35kv电网继电保护课程设计

35kv电网继电保护课程设计摘要本次课程设计的题目是35KV电网继电保护设计——距离保护。主要任务是为保证电网的安全运行,需要对电网配置完善的继电保护装置.根据该电网的结构、电压等级、线路长度、运行方式以及负荷性质的要求，给35KV的输电线路设计合适的继电保护。根据给定的相关数据，首先设计了输电线路图，然后进行整定计算。根据对距离保护I，II，III段保护的整定计算，熟悉距离保护的基本原理。根据这次设计总结距离保护的优缺点。并对这次设计进行总结。关键词：35kv继电保护、整定计算、故障分析、短路电流计算车辆与动力工程学院课程设计说明书1第一章概论.........................................................................................21.1继电保护的基本概念..............................................................................2第二章距离保护的要求...................................................................32.1电力系统距离保护.................................................................................32.1.1距离保护概念及适用范围..................................................................32.1.2距离保护的时限特性..........................................................................32.2阻抗继电器.............................................................................................4第三章距离保护的计算.....................................................................53.1系统电路图.............................................................................................53.2短路电流计算.........................................................................................53.3距离保护的整定.....................................................................................83.4本设计的具体计算................................................................................133.4.1距离保护I段的整定计算................................................................133.4.2距离保护II段的整定计算和校验..................................................133.4.3距离保护III段的整定计算和校验................................................14第四章距离保护的评价...................................................................154.1距离保护的优缺点和应用范围............................................................15第五章设计心得...............................................................................16参考文献.............................................................................................17车辆与动力工程学院课程设计说明书2第一章概论1.1继电保护的基本概念在电力系统运行中，外界因素（如雷击、鸟害等）、内部因素（绝缘老化，损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：单相接地；三相接地；两相接地；相间短路；短路等。电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同步谐振，同步发电机短时失磁异步运行等。电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件。继电保护的基本任务：（1）自动迅速，有选择的跳开特定的断路器（2）反映电气元件的不正常运行状态电力系统对继电保护的基本要求：速动性，选择性，灵敏性,可靠性。车辆与动力工程学院课程设计说明书3第二章距离保护的要求2.1电力系统距离保护2.1.1距离保护概念及适用范围距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗）。并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。