继电保护课程设计,电流保护及整定

1、实用文档学 号：豉模理）人学电力系统继电保护原理课程设计题目线路电流保护的设计学院自动化学院专业电气工程及其自动化班级姓名 指导教师2016 年 1 月 14 日课程设计任务书学生姓名： 专业班级：指导教师： 工作单位：自动化学院题 目：线路电流保护的设计初始条件:系统示意图如图所示。参数为：E(p = 115/>/3kV, Xi.gi = X2.G1 = X1.G2 = X2.G2 =5Q ,X1.G3 = X2.G3 = X1.G4 =X2.g4=8C, Xu X1.T4 =5C ,La丰=60kmi Lb_c =40km)线路阻抗X0.T1 X0.T4= 15。，X1.T5 =X1

2、.T6=15C , X0.T5 =Xo.T6=20C ,乙=Z2=0.4C/km, Z0=1.2C/km, K同=1.2, Kr：l=1.15。试求：整定保护1、2、3、4的电流保护。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1 .选择并整定线路上各保护装置；2 .绘制保护装置的原理图；3 .编写设计说明书；指导教师签名:系主任（或责任教师）签名：年 月 日摘要在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，安排了本次课程 设计。发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电 线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备

3、转换成适合用户需要的其他形式的能量。 在输送电能的过程中，电力系统要求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断电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次 110kv电网继电保护设计的任务主要包括：运行方式的分析，电路保护的配置和整定，零 序电流保护的配置和整定，原理接线图及展开图。关键词：继电保护电流保护整定0 122错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。4错误！未定义书签。 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 错误！未定义书签。错误！未定义书签。目

4、录1任务及要求51.1 初始条件51.2 要求完成的主要任务 52系统运行方式的考虑 62.1 运行方式的类型 62.1.1 . 最大运行方式 62.1.2 最小运行方式 2.1.3 正常运行方式62.2 基本参数计算62.3 各个保护运行方式的分析 72.3.1 保护1的运行方式分析 72.3.2 保护2的运行方式分析 72.3.3 保护3的运行方式分析 82.3.4 保护4的运行方式分析83电流保护的配置和整定 83.1 电流速断保护的配置和整定 83.2 限时电流速断保护的配置和整定 93.3 过电流保护的配置和整定 94零序电流保护的配置和整定 14.1 零序I段的配置和整定 14.2

5、 零序II段的配置和整定 14.3 零序III段的配置和整定 14.3.1 保护1的零序III段整定计算 4.3.2 保护2的零序III段整定计算5原理接线图及展开图 5.1 保护1的原理接线图及展开图 15.2 保护2的原理接线图及展开图 5.3 保护3的原理接线图及展开图 5.4 保护4的原理接线图及展开图 6小结7参考文献Xi.gi =X2.G1= Xl.G2 = X2.G2 =5建,LA_B=60kmi LB_c=40km）线路阻抗试求：整定保护1、2、3、4的电流保护。1任务及要求1.1 初始条件:系统示意图如图所示。参数为：E： = 115/、3kV,X1.G3 =X2.G3 =

6、XG4 =X2.G4=8C, X1.T1 X1.T4 =5。X0.T1 X0.T4 =15'? ,X1.T5 =X1.T6 =15'J ,X0.T5 = X0.T6 =20Q , 乙=Z2=0.4C/km, Z0=1.2C/km, K同=1.2, K：=1.15。1.2 要求完成的主要任务：(1)选择并整定线路上各保护装置;(2)绘制保护装置的原理图；(3)编写设计说明书；2系统运行方式的考虑2.1 运行方式的类型在选择保护方式及对其整定计算时，都必须考虑系统运行方式变化带来的影响，所选 用的保护方式，应在各种系统运行方式下，都能满足选择性和灵敏性的要求。对过量保护 通常都是根

7、据系统最大运行方式来确定保护整定值，以保证选择性。灵敏性的校验应根据 最小运行方式来进行，因为在最小运行方式下灵敏性满足要求，则其他运行方式下，也一 定满足要求。2.1.1 最大运行方式根据电力系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行以及选择的接地中 性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。对继电保护而言，是指短路时流过保护 的短路电流最大的运行方式。2.1.2 最小运行方式根据系统最小负荷，投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行 方式称为最小运行方式。对继电保护而言，是指短路时流过保护的短路电流最小的运行方 式。2.1.3 正常运行方式根据系统正常负荷的需要，

