电力系统继电保护课程设计-三段式电流保护设计

1、电力系统继电保护课程设计题目：三段式电流保护的设计班级： 姓名： 学号： 指导教师：设计时间：2012年3月2日评语:成绩1设计原始资料如下图所示网络，系统参数为：错误！未找到引用源。=115/错误！未找到引用源。kv, = 1sq.错误！未找到引用源。q、错误！未找到引用源。q, l-= l: = 6qkm.错误！未找到引用源。km ley = 50km、ls = 3qjmi、lp£ = 20km,线路阻抗0.4q/km, k “严 1.z、krel= k产 115,1 ago；辭=3qoa【jdn；跻=200.4* b-绳唤-=,图1系统网络图试对线路bc、cd、de进行电流保护

2、的设计。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，计算系统最人阻抗和最小阻抗。(3) 短路屯流计算：选择短路点，求各短路点最犬运行方式下的三相短路电流， 最小运行方式吋的两相短路电流，求短路电流吋要绘制等值电路图。(4) 电流保护整定计算：确定电流保护

3、的动作电流，动作时限并进行灵敏度校验。(5) 继电保护冋路展开图：绘制电流保护的直流冋路和交流冋路展开图。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=zxl, =0.4x60 = 24(0)x/3=zx 厶=0.4x40

4、 = 16(0)x bc = z x lb_c 0.4 x 50 = 20(£l)x cd = z x lc_d 0.4 x 30 = 12(q)xde =zx l»e = 04 x20 = 8(g)经分析可知，最犬运行方式即阻抗最小时，则有三台发电机运行，线路厶、厶 运行，由题意知g、g3连接在同一母线上，则x诡=(xgi ii xg2 + x。ii xl2) ii (xg3 += (6 + 12) 11(10 + 16) = 10.6(。)式中 x讪n最大运行方式下的阻抗值；“i"表示取并联的意思，以后不再解释。同理，最小运行方式即阻抗值最大，分析可知在只有g

5、和厶运行，相应地有xs.max=xg1+xl1=15 + 24 = 39(q)由此可得最人运行方式等效电路如图2所示，最小运行方式等效屯路图如图3所示。图2最大运行方式等效电路图图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z+ zk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(3.3.1)式屮乙一系统等效电源的相电动势;z«短路点至保护安装处之间的阻抗；z一保护安装处到系统等效电源之间的阻抗;k。一短路类型系数、三相短路取1,两相短路取二。（1）对于保护1,其等值电路图如图2所示，母线

6、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(332)esnunkfmax = xn + x + xe + x%代入数据得:eg 二 xs丽+ x + xe + xde115/v310.6 + 20 + 12 + 8= 1.312(m)（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(3.33)kdmax y 丄 v va smin 十入 bc 十 a cd代入数据得:ekdmax 丫. y 丄 ha smin 十 * bc 十入 cd= 1.558(ka)（3）对于保护3等值电路图如图2所示，母线c最大运行方式下发生三和短路流 过

7、保护3的最大短路电流为(3.3.4)代入数据得:/kc 二 ekc max y. ya smin 十 a bc= 27(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仝 61 r.min2 z“+zi5. mm式屮坊一系统等效电源的相电动势；zs?min -保护安装处到系统等效电源z间的阻抗;z一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。eminv3 115=x x2 v3139 + 20 + 12 + 8=727.8(a)z)min= tx7tx39 + 20 + 12 =8°9-8(a)a/3

8、1151vy 2 v3 39 + 20= 974.5 ka)4保护的配合及整定计算(334)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smax + zi&nin(4. 1. 1)其中坊一系统等效电源的相电动势;zs niax -短路点至保护安装处之间的阻抗;知一线路单位长度的正序阻抗。(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7=1.312(1)（4. 1.2）相应的速断定值的计算公式为ji k i i1 sct.l 八 rel1 kemax代入数据可得/二严 x /“喰=1 2 x 1.312 =

9、 1.57（rtl最小保护范围计算式（4.1.1）得厶 mn = 2.5xwe j 15 max代入数据可得厶 min = 85.9 伙加）即1处的屯流速断保护在最小运行方式下没有保护区。（2）对于保护2等值屯路图如图2所示，母线d最大运行方式下发生三相短路流过 保护2的最大短路电流为厶朋严1558（相应的速断定值为/爲= cxmax= 1.2x1.558 = 1.87（m）最小保护范围根据式（4.1.3）可得l2min 二-70.6（加）即2处的电流速断保护在最小运行方式下也没冇保护区。（3）对于保护3等值电路图如图2所示，母线c最大运行方式下发生三相短路流过 保护3的最大短路电流为相应的速

