三段式电流保护整定校验设计方案Word下载.docx

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继电保护　　目录前言I摘要II第1章项目任务11.1任务背景11.2任务描述11.3任务目标2第2章信息咨询32.1三段式电流保护基本概念32.2三段式电流保护保护范围52.3三段式电流保护的动作时间62.4三段式电流保护接线方式62.5三段式电流保护逻辑框图72.6三段式电流保护应用82.7整定继电保护定值时电力系统运行方式选择9第3章制定35kV线路三段式电流保护整定校验工作计划113.1撰写毕业设计方案113.2制定三段式电流保护整定校验设计方案113.3撰写毕业设计113.3制定三段式电流保护整定校验数据记录表12第4章实施35kV线路三段式电流保护整定校验工作计划134.1实施35kV线路整定值及灵敏度校验操作流程134.2实施三段式电流保护整定校验理论计算16第5章过程检查与控制205.1三段式电流保护整定校验过程检查205.2三段式电流保护整定校验过程控制20第6章项目总结226.1三段式电流保护整定值计算总结226.2三段式电流保护整定值校验总结246.3过程总结24　　致谢26参考文献27　　第1章项目任务1.1任务背景在电力行业中,电气设备比较多,用电设备的容量相当大,电气系统的运行安全问题就显得非常重要。

但是各种电气设备在长期的运行过程中,不可避免地会发生一些短路故障。

万一哪个线路出现短路情况,其短路电流要比额定电流大几十倍,必须要立即切断故障的电源,假如没有及时切断故障电源,后果将会非常严重,不仅会烧毁用电设备,而且还有可能会发生火灾和危及人身安全。

如果遇到严重的供电系统的短路故障,一定要在非常短的时间里、甚至要在几个微秒的时间内快速地切断故障电源。

这些操作要由变电所的值班运行人员来完成是很难做到的,首先要确定是哪一线路发生的短路故障,几乎同时还要快速地切断故障的电源,在这样短的时间内是不可能由值班人员来安全地完成任务的。

为此,必定要通过电流保护的装置来完成,才能迅速地把短路故障电源切除,保证供电系统和电气设备的安全运行。

35kV以下的变电所主要运用单侧电源网络相间短路的三段电流保护。

1.2任务描述如图1.1所示，在长沙市岳麓区有一段35kV单侧电源辐射形输电线路，线路L1,L2上均配置有三段式电流保护。

1.系统在最大、最小运行方式下的系统电抗分别为Xs.max=7.9Ω，Xs.min=5.4Ω，T1,T2变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28Ω。

2.线路L1、L2的长度分别为L1=20KM,L2=30KM;

线路每公里正序电抗为X1=0.4Ω。

3.线路L1的最大负荷功率为9MW,功率因数cos∅=0.9,:

KTA=3005，电动机自起动系数Kss=1.3。

4.变电所L2中变压器连接组别为Y,d11,且在变压器上装设差动保护。

5.试对线路L1上配置的三段式电流保护进行整定计算。

6.在实验室对所得出整定值进行校验。

L1　　　　L2　　图1.1三段式电流保护整定计算图1.3任务目标1.明确毕业设计的性质、目的、任务和要求；

2.学会微机保护的三段式电流保护的定值设定和定值检验方法；

3.熟悉三段式电流整定校验，从理论上分析三段式电流保护组成、结构原理、关键参数的影响；

4.通过理论分析，找到要设计的三段式电流保护参数，确定保护配置相关原则；

5.梳理35kV单侧辐射型输电线路三段式电流保护的整定计算方法，详细分析整定计算方法的原理、整定计算数据的要求、计算的准确性；

6.运用所学专业知识设计三段式电流保护整定校验方案；

7.对实验数据进行整理、计算、分析得出结论；

8.对数据进行处理形成曲线，对曲线中参数变化规律进行分析和总结；

9.加深对三段式电流保护基本原理的理解。

第2章信息咨询2.1三段式电流保护基本概念瞬时电流速断和限时电流速断保护配合使用的结果，不仅可使被保护装置保护线路全长，而且尽量地满足了快速动作的要求，但是，这种限时速断保护只能弥补主保护的不足，却不能满足后备保护的要求，因为它的保护范围达不到下一线路的末端。

