定与校验 4 1 1 保护 1 零序保护第 I 段整定 1 保护 1 整定计算 零序 I 段 根据前面分析的结果 母线 B 故障流过保护 1 的最大零序电流为 0 229 0 1 max IA 故 I 段定值 31 23 0 2290 8244 0 1 max II IKIkA set rel 为求保护 1 的零序 II 段定值 应先求出保护 3 的零序一段定值 设在母线 C 处分别发生单相接地短路和两相接地短路 求出流过保护 3 的最大零序电流 此时有 456 5 1 11 11 31 3 5 68 121 1 2251 5 XXXX GTGT ZZXX ABBC 0 10 50 3 79 5 1048 7 556 88 7 56 63 00 0 222 XXX TTT ZXX ABBC 母线 C 单相接地短路时 有 115 3 3 69 0 5 685 686 63 1 E IkA f ZZZ 从而求得母线 C 单相接地短路时流过保护 3 的电流 7 5 3 690 43 0 3 56 887 5 IkA 母线 C 处两相接地短路时 有 5 686 63 3 06 20 5 686 63 ZZ 正序电流 115 3 7 6 1 5 863 06 120 E IkA f ZZZ 16 零序电流 5 68 2 7 63 5 01 5 866 63 Z IIkA ff ZZ 从而求得流过保护 3 的电流 7 5 3 50 408 0 3 56 887 5 IkA 这样 母线 C 处两相接地短路时流过保护 3 的最大零序电流 0 43 0 3 max IkA 2 保护 3 的零序 I 段定值为 31 23 0 431 548 0 3 max 3 II IKIkA setrel 这样 保护 1 的零序 II 段定值为 1 15 1 5480 358 1 3 4 975 1 min II K IIIrel IIkA setset K b 校验灵敏度 母线 B 接地故障流过保护 1 的最小零序电流 0 194 0 min IkA 灵敏系数 30 1943 0 min 1 626 0 358 1 I Kre II Iset 3 保护 4 整定计算 零序 I 段 根据前面分析的结果 母线 B 故障流过保护 4 的最大零序电流为 0 327 0 4 max IA 故 I 段定值 31 23 0 3271 18 0 4 max 1 II IKIkA setrel 为求保护 4 的零序 II 段定值 应先求出保护 2 的零序一段定值 设在母线 A 处分别发生单相接地短路和两相接地短路 求出流过保护 2 的最大零序电流 此时有 46 55 1 31 31 11 1 4 52 121 1 2251 5 XXXX GTGT ZZXX ABBC 0 30 50 1 55 5 1072 7 580 47 7 56 86 00 0 222 XXX TTT ZXX BCAB 17 A 处单相接地时 有 115 3 4 179 0 4 524 526 86 123 E IkA f ZZZ 从而求得流过保护 2 的电流 7 5 4 1790 356 0 2 80 477 5 IkA A 处两相接地时 有 4 526 86 2 723 20 4 526 86 ZZ 正序电流 115 3 9 17 1 4 522 723 120 E IkA f ZZZ 零序电流 4 52 2 9 173 64 01 4 526 86 0 Z IIkA ff ZZ 从而求得流过保护 2 的电流 7 5 3 640 31 0 2 80 477 5 IkA 这样 流过保护 2 的最大零序电流 0 356 0 2 max IkA 4 保护 2 的零序 I 段定值为 31 2 3 0 2561 286 0 2 max 2 II IKIkA setrel 这样 保护 4 的零序 II 段定值为 1 15 1 2860 39 4 2 3 775 4 min II K IIIrel IIkA setset K b 校验灵敏度 母线 B 接地故障流过保护 4 的最小零序电流 0 278 0 min IkA 18 灵敏系数 30 278 3 0 min 2 14 0 39 1 I Kre II Iset 5 计算母线 A 发生接地短路时 最大运行方式 单相及两相接地 流过保护 1 的最大零序电流 