继电保护原理课程设计报告

继电保护原理课程设计报告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 专专 业 业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 班班 级 级 1 1 姓姓 名 名 学学 号 号 指导教师 指导教师 兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州交通大学自动化与电气工程学院 2013 年年 7 月月 18 日日 继电保护原理课程设计报告 0 1 设计资料 1 1 题目 如下图所示网络 系统参数为 kV3115E 15 XG1 10 G3 X 线路60kmLL 21 40kmL3 40kmL CB 30kmL DC 20kmL ED 阻抗 km 0 41 2KI rel 1 15KK III rel rel 300AI C maxB 200AI D maxC 试对线路中保护 3 和保护 9 进行三段电流150AI E maxD 1 5Kss 0 85Kre 保护设计 G1 G3 98 45 123 A B CDE L1 L3 图 1 题目的线路图 1 2 要完成的内容 电流保护是对于反应于短路电流幅值增大而动作的保护 本设计要完成的内 容是对电流保护的原理和计算原则的简述 并对线路各参数进行分析及对保护 3 和保护 9 进行电流保护的具体整定计算 2 问题分析及方案设计 根据规程要求 110kV 线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 在本题中涉及的是三段过流保护 其中 I 段 II 段可方向闭锁 保证了保 护的选择性 各段电流及时间定值可独立整定 方向元件采用正序电压极化 方 向元件和电流元件接成按相启动方式 1 系统运行方式的考虑 除考虑发电厂发电容量的最大和最小运行方式外 还必须考虑在设备检修或 故障切除的情况下 发生短路时流过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行 方式 以便计算保护的整定值和保护灵敏度 在需采用电流电压联锁速断保护时 继电保护原理课程设计报告 1 还必须考虑系统的正常运行方式 2 短路点的选取 求不同保护的整定值和灵敏度时 应注意短路点的选择 若要绘制短路电流 电压与距离的关系曲线 每一条线路上的短路点至少要取三点 即线路的始端 中点和末端三点 3 短路类型的选取 相间短路保护的整定计算应取系统最大运行方式下三相短路电流 以作动作 电流整定之用 而在系统最小运行方式下计算两相短路电流 以作计算灵敏度之 用 3 保护配置及短路电流计算 选用保护方式时 首先考虑采用最简单的保护 以便提高保护的可靠性 当 采用简单保护不能同时满足选择性 灵敏性和速动性要求时 则可采用较复杂的 保护方式 选用保护方式时 可先选择主保护 然后选择后备保护 通过整定计算 检 验能否满足灵敏性和速动性的要求 当采用的保护不能很好地满足选择性或速动性的要求时 允许采用自动重合 闸来校正选择性或加速保护动作 当灵敏度不能满足要求时 在满足速动性的前下 可考虑利用保护的相继动 作 以提高保护的灵敏性 在用动作电流 电压或动作时间能保证选择性时 不要采用方向元件以简化 保护 后备保护的动作电流必须配合 要保证较靠近电源的上一元件保护的动作 电流大于下一元件保护的动作电流 且有一定的裕度 3 1 主保护配置 主保护是反应整个元件上的故障 并能最短时延时有选择的切除故障的保护 此处 I 段电流速断保护 II 段限时电流速断保护构成本设计的主保护 3 2 后备保护配置 后备保护是反应当主保护拒动时能够切除故障的保护 它作为下级主保护拒 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 也可作为过负荷时的保护 一般采用过电流保护 本设计中 III 段定时限过电流 保护作为后备保护 3 3 短路电流计算 3 3 1 等效电路的建立 继电保护原理课程设计报告 2 由已知可得 1 ZLX 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 24 604 0 L1 L1 Z Z 16 404 0 L3 L3 Z Z 16 404 0 BC BC Z Z 12 304 0 CD CD Z Z 8 204 0 DE DE Z Z G1 G3 XG1 XG3 ZL1 ZL3 ZBCZCDZDE 图 2 等效电路图 3 3 2 短路点的选取 由电力系统分析课程知识可知 当供电网络中任意点发生三相和两相短路时 流过短路点与电源间线路中的短路电流近似计算式为 kS k ZZ E KI 式中 系统等效电源的相电动势 E 短路点至保护安装处之间的阻抗 K Z 保护安装处到系统等效电源之间的阻抗 S Z 继电保护原理课程设计报告 3 短路类型系数 三相短路取 1 两相短路取 K 23 3 3 3 短路电流的计算 最大方式下的最小分支系数 5 2 1610 24151610 ZX ZXZX K L3G3 L3G3L1G1 b min 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 即 6 15 1610 2415 XX ZX ZZ s min s min L3G3L1G1s min s mins Z Z Z 在最大方式下 1 207kAI ZZX E I K A max L3L1G1 K A max 1 7kAI ZX E I K B max L1G1 K B max 1 87kAI ZZ E I K C max CBs min K C max 1 395kAI ZZZ E 2 3 I K D max DCCBs min