继电保护课程设计-2

继电保护原理课程设计报告PAGEPAGE2继电保护原理课程设计报告评语：考勤（10）守纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专业：电气工程及其自动化班级：电气班姓名：学号：20指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院2013年7月18日1设计原始资料1.1具体题目如下图所示网络,系统参数为:图1.1系统网络图试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计(说明:可让不同的学生做1、2、3、4、5、8、9、处一至二处保护设计。)1.2要完成的内容根据所给的资料,完成2和8处进行距离保护的设计。具体要完成的内容如下:(1)保护的配置及选择;(2)整定阻抗的计算(系统运行方式的考虑、短路点的考虑、短路类型的考虑);(3)分支系数的计算;(4)时间的整定;(5)灵敏度校验;(6)保护设备的选择。2设计的课题内容2.1设计规程距离保护是利用短路发生时电压、电流同时发生变化的特征,测量电压与电流的比值,该比值反应故障点到保护安装处的距离,若短路点距离小于整定值则动作的保护。(1)距离Ⅰ段保护为无延时的速动段,只反应本线路的故障,下级线路出口发生短路故障时,应可靠不动作。(2)距离Ⅱ段的整定原则有二:①与相邻线路距离保护Ⅰ段相配合;②与相邻变压器的快速保护相配合。本题中没有涉及变压器保护,故与相邻线路的Ⅰ段保护相配合。(3)距离Ⅲ段保护的整定原则有三:①按与相邻下级线路距离保护Ⅱ段或Ⅲ段配合整定;②按与相邻下级变压器的电流、电压保护相配合;③按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定。本次整定计算中采用第③种方法进行计算。2.2保护配置(1)主保护配置:选用三段式距离保护,距离Ⅰ段保护和距离Ⅱ段作为主保护。(2)后备保护配置:距离Ⅲ段保护作为近后备保护和远后备保护。3等效电路的建立题目中已知条件为单位长度线路阻抗以及各段线路长度,由此,进行基本数据计算如下:,,。由以上的基本计算得其等效电路图如下3.1所示。图3.1等效电路图4保护的配合及整定计算4.1保护2处距离保护的整定计算(1)保护2处距离Ⅰ段保护(主保护)的整定计算:①阻抗整定:距离保护Ⅰ段的整定值计算公式为:(4.1)则保护2的整定阻抗为:其中:—距离Ⅰ段保护的可靠系数,其值为0.85;—被保护线路的整体阻抗值,其值为12。②动作时间整定:距离Ⅰ段保护为速动段保护,无延时,所以:。(2)保护2处距离Ⅱ段保护(主保护)的整定计算:①阻抗整定:距离保护Ⅱ段的整定值计算公式为(按与相邻下一级相邻线路距离保护Ⅰ段配合计算):(4.2)由(4.1)式可得:由于C—E之间不存在分支问题,可得分支系数,所以:其中:—距离Ⅰ段保护的可靠系数,其值为0.85;—保护1处距离Ⅰ段的阻抗整定值。②动作时间整定:其中:—保护1处距离Ⅰ段的整定时间,为速动段,其值为0,并取=0.5s。③灵敏度校验:灵敏度的计算公式为:(4.3)由(4.3)式可得:,满足对灵敏度的要求。(3)保护2处距离Ⅲ段保护(后备保护)的整定计算:①阻抗整定:距离Ⅲ段保护的计算公式为:(4.4)其中:则:其中:—距离Ⅲ段保护的可靠系数,其值为0.85;—最小负荷阻抗;—电动机自启动系数,取值1.5;—阻抗测量元件的返回系数,取值1.2。②动作时间整定:由于不应小于震荡周期1.5~2.0s,所以,选择。③灵敏度校验:当保护2作为近后备时,其灵敏度校验公式为:(4.5),满足要求。当保护2作为远后备时,其灵敏度校验公式为:(4.6)由于C—E之间不存在分支问题,所以可得分支系数,所以:,满足要求。4.2保护8处主保护的整定计算(1)保护8处距离Ⅰ段保护(主保护)的整定计算:①阻抗整定:②动作时间整定:距离Ⅰ段保护为速动段,无延时,所以:。(2)保护8处距离Ⅱ段保护(主保护)的整定计算:①阻抗整定:求分支系数的等效电路图如下图4.1所示。图4.1分支系数计算等效电路图由上面等效电路图可得:从而可得:②动作时间整定:③灵敏度校验:,满足要求。(3)保护8处距离Ⅲ段保护(后备保护)的整定计算:①阻抗整定:按与相邻下一级保护(即保护3)的距离Ⅱ段保护相配合整定。(4.7)其中:则可得:②动作时间整定:③灵敏度校验:当保护8作为近后备保护时,其灵敏度校验如下:,满足要求。当保护8作为远后备保护时,其灵敏度校验如下:,不满足要求,故保护8不能作为保护3的远后备。上式中,由于电源的电抗为定值,所以:。5继电保护设备的选择5.1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。其功能主要是将大电流按比例变换标准小电流(5A或10A,均指额定值),以实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化,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。同时还可用来隔开高电压系统,以保证人身和设备的安全。根据电流互感器安装处的电网电压、最大工作电流和安装地点要求,选型号为LCWB6-110W2屋外型电流互感器。5.3电压互感器的选择电压互感器一次侧并联在电力回路中,二次侧额定电压通常为100V(或V),由于负载阻抗很大,相当于空载运行。使用中二次侧不允许短路,为安全起见,二次绕组应该接地。选型的两个重要参量为误差和准确度,两者均与功率因数有关。依照以上所述,进行电压互感器选型,如选择型号为JSQXF—110ZH—110kV。5.2继电器的选择而在距离保护中,要采用阻抗继电器,其作用是在系统发生短路故障时,通过比较测量阻抗与整定阻抗来确定故障位置是区内还是区外。若为区内故障,可靠跳闸;若为区外故障,则可靠不动作。对于描述阻抗继电器,可以通过动作特性和动作方程加以描述,并通过动作特性与动作方程,选择合适的阻抗继电器。依据以上原则,选择阻抗继电器LZ-21,其阻抗特性为方位圆特性。6原理图绘制6.1绝对值比较原理的实现由于所选择的阻抗继电器具有方向圆特性,所以依据:,并且可得:所以可得绝对值比较的电压形成回路如下图6.1所示。图6.1绝对值比较的电压形成电路6.2保护跳闸回路原理保护跳闸部分主要由启动回路、测量回路和逻辑回路三部分构成。保护跳闸部分的电路图如下图6.2所示。启动回路主要由起动元件组成,启动元件可由电流继电器、阻抗继电器、负序电流继电器或负序零序电流增量继电器构成;测量回路的Ⅰ段和Ⅱ段,由公用阻抗继电器1、2ZKJ组成,而第Ⅲ段由测量阻抗继电器3ZKJ组成。测量回路是测量短路点到保护安装处的距离,用以判断故障处于那一段保护范围;逻辑回路主要由门电路和时间电路组成。与门电路包括与门Y1、Y2、或门H和禁止门JZ,用以分析判断是否应该跳闸。图6.2保护跳闸回路7小结电流、电压保护的主要优点是简单、经济、可靠,在35kV及以下电压等级的电网中得到广泛应用。但是它们的保护范围与灵敏度受系统运行方式变化的影响较大,难以满足更高电压等级复杂网络的要求。而距离保护能够满足更高电压等级复杂网络快速、有选择性的切除故障元件的要求,从而得到广泛应用。本次