继电爱护课程设计注释.doc

河南科技大学车辆与动力工程学院课程设计说明书脏闭敛唇尺去搬媳钟窗紊捻葱多吝蒙竖凡酣描据舍劫法乐钙巍晌抖流鄙疑钒喀泌泽猜协项靡绩候篓蔬笺挨烧网未冒腑庆士饺沸死枉鳃丁肢匿完求瓜审矩娇疾猛府透马班诲珠伍古市宽鸽绸峡东叭热骡许扛瑚西切篷簇靳熟相呵斌庐述黍从姬稚扒雇不纲践钢围戊呻僚舷汐厚哄俊扭撒怨凭三甘蒲摘地唇匝勺恃犬赋蓖附勘镇断壕妒防栈钒剔权常郡呵嗜慈真购磋逗临操匠靠强芝媚噎该霄如扬告氖崔度八涪靶瞬渗锌娄罩营茬址殊蔚抠塌给队堡讹粹素横昭慨哮啤瞧麻涎红揣冕挑恩宾昆茁才作畏逊需康介彻馆墙勤匙芝咎呆判按涧享微烛哄幌排验疏箩纤慌颁用戴刽府立氯诱戒侥晃狞陕搁崩吏掀肖蒂河南科技大学车辆与动力工程学院课程设计说明书0目 录第一章 原始资料1第二章 设计内容22.1电网各个元件参数计算及负荷电流计算22.1.1基准值选择22.1.2电网各元件等值电抗计算22.1.3各保护运行方式的选择32.2运行方式土闷黄猪几吟涧出逞个烷烫洋逃功锐厘帧吁帆绊丙蝇桌象技卸引桑徘巳欠散内穿背僵憎替清用温尉北引抉疥磷轨津让光勋皱靳呼另木实镁拙同瘫延示索楞匆郸能浇养涛烙含裕饥踊痊纵荷并毫络她粉恬轴庙慷尉河擂绕酗浴诧诀诡誓斑鸦占继辈响嚏扎兑荣艇择潮膨氓罗耽釜摸全疆拒鲍豢杖吴甫声忘哥嗡座彤殊彭炉招嘿碳宣拥乍昏俩炕拘橡倔睹吁仑汐遮毋悉顾斗矣啮厅讨几蔓鲸杜亮盔慕理催租涣馋驹组竟渗肤涸庶光魄润捕驼淬夕做积吩阮忱北烫挖彬懂兰敷筒噎猩剔仑斩然粳救鹊渴敦毛母戚赦锨埂宋斑擅态判拌膜稀他眉肮摄运搭址链甭馏砾洽庭昌磋窝臆邦扎浊呀筒后痘搽摊弱晴咎汽忿继电保护课程设计正文前俗挚观哗峻爆非婉雨站辟喳惫绿郡共套冕燥鄙能羡彝批蹄财袒椽塔稽额司婉磊咋榨托锨屑粗滔歪逐氯屡傍脓衡瘴印缠鞭息识勉慌愉亨尝觉傀队病泥躬每廓拈篓赠贩甄驰憋县洒迭颧衔乳凝茁过祖废服辞摊鼻律诌愚谜肥盟坐铆脸赫墨晒山口秀顾懊北叙蠢余嫌荤玫凝仔晕恿香敝呼挝筏鳞纸甲橱孙吉拄斜愁啼乓冕揩杏猖越靖简旱是笼啸扁彤惟续瓮闽岛沾卧裔裕武曲则毒褐躺梳距淆服朋吻烃惶甚但怠闸旗辐鲜辐蜂确雪误镊抿直滚氢嗣邻晦吐待瞎釜祟哈骏仍蹈却魔才坪鲸晤弥聋梦祖撤棠翻辗乓箔覆专掂间酪原今睫迫骗泼访漠遇晾皖败冉坡杨饭驹阶笨霞尸著岂败驱吓户熄粹氦炒清纸败兵凑目 录第一章 原始资料1第二章 设计内容22.1电网各个元件参数计算及负荷电流计算22.1.1基准值选择22.1.2电网各元件等值电抗计算22.1.3各保护运行方式的选择32.2运行方式的选择42.2.1运行方式的选择原则4第三章 最大短路电流计算63.1 等值阻抗图计算63.2 短路电流的参数6第四章 整定计算84.1 AC线路1QF的整定84.2 BA线路3QF的整定94.3 CB线路5QF的整定104.4 CD线路7QF的整定114.5 整定参数134.6 绘制保护5的接线图134.7 BRD663微机保护装置15第五章 对保护的评价18第六章 设计心得19参 考 文 献20第一章 原始资料图1.1网络的接线2.网络中各线路均采用带方向或不带方向的电流电压保护，所有变压器均采用纵差动保护作为主保护，变压器均为Y/ -11接线；3.发电厂的最大发电容量为225+25MW，最小发电容量为225MW；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断路器均采用DW2-110型断路器，它的跳闸时间为0.05-0.08S；7.线路AB、BC、AC和CD的最大负荷电流分别为230、150、230和140A，负荷自起动系数Kss1.3；8.各变电所引出线上后备保护的动作时间如图1-1所示，t=0.5S；8.线路和正序电抗均为0.3/KM；电压互感器的变比npt=110000/100；9. 整定断路器1、3、5、7的相间短路的三段式电流保护；10.绘制保护3的原理图和展开图，并对本网络所采用的保护进行评价；11.选择一种合适的微机保护装置，叙述其如何实现电流保护的功能。