繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)--對(duì)已知線路設(shè)計(jì)三段式電流保護(hù)

1、<p>　　電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　專 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>　　如圖1.1所示網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)參數(shù)為=115/kV，=15Ω

3、、=10Ω、=10Ω， ==60km、=40km、=50km、=30km、=20km，線路阻抗0.4Ω/km，=1.2、==1.15，=300A，=200A，=150A，=1.5，=0.85</p><p>　　圖1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖</p><p>　　試對(duì)線路進(jìn)行三段電流保護(hù)的設(shè)計(jì)。（說(shuō)明：本報(bào)告將完成對(duì)2和9處的保護(hù)設(shè)計(jì)）</p><p>　　1.2 要完成的內(nèi)

4、容</p><p>　　（1）保護(hù)的配置及選擇； </p><p>　?。?）短路電流計(jì)算（系統(tǒng)運(yùn)行方式的考慮、短路點(diǎn)的考慮、短路類型的考慮）； </p><p>　?。?）保護(hù)配合及整定計(jì)算； </p><p>　?。?）保護(hù)原理展開(kāi)圖的設(shè)計(jì)； </p><p>　?。?）對(duì)保護(hù)的評(píng)價(jià)。</p><

5、;p>　　2 設(shè)計(jì)要考慮的問(wèn)題</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)規(guī)程</b></p><p>　　2.1.1 短路電流計(jì)算規(guī)程</p><p>　　在決定保護(hù)方式前，必須較詳細(xì)地計(jì)算各短路點(diǎn)短路時(shí)，流過(guò)有關(guān)保護(hù)的短路電流， 然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在滿足《繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》和題目給定的要求條件下，盡可能采用簡(jiǎn)單的保護(hù)方式。其

6、計(jì)算步驟及注意事項(xiàng)如下：</p><p>　?。?）系統(tǒng)運(yùn)行方式的考慮</p><p>　　需考慮發(fā)電廠發(fā)電容量的最大和最小運(yùn)行方式。</p><p><b>　?。?）短路點(diǎn)的考慮</b></p><p>　　求不同保護(hù)的整定值和靈敏度時(shí)，應(yīng)注意短路點(diǎn)的選擇。</p><p>　?。?）短路類型

7、的考慮</p><p>　　相間短路保護(hù)的整定計(jì)算應(yīng)取系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路電流，以作動(dòng)作電流整定之用；而在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下計(jì)算兩相短路電流，以作計(jì)算靈敏度之用。</p><p>　　若采用電流電壓連鎖速斷保護(hù)，系統(tǒng)運(yùn)行方式應(yīng)采用正常運(yùn)行方式下的短路電流和電壓的數(shù)值作為整定之用。</p><p>　　2.1.2 保護(hù)方式的選取及整定計(jì)算</p>

8、<p>　　采用什么保護(hù)方式，主要視其能否滿足規(guī)程的要求。能滿足要求時(shí)，所采用的保護(hù)就可采用；不能滿足要求時(shí)，就必須采取措施使其符合要求或改用其他保護(hù)方式。</p><p>　　選用保護(hù)方式時(shí)，首先考慮采用最簡(jiǎn)單的保護(hù)，以便提高保護(hù)的可靠性。當(dāng)采用簡(jiǎn)單保護(hù)不能同時(shí)滿足選擇性、靈敏性和速動(dòng)性要求時(shí)，則可采用較復(fù)雜的保護(hù)方式。</p><p>　　選用保護(hù)方式時(shí)，可先選擇主保護(hù)，然后

9、選擇后備保護(hù)。通過(guò)整定計(jì)算，檢驗(yàn)?zāi)芊駶M足靈敏性和速動(dòng)性的要求。</p><p>　　當(dāng)采用的保護(hù)不能很好地滿足選擇性或速動(dòng)性的要求時(shí)，允許采用自動(dòng)重合閘來(lái)校正選擇性或加速保護(hù)動(dòng)作。</p><p>　　當(dāng)靈敏度不能滿足要求時(shí)，在滿足速動(dòng)性的前下，可考慮利用保護(hù)的相繼動(dòng)作，以提高保護(hù)的靈敏性。</p><p>　　在用動(dòng)作電流、電壓或動(dòng)作時(shí)間能保證選擇性時(shí)，不要采用方

10、向元件以簡(jiǎn)化保護(hù)。</p><p>　　后備保護(hù)的動(dòng)作電流必須配合，要保證較靠近電源的上一元件保護(hù)的動(dòng)作電流大于下一元件保護(hù)的動(dòng)作電流，且有一定的裕度，以保證選擇性。</p><p>　　2.2 本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置</p><p>　　2.2.1 主保護(hù)配置</p><p>　　選用三段式電流保護(hù)，經(jīng)靈敏度校驗(yàn)可得電流速斷保護(hù)不能作為主保護(hù)。因

11、此，主保護(hù)應(yīng)選用三段式距離保護(hù)。</p><p>　　2.2.2 后備保護(hù)配置</p><p>　　過(guò)電流保護(hù)作為后備保護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)。</p><p><b>　　3 短路電流計(jì)算</b></p><p>　　3.1 等效電路的建立</p><p>　　由已知可得,線路的總阻抗的計(jì)算公式為：&l

