110KV电网继电保护设计

南华大学电气工程学院课程设计 继电保护课程设计继电保护课程设计 题题 目目 110KV 电网线路保护设计 学院名称学院名称 电气工程学院 指导教师指导教师 职职 称称 教授 班班 级级 学学 号号 学生姓名学生姓名 2015 年 1 月 5 日 南华大学电气工程学院课程设计 继继电电保保护护课课程程设设计计 任任务务书书 1 课程设计的内容和要求 包括原始数据 技术要求 工作要求等 一 原始资料 G G G 3 40MW cos 0 85 Xd 1 72 Xd 0 234 Xd 0 132 2 25MVA Uk 10 5 50MVA Uk 10 5 A 1QF2QF 60km 3QF4QF 5QF6QF7QF8QF 50km B D 9QF10QF 11QF12QF 13QF14QF 15QF16QF C 17QF18QF 1 0S 1 0S 1 5s 2 15MVA Uk 10 5 2 15MVA Uk 10 5 15MVA Uk 10 5 121 2 2 5 6 3KV 1 网络接线如附图所示 2 网络中 各线路均采用带方向或不带方向的电流保护 或距离保护 作为主保护 变压器均采用纵差动作为主保护 变压器均为 Y 11 接线 3 发电厂的最大发电容量为 3 40MW 最小发电容量为 2 40MW 发变组停运 4 网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行 5 允许的最大故障切除时间为 0 85s 6 110KV 短路器均采用 DW2 110 型断路器 跳闸时间为 0 05 0 08s 7 线路 AB BC AD CD 的最大负荷电流分别为 250A 70A 230A 和 140A 负荷自 起动系数 Kzqd 1 5 8 各变电所引出线上后备保护的动作时间如图所示 t 0 5s 9 线路的正负序电抗为 x1 x2 0 4 km x0 3 5x1 d 700 10 电压互感器的变比 nyh 110 000 100 11 其他参数如图所示 二 设计内容 1 建立电力系统设备参数表 2 绘制电力系统各相序阻抗图 南华大学电气工程学院课程设计 3 确定保护整定计算所需的系统运行方式和变压器中性点接地方式 4 进行电力系统中潮流及各点的短路计算 5 进行继电保护整定计算 南华大学电气工程学院课程设计 2 对课程设计成果的要求 包括图表 原理图 仿真图等 说明书一份 其中含短路电流计算 整定计算 校验 同时 进行距离保护与零序保护 的整定与校验 最后用 AutoCAD 画出保护配置图 3 主要参考文献 1 吕继绍 电力系统继电保护设计原理 北京 中国水利电力出版社 2009 2 陈永芳 电力系统继电保护与安全自动装置整定计算 北京 中国电力出版社 2005 3 孙国凯 电力系统继电保护原理 北京 中国水利水电出版社 2002 4 西北电力设计院 电力工程电气设计手册 北京 中国电力出版 1996 5 何仰赞 温增银 电力系统分析 上 下 武汉 华中科技大学出版社 2002 6 冯炳阳 输电设备手册 M 北京 机械工业出版社 2000 7 戈东方 电力工程电气设备手册 北京 中国电力出版社 1998 8 曹绳敏 电力系统课程设计及毕业设计参考资料 北京 中国电力出版社 1995 9 黄其励 电力工程师手册 上 下 北京 中国电力出版社 2002 10 周文俊 电气设备实用手册 北京 中国水利水电出版社 1999 4 课程设计工作进度计划 序号起 迄 日 期工 作 内 容 12016 1 4 布置任务 教师讲解设计方法及要求 2 2016 1 5 2016 1 19 进行各种保护计算 32016 1 20 2016 1 23 检验并写说明书 小组讨论 4 答辩 主指导教师盛义发 日期 年 月 日 南华大学电气工程学院课程设计 摘摘 要 要 本设计以 110KV 线路继电保护为例 建立了电力系统设备参数表绘制电力系 统各相序阻抗图 确定了保护整定计算所需的系统运行方式和变压器中性点接地方式 对电力系统中潮流及各点进行短路计算 并对继电保护进行整定计算 关键词 关键词 继电保护 最大运行方式 距离保护 110KV 线路继电保护 南华大学电气工程学院课程设计 I 目目 录录 1 引言 1 2 设计资料分析与参数计算 2 2 1 系统运行方式和变压器中性点接地方式的确定 2 2 2 参数分析及计算 2 3 线路保护配置 5 3 1 线路保护配置的一般原则 5 3 2 接地故障采取的措施 6 3 3 相间短路所采取的措施 7 3 4 双侧电源的整定原则和计算及其保护 9 4 短路计算 11 4 1 短路电流的原则 11 4 2 短路电流的计算 11 5 整定计算 21 5 1电流保护整定计算 21 5 2电流保护整定计算 23 5 3零序电流保护整定计算 25 6 保护装置的选择一般要求 28 7 结束语 30 参考资料 31 南华大学电气工程学院课程设计 第 0 页 共 31 页 1 引言引言 电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求 