中国矿业大学继电保护综合实训报告1

中 国 矿 业 大 学 2013-2014 学 年 第 一 学 期 电 气 工 程 专 业 专业综合实践 分 析 报 告 实践项目专题 输电线路保护综合实验 班 级 姓 名 学 号 成 绩 中国矿业大学信电学院 2013 年 11 月 21 日 stAIKBdzfhq0.15628max 任务一：输电线路保护综合实验台的设计与调试 1、实训项目 1.系统整定计算 2.微机保护测量校验 3.常规继电器校验 4.微机保护和常规保护参数设置 5.电流保护线路的常规系统试验 6.电流保护线路的微机系统试验 二、实训内容及步骤 （一）系统整定计算 AEzKIBskd75.1023/minAzIABsIkAdz 75.105.23/min. EKCSIIB 62.4/in.dzstIA5.0.dzsttt AIKI BdzAdz fAhzqz 0.15062.1.8.max stIIBdz fBhzqKz5.0 35.8.max （二）微机保护测量校验 图 1 校验原理图 1.校验电流 （1）校验原理图如图 1 所示，将所有保护设置为切除状态； （2）依次校验微机保护的 A、B、C 三相电流值，并求平均值； （3）由实测值和平均值计算误差，并求出最大误差，数据记录于表 1。 2.保护动作实验 （1）按整定计算值设置保护动作值； （2）由图 1 进行保护动作实验,测出瞬时电流速断保护和过电流保 护的起动电流，并与整定值比较，数据记录于表 2。 （三）常规继电器校验 1.电流继电器校验 图 2 电流继电器动作电流值测试实验接线图 LJ I 220 V R TY1 30/5A 2 A A 微机 （1）按图接线，将继电器线圈串联，调整把手置于刻度盘的某一刻 度（整定值），TY1 置最小位置。 （2）合上 Sk、DK、ZK 空气开关，缓慢调节 TY1 使电流均匀上升到 接近把手值时，用可调电阻进行微调直到继电器刚好动作时(动合触 点闭合，指示灯亮)的电流，即为动作电流 Idz ，记下读数；然后缓 慢减少电阻使电流均匀下降，使继电器刚好返回时(动合触点断开， 指示灯熄)的电流，即为返回电流 I fh ，记下读数，填入表中。 （3）改变刻度位置，重复上述步骤，并记下读数。每个刻度重复三 次，取其平均值以求返回系数 K fh 。 （4）继电器线圈改为并联接法，重复上述步骤。 2.时间继电器校验 图 3 时间继电器动作时间测试原理图 （ 1） 按 图 接 好 线 路 ， 调 整 时 间 整 定 值 ， 将 静 触 点 时 间 整 定 指 针 对 准 一 刻 度 中 心 位 置 ； （2）合上 BK，记录电秒表显示的读数，然后复位； （3）测量三次，取平均值，并计算动作时间误差，结果填入表中。 + BK DC 220V SJ ZXPX -I启动 停止 输入 2 输入 1 公共线 公共线 端口 （四）微机保护和常规保护参数设置 （1）将微机保护使用的电流继电器取出，安装在实验台上，按图 2 接好线路; （2）调节把手置于刻度盘的某一位置，然后调节可调电阻，直到电 流表读数为整定值，同时保护动作的指示灯刚好在达到这一电流值 点亮为止; （3）断开电源，将继电器取出，然后安装在微机保护屏上； （4）时间继电器参数的设置方法同上。 （五）电流保护线路的常规系统试验 1.将保护安装处到系统等效电源之间的阻抗 Zs 设置为 5.5 ， 模拟 线路 100%处三相、两相短路实验： （1）各保护元件动作值按计算整定值来整定； （2）将 AB、BC 段模拟线路阻抗滑动头移动到 10 处 （3）将屏面下部的 A 站的常规保护出口连接片接通（LP1 和 LP7） 。 （4）合上 A、B 站模拟断路器，负荷灯全亮； （5）合上 A 站的 1SA、1SB、1SC 短路模拟开关； （6）合上 A 站的短路操作开关 1Qc， 模拟系统发生三相短路、两相 短路故障，观 察 并 记 录 保 护 的 动 作 类 型 情 况 ， 并 填 入 表 中 。 然 后 按 复 位 开 关 。 重 复 步 骤 （ 4） （7）合上 B 站的 2SA、2SB、2SC 短路模拟开关，再合上 B 站的短 路操作开关 2Qc。模拟系统发生三相短路、两相短路故障，观察并 记录保护的动作类型情况，并填入表中。 2.将保护安装处到系统等效电源之间的阻抗 Zs 分别设置为 4.5 、 2.5 ， 模拟线路 100%处三相、两相短路实验，方法与上类 试； 3.采用上述方法，将保护安装处到系统等效电源之间的阻抗 Zs 分别 设置为 5.5 、 4.5 、 2.5 ， 模拟线路 50%、30%处三相、两相短 路实验。 （六）电流保护线路的微机系统试验 1.