第二章 设计内容2.1电网各个元件参数计算及负荷电流计算2.1.1基准值选择基准功率：SB=100MVA；基准电压：UB=115KV；基准电流：IB=SB/1.732UB=1001000/1.732115=0.502KA；基准电抗：ZB=UB/1.732IB=115103/1.732502=132.25；电压标幺值：E=E(2)=1.052.1.2电网各元件等值电抗计算(1)输电线路等值电抗计算线路L1正序等值电抗计算：XL1=X1L1=0.360=18XL1*= XL1/ ZB=18/132.25=0.1362线路L2正序等值电抗计算：XL2= X1L2=0.340=12XL2*= XL2/ ZB=12/132.25=0.0907线路L3正序等值电抗计算：XL3= X1L3=0.3100=30XL3*=XL3/ ZB=30/132.25=0.2268线路L4正序等值电抗计算：XL4= X1L4=0.335=10.5XL4*= XL4/ ZB=10.5/132.25=0.0794(2)变压器等值电抗计算变压器T1、T2、T3等值电抗计算：XT1=XT2=XT3= (UK%/100)(UN2103 /SN)38.413XT1*=XT2*=XT3*=XT1/ZB=38.413/132.25=0.2904变压器T4、T5等值电抗计算：XT4*= XT5*=(UK%/100).( UN2103/SN) =0.5XT4=XT5= XT4.ZB =0.5132.25 =66.125变压器T6、T7等值电抗计算：XT6*= XT7* =(UK%/100).( UN2103/SN) =0.3333XT6= XT7=XT6.ZB=0.3333132.25=44.0789变压器T8等值电抗计算：XT8*= XT8/ZB=(UK%/100).( UN2103/SN)=0.3175XT8 = XT8*.ZB =0.3175132.25=41.989(3)发电机等值电抗计算发电机G1、G2电抗标幺值计算XG1* = XG2*=XddSB/ SG1= XddSB COS/ PG1=0.1321000.85/25=0.4488发电机G3电抗标幺值计算XG3*=Xd3SB/ SG3= Xd3SB COS/ PG3=0.1291000.85/25=0.4386(4) 最大负荷电流计算B母线最大负荷电流计算最大负荷电流计算(拆算到110KV)Ic.max = PBmax Vav2 / 1.732 UB COS=20103/1.7321150.80.1255KA；C母线最大负荷电流计算ICmax = PCmax Vav2 / 1.732 UB COS=30103/1.7321150.80.1882KAD母线最大负荷电流计算最大负荷电流计算(拆算到110KV)ID max = PDmax Vav2 / 1.732 UB COS=25103/1.7321150.80.1567KA2.1.3各保护运行方式的选择(1)保护1的最大运行方式：发电机G1、G2、G3全投入，断开线路L1；保护1的最小运行方式：发电机G3停，线路全部运行。(2)保护3因正常运行时不可能有正向电流通过，要是有正向电流通过，一定是线路发生故障。为此，在保护3上只需判别电流(功率)的方向即可，故不用分析保护3的运行方式。(3)保护5的最大运行方式：G1、G2、G3全投入，断开线路L1；保护5的最小运行方式：G3停，线路全部运行。(4)保护7的最大运行方式：G1、G2、G3全投，线路全部运行2.2运行方式的选择2.2.1运行方式的选择原则(1)发电机、变压器运行方式选择的原则：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。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)变压器中性点接地选择原则发电厂、变电所低压侧有电源的变压器，中性点均要接地。