继电保护课程设计(三段电流保护)

继电保护原理课程设计报告评语：考勤（10）守纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专业：电气工程及其自动化班级：电气1103姓名：郭振学号：201109318指导教师：徐金阳兰州交通大学自动化与电气工程学院2014年7月11日继电保护原理课程设计报告11设计原始资料1.1具体题目如图1.1所示网络，系统参数为E=115/3kV，1GX=15Ω，2GX=10Ω，3GX=10Ω，1L=60km，3L=40km，CBL=50km，DCL=30km，EDL=20km，线路阻抗0.4Ω/km，IrelK=1.2，IIrelK=IIIrelK=1.15，maxCBI=300A，maxDCI=200A，maxEDI=150A，ssK=1.5，reK=0.85。图1.1系统网络图试对线路进行三段电流保护的设计。（说明：本报告将完成对2和5处的保护设计）1.2要完成的内容（1）短路电流计算（系统运行方式的考虑、短路类型的考虑）；（2）保护配合及整定计算；（3）对保护的评价。2设计要考虑的问题2.1短路电流计算规程在决定保护方式前，必须较详细地计算各短路点短路时，流过有关保护的短路电流，然后根据计算结果，在满足《继电保护和自动装置技术规程》和题目给定的要求条件下，尽可能采用简单的保护方式。其计算步骤及注意事项如下：继电保护原理课程设计报告2（1）系统运行方式的考虑需考虑发电容量的最大和最小运行方式。（2）短路类型的考虑相间短路保护的整定计算应取系统最大运行方式下三相短路电流，以作动作电流整定之用；而在系统最小运行方式下计算两相短路电流，以作计算灵敏度之用。2.2保护方式的选取及整定计算选用保护方式时，可先选择主保护，然后选择后备保护。通过整定计算，检验能否满足灵敏性和速动性的要求。当灵敏度不能满足要求时，在满足速动性的前下，可考虑利用保护的相继动作，以提高保护的灵敏性。后备保护的动作电流必须配合，要保证较靠近电源的上一元件保护的动作电流大于下一元件保护的动作电流，且有一定的裕度，以保证选择性。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：LXZ其中，Z—线路单位长度阻抗；L—线路长度。所以，将数据代入公式可得各段线路的线路阻抗分别为：L11600.424()XZL)(16404.03L3LZX)(20504.0CBBCLZX)(12304.0DCCDLZX)(8204.0EDDELZX经分析可知，最大运行方式时有两台发电机运行，线路L1、L3运行，由题意知1G、3G连接在同一母线上，则smin11G3L3()||()(1524)||(1016)15.6GLXXXXX其中，符号“||”表示并联的意思。最小运行方式，有3G和3L运行，相应地有：)(261610L3G3max.XXXs继电保护原理课程设计报告33.2短路电流的计算3.2.1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：Kmin.max.ZZEIsk节点BCDEmax.kI(kA)4.261.871.401.20其中，E—系统等效电源的相电动势；KZ—短路点至保护安装处之间的阻抗；min.sZ—保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；K—短路类型系数、三相短路取1，两相短路取23。3.2.2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：φkminSmaxL32EIZZ节点BCDEmin.kI（kA）2.211.250.990.87其中，E—系统等效电源的相电动势；smaxZ—保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；LZ—短路点到保护安装处之间的阻抗。4保护的配合及整定计算4.1主保护的整定计算4.1.1保护Ⅰ段的计算(1)对于保护2的速断定值为：kA68.140.12.1k.D.maxrel2.setIKIⅠⅠ此时的动作时间t=0s(2)对于保护5的速断定值为：继电保护原理课程设计报告4kA06.316103/1152.1L3G35.XXEKIrelsetⅠⅠ此时的动作时间t=0s。