电子技术 计算机技术 与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力 因此 继电保护技术得天独厚 在40 余年的时间里完成了发展的4 个历史阶段 继电保护的萌芽期 晶体管继电保护 集成运算放大器的集成电路保护和计算 机继电保护 继电保护技术未来趋势是向计算机化 网络化 智能化 保护 控制 测量和数据通信一体化的发展 随着计算机硬件的迅速发展 微机保护硬件也在不断发展 电力系统对微机 保护的要求不断提高 除了保护的基本功能外 还应具有大容量故障信息和数 据的长期存放空间 快速的数据处理功能 强大的通信能力 与其它保护 继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号 量 当突变量到达一定值时 起动逻辑控制环节 发出相应的跳闸脉冲或信号 对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性 速动性 灵敏性 可靠性 这次课程设计以最常见的110KV 电网线路保护设计为例进行分析设计 要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解 特别是对继电 保护 电力系统 电路 发电厂的电气部分有一定的研究 重点进行了电路的 化简 短路电流的求法 继电保护中电流保护 距离保护的具体计算 南华大学电气工程学院课程设计 第 1 页 共 31 页 2 设计资料分析与参数计算设计资料分析与参数计算 2 12 1 系统运行方式和变压器中性点接地方式的确定系统运行方式和变压器中性点接地方式的确定 2 1 12 1 1 发电机 变压器运行方式选择的原则发电机 变压器运行方式选择的原则 1 一个发电厂有两台机组时 一般应考虑全停方式 一台检修 另一台故 障 当有三台以上机组时 则选择其中两台容量较大机组同时停用的方式 对水电厂 还应根据水库运行方式选择 2 一个发电厂 变电站的母线上无论接几台变压器 一般应考虑其中容量 最大的一台停用 2 1 22 1 2 变压器中性点接地选择原则变压器中性点接地选择原则 1 发电厂 变电所低压侧有电源的变压器 中性点均要接地 2 自耦型和有绝缘要求的其它变压器 其中性点必须接地 3 T 接于线路上的变压器 以不接地运行为宜 4 为防止操作过电压 在操作时应临时将变压器中性点接地 操作完毕后 再断开 这种情况不按接地运行考虑 2 1 32 1 3 线路运行方式选择原则线路运行方式选择原则 1 一个发电厂 变电站线线上接有多条线路 一般考虑选择一条线路检修 另一 条线路又故障的方式 2 双回路一般不考虑同时停用 2 22 2 参数分析及计算参数分析及计算 2 2 12 2 1 发电机参数的计算发电机参数的计算 发电机的电抗有名值 2 N N S U X X d 100 2 1 发电机的电抗标幺值 南华大学电气工程学院课程设计 第 2 页 共 31 页 2 N Bd S SX X 100 2 式中 发电机次暂态电抗 Xd 发电机的额定电压NU 基准电压 115 KVBU 基准容量 1000MVA BS 发电机额定容量 MVA NS 计算结果 表 2 1 发电机参数结果表 发 电 厂 发电 机编 号 有功 MW 功率因数 COS 次暂态电抗 Xd 等值电抗 标幺值 等值电抗 有名值 A 1 2 3 400 850 1322 80537 096 2 2 22 2 2 变压器参数的计算变压器参数的计算 双绕组变压器电抗有名值 2 3 N NK T S UU X 100 2 双绕组变压器电抗标幺值 2 4 N Bk T S SU X 100 式中 变压器短路电压百分值 KU 发电机的额定电压NU 基准电压 115KVBU 南华大学电气工程学院课程设计 第 3 页 共 31 页 基准容量 1000MVABS 变压器额定容量 MVANS 表 2 2 变压器参数结果表 容量 MVA 绕组型式短路电压百分值 Uk 等值电抗 标幺值 等值电抗 有名值 25 三相双绕组 10 54 255 5 50 三相双绕组 10 52 10 0833 15 三相双绕组 10 570 2778 2 2 2 32 3 输电线路参数的计算输电线路参数的计算 计算结果 表 2 3 线路参数 线路名称正 负序电 抗 标幺值 正 负序电 抗 有名值 零序电抗 标幺值 A B0 182240 637 B C0 151200 529 A D0 182240 637 C D0 151200 529 2 南华大学电气工程学院课程设计 第 4 页 共 31 页 3 线路保护配置线路保护配置 3 13 1 线路保护配置的一般原则线路保护配置的一般原则 在 110 220kV 中性点直接接地电网中 线路的相间短路保护及单相接地保护均应 动作于断路器跳闸 在下列情况下 应装设全线任何部分短路时均能速动的保护 1 根据系统稳定要求有必要时 2 线路发生三相短路 使厂用电或重要用户母线电压低于 60 额定电压 且其保 护不能无时限和有选择地切除短路时 