将保护安装处到系统等效电源之间的阻抗 Zs 设置为 5.5 ， 模拟 线路 100%处三相、两相短路实验： （1）各保护元件动作值按计算整定值来整定； （2）将 AB、BC 段模拟线路阻抗滑动头移动到 10 处； （3）将 屏 面 下 部 的 A 站 的 微 机 保 护 出 口 （ LP2） ， B 站 的 常 规 保 护 出 口 （ LP7） 连 接 片 接 通 ； （4）合上 A、B 站模拟断路器，负荷灯全亮； （5）合上 A 站的 1SA、1SB、1SC 短路模拟开关； （6）合上 A 站的短路操作开关 1Qc。模拟系统发生三相短路、两相 短路故障，观察并记录保护的动作情况，并填入表中。然后按复位 开关； （7）将屏面下部的 AB 站的常规保护出口连接片接通（LP7） ，合上 B 站的 2SA、2SB、2SC 短路模拟开关，合上 B 站的短路操作 开关 2Qc,模拟系统发生三相短路、两相短路故障, 观察并记录 保护的动作情况，并填入表中。然后按复位开关。 2.将保护安装处到系统等效电源之间的阻抗 Zs 分别设置为 4.5 、 2.5 ， 模拟线路 100%处三相、两相短路实验，方法与上类 试，将数据记录于表中。 3.采用上述方法，将保护安装处到系统等效电源之间的阻抗 Zs 分别 设置为 5.5 、 4.5 、 2.5 ， 模拟线路 50%、30%处三相、两相短 路实验，将数据记录于表中。 （数据处理于下页） 三、数据处理 （一）微机保护测量校验 表 1 微机保护测量校验数据 由表 1 可看出，最大误差为 3.30。 序号 电流 实测值 电流 微机测量值 微机平均 测量值 误差 （） 1 1.1 1.10 1.11 1.09 1.1 0 2 1.975 1.97 1.99 1.98 1.98 0.25 3 3.012 3.06 3.04 3.05 3.05 1.26 4 4.01 4.10 4.13 4.12 4.11 2.49 A 相 5 4.99 5.11 5.10 5.09 5.10 2.20 1 1.089 1.08 1.09 1.10 1.09 0.09 2 2.007 2.01 2.02 2.01 2.01 0.15 3 3.064 3.08 3.09 3.07 3.08 0.52 4 3.97 4.00 4.02 4.03 4.01 1.00 B 相 5 4.95 5.05 5.04 5.03 5.04 1.82 1 1.001 0.98 0.99 0.98 0.98 2.10 2 2.024 1.98 2.00 2.01 1.99 1.68 3 3.093 3.11 3.13 3.09 3.11 0.55 4 3.98 4.01 4.02 4.01 4.01 0.75 A 站 C 相 5 4.95 5.06 5.03 5.02 5.04 1.82 1 1.049 1.04 1.06 1.04 1.05 0.10 2 2.050 1.98 2.04 2.00 2.00 2.44 3 3.001 3.10 3.11 3.09 3.10 3.30 4 3.97 4.00 4.00 3.99 4.00 0.76 A 相 5 4.95 4.99 5.01 5.03 5.01 1.21 1 1.001 1.01 1.02 1.03 1.02 1.89 2 2.013 2.03 2.01 2.03 2.02 0.35 3 3.081 3.14 3.11 3.13 3.13 1.59 4 4.00 4.03 4.05 4.05 4.04 1.00 B 相 5 4.97 5.03 5.05 5.04 5.04 1.41 1 1.016 1.00 0.99 1.00 1.00 1.57 2 2.099 2.09 2.11 2.10 2.10 0.05 3 3.092 3.13 3.12 3.12 3.12 0.91 4 3.95 3.99 4.01 4.00 4.00 1.27 B 站 C 相 5 4.97 5.02 5.05 5.02 5.03 1.21 表 2 微机保护校验-微机保护动作实验数据 IdzIdzzdIdzI A 相 5.800 1.628 B 相 5.772 1.629 A 站 C 相 5.77 5.775 1.62 1.621 A 相 2.602 1.349 B 相 2.588 1.336 B 站 C 相 2.62 2.612 1.35 1.322 由表 2 可看出保护的动作值与整定值误差非常小。 （二）常规继电器校验 1.