35kV高压线路三段式电流保护系统设计

广东工业大学广东工业大学 华立学院华立学院 课程设计 论文 课程设计 论文 35kV 高压线路三段式电流保护系统设计 论文题目 35kV 高压线路三段式电流保护系统设计 系 部 机电与信息工程学部 专 业 电气工程及其自动化 班 级 11 级 4 班 学 号 12031104026 学生姓名 李星亮 指导老师 李升源 起止时间 2014 6 25 2014 7 10 广东工业大学华立学院继电保护课程设计任务书广东工业大学华立学院继电保护课程设计任务书 6 1 题目名称 35kV 高压线路三段式电流保护系统设计高压线路三段式电流保护系统设计 学 部 机电与信息工程学部机电与信息工程学部 专业班级11 电气电气 4 班班 姓 名李星亮李星亮 学 号12031104026 一 原始数据 为图示的 35kV 单侧电源线路 1 处设计一个三段式电流保护系统 原始数据 线路 1 的最大负荷电流为 90A 电流互感器的变比为 nTA 200 5 仅 A C 两相安装有电流互感器 B 相没有安装 线路 2 的定时限过电流保护的动作时限为 1 5s 最大运行方式 K1 K2 K3 点三相短路的短路电流和最小运行方式 K1 K2 K3 点两相短 路的短路电流见下表 短路点K1K2K3 最大运行方式三相短路 A35001000368 最小运行方式两相短路 A3030866317 二 应完成的工作 1 绘制 35kV 线路三段式电流保护的原理图和展开图 2 根据给定的原始数据 计算各段电流保护的一 二次动作电流和动作时限 3 选择设备 并以表格的形式列出设备清单 4 进行成本核算 四 论文提纲 1 引言 2 设计的原始数据 3 系统组成和工作原理 3 1 原理接线图和展开图 3 2 工作原理 4 动作电流和动作时限计算 2 4 1 电流 段动作电流和动作时限的计算 4 2 电流 段动作电流和动作时限的计算 4 3 电流 段动作电流和动作时限的计算 5 设备选择 6 成本核算 7 结束语 五 课程设计文档装订顺序 1 封面 2 任务书 3 论文 注意 1 不要把附录中的 论文格式范文 装订在里面 2 任务书和论文分别编页码 封面不编页码 3 目录目录 摘要 4 1 引言 4 2 设计的原始数据 5 3 系统组成和工作原理 5 3 1 原理接线图和展开图 5 3 2 工作原理 6 4 动作电流和动作时限计算 7 4 1 电流 段动作电流和动作时限的计算 7 4 2 电流 段动作电流和动作时限的计算 7 4 3 电流 段动作电流和动作时限的计算 8 5 设备选择 8 6 成本核算 8 7 结束语 9 参考文献 9 4 35kV 高压线路三段式电流保护系统设计高压线路三段式电流保护系统设计 摘要摘要 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 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 本次课程设计以电网的某条线路为例进行了三段式电流保护的分 析设计 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的具体计算 关键字关键字 35KV 线路 继电保护 三段式电流保护 1 引言引言 电力系统继电保护技术 是随电力系统的发展而发展起来的一门专业技术 电力系统的发展 使发电设备容量和供电范围不断扩大 电压等级不断提高 电力系统的网络也越来越复杂 这对于保证电力系统安全 可靠 稳定运动必不可少的继电保护技术 便提出了越来越高的 要求 从而也就有了电力系统继电保护原理和装置从简单到复杂的发展过程 再次我们所介绍的继电保护原理及装置主要用于 35KV 输电线路中 35KV 电力系统属中性点 非直接接地系统 其中性点或经消弧线圈接地或不接地 对于相间短路和单相接地 由于接 地电流小 三相电压仍能保持平衡 对用户没有很大的影响 因此 单相接地保护一般动作 于信号 但单相接地对人身和设备的安全产生危害时 就应动作于断路器跳闸 故均应装设 相应的继电保护装置 一般由具有阶梯时限特性的多段式保护构成 为提高供电的可靠性尽快将故障从系统中切除 本次设计主要采用的是三段式电流保护和单 相接地保护 着重介绍了这两种保护的工作原理 并对其保护进行了详细整定分析 以便更 好的为该线路配备一套优良的继电保护装置 提高该线路的选择性 速动性 灵敏性 可靠 性的要求 使得该电网可靠 简单 经济 正常运行 5 2 设计的原始数据设计的原始数据 为图示的 35kV 单侧电源线路 1 处设计一个三段式电流保护系统 原始数据 线路 1 的最大负荷电流为 90A 电流互感器的变比为 nTA 200 5 仅 A C 两相安装有电流互感器 B 相没有安装 线路 2 的定时限过电流保护的动作时限为 1 5s 最大运行方式 K1 K2 K3 点三相短路的短路电流和最小运行方式 K1 K2 K3 点两相短 路的短路电流见下表 短路点K1K2K3 最大运行方式三相短路 A35001000368 最小运行方式两相短路 A3030866317 3 系统组成和工作原理系统组成和工作原理 