3 如某些线路采用全线速动保护能显著简化电力系统保护 并提高保护的选择 性 灵敏性和速动性 在 110 220kV 中性点直接接地电网中 线路的保护以以下原则配置 1 对于相间短路 单侧电源单回线路 可装设三相多段式电流电压保护作为相 间短路保护 如不满足灵敏度要求 应装设多段式距离 保护 双电源单回线路 可装 设多段式距离保护 如不能满足灵敏度和速动性的要求时 则应加装高频保护作为主 保护 把多段式距离保护作为后备保护 2 对于接地短路 可装设带方向性或不带方向性的多段式零序电流保护 在终 端线路 保护段数可适当减少 对环网或电网中某些短线路 宜采用多段式接地距离 保护 有利于提高保护的选择性及缩短切除故障时间 3 对于平行线路的相间短路 一般装设横差动电流方向保护或电流平衡保护作 主保护 当灵敏度或速动性不能满足要求时 应在每一回线路上装设高频保护作为主 保护 装设带方向或不带方向元件的多段式电流保护或距离保护作为后备保护 并作 为单回线运行的主保护和后备保护 4 对于平行线路的接地短路 一般可装设零序电流横差动保护作为主保护 装 设接于每一回线路的带方向或不带方向的多段式零序电流作为后备保护 对于电缆线路或电缆与架空线路混合的线路 应装设过负荷保护 过负荷保护一般动 作于信号 必要时可动于跳闸 南华大学电气工程学院课程设计 第 5 页 共 31 页 3 23 2 接地故障采取的措施接地故障采取的措施 电力系统中采用的中性点接地方式 通常有中性点直接接地 中性点经消弧线圈 接地和中性点不接地三种 一般 110kV 及以上电压等级的电网均采用中性点直接接地 方式 称为大接地电流系统 110kV 以下电压等级的电网采用中性点不接地或经消弧线 圈接地方式 称为小接地电流系统 大接地电流系统中发生单相接地短路时 故障相流过的短路电流较大 对设备造 成的危害较大 继电保护必须通过断路器切除故障 小接地电流系统中发生单相接地时 因不能形成短路电流的通道 不会产生大的 电流 设备允许继续运行 因此 不要求继电保护快速动作切除故障 但是 由于单 相接地后 完好相对地电压升高 往往造成设备绝缘击穿故障扩大 因此 继电保护 必须及时发现单相接地故障 发出信号 使运行人员采取措施消除故障 3 2 13 2 1 几种接地故障的特征几种接地故障的特征 1 当发生一相 如 A 相 不完全接地时 即通过高电阻或电弧接地 这时故障 相的电压降低 非故障相的电压升高 它们大于相电压 但达不到线电压 电压互感 器开口三角处的电压达到整定值 电压继电器动作 发出接地信号 2 如果发生 A 相完全接地 则故障相的电压降为 0 非故障相的电压升高到线电 压 此时电压互感器开口三角处出现 100V 电压 电压继电器动作 发出接地信号 3 电压互感器高压测出现一相 如 A 相 断线或熔断器熔断 此时故障相的指 示不为 0 这是由于此相电压表在二次回路中经互感器线圈和其他两相电压表形成串联 回路 出现比较小的电压指示 但不是该相实际电压 非故障相仍为相电压 互感器 开口三角处会出现 35V 左右电压值 并启动继电器动作 发出接地信号 4 由于系统中存在容性和感性参数的元件 特别是带有铁芯的铁磁电感元件 在参数组合不匹配时会引起铁磁谐振 并且继电器动作 发出接地信号 5 空载母线虚假接地现象 在母线空载运行时 也可能会出现三相电压不平衡 并且发出接地信号 但当送上一条线路后接地现象会自行消失 3 2 23 2 2 单相接地故障的处理单相接地故障的处理 1 处理接地故障的步骤 发生单相接地故障后 值班人员应马上复归音响 作好报告当值调度和有关负 责人员 并按当值调度员的命令寻找接地故障 但具体查找方法由现场值班员自己选 南华大学电气工程学院课程设计 第 6 页 共 31 页 择 详细检查所内电气设备有无明显的故障迹象 如果不能找出故障点 再进行线 路接地的寻找 将母线分段运行 并列运行的变压器分列运行 以判定单相接地区域 再拉开母线无功补偿电容器断路器以及空载线路 对多电源线路 应采取转移 负荷 改变供电方式来寻找接地故障点 采用一拉一合的方式进行试拉寻早故障点 当拉开某线路断路器接地现象消失 便可判断它为故障线路 并马上汇报当值调度员听候处理 同时对故障线路的断路器 隔离开关 穿墙套管等设备做进一步检查 2 处理接地故障的要求 寻找和处理单相接地故障时 应作好安全措施 保证人身安全 当设备发生接 地时 室内不得接近故障点 4m 以内 室外不得接近故障点 8m 以内 进入上述范围的 工作人员必须穿绝缘靴 戴绝缘手套 使用专用工具 为了减少停电的范围和负面影响 在寻找单相接地故障时 应先试拉线路长 分支多 历次故障多和负荷轻以及用电性质次要的线路 然后试拉线路短 负荷重 分支少 用电性质重要的线路 双电源用户可先倒换电源再试拉 专用线路应先行通 知 若有关人员汇报某条线路上有故障迹象时 可先试拉这条线路 若电压互感器高压熔断器熔断 不得用普通熔断器代替 必须用额定电流为 0 5A 装填有石英砂的瓷套管熔断器 这种熔断器有良好的灭弧性能和较大的断流容量 具有限制短路电流的作用 3 33 