电流继电器 A 站速断右 把手位置 两线圈串联 两线圈并联 最小 中间 最大 最小 中间 最大 电流值（A） dzVfhdzfhVdzfhdzVfhdzfhVdzfh 1 5.03 4.72 7.82 7.12 9.85 8.98 2.55 2.31 3.93 3.59 4.99 4.54 2 5.01 4.75 7.80 7.05 9.81 9.11 2.51 2.34 3.93 3.60 4.99 4.55 3 5.02 4.73 7.80 7.05 9.80 8.90 2.51 2.34 3.93 3.59 4.99 4.55 平均值 5.02 4.73 7.81 7.07 9.82 8.99 2.52 2.33 3.93 3.59 4.99 4.55 返回系数 fhK0.94 0.91 0.92 0.92 0.91 0.91 A 站速断左 把手位置 两线圈串联 两线圈并联 最小 中间 最大 最小 中间 最大 电流值（A） dzVfhdzfhVdzfhdzVfhdzfhVdzfh 1 5.10 4.81 7.95 7.19 9.25 8.20 2.52 2.34 3.98 3.59 4.99 4.54 2 5.11 4.80 7.95 7.19 9.23 8.27 2.53 2.37 3.99 3.54 4.99 4.55 3 5.10 4.80 7.96 7.18 9.22 8.22 2.55 2.39 3.92 3.58 4.99 4.55 平均值 5.10 4.80 7.95 7.19 9.23 8.23 2.53 2.37 3.96 3.57 4.99 4.55 返回系数 fhK0.94 0.90 0.89 0.94 0.90 0.92 A 站过流右 把手位置 两线圈串联 两线圈并联 最小 中间 最大 最小 中间 最大 电流值（A） dzVfhdzfhVdzfhdzVfhdzfhVdzfh 1 0.46 0.41 0.818 0.744 1.077 0.915 1.01 0.9 1.75 1.41 2.23 1.95 2 0.45 0.418 0.817 0.745 1.075 0.925 1 0.9 1.75 1.4 2.23 1.9 3 0.45 0.417 0.817 0.745 1.072 0.933 1.01 0.9 1.75 1.41 2.23 1.9 平均值 0.45 0.415 0.817 0.745 1.075 0.924 1.01 0.9 1.75 1.41 2.23 1.92 返回系数 fhK0.92 0.91 0.86 0.89 0.81 0.86 A 站过流左 把手位置 两线圈串联 两线圈并联 最小 中间 最大 最小 中间 最大 电流值（A） dzVfhdzfhVdzfhdzVfhdzfhVdzfh 1 0.45 0.37 0.81 0.7 1.088 0.963 1.017 0.931 1.652 1.478 2.178 1.890 2 0.45 0.37 0.8 0.71 1.082 0.962 0.998 0.922 1.650 1.450 2.170 1.889 3 0.45 0.37 0.8 0.7 1.075 0.960 1.008 0.922 1.635 1.471 2.172 1.895 平均值 0.45 0.37 0.8 0.7 1.082 0.962 1.007 0.925 1.646 1.466 2.173 1.891 返回系数 fhK0.82 0.88 0.89 0.92 0.89 0.87 B 站速断右 把手位置 两线圈串联 两线圈并联 最小 中间 最大 最小 中间 最大 电流值（A） dzVfhdzfhVdzfhdzVfhdzfhVdzfh 1 1.6 1.45 2.35 2.1 3.05 2.65 3.15 2.9 4.65 4.31 5.89 5.22 2 1.55 1.45 2.33 2.12 2.9 2.65 3.12 2.9 4.62 4.32 5.89 5.38 3 1.53 1.45 2.3 2.11 2.9 2.65 3.12 2.9 4.23 4.31 5.85 5.31 平均值 1.56 1.45 2.33 2.11 2.95 2.65 3.13 2.9 4.63 4.31 5.88 5.30 返回系数 fhK0.93 0.91 0.90 0.93 0.93 0.90 B 站速断左 把手位置 两线圈串联 两线圈并联 最小 中间 最大 最小 中间 最大 电流值（A） dzVfhdzfhVdzfhdzVfhdzfhVdzfh 1 1.42 1.3 2.4 2.11 3.11 2.73 2.88 2.6 4.75 4.25 6.25 5.4 2 1.42 1.31 2.4 2.11 3.09 2.75 2.89 2.6 4.75 4.25 6.25 5.38 3 1.42 1.32 2.39 2.11 3.09 2.75 2.89 