電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p>

2、<p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012 年7 月 7日</p><p><b>　　1設(shè)計(jì)原始資料</b></p><p><b>　　1.1具體題目</b></p><p>　　系統(tǒng)接線圖如下圖，發(fā)電機(jī)以發(fā)電機(jī)-變壓器組方式接入系統(tǒng)，開(kāi)機(jī)方

3、式為兩側(cè)各開(kāi)1臺(tái)機(jī)，變壓器T6 1臺(tái)運(yùn)行。參數(shù)為：</p><p><b>　　線路阻抗 。</b></p><p><b>　　系統(tǒng)接線圖</b></p><p>　　試對(duì)1、2進(jìn)行零序保護(hù)的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1.2要完成的內(nèi)容</b></p&g

4、t;<p>　?、?請(qǐng)畫(huà)出所有元件全運(yùn)行時(shí)三序等值網(wǎng)絡(luò)圖，并標(biāo)注參數(shù)；</p><p>　　⑵ 分別求出1、2零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的定值，并校驗(yàn)靈敏度；</p><p>　?、?保護(hù)1、2零序Ⅰ、Ⅱ是否需要方向元件；</p><p>　　2分析要設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容（保護(hù)方式的確定）</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)規(guī)程&

5、lt;/b></p><p>　　繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿(mǎn)足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求，110~220kV有效接地電力網(wǎng)線路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)反應(yīng)接地短路和相間短路的保護(hù)裝置。</p><p>　　(1)對(duì)于接地短路：</p><p>　?、?裝設(shè)帶方向和不帶方向的階段式零序電流保護(hù)；</p><p>　?、?零序電流保護(hù)不能滿(mǎn)足要求

6、時(shí)，可裝設(shè)接地距離保護(hù)，并應(yīng)裝設(shè)一段或兩段零序電流保護(hù)作為后備保護(hù)。</p><p>　　(2) 對(duì)于相間短路：</p><p>　?、?單側(cè)電源單回線路，應(yīng)裝設(shè)三相多段式電流或電壓保護(hù)，如不能滿(mǎn)足要求，則應(yīng)裝設(shè)距離保護(hù)；</p><p>　?、?雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)階段式距離保護(hù)。</p><p>　　2.2本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置</p>

7、;<p>　　2.2.1主保護(hù)配置</p><p>　　電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)是三相對(duì)稱(chēng)的，其零序、負(fù)序電流值理論上是零。多數(shù)的短路故障是不對(duì)稱(chēng)的，其零、負(fù)序電流電壓會(huì)很大，利用故障的不對(duì)稱(chēng)性可以找到正常與故障的區(qū)別，并且這種差別是零與很大值得比較，差異更為明顯。所以零序電流保護(hù)被廣泛的應(yīng)用在110kV及以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)中。</p><p>　　2.2.2后備保護(hù)配置</

8、p><p>　　距離保護(hù)是利用短路發(fā)生時(shí)電壓、電流同時(shí)變化的特征，測(cè)量電壓與電流的比值，該比值反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，如果短路點(diǎn)距離小于整定值，則保護(hù)裝置動(dòng)作。</p><p>　　在保護(hù)1、2、3和4處配備三段式距離保護(hù)，選用接地距離保護(hù)接線方式和相間距離保護(hù)接線方式。</p><p>　　3短路電流及殘壓計(jì)算</p><p>　　3.1

9、等效電路的建立</p><p>　　將本題中的系統(tǒng)簡(jiǎn)化成三序電壓等值網(wǎng)絡(luò)，即正序網(wǎng)絡(luò)如圖1所示；負(fù)序網(wǎng)絡(luò)如圖2所示；零序網(wǎng)絡(luò)，圖3所示。</p><p><b>　　圖1 正序網(wǎng)絡(luò)</b></p><p><b>　　圖2 負(fù)序網(wǎng)絡(luò)</b></p><p><b>　　圖3 零序網(wǎng)絡(luò)&l