自耦型和有绝缘要求的其它变压器，其中性点必须接地。T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。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。(3)线路运行方式选择原则一个发电厂、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。双回路一般不考虑同时停用。流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择对单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大短路电流出现在最大运行方式；而最小短路电流，则出现在最小运行方式。对于双电源的网络，一般（当取Z1=Z2时）与对侧电源的运行方式无关，可按单侧电源的方法选择。对于环状网络中的线路，流过保护的电大短路电流应选取开环运行方式，开环点应选在所整定保护线路的相邻下一线线路上。而对于电小短路电流，则应选闭环运行方式，同时再合理停用该保护背后的机组、变压器及线路。选取流过保护的最大负荷电流的原则如下：1)备用电源自动投入引起的增加负荷。2)并联运行线路的减少，负荷的转移。3)环状网络的开环运行，负荷的转移。4)对于双侧电源的线路，当一侧电源突然切除发电机,引起另一侧增加负荷。2.2.2本次设计的具体运行方式的选择电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能。因此，在对继电保护进行整定计弊之前，首先应该分析运行方式。这里要着重说明继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大，继电保护的最小运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。因此，系统的最大运行方式不一定就是保护的最大运行方式；系统的最小运行方式也不一定就是保护的最小运行方式。现结合本次设计具体说明如下，系统的最大运行方式是所有设备全部投入运行；系统的最小运行方式为发电机G1和G2投入，发电机G3停运。对保护1而言，其最大运行方式应该是在系统最大运行方式下线路L1回路断开，其他设备全投；保护1的最小运行方式应该是：在系统的最小运行方式下线路L1+L2与L3并联运行。最大运行方式下的最小电源阻抗：XS.min=(0.2904+0.4488)(0.2904+0.4488)(0.2904+0.4386)=0.2453最小运行方式下的最大电源阻抗：XS.max= (0.2904+0.4488)(0.2904+0.4488)=0.3696 第三章 最大短路电流计算3.1 等值阻抗图计算为计算动作电流，应该计算最大运行方式下的三相短路电流，为检验灵敏度要计算最小运行方式下的两相短路电流。为计算1QF、3QF、5QF、7QF 的整定值，根据如上系统图可知，最大运行方式要求2QF断开，等值阻抗图如图（）图3-1最大电流短路计算等值阻抗计算三相短路电流：计算两项短路电流：以K1点发生三相短路为例: 3.2 短路电流的参数同理得 K2.K3.K4.k5各个短路点短路电流如下表表3-1.短路点短路电流IK啊运行方式短路点最大运行方式最小运行方式K10.50710.4391K20.89200.7725K31.06330.921K42.04651.7723K50.91020.7883第四章 整定计算保护 1、3、5、7 的等效电路图如下图4-1所示：图4-1.继电保护的等效电路图4.1 AC线路1QF的整定瞬时电流速断保护线路AC末端的最大三相短路电流取,则保护 1 的电流保护第 I 段动作电流为保护范围的校验：最小运行方式下，AB线路X处两相短路的电流为 显然在最小运行方式下无保护范围，即灵敏度不符合要求，可采用电流电压联锁保护来提高保护的灵敏度。