2.69 4.73 4.25 6.2 5.4 平均值 1.42 1.31 2.4 2.11 3.09 2.74 2.89 2.63 4.74 4.25 6.23 5.39 返回系数 fhK0.92 0.88 0.89 0.91 0.90 0.87 B 站过流右 把手位置 两线圈串联 两线圈并联 最小 中间 最大 最小 中间 最大 电流值（A） dzVfhdzfhVdzfhdzVfhdzfhVdzfh 1 0.537 0.498 0.840 0.786 1.089 0.996 1.08 0.966 1.708 1.550 2.24 2.006 2 0.536 0.511 0.848 0.792 1.090 0.994 1.09 0.984 1.705 1.580 2.230 2.054 3 0.533 0.515 0.844 0.783 1.090 0.987 1.101 0.955 1.627 1.576 2.186 2.035 平均值 0.535 0.508 0.844 0.787 1.090 0.996 1.090 0.968 1.680 1.596 2.219 2.032 返回系数 fhK0.94 0.93 0.91 0.89 0.93 0.92 B 站过流左 把手位置 两线圈串联 两线圈并联 最小 中间 最大 最小 中间 最大 电流值（A） dzVfhdzfhVdzfhdzVfhdzfhVdzfh 1 0.519 0.467 0.786 0.678 1.037 0.849 1.009 0.878 1.6 1.342 2.115 1.717 2 0.511 0.46 0.786 0.679 1.032 0.854 0.989 0.874 1.590 1.347 2.091 1.719 3 0.525 0.463 0.79 0.68 1.033 0.862 0.979 0.874 1.596 1.343 2.094 1.725 平均值 0.518 0.463 0.787 0.679 1.034 0.855 0.992 0.875 1.595 1.344 2.1 1.72 返回系数 fhK0.89 0.86 0.83 0.88 0.84 0.82 由以上八个表格的数据可看出，绝大多数的电流继电器的返回系 数都处在正常范围内，部分返回系数与理论数据差别较大，可能是 由于测量误差引起的。 2.时间继电器 A 时间继电器 t1（3s） t2(4.5s) 一次 二次 三次 一次 二次 三次 测量值（s） 2.91 2.94 2.92 4.46 4.47 4.46 误 差 3 2 2.7 0.89 0.67 0.89 B 时间继电器 t1（3s） t2(4.5s) 一次 二次 三次 一次 二次 三次 测量值（s） 3.04 3.04 3.01 4.55 4.55 4.50 误 差 1.3 1.3 0.33 1.1 1.1 0 由以上两个表格的数据可看出，时间继电器的测量误差很小。 （三）电流保护线路的常规系统试验数据 （4）电流保护线路的微机系统试验数据 故障 地点 线路 AB 末端发生短 路 线路 BC 末端发生短路 K（2） K （3 ） K （2） K （3 ） 短路 位置 电阻 （） 故障 类型 AB BC AC ABC AB BC AC ABC 2 AIII AIII AIII AIII BIII BIII BIII BIII 4 AIII AIII AIII AIII BIII BIII BIII BIII100 5 AIII AIII AIII AIII BIII BIII BIII BIII 2 AI AI AI AI BI BI BI BI 4 AIII AIII AIII AI BIII BIII BIII BI50 5 AIII AIII AIII AIII BIII BIII BIII BI 2 AI AI AI AI BI BI BI BI 4 AIII AIII AIII AI BI BI BI BI30 5 动作 保护 AIII AI AIII AI BIII BI BIII BI 短路 位置 电阻 （） 故障 地点 线路 AB 末端发生短 路 线路 BC 末端发生短路 任务二、电网继电保护配置与设计 一、设计原始资料 （1）系统接线如图一所示： 图一 K（2） K （3 ） K （2） K （3 ）故障 类型 AB BC AC ABC AB BC AC ABC 2 AIII AIII AIII AIII BIII BIII BIII BI 4 AIII AIII AIII AIII BIII BIII BIII BIII100 5 AIII AIII AIII AIII BIII BIII