然后将该零序电流值与保护 1 的 I II 段定值相比较 如果 零序电流小于定值 则 A 母线接地短路时保护 1 的零序电流继电器不会启动 所以不必加方向元件 如果零序电流大于定值 则必须加装方向元件 对保护 1 而言 由第 4 问分析知道 当母线 A 在最大运行方式下单相接地时流过保护 1 的零序电流最大 为 大于 333 0 3561 068 0 1 max0 2 max IIkA 保护 1 的 I II 段整定值 故需要加装方向元件 对保护 4 而言 当母线 C 在最大运行方式下单相接地时流过保护 4 的零序 电流最大 为 大于保护 4 的 I II 333 0 431 29 0 4 max0 3 max IIkA 段整定值 故需要加装方向元件 6 不灵敏 I 段按躲过非全相振荡整定 即按在 1 处断路器单相断开 两侧 电势角为 180 时流过保护 1 的零序电流整定 此时有 1 11 11 31 3 524166 551 5 11 1 22 XXXX GTGT ZXX ABBC 0 10 30 5 7 57255 5 1087 97 0 0 222 ZXX TTT ZXX ABBC 单相断开时 故障端口正序电流 115 22sin 32 1 58 1 51 551 5 89 97 120 E IkA f ZZZ 故障端口也是流过保护 1 的零序电流 即 51 5 2 1 580 583 01 51 587 98 20 Z IIkA ff ZZ 接地短路时流过保护 1 的最大零序电流为 二者中取大者 故保护 1 的0 229kA 不灵敏 I 段的定值为 31 23 0 5832 099 0 1 II IKIkA f setrel 19 5 继电保护设备选择 5 1 互感器的选择 互感器分为电流互感器 TA 和电压互感器 TV 它们既是电力系统中一次系 统与二次系统间的联络元件 同时也是一次系统与二次系统的隔离元件 它们 将一次系统的高电压 大电流 转变成二次系统的低电压 小电流 供测量 监视 控制及继电保护使用 互感器的具体作用是 1 将一次系统各级电压 均变成 100 以下的低电压 将一次系统各回路电流变成 5A 以下的小电流 以 便于测量仪表及继电器的小型化 系列化 标准化 2 讲一次系统与二次系 统在电气方面隔离 同时互感器二次侧有一点可靠接地 从而保证了二次设备 及人员安全 5 1 1 电流互感器的选择 1 电流互感器的选择 电流互感器一次回路额定电压和电流选择 电流互感器一次回路额定电 压和电流选择应满足 12 NSN UU 1 13 max 1 IIN 式中 电流互感器一次额定电压和电流 N1 U 1N I 为了确保所供仪表的准确度 互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工 作电流接近 二次额定电流的选择 电流互感器的二次额定电流有 5A 和 1A 两种 一般强电系统用 5A 弱电 系统用 1A 电流互感器种类和型式的选择 在选择互感器时 应根据安装地点 如屋内 屋外 和安装方式 如穿墙式 支持式 装入式等 选择相适应的类别和型式 选用母线型电流互感器时 应注 意校核窗口尺寸 电流互感器准确级的选择 为保证测量仪表的准确度 互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确 级 例如 装于重要回路 如发电机 调相机 变压器 厂用馈线 出线等 中的 电能表和计费的电能表一般采用 0 5 1 级表 相应的互感器的准确级不应低于 0 5 级 对测量精度要求较高的大容量发电机 变压器 系统干线和 500kV 级宜用 0 2 级 供运行监视 估算电能的电能表和控制盘上仪表一般皆用 1 1 5 级的 20 相应的电流互感器应为 0 5 1 级 供只需估计电参数仪表的互感器可用 3 级的 当所供仪表要求不同准确级时 应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级 二次容量或二次负载的校验 为了保证互感器的准确级 互感器二次侧所接实际负载 Z2l 或所消耗的实 际容量荷 S2 应不大于该准确级所规定的额定负载 ZN2 或额定容量 SN2 ZN2 及 SN2 均可从产品样本查到 即 21 2 222 ZISS NN 或 