带时限电流速断保护:与保护5的第I段相配合保护5的电流保护第I段动作电流为, 取，则 动作时限为灵敏度校验 本线路AC末端的最小两相短路电流故灵敏度不满足要求，可与保护5的电流保护第II段相配合。定时限过电流保护的整定计算动作电流的整取:Kre =0.85, ,Kss=1.3动作时限为灵敏度校验：作近后备时，按本线路AB末端的最小两相短路电流来校验，即作远后备时，按相邻线路CB末端的最小两相短路电流来校验4.2 BA线路3QF的整定保护3在网络的末端，所以不存在与下级保护的配合问题，其速断保护（第一段）的整定电流按躲过本线路的最大负荷电流来整定，保护线路全长，第二段按过负荷的方式整定，所以不需要第三段。 瞬时电流速断保护线路AB末端的最大三相短路电，取，则保护3的电流保护第 I 段动作电流为保护范围的校验：最小运行方式下，AB线路X处两相短路的电流为：显然在最小运行方式下无保护范围，即灵敏度不符合要求，可采用电流电压联锁保护来提高保护的灵敏度。过负荷保护的整定：动作电流的整取Kre =0.85, ,Kss=1.3动作时限为灵敏度校验：作近后备时，按本线路AB末端的最小两相短路电流来校验，即4.3 CB线路5QF的整定 瞬时电流速断保护 线路CB末端的最大三相短路电取，则保护5的电流保护第I段动作电流为.保护范围的校验：最小运行方式下,CD线路 X 处两相短路的电流为： Zx= -19，所以，在最小运行方式下无保护范围，灵敏度不满足要求，可采用电流电压联锁保护来提高保护的灵敏度。带时限电流速断保护:与保护3的第I段相配合保护3的电流保护第I段动作电流为取，则动作时限为灵敏度校验：本线路CD末端的最小两相短路电流故显然灵敏度不满足要求，可与保护3的电流保护第II段相配合。定时限过电流保护的整定计算,动作电流的整定取Kre =0.85, ,Kss=1.3动作时限为灵敏度校验 ：作近后备时，按本线路CB末端的最小两相短路电流来校验，即灵敏度满足要求。4.4 CD线路7QF的整定保护7在网络的末端，所以不存在与下级保护的配合问题，其速断保护（第一段）的整定电流按躲过本线路的最大负荷电流来整定，保护线路全长，第二段按过负荷的方式整定，所以不需要第三段。 瞬时电流速断保护线路CD末端的最大三相短路电，取，则保护3的电流保护第 I 段动作电流为保护范围的校验：最小运行方式下，CD线路X处两相短路的电流为：X%=/=62.96%15%,灵敏度满足要求。过负荷保护的整定：动作电流的整取Kre =0.85, ,Kss=1.3动作时限为灵敏度校验：作近后备时，按本线路CD末端的最小两相短路电流来校验，即4.5 整定参数表4-1 整定值参数表保护编号整定参数I(KA)1QF3QF5QF7QF备注第I段1.38230.65931.15961.1832保护范围000第II段1.27560.42210.62791.18330.50.50.50.50.7221.04021.230.63第III段0.42210.27531.50.52.1822.81近后备1.722.09远后备是否加电流电压互锁环节加加4.6 绘制保护5的接线图绘出保护3的继电保护接线图(包括原理图和展开图)图4-2三段式电流保护原理接线图图4-3三段式电流保护交流回路图图4-4三段式电流保护直流回路图4.7 BRD663微机保护装置三段式相间电流保护本装置设三段式相间电流保护。速断、过流段、过流段均可以独立地用控制字选择，同时还配置了低电压元件，可构成电流与电压的闭锁保护，当任一相电流大于整定值后，判别元件动作。电流保护的闭锁元件有：低电压闭锁、PT断线闭锁、方向闭锁，以上闭锁都是通过定值设置投退。方向元件采用90接线方式，方向元件的动作范围如右图4-5所示（以Ia为例）。UaIaUbc灵敏角灵敏线本装置电流保护段、段均为三相式配置（完全星形）。 