继电保护课程设计讲稿-含变压器保护

1、继电保护课程设计讲稿课程设计的目的继电保护课程设计是学生学完继电保护基本原理的理论课程后的一个重要的综合性教学环节，是学生全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计的综合性训练。通过课程设计，可以培养学生运用知识解决实际问题的能力，增加工程观念，以便更好的适应工作的需要。课程设计要求：通过课程设计应达到下列要求1、熟悉有关技术规程；2、巩固并充实所学基本理论和专业知识，做到能够灵活应用，解决实际问题。3、初步掌握电气工程专业（二次部分）工程设计的流程和方法，独立完成设计任务，并能通过答辩。4、端正态度，树立严肃认真、实事求是和刻苦钻研的工作作风。课时安排第一周-介绍课程设计的

2、基本知识，继电保护设计步骤第二周-熟悉继电保护课程设计的基本原理，整定原则，下发课程设计任务书第三周第四周-系统标幺值计算第五周第七周-选择短路点，进行短路电流计算第八周第十一周-继电保护整定，包括一次侧整定，保护装置选型以及保护二次侧整定第十二周第十三周-绘制二次侧接线图第十四五周十五周-撰写继电保护课程设计说明书，十五周周四交报告。备注说明：十五周周四安排答辩时间，请大家都过来，下午2点在教室等待安排。第十六周-课程设计答辩-预定周一答辩。第一章 继电保护课程设计的基本知识第一节 一般规定（1）满足电力系统对继电保护的基本要求“四性”（2）尽量简单：输电线路保护：电流保护距离保护高频保护分

3、相电流差动保护变压器保护：瓦斯保护和差动保护以及后备保护（3）考虑具体的系统情况：A 系统参数，系统接线图B 故障发生概率C 系统稳定的裕度D 经济性E 国内外的设计经验第二节 保护的配置（主保护，后备保护和辅助保护）线路保护：1、 主保护（1） 要求：必须能够满足电力系统稳定及电力设备安全的要求，有选择性地切除故障设备（2） 通常的主保护有：相间短路：高频，纵差，距离和分相电流差动保护接地保护：分相差动，接地距离，零序电流保护和零序功率方向保护2、 后备保护（1） 定义：主保护或者断路器拒动时，用以切除故障的保护，分近后备保护和远后备保护（2） 配置：近后备保护：要求高，可以采用高频距离保护

4、，接地距离保护，零序电流保护，可以和高频通道配合完成远后备保护：要求低，距离III段保护或者零序电流保护III段变压器保护（1） 主保护，瓦斯保护和差动保护（2） 后备保护：复合电压启动的过电流保护和接地保护（零序电流保护）等第三节 对所设计的继电保护的基本要求一、 可靠性（不拒动，不误动）提高可靠性的措施有：1、 原理设计要合理，尽量采用目前先进的，在使用的保护原理和保护装置2、 保护装置的逻辑环节尽量少，接线简单，辅助元件少，回路继电器串连触点和接插件数少3、 主保护必须双重化：（1） 原理不同（高频闭锁保护，相差高频保护，分相电流差动保护）（2） 原理相同，但是，生产厂家不同（南瑞，许继

5、，南自，四方，各个厂家的侧重点不一样，根据自己的设计要求去寻找合适的厂家）（3） 采用不同型式的保护，如集成电路保护等静态保护或者微机保护（4） 断路器的跳闸线圈实现双重化以防止断路器控制回路失灵（5） 二次回路中，仪用互感器尽量独立使用，尤其是电流互感器，电压互感器可以不完全独立使用（6） 保护装置便于整定计算，调试和维护二、 选择性1、 定义：仅仅将故障元件从系统中切除，尽量缩小停电范围。2、 主保护：速断3、 后备保护：相邻元件保护之间的配合必须满足，如果不满足，可以改进保护原理等4、 特殊情况下可以加速切除故障或者按照满足灵敏性要求来整定，抬高动作时限三、 灵敏性1、 定义：反应故障的

6、感知能力2、 灵敏度校验需要的注意点：（1） 计算短路电流的故障类型要考虑接地保护：单相，两相接地短路的零序电流的比较相间保护：三相短路、两相短路电流的比较（2） 确定被校验保护的最小运行方式（3） 经Yd11接线的变压器的三角形侧发生不对称短路时，对于不同接线的保护装置的灵敏系数是不同的（4） 两侧电源以及环形网络中保护的相继动作使得保护的灵敏度提高或者降低（5） 分支电路对灵敏度的影响（6） 负荷电流对灵敏度的影响-一般情况下我们会忽略四、 速动性1、 定义-快速动作2、 快速动作的保护类型：（1）电流速断保护 0.1-0.25S（2）距离保护 0.04-0.15S（3）线路纵差保护 0.

