继电保护原理课程设计报告2946

如图1所示网络，系统参数为：=115/kV，X=15Ω、X=10Ω、X=10Ω,L=L=60km、L=40km，L=50km,L=30km，L=20km，线路阻抗0.4Ω/km，===0.85，I=300A、C-DD-EI=200A、I=150A，K=1.5，K=0.85B-C.maxC-D.maxD-CEmaxSSreBA98L1ECDG1G23215L34G3图1某线路接线图试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计（选择计算3、5处保护）。1.2要完成保护设计内容距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。本设计要完成的内容是：（1）对线路的距离保护原理和设计原则的简述，并对线路各参数进行分析及对线路L1、L2、L3进行距离保护的具体整定计算并注意有关细节，并对图中3和5处的保护进行计算选择，设计以上两处的保护。（2）同时对以上两处的住保护、后备保护所需要的互感器以及继电器进行选择，简述原因。（3）画出保护测量回路，跳闸回路原理图。1页脚内容2设计的课题内容的保护规程及配置2.1设计规程距离保护在电力系统正常运行情况下，并不需要他们动作，而在电力系统发生故障或异常情况时，需要继电保护装置判断准确、行为迅速、反应灵敏、动作可靠，从而提高电力系统的安全性、稳定性，在我国，对于继电保护的要求称为“保护四性”，即可靠性、选择性、速动性、灵敏性。距离保护有以下优点：①灵敏。因为阻抗Z=U/I，阻抗继电器反映了正常情况与短路时电流、电压值的流I增大，电压U降低，因此阻抗Z减小很多。②保护范围与选择性基本不受系统运行方式的影响。由于短路点至保护安装处的阻抗取决于短路点至保护安装处的电距离，基本上不受系统运行方式的影响，因此，距离保护的保护范围与选择性基本上不受系统运行方式的影响。③迅速动作范围长。距离保护的保护范围比电流速断保护范围长，距的保护范围比限时电流速断保护范围长，因而距离保护迅速动作的度较高变化，短路时电第一段离保护第二段范围长。距离保护比电流保护当采用距离保护。复杂，投资多，但由于上述优点，在电流保护下不能满足技术要求的情况下应2.2本设计的保护配置2.2.1主保护配置选用三段式距离保护，距离（1）距离就只能保护线路全长的80%～85%，这是一个最大的缺点，为了切除本线路末端15%～20%范围以内的故障，就需要设置距离保护Ⅱ段。（2）距离整定值的选择和限时电流速断相似，即应使其不超出下一条线路距离保护范围，同时带有高个的时限，以保证选择性。Ⅰ段和距离Ⅱ段作为主保护。Ⅰ段保护的Ⅰ段Ⅱ段Ⅰ段的出一2.2.2后备保护配置为了作为相邻线路的保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，离Ⅰ段与Ⅱ段的后备保护，还应该装设距离保护Ⅲ段。距离Ⅲ段，整定值与过电流保护相似，其启动阻抗要按与相邻下级线路距离保护Ⅱ段或Ⅲ段配合整定，动同时也作为距2页脚内容作时限还按照阶梯时限特性来选择，并使其比距离Ⅲ段保护范围内其他各级保护Z=·=0.4×50=20Ω,=·=0.4×30=12Ω，B-C=·=0.4×20=8Ω。等效电路图：AB9824Ω15ΩG1CDE21310Ω10Ω20Ω12Ω8ΩG25416Ω图2等效电路图3.1保护的整定计算(1)距离保护Ⅰ段的整定值计算：=(3-1)式中,为距离Ⅰ段的整定阻抗；为被保护线路的长度；为被保护线路单位长度阻抗0.4Ω/km；为可靠系数，题中取0.85。(2)距离保护Ⅱ段：①整定值计算（与相邻线路距离保护Ⅰ段相配合）：=+）(3-2)式中，为当前被保护线路的下一段线路Ⅰ段阻抗整定值；为可靠系数，为确保在各种运行方式下保护Ⅱ段范围不会超过下一段保护Ⅰ段范围；3页脚内容为分支系数，因为距离保护是欠压保护，应取各种情况下的最小值。②灵敏度校验：③动作延时：(3)距离保护Ⅲ段的整定值计算：①整定阻抗为分支系数，因为距离保护是欠压保护，应取各种情况下的最小值；考虑到电动机自启动的情况下，保护Ⅲ段必须立即返回的要求，若采用全阻式中，为可靠系数，取=0.85；为返回系数，取=0.85；为电动机自启动系数，取=1.5。a．作为近后备时：b．作为远后备时：1.2(3-9)式中，为相邻线路的阻抗；4页脚内容为分支系数最大值，以保证在各种运行方式下保护动作的灵敏性。3.1.1保护3的距离保护与整定计算(2)动作延时：=0s(第I段实际动作时间为保护装置固有的动作延时)2．