该装置的主要元件为距离（阻抗）继电器，它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障线路。用电压与电流的比值(即阻抗)构成的继电保护，又称阻抗保护，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值：U/I=Z，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。距离保护分为接地距离保护和相间距离保护等。距离保护分的动作行为反映保护安装处到短路点距离的远近。与电流保护和电压保护相比，距离保护的性能受系统运行方式的影响较小。距离保护分为接地距离保护和相间距离保护等。距离保护适用于35kv及以上的电压等级电路。2.1.2距离保护的时限特性距离保护一般都作成三段式，第1段的保护范围一般为被保护线路全长的80％～85％，动作时间Ⅰt为保护装置的固有动作时间。第Ⅱ段的保护范围需与下一线路的保护定值相配合，一般为被保护线路的全长及下一线路全长的30％～40％，其动作时限Ⅱt要与下一线路距离保护第1段的动作时限相配合，一般为0．5s左右。第Ⅲ段为后备保护，其保护范围较长，包括本线路车辆与动力工程学院课程设计说明书4和下一线路的全长乃至更远，其动作时限Ⅲt按阶梯原则整定。2.2阻抗继电器阻抗继电器针对的是线路的阻抗而言，故而分析线路阻抗是非常必要的。通常起动元件采用过电流继电器或阻抗继电器。为了提高元件的灵敏度,也可采用反应负序电流或零序电流分量的复合滤过器来作为起动元件。车辆与动力工程学院课程设计说明书5第三章距离保护的计算3.1系统电路图图3-13.2短路电流计算当K2点发生短路时，短路电流的计算如下：最大运行方式下，K2点短路的等值电路图车辆与动力工程学院课程设计说明书6图3-2-1等值简化电路图图3-2-2最大运行方式下k2短路时，A电站、C电站到短路点的转移电抗分别为：XAK=5.333/2+0.75=3.417XCK=0.292+0.876+0.75+4/2=3.918A电站、C电站到短路点的计算电抗为：XJSA=3.417×(2×3/0.8)/100=0.256XJSC=3.918×(2×4/0.8)/100=0.391查运算曲线图，得A、C短路电流标幺值为：车辆与动力工程学院课程设计说明书7IA0.2*=3.175IC0.2*=2.412有名值为：IAK0.2=3.175×15/(37×)=0.74KAICK0.2=2.412×10/(37×）=0.38KA最小运行方式下，K2点短路的等值电路图图3-2-3等值简化电路图：图3-2-4车辆与动力工程学院课程设计说明书8最小运行方式下k2短路时，A电站、C电站到短路点的转移电抗分别为XAK=0.75+5.333=6.083XCK=0.292+0.876+0.75+4=5.917计算电抗为XJSA=6.083×3.75/100=0.228XJSC=5.917×5/100=0.30查运算曲线图，得A、C短路电流标幺值为IB0.2*=3.433IC0.2*=2.950有名值为IAK0.2=3.433×3.75/(37×）=0.201KAICK0.2=2.950×5/(37×）=0.23KA按照上述方法，可求得K3、K4、K5、K6、K7、K8点短路时相应的短路电流。3.3距离保护的整定（1）距离I段的整定距离保护Ⅰ段无延时的速动段它应该只反映本线路的故障，下级出口处发生短路故障时应可靠不动作，所以测量元件的阻抗整定应该躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定。即1zLKZBAIrelIset其中IrelK1因为距离保护是欠量保护，考虑到继电器误差、互感器误差和参数测量等误差等因素一般取0.8~0.85是被保护线路的长度是被保护线路单位长度的正序阻抗车辆与动力工程学院课程设计说明书9（2）距离Ⅱ段的整定1、分支电路对测量阻抗的影响。在距离保护Ⅱ段整定时，类同于电流保护，应考虑分支电路对测量阻抗的影响，如图所示。（a）助增分支电路对测量阻抗的影响（b）外汲分支电路对测量阻抗的影响图中k1点发生三相短路时，保护1处的测量阻抗为kbABABkBCABABABAmZKZIZIZIIUZ1式中kZ：母线B与短路点之间线路的正序阻抗；bK：分支系数。在助增分支电路和外汲分支电路中bK不同。2、Ⅱ段的整定阻抗。距离保护Ⅱ段的整定阻抗，应按照以下两个原则进行计算。（1）与相邻线路距离保护Ⅰ段相配合。距离Ⅱ段的整定阻抗为：2.min.1.setbABrelsetZKZKZ车辆与动力工程学院课程设计说明书10式中，relK为可靠系数，一般取0.8；（2）与相邻变压器的快速保护相配合。距离Ⅱ段的整定阻抗为：tbABrelsetZKZKZmin.1.relK为可靠系数，考虑变压器阻抗误差较大，一般取0.7～0.75。当被保护线路末端母线上既有出线又有变压器时，距离Ⅱ段的整定阻抗应分别按上述两种情况计算，取其中的较小者作为整定阻抗。3、灵敏度校验距离保护Ⅱ段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足25.1ABsetsenZZK如果senK不满足要求，则距离保护1的Ⅱ段应改为与相邻元件的保护Ⅱ段相配合，计算方法与上面类似。4、动作时间的整定距离保护Ⅱ段的动作时间，应与之配合的相邻元件保护动作时间大一个时间级差t，即tttx)(21式中)(2xt为与本保护配合的相邻元件保护段（x为Ⅰ或Ⅱ段）最大的动作时间。（3）距离Ⅲ段的整定车辆与动力工程学院课程设计说明书111、Ⅲ段的整定阻抗。距离保护第Ⅲ段的整定阻抗，按以下几个原则计算：（1）按与相邻下级线路距离保护Ⅱ段配合时，Ⅲ段的整定阻抗为II2.min.1.setbABrelsetZKZKZ可靠系数relK的取法与Ⅱ段整定中类似，分支系数bK应取各种情况下的最小值。如果与相邻下级线路距离保护Ⅱ段配合灵敏系数不满足要求，则应改为与相邻下级线路