继电保护课程设计电流保护及整定.docx

1、继电保护课程设计电流保护及整定学号：电力系统继电保护原理课程设计题 目 线路电流保护的设计学 院 自动化学院专 业 电气工程及其自动化班 级姓 名指导教师2016 年 1 月 14 日课程设计任务书学生姓名： 专业班级：_指导教师： 工作单位：自动化学院题 目：线路电流保护的设计初始条件：系统示意图如图所示。参数为： E 115/V3kV, Xi.G1 X2.G1= Xi.G2 X2.G2=5 ，Xi.G3 X2.G3 = X1.G4 X 2.G 4 =8 ， XiT1 X1.T4 =5 ，Xo.T1 X0.T4 =15 , Xi .T5 X1T6 =15 , Xo.T5 Xot6=2O ，

2、LAB=60km Lb c =40km 线路阻抗Z1 =Z2=0.4 /km, Z0=1.2 /km, Kel =1.2 , K；i=1.15。试求：整定保护1、2、3、4的电流保护。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1.选择并整定线路上各保护装置；2.绘制保护装置的原理图；3.编写设计说明书；指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，安排了本次课程 设计。发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电 线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换

3、成适合用户需要的其他形式的能量。 在输送电能的过程中 , 电力系统要求线路有比较好的可靠性 , 因此在电力系统受到外界干 扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作 , 从而切断故障点极大 限度的降低电力系统断电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次 110kv 电网继电保护设计的任务主要包括：运行方式的分析，电路保护的配置和整定，零 序电流保护的配置和整定，原理接线图及展开图。关键词 ：继电保护 电流保护 整定1 任务及要求 . 51.1初始条件 . 51.2要求完成的主要任务 52 系统运行方式的考虑 62.1运行方式的类型 62.1.1. 最大运行方式

4、62.1.2最小运行方式 62.1.3正常运行方式 62.2基本参数计算 62.3各个保护运行方式的分析 72.3.1保护 1 的运行方式分析 72.3.2保护 2 的运行方式分析 72.3.3保护 3 的运行方式分析 8234 保护4的运行方式分析 83电流保护的配置和整定 83.1电流速断保护的配置和整定 83.2限时电流速断保护的配置和整定 93.3过电流保护的配置和整定 94零序电流保护的配置和整定 104.1零序I段的配置和整定 114.2零序II段的配置和整定 124.3零序III段的配置和整定 124.3.1保护1的零序III段整定计算 4.3.2保护2的零序III段整定计算 5

5、原理接线图及展开图 5.1保护1的原理接线图及展开图 145.2保护2的原理接线图及展开图 5.3保护3的原理接线图及展开图 5.4保护4的原理接线图及展开图 6小结 7参考文献 1任务及要求1.1初始条件：系统示意图如图所示。参数为： E 115/ .3kV，X1.G1 X2.G1= X1.G 2 X2.G2 =5 ，X1.G3 X2.G3= X1.G4 X2.G4 =8 ， X1.T1 X1.T4 =5Xoti Xo.T4=15 , Xi.T5 Xi.T6=15 , X 0.T 5 X 0T 6 =20 , La b =60km| Lb c =40km，线路阻抗Z=z2 =0.4 /km,

6、 Z0=1.2 /km, K；el=1.2, Kr =1.15。试求：整定保护 1、2、3、 4 的电流保护。1.2要求完成的主要任务:（ 1）选择并整定线路上各保护装置；（2） 绘制保护装置的原理图；（3） 编写设计说明书；2 系统运行方式的考虑2.1运行方式的类型在选择保护方式及对其整定计算时,都必须考虑系统运行方式变化带来的影响,所选 用的保护方式,应在各种系统运行方式下,都能满足选择性和灵敏性的要求。对过量保护 通常都是根据系统最大运行方式来确定保护整定值,以保证选择性。灵敏性的校验应根据 最小运行方式来进行,因为在最小运行方式下灵敏性满足要求,则其他运行方式下,也一 定满足要求。2.

7、1.1最大运行方式根据电力系统最大负荷的需要,电力系统中的发电设备都投入运行以及选择的接地中 性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。对继电保护而言,是指短路时流过保护 的短路电流最大的运行方式。2.1.2最小运行方式根据系统最小负荷,投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行 方式称为最小运行方式。对继电保护而言,是指短路时流过保护的短路电流最小的运行方 式。2.1.3正常运行方式根据系统正常负荷的需要,投入与之相适应数量的发电机、变压器和线路的运行方式 称为正常运行方式。这种运行方式在一年之内的运行时间最长。对于某些特殊运行方式,运行时间很短,对保护的选择性或灵敏性有困难

8、时,且保护 拒动或误动不会引起大面积停电的情况下,可不予考虑。2.2 基本参数计算图1 110kV 电网系统接线图系统接线图如图1所示，发电机以发电机一变压器组方式接入系统， 最大开机方式为4 台机全开，最小开机方式为两侧各开 1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。 参数如下： 电动势：E = 115/ 、3kv ；发电机:1.G1 = X 2.G1 = X 1.G2 = X 2.G2 = 5 + (15 5)/14=5.71 ，X 1.A-B=60kmx 0.4 /km=24，X.B-c=40kmx 0.4 /km=16 ;X 0.A-B=60kmx 1.2 /km=72 ，X0.