3 相间短路所采取的措施相间短路所采取的措施 3 3 13 3 1 继电器继电器 1 电磁型继电器 电磁型继电器在 35kV 及以下电网的电力线路和电气设备继电保护装置中大量地被 采用 电流继电器是实现电流保护的基本元件 电磁型继电器基本结构型式有螺管线 圈式 吸引衔铁式和转动舌片式三种 2 晶体管继电器 晶体管型继电器的功能是有晶体管开关电路完成的 晶体管电流继电器由电压形 南华大学电气工程学院课程设计 第 7 页 共 31 页 成回路 电流变换器 TA 将输入电流变换成与之成正比的电压 整流比较回路及执行 回路 单稳态触发器构成 晶体管型时间继电器由两个三极管及阻容延时电流组成 3 3 23 3 2 电流互感器电流互感器 TATA 1 电压互感器 TV 的作用 电流互感器的作用是将高压设备中的额定大电流变换成5A或1A的小电流 以便继 电保护装置或仪表用于测量电流 电流互感器又铁芯及绕组组成 电流互感器将高压回路中的电流变换为低压回路中的小电流 并将高压回路与 低压回路隔离 使他们之间不存在电的直接关系 额定的情况下 电流互感器的二次侧电流取为 5A 这样可使继电保护装置和其 他二次回路的设计制造标准化 电保护装置和其他二次回路设备工作于低电压和小电流 不仅使造价降低 维 护方便 而且也保证了运行人员的安全 2 电流互感器TA的选择和配置 型号 电流互感器的型号应根据作用环境条件与产品情况选择 一次电压 gN UU 电流互感器安装处一次回路工作电压 g U 电流互感器的额定电压 N U 一次回路电流 1maxNg II 电流互感器安装处一次回路最大电流 maxg I 电流互感器一次测额定电流 1N I 根据以上技术要求 我们已知 线路 AB 上流过的最大负荷电流为 300A 因此初步 选择线路上 AB 的 TA 型号为 LAJ 10 TV 型号为 JCC 10 且变比为 300 5 线路 BC 上 流过的最大负荷电流为 80A 因此初步选择线路 BC 上的 TA 型号为 LAJ 10 变比为 100 5 TV 型号为 JCC 10 变比为 100 5 3 3 33 3 3 电压互感器电压互感器 电压互感器的任务是将很高的电压准确地变换至二次保护及二次仪表的允许典雅 使继电器和仪表既能在低压情况下工作 又能准确地反映电力系统中高压设备的运行 南华大学电气工程学院课程设计 第 8 页 共 31 页 情况 电压互感器分为电磁式电压互感器和电容式电压互感器两种 1 电压互感器 TV 的作用 电压互感器的作用是将一次侧高电压成比例的变换为较低的电压 使二次系统 与一次系统的隔离 保证了工作人员的安全 电压互感器二次侧电压通常为 100V 这样可以做到测量仪表及继电器的小型化 和标准化 2 电压互感器 TV 的配置原则 型式 电压互感器的型式应根据使用条件选择 在需要检查与监视一次回路单 相接地时 应选用三相五柱式电压互感器或具有三绕组的单相互感器组 一次电压的波动范围 1 1 10 9 NN UUU 二次电压 100V 准确等级 电压互感器应在哪一准确度等级下工作 需根据接入的测量仪表 继电器与自动装置及设备对准确等级的要求来确定 二次负荷 2N SS 3 43 4 双侧电源的整定原则和计算及其保护双侧电源的整定原则和计算及其保护 整定原则 设保护 1 装有电流速断 其动作电流计算后为 它与短路电流变 1set I 化曲线的交点 M 即为保护 1 电流速断的保护范围 当在此点发生短路时 短路电流即 为 速断保护刚好动作 根据以上分析 保护 2 的限时电流速断不应超过保护 1 1set I 电流速断的范围 因此在单侧电源供电的情况下 它的起动电流就应该整定为 2 1setset II 上式中不可取等号 因为保护 1 和保护 2 的安装地点不同 使用的电流互感器和 继电器不同 故它们之间的特征很难完全一样 会导致其中之一误动作 引入可靠系 数 则得 其中一般取为 1 1 1 2 rel K 2 1setrelrel IKI rel K 从以上分析中已经得出 显示速断的动作时限应选择得比下一条线路速断保护 2 t 的动作时限 高出一个时间阶段 1 t 南华大学电气工程学院课程设计 第 9 页 共 31 页 为保证在正常运行情况下过电流保护绝不动作 显然保护装置的起动电流必须整 定得大于该线路上可能出现的最大负荷电流 然而 在实际上确定保护装置的启 maxL I 动电流时 还必须考虑在外部故障切除后 保护装置是否能够返回的问题 在故障切 除后电压恢复时 电动机要有一个自启动过程 电动机的自启动电流要大于它正常工 作的电流 因此 引入一个自启动系数来表示自启动时最大电流与正常运行 ss K maxss I 时最大负荷电流之比 即 maxL I max maxssssL IK I 保护 4 和 5 在这个电流的作用下必须立即返回 为此应使保护装置的返回电流 大于 引入可靠系数 则 re I maxss I rel K max maxrerelssrelssL IKIKK I 由于保护装置的启动与返回是通过电流继电器来实现的 因此继电器返回电流与 