BIII BIII 2 AI AI AI AI BI BI BI BI 4 AIII AIII AIII AI BIII BIII BIII BI50 5 AIII AIII AIII AIII BIII BIII BIII BI 2 AI AI AI AI BI BI BI BI 4 AIII AIII AIII AI BI BI BI BI30 5 动作 保护 AIII AI AIII AI BI BI BI BI （2）10kV 负荷情况 负荷名称 最大负荷 kW COS 回路数 供电方式 线路长度 km 市区 3800 0.88 3 架空 4 机械厂 3000 0.9 2 架空 5 电器厂 1200 0.9 1 电缆 5 棉纺厂 1 1000 0.89 1 电缆 2 棉纺厂 2 2000 0.89 2 电缆 3 农药厂 1000 0.88 1 架空 7 面粉厂 1500 0.9 1 电缆 4 （3）系统运行方式和中性点接地方式 电厂最大运行方式为全部机组投入运行，最小运行方式为一台机一台变运行，接地 方式为一台主变中性点接地，区域变电所的自耦变压器全部接地，终端变电所为一台变压 器中性点接地。 （4）220kV 电网选择性钢芯铝绞线 GLJ300/50，终端变电所母线最大过流保护时间 1 秒。 平行双回线最大传输功率 10000kW。 二、设计内容 （1） 系统保护配置设计（线路、发电机-变压器、变电所） （2） 绘制保护配置图 （3） 微机保护的选择 A 组：220KV 线路保护 B 组：变压器保护 C 组：发动机保护 D 组：110KV 平行 双回线保护 三、数据 表 1 各母线三相短路电流（单位：kA ） 终端变电站 10kV 母线 终端变电站 110kV 母线 A 母线 D 母线 L2 开环(m) L2 闭环（n） L2 开环(m) L2 闭环（n） 最大方 式最大 电流 最小方 式最小 电流 最大方 式最大 电流 最小方 式最小 电流 最大方 式最大 电流 最小方 式最小 电流 最大方 式最大 电流 最小方 式最小 电流 7.99 3.67 8.33 3.738 1.87 0.95 2.17 1.949 发电机 -变压 器出口 （单机） 110kV 双回线 Id1max=8.33 Id1min=3.67 Id2max=2.17 Id2min=0.95 Idmax =3.2 Idmin= 2.68 Idmin= 1.85 表 2 220kV 线路距离保护分支系数 保护 Kfzmax Kfzmin AB 线路 1 8.57 4.02 AB 线路 2 5.25 2.80 BC 线路 3 1 1 CA 线路 4 1 1 四、系统保护配置设置 1系统保护配置设计（线路、发电机-变压器、变电所） (1)设计原则与一般规定 电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的正常运 行，防止事故发生或扩大起了重要作用。应根据审定的电力系统设计（二次部分）原则或 审定的系统接线及要求进行电网继电保护和安全自动装置设计，设计应满足继电保护和 安全自动装置技术规程（SDJ6-83） 、 110220kV 电网继电保护与安全自动装置运行条例 等有关专业技术规程的要求。 继电保护和安全自动装置由于本身的特点和重要性，要求采用成熟的特别是符合我国 电网要求的有运行经验的技术。 电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结 合具体条件和要求，从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突出重点， 统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。 (2)输电线路参数的计算 输电线路参数计算公式 线路零序阻抗为: Z 0 = 3Z1 （2-1） 负序阻抗为: Z 2 = Z1 （2-2） 线路阻抗有名值的计算： 正、负序阻抗: Z 1 = Z2 = ( 1r+jx)L （2-3） 零序阻抗: Z 0 = 3Z1 （2-4） 线路阻抗标幺值的计算： 正、负序阻抗: Z 1* = Z2* =（ 1r+jx)L 2BUS （2-5） 零序阻抗: Z 0* = 3Z1* （2-6） 式中： 1r 每公里线路正序电阻值 /KM; x 每公里线路正序电抗值 /KM; L 线路长度 KM; SB 基准容量 1000 MVA; UB 基准电压 230 KV. 发电机参数的计算 发电机的电抗有名值： NSUXd10(%) 2 （2-7） 发电机的电抗标幺值： NBd() （2-8） 式中： (%)Xd 发