8、投入与之相适应数量的发电机、变压器和线路的运行方式 称为正常运行方式。这种运行方式在一年之内的运行时间最长。对于某些特殊运行方式，运行时间很短，对保护的选择性或灵敏性有困难时，且保护 拒动或误动不会引起大面积停电的情况下，可不予考虑。2.2 基本参数计算图1 110kV电网系统接线图系统接线图如图1所示，发电机以发电机一变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数如下：电动势：E中=115/ J3kv;发电机： X 1.G1 = X2.G1 = X 1.G2 = X 2.G2 = 5 + (15 5)/14=5.71

9、 ,X 1.G3 = X 2.G3 = X 1.G4 = X 2.G4 = 8 + (9- 8)/14 = 8.07 ;变压器： X 1.T1 X1.T4= 5 +(10- 5)/14=5.36 ,X0.T1 X 0.T4=15+ (30- 15)/14=16.07.,X1.T5= X 1.T6=15+ (20- 15)/14=15.36,X0.T5= X 0.T6=20+ (40- 20)/14=21.43;线 路：La-b = 60km, Lb-c = 40km,线路阻抗 z1 = z 2 = 0.4 C/km, z° = 1.2 C/km,X1.A-B=60kmx 0.4C/k

10、m=2<3, X.B-c=40kmx0.4C/km=16Ci;X0.A-B=60kmx 1.2 Q/km=72Q, X0.B-c=40kmx 1.2 Q/km=48Q;I A-B.L.max = I C-B.L.max = 300A ;Kss = 1.2 , Kre = 1.2 j电流保护：Krel = 1.2 , Kiel = 1.15 ,负荷功率因数角为30口，线路阻抗角均为75口，变压器均装有快速差动保护。2.3 各个保护运行方式的分析2.3.1 保护1的运行方式分析保护1的最小运行方式就是指流过保护1的电流最小即是在G和G只有一个工作，变压器T5、T6两个中有一个工作时的运行方式

11、，则7smax=( y1Gl+ y1T1)=5.71+5.36 =11.07Q ; s.i maxi.g ii.ii最大运行方式就是指流过保护1的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、1两个11都同时运行的运行万式，则 7smin=MViei + V1T1)=一父 5.71+5.36 ) =5.54 Q osjmin 2x1.G11.1122.3.2保护2的运行方式分析对于保护2,它的最小运行方式就是指流过保护2的电流最小即是在 G和G只有一个工作时运行，则/max=(丫"工门)=8.07+5.36=13.43 C;最大运行方式就是指流过保s.maxx I .G 3 x I.

12、I 311护2的电流最大即两个发电机共同运行，则7smin = M(Y1G3 + Y1T3)=-x (8.07+5.36 )z s minX. 1.G 3 X, 1.T3实用文档=6.72 C 02.3.3 保护3的运行方式分析保护3的最小运行方式就是指流过保护 3的电流最小即是在G和G只有一个工作时运行的运行方式，则zs.max=( x1.G1 + x1.T1)=5.71+5.36=11.07 Q ;最大运行方式就是指流过11保护3的电流最大即两个发电机共同运行，则2s.m产,乂(X1.G1 + X1.T1)=-父(5.71+5.36 )=5.54 Q。2.3.4 保护4的运行方式分析保护4

13、的最小运行方式就是指流过保护 4的电流最小即是在G和G只有一个工作，变压器T5、T6两个中有一个工作时的运行方式，则Zsma =( y1G3 + 乂1T3) =8.07+5.36=13.43建； S. maxI.G 31.13最大运行方式就是指流过保护4的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、1两个1 、1都同时运行的运行万式，贝U zamin=- x(x1.G3 + x1.T3)=- x (8.07+5.36 ) =6.72。3电流保护的配置和整定三段式电流保护分为电流速断保护、限时电流速断保护和过电流速断保护。三段式电 流保护在配合的过程中，如果电流速断保护能保护线路的全长，则不再需

14、要配置限时电流 速断保护。对于每一段保护，他的整定值得满足灵敏系数和其他要求。因此，配置完以后 得检验这个配置是否符合要求。1.1 电流速断保护的配置和整定对于反应与短路电流负值增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。为了保证 选择性，电流速断一般只能保护线路的一部分。电路速断保护要求一旦短路电流超过整定 值，就立即将离短路点最近的断路器跳开， 例如，在本设计中，当线路A-B上发生短路时, 则保护1、2都要瞬时动作，使1、2处断路器跳开。由系统图可知，假设保护1、2、3和4都需要配置电流数段保护。则：对于保护1：动作电流:.i I .Iset.1=Krel I=1.2K.B.max=2.9