起动电流之间的关系就代表着保护装置返回电流与起动电流之间的关系 引入继电器 返回系数 则保护装置的起动电流即为 re K max 1 relss setreL rere KK III KK 灵敏度校验 当过电流保护作为本线路的主保护时 应采用最小运行方式下本线 路末端两相短路时的电流进行校验 要求 当作为相邻线路的后备保护1 3 1 5 sen K 时 则应采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的电流进行校验 此时要求 此外 在各个过电流保护之间 还必须要求灵敏度系数相互配合 即对同1 2 sen K 一故障点而言 要求越靠近故障点的保护应具有越高的灵敏度系数 在后备保护之间 只有当灵敏度系数和动作时限都相互配合时 才能切实保证动作的选择性 这一点在 复杂网络的保护中 尤其应该注意 当故障点越靠近电源端时 短路电流越大 此时 过电流保护动作切除故障的时限反而越长 所以过电流保护较少用来作主保护 南华大学电气工程学院课程设计 第 10 页 共 31 页 4 短路计算短路计算 4 14 1 短路电流的原则短路电流的原则 短路电流计算是电力系统基本计算之一 一般采用标幺制进行计算 对于已知电 力系统结构和参数的网络 短路电流计算的主要步骤如下 1 制定等值网络并计算各元件在统一基准值下的标幺值 2 网络简化 对复杂网络消去电源点与短路点以外的中间节点 把复杂网络简 化为如下两种形式之一 3 一个等值电势和一个等值电抗的串联电路 4 多个有源支路并联的多支星形电路 5 考虑接在短路点附近的大型电动机对短路电流的影响 6 计算指定时刻短路点发生某种短路时的短路电流 含冲击电流和短路全电流 有效值 7 计算网络各支路的短路电流和各母线的电压 一般情况下三相短路是最严重的短路 某些情况下单相接地短路或两相接地短路 电流可能大于三相短路电流 因此 绝大多数情况是用三相短路电流来选择或校验电 气设备 另外 三相短路是对称短路 它的分析和计算方法是不对称短路分析和计算 的基础 4 24 2 短路电流的计算短路电流的计算 南华大学电气工程学院课程设计 第 11 页 共 31 页 图 4 1 正负序阻抗图 求最大运行方式下 B 母线发生三相短路时的短路电流 图 4 2 最大运行方式下 B 母线发生三相短路 403 0 182 0 21 0 33 0 42 0 33 0 42 0 33 0 1332211 2 1 LTGTGTGffff XXXXXXXXX 08 1 eq E KA X IE ImI ff Beq faf 35 1 403 0 502 0 08 1 11 1 3 3 3 求最小运行方式下 B 母线发生两相短路时的短路电流 南华大学电气工程学院课程设计 第 12 页 共 31 页 图 4 3 最小运行方式下 B 母线发生两相短路 507 0 151 0 182 0 151 0 182 0 42 0 33 0 42 033 0 43212211 2 1 LLlLTGTGffff XXXXXXXXXX 08 1 eq E KA XX IE ImI ffff Beq faf 53 0 507 0 507 0 502 0 08 1 11 2 1 2 2 2 求最大运行方式下 C 母线发生三相短路时的短路电流 图 4 4 最大运行方式下 C 母线发生三相短路 554 0 151 0 182 0 21 033 0 42 0 33 0 42 0 33 0 21332211 2 1 LLTGTGTGffff XXXXXXXXXX 08 1 eq E 南华大学电气工程学院课程设计 第 13 页 共 31 页 KA X IE ImI ff Beq faf 98 0 554 0 502 008 1 11 1 3 3 3 求最小运行方式下 C 母线发生两相短路时的短路电流 图 4 5 最小运行方式下 C 母线发生两相短路 542 0 151 0 182 0 151 0182 0 42 0 33 0 42 033 0 43212211 2 1 LLlLTGTGffff XXXXXXXXXX 08 1 eq E KA XX IE ImI ffff Beq faf 5 0 542 0 542 0 502 0 08 1 11 2 1 2 2 2 D 母线同母线的情况一样 求最大运行方式下 E 母线 即变压器 T7 和 T8 出口 发生三相短路时的短路电流 图 4 6 最大运行方式下 E 母线 即变压器 T4 出口 发生三相短路 南华大学电气工程学院课程设计 第 14 页 共 31 页 93 0 7 0 2 1 182 0 151 0 151 0182 0 21 033 0 42 0 33 0 42 0 33 0 2 1 63421332211 2 1 TLLLLTGTGTGffff XXXXXXXXXXXXX 08 1 eq E KA X IE ImI ff Beq faf 583 0 93 0 502 008 1 11 1 3 3 3 求最小运行方式下 E 母线 即变压器 T7 和 T8 出口 发生三相短路时的短路电流 图 4 7 最小运行方式下 