12、t;/p><p>　　其中，—線路單位長(zhǎng)度阻抗；—線路長(zhǎng)度。</p><p>　　所以，將數(shù)據(jù)代入公式(3.1)可得各段線路的線路阻抗分別為：</p><p>　　經(jīng)分析可知，最大運(yùn)行方式即阻抗最小時(shí)，則有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，線路、運(yùn)行，由題意知、連接在同一母線上，則 </p><p>　　其中，符號(hào)“||”表示并聯(lián)的意思。</p>

13、<p>　　同理，最小運(yùn)行方式即阻抗值最大，分析可知在只有和運(yùn)行，相應(yīng)地有：</p><p>　　3.2 保護(hù)短路點(diǎn)的選取</p><p>　　選取B、C、D、E點(diǎn)為短路點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　3.3 短路電流的計(jì)算</p><p>　　3.3.1 最大方式短路電流計(jì)算</p><p>　　在最

14、大運(yùn)行方式下流過(guò)保護(hù)元件的最大短路電流的公式為：</p><p>　　其中，—系統(tǒng)等效電源的相電動(dòng)勢(shì)； —短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的阻抗； </p><p>　　—保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗；—短路類型系數(shù)、三相短路取1，兩相短路取。</p><p>　?。?）對(duì)于保護(hù)2，母線E最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過(guò)保護(hù)2的最大短路電流為：</p>&l

15、t;p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p>　　對(duì)于保護(hù)9，母線C在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過(guò)保護(hù)9的最大短路電流為：</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p>　　3.3.2 最小方式短路電流計(jì)算</p><p>　　在最小運(yùn)行方式下流過(guò)保護(hù)元件的最

16、小短路電流的公式為：</p><p>　　其中，—系統(tǒng)等效電源的相電動(dòng)勢(shì)；—保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗； </p><p>　　—短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的阻抗。</p><p>　　所以帶入各點(diǎn)的數(shù)據(jù)可以計(jì)算得到各點(diǎn)的的最小短路電流為：</p><p>　　4 保護(hù)的配合及整定計(jì)算</p><p>　　4.1

17、主保護(hù)的整定計(jì)算</p><p>　　4.1.1 保護(hù)I動(dòng)作電流的計(jì)算</p><p>　　最小保護(hù)范圍計(jì)算式為：</p><p>　　其中 ，—系統(tǒng)等效電源的相電動(dòng)勢(shì)；—短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的阻抗； —線路單位長(zhǎng)度的正序阻抗。</p><p>　　(1)對(duì)于保護(hù)2，母線D最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過(guò)保護(hù)2的最大短路電流為：</p

18、><p><b>　　相應(yīng)的速斷定值為：</b></p><p>　　(2)對(duì)于保護(hù)9，母線C最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過(guò)保護(hù)3的最大短路電流為：</p><p><b>　　相應(yīng)的速斷定值為：</b></p><p>　　所以，以上計(jì)算表明，在運(yùn)行方式變化很大的情況下，電流速斷保護(hù)在較小運(yùn)行方式下可

19、能沒(méi)有保護(hù)區(qū)。</p><p>　　4.1.2保護(hù)II段動(dòng)作電流的計(jì)算</p><p>　　限時(shí)電流速斷定值根據(jù)如下公式可以計(jì)算：</p><p>　　其中，—可靠系數(shù)，取值為1.15。</p><p>　　（1）整定保護(hù)2的限時(shí)電流速斷定值為：</p><p>　　線路末端（即D處）最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)的電流

20、為： </p><p>　　所以保護(hù)2處的靈敏度系數(shù)為：</p><p><b>　　即不滿足的要求。</b></p><p>　?。?）同理保護(hù)9的限時(shí)電流速斷定值為：</p><p>　?、倥c保護(hù)3的Ⅰ段相配合</p><p><b>　　分支系數(shù)為：</b></p

21、><p>　　保護(hù)3的Ⅰ段電流整定值為：</p><p>　　保護(hù)9的Ⅱ段電流整定值為：</p><p>　　②與保護(hù)4的Ⅰ段相配合</p><p>　　發(fā)電機(jī)的短路電流值為：</p><p>　　保護(hù)4的Ⅰ段電流整定值為：</p><p>　　保護(hù)9的Ⅱ段電流整定值為：</p>&l

22、t;p>　　比較后取兩值較大者：</p><p>　　保護(hù)9處的靈敏度系數(shù)為：</p><p>　　也不滿足≥1.2的要求。</p><p>　　可見(jiàn)，由于運(yùn)行方式變化太大，2、9處的限時(shí)電流速斷的靈敏度遠(yuǎn)不能滿足要求。</p><p>　　4.2 后備保護(hù)的整定計(jì)算</p><p>　　4.2.1 動(dòng)作電流的計(jì)