所以，为了对本线路和下一线路起后备保护作用，还须装设一组过流保护。

通过这种方式能够更好的对于电路进行保护，及时的对于电路中的电流进行切断，这样能够更好的对于电路进行保护。

电网结构简单的单侧电源环形网络及辐射状网络，一般采用带方向或不带方向的电流电压保护作为相间故障的主保护及后备保护，可以满足选择性，灵敏性及快速性的要求。

电流、电压保护般按接于全电流及全电压设计，反应故障状态下电流及电压的数值。

根据需要，保护由瞬时限或带时限，无方向或带方向，单段或数段保护组合而成。

由于电流电压保护的保护区或灵敏度随着电网的运行方式的变化而变化，当电网的运行方式变化较大时，电流电压保护特性受到严重影响，同时，系统振荡电流也对该类保护有较大的影响，所以电流电压保护一般不作为110kV及以上电网中线路的主保护。

为了有选择性地切除故障，电流电压相间保护按阶梯时限特性构成。

一般情况下，三段式电流保护保护包括三个时限阶段，即：

第一段:

通常指主保护的瞬时段，保护不经时限元件，而以本身固有动作时限发出跳闸脉冲。

第二段:

通常指主保护的限时段，其动作参数与相邻元件上的主保护相配合。

第三段:

通常指后备保护段，一般由各类过电流保护构成。

1.瞬时电流速断保护瞬时电流速断保护又称无时限电流保护，指对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护。

图2.1瞬时电流速断保护工作原理示意图　　作用:

快速切除设备和线路故障。

整定原则:

躲过本线路末端最大短路电流。

灵敏度：

灵敏度用保护范围占线路全长的百分数表示。

瞬时电流速断保护反应线路故障时电流增大而动作，并且没有动作延时，所以必须保证只有在被保护线路上发生短路时才动作，这就是保护选择性的要求，瞬时电流保护是通过对动作电流的合理整定来保证选择性的。

图2.2构成原理图2.限时电流速断保护限时电流速断保护的单相原理接线如图所示，它比瞬时电流速断保护接线增加了时间继电器KT，这样当电流继电器KA启动后，还必须经过时间继电器KT的延时K1II才能动作于跳闸。

而如果在K1II以前故障已经切除，则电流继电器KA立即返回，整个保护随即恢复原状，不会形成误动作。

作用：

能够对外界的故障进行及时的排查，从而保证线路能够正常的运行，从而减少了安全事故发生的概率。

要求：

能够快速的保护电路正常的运行，如果电路通过的电流快速的增大，能够及时的断开电路，从而起到保护的作用。

工作原理：

在线路进行工作的过程中，由于线路较长，并且经过风吹雨打，很容易导致线路出现短路的现象，严重的影响着人们正常的生活。

所以对于用电线路进行保护是至关重要的。

当用电线路中的电流超过一定的范围内，需要及时的断开电路中的线路，从而起到一定的保护的作用。

图2.3构成原理图3.定时限过电流保护概念：

指其启动电流按照躲过最大负荷电流来整定的保护装置。

作为本线路主保护拒动的后备保护；

作为下线路保护或开关拒动的后备保护。

正常时不应该动作，短路时启动并以时间来保证动作的选择性。

构成：

定时限过电流保护的原理接线与限时电流速断保护相同，只是动作电流和动作时限不同。

2.2三段式电流保护保护范围I段：

本条线路首端的一部分，其最大保护范围不小于全长的百分之五十，最小保护范围不小于全长的百分之一十五到百分之二十。

II段：

本条线路全长，延伸到下条线路，并且不超过下条线路的I段保护范围。

III段：

本条线路全长，下条线路全长，延时到下条线路，无终点限制。

2.3三段式电流保护的动作时间I段：

0s。

0.5s,当灵敏度不满足时为1s。

t1III=t1II+0.5。

2.4三段式电流保护接线方式电流保护的接线方式，就是指保护安装处ABC三相的电流互感器和电流测量元件之间的连接方式。

为反应相间短路，电流保护的实际接线要求至少在两相上应装有电流互感器和电流测量元件，如图所示，图2.4为　　完全星形接线，三相均有电流互感器和电流测量元件，一般用于大接地电流系统。

