35kV高压线路三段式电流保护系统设计.docx
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广东工业大学
华立学院
课程设计（论文）
35kV高压线路三段式电流保护系统设计
论文题目35kV高压线路三段式电流保护系统设计系部 机电与信息工程学部专业 电气工程及其自动化班级 11级4班
学 号 12031104026
学生姓名 李星亮 指导老师 李升源 起止时间 2014/6/25-2014/7/10
广东工业大学华立学院继电保护课程设计任务书6
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题目名称 35kV高压线路三段式电流保护系统设计
学 部 机电与信息工程学部
专业班级 11电气4班
姓 名 李星亮
学 号 12031104026
一、原始数据
为图示的35kV单侧电源线路1处设计一个三段式电流保护系统。
原始数据：
线路1的最大负荷电流为90A；电流互感器的变比为nTA=200/5（仅A、C两相安装有电流互感器，B相没有安装）；线路2的定时限过电流保护的动作时限为1.5s；最大运行方式K1、K2、K3点三相短路的短路电流和最小运行方式K1、K2、K3点两相短路的短路电流见下表：
短路点
K1
K2
K3
最大运行方式三相短路/A
3500
1000
368
最小运行方式两相短路/A
3030
866
317
二、应完成的工作
1绘制35kV线路三段式电流保护的原理图和展开图。
2根据给定的原始数据，计算各段电流保护的一、二次动作电流和动作时限。
3选择设备，并以表格的形式列出设备清单。
4进行成本核算。
四、论文提纲
1引言
2设计的原始数据
3系统组成和工作原理
3.1原理接线图和展开图
3.2工作原理
4动作电流和动作时限计算
9
4.1电流Ⅰ段动作电流和动作时限的计算
4.2电流Ⅱ段动作电流和动作时限的计算
4.3电流Ⅲ段动作电流和动作时限的计算
5设备选择
6成本核算
7结束语
五、课程设计文档装订顺序
1封面
2任务书
3论文
注意：
（1）不要把附录中的“论文格式范文”装订在里面。
（2）任务书和论文分别编页码；封面不编页码。
目录
摘要 4
1.引言 4
2.设计的原始数据 5
3.系统组成和工作原理 5
3.1原理接线图和展开图 5
3.2工作原理 6
4.动作电流和动作时限计算 7
4.1电流Ⅰ段动作电流和动作时限的计算 7
4.2电流Ⅱ段动作电流和动作时限的计算 7
4.3电流Ⅲ段动作电流和动作时限的计算 8
5.设备选择 8
6.成本核算 8
7.结束语 9
【参考文献】 9
35kV高压线路三段式电流保护系统设计
摘要：
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通
信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。
因此，继电保护技术得
天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段：
继电保护的萌芽期、晶体管继电保护、集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护。
继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的发展。
继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，起动逻
辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。
对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性，速动性，灵敏性，可靠性。
本次课程设计以电网的某条线路为例进行了三段式电流保护的分析设计。
重点进行了电路的化简，短路电流的求法，继电保护中电流保护的具体计算。
关键字：
35KV线路，继电保护，三段式电流保护
1.引言
电力系统继电保护技术，是随电力系统的发展而发展起来的一门专业技术。
电力系统的发展，使发电设备容量和供电范围不断扩大，电压等级不断提高，电力系统的网络也越来越复杂。
这对于保证电力系统安全、可靠、稳定运动必不可少的继电保护技术，便提出了越来越高的要求，从而也就有了电力系统继电保护原理和装置从简单到复杂的发展过程。
再次我们所介绍的继电保护原理及装置主要用于35KV输电线路中。
35KV电力系统属中性点非直接接地系统，其中性点或经消弧线圈接地或不接地；对于相间短路和单相接地，由于接地电流小，三相电压仍能保持平衡，对用户没有很大的影响。
因此，单相接地保护一般动作于信号，但单相接地对人身和设备的安全产生危害时，就应动作于断路器跳闸，故均应装设相应的继电保护装置，一般由具有阶梯时限特性的多段式保护构成。
为提高供电的可靠性尽快将故障从系统中切除，本次设计主要采用的是三段式电流保护和单相接地保护。
着重介绍了这两种保护的工作原理，并对其保护进行了详细整定分析，以便更好的为该线路配备一套优良的继电保护装置，提高该线路的选择性，速动性、灵敏性、可靠性的要求，使得该电网可靠、简单、经济、正常运行。
2.设计的原始数据
为图示的35kV单侧电源线路1处设计一个三段式电流保护系统。
原始数据：
线路1的最大负荷电流为90A；电流互感器的变比为nTA=200/5（仅A、C两相安装有电流互感器，B相没有安装）；线路2的定时限过电流保护的动作时限为1.5s；最大运行方式K1、K2、K3点三相短路的短路电流和最小运行方式K1、K2、K3点两相短路的短路电流见下表：