9、B-c=40kmX 1.2 /km=48 ;1=1 = 300A ;心=1.2 ，Kre = 1.2 ；电流保护：Krel = 1.2 ，Krel = 1.15 ， 负荷功率因数角为30，线路阻抗角均为75，变压器均装有快速差动保护。2.3各个保护运行方式的分析2.3.1保护1的运行方式分析保护1的最小运行方式就是指流过保护1的电流最小即是在G和G2只有一个工作，变 压器T5、T6两个中有一个工作时的运行方式，则Zs.max=( X1.G1 + X1.T1 ) =5.71+5.36 =11.07 ; 最大运行方式就是指流过保护1的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器 T5、T.两个1 1都同

10、时运行的运行方式，则 Zs.min=3 ( X1.G1 + X1.T1)=- (5.71+5.36 ) =5.54 。2.3.2保护2的运行方式分析对于保护2,它的最小运行方式就是指流过保护 2的电流最小即是在G3和G只有一个工作时运行，则z.max=( X1G3+x1.T3)=8.07+5.36=13.43 ;最大运行方式就是指流过保一 1 1护2的电流最大即两个发电机共同运行，贝U zsmin = 1 ( X1.G3 + X1.T3)=3 (8.07+5.36 )=6.72233保护3的运行方式分析保护3的最小运行方式就是指流过保护 3的电流最小即是在G和G只有一个工作时运行的运行方式，则

11、Zs.max=( Xigi + xjti)=5.71+5.36=11.07 ;最大运行方式就是指流过保护3的电流最大即两个发电机共同运行， 则zsmn# ( Xi.gi + Xi.ti)=* (5.71+5.36)=5.54 。2.3.4保护4的运行方式分析保护4的最小运行方式就是指流过保护 4的电流最小即是在G3和G只有一个工作，变 压器T5、T6两个中有一个工作时的运行方式，则Zs.max = ( X1.G3 + X1.T3)=8.07+5.36=13.43 ； 最大运行方式就是指流过保护 4的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器 T5、T6两个一 一 1 1都同时运行的运行方式，则 z

12、s.min=1 ( X1.G3 + X1.T3)二1 (8.07+5.36)=6.72 。3电流保护的配置和整定三段式电流保护分为电流速断保护、限时电流速断保护和过电流速断保护。三段式电 流保护在配合的过程中，如果电流速断保护能保护线路的全长，则不再需要配置限时电流 速断保护。对于每一段保护，他的整定值得满足灵敏系数和其他要求。因此，配置完以后 得检验这个配置是否符合要求。3.1电流速断保护的配置和整定对于反应与短路电流负值增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。为了保证 选择性，电流速断一般只能保护线路的一部分。电路速断保护要求一旦短路电流超过整定 值，就立即将离短路点最近的断路器跳开，

13、 例如，在本设计中，当线路A-B上发生短路时, 则保护1、2都要瞬时动作，使1、2处断路器跳开。由系统图可知，假设保护1、2、3和4都需要配置电流数段保护。贝动作时间t1=0s，对于保护2:动作电流：lSet.2=Krel|K.A.max=2 6.72 15.36 21.43 ，动作时间:t I2=0s,5 100%=45%15%满足要求L max对于保护3:动作电流：f I Iset.3=1.2 115八 3 1.88KA，动作时间 t；=0s,5.54 21.43 15.36LB Amin 6.25km ，匹 100%=15.63%15% 满足要求。LC B由以上的计算结果可知，保护1、2

14、和4需要安装电流速断保护装置，保护 3不需要3.2限时电流速断保护的配置和整定限时电流速断保护即电流II段保护的范围是与下一级的I段保护相配合的。即从本 级I段保护范围开始端一直延伸到下一级的I段的2/3处，既包括了本级的I段保护范围 又包含了下一级I段的大部分范围。由限时电流速断的计算结果可知，假设保护 4处需安装限时电流速断保护，其他保护处不需要安装限时电流速断保护。贝U：I SET.4=K rel X I set.2 =1.15 X 1.83=2.105KA，tH 2=0.5S， rK寫.4=仝 115/ 3 / 2.105 =0.9491.3;re | II 0.369 I set14