3 1 原理接线图和展开图原理接线图和展开图 原理图 6 展开图 3 2 工作原理工作原理 电网在运行过程中 可能发生各种故障和不正常的运行状态 最常见的同时也是最危险 的故障就是发生各种形式的短路 当被保护的线路上发生短路故障时 其主要特点就是电流 增加和电压的降低 利用这两个特征可以构成电流电压保护 电流保护主要包括 无时限电 流速断保护 限时电流速断保护和定时限过流保护 1 电流速断保护 电流保护 I 段 根据继电器保护速动性的要求 保护装置动作切除 故障的时间 必须满足稳定和保证重要用户供电的可靠性 原则上总是越快越好 因此力求 装设快速动作的继电保护 电流速断保护就是这样的保护不可能保护线路的全长 2 限时电流速断 由于无时限电流速断不能保护线路的全长 因此考虑增加一段新的保 护用来切除本线路的上速断范围以外的故障 同时也能作为速断的后备 这就是限时速断 称为 II 段电流保护 由于要求限时电流速断保护必须保护线路的全长 因此它的保护范围 必然要延伸到下一条线路中去 这样当下一条线路出口处发生短路使 它就会误动作 为了 保证动作的 选择性 就必须使保护的动作有一定的时限 此时限的大小与其延伸的范围有 关 为尽量缩小时限 首先规定其整定计算原则为限时电流的速断的保护范围不超过下条线 路电流速断的保护范围 同时动作时限比下一条电流速断保护高出一个 t 的时间段 3 定时限过电流保护 虽然无时限电流速断保护可以无时限的切除故障电路 但它不能 保护线路的全长 限时电流保护虽然可以较小的切除线路全长上任意一点的故障 但它不能 做相邻线路故障的后备 因此引入定时限过电流保护 又称三段电流保护 它是指启动电流 7 按照躲过最大负荷电流来整定的一种保护装置 4 动作电流和动作时限计算动作电流和动作时限计算 4 1 电流电流 段动作电流和动作时限的计算段动作电流和动作时限的计算 一次电流 4375350025 1 3 max 1 A NKreloper IKI 继电器动作电流 4 109 5 200 4375 11 A I oper TA conI operg I n K I 4 2 电流电流 段动作电流和动作时限的计算段动作电流和动作时限的计算 0 1250100025 1 3 max22 A operreli I oper IKI 5 1437 0 125015 1 21 A I operrel II oper IKI 94 35 5 1437 5 200 1 11 A II oper AT conII operg I n K I 动作时限 5 0 21 ttt III 灵敏度检验 3 110 2 0 1250 2 3 3030 1 2 min1 II oper K sen I I K 4 3 电流电流 段动作电流和动作时限的计算段动作电流和动作时限的计算 过电流的保护动作电流 59 19090 85 0 5 12 1 max11 A I K KK I res sarel oper 继电器动作电流 8 76 4 59 190 5 200 1 1 III operg I 动作时限 sttt IIIIII 0 25 05 1 21 灵敏度检验 作本线路近后备保护5 177 13 59 190 2 3 3030 1 2 min1 III oper K sen I I K 作相邻线路 2 的远后备保护2 194 3 59 190 2 3 866 2 1 2 min2 oper K sen I I K 5 设备选择设备选择 名称型号价格 电流互感器 LCZ 35Q29 0 继电器 GT6130 0 断路器 ZW7 40 517 0 直流电源屏 DC200V38 0 电压互感器 JD6 3522 0 6 成本核算成本核算 由于线路简洁 设备简单所以成本较低 成本 29 30 17 38 22 136 元 7 结束语结束语 电流速断 限时电流速断和过电流保护都是反应于电流升高而动作的保护装置 它们之 间的区别主要在于不同的原则来选择起动电流 即速断是按照躲开某一点的最大短路电流来 整定 限时速断是按照躲开前方各相邻元件电流速断保护的动作电流整定 而过电流保护则 是按照躲开最大负荷电流来整定 9 由于电流速断不能保护线路全长 限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护 因此 为保证迅速而又选择性地切除故障 常常将电流速断 限时电流速断和过电流保护组合在一 起 构成阶段式电流保护 输电线路并不一定都要装三段式电流保护 有时只装其中的两段 就可以了 具体应用时 可以只采用速断加过电流保护 或限时速断加过电流保护 也可以 三者同时采用 无时限电流速断保护按保护全线路考虑后 此时 可不装设带时限电流速断 保护 只装设无时限电流速断和过电流保护装置 又如在很短的线路上 装设无时限电流速 断往往其保护区很短 甚至没有保护区 这时就只需装设带时限电流速断和过电流保护装 置 叫做二段式电流保护 综上所述 电流保护是根据网络发生短路时 电源与故障点之间电流增大的特点构成的 无时限电流速断保护是以避开被保护线路外部最大短路电流为整定的原则 它是靠动作电流