K D max 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短路 电流最小 其对应的系统的等值阻抗最大 即 s maxs ZZ 39 ZX s max L1G1s max Z Z 在最小方式下 继电保护原理课程设计报告 4 1 045kAI I 2 3 I K A min K A maxK A min 1 4705kAI I 2 3 I K B min K B maxK B min 0 97kAI ZZ E 2 3 I K C min CBs max K C min 0 81kAI ZZZ E 2 3 I K D min DCCBs max K D min 4 保护配置与整定 4 1 主保护的整定与计算 4 1 1 动作值 保护 3 的 I 段 2 24kAI IKI I set 3 K C max I rel I set 3 保护 3 的 II 段 1 604kAI IKI II set 3 K D max II rel II set 3 保护 9 的 I 段 2 04kAI IKI I set 9 K B max I set I set 9 保护 9 与保护 4 配合时 1 448kAI IKI I set 4 K A max I rel I set 4 1 665kAI IKI II set 9 I set 4 II rel II set 9 保护 9 与保护 3 配合时 继电保护原理课程设计报告 5 1 159kAI I K K I II set 9 I set 3 b min II rel II set 9 4 1 2 动作时间 各保护的时限为 st st 0 0 I 9 I 3 引入时间阶段 则 s t50 st5 0 I 3 st5 0 I 9 4 1 3 灵敏度校验 当保护 9 与保护 4 配合时 1 27K I I K sen II set 9 K B min sen 所以 符合要求 2 1Ksen 当保护 9 与保护 3 配合时 0 811K I I K sen II set 9 K C min sen 所以 不符合要求 2 1Ksen 4 2 后备保护的整定与计算 4 2 1 动作值 保护 3 的 III 段电流为 kA61 0 I I K KK I III set 3 K B max re ss III rel III set 3 保护 9 的III段电流为 0 24kAI I K KK I III set 9 L max re ss III rel III set 9 4 2 2 动作时间 继电保护原理课程设计报告 6 保护 3 的 III 段时限为 st1 III 3 保护 9 的 III 段时限为 st5 1 III 9 4 2 3 灵敏度校验 保护 3 的 III 段灵敏度为 1 21 59K I I K sen III set3 K C min sen 保护 9 作为近后备时 1 56 125K I I K sen III set9 K B min sen 保护 9 作为远后备时 1 21 6K KI I K sen b min III set9 K C min sen 5 继电保护主要设备的选择 5 1 电流互感器的选择 互感器是按比例变换电压或电电流的设备 其功能主要是将高电压或大电流 按比例变换成标准低电压 100V 或标准小电流 5A 或 10A 均指额定值 以便实 现测量仪表 保护设备及自动控制设备的标准化 小型 其一次侧接在一次系统 二次侧接测量仪表与继电保护装置等 同时互感器还可用来隔开高电压系统 以 保证人身和设备的安全 1 小电流选线装置用零序电流互感器 2 与 DD11 60 型继电器配套使用的零序电流互感器 3 与 DL11 0 2 型继电器配套使用的零序电流互感器 4 精度与容量 额定负荷 的关系 国标中规定 在额定频率及额定负荷下 电流误差 相位差和复合误差不 超过上表所列限值 所以所选零序电流互感器的容量要与二次回路 装置及回 路 阻抗匹配 才能达到上表精度 如所选容量大时零序电流互感器在使用时将 出现正误差 反之则出现负误差 继电保护原理课程设计报告 7 5 2 继电器的选择 正确选用继电器的原则应该是 1 继电器的主要技术性能 如触点负荷 动作时间参数 机械和电气寿命等 应满足整机系统的要求 2 继电器的结构型式 包括安装方式 与外形尺寸应能适合使用条件的需要 3 经济合理 6 总结 当保护线路上发生故障线路时 主要特征为电流增加和电压降低 主保护为 电流速断保护和限时电流速断保护 后备保护为定时限过电流保护 它们都是反 映电流增高而动作的保护装置 主要区别在于按照不同的原则来选择启动电流 速断是按照躲开某一点的最大短路电流来整定 限时电流速断是按照躲开下一级 相邻元件电流速断保护的动作电流整定 而定时限过电流保护则是按照躲开最大 负荷电流来整定 7 原理图绘制 QF KCO 1 1 1 1 TAa TAc I c KA I a KA II a KA II c KA II KS III KS I KS II KT III KT III a KA III b KA III c KA a 原理接线图 继电保护原理课程设计报告 8 TAa TAc TAaTAaTAa IIIIII TAcTAcTAc KAb 交流电流回路 IIIIII III b 交流回路展开图 wc wc II a KA II c KA III a KA III c KA III b KA II KT III KT KCO QF I KS II KT III KT II KS III KS YR 电流速断保护 限时电流速段保护 过电流保护 跳闸回路 I a KA I c KA c 直流回路展开图 图 3 三段式电流保护的原理接线图 继电保护原理课程设计报告 9 参考文献 1 张保会 尹项根主编 电