15、.3零序III段的配置和整定假设保护1、2、3和4处都装设零序III段电流保护。贝U: tm 1=0.5s，tm 2=0s，tIH 3=0s， tIH 4=0.5s ;保护2和3处都配置一个时间为0s的定时限过电流保护装置，保护 1和4处 各装置一个延时为0.5s的定时限过电流保护装置。下面分别对个保护进行电流整定。4.3.1保护1的零序III段整定计算：因为是110kv线路，可不考虑非全相运行情况，按躲开末端最大不平衡电流整定3则丨 b k ktk I =1 0.5 0.1 1.77=0.0885 (kA)I unb。max knp kst ker I kmaXIIII0dzl kkIunp

16、。max = 1.25 0.0885=0.111 ( kA)作为近后备保护k1m 負73丝66.22 1.3满足要求阳 0.111I Odzl作为远后备保护klm 3lI|d0C 9853 88.77 1.2满足要求|0dzl 0.1114.3.2保护2的零序III段整定计算：A 母线的三相短路电流：|d：= 115 1.188 KA.3 6.623 8.11 40因为是110kv线路，可不考虑非全相运行情况，按躲开末端最大不平衡电流整定。则 | unb. max k nP kst ker | ax 侔0.0559( kA)IIII0dzl kk I unp. max = 1.25 0.062

17、=0.0699 (kA)3 1,1作为近后备保护k1m 丄以 9853 86.54 1.3满足要求I0dzl “11同理：对保护3和4进行整定，且灵敏系数均满足要求。综上可知：在零序电流保护的配置和保护中，保护 1和保护4均有I段、段，而保护2和保护3只配置III段保护，整个系统的安全稳定运行。5原理接线图及展开图5.1保护1的原理接线图及展开图保护1为电流速断I和过电流保护III配合保护的：其原理接线图如下图原理接线图交流电流回路 直流回路图25.2保护2的原理接线图及展开图保护2处需要装置功率方向继电器，且 2处安装过电流保护即可。因此采用相式过电流保护接线方式。其原理图如下所示。原理接线

18、图交流电流回路 直流回路图3II段和III2所示:90接线三5.3保护3的原理接线图及展开图如图4所示原理接线图交流电流回路 直流回路图45.4保护4的原理接线图及展开图如图5所示原理接线图交流电流回路 直流回路图56小结通过此次线路保护的设计巩固了我们本学期所学的电力系统继电保护这一课程的 理论知识，提高了我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。本次设计是针对与 110KV电网在不同运行方式以及短路故障类型的情况下进行的分析计算和整定的。由于本次设计 涉及到不同运行方式下的不同类型的短路电流的计算，这对本次设计增加了难度。在整定 时对每一个保护分别进行零序电流保护的整定和距离保护阻抗的整定，

19、并且对其进行灵敏 度较验。通过这次设计，加强了个人提出问题、思考问题、解决问题能力，从中得到了不 少的收获和心得。本次课程设计使本人对自己所学专业知识有了新了、更深层次的认识。 在这次设计中，我深深体会到理论知识的重要性，只有牢固掌握所学的知识，才能更好的 应用到实践中去。也只有多实践才能对所学的理论知识进行进一步理解巩固。7参考文献【1】贺家李.电力系统继电保护原理.中国电力出版社.【2】王瑞敏.电力系统继电保护原理.农业出版社.【3】王维俭.电力系统继电保护基本原理.清华大学出版社.本科生课程设计成绩评定表姓 名性 另U专业、班级课程设计题目：线路电流保护的设计课程设计答辩或质疑记录：1.

20、在课程设计中有遇到什么困难？在编辑公式的时候需要有耐心，很繁琐。在理论计算上由于涉及到不同运行方式 下的不同类型的短路电流的计算，这对本次设计增加了难度。一些知识忘了，只能 再重新看一遍相关资料和书籍。2.遇到难题是如何解决的？先自己看看书，积极查找资料，多看一些例题，分析解决思路，然后再去验证。 有时可以和同学商量一下，就可以解决。3.说一说自己的收获？首先通过此次线路保护的设计巩固了本学期所学的电力系统继电保护这一课 程的理论知识，并且让我对相关的专业知识更加熟悉，理解更深。然后，通过这次 课程设计，锻炼了我的耐心，提高了自己的自学能力和独立思考能力。对于以后的 学习大有裨益。成绩评定依据：序号项目满分得分备注1学习态度端正102基本概念、原理清晰203书写格式规范、设计内容条理清晰204能综合运用所学知识205设计内容正确、创新106阐述设计内容流畅、正确回答答辩问题20合计最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 年 月 日