10、t;/b></p><p>　　3.2保護(hù)短路點(diǎn)的選取</p><p>　　母線A處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過(guò)保護(hù)2的最大零序電流。</p><p>　　母線B處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過(guò)保護(hù)1和4的最大零序電流。</p><p>　　母線C處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過(guò)保護(hù)3的最大零

11、序電流。</p><p>　　3.3短路電流的計(jì)算</p><p><b>　　整理線路參數(shù)</b></p><p>　　(1)B母線分別發(fā)生單相接地和兩相接地短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　單相接地短路時(shí)，故障端口正序阻抗為</p><p>　　故障端口負(fù)序阻抗為 &

12、lt;/p><p>　　故障端口零序阻抗為 </p><p>　　則最大短路零序電流，</p><p>　　單相接地短路時(shí)==1.5443(kA)</p><p>　　兩相接地短路時(shí)==1.6192(kA)</p><p>　　(2)A母線分別發(fā)生單相接地和兩相接地短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)。故障端口正序阻抗為</p>

13、<p>　　故障端口負(fù)序阻抗為 </p><p>　　故障端口零序阻抗為 則最大短路零序電流，</p><p>　　單相接地短路時(shí) </p><p>　　兩相接地短路時(shí) </p><p>　　(3) C母線分別發(fā)生單相接地和兩相接地短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)。單相接地短路時(shí)，故障端口正序

14、阻抗為</p><p>　　故障端口負(fù)序阻抗為 </p><p><b>　　故障端口零序阻抗為</b></p><p>　　則最大短路零序電流，</p><p>　　單相接地短路時(shí) </p><p><b>　　兩相接地短路時(shí)</b>&l

15、t;/p><p>　　4保護(hù)的配合及整定計(jì)算</p><p>　　4.1主保護(hù)的整定計(jì)算</p><p>　　4.1.1動(dòng)作值（如動(dòng)作電流）</p><p>　?。?）1零序Ⅰ段躲開(kāi)下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流</p><p>　?。?）1零序Ⅱ段與下一條線路Ⅰ段配合，即與3的Ⅰ段配合</p&g

16、t;<p>　　分支系數(shù) </p><p>　　（3）2零序Ⅰ段躲開(kāi)下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流</p><p><b>　　4.1.2動(dòng)作時(shí)間</b></p><p>　　保護(hù)1的Ⅰ段和2的Ⅰ段均為零序速斷電流保護(hù)，故動(dòng)作時(shí)間均為0s,保護(hù)1的Ⅱ段為限時(shí)零序電流速斷，比Ⅰ段延遲一個(gè)△t,故保護(hù)

17、1的Ⅱ段的動(dòng)作時(shí)間為0.5s</p><p>　　4.1.3靈敏度校驗(yàn)</p><p>　　4.2后備保護(hù)的整定計(jì)算</p><p>　　4.2.1動(dòng)作值（如動(dòng)作電流）</p><p>　　(1)保護(hù)1的Ⅲ段保護(hù)按躲開(kāi)末端最大不平衡電流</p><p>　　(2)保護(hù)2的Ⅲ段保護(hù)按躲開(kāi)末端最大不平衡電流</p&g

18、t;<p><b>　　4.2.2動(dòng)作時(shí)間</b></p><p>　　保護(hù)1的Ⅲ段保護(hù)與下段線路配合，動(dòng)作時(shí)間比Ⅱ段的動(dòng)作時(shí)間延遲△t，故動(dòng)作時(shí)間為1s.</p><p>　　4.2.3靈敏度校驗(yàn)</p><p>　　保護(hù)1的Ⅲ段保護(hù),作為近后備保護(hù)</p><p><b>　　滿(mǎn)足要求<

19、/b></p><p><b>　　作為遠(yuǎn)后備保護(hù)</b></p><p><b>　　滿(mǎn)足要求</b></p><p>　　保護(hù)2的Ⅲ段保護(hù),作為近后備保護(hù)</p><p><b>　　滿(mǎn)足要求</b></p><p>　　綜上可知：在零序電流保

20、護(hù)的配置和保護(hù)中，保護(hù)1有I段、II段和III段，而保護(hù)2只配置I段、III段保護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行</p><p>　　段斷,baohu.9541 () ()</p><p>　　5繼電保護(hù)設(shè)備的選擇</p><p><b>　　5.1互感器的選擇</b></p>

