35KV线路继电保护与自动装置设计2解读.docx
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35KV线路继电保护与自动装置设计2解读
课程设计报告
题目
35kV线路继电保护与自动装置设计
专业
电气工程及其自动化
班级
电气4班
学号
20111351
姓名
谷妍
指导教师
易东
电气工程学院
二〇一四年11月至二〇一四年12月
课程设计任务书
学生姓名
谷妍
学生学号
20111351
学生专业
电气工程及其自动化
学生班级
电气4班
发题日期
2014年11月日
完成日期
2014年12月20日
课程名称
二次系统课程设计
指导教师
易东
设计题目
35kV线路继电保护与自动装置设计
课程设计（实训）主要目的：
1.主要完成35kV线路继电保护与自动装置设计及整定计算，以及相应的保护原理图和展开图的绘制；
2.达到巩固继电保护知识，实践继电保护基本的设计过程，锻炼学生综合能力的目的；
3.为从事磁浮与轨道交通、电力牵引、供电、电工技术等与继电保护应用有关的工程技术工作打下一定的基础。
课程设计（实训）任务要求：
（包括原始数据、技术参数、设计条件、设计要求等）
某35kV终端变电站具有多路进出线的双母线（见图1所示），己知第I路出线ABI和第ll路出线ABll的有关网络参数如下:
系统容量:
最大运行方式195.571MIVA,最小运行方式为152.111MVA
线路ABI上最大输送功率为9MW，功率因数0.85,自起动系数1.28;线路阻抗0.4Ω/km
变压器B1所装差动保护的动作时限为0.1s，并假设它换算至平均额定电压37kV母线侧的电抗XB1=29Ω
变电站C所装过流保护的动作时限为1s
变压器B2容量与B1相同。
图135kV系统图
课程设计（实训）主要任务：
1、设计任务
（l）线路1和2继电保护与自动重合闸的规划配置;
（2）电流互感器变比的选择;
（3）继电保护、重合闸的整定计算和保护用继电器型号的选择（继电器型号需包括制造商名称，型号）;
（4）绘制线路1继电保护与重合闸原理图、展开图、屏面布置图、端子排图及屏后接线图。
2、设计成品
（1）编写设计说明书（包括继电保护与重合闸的整定计算
（2）绘制35kV线路保护与重合闸原理图（包括设备表）
（3）绘制35kV线路保护与重合闸展开图（包括断路器控制回路）
第一章概述1
1.1继电保护的基本概念1
1.2继电保护的意义和作用1
1.3继电保护的基本要求1
第二章三段式电流保护3
第三章电流保护的整定值计算3
第四章保护装置和自动装置规划配置5
4.1电流互感器的配置与选择5
4.1.1电流互感器5
4.1.2电流互感器的选择6
4.2继电器的选择6
4.2.1按使用环境选型7
4.2.3输入参量的选定7
4.2.4根据负载情况选择继电器触点的种类和容量7
4.3自动重合闸8
4.3.1自动重合闸概述8
4.3.2自动重合闸的配置原则8
4.3.3自动重合闸时限的整定9
第五章继电保护原理图、展开图和屏面布置图9
5.1继电保护原理图9
5.2继电保护的展开图10
5.3屏面布置图11
第六章总结与体会13
参考文献13
35KV线路继电保护与自动装置设计
第一章概述
1.1继电保护的基本概念
对被保护对象实现继电保护，包括软件和硬件两部分内容：
（1）确定被保护对象在正常运行状态和拟进行保护的异常或故障状态下，有哪些物理量发生了可供进行状态判别的量、质或量与质的重要变化，这些用来进行状态判别的物理量，称为故障量或起动量；
（2）将反映故障量的一个或多个元件按规定的逻辑结构进行编排，实现状态判别，发出警告信号或断路器跳闸命令的硬件设备。
1.2继电保护的意义和作用
电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源。
电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。
但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。
因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。
故障中最常见，危害最大的是各种型式的短路。
为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全监控系统，它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施控制。
这样才能更进一步地确保电力系统的安全运行。
在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一，所以说，继电保护对于电力系统的运行与维护有着重大的意义和重要的作用。
1.3继电保护的基本要求
动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
1.3.1选择性
继电保护选择性是指在对系统影响可能最小的处所，实现断路器的控制操作，以终止故障或系统事故的发展。
例如：
对于电力元件的继电保护，当电力元件故障时，要求最靠近的故障点的断路器动作断开系统供电电源；而对于振荡解列装置，则要求当电力系统失去同步运行稳定性时，在解列后两侧系统可以各自安全的同步运行的地点动作于断路器，将系统一分为二，以终止振荡，等等。
电力元件继电保护的选择性，除了决定于继电保护装置本身的性能外，还要求满足：
①由电源算起，愈靠近故障点的故障，启动值愈小，动作时间愈短，并在上下级之间有适当的裕度。
②要具有后备保护的作用，如果最靠近故障点的断路器拒动，能由相邻的电源恻继电保护动作将故障断开。
1.3.2速动性
速动性是指快速地切除故障，以提高电力系统并列运行稳定，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及小故障元件的损坏程度。
因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作，切除故障。
继电保护快速动作可以减轻故障元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成功率，并特别有利于故障后的电力系统同步运行的稳定性。
