电力系统继电保护课程设计三段式电流保护的设计

1、电力系统继电保护课程设计 题目：三段式电流保护的设计班级： 姓名：学号：指导教师： 设计时间:评语：成绩1设计原始资料具体题目L3XXXE,=10Q kV,、=15Q、如图所示网络,系统参数为=115/=10Q LL LLLK , Q /km、线路阻抗=60km =20km=40km、=50km、=30km, EDmcmBre川川 IIIKKKK =,。，=,=150A, , =200A=300A= reE ?max?maxCB/CDDmaxssrelrel图系统网络试对线路BC CD进行电流保护的设计。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

2、、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 设计要考虑的问题设计规程短路电流计算规程 在决定保护方式前，必须较详细地计算各短路点短路时，流 过有关保护的短路电流， 然后根据计算结果， 在满足继电保护和自动装置技术 规程和题目给定的要求条件下， 尽可能采用简单的保护方式。 其计算步骤及注 意事项如下。（1）系统运行方式的考虑 除考虑发电厂发电容量的最大和最小运行方式外， 还必须考虑在设备检修或故障 切除的情况下，发生短路时流过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式， 以便计算保护的整定值和保护灵敏度。 在需采用电流电压联锁速断保护时，

3、还必 须考虑系统的正常运行方式。（2）短路点的考虑求不同保护的整定值和灵敏度时， 应注意短路点的选择。 若要绘制短路电流、 电 压与距离的关系曲线， 每一条线路上的短路点至少要取三点， 即线路的始端、 中 点和末端三点。（3）短路类型的考虑 相间短路保护的整定计算应取系统最大运行方式下三相短路电流， 以作动作电流 整定之用；而在系统最小运行方式下计算两相短路电流，以作计算灵敏度之用。 短路的计算选用三相短路或两相短路进行计算均可， 因为对保护所取的残余而言， 三相短路和两相短路的残余数值相同。若采用电流电压连锁速断保护， 系统运行方式应采用正常运行方式下的短路电流 和电压的数值作为整定之用。（

4、4）短路电流列表 为了便于整定计算时查考每一点的短路时保护安装处的短路电流和， 将计算结果 列成表格。流过保护安装处的短路电流应考虑后备保护的计算需要， 即列出本线路各短路点 短路时流过保护安装处的短路电流， 还要列出相邻线路各点短路时流过保护安装 处的短路电流。计算短路电流时， 用标幺值或用有名值均可， 可根据题目的数据， 用较简单的方 法计算。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。

5、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。本设计的保护配置主保护

6、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。后备保护配置过电流保护作为后备保护和远后备保护。3短路电流计算等效电路的建立由已知可得，线路的总阻抗的计算公式为L?的要求；2作为远后备保护的灵敏度为保护18.727mmin.E79.?K1 2set .m 4061 2set .满足作为远后备保护的要求作为远后备保护的灵敏度为保护5| 8809.m min.D331.?K?3.set m 609I 3set .满足作为远后备保护灵敏度的要求。二次展开原理图的绘制5保护测量电路 展开图中交流回路和直流回路 分开表示，分别如图和图所示。其特点是

7、每个继电器的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， 但任然用同一个符号标注，一边查 对。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。图保护交流电流回路图保护跳闸电路图保护直流 回路展开图继电保护设备的选择6电流互感器的选择互感器是按比例变换电压或电电流的设备。其功能主要是将高电压或大电流按比以便实现测量仪表、)， 均指额定值10A(5A(100V例变换成标准低电压或标准小电流或， 保护设备及自动 控制设备的标准化、小型，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保 护装置等。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备

8、的安全。.(1) 小电流选线装置用零序电流互感器小电流选线装置本身没有整定值，零序电流只是装置的判据之一，要求零序电流 互感器在一次接地电流较小时，和非金属性接地时，零序电流互感器也要有一定 的输出，来满足装置启动的门坎值。装置本身的负载阻抗并不大，但需要通过电 缆将各个零序电流互感器与装置连接起来， 所以电缆的阻抗就是零序电流互感器 的主要负载阻抗，这种零序电流互感器的负载阻抗一般为Q左右，经过多年实践和试验得知与小电流选线装置配套的零序电流互感器选用：(2) 与DD11/60型继电器配套使用的零序电流互感器DD11/60型继电器线圈并联阻抗为10Q, CO二，与ENF LJ (K)XX A

9、型零 序电流互感器是其配套产品，二次电流 60mA时零序电流互感器一次电流w 4A。(3) 与DL11/型继电器配套使用的零序电流互感器DL11/型继电器线圈并联阻抗为10Q, CO二，我公司生产的ENF LJ(K)XX B型零序电流互感器是其配套产品，二次电流时零序电流互感器一次电流w 10A。(4) 精度与容量(额定负荷)的关系国标中规定：“在额定频率及额定负荷下，电流误差，相位差和复合误差不超过 上表所列限值。”所以所选零序电流互感器的容量要与二次回路(装置及回路) 阻抗匹配，才能达到上表精度，如所选容量大时零序电流互感器在使用时将出现正误差，反之则出现负误差。继电器的选择正确选用继电器