图2.5为不完全星形接线，仅两相安装了电流互感器和测量元件，一般用于小接地电流系统。

图2.4完全星形接线图　　图2.5不完全星形接线图　　2.5三段式电流保护逻辑框图　　图2.6逻辑框图1，4，7——A,B,C三相I段电流保护测量元件；

2，5，8——A,B,C三相II段电流保护测量元件；

3，6，9——A,B,C三相III段电流保护测量元件;

10，12，12,18——或门；

13，14——II,III段电流保护延时元件；

15，16，17——I，II,III段电流保护动作报警信号元件。

图1.7网络示意图三段电流保护常用于中，低压网络作为主保护和后备保护，反应相间短路的三段式电流保护构成的三相简要逻辑框图如图1所示，图中或门18输出启动出口跳闸继电器1QF。

当如图2所示网络中K2点发生AB两相短路时,电流测量元件1，2，3，4，5，6均动作，其中测量元件1，4直接经过或门10和18启动出口跳闸回路和信号元件15KS，跳开断路器1QF，切除故障。

虽然测量元件2，5经或门11启动延时元件13KT，测量元件3，6经或门12启动延时元件14KT，但因故障切除后，故障电流已消失，所有测量元件返回，使延时元件13KT，14KT（延时未到）也返回，即电流保护第II,III段不会动作，不会送出跳闸信号。

同理分析本线路末端A　　B短路时，电流测量元件2，3，5，6均动作，13KT,14KT延时元件启动，若tOP.1IIIL.max如果保护装置存在着一些故障，所以应该及时的恢复电压，这样才能够更好的启动保护装置，所以返回电流Ire应大于负荷自启动电流KastIL.max,即：

Ire>

KastIL.maxKre=IreIactII综合两式IactIII>

KastIL.maxKre为了保证两个条件都满足，取以上两个条件中较大者为动作电流整定值，即：

IactIII=KrelKreKastIL.max式中，Kast——自启动系数，一般取1.5~3Krel——可靠系数，一般取1.15~1.25Kre——电流继电器的返回系数，一般取0.85~0.95灵敏度校验　　当定时限过电流保护作为本线路的近后备时，要求Idz≥1.3~1.5。

当定时限过电流保护作为相邻线路的远后备保护时：

Ksen=LK.minIactIII≥1.24.2实施三段式电流保护整定校验理论计算1.瞬时电流速断保护整定计算B母线短路最大三相短路电流为：

LK.B.max（3）=E∅Xs.min+X1L=370003×

5.4+20×

0.4=1590AIOP.1I=KrelIK.B.max3=1.25×

1590=1990A最小保护区计算：

Lmin=1X132×

EsIop.1I-Xs.max=10.432×

3731.99-7.9　　　　=3.49kmLminL×

100%=17.5%,满足要求。

2.限时电流速断保护整定计算A.与相邻线路瞬时电流速断保护配合，则：

LK.C.max3=370002×

5.4+50×

0.4=840AIOP.1II=KrelIOP.2I=1.15×

1.25×

840=1210AB.与相邻变压器配合LK.E.max（3）=370003×

0.4+28=520AIOP.2I=KrelLK.E.max3=1.3×

520=680A选保护动作电流为以上计算较大者，即IOP.1=II1210A。

保护灵敏系数计算：

IK.B.min

（2）=32×

E∅Xs.max+X1L=370002×

7.9+20×

0.4=1160AKsen=IK.B.min

（2）IOP.1II=116012101.5作为相邻线路的远后备的灵敏度系数为：

IK.B.min

（2）=370002×

0.4=660AKsen=IK.B.min

（2）IOP.1III=660335=1.97>

1.2作为相邻变压器的远后备的灵敏度系数为：

IK.E.min3=370003×

0.4+28　　　　　　　　=490AKsen=IK.E.min（3）IOP.1III=490335=1.46>

1.24.整定计算校验数据记录表表4-3整定值校验数据记录表定值整定I段:

电流1990A:

II段:

电流1020A:

I段:

电流490A:

　　时间0秒时间0.5秒时间2秒1.05Izd2089A:

0.1S（I段跳闸）1071A:

0.51S（I段跳闸）514.5A:

2.22S（III段跳闸）0.95Izd1890.5A:

0.56S（II段跳闸）969A:

1.19S（III段跳闸）不动作1.2Izd2388A:

0.09S（I段跳闸）1224A:

0.55S（II段跳闸）588A:

2.25S（III段跳闸）　　从数据记录表中可以得出当电力系统在最大运行方式和最小运行方式下线路发生故障时，每一段保护都能有选择性的跳闸，灵敏性满足要求，未出现越级跳闸的情况，整定值设定合理，有效的增加了电力线路的平稳运行。

第5章过程检查与控制5.1三段式电流保护整定校验过程检查在对三段式电流保护整定值进行校验时必须严格按照老师指导进行校验，因为在校验时是在实验室进行的，实验室是带有220V电压的设备，设备也是很贵重的。

所以在实验前应该在老师的指导监督下正确的对设备进行选定和接线，在接线完成后，应由老师检查确认接线正确后按照步骤进行整定值的校验，期间应依次记录实验所得到的数据，并对数据进行整理和总结填表。

在实验过程中应特别注意以下几点：

用按钮合上断路器之前先拉开k3，并将电秒表和保护装置复位。

输入定值时必须退出所有与本实验无关的软压版。

测试1段定值时按钮操作要动作迅速，以免开关跳跃。

指针式电秒表转换开关置连续位置。

而在这些实验操作过程检验的目的是为了防止进行实验操作时出现安全事故。

查阅相关资料，了解相关技术参数，以安规为基础，在进行自检时，检查中应涉及到的以下几点：

试验场地湿度正常，试验时有满足试验的电源，场地中应无障碍物，且照明良好，测试对象处于停运状态，现场安全措施完整、可靠，现场应保持干净整洁；

所有的作业人员应身体健康，精神情况良好，且必须掌握国际单位制电力安全工作规程的相关知识，并经过了相关的考试，工作人员应能够熟悉操作微机保护相关的设备。

实验前应检测实验设备是否能正常运作，检查线路是否连接正确，仔细的对微机保护装置进行检查，还有微机保护相关仪器是否配置正确，记录表纸纸准备是否充分。

经过以上等要点进经过反复核查，进一步完善设计。

5.2三段式电流保护整定校验过程控制按图接线，调压器输出零位，滑线电阻置中间位，经老师检查后，合上电源K1和短路开关K3。

调节调压器，使电流等于1.05I段整定值，然后拉开K3并用按钮合上断路器，此时，I段电流保护应可靠动作，数字电秒表会测出保护动作时间，此时，限时电流速断保护和定时限过电流保护不应动作。

用相同的方法可以测量出其他两段电流保护的整定值。

以相同的方法，加0.95倍的整定值，其定值所对应的保护应可靠的不动作。

实验操作前的安全过程控制与数据记载，严格按照工作制度进行设备与电路连接，工作人员必须符合工作要求，工作场地必须符合工作要求，谨记“五防”，记载整定校验数据。

实验操作时的安全过程控制与数据记载:

严格按照工作制度进行设备安全操作，防止频繁操作，记载整定校验数据。

实验操作后的安全过程控制与数据记载严格按照工作制度进行线路拆除与设备断开连接，并对计算整定值、实验室整定校验数据对比，得出结论。

第6章项目总结在做继电保护配置进行整定的过程中，应该提高继电保护装置的灵敏度以及可靠性，所以应该进行相关的整定，这样才能够更好的发现继电保护装置所存在的问题，再根据整定的结果进行，对于继电保护装置进行相关的调整，这样才能够更好的是继电保护装置进行正常的工作。

能够使得灵敏度达到正常的需求，减少了电气设备及线路意外事故发生的概率，从而能够更好的使电力系统能够正常的进行工作，所以对于继电保护装置进行相关的证明是至关重要的。

三段式电流保护主要是通过对于电路中的电流进行分析，一旦电流超出一定范围内，就会起到一定的保护的作用，迅速的断开电路，能够更好的对于用电器以及电路进行保护。

由于其三段式电流保护装置内部结构简单，并且生产成本较低，被广泛的应用在电路保护的过程中，并且取得了显著的成绩。

但是三段式电流保护在这项工作的过程中，很容易受到外界因素的影响，所以对于三段式电流保护装置进行相关的整理是至关重要的，这样能够更好的对于该装置的灵敏度进行校验，如果灵敏度不在保护范围内，就很容易出现问题，严重的影响着电路系统进行正常的运行，所以对于三段式电流保护装置进行相关的指令是至关重要的，这样才能够更好的保证三段式电路保护装置进行正常的运行。