14 rmtoui212 RRRRZZ WN 式中 电流互感器二次回路中所接仪表内阻的总和与所接继电器内阻 rm RR 的总和 可由产品样本中查得 电流互感器二次联接导线的电阻 iW R tou R 电流互感器二次连线的接触电阻 一般取为 0 1 2 2 2 22 N rmtouNN I RRRIS 15 iW R 因为 A wi ca R l 所以 A 2rmtouN ca RRRZ l 式中 A 一电流互感器二次回路连接导线截面积 mm2 及计算长度 ca l mm 按规程要求联接导线应采用不得小于 1 5mm2的铜线 实际工作中常取 2 5mm2的铜线 当截面选定之后 即可计算出联接导线的电阻 Rwi 有时也可 先初选电流互感器 在已知其二次侧连接的仪表及继电器型号的情况下 确定 连接导线的截面积 但须指出 只用一只电流互感器时电阻的计算长度应取连 接长度 2 倍 如用三只电流互感器接成完全星形接线时 由于中线电流近于零 则只取连接长度为电阻的计算长度 若用两只电流互感器接成不完全星形结线 时 其二次公用线中的电流为两相电流之向量和 其值与相电流相等 但相位 差为 60 故应取连接长度的倍为电阻的计算长度 所以本题中电流互感器 3 的型号为 LCWB6 110B 5 1 2 电压互感器的选择 1 电压互感器一次回路额定电压选择 为了确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行 电压互感器一次绕组 所接电力网电压应在 1 1 0 9 范围内变动 即满足下列条件 iN U 21 16 i 1 1 N U sN U i 0 9 N U 式中 电压互感器一次侧额定电压 选择时 满足即可 iN U isNN UU 2 电压互感器二次侧额定电压的选择 电压互感器二次侧额定线间电压为 100V 要和所接用的仪表或继电器相适 应 3 电压互感器种类和型式的选择 电压互感器的种类和型式应根据装设地点和使用条件进行选择 例如 在 6 35kV 屋内配电装置中 一般采用油浸式或浇注式 110 220kV 配电装置通常 采用串级式电磁式电压互感器 220kV 及其以上配电装置 当容量和准确级满 足要求时 也可采用电容式电压互感器 4 准确级选择 和电流互感器一样 供功率测量 电能测量以及功率方向保护用的电压互 感器应选择 0 5 级或 1 级的 只供估计被测值的仪表和一般电压继电器的选用 3 级电压互感器为宜 5 按准确级和额定二次容量选择 首先根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器接线方式 并尽可能将负 荷均匀分布在各相上 然后计算各相负荷大小 按照所接仪表的准确级和容量 选择互感器的准确级额定容量 有关电压互感器准确级的选择原则 可参照电 流互感器准确级选择 一般供功率测量 电能测量以及功率方向保护用的电压 互感器应选择 0 5 级或 1 级的 只供估计被测值的仪表和一般电压继电器的选 用 3 级电压互感器为宜 电压互感器的额定二次容量 对应于所要求的准确级 应不小于电压互 2N S 感器的二次负荷 即 2 S 22 SSN 2 0 2 0 2 0 2 0 sin cos QPSS 17 2 S 式中 各仪表的视在功率 有功功率和无功功率 各仪表 00 0 QPS cos 的功率因数 如果各仪表和继电器的功率因数相近 或为了简化计算起见 也可以将各 仪表和继电器的视在功率直接相加 得出大于的近似值 它若不超过 2 S 2N S 则实际值更能满足式子的要求 由于电压互感器三相负荷常不相等 为了满足准确级要求 通常以最大相 负荷进行比较 计算电压互感器各相的负荷时 必须注意互感器和负荷的接线 方式 所以本题中的电压互感器的型号为 JDZJ 3 22 5 2 继电器的选择 5 2 1 按使用环境选型 使用环境条件主要指温度 最大与最小 湿度 一般指 40 摄氏度下的最大相 对湿度 低气压 使用高度 1000 米以下可不考虑 振动和冲击 此外 尚有封 装方式 安装方法 外形尺寸及绝缘性等要求 由于材料和结构不同 继电器 承受的环境力学条件各异 超过产品标准规定的环境力学条件下使用 有可能 损坏继电器 可按整机的环境力学条件或高一级的条件选用 对电磁干扰或射频干扰比较敏感的装置周围 最好不要选用交流电激励的 