继电保护原理课程设计报告23

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 班班 级 级 电气 1001 姓姓 名 名 李二军 学学 号 号 201009020 指导教师 指导教师 张红生 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 设计题目 1 1 具体题目 如下图 1 所示网络 系统参数为 km km kV3115 E 15 G1 X 10 G3 X60LL 21 40L3 km km km 线路阻抗 0 4 km 50L C B 30L D C 20L E D 1 2 rel K 1 15 relrel KK300A maxC B I200A maxD C I150A maxE D I1 5 ss K 0 85 re K G1 G3 9 8 4 5 123 A B C D E L1 L3 图 1 题目的线路图 试对保护 2 和保护 9 进行三段电流保护的设计 1 2 要完成的内容 1 电流速断保护 限时速断保护以及过电流保护的动作电流 动作时限及灵 敏度计算 2 主保护的配置 其由电流速断保护和过电流保护担任或限时速断和过电流 保护担任 并根据计算分析出其是否满足动作时限和灵敏度的要求 3 后备保护的配置 由过电流保护担任 既可以作为本段的近后备 又可作 为下段的远后备 并计算灵敏度和动作时限是否满足要求 2 短路电流计算 2 1 最大运行方式等效电路的建立及短路电流计算 所谓最大运行方式 即在相同的地点发生相同类型的短路流过保护安装处的 电流最大 最大运行方式下 线路阻抗最小 即发电机 G1 和 G3 并联运行 则 继电保护原理课程设计报告 1 有 2 1 L3G3L1G1mins ZXZXX 其中 发电机阻抗 G1 X G3 X 线路 的阻抗 L1 Z L3 Z 1 L 2 L 将数据代入 2 1 得 15 60 44010 0 46015 mins X 最大运行方式下其等效电路图如图 2 所示 EA Xsmin XBCXCD XDE BCDE 图 2 最大运行方式等效图 母线 D 的最大短路电流 2 2 D CC Bmins maxDk ZZX E I 其中 系统等效电源的相电动势 E 线路 的阻抗 C B Z D C Z C B L D C L 将数据代入 2 2 得 kA1 39 0 4300 45015 6 3115 maxDk I 对于保护 9 只有 G1 供电则母线 B 的最大短路电流 kA1 7 0 46015 3115 B AG1 maxBk ZX E I 2 2 最小运行方式等效电路的建立及短路电流计算 所谓最小运行方式 即在相同的地点发生相同类型的短路流过保护安装处的 电流最小 最小运行方式下 线路阻抗最大 即只有 G1 一台发电机运行 2 3 L1G1maxs ZXX 将数据代入 2 3 得 390 46015 maxs X 继电保护原理课程设计报告 2 最小运行方式下其等效电路图 2 所示 EA Xsmax XBCXCD XDE BCDE 图 3 最小运行方式等效图 母线 D 的最小短路电流 2 4 D CC Bmaxs minDk ZZX E KI 其中 短路类型系数 三相短路取 1 两相短路取 K 2 3 将数据代入 2 4 得 kA0 81 0 4300 45039 3115 2 3 minDk I 3 保护的配合及整定计算 3 1 主保护的整定计算 3 1 1 电流速断保护 1 保护 2 的电流速断整定 由知 保护 2 的电流速断保护 kA1 39 maxDk I 动作值 2set I maxDkrel IK kA1 6681 391 2 2 保护 9 的电流速断整定 由知 保护 9 的电流速断保护动 kA1 7 maxBk I 作值 9set I maxBkrel IK kA2 041 71 2 3 灵敏度校验 保护 2 的最小保护范围由下式决定 3 1 2set I min1C Bmaxs 2 3 LzZX E 其中 电流速断保护的最小保护范围长度 min L 线路单位长度的正序阻抗 1 z 将数据代入 3 1 得 继电保护原理课程设计报告 3 min2 0 42039 3115 2 3 1 668 L km 61 63 min2 L 保护 9 的最小保护范围 min91G1 9set 2 3 LzX E I kA2 04 min9 L km32 86 20 1554 8 100 60 32 86 100 L1 min9 L 4 动作时限的整定 保护 2 和 9 的速断保护要求能瞬时动作 其动作时限为 0s 综上所求 速断保护 2 的最小保护范围为负值 不能作为主保护 速断保护 9 的最小保护范围可以保护全长的 54 8 可作为主保护 1 L 3 1 2 限时电流速断保护 1 保护 2 的限时电流速断整定 首先求保护 1 的电流速断整定值 maxEkrel1set IKI E DD CC Bmins rel ZZZX E K kA1 43 0 4200 4300 45015 6 3115 1 2 由知 