快速切除线路与母线的短路故障，是提高电力系统暂态稳定的重要手段。
1.3.3灵敏性
继电保护灵敏性是指继电保护对设计规定要求动作的故障及异常状态能够可靠地动作的能力。
故障时通入装置的故障量和给定的装置动作值之比，称为继电保护的灵敏系数。
它是考核继电保护灵敏性的具体指标。
在一般的继电保护设计与运行规程中，对它都有具体的规定要求。
1.3.4可靠性
可靠性是指在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反应的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动）。
而在不属于该保护动作的其它任何情况下，则不应该动作（即不误动）。
可靠性取决于保护装置本身的设计、制造、安装、运行维护等因素。
一般来说，保护装置的组成元件质量越好、接线越简单、回路中继电器的触点和接插件数越少，保护装置就越可靠。
同时，保护装置的恰当的配置与选用、正确地安装与调试、良好的运行维护。
对于提高保护的可靠性也具有重要的作用。
第2章三段式电流保护
三段式电流保护包括:
电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护。
电流速断保护只能保护线路的一部分，限时电流速断保护只能保护线路全长，但不能作为下一段线路的后备保护，因此必须采用定时限过电流保护作为本线路和相邻下一线路的后备保护。
实际上，供配电线路并不一定都要装设三段式电流保护。
比如，处于电网未端附近的保护装置，当定时限过电流保护的时限不大于0.5时，而且没有防止导线烧损及保护配合上的要求的情况下，就可以装设电流速断保护和限时电流速断保护，而将过电流保护作为主保护。
三段式电流保护的主要优点是简单、可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。
故一般适用于35KV及以下的电网保护中。
由于本题目是35kV线路继电保护，且只有母线一侧有断路器，所以采用三段式电流保护。
第3章电流保护的整定值计算
由于线路Ⅰ和线路Ⅱ参数相同，则选线路Ⅰ进行电流三段式整定计算。
根据题目已知条件，先计算电源的最大运行方式下的阻抗和最小运行方式下的阻抗。
根据公式：
（3-1）
（3-2）
取系统平均电压U=37kV，可得
最大运行方式下的阻抗：
（3-3）
最小运行方式阻抗：
（3-4）
线路I在BⅠ点的最大短路电流和最小短路电流：
最大短路电流：
（3-5）
最小短路电流：
（3-6）
（1）电流I段整定值计算：
（3-7）
灵敏度验证：
（3-8）
得：
（3-9）
则：
符合灵敏度要求
动作时限：
（2）电流保护Ⅱ段整定计算：
（与下一段线路BⅠC保护Ⅰ段相配合）
当母线C三相短路时，C点流过的最大电流：
（3-10）
线路BⅠC保护Ⅰ段整定电流：
（3-11）
线路ABⅠ保护Ⅱ段整定电流:
（3-12）
灵敏度校验：
母线B两相短路时，B点的最小短路电流为：
（3-13）
灵敏系数：
<1.3灵敏度不符合要求
由于灵敏度不符合要求，则与下一段线路的Ⅱ段配合。
动作时限
（3）线路ABⅠ保护Ⅲ段整定计算：
BⅠ点的最大负荷电流为：
（3-14）
线路ABⅠ保护Ⅲ段整定电流：
取
，
（3-15）
灵敏度校验：
>1.5满足灵敏度要求
动作时限：
第四章保护装置和自动装置规划配置
4.1电流互感器的配置与选择
4.1.1电流互感器
电流互感器主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全。
4.1.2电流互感器的选择
①电流互感器一次回路额定电压和电流选择。
电流互感器一次回路额定电压和电流选择应满足：
（4-1）
（4-2）
式中
、
—电流互感器一次额定电压和电流。
为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。
②二次额定电流的选择
电流互感器的二次额定电流有5A和1A两种，一般强电系统用5A，弱电系统用1A。
③电流互感器种类和型式的选择
在选择互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择相适应的类别和型式。
选用母线型电流互感器时，应注意校核窗口尺寸。
④电流互感器准确级的选择
为保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。
例如:
装于重要回路（如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等）中的电能表和计费的电能表一般采用0.5~1级表，相应的互感器的准确级不应低于0.5级；对测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV级宜用0.2级。
供运行监视、估算电能的电能表和控制盘上仪表一般皆用1~1.5级的，相应的电流互感器应为0.5~1级。
供只需估计电参数仪表的互感器可用3级的。
当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。
根据前面计算得知，线路流过的最大短路电流为
，计算精确变比
。
查电流互感器型号规格可知，在精确度允许的范围内，这里可以选取变比K为1500/5的。
所以本题中电流互感器的型号为LZZBW-35。
4.2继电器的选择
4.2.1按使用环境选型
使用环境条件主要指温度（最大与最小）、湿度（一般指40摄氏度下的最大相对湿度）、低气压（使用高度1000米以下可不考虑）、振动和冲击。
此外，尚有封装方式、安装方法、外形尺寸及绝缘性等要求。
由于材料和结构不同，继电器承受的环境力学条件各异，超过产品标准规定的环境力学条件下使用，有可能损坏继电器，可按整机的环境力学条件或高一级的条件选用。
4.2.2按输入信号不同确定继电器种类
按输入信号是电、温度、时间、光信号确定选用电磁、温度、时间、光电继电器，这是没有问题的。
这里特别说明电
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