10KV单侧电源三段式继电保护设计(共12页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上 电气综合课程设计 题 目： 10KV单侧电源三段式继电保护设计 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2014年 01 月03日专心-专注-专业目 录摘要电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。在单侧电源辐射形网络中采用阶段式电流保护，它由无时限电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护组成，可根据实际情况采用两段式或三段式。无时限电流速断保护、限时电流速断保护共同构成电流的主保护，定时限过电流保护是本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护

2、。设计首先是对保护原理进行分析，保护的整定计算及灵敏性效验。设计内容包括原理分析、保护整定计算和灵敏性校验。 前言电力系统是由发电、变电、输电、供电、配电、用电等设备和技术组成的一个将一次能源转换为电能的同一系统。电能是现代社会中最重要、也是最为方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换为电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并分配电能，再通过各种设备转换为用户需要的其它形式的能量。在输送电能的过程中电力系统希望线路有比较好的可靠性，因此在电力系统受到外界干扰时，保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作，从而切断故障点，极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护

3、就是为达到这个目的而设计的。电网相间短路的电流保护是根据短路时电流增大的特点构成的，在单侧电源辐射形网络中采用阶段式电流保护，它由无时限电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护组成，可根据实际情况采用两段式或三段式。无时限电流速断保护、限时电流速断保护共同构成电流的主保护，定时限过电流保护是本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护。设计首先是对保护原理进行分析，保护的整定计算及灵敏性效验。设计内容包括原理分析、短路电流的计算、距离保护的整定计算、灵敏性校验和对所选择的保护装置进行综合评价。 一、10KV单侧电源三段式继电保护设计对于单侧电源网络的相间短路保护主要采用三段式电流保护，即第

4、一段为电流速断保护，第二段为限时电流速断保护，第三段为定时限过电流保护。其中第一段、第二段共同构成线路的主保护，第三段作为后备保护。 （一） 10KV单侧电源三段式继电保护设计课题对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

5、设计。 （二）10KV单侧电源三段式保护系统概况说明对继电保护的评价，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

6、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；II限时电流速断保护能保护本线路全长，但灵敏性要受系统运行方式影响；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

7、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。 （三）10KV单侧电源三段式保护设计原理 （1）第一段保护：电流速断保护电路速断的特点：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

8、，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）第二段保护：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）第三段保护：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

9、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 （四）10KV单侧电源三段式保护计算过

10、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。整定电流： ，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=1.3400=520A 保护装置二次侧动作电流，

11、即继电器的动作电流=520/160/5=16.25A 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 。(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=1.11.3400=572A 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 ，即动作时限：t1=t2+t，t=5s，t1=5s（3) 保护1电流段整定计算：第段：定

12、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，取；：最大负荷电流。动作时限（，则），为线路WL2的过电流保护的动作时限，即按阶梯原则来选择的。 求动作电流 。按躲过本线路可能流过的最大负荷电流来整定，即 =1.15/0.8875=98A 动作时限。应比相邻线路保护的最大动作时限高一个时限级差 ，即 （，则），2、 结论电流速断保护、限时电流速断保护共同构成电流的主保护，定时限过电流保护是本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护。使用1段、2段或3段组成的阶段式电流保护的主要优点是简单、可靠，并且在

13、一般情况下能够满足快速切除故障的要求，因此在35kv及以下的中、低压网络中得到了广泛应用。缺点：它直接受电网的接线及电力系统运行方式的影响，例如整定值必须按电网最大运行方式整定，而灵敏性必须用电网最小运行方式来校验，这就难以满足灵敏系数和保护范围的要求。三、结束语继电保护装置是电力系统安全保障体系的重要组成部分,同时也是电力系统的安全重要保障,是保证电力系统安全、稳定运行的有效手段。准确的整定计算是提高继电保护运行可靠性、保障电网安全运行的基础,提高不拒动和误动作,是继电保护可靠性的核心。要确保供电系统的正常运行,必须正确地设置继电保护装置并准确整定各项相关定值,此外还要对继电保护系统进行定期

14、检查和维护,按时巡检其运行状况,处理好发现的故障,以保证系统无故障设备正常运行,提高供电可靠性。在此要感谢我们的指导老师对我们悉心的指导，感谢老师们给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。四、参考文献1 王翠平.继电保护装置的维护及试验J.黑龙江科技信息,200