7、04-0.1S（4）元件纵差保护 0.04-0.1S注意：保护设计中，四性之间的关系如下：最重要的是可靠性保护装置的选择关键是选择性基本上可以满足灵敏性要求尽量足够高校验灵敏度速动性达到必要的条件，目前的保护都可以满足速动性的要求！他们之间是相互制约的：电流保护简单可靠，灵敏度不够高频保护速动，装置复杂；分相差动保护-具有绝对的选择性，动作可靠，安装复杂适合的才是最好的第四节 电力系统中性点接地的选择和系统运行方式的考虑一、电力系统中性点接地选择1、110kV系统，目前中性点基本上不直接接地2、220kV及以上系统，中性点直接接地3、中性点的接地与否与当前的绝缘水平有关4、发电机的中性点不接地

8、5、接地系统发生接地短路时，零序电流的大小以及分布与中性点的接地数目和位置有关6、变压器中性点的接地原则：保证变压器中性点接地数目和位置不变或者尽量不变，以保证零序电流的保护范围稳定，且有足够的灵敏性系数7、 具体细则如下：（1） 低压侧无电源的终端变电所的变压器中性点一般不接地，这样的话可以提高线路首端零序保护的灵敏性系数；如果装有单相自动重合闸，则需要考虑选相元件正确动作，则该变压器的中性点应该接地；（2） 单母线运行的发电厂和高压母线上有电源联络线的变电所，应该中性点接地，特殊情况下，如果有两台容量相同和绕组接线相同的变压器，则可将其中的一台变压器中性点接地；如果有多台变压器，则可以考虑

9、其中的两台变压器中性点接地；（3） 在多个电源的电网中，每个电源处至少有一台变压器中性点接地以防止出现弧光过电压；（4） 降压变压器的中压侧和低压侧有电源时，中性点必须接地，如果电源容量少，零序保护不可能动作时，则可以不接地，但是要采取过电压保护措施；（5） 为便于线路接地保护的配合，在低压侧无电源的区域变电所中，部分变压器的中性点接地；（6） 接在分支线路上的变压器，低压侧虽无电源，但变压器并联运行时，变压器中性点应该接地；（7） 部分绝缘的变压器或者自耦变压器，中性点必须接地。二、对于系统运行方式的考虑分最大，最小和正常运行方式1、 最大运行方式根据系统运行情况，投入发电机容量最多，变压器

10、中性点接地数目最多的方式。A 对于单侧电源的辐射性网络：（1） 发电机投入容量最多（2） 系统所有线路和选定的接地中性点均投入（3） 接地保护：接地点数目最多B 双侧电源和多测电源的环形网络中的线路：（1） 发电机容量最大（2） 环形网络开环运行，开环点在该线路相邻的下一条线路上，如保护CD线路的C侧的保护，BD线路断开的方式；同样，对于CD线路的D侧保护，则断开AC线路，流过保护的电流为最大（3） 接地保护：接地点数目最多2、 最小运行方式根据系统运行情况，投入发电机容量最少，变压器中性点接地数目最少的方式。C 对于单侧电源的辐射性网络：（1）发电机投入容量最小（2）双回线单回线运行（3）接

11、地保护：接地点数目最少D 双侧电源和多测电源的环形网络中的线路：（1）发电机容量最小（2）环形网络闭环运行，停运线路背后可能的机组和线路（3）接地保护：接地点数目最小3、正常运行方式：一年中比较常见的运行方式4、中性点直接接地系统中，变压器中性点接地原则（1）发电厂及变电所低压侧有电源的变压器，中性点均应该接地运行以防止出现不接地系统过频过电压状态；（2）自耦变压器和有绝缘要求的变压器，中性点必须接地运行；（3）防止操作过电压，可以考虑临时接地。第五节 电力系统振荡的考虑1、 回忆一下振荡的特点：（1） 对称（2） 电流电压缓慢变化，且呈现周期性（3） 测量阻抗缓慢变化故障特点：（1） 有不对

12、称分量出现（2） 变化快（3） 变化快2、 振荡闭锁方法：（二）传统方法简述1、利用序分量（负序或者零序）或者序分量的增量元件启动振荡闭锁装置来区分短路和稳定破坏引起的振荡。2、大圆套小圆的方法（就是测量阻抗变化速度的方法）：振荡时，测量阻抗是慢慢变化的，从满足Z3过渡到满足Z2，再到Z1的状态，而发生短路故障时，Z1,Z2是同时启动的，可以利用该差别构成振荡闭锁回路以及短路故障的保护启动回路。回路方法如下： 3、的方法1、以LFP-941A为例的振荡闭锁第六节 分支线路对线路保护的影响助增电流的影响助增电流：外汲电流第七节 仪用互感器的讨论一、 电压互感器1、 PT变比选择PT二次回路的额定