E 母线 即变压器 T7 和 T8 出口 发生三相短路 85 0 7 0 2 1 182 0 151 0 151 0 182 0 42 0 33 0 42 0 33 0 2 1 634212211 2 1 TLLLLTGTGffff XXXXXXXXXXX 08 1 eq E KA XX IE ImI ffff Beq faf 32 0 85 085 0 502 0 08 1 11 2 1 2 2 2 求最大运行方式下 F 母线 即变压器 T8 出口 发生三相短路时的短路电流 南华大学电气工程学院课程设计 第 15 页 共 31 页 图 4 8 最大运行方式下 F 母线 即变压器 T8 出口 发生三相短路 1 1 7 0 182 0 151 0 151 0182 0 21 0 33 0 42 0 33 0 42 0 33 0 84321332211 2 1 TLLLLTGTGTGffff XXXXXXXXXXXXX 08 1 eq E KA X IE ImI ff Beq faf 49 0 1 1 502 0 08 1 11 1 3 3 3 求最小运行方式下 F 母线 即变压器 T4 出口 发生两相短路时的短路电流 图 4 9 最小运行方式下 F 母线 即变压器 T8 出口 发生两相短路 南华大学电气工程学院课程设计 第 16 页 共 31 页 24 1 7 0 182 0 151 0 151 0 182 0 42 0 33 0 42 0 33 0 834212211 2 1 TLLLLTGTGffff XXXXXXXXXXX 08 1 eq E KA XX IE ImI ffff Beq faf 22 0 24 1 24 1 502 0 08 1 11 2 1 2 2 2 表 4 1 各点短路时流过保护处的正负序短路电流 最大运行方式最小运行方式 短路点 1 2 ffff XX 3 f IkA 1 2 ffff XX 2 f IkA B0 4031 350 5070 53 C0 5540 980 5420 5 D0 5540 980 5420 5 E0 930 5830 850 32 F1 10 491 240 22 图 4 10 零序阻抗图 求最大运行方式下 B 母线发生短路 南华大学电气工程学院课程设计 第 17 页 共 31 页 图 4 11 最大运行方式下 B 母线发生短路 742 0637 0 21 0 42 0 42 0 0 ff X 单相接地短路零序电流为 kA XXX IE I ffffff Beq f 35 0 403 0 403 0 742 0 502 0 08 1 2 1 0 1 两相接地短路零序电流为 kA XXX IE XX X I ffffff Beq ffff ff fa 29 0 403 0403 0 742 0 502 008 1 742 0 403 0 403 0 1 2 0 0 2 2 1 1 0 求最小运行方式下 B 母线发生短路 图 4 12 最小运行方式下 B 母线发生短路 66 0 529 0 529 0 637 0 637 0 42 0 42 0 0 ff X 单相接地短路零序电流为 kA XXX IE I ffffff Beq f 32 0 507 0 507 0 66 0 502 0 08 1 2 1 0 1 两相接地短路零序电流为 南华大学电气工程学院课程设计 第 18 页 共 31 页 kA XXX IE XX X I ffffff Beq ffff ff fa 30 0 507 0507 0 66 0 502 0 08 1 66 0507 0 507 0 1 2 0 0 2 2 1 1 0 求最大运行方式下 C 母线发生短路 图 4 13 最大运行方式下 C 母线发生短路 27 1 529 0 637 0 21 0 42 0 42 0 0 ff X 单相接地短路零序电流为 kA XXX IE I ffffff Beq f 23 0 554 0 554 0 27 1 502 0 08 1 2 1 0 1 两相接地短路零序电流为 kA XXX IE XX X I ffffff Beq ffff ff fa 19 0 554 0554 0 27 1 502 008 1 27 1554 0 554 0 1 2 0 0 2 2 1 1 0 求最小运行方式下 C 母线发生短路 图 4 14 最小运行方式下 C 母线发生短路 793 0 529 0 637 0 529 0637 0 42 0 42 0 0 ff X 单相接地短路零序电流为 南华大学电气工程学院课程设计 第 19 页 共 31 页 kA XXX IE I ffffff Beq f 29 0 542 0542 0793 0 502 0 08 1 2 1 0 1 两相接地短路零序电流为 kA XXX IE XX X I ffffff Beq ffff ff fa 26 0 542 0542 0 793 0 502 008 1 793 0 542 0 542 0 1 2 0 0 2 2 1 1 0 表 4 2 各点短路时流过保护处的零序短路电流 