15、5KA115/ 35.54 21.43实用文档动作时间tIi=0s,灵敏性校验I set.1,3 7115/、3 x 211.07 0.4 LA_Bmin=,LA_Bmin =21.05km ,LA _BminLa _b100%=35.08%>15 % 满足要求。对于保护2:动作电流:i1set.2 K rel I=1.2K.A.max115 / .36.72 15.36 21.43= 1.83KA,动作时间:t I2=0S,灵敏性校验：I：et2 = WM115/=1.83=6.57 (knj)I 213.43 15.36 0.4 LminL mLmn 100%=45%>15%两

16、足要求L max对于保护3:动作电流:I set.3 =1.2 )115/,35.54 21.43 15.36= 1.88KA,动作时间 tI3=0s,灵敏性校验:set3=X 1l =211.07 21.43 0.4 LBXminLBqmin =-4.79km ,不满足要求 b -C min对于保护4:动作电流IIset.4=1.2M 115八1=3.61KA ,6.72 15.36动作时间tI4=0S,灵敏性校验I Iset.4 = X2115/ 313.43 0.4 Lb .LBmin = 6.25kmLC3 100%=15.63%>15 % 满足要求。LC -B由以上的计算结果可

17、知，保护1、2和4需要安装电流速断保护装置，保护 3不需要1.2 限时电流速断保护的配置和整定限时电流速断保护即电流II段保护的范围是与下一级的I段保护相配合的。即从本 级I段保护范围开始端一直延伸到下一级的I段的2/3处，既包括了本级的I段保护范围 又包含了下一级I段的大部分范围。由限时电流速断的计算结果可知，假设保护4处需安装限时电流速断保护，其他保护处不需要安装限时电流速断保护。则：ISET.4=K rel X I set.2=1.15X 1.83=2.105KA, tII2=0.5S,K H sen = 11 x 115/ <3/ 2.105 =0.949<1.3 不满足灵

18、敏系数。故保护 4也不装设限时213.43 15.36电流速断保护。由此，保护2处不需要装设电流速断保护装置。1.3 过电流保护的配置和整定假设彳护 1、2、3 和 4 处都装设过电流保护。则：t III i=0.5s , t III 2=0s, t III 3=0s, t III 4=0.5s ; 保护2和3处都配置一个时间为0s的定时限过电流保护装置，保护 1和4处各装置一个 延时为0.5s的定时限过电流保护装置。下面分别对个保护进行电流整定。对于保护 1：动作电流：I III set.1 = Krel 父 Kss M I A上 L max = 1.2 /1.2 黑 0.3 : 0.36K

19、A;Kre. .1.2211.07 21.43I set.1115/ 3远后备：K/0.36 = 3.34 >1.2,满足要求近后备： KII sen.1 = J ：-皿- M 八 /0.36 = 4.92 A 1.5 , 满足要求。1t3211.07 21.43 15.36set.3同理，保护2、3和4处的整定电流I I" set.2 =I "I set.3 =I "I set.4 =0.36KA。且灵敏系数都满足 要求。4零序电流保护的配置和整定电力系统正常运行时是三相对称的，其零序、负序电流值理论上是零。多数的短路故 障是不对称的，其零、负序电流电压会

20、很大，利用故障的不对称性可以找到正常与故障的 区别，并且这种差别是零与很大值得比较，差异更为明显。所以零序电流保护被广泛的应 用在110KV及以上电压等级的电网中。所有元件全运行时三序电压等值网络图如下图所示：图(b):负序网络(a)：正序网络4.1零序I段的配置和整定零序电流I段按照躲开下级线路出口处单相或两相接地末端短路时可能出现的最大零序电流3I O.max和躲开断路器三相触头不同期合闸时出现的最大零序电流3I O.unb以及非全相运行状态下发生系统震荡时所出现的最大零序电流来整定。经分析，B母线单相接地短路时，故障端口正序阻抗,X1.G1 . Xl.TI2Xi.G3 . Xi.T32J

21、24+52115X7 +I 2 h8.07 5.36 2Xi.ab=12.84;Z 2 =Z"= 12.84 ,Zv。=X0T1X0.ab2所以故障端口的零序电流为:0.BC十 Xqt3 ；_ '16.07=2八272J'21.43”16.07、c .1 | 48 +|=8.09;人2八 2 JI f0115/ 3Z0 . z<1 . z2115/ 316.07 2 8.09=1.650KA;所以B相单相接地短路时流过保护1、4的零序电流分别为：11/81、10.1 =1.82 m 匕81 i=0.199KA;<1/81+1/12+1/57 J10.4=1