13、电压为线电压：100V所以，变压器的变比为：220kV/100V2、 PT二次回路断线加装断线监视及闭锁装置二、 电流互感器1、 CT的选择以及CT特性校验根据额定电流与保护装置可用额定电流来确定CT的变比CT变比见下面的表格，主要包含以下几种变比：200,300,400.500,600,750,1000,1200,1500,2000,2500,3000。4000/52、 CT的误差及其影响满足10%的误差曲线，一般都满足3、 热稳定的校验电流互感器的热稳定能力通常以1S允许通过一次额定电流 的倍数表示，为热稳定倍数其中，为短路发热的假想时间，为次暂态短路电流周期分量有效值，为稳态短路电流有效

14、值是短路时间，为保护动作时间；为断路器固有分闸时间，取0.1-0.25S考虑到简化计算，可以取次暂态短路电流等于稳态短路电流。另外，目前新生产的电流互感器，厂家不再给出热稳定倍数，而是给出短时热电流，见下表。所以，热稳定的校验比较简单，可以按照下面的方程式来校验：，在这个校验中，是指所计算的最大稳态短路电流，此时取保护安装处出口短路电流来校验。4、 动稳定的校验电流互感器通常以允许通过一次额定电流最大值（）的倍数，也称为动稳定倍数，表示其内部的动稳定能力，校验如下：动稳定倍数，目前一般采用动稳定电流来表示，见下表。实际的校验方法如下：，-短路电流冲击值；可以按照2倍的三相短路电流来求取，三相短

15、路电流是指所计算的最大稳态短路电流，取保护安装处出口短路电流来校验。型号设备最高电压额定一次电流最大额定二次电流短时热电流动稳定电流厂家LVB(T)-220252kV4000A1A或5A63kA/3s160kA江苏思源LVQB-220252kV4000A1A或5A63kA/3s160kA江苏思源LB7-220252kV2000A1A或5A50kA/3s125kA江苏思源LVQB-220W2252kV1250A1A或5A50kA/3s125kA顺特电气LDGDZB-220252kV2000A1A20kA/3s50kA西安同维ECVT1-252252kV4000A电子式50kA/3s125kA南京

16、南瑞第二章 中性点直接接地电网线路保护的配置以及整定计算第一节 标幺值计算1、 确定基准电压和基准容量，可以采用100MVA和230kV作为基准值（采用平均电压的标幺值计算方法）2、 计算系统所有元件的标幺值3、 确定系统的正序，负序和零序网络第二节 短路电流计算一、概述：在标幺值计算的基础上进行短路电流计算1、 确定变压器的中性点的接地方式2、 确定自己的设计元件，分相间保护和接地距离保护3、 确定运行方式，即最大运行方式和最小运行方式，考虑开环，闭环和发电机的投入容量注意：运行方式与短路点的位置以及所设计的保护有关！4、 确定短路点的位置，一般考虑保护线路的末端故障：作为保护的设计，首先考

17、虑简单可靠，所以从电流保护算起，同时，考虑三段式保护的特点，短路点的确定非常重要。（1） I段：本线路末端短路（2） II段：相邻线路的末端短路（3） II段保护的灵敏度不够的话，考虑与相邻线路的II段相配合，则要计算下下条线路的末端故障电流5、 确定短路类型相间短路：三相短路和两相相间短路接地短路：单相接地短路和两相接地短路6、 将短路电流计算结果列表二、短路电流计算详细说明：注意点：（1）是继电保护的短路电流计算，忽略负荷电流，也就是说只看电源数目和电源的内阻抗；（2）短路计算都是稳态短路电流计算，系统给定的是发电机的次暂态电抗，直接用作稳态短路计算就可以了。1、相间短路电流计算：（1）最

18、大运行方式下，短路点的三相短路电流为其中，为等值电势，再将故障点的电流折算到所设计的保护线路上；（2）最大运行方式下，短路点的两相短路电流为其中，为等值电势，再将故障点的电流折算到所设计的保护线路上。2、接地短路的短路电流的求取步骤如下（1）确定变压器中性点的接地数目以确定最大最小运行方式（2）根据短路点的位置，画出正序，负序和零序网图（3）求出短路点的综合的各序阻抗（4）求出单相接地故障时故障点的零序电流：再将故障点的电流折算到所设计的保护线路上；（5）求出两相接地故障时故障点的正序电流：故障点的零序电流为：再将故障点的电流折算到所设计的保护线路上；（6）比较2个零序电流的大小，较大值作为整