4.1.2保护Ⅱ段动作电流的计算限时电流速断定值根据如下公式可以计算：ⅠsetⅡrelⅡsetIKI其中，ⅡrelK—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：kA66.120.12.115.1maxk.E.2.IKKIrelrelsetⅠⅡⅡ保护2处的灵敏度系数为：3.160.066.199.02.min..2.ⅡⅡsetDksenIIK即不满足要求。（2）同理保护5的限时电流速断定值为：①与保护3的Ⅰ段相配合保护3的Ⅰ段电流整定值为：kA24.2max..3.CkrelsetIKIⅠⅠ保护5的Ⅱ段电流整定值为：kA58.224.215.13.5.ⅠⅡⅡsetrelsetIKI②与保护8的Ⅰ段相配合发电机的短路电流值为：kA33.12416103/115133max.LLGkXXXEI保护8的Ⅰ段电流整定值为：kA60.133.12.1max.8.krelsetIKIⅠⅠ保护5的Ⅱ段电流整定值为：kA84.160.115.18.5.ⅠⅡⅡsetrelsetIKI比较后取两值较大者：kA58.25.ⅡsetI保护5处的灵敏度系数为：继电保护原理课程设计报告53.186.058.221.25.min..5.ⅡⅡsetBksenIIK也不满足要求。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：IIIrelssL.maxsetrIeIIKKIIK其中，ⅢrelK—可靠系数，取值为1.15；ssK—可靠系数，取值为1.5；reK—可靠系数，取值为0.85。所以有:kA304.085.01505.115.1max2.reEDssrelsetKIKKIⅢ对于5的Ⅲ段存在分支系数，因此，线路L1的最大电流值为：A18039/65300bmax.BCmax.L1KII所以有：kA365.0max.L15.ressrelsetKIKKIⅢⅢ4.2.2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：)(15.05.0Ⅲ1st)(5.15.0Ⅲ1Ⅲ2stt)(5.25.05.0Ⅲ2Ⅲ5stt4.2.3灵敏度校验灵敏度的计算公式为：继电保护原理课程设计报告6Ⅲsetk.minsenIIK保护2作为远后备保护的灵敏度为：2.186.2304.087.02.min..2.ⅢⅢsetEksenIIK满足作为远后备保护灵敏度的要求。保护5作为远后备保护的灵敏度为：2.171.2365.099.05.min..5.ⅢⅢsetDksenIIK满足作为远后备保护灵敏度的要求。5二次展开原理图的绘制5.1保护测量电路展开图中交流回路和直流回路分开表示，分别如图5.1和图5.2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回路情况分别画在途中不同的位置上，但任然用同一个符号标注，以便查对。在展开图中，继电器线圈和出点的连接尽量按故障后的动作连接，自左而右，自上而下的排列。TAaⅠTAaTAaⅡⅢTAaTAcTAcTAcⅠⅡⅢKAbⅢTAc交流电流回路图5.1保护交流电流回路图5.2保护跳闸电路继电保护原理课程设计报告7QF+wc-wcKAaKAbKAcⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅢKTⅡKTⅢKCOKSIKAaKAcKAaKAcKTⅡKTⅢKSⅡKSⅢKCOYR电流速断保护限时电流速断保护过电流保护跳闸回路图5.2保护直流回路展开图6保护的评价在做继电保护配置时我们应该使配置的结果满足继电保护的基本要求，就是要保证可靠性、选择性、速动性和灵敏性。可是这四个指标在很多情况下是互相矛盾的，因此我们要根据实际情况让它们达到一定的平衡即可。通过设计过程可以看出，在运行方式变化很大的110kV多点原系统中，最大运行方式下三相短路的短路电流与最小运行方式下得两相的短路电流相差很大。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值很大，最小运行方式下灵敏度不能满足要求。限时电流速断保护的定值必须与下一级线路电流速断保护的定值相配合，所以其定值也很大，灵敏度也均不能满足要求。过电流整定按照躲过最大负荷电流整定，其动作之受运行方式的限制不大，作为近后备和远后备灵敏度都能满足要求，一般采用受运行方式变化影响很小的距离保护。继电保护原理课程设计报告8参考文献[1]张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005.[2]王永康.继电保护与自动装置[M].北京:中国铁道出版社,1986.