10、断定值为set 3=k爲 x /a,c.max= 1.2x27 = 2.603（最小保护范围根据式（4.1.3）可得厶 min = -42.3 伙加）即3处的电流速断保护在最小运行方式下也没冇保护区。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 式卜可能没有保护区。根据以上计算可以得到电流速断保护整定结杲如表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21.87-70.6否de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。(4.

11、1.4)其中k打一可靠系数，取值为1.15。（1）整定保护2的限时电流速断定值为龙严k第爲=115x1.57 = 1806(m)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k.d.min所以保护2处的灵敏度系数为心需”84即不满足位肿12的要求。（2）同理保护3的限时电流速断定值为加二砒儿.2 =1.15x1.87 = 2151(m)线路末端（即c处）最小运行方式下发生两相短路吋的电流为v3 ev3 115 a/3115k.c.mxn=x =0.9746伙a)2 心叭+xrc 239 + 20118所以保护3处的灵敏度系数为心豁0.4531也不满足ksen.2的要求。可见，rfl于运

12、行方式变化太人，2、3处的限时电流速断的灵敏度远不能满足耍求。4.2后备保护的整定计算4.2. 1动作电流的计算过电流整定值计算公式为(4.2.1)其中c-可靠系数，取值为1.15;瓦5可靠系数,取值为1.5；kre可靠系数，取值为0.85。所以有斤山k irelss1 d-e.lmax1.15x1.5x1500.85= 2.03x150 = 304.5(a)同理得/鸟2 =2.03x200 = 406(a)/加=2.03x300 = 609(a)4.2.2动作时间的计算假设母线e过电流保护动作时限为0. 5s,保护的动作时间为屮=o.5+ 0.5 = 1($)罗=屮 +0.5 = 1.5(5

13、)屮+0.5 = 2(5)4. 2. 3灵敏度校验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 二爲 e(4.2.2)“厂亍乙隔+乙所以由灵皱度公式(4.2.4)ksen(4.2.4)口j知，保护1作为近后备保护的灵敏度应为e.minc_ 727.8-304.5= 2.39 $1.5满足近后备保护的要求；保护2作为远后备保护的灵敏度为mset 2e.min727.8msell406= 1.791.2满足作为远后备保护的要求 保护3作为远后备保护的灵敏度为c.3d.min 809,8uiset .3609= 1.331.2满足作为远后备保护灵敬度的要求。5二次展开原理图的绘制5.1三段式电

14、流保护原理接线图继电保护接线图一般可以用原理接线图和展开图两种形式来表示。原理接线图屮的 每个功能块，再有电磁型继电器实现吋可能是一个独立的原件，但在数字式保护和集成 电路式保护屮，往往将几个功能块用一个原件实现。如图4所示，每个继电器的线圈和 触点都i田i在一个图形中，所有元件都用设备文字符号表示，如图中ka表示屯流继屯器, kt表示吋间继电器，ks表示时间继电器。原理接线图对整个保护的工作原理能给出一 个完整的概念。图4三段式电流保护原理接线图5. 2保护测量电路展开图中交流回路和宜流回路分开表示，分别如图5和图6所示。其特点是每个继 电器的输出量和输出量根据实际动作的冋路情况分别画在途屮

15、不同的位置上，但任然用 同一个符号标注，一边查对。在展开图中，继屯器线圈和出点的链接尽量暗中故障后的 动作连接，自左而右，自上而下的排列。图5保护交流电流回路图5.3保护跳闸电路+ wckaa1wcku kccaakmh电流速断保护111cka眼时电流速断保护iikl'h过电流保护yk跳闸回路6保护的评价根据继电保护在电力系统屮所担负的任务，一般情况下，对动作跳闸的继电保护在 技术上有四条基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。我们在设计时必须综合考 虑这些因素，选择最合理的设计配置方案。hokv多点原系统中按躲过最大运行方式下末端最大短路电流整定的电流速断保 护的动作电流值很大，最小运行方式下灵敏度不能满足要求。限时屯流速断保护