最大运行方式最小运行方式 短路点 0 ff X 1 ff I 1 1 ff I 0 ff X 1 ff I 1 1 ff I B0 7420 350 290 660 320 30 C1 270 230 190 7930 290 26 D0 7420 350 290 660 320 30 南华大学电气工程学院课程设计 第 20 页 共 31 页 5 整定计算整定计算 5 15 1 电流保护整定计算电流保护整定计算 电流保护整定原则 电流速断保护按躲开本线路末端的最大短路电流来整定 限时速断保护按躲开下级各 相邻元件电流速断保护的最大动作范围来整定 而过电流保护则按照躲开本元件最大 负荷电流来整定 对于保护 2 即 1QF 段动作电流 KAIKIKI frelBkrelret 62 135 12 1 3 max 2 最小保护范围 4 46 6 55 1 37 6 55 1 37 2211max TGTGs XXXXX kmL72 2 4 46 62 1 3 115 2 3 4 0 1 min 即保护 2 处电流速断保护在最小运行方式下没有保护区 段动作电流 KAIKKIKKIKI frelrelCkrelrelsetrelret 29 1 98 02 11 1 3 max 4 2 灵敏度校验 不满足要求 2 141 0 29 1 53 0 2 min set Bk sen I I K 段动作电流 AI K KK I AB re ssrel set 4 507250 85 0 5 115 1 max 2 作为近后备的灵敏度校验 满足要求 5 10 2 2074 0 53 0 2 min set Bk sen I I K 作为远后备的灵敏度校验 南华大学电气工程学院课程设计 第 21 页 共 31 页 满足要求 2 15 1 3074 0 50 0 2 min set Ck sen I I K 对于保护 4 即 3QF 保护 2 即 2QF 同保护 4 段动作电流 KAIKIKI frelCkrelret 18 1 98 0 2 1 3 max 4 最小保护范围 4 7024 6 55 1 37 6 55 1 37 12211max LTGTGs XXXXXX kmL41 5 4 70 18 1 3 115 2 3 4 0 1 min 即保护 4 处电流速断保护在最小运行方式下没有保护区 段动作电流 AI K KK I BC re ssrel set 1 14270 85 0 5 115 1 max 2 作为近后备的灵敏度校验 满足要求 5 15 3 1421 0 5 0 4 min set Ck sen I I K 对于保护 3 即 4QF 段动作电流 AI K KK I BC re ssrel set 1 14270 85 0 5 115 1 max 2 作为近后备的灵敏度校验 满足要求 5 15 3 1421 0 5 0 4 min set Ck sen I I Kst2 3 断路器 5QF 的整定与 1QF 相同 断路器 6QF 7QF 和 2QF 3QF 的整定相同 8QF 的整定 和 4QF 相同 南华大学电气工程学院课程设计 第 22 页 共 31 页 表 5 1 电流保护各段整定值 kA s kA s A s 1QF1 6201 290 5507 42 5 2QF1 180 142 12 0 3QF1 18142 12 0 4QF142 12 0 5QF1 62507 42 5 6QF1 180142 12 0 7QF1 180142 12 0 8QF142 12 0 5 25 2 电流保护整定计算电流保护整定计算 距离保护 2 即 1QF 距离 段的整定计算 躲过本线路末端短路时的测量阻抗 4 202485 0 2ABrelset ZKZ st0 2 距离 段的整定计算 1 与相邻线路 BC 的保护 段配合 为保护 4 的 段末端发生短路时对保护 1 而 minb K 言的最小分支系数 8 32 2085 0124 8 0 min 4 min 2 BCrelbABrelsetbABrelset ZKKZKZKZKZ 2 按躲开相邻变压器低压侧出口处短路整定 3 93 3 46224 8 0 min 2 tbABrelset ZKZKZ 8 32 2 set Z 灵敏度校验 满足要求 25 137 1 24 8 32 2 AB set sen Z Z K st5 0 2 整 定 值 保 护 点 南华大学电气工程学院课程设计 第 23 页 共 31 页 距离 段的整定计算 躲过正常运行时的最小负荷阻抗 6 228 25 0 3 1109 0 3 9 0 max min AB N L I U Z 9 121 87 3670cos 15 15 1 6 22885 0 cos min 2 Lsetress Lrel set KK ZK Z 作为近后备 按本线路末端短路校验 满足要求 25 108 5 24 9 121 2 AB set sen Z Z K 作为远后备 按相邻设备末端短路校验 满足要求 2 19 1 20224 9 121 