保护 2 的限时速断的动作电流 kA1 43 1set I 1setrel2set IKI kA1 641 431 15 2 保护 9 的限时电流速断整定 与保护 3 配合时 由图 1 分析可知保护 9 的限时电流受助增电流的影响 保护 3 电流速断保护的整定值仍按躲开相邻线路出口短路整定为 但由于发 3set I 电机 G1 向系统注入电流的影响 故引入分支系数 其定义为 3set9set II bra K 流过的短路电流前一级保护所在线路上 流故障线路流过的短路电 bra K 则 31G3 31G311G1 9set 3set bra L LL zX zXzX I I K 继电保护原理课程设计报告 4 2 5 0 44010 0 440100 46015 3 2 3set bra rel 9setrel9set I K K IKI 保护 3 的电流速断整定值为 maxCkrel3set IKI C Bmins rel ZX E K kA2 24 0 45015 6 3115 1 2 代入 3 2 得 kA1 032 24 2 5 1 15 9set I 与保护 4 配合时 由于保护 4 和保护 8 处安装了功率方向元件 电源 被旁路在外 此时末端的短路电流为 3 G 3 L 1 207 kA 162415 3115 ZZX E I L3ABG1 3 K L3 max 则 1 388 kA 1 2071 15IKI 3 K L3 max II rel II set 9 取以上二者计算的较大值作为保护 9 的 II 段电流整定值 即 1 388 kA III set 9 3 灵敏度校验 保护 2 的限时电流速断的灵敏系数为 3 10 5 1 64 0 81 2set minDk 2sen I I K 不满足灵敏度的要求 保护 9 的限时电流速断的灵敏系数为 3 11 06 1 38 1 47 9set minBk 9sen I I K 其中 kA1 47 0 46015 3115 2 3 L2 3 11G1 minBk zX E I 不满足灵敏度的要求 4 动作时限的整定 保护 2 和保护 9 限时电流速断的动作时限一般取为 继电保护原理课程设计报告 5 0 5s 综上所述 保护 2 和 9 的限时速断保护灵敏度不符合要求 不能用限时电流 速断作为主保护 3 1 3 定时限过电流保护 定时限过电流动作值的整定由下式决定 3 3 maxL re ssrel set I K KK I 1 保护 2 定时限过电流的整定 由题目已知可得保护 2 所在段最大负荷 D C L 电流 将数据代入 3 3 得200A maxD C I kA0 406200 0 85 1 51 15 2set I 2 保护 9 定时限过电流的整定 由 可得保护 9 所300A maxC B I2 5 bra K 在段最大负荷电流 B A L 120A 2 5 300 maxB A I 将数据代入 3 3 得 kA0 244120 0 85 1 51 15 9set I 3 灵敏度校验 保护 2 的定时限过电流灵敏系数为 1 51 99 0 406 0 81 2set minDk 2sen I I K 满足灵敏度的要求 保护 9 的定时限过电流灵敏系数为 5 16 02 0 244 1 47 9set minBk 9sen I I K 满足灵敏度的要求 4 动作时限的整定 若流过母线 E 的过电流保护动作时限为 0 5s 则保护 2 过电流保护的动作时限为 1 0ss5 00 5s 2 t 保护 9 过电流保护的动作时限为 2 0s0 5s0 5s 29 tt 继电保护原理课程设计报告 6 3 2 后备保护的整定计算 保护 2 作为 CD 段近后备 5 11 99 2sensen KK 保护 2 作为 DE 段远后备 5 11 8 0 406 0 728 2set minEk sen I I K 其中 kA0 728 8122039 3115 2 3 2 3 E DD CC Bmaxs minEk ZZZX E I 保护 2 作为近 远后备均满足灵敏度要求 保护 9 作为 AB 段近后备 5 16 02 9sensen KK 保护 9 作为 BC 段远后备 511 6 2 50 244 0 975 bra9set minCk sen KI I K 保护 9 作为近 远后备均满足灵敏度要求 4 原理图的绘制 三段式电流保护的原理接线图如图 4 所示 继电保护原理课程设计报告 7 1 1 1 1 图 4 三段式电流保护的原理接线图 5 结论 本次设计是针对保护 2 和 9 的三段式电流保护 为了线路的安全可靠 每个 保护都须装主保护和后备保护 对每个保护的设计主要包括动作值的整定计算 动作时限的整定和灵敏度校验三部分 对于保护 2 而言 可将电源视作一个等效 电源 对其进行三段电流整定 通过计算知保护 2 的电流速断和限时速断不满足 要求 故不能将其作为主保护 采用过电流保护作为保护 2 的主保护 其后备保 护可由保护 3 的过电流保护担任 对于保护 9 而言 属于两端电源供电 作为主 保护其范围是线路 AB 段 同