继电器 选用直流继电器要选用带线圈瞬态抑制电路的产品 那些用固态器件 或电路提供激励及对尖峰信号比较敏感地地方 也要选择有瞬态抑制电路的产 品 5 2 2 按输入信号不同确定继电器种类 按输入信号是电 温度 时间 光信号确定选用电磁 温度 时间 光电 继电器 这是没有问题的 这里特别说明电压 电流继电器的选用 若整机供 给继电器线圈是恒定的电流应选用电流继电器 是恒定电压值则选用电压继电 器 5 2 3 输入参量的选定 与用户密切相关的输入量是线圈工作电压 而吸合电压则是继电器制造厂 控制继电器灵敏度并对其进行判断 考核的参数 对用户来讲 它只是一个工 作下极限参数值 控制安全系数是工作电压 电流 吸合电压 电流 如果在吸合 值下使用继电器 是不可靠的 不安全的 环境温度升高或处于振动 冲击条 件下 将使继电器工作不可靠 整机设计时 不能以空载电压作为继电器工作 电压依据 而应将线圈接入作为负载来计算实际电压 特别是电源内阻大时更 是如此 当用三极管作为开关元件控制线圈通断时 三极管必须处于开关状态 对 6VDC 以下工作电压的继电器来讲 还应扣除三极管饱和压降 当然 并非 工作值加得愈高愈好 超过额定工作值太高会增加衔铁的冲击磨损 增加触点 回跳次数 缩短电气寿命 一般 工作值为吸合值的 1 5 倍 工作值的误差一 般为 10 5 2 4 根据负载情况选择继电器触点的种类和容量 国内外长期实践证明 约 70 的故障发生在触点上 这足见正确选择和使 用继电器触点非常重要 触点组合形式和触点组数应根据被控回路实际情况确定 动合触点组和转 换触点组中的动合触点对 由于接通时触点回跳次数少和触点烧蚀后补偿量大 23 其负载能力和接触可靠性较动断触点组和转换触点组中的动断触点对要高 整 机线路可通过对触点位置适当调整 尽量多用动合触点 根据负载容量大小和负载性质 阻性 感性 容性 灯载及马达负载 确定 参数十分重要 认为触点切换负荷小一定比切换负荷大可靠是不正确的 一般 说 继电器切换负荷在额定电压下 电流大于 100mA 小于额定电流的 75 最 好 电流小于 100mA 会使触点积碳增加 可靠性下降 故 100mA 称作试验电 流 是国内外专业标准对继电器生产厂工艺条件和水平的考核内容 由于一般 继电器不具备低电平切换能力 用于切换 50mV 50 A 以下负荷的继电器订货 用户需注明 必要时应请继电器生产厂协助选型 继电器的触点额定负载与寿命是指在额定电压 电流下 负载为阻性的动 作次数 当超出额定电压时 可参照触点负载曲线选用 当负载性质改变时 其触点负载能力将发生变动 6 相间短路保护 1 分别求出保护 1 4 的段 定值 并校验灵敏度 2 保护 1 4 的 段是否安装方向元件 3 分别画出相间短路的电流保护的功率方向判别元件与零序功率方向判别元件的交 流接线 1 保护 1 的 段整定 最大运行方式为 G1 G2 全运行 相应的 5 11 min 2 GT s XX X 最小运行方式为一台电机运行 相应的 10 max11sGT XX X 母线 B 处三相短路流过保护 1 的最大电流 2 289kA max min d B sd E I X X 保护 1 的 段定值为 1 2 2 289 2 747kA 1 maxsetreld B IKI 母线 C 三相短路流过保护 3 的最大电流 1 475kA max min d C sd E I X X 保护 3 的 段定值为 1 771kA 3 maxsetreld C IKI 保护 1 的 段定值为 2 063kA 1 3setrelset IKI 母线 B 两相短路流过保护 1 的最小电流 1 691kA max max 3 2 d B sd E I X X 保护 1 电流 断的灵敏度系数 0 83 灵敏度不满足要求 min 1 1 d B sen set I K I 1 691 2 063 保护 4 的 段整定 最大运行方式为 G3 G4 全运行 相应的 6 5 33 min 2 GT s XX X 最小运行方式为一台电机运行 相应的 13 max33sGT XX X 24 母线 B 处三相短路流过保护 4 的最大电流 2 951kA max min d B sd E I X X 保护 1 的 段定值为 1 2 2 951 3 541kA 1 maxsetrel