6.1三段式电流保护整定值计算总结三段式电流保护的整定配合应注意点多段保护的整定应按保护段分段进行。

第I段（一般指瞬时电流速断保护段）保护通常按保护范围不伸出被保护对象的全部整定范围整定。

其余各段应按上，下级保护的对应段进行整定配合。

所谓对应段是指上一级保护的II段与下一级保护的I段相对应。

同理类推其他保护段。

当这样的整定结果不能满足灵敏度的要求时，可不按对应保护段整定配合，即上一级保护的II段与下一级保护的II段配合，或与III段配合。

同理，其余各段保护也按此方法进行，直至各段保护均整定完毕。

具有相同功能的保护之间进行配合整定，列如相间保护与相间保护进行配合，接地保护与接地保护进行配合。

在特殊情况下，若不同功能的保护同时反应了一种故障，这种情况应防止无选择性的越级动作。

举例来说，在线路上发生了相间短路，相邻上一级的零序电流保护某一段因不平衡电流过大而误动作，此时可通过提高该段保护的整定值来加以防止。

应当提出，多段式保护的最后一段，还可以采用各级保护最后一段之间相配合的方法。

这种方法的优点是提高了保护的远后备性能，缺点则是整定时间过长，甚至达到不可接受的程度，特别是在环网中还有循环配合无终止的弊病，以致无法取得整定结果。

实际上，为了取得较好的整定方案，以上几种整定配合方法总是交错使用的，经过分析比较后才能最后确定整定值。

所以，这也是多段式保护整定比较复杂的原因之一。

1.三段式电流保护区别过电流保护主要是通过的电流较大时，会进行自我保护，是一种自动保护的装置。

然而当电路发生短路的时候，这样就导致电流不断的增大，为了更好的保护用电器，所以应该及时的进行断电，这样才能够起到后备保护的作用，不必要损害用电器。

由于电流是非常短暂时间产生的，所以应该及时的断开电路，以免电流过大损害用电器。

这对于是对于三段式电流进行矫正是至关重要的，这样有助于降低故障发生的概率，从而保障用电器能够进行正常的工作。

2.三段式电流保护方式选择采用合适的保护方式是至关重要的，主要要根据实际进行出发。

这样才能满足消费者的需求，对于保护装置的选择要求最为简单，并且保护性极为可靠。

由于电流是瞬时间产生的，所以要求保护装置的灵敏度要高。

所以需要对于三段式电流保护整定装置进行矫正，通过整定计算，能够更好的检验三段式电流保护整定装置是否达到了要求？

如果灵敏度不能够满足要求，就很可能出现短路发生意外事故，很有可能会损坏用电器，使用电器烧毁。

所以应该调整三段式电流保护整定装置的灵敏度，这样才能够更好的对于电路进行保护，所以对于保护装置选择的方式是至关重要的，所以应该根据实际情况进行出发，合理的进行选择保护的方式。

3.相邻上下级之间配合要点在时间上应有配合，首先要考虑到灵敏度，应该在一定的范围内积极的进行配合，这样才能提高三段式电流保护装置的灵敏度，遇到特殊情况下及时断开电路，这样有助于对于三段式电流保护装置的保护，减少了意外情况的发生的概率。

在对于三段式电流保护装置进行整定的过程中，会产生几个整定值，所以对于政治的选举是至关重要的，为了更好的提高三段式电流保护装置的安全性以及　　高效性，所以应该选取最为合适的整定值，这样有助于对于故障的排查，更好的对于保护的动作进行保护。

如果选择最小的整定值，这就需要花费较长的时间进行整定，不利于对于三段式电流保护装置的保护。

多段保护整定，如果保护装置保护的效果较好时，还需要采用后备保护的方法，这样能够提高三段式电流保护整定装置的高效性，更好的对于三段式电流保护装置进行保护，减少了安全事故发生的概率。

其次，还需要对于电网中阶段式保护进行相关的整定，在这