23、算</p><p>　　過(guò)電流整定值計(jì)算公式為：</p><p>　　其中，—可靠系數(shù)，取值為1.15；—可靠系數(shù)，取值為1.5；</p><p>　　—可靠系數(shù)，取值為0.85。</p><p><b>　　所以有:</b></p><p>　　對(duì)于9的Ⅲ段存在分支系數(shù)，因此，線路L1的最大電流

24、值為：</p><p>　　保護(hù)9的三段電流值為：</p><p>　　4.2.2 動(dòng)作時(shí)間的計(jì)算</p><p>　　假設(shè)母線E過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.5s，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為：</p><p>　　4.2.3 靈敏度校驗(yàn)</p><p>　　靈敏度的計(jì)算公式為：</p><p>　　保護(hù)2作為

25、遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度為：</p><p>　　滿足作為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。</p><p>　　保護(hù)9作為遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度為：</p><p>　　滿足作為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。</p><p>　　5 二次展開(kāi)原理圖的繪制</p><p>　　5.1 保護(hù)測(cè)量電路</p><p>　　展

26、開(kāi)圖中交流回路和直流回路分開(kāi)表示，分別如圖5.1和圖5.2所示。其特點(diǎn)是每個(gè)繼電器的輸出量和輸出量根據(jù)實(shí)際動(dòng)作的回路情況分別畫在途中不同的位置上，但任然用同一個(gè)符號(hào)標(biāo)注，以便查對(duì)。在展開(kāi)圖中，繼電器線圈和出點(diǎn)的連接盡量按故障后的動(dòng)作連接，自左而右，自上而下的排列。</p><p>　　圖5.1 保護(hù)交流電流回路圖</p><p><b>　　5.2保護(hù)跳閘電路</b>

27、</p><p>　　圖5.2 保護(hù)直流回路展開(kāi)圖</p><p>　　6 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇</p><p>　　6.1 電流互感器的選擇</p><p>　　互感器是按比例變換電壓或電電流的設(shè)備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓(100V)或標(biāo)準(zhǔn)小電流(5A或10A，均指額定值)，以便實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x表、保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)控制

28、設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型，其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表與繼電保護(hù)裝置等。同時(shí)互感器還可用來(lái)隔開(kāi)高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。</p><p>　　（1）小電流選線裝置用零序電流互感器；</p><p>　?。?）與DD11/60型繼電器配套使用的零序電流互感器；</p><p>　?。?）與DL11/0.2型繼電器配套使用的零序電流互感器 ；</p&

29、gt;<p>　?。?）精度與容量（額定負(fù)荷）的關(guān)系。</p><p>　　國(guó)標(biāo)中規(guī)定：“在額定頻率及額定負(fù)荷下，電流誤差，相位差和復(fù)合誤差不超過(guò)上表所列限值。”所以所選零序電流互感器的容量要與二次回路（裝置及回路）阻抗匹配，才能達(dá)到上表精度，如所選容量大時(shí)零序電流互感器在使用時(shí)將出現(xiàn)正誤差，反之則出現(xiàn)負(fù)誤差。</p><p>　　6.2 繼電器的選擇</p>

30、<p>　　正確選用繼電器的原則應(yīng)該是：</p><p>　　(1)繼電器的主要技術(shù)性能，如觸點(diǎn)負(fù)荷，動(dòng)作時(shí)間參數(shù)，機(jī)械和電氣壽命等，應(yīng)滿足整機(jī)系統(tǒng)的要求；</p><p>　　(2)繼電器的結(jié)構(gòu)型式(包括安裝方式)與外形尺寸應(yīng)能適合使用條件的需要；</p><p><b>　　(3)經(jīng)濟(jì)合理。</b></p><

31、p><b>　　7 保護(hù)的評(píng)價(jià)</b></p><p>　　在做繼電保護(hù)配置時(shí)我們應(yīng)該使配置的結(jié)果滿足繼電保護(hù)的基本要求，就是要保證可靠性、選擇性、速動(dòng)性和靈敏性?？墒沁@四個(gè)指標(biāo)在很多情況下是互相矛盾的，因此我們要根據(jù)實(shí)際情況讓它們達(dá)到一定的平衡即可。</p><p>　　通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程可以看出，在運(yùn)行方式變化很大的110kV多點(diǎn)原系統(tǒng)中，最大運(yùn)行方式下三相短路的

32、短路電流與最小運(yùn)行方式下得兩相的短路電流相差很大。按躲過(guò)最大運(yùn)行方式下末端最大短路電流整定的電流速斷保護(hù)的動(dòng)作值很大，最小運(yùn)行方式下靈敏度不能滿足要求。限時(shí)電流速斷保護(hù)的定值必須與下一級(jí)線路電流速斷保護(hù)的定值相配合，所以其定值也很大，靈敏度也均不能滿足要求。過(guò)電流整定按照躲過(guò)最大負(fù)荷電流整定，其動(dòng)作之受運(yùn)行方式的限制不大，作為近后備和遠(yuǎn)后備靈敏度都能滿足要求，一般采用受運(yùn)行方式變化影響很小的距離保護(hù)。</p><p&