19、定值的基础，较小值作为校验灵敏度的基础。3、短路电流计算过程中要注意的问题（1）电源等值时，会出现三角形-星形回路的转换（2）如果计算时变换过电路，那么，计算短路电流时要返回的，方法是回路法。第三节 整定计算一、 相间保护1、 电流保护，整定，灵敏度校验，时限（1） I段与短路电流有关（2） II段与I段相配合，且考虑分支系数（3） 躲开可能出现的最大负荷电流利用给定的线路的潮流值来计算额定电流负荷波动率按照10%，即2、 距离保护，整定，灵敏度校验，时限（1）I段与短路阻抗有关（2）II段与I段相配合（3）躲开可能出现的最小负荷阻抗（4）如果距离保护灵敏度不够，那么，就按照满足灵敏度的要求来

20、整定，时限抬高一个3、高频保护（1）高频闭锁距离保护，整定同上（2）高频闭锁方向保护，高频闭锁负序方向保护，整定同电流保护，可以看书查阅资料（3）分相电流差动保护，可以查阅继电保护装置说明书二、接地短路的保护1、零序电流保护（1）I段与零序电流有关，躲开本线路末端短路时的最大零序电流（2）II段与I段相配合，考虑零序电流的分支系数（3）有2种方法：A与相邻线路的II段相配合，常常灵敏度不一定足够B因为零序电流是故障分量，正常运行的时候几乎为0，所以可以考虑躲开相邻线路出口短路三相短路时的最大不平衡电流：其中，0.1为电流互感器的10%的误差；0.05为两侧电流互感器的同型系数，一般来说，输电线

21、路的电压等级相同，可以考虑选择相同型号的电流互感器2、接地距离保护，整定，灵敏度校验，时限（1）I段与短路阻抗有关（2）II段与I段相配合，并且考虑分支系数，可以只选一种分支系数来做，零序或者正序详细分析如下：1、 接地距离段与相邻线路距离段配合时，准确计算公式为： 按单相接地短路 按两相短路接地短路式中分别为正序、零序助增系数本线路、相邻线路零序补偿系数 本线路正序阻抗 相邻线路接地距离段阻抗定值、流过本线路的正序、零序、短路相电流假定时，可略去算式中最后一项，结果为（3）躲开可能出现的最小负荷阻抗（4）如果距离保护灵敏度不够，那么，就按照满足灵敏度的要求来整定，时限抬高一个3、高频保护（1

22、）高频闭锁距离保护，整定同上（2）高频闭锁负序方向保护，整定同电流保护，可以看书查阅资料（3）分相电流差动保护，可以查阅继电保护装置说明书第四节 装置选型根据前面的计算，可以完成装置的选型，可供大家选的产品说明书在电脑上。在这里要说明的就是，选好了型号，还要根据保护装置做整定，所以，要细看装置说明书，注意他们的技术数据，例如电流互感器的变比，电压互感器的变比以及整定值的步长。（1） 电流保护：将一次侧的电流除于电流互感器的变比：即如果计算电流为1.556安培，而装置提供的精度是0.1安培，那么，你的整定值应该是？考虑选择性（2） 距离保护将一次侧的阻抗折算到二次侧，即如果计算阻抗为1.556欧

23、姆，而装置提供的精度是0.1欧姆，那么，你的整定值应该是？（3） 按照装置有选择性地进行整定。第五节 保护的完善一、 自动重合闸方式的选取，超高压输电线路，一般都是综合重合闸二、 振荡闭锁方案的确定以及振荡闭锁装置的选用三、 PT二次回路断线监视装置四、 根据说明书画出二次接线图举例说明一下原理接线图如下展开图如下：第三章 中性点直接接地电网终端变压器的保护配置以及整定计算变压器保护的配置一、主保护：气体保护（瓦斯保护）-0.8MVA及以上的油浸式变压器；电流速断保护-6.3MVA及以下厂用工作变压器和并列运行的变压器；（本次课程设计里面没有该类型的保护）纵差保护-6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器；对于高压侧为330kV及以上的变压器，可以装设双重纵差保护；零序电流保护-中性点直接接地网络的变压器的接地保护；二、后备保护过电流保护；低电压启动的过电流保护；复合电压启动的过电流保护。第一节 短路电流计算同上面的介绍三相，两相短路计算，接地短路计算（要考虑变压器的接线方式，零序电流的存在与否）短路点的选择：一般都是变压器的低压侧（我们都是考虑终端变压器的保护）第二节 差动保护的整定（1） 各侧电流互感器