继电保护课程设计.doc

电力系统继电保护课程设计电力系统继电保护课程设计 指导教师评语报告（30）总成绩修改（40）平时（30）专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气XXX 姓 名： XXX 学 号： XXXX 指导教师： xxxx 兰州交通大学自动化与电气工程学院2012 年 7月 7日1 设计原始资料1.1具体题目如图1.1所示网络，系统参数为：=115/kV，=15、=10、=10， =60km、=40km、=50km、=30km、=20km，线路阻抗=0.4/km，=1.2,=1.15，=300A，=200A，=150A，=1.5，=0.85。图1.1 系统网络图1.2 要完成的内容(1) 保护的配置及选择； (2) 短路电流计算（系统运行方式的考虑、短路点的考虑、短路类型的考虑）； (3) 保护配合及整定计算； (4) 保护原理展开图的设计； (5) 对保护的评价。2 设计要考虑的问题2.1 设计规程2.1.1 保护方式的选取及整定计算采用什么保护方式，主要视其能否满足规程的要求。能满足要求时，所采用的保护就可采用；不能满足要求时，就必须采取措施使其符合要求或改用其他保护方式。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，以保证选择性。2.2 本设计的保护配置2.2.1 主保护配置选用三段式电流保护，经灵敏度校验可得电流速断保护不能作为主保护。因此，主保护应选用三段式距离保护。2.2.2 后备保护配置过电流保护作为后备保护和远后备保护。3 短路电流计算3.1 等效电路的建立由已知可得,线路的总阻抗的计算公式为 (3.1) 其中,线路单位长度阻抗； 线路长度。所以，由公式3.1可得各段线路的线路阻抗分别为 经分析可知，最大运行方式即阻抗最小时，则有两台发电机运行，线路、运行，由题意知、连接在同一母线上，则式中最大运行方式下的阻抗值；同理，最小运行方式即阻抗值最大，分析可知在只有和运行，相应地有由此可得最大运行方式等效电路如图3.1所示，最小运行方式等效电路图如图3.2所示。 图3.1 最大运行方式等效电路图图3.2 最小运行方式等效电路图3.2 保护短路点的选取选取B、C、D、E点及B母线处为短路点进行计算。3.3 短路电流的计算3.3.1 最大方式短路电流计算在最大运行方式下流过保护元件的最大短路电流的公式为(3.2) 其中，系统等效电源的相电动势 短路点至保护安装处之间的阻抗 保护安装处到系统等效电源之间的阻抗 短路类型系数、三相短路取1，两相短路取（1）对于保护2，母线E最大运行方式下发生三相短路流过保护2的最大短路电流为(3.3) 由式3.3据得：（2）对于保护4 流过保护5的电流为=2.0563.3.2 最小方式短路电流计算在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的公式为(3.4) 式中，系统等效电源的相电动势 保护安装处到系统等效电源之间的阻抗 短路点到保护安装处之间的阻抗所以，由公式3.4可以计算得到各点的的最小短路电流为：（A）（A）（A）4 保护的配合及整定计算4.1 主保护的整定计算4.1.1 动作电流的计算 最小保护范围计算式为（4.1） 其中， 系统等效电源的相电动势 短路点至保护安装处之间的阻抗线路单位长度的正序阻抗（1）对于保护2母线D最大运行方式下发生三相短路流过保护2的最大电流为：相应的速断定值为：最小保护范围根据式4.1可得即2处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。（2）对于保护4相应的速断值为最小保护范围根据式4.1可得满足要求。所以，以上计算表明，在运行方式变化很大的情况下，电流速断保护在较小运行方式下可能没有保护区。4.1.2 灵敏度校验 (4.2) 其中，可靠系数，取值为1.15。由式4.2得，（1） 整定保护2的限时电流速断定值为线路末端（即D处）最小运行方式下发生两相短路时的电流为所以保护2处的灵敏度系数为即不满足1.2的要求。（2） 保护4的限时电流速断定值计算过程考虑与保护3和保护8配合，如图4.1和4.2。保护4与保护3配合时等值电路图如图4.2图4.1 与保护3配合分支系数的计算： 保护4与保护8配合时等值电路如图4.2图4.2 与保护4配合 线路末端（即A处）最小运行方式下发生两相短路时的电流为所以保护4处的灵敏度系数为也不满足1.2的要求。可见，由于运行方式变化太大，2、4处的限时电流速断的灵敏度远不能满足要求。4.2 后备保护的整定计算4.2.1 动作电流的计算过电流整定值计算公式为 （4.3） 其中，可靠系数，取值为1.15 可靠系数，取值为1.5 可靠系数，取值为0.85所以有同理得 4.2.2 动作时间的计算假设母线E过电流保护动作时限为0.5s，保护的动作时间为； ； ；4.2.3 灵敏度校验在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的公式为（4.4） （4.5） 所以由灵敏度公式4.4可知 保护1作为近后备保护的灵敏度应为：1.5满足近后备保护的要求；保护2作为远后备保护的灵敏度为：1.2满足作为远后备保护的要求；保护5作为远后备保护的灵敏度为：1.2满足作为远后备保护灵敏度的要求。5 二次展开原理图的绘制展开图中交流回路和直流回路分开表示，分别如图5.2和图5.所示。其特点是每个继电器输出量和输出量根据实际动作的回路情况分别画在途中不同的位置上。在展开图中，继电器线圈和出点的链接尽量暗中故障后的动作连接，自左而右，自上而下的排列。图5.1 保护交流电流回路图图5.2 保护直流回路展开图6保护的评价通过设计过程可以看出，在运行方式变化很大的110kV多点原系统中，最大运行方式下三相短路的短路电流与最小运行方式下得两相的短路电流相差很大。按躲过最大运行方式下末端最大短路电流整定的电流速断保护的动作值很大，最小运行方式下灵敏度不能满足要求。限时电流速断保护的定值必须与下一级线路电流速断保护的定值相配合，所以其定值也很大，灵敏度也均不能满足要求。过电流整定按照躲过最大负荷电流整定，其动作之受运行方式的限制不大，作为近后备和远后备灵