短路点
K1
K2
K3
最大运行方式三相短路/A
3500
1000
368
最小运行方式两相短路/A
3030
866
317
3.系统组成和工作原理
3.1原理接线图和展开图
原理图
展开图
3.2工作原理
电网在运行过程中，可能发生各种故障和不正常的运行状态，最常见的同时也是最危险的故障就是发生各种形式的短路。
当被保护的线路上发生短路故障时，其主要特点就是电流增加和电压的降低，利用这两个特征可以构成电流电压保护，电流保护主要包括：
无时限电流速断保护，限时电流速断保护和定时限过流保护。
1.电流速断保护（电流保护I段）：
根据继电器保护速动性的要求，保护装置动作切除故障的时间，必须满足稳定和保证重要用户供电的可靠性，原则上总是越快越好，因此力求装设快速动作的继电保护，电流速断保护就是这样的保护不可能保护线路的全长。
2.限时电流速断：
由于无时限电流速断不能保护线路的全长，因此考虑增加一段新的保护用来切除本线路的上速断范围以外的故障，同时也能作为速断的后备，这就是限时速断，称为II段电流保护，由于要求限时电流速断保护必须保护线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处发生短路使，它就会误动作，为了保证动作的 选择性，就必须使保护的动作有一定的时限，此时限的大小与其延伸的范围有关，为尽量缩小时限，首先规定其整定计算原则为限时电流的速断的保护范围不超过下条线路电流速断的保护范围；同时动作时限比下一条电流速断保护高出一个△t的时间段。
3定时限过电流保护。
虽然无时限电流速断保护可以无时限的切除故障电路，但它不能保护线路的全长，限时电流保护虽然可以较小的切除线路全长上任意一点的故障，但它不能做相邻线路故障的后备，因此引入定时限过电流保护，又称三段电流保护，它是指启动电流
按照躲过最大负荷电流来整定的一种保护装置。
4.动作电流和动作时限计算
4.1电流Ⅰ段动作电流和动作时限的计算
oper
一次电流：
I1
=Krel
（3）
I
K×N×max
=1.25´3500=4375（A）
继电器动作电流：
II
=KconII
=4375=109.4（A）
g×oper×1
nTA
oper×1
200
5
4.2电流Ⅱ段动作电流和动作时限的计算
I
I
oper×2
=Kreli
（3）
I
oper×2×max
=1.25´1000=1250.0（A）
I
II
oper×1
=Krel
I
I
oper×2
=1.15´1250.0=1437.5（A）
III
=KconIII
= 1 ´1437.5=35.94（A）
g×oper×1
nAT
oper×1
200
5
动作时限：
tII=tI+Dt=0.5
1 2
灵敏度检验：
I
（2）
3030´3
K =K×1×min=2=2.10>1.3
I
sen II
oper×1
1250.0
4.3电流Ⅲ段动作电流和动作时限的计算
过电流的保护动作电流：
Ioper×1
=KrelKsaIKres
1×max
=1.2´1.5´90=190.59（A）0.85
继电器动作电流：
I
=
III
g×oper×1
1
200
5
´190.59=4.76
动作时限：
tIII=tIII+Dt=1.5+0.5=2.0s
1 2
灵敏度检验：
I
（2）
3030´3
作本线路近后备保护K
=K×1×min=2=13.77>1.5
I
sen III
oper×1
I
（2）
190.59
866´3
作相邻线路2的远后备保护K
=K×2×min=2=3.94>1.2
I
sen
（2）
oper×1
190.59
5.设备选择
名称
型号
价格
电流互感器
LCZ-35Q
29.0
继电器
GT61
30.0
断路器
ZW7-40.5
17.0
直流电源屏
DC200V
38.0
电压互感器
JD6-35
22.0
6.成本核算
由于线路简洁，设备简单所以成本较低。
成本：
29+30+17+38+22=136元
7.结束语
电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应于电流升高而动作的保护装置。
它们之间的区别主要在于不同的原则来选择起动电流。
即速断是按照躲开某一点的最大短路电流来整定，限时速断是按照躲开前方各相邻元件电流速断保护的动作电流整定，而过电流保护则是按照躲开最大负荷电流来整定。
由于电流速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此，为保证迅速而又选择性地切除故障，常常将电流速断、限时电流速断和过电流保护组合在一起，构成阶段式电流保护。
输电线路并不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。
具体应用时，可以只采用速断加过电流保护，或限时速断加过电流保护，也可以三者同时采用。
无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，此时，可不装设带时限电流速断保护，只装设无时限电流速断和过电流保护装置。
又如在很短的线路上，装设无时限电流速断往往其保护区很短，甚至没有保护区，这时就只需装设带时限电流速断和过电流保护装
置，叫做二段式电流保护。
综上所述，电流保护是根据网络发生短路时，电源与故障点之间电流增大的特点构成的。
无时限电流速断保护是以避开被保护线路外部最大短路电流为整定的原则，它是靠动作电流的整定获得选择性。
带时限电流速断保护则同时依靠动作电流和动
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