保护3处Ⅱ段保护的整定计算(1)整定阻抗：(3-2)，此时=1(为了确保各种运行方式下保护3的Ⅱ段范围不超)=0.85×(20+10.2)=25.67Ω距离保护II段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足式(3-3)===1.281.25按式，则因为继电器取为全阻抗圆特性，按式，则距离保护Ⅲ段，既作为本线路Ⅰ、Ⅱ段保护的近后备保护，又作为相邻下级线路的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，根据式得：5页脚内容作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验（其中），根据式得：因为距离保护Ⅲ段一般不经振荡闭锁，其动作延时不应该小于最大的振荡周保护的距离保护与整定计算．保护处Ⅰ段保护的整定计算(1)根据式，保护处的阻抗整定值为：=0.85×16=13.6Ω=0.85×20=17Ω(2)动作延时：=0s(第I段实际动作时5处Ⅱ段保护的整定计算如图3所示为整定距离间为保护装置固有的动作延时)2．保护Ⅱ段时求的等值电路。ABXG1ZL1G1XG20.15ZB-C0.85ZB-CI3G2I5XG3ZL3G3图3整定距离Ⅱ段时求的等值电路的计算如下：==×==1.87(1)整定值计算（与相邻线路距离保护Ⅰ段相配合）：根据式得：=+)=0.85(400.4+1.8717)=40.62Ω6页脚内容）=0.85距离保护Ⅲ段，既作为本线路Ⅰ、Ⅱ段保护的近后备保护，又作为相邻下级作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，根据式得：），根值，根据式可得：=127.0231.76Ω满足灵敏性条件，所以保护3的Ⅲ段和保护5的Ⅲ段相配合：=(16+1.87127.02)=215.50Ω再根据式得：==4.041.2满足要求。7页脚内容4.1电流互感器的选择假设互感器安装地点在屋内，安装处线路Imax=350A，电网的额定电压I（A）maxI为电流互感器一次侧额定电N1流。由此可选型号为LCWB-110屋外型电流互感器，变比为400/5，准确级0.5，额定阻抗Z=0.4Ω，热稳定倍数K=75，动稳定倍数K=135。tes热稳定校验：（KtI）Q2IKN1esM4.2电压互感器的选择根据电压等级选型号为JDR-110的电压互感器，变比为110000/100。4.2继电器的选择继电器型号的选择如下：DZB-12B出口中间继电器，DS-22时间继电器，DXM-2A信号继电器。5原理图的绘制5.1保护测量回路测量部分是距离保护的核心，对它的要求是在系统故障的情况下，快速、准确地测定出故障方向和距离，并与预先设定的保护范围相比较，区内故障时给出动作信号，区外故障时不动作。在传统的模拟是距离保护中，实现故障距离测量8页脚内容DEVICECODES和比较的电路元件，称为阻抗继电器。具体由阻抗继电器实现的保护测量电路有两种：绝对值比较原理的实现以及相位比较原理的实现(如下图4及图5所示)。这两种测量电路都是模拟式的实现方式，在模拟式距离保护中，绝对值比较原理是以电压比较的形式实现的。与绝对值比较原理的实现方法类似，模拟式保护的相位比较原理也是以电压比较的形式实现的。所不同的是，绝对值比较原理的实现是在绝对值比较电路中比较两个参量的大小，而相位比较原理的实现是在相位比较电路中比较两个参量的相位。TAURR.0.5KI.m绝1U对值比较回A.0.5KI.1mTV路..Ua.KUUm图4绝对值比较原理实现的保护测量电路TAURR..KI.U相位ImC比较回TV.KU.U路UmmD..KUU图5相位比较原理实现的保护测量电路9页脚内容DEVICECODES5.1保护跳闸回路三段式距离保护的跳闸回路如图6所示：T0.1S/O...I2QHJ1XJ2XJJZ＆Y1＆.1.2ZKJ3ZKJT21Y2T33XJ＆图6保护跳闸回路6结论本题是对三段距离保护进行整定设计，与电流保护类似，距离保护装置也采用阶梯延时配合的三段式配置方式。本题配置时将距离I、II段作为主保护，而将距离III段保护作为后备保护。距离保护的整定计算，就是根据被保护电力系统的实际情况，计算出距离I段、II段和III段测量元件的整定阻抗以及II段和III段的动作延时。距离保护I段为无延时的速动段，它应该只反映本线路的故障，下级线路出口发生短路故障时，应可靠不动作。所以其测量元件的整定阻抗应该按躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定；距离II段的整定阻抗应该与相邻线路距离保护的I段相配合。为了保证在下级线路上发生故障时，上级线路保护处的保护II段不至于越级跳闸，其II段的动作范围不应该超出下级保护可以按与相邻下级线路距离保护II或III段配合，也可以按与相邻下级变压器的电流、电压保护配合整定，还可以按躲过正常运行最小负荷阻抗整定。由于题设所给条件所限，本题的保护3是按躲过运行时I段的动作范围；距离三段阻抗整定时，时的的最小负荷阻抗来整定的，而且采用全阻抗特性；而保护5是按与相邻下级线路距离保护的II段配合整定。当距离保护用于双侧电源的电力系统时，为便于配合，一般要求I、II段的测量元件都要具有明