21、<p>　　5.1.1電流互感器</p><p>　　電流互感器TA是將一次系統(tǒng)大電流轉(zhuǎn)變?yōu)槎蜗到y(tǒng)小電流的設(shè)備。選擇電流互感器時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和安裝方式選擇其型式。</p><p>　　(1)種類(lèi)和型式的選擇。35kV及以上配電裝置宜采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式配電裝置。</p><p>　　(2)一次回路額定電壓和電流的選擇。一次回路額定電壓和應(yīng)

22、滿(mǎn)足：</p><p><b>　　(5.1) </b></p><p>　　一般情況下可按變壓器額定電流的1/3進(jìn)行選擇。</p><p>　　(3)準(zhǔn)確級(jí)和額定容量的選擇。對(duì)測(cè)量精確度要求較大的大容量發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)干線、發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量等宜用0.2級(jí)；裝于重要回路的互感器，準(zhǔn)確級(jí)采用0.2—0.5級(jí)。</p><p>

23、　　(4)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流It來(lái)表示熱穩(wěn)定校驗(yàn)式為</p><p>　　It2t≥Qk (5.2)</p><p>　　≥i或≥ (5.3)</p><p>　　根據(jù)以上分析，選LGBJ-110kV干式電流互感器</

24、p><p>　　6二次展開(kāi)原理圖的繪制</p><p><b>　　6.1保護(hù)測(cè)量電路</b></p><p>　　保護(hù)1交流測(cè)量回路如圖6.1.1直流測(cè)量回路如圖6.1.2；保護(hù)2交流測(cè)量回路如圖6.1.3，直流測(cè)回路如圖6.1.4。</p><p>　　圖6.1.1保護(hù)1交流測(cè)量回路 圖6.1.2 保

25、護(hù)1直流測(cè)量回路</p><p>　　圖6.1.3 保護(hù)2交流測(cè)量回路 圖6.1.4 保護(hù)2直流測(cè)量回路</p><p><b>　　6.2保護(hù)跳閘電路</b></p><p>　　保護(hù)1跳閘回路如圖6.2.1，保護(hù)2跳閘回路如圖6.2.2。</p><p>　　圖6.2.1 保護(hù)1跳閘回路&

26、lt;/p><p>　　圖6.2.2 保護(hù)2跳閘回路</p><p>　　7保護(hù)的評(píng)價(jià)（結(jié)論）</p><p>　　對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)：零序電流保護(hù)通常由多段組成，一般是四段式，并可根椐運(yùn)行需要增減段數(shù)。為了某些運(yùn)行情況的需要，也可設(shè)置兩個(gè)一段或二段，以改善保護(hù)的效果。接地距離保護(hù)的一般是二段式，一般都是以測(cè)量下序阻抗為基本原理。接地距離保護(hù)的保護(hù)性能受接地電阻大小的

27、影響很大。</p><p>　　當(dāng)線路配置了接地距離保護(hù)時(shí)，根椐運(yùn)行需要一般還應(yīng)配置階段式零序電流保護(hù)。特別是零序電流保護(hù)中最小定值的保護(hù)段，它對(duì)檢測(cè)經(jīng)較大接地電阻的短路故障較為優(yōu)越。因此，零序電流保護(hù)不宜取消，但可適當(dāng)減少設(shè)置的段數(shù)。</p><p>　　零序電流保護(hù)和接地距離保護(hù)一般按階梯特性構(gòu)成，其整定配合遵循反映同種故障類(lèi)型的保護(hù)上下級(jí)之間必須相互配合的原則，主要考慮與相鄰下一級(jí)的

28、接地保護(hù)相配合；當(dāng)裝設(shè)接地短路故障的保護(hù)時(shí)，則一般在同原理的保護(hù)之間進(jìn)行配合整定。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張保會(huì),尹項(xiàng)根主編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2005:92-153.</p><p>　　[2] 譚秀炳,鐵路電力與牽引供電繼電保護(hù)[M].城都:西南交通大學(xué)出版社,