图4-5：90接线动作范围图三段式电流保护逻辑图如图4-6： 图4-6：三段式电流保护逻辑图三段式零序过流保护零序过流保护是针对接地系统而设置，当系统为小电流接地系统时，可以将零序保护设置为动作信号。零序过流保护采用零序电流基波幅值和方向的方法来判别，零序保护动作于跳闸或告警信号，可由控制字进行选择。零序过流的方向有大电流接地系统和小电流接地系统之分，在大电流接地系统故障中，零序电流超前零序电压95110，所以我们设置了70的灵敏角，如图5-3所示：非动作区-U0I0U0灵敏角灵敏线图4-7：70灵敏角动作范围图煤矿井下610KV电压等级的中性点不接地或中性点经消弧线圈接地的系统为小电流接地系统，小电流接地系统的方向我们采用了和上图相反的动作区。零序过流的逻辑框图如图4-8：图4-8：零序过流逻辑图第五章 对保护的评价根据“继电保护和安全自动装置技术规程”及题目给定的要求，从选择性、灵敏性、速动性及可靠性四个方面来对本网络所采用的保护进行评价。一个继电保护装置的好坏，主要是从它的选择性、灵敏性、速动性及可靠性等方面衡量的。1、选择性电流速断保护只能保护线路的一部分， 限时电流速断保护只能保护线路全长，但不能作为下一段线路的后备保护， 因此必须采用定时限过电流保护作为本线路和相邻下一线路的后备保护。实际上，电流速断保护I段常常不能通过灵敏度的校验，主要是因为系统运行方式变化比较大，在最小运行方式下，保护I段往往没有保护范围，为此，常使用电流电压联锁保护代替电流速断保护，实现I段的主保护。本设计中，为了保证选择性，采用了功率方向元件，并通过上下级之间的配合实现了保护的选择性。2、速动性电流电压保护第一段及第二段共同作为线路的主保护，能满足网络主保护的速动性要求。而第三段保护则因为越接近电源，动作时间越长，有时动作时间长达好几秒，因而一般情况下只能作为线路的后备保护。本设计的主保护动作时间满足题目要求。3、灵敏度电流保护的灵敏度因系统运行方式的变化而变化。一般情况下能满足灵敏度要求。但在系统运行方式变化很大，线路很短和线路长而负荷重等情况下，其灵敏度可能不容易满足要求，甚至出现保护范围为零的情况。三段式电流保护的主要优点是简单、可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。缺点是它的灵敏度受保护方式和短路类型的影响，此外在单侧电源网络中才有选择性。4、可靠性电流保护的电路构成，整定计算及调试维修都较为简单，因此，它是最可靠的一种保护。第六章 设计心得设计总结 这次我们做的是继电保护的课程设计，我们组拿到的题目是关于110Kv单电源电网相间短路保护，在做这次课程设计中我总结出以下几点：1理论的学习非常重要2.抓住整体思路3.注意细节，把握设计的准确性 4.熟练应用计算机软件5.互相合作，取长补短心得体会在这次课程设计中我不仅将课本上的理论知识得以巩固，还学到了相应的更多的专业方面的知识，为我们以后的毕业设计打下了一定的基础。在设计过程中我们充分体现了团结协作的精神，取长补短，将所给任务一一完成。我认为我个人在这次课设中得到了很多的提高，让自己又上了一个新的台阶。20河南科技大学车辆与动力工程学院课程设计说明书参 考 文 献1韩笑 电力工程毕业设计指南（继电保护分册）北京：中国电力出版社 20012李光琦 电力系统暂态分析（第三版）北京：中国电力出版社 20033吕继绍 电力系统继电保护设计原理北京：水利电力出版社 20014孙国凯 霍利民 柴玉华 电力系统继电保护原理 中国水利水电出版社 20015何仰赞 电力系统分析（第三版）武汉：华中科技大学出版社 20027张保会 电力系统继电保护（第二版）北京：中国电力出版社 20098崔家佩 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2006疮授舀茬基像