工厂供电10KV单侧电源三段式继电保护设计报告

一、设计目的 对10kv电力线路进行保护设计，已知TA1的变流比Ki(1)为160/5A，TA2的变流比Ki(2)为100/5A。WL1和WL2的过电流保护均采用三相三继电器式接线。WL1的计算电流IL,max(1)为105A，WL1首端的I(3)K1为2150A,其末端的I(3)K2为1300A。WL2的计算电流IL,max(2)为75A，WL2首端的I(3)K2为910A,其末端的I(3)K3为400A，对其进行三段式继电保护设计。二、课程设计课题 10KV单侧电源三段式继电保护 设计参数：1） TA1的变流比Ki(1)为160/5A，2） TA2的变流比Ki(2)为100/5A，3） WL1的计算电流IL,max(1)为105A，4） WL1首端的I(3)K1为2150A,其末端的I(3)K2为1300A。5） WL2的计算电流IL,max(2)为75A，6） WL2首端的I(3)K2为910A,其末端的I(3)K3为400A三、10KV单侧电源三段式继电保护的原理 对继电保护的评价，主要是从选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个方面出发，看其是否满足电力系统安全运行的要求，是否符合有关规程的规定。1) 选择性 在三段式电流保护中，电流速断保护的选择性是靠动作电流来实现的；限时电流速断保护和过电流保护则是靠动作电流和动作时限来实现的。它们在35kV及以下的单侧电源辐射形电网中具有明显的选择性，但在多电源网络或单电源环网中，则只有在某些特殊情况下才能满足选择性要求。2) 速动性I电流速断保护以保护固有动作时限动作于跳闸； II限时电流速断保护动作时限一般在0.5S以内，因而动作 迅速是这两种保护的优点。 III过电流保护动作时限较长，特别是靠近电源侧的保护动作时限可能长达几秒，这是过电流保护的主要缺点。3) 灵敏性u I电流速断保护不能保护本线路全长，且保护范围受系统运行方式的影响较大；u II限时电流速断保护虽能保护本线路全长，但灵敏性依然要受系统运行方式的影响；u III过电流保护因按最大负荷电流整定，灵敏性一般能满足要求，但在长距离重负荷线路上，由于负荷电流几乎与短路电流相当，则往往难以满足要求。 受系统运行方式影响大、灵敏性差是三段式电流保护的主要缺点。4) 可靠性 由于三段式电流保护中继电器简单，数量少，接线、调试和整定计算都较简便，不易出错，因此可靠性较高。总之，使用一段、二段或三段而组成的阶段式电流保护，其最主要的优点就是简单、可靠，并且在一般情况下能满足快速切除故障的要求，因此在电网中特别是在35kV及以下的单侧电源辐射形电网中得到广泛的应用。其缺点是受电网的接线及电力系统运行方式变化的影响，使其灵敏性和保护范围不能满足要求。四、10KV单侧电源三段式继电保护的设计1）对于第一段进行电流速断保护电流速断保护的特点接线简单，动作可靠，切除故障快，但不能保护线路全长，保护范围受到系统运行方式变化的影响较大。速断保护是一种短路保护，为了使速断保护动作具有选择性，一般电力系统中速断保护其实都带有一定的时限，这就是限时速断，离负荷越近的开关保护时限设置得越短，末端的开关时限可以设置为零，这就成速断保护，这样就能保证在短路故障发生时近故障点的开关先跳闸，避免越级跳闸。定时限过流保护的目的是保护回路不过载，与限时速断保护的区别在于整定的电流相对较小，而时限相对较长。这三种保护因为用途的不同，不能说各有什么优缺点，并且往往限时速断和定时限过流保护是结合使用的。2）对于第二段采取限时电流速断保护 电流速断保护只能保护线路的一部分，而改线路剩下的部分的短路故障依靠限时电流速断保护，它的特点是保护线路的全长，并且具有灵敏度，而且具有最小动作时限。3） 对于第三段采取定限时过电流保护 限时电流速断保护虽能保护线路的全长，但不能作为下一线路保护的后备。而定时限过电流保护不仅能保护本线路全长，还能保护相邻线路的全长，可以起到后备保护的作用。这是因为过电流保护不是按躲过某一短路电流，而是按躲过最大负荷电流来整定的，故它的动作电流值较低，灵敏度较高，保护范围大。三段式过流保护包括： 1、瞬时电流速断保护（简称电流速断保护或电流段） 2、限时电流速断保护（电流段） 3、过电流保护（电流段） 这三段保护构成一套完整的保护。 它们的不同是保护范围不同： 1、瞬时电流速断保护：保护范围小于被保护线路的全长一般设定为被保护线路的全长的85% 2、限时电流速断保护：保护范围是被保护线路的全长或下一回线路的15% 3、过电流保护：保护范围为被保护线路的全长至下一回线路的全长五、10KV单侧电源三段式继电保护的计算 过电流继电器实现两级保护原理电路如图(a)所示。图中TA1和TA2分别为上下两级线路的电流互感器。电流速断，限时电流速断与定时限过电流保护相配合构成了三段式电流保护，以线路XL1的整定为例。第I段：电流速断，保护范围为WL1段的一部分，根据流过B点的最大短路电流来整定。式中：-接线系数；-电流互感器变化；-I段的可靠系数，取保1.3；-B点的最大短路电流。动作时限为，它由继电器的固有动作时间决定，整定电流：(1) 保护1电流段整定计算： 求动作电流。按躲过最大运行方式下本线路末端(即k1点)三相短路时流过保护的最大短路电流来整定，即 注意：计算时，母线电压应考虑 5% 的裕量。采用两相不完全星形接线方式时，流过继电器的动作电流为 动作时限。第段为电流速断，动作时间为保护装置的固有动作时间，即 。 灵敏系数校验，即求保护范围。在最大运行方式下发生三相短路时的保护范围为满足要求在最小运行方式下的保护范围为在最小运行方式下的保护范围为满足要求(2) 保护1电流段整定计算：第段：限时电流速断保护，保护范围为线路WL1段，并延伸到线路WL2段的一部分，根据流过C点的三相短路时的最大短路电流来整定。整定电流： 式中：-第段的可靠系数，取； -C点三相短路的最大短路电流。动作时限：，。 求动作电流 按与相邻线路保护I段动作电流相配合的原则来整定，即采用两相不完全星形接线方式时流过继电器的动作电流为 动作时限。应比相邻线路保护I段动作时限高一个时限级差 ，即 灵敏系数校验。利用最小运行方式下本线路末端(即k1点)发生两相金属性短路时流过保护的电流来校验灵敏系数，即 满足要求3) 保护1电流段整定计算：第段：定时限过电流保护，保护范围是线路WL1及WL2全部，根据线路的最大负荷电流来整定。整定电流： 式中：-可靠系数,取；-自启动系数，取；-返回系数