10、的原则应该是：继电器的主要技术性能，如触点负荷，动作时 间参数，机械和电气寿命等，应满足整机系统的要求；继电器的结构型式 (包 括安装方式)与外形尺寸应能适合使用条件的需要；经济合理。(1)按使用环境条件选择继电器型号环境适应性是继电器可靠性指标之一，使用环境和工作条件的差异，对继电器性 能有很大的影响。使用环境条件主要指温度(最大与最小)、湿度(一般指40摄氏度下的最大相对湿 度） 、低气压（ 使用高度 1000 米以下可不考虑 ） 、振动和冲击。此外，尚有封装方 式、安装方法、外形尺寸及绝缘性等要求。由于材料和结构不同，继电器承受的 环境力学条件各异， 超过产品标准规定的环境力学条件下使用

11、， 有可能损坏继电 器，可按整机的环境力学条件或高一级的条件选用。（2）根据输入量选定继电器的输入参数在电磁继电器的输入参数中， 与用户密切相关的是线圈的工作电压 （或电流 ），而 考核的参数， 则是继电器制造厂约束继电器灵敏度并对其进行判断、 ） 或电流 （吸 合电压它只是一个工作下限参考值。 不少用户因不了解继电器动作原理的特殊性， 往往 把吸合电压 （ 或电流） 错认为是继电器应可靠工作的电压 （或电流 ） ，而把工作电压 值取在吸合电压值上， 这是十分危险也是不允许的。 因为吸合值只是保证继电器 可靠动作的最小输入量， 而继电器动作后， 还需要一个保险量， 以提高维持可靠 闭合所需的接

12、触压力、 抗环境作用所需的电磁吸力。 否则， 一旦环境温度升高或 在机械振动和冲击条件下， 或输入回路电流波动和电源电压降低时， 仅靠吸合值 是不可能保证可靠工作的。 所以选择继电器时， 首先看继电器技术条件规定的额 定工作电压是否与整机线路所能提供的电压相符，绝不能与继电器吸合值相比。（3）根据负载情况选择继电器触点的种类与参数与被控电路直接连接的触点是继 电器的接触系统。 国外和国内长期实践证明， 约百分之七十以上的故障发生在触 点上。这除了与继电器本身结构与制造因素密切相关之外， 未能正确选用和使用 也是重要因素之一。 且大多数问题是由于用户的实际负载要求与继电器触点额定 负载不同而引起

13、的。 根据控制要求确定触点组合形式， 如需要的是常开还是常 闭触点或转换触点； 根据被控回路多少确定触点的对数和组数； 根据负载性 质与容量大小确定触点有关参数， 如额定电压、电流与容量， 有时还需要考虑对 触点接触电阻、抖动时间、分布电容等的要求。关于触点切换的额定值，电磁继 电器一般规定它的性质及大小。 它的含义是指在规定的动作次数内， 在定的电压 和频率下，触点所能切换的电流的大小。 这一负载值是由继电器结构要素决定的。 为了便于考核比较， 一般只规定阻性负载。 在实际使用中需要切换其它性质的负 载。（4）按工作状态选择继电器 继电器的工作状态主要是指输入信号对线圈的作用状态。 继电器线

14、圈的设计是对 应于不同的输入信号状态的，有长期连续作用的信号，有短期重复工作（脉冲 ）信号。连续工作是指线圈能连续地承受工作信号的长期作用。 对脉冲信号还要考虑 脉冲频率、通断比等。因此，要根据信号特点选用适合于不同工作状态的继电器， 一般不允许随便使用， 特别要注意不能将短期工作状态的继电器使用在连续工作 状态，高温工作条件下尤其要注意。 在实际切换功率负载或大功率负载时， 尤其 要考虑不宜切换速率过高。一般应少于 10-20次/min。最大循环速率为：次/（最 大吸合时间最大释放时间 ）s。（5）按安装工作位置、安装方式及尺寸、重量的选择 继电器工作位置与其结构有关， 大多数继电器可在任意

15、位置下工作， 但也有部分 继电器工作位置有具体的规定。 例如普通水银继电器， 就规定要直立安装， 其偏 斜极限不得超过30C，否则，由于水银的连接中断将不起继电器作用。 继电器除需满足在各种稳态的线路和环境条件下工作的要求外， 还必须考虑到各 种动态特性，即吸合时间、释放时间，由于电流的波动因素造成的抖动，以及触 点碰撞造成的回跳等。保护的评价 7 在做继电保护配置时我们应该使配置的结果满足继电保护的基本要求， 就是要保 证可靠性、 选择性、 速动性和灵敏性。 可是这四个指标在很多情况下是互相矛盾 的，因此我们要根据实际情况让它们达到一定的平衡即可。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