22、.82 x 1/57 F0.282KA;<1/81+1/12+1/57 1同理得出：B母线两相接地短路时流过保护1、4的零序电流分别为：Io.1= 0.147KA; I 0.4= 0.209KA;所以 I 0.max.1=0.199KA, l0.4.max=0.282KA；故零序 I 段整定为：I set.1 =3I 0.max.1 Krei=1.2 m3m0.199=0.717KA;I set.4 =I set.4 X310.4.max =1.2 M3 x0.282=1.014KA,同理可得：IIset.2=1.173KA； I Iset.3 =1.452KA；4.2零序II段的配置和

23、整定先求保护1的分支系数k1b:玄.广12二M=1+LBM=1+ X1 ,对x1,当只有一台发电机变压器组运行时x1最大，有1 A-B.MI ABM x 2max = Yo+yoAB =16.07+72=88.07 (C);当两台发电机变压器组运行时最小，有x 1 max x 0. T 1 x 0.ABx 1x1min=x2r + x0.AB=16.07/2+72=80.04：对x2,当T5、T6只有一台运行时x2最大，x2max=24(C)；当T5、T6两台全运行时x2最小，丫.=12(口)。因此，保护1的最大分支系数k1bmax=1+xmx=1+理=8.5 2 miin1.b.maxx2m

24、in 12最小分支系数 匕.所=1 +不*=1+以=44975。 1 .b.minx2max24同理可得：k4bmax =7.45 ； k4bmin =3.775.KII保护 1 的零序 II 段定值为：i!i=re配 t3=L5M1.452=0.336(kA)演1 K1.b.min 颉3 4.975校验灵敏度：母线B接地故障流过保护1的最小零序电流：I0.min.189(kA)灵敏系数:Kre =驾呼=处已=1.584>1.3.III 0.358 set.1保护 4 的零序 II 段定值为：lII t4=IeMlI=2125X1.173 =0.368(kA)颉4 K4.b.min项2

25、3.775校验灵敏度：母线B接地故障流过保护4的最小零序电流：".min =0.263(kA)灵敏系数：心=驾皿=丝633=2.13>1.3；I II 0.369I set.14.3零序III段的配置和整定假设彳护1、2、3和4处都装设零序III段电流保护。则：tIIkOBsCIIlOs, tIIFOs, t III 4=0.5s ;保护2和3处都配置一个时间为0s的定时限过电流保护装置，保护 1和4处 各装置一个延时为0.5s的定时限过电流保护装置。下面分别对个保护进行电流整定。4.3.1 保护1的零序III段整定计算:B 母线的三相短路电流：I115dB . 3 6.5 7

26、 24=1.77 KA因为是110kv线路，可不考虑非全相运行情况，按躲开末端最大不平衡电流整定。则 I unb。max=knpkstker 1k3.m» =1 父 0.5 父 0.1 父 1.77=0.0885 (kA) 因为是110kv线路，可不考虑非全相运行情况，按躲开末端最大不平衡电流整定。IIII 0dzl k k I unpmax"250.0885=0.111 (kA)作为近后备保护kmIII0dzl7342 =66.22 1.3 0.111满足要求作为远后备保护k1mIII0dzl9.853=88.77 1.20.111满足要求4.3.2保护2的零序III段整

27、定计算:A 母线的三相短路电流:115dA . 3 6.623 8.11 40= 1.188 KAIIII 0dzl kk I unp。则 Iunb max=knpkstkerI2ax 二小"父0.1 .118=0.0559（ kA）max=1.25 父0.062=0.0699 (kA)31,1作为近后备保护km =#=竺53 = 86.54 >1.3满足要求 k :0.111I 0dzl同理：对保护3和4进行整定，且灵敏系数均满足要求。综上可知：在零序电流保护的配置和保护中，保护 1和保护4均有I段、II段和III段，而保护2和保护3只配置III段保护，整个系统的安全稳定运行。5原理接线图及展开图5.1 保护1的原理接线图及展开图保护1为电流速断I和过电流保护III配合保护的：具原理接线图如下图 2所示:KT原理接线图FR直流回路交流电流回路5.2 保护2的原理接线图及展开图保护2处需要装置功率方向继电器，且 2处安装过电流保护即可。因此采用90口接线三 相式过电流保护接线方式。具原理图如下所示。ab原理接线图KAaKWa交流电流回路图3直流回路5.3 保护3的原理接线图及展开图如图4所示abc原理接线图KWaKAa+VCC-VCC交流电流回路直流回路5.4保护4的原理接线图及展开图如图5所示TAaKAa1TAcKAc1原理