电力系统继电保护课程设计三段式电流保护设计Word文档格式.docx

1、1.2 继电保护的设计任务（1）选定供电系统各设备的保护方式和各种保护装置的配合方式（2）进行各种保护装置的整定计算（3）给出保护装置的原理图和施工接线图（4）选择所用继电器、保护装置和辅助装置的型号、规格。（5）对保护的评价。2 题目分析2.1 设计规程2.1.1 设计的步骤（1）设计资料的分析与参数计算；选取基准值，计算各元件的阻抗标幺值。（2）系统运行方式：确定系统运行方式，计算系统最大阻抗和最小阻抗。（3）短路电流计算：选择短路点，求各短路点最大运行方式下的三相短路电流，最小运行方式时的两相短路电流，求短路电流时要绘制等值电路图。（4）电流保护整定计算：确定电流保护的动作电流，动作时限

2、并进行灵敏度校验。（5）继电保护回路展开图：绘制电流保护的直流回路和交流回路展开图。2.2 线路设计的保护配置2.2.1 主保护配置根据分析应选用三段式电流保护，灵敏度校验可得电流速断保护不能作为主保护。因此，主保护应选用三段式距离保护。2.2.2 后备保护配置过电流保护作为后备保护和远后备保护。3 短路电流计算3.1 等效电路的建立由已知可得,线路的总阻抗的计算公式为X = ZL（3.1.1）其中： Z 线路单位长度阻抗；L 线路长度。将数据代入公式（3.1.1）可得各段线路的线路阻抗分别为：XL1 = XL2 = Z L1 = 0.4 60 = 24（W）XL3 = Z L3 = 0.4

3、40 = 16（W）XBC = Z LB-C = 0.4 50 = 20（W） XCD = Z LC - D = 0.4 30 = 12（W） XDE = Z LD-E = 0.4 20 = 8（W）经分析可知，最大运行方式即阻抗最小时，则有三台发电机运行，线路 L1 、 L3运行，由题意知G1 、G3 连接在同一母线上，则X s min = （ XG1 | XG 2 + X L1 | X L 2 ） | （ XG 3 + X L3 ） = （6 + 12） | （10 + 16） = 10.6（W）式中 X s min 最大运行方式下的阻抗值；“|”表示取并联的意思，以后不再解释。同理，最小

4、运行方式即阻抗值最大，分析可知在只有G1 和 L1 运行，相应地有Xs. max = XG1 + XL1 = 15 + 24 = 39（W）由此可得最大运行方式等效电路如图 2 所示，最小运行方式等效电路图如图 3 所示。10.620128BCDE图 2 最大运行方式等效电路图39图 3 最小运行方式等效电路图3.2 保护短路点的选取选取B、C、D、E 点为短路点进行计算。3.3 短路电流的计算3.3.1 最大方式短路电流计算在最大运行方式下流过保护元件的最大短路电流的公式为kI =j = K Z SEj Zs + Zk（3.3.1）式中 Ej 系统等效电源的相电动势；Zk 短路点至保护安装处

5、之间的阻抗；Zs 保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；Kj 短路类型系数、三相短路取 1，两相短路取 2 。（1）对于保护 1，其等值电路图如图 2 所示,母线 E 最大运行方式下发生三相短路流过保护 1 的最大短路电流为IkEmax =X smin+ X BCE+ XCD（3.3.2）+ X DE代入数据得：=115310.6 + 20 +12 + 8= 1.312（kA）（2）对于保护 2 等值电路图如图 2 所示，母线 E 最大运行方式下发生三相短路流过保护 2 的最大短路电流为IkDmax =+ XBC（3.3.3）= 1.558（kA）（3）对于保护 3 等值电路图如图 2 所示，母

6、线 C 最大运行方式下发生三相短路流过保护 3 的最大短路电流为IkCmax =（3.3.4）X smin + X BC代入数据得:= 2.17（kA）3.3.2 最小方式短路电流计算在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的公式为I k . min =Ej2 Zs. min+ ZLZs, min 保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；ZL 短路点到保护安装处之间的阻抗。所以带入各点的数据可以计算得到各点的的最小短路电流。IEmin =3 115139 + 20 +12 + 8= 727.（8 A）IDmin =39 + 20 +12= 809.（8 A）ICmin =39 + 20= 974

7、.5（1 A）4 保护的配合及整定计算4.1 主保护的整定计算4.1.1 动作电流的计算最小保护范围计算式为Iset =2Z（4.1.1）+ z L其中 Ej 系统等效电源的相电动势；Zs.max 短路点至保护安装处之间的阻抗；z1 线路单位长度的正序阻抗。smax1 min（1）对于保护 1，其等值电路图如图 2 所示，母线 E 最大运行方式下发生三相短路流过保护 1 的最大短路电流为相应的速断定值的计算公式为IkEmax = 1.31（2 kA）代入数据可得Iset .1= KrelIkE max（4.1.2） rel Ik .,E.max= 1.2 1.312 = 1.57（kA）由最小

8、保护范围计算式（4.1.1）得Lmin= 2.5 - Z3EI2Is max setL1min = -85.9（km）即 1 处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。（2）对于保护 2 等值电路图如图 2 所示，母线 D 最大运行方式下发生三相短路流过保护 2 的最大短路电流为相应的速断定值为IkDmax = 1.558（kA）set 2 IkDmax1.558 = 1.87（kA）最小保护范围根据式（4.1.3）可得L2 min = -70.6（km）即 2 处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。set .3 relIkC max = 2.17（kA） Ik .C .max =

9、1.2 2.17 = 2.603（kA）L3min = -42.3（km）即 3 处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。所以，以上计算表明，在运行方式变化很大的情况下，电流速断保护在较小运行方式下可能没有保护区。根据以上计算可以得到电流速断保护整定结果如表 2 所示。表 2 电流速断保护整定结果动作电流（kA）最小保护范围（km）是否适用电流速断保护BC 段保护 32.603-85.9否CD 段保护 21.87-70.6DE 段保护 11.57-42.34.1.2 灵敏度校验限时电流速断定值根据式（4.2.1）可以计算。 set rel set（4.1.4）其中 K rel可靠系数，取

10、值为 1.15。（1）整定保护 2 的限时电流速断定值为I = K I= 1.151.57 = 1.806（kA）setrelset .1线路末端（即D 处）最小运行方式下发生两相短路时的电流为Ik .D.min = 2X s.max=3 1153239 + 20 + 12= 115 = 0.8098（kA） 142所以保护 2 处的灵敏度系数为K= Ik .D.min = 0.8098 = 0.4484即不满足 Ksen 1.2 的要求。set .21.806（2）同理保护 3 的限时电流速断定值为I= K I1.87 = 2.151（kA）线路末端（即C 处）最小运行方式下发生两相短路时的电流为I= 1153 = 115 = 0.9746（kA）k .C.min2 X s.max+ XBC239 + 20118所以保护 3 处的灵敏度系数为K= Ik .C.min = 0.9746 = 0.4531也不满足 Ksen 1.2 的要求。set.32.151可见，由于运行方式变化太大，2、3 处的限时电流速断的灵敏度远不能满足要求。