min 2 BCbAB set sen ZKZ Z K 2 2 5ts 距离保护 4 即 3QF 保护 1 即 2QF 同保护 4 172085 0 4BCrelset ZKZ st0 4 距离 段的整定计算 按躲开相邻变压器低压侧出口处短路整定 04 53 3 4620 8 0 min 4 tbBCrelset ZKZKZ 灵敏度校验 满足要求 25 1 65 2 20 04 53 4 BC set sen Z Z K st5 0 4 距离 段的整定计算 躲过正常运行时的最小负荷阻抗 5 816 07 0 3 1109 0 3 9 0 max min BC N L I U Z 4 435 87 3670cos 15 1 5 1 5 81685 0 cos min 2 Lsetress Lrel set KK ZK Z 作为近后备 按本线路末端短路校验 满足要求 25 18 21 20 4 435 4 BC set sen Z Z K 南华大学电气工程学院课程设计 第 24 页 共 31 页 st2 4 距离保护 3 即 4QF 5 816 07 0 3 1109 0 3 9 0 max min BC N L I U Z 4 435 87 3670cos 15 1 5 1 5 81685 0 cos min 2 Lsetress Lrel set KK ZK Z 作为近后备 按本线路末端短路校验 满足要求 25 18 21 20 4 435 4 BC set sen Z Z K st2 4 距离保护 5QF 和 1QF 相同 距离保护 6QF 7QF 和 3QF 相同 距离保护 8QF 和 4QF 相同 表 5 1 距离保护各段整定值 s s s 1QF20 4032 80 5121 92 5 2QF170 53 040 5435 42 0 3QF170 53 040 5435 42 0 4QF435 42 0 5QF20 4032 80 5121 92 5 6QF170 53 040 5435 42 0 7QF170 53 040 5435 42 0 8QF435 42 0 5 35 3 零序电流保护整定计算零序电流保护整定计算 保护 2 即 1QF 零序电流 保护 躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流 即区外接 0 max 3I 整 定 值 保 护 点 南华大学电气工程学院课程设计 第 25 页 共 31 页 地短路的最大三倍零序电流 kAIKI relrel 26 1 335 0 2 13 max 0 2 st0 2 零序电流 段保护 与下级线路零序电流 段配合 kAIK K K I K K I rel b rel set b rel set 30 1 29 0 32 1 1 2 1 3 max 0 min 0 4 min 0 2 st5 0 2 灵敏度 按本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验 不满足要求 5 167 0 30 1 29 033 min 0 set sen I I K 零序电流 段保护 按躲开在下级线路出口处接地短路时说出现的最大不平衡电流来整定 kAIKI brelset 198 0 2 21 05 05 12 1 max 0 2 灵敏度校验 满足要求 min 2 33 0 525 7 951 5 0 198 B sen rel I K I 满足要求 min 2 33 0 382 5 791 0 0 198 C sen rel I K I 2 2 5ts 保护 4 即 3QF 保护 1 即 2QF 同保护 4 零序电流 保护 40 max 31 2 0 299 31 076 relrel IKIkA 4 0ts 零序电流 段保护 4 max max 1 2 1 5 0 5 0 1 1 270 1143 setrelunbrelapsterk C IKIKK K K IkA 灵敏度校验 南华大学电气工程学院课程设计 第 26 页 共 31 页 满足要求 min 4 33 0 382 101 5 0 1143 C sen rel I K I 4 2 0ts 保护 3 即 4QF 零序电流 段保护 3 max max 1 2 1 5 0 5 0 1 1 270 1143 setrelunbrelapsterk C IKIKK K K IkA 灵敏度校验 满足要求 min 3 33 0 382 101 0 0 1143 C sen rel I K I 3 2 0ts 零序电流保护 5QF 和 1QF 相同 零序电流保护 6QF 7QF 和 3QF 相同 零序电流保护 8QF 和 4QF 相同 表 5 2 零序电流保护各段整定值 kA s kA s kA s 11 2601 300 50 1982 5 21 07600 11432 0 31 07600 11432 0 40 11432 0 51 2601 300 50 1982 5 60 11432 0 700 11432 0 80 114