繼電保護(hù)距離保護(hù)整定計(jì)算

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)： 電氣093姓 名： 張阿蘭學(xué) 號(hào)： 200811133指導(dǎo)教師： 任麗苗蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2012 年 7月 7日1 設(shè)計(jì)原始資料1.1 具體題目圖1.1所示系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)以發(fā)電機(jī)變壓器組方式接入系統(tǒng)，最大開機(jī)方式為4臺(tái)機(jī)全開，最小開機(jī)方式為兩側(cè)各開1臺(tái)機(jī)，變壓器T5和T6可能2臺(tái)也可能1臺(tái)運(yùn)行。其參數(shù)為：E =115/kV , X 1.G 3=X 2.G 3=X 1.G 4=X 2.G 4=10；X 1. T 1X 1. T 4=10，X 0.T1X 0.T4=30, X 1.T5=X 1.T6=20, X 0.T

2、5=X 0.T6=40，L A -B =60km ，L B -C =40km ；線路阻抗Z 1=Z 2=0. 4/km，Z 0=1. 2/km，線路阻抗角均為75，I A -BLmax =I C -BLmax =300A ，負(fù)荷功率因數(shù)角為30K ss =1. 2，K re =1. 2，K rel =0.85，K rel =0.75，變壓器均裝有快速差動(dòng)保護(hù), 試對(duì)1、3進(jìn)行距離保護(hù)的設(shè)計(jì)。 圖1.1 電力系統(tǒng)示意圖1.2 要完成的內(nèi)容本文要完成的內(nèi)容是對(duì)線路的距離保護(hù)原理和計(jì)算原則的簡(jiǎn)述，并對(duì)線路各參數(shù)進(jìn)行分析及對(duì)保護(hù)1和保護(hù)3進(jìn)行距離保護(hù)的具體整定計(jì)算并注意有關(guān)細(xì)節(jié)。距離保護(hù)是利用短路時(shí)電

3、壓、電流同時(shí)變化的特征，測(cè)量電壓與電流的比值，反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離而工作的保護(hù)。2 題目分析與方案設(shè)計(jì)2.1 題目分析目前廣泛采用具有三段動(dòng)作范圍的時(shí)限特性。三段分別稱為距離保護(hù)的、段，距離保護(hù)的第段是瞬時(shí)動(dòng)作的，它的保護(hù)范圍為本線路全長(zhǎng)的8085%；不能保護(hù)全線路，所以采取段和段作為主保護(hù)，段作為后備保護(hù)。2.2 方案設(shè)計(jì)2.2.1 主保護(hù)配置距離保護(hù)段為無(wú)延時(shí)的速動(dòng)段，它應(yīng)該只反應(yīng)本線路的故障，下級(jí)線路出口發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)可靠不動(dòng)作。在距離保護(hù)段整定時(shí)，應(yīng)考慮分支電路對(duì)測(cè)量阻抗的影響，同時(shí)帶有高出一個(gè)t 的時(shí)限，以保證選擇性。2.2.2 后備保護(hù)配置為了作為相鄰線路的保護(hù)裝置和斷

4、路器拒絕動(dòng)作的后備保護(hù)，同時(shí)也作為距離段與距離段的后備保護(hù)，還應(yīng)該裝設(shè)距離保護(hù)第段。3 保護(hù)的配合及整定計(jì)算3.1 主保護(hù)的整定計(jì)算3.1.1 距離保護(hù)的整定動(dòng)作值(1 整定保護(hù)14的距離段由題目已知條件計(jì)算可得AB 的正序阻抗Z AB =Z 1L A -B =0.460(1+33%=31.92線路BC 的正序阻抗Z BC =Z 1L B -C =0. 440=16可得保護(hù)1，2的距離保護(hù)段的整定值 Z set =K 2 1.2rel Z A B =0. 8531. 92=27. 13保護(hù)3，4的距離保護(hù)段的整定I I Z set3,4=K rel Z BC =0. 8516=13. 6(2

5、整定保護(hù)1、3的距離保護(hù)段 保護(hù)1、3接地距離段的分支系數(shù)的計(jì)算由于整個(gè)線路左端只裝有發(fā)電機(jī)G2，右端只裝有發(fā)電機(jī)G4，所以沒有最大，最小分支系數(shù)，線路計(jì)算中分支系數(shù)按K b.min =1 計(jì)算，在距離段的整定計(jì)算中K 1b.min =2.92，在距離段的整定計(jì)算K 3b.max =1.63計(jì)算。 保護(hù)1距離段的整定計(jì)算a 當(dāng)與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù)段相配合時(shí), 得II II Z =K （Z +K Z ）=0. 75(31. 92+113. 6 =34. 14 set.1rel A B 1b set.3b 當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合時(shí)，得II II Z set.1=K rel （Z A B

6、+K 1b.min Z t ）=0. 75(31. 92+2.9220 =67.74比較二者，取整定值較小的一個(gè)，所以取II Z set.1=34.14 保護(hù)3距離段的整定計(jì)算a 當(dāng)與相鄰下級(jí)線路距離保護(hù)段相配合時(shí), 得II II I Z set, =32. 349 3=K rel (Z BC +K 3b Z set.2 =0. 75(16+127. 132b 當(dāng)與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合時(shí)，得II II Z =K (Z BC +K 3b.min Z t =0. 75(16+1. 3920 =32. 85 set.4rel比較二者，取整定值較小的一個(gè)，所以取II Z set. 3=32. 3

7、493.1.2 動(dòng)作時(shí)間(1 保護(hù)13距離保護(hù)段的動(dòng)作時(shí)間由于保護(hù)段瞬時(shí)動(dòng)作，所以保護(hù)14距離保護(hù)段的動(dòng)作時(shí)間它的動(dòng)作時(shí)限為t ，是斷路器固有的動(dòng)作時(shí)間，約為0.5秒。(2 保護(hù)1、3的距離保護(hù)段的動(dòng)作時(shí)間 保護(hù)1的距離保護(hù)段的動(dòng)作時(shí)間II t 1=t 3+t =0. 5+0. 5=1s II 保護(hù)3的距離保護(hù)段的動(dòng)作時(shí)間II t 3=t 1I +t =0. 5s3.1.3 靈敏度校驗(yàn)(1 保護(hù)14距離保護(hù)段的靈敏度校驗(yàn)由阻抗整定計(jì)算可得，保護(hù)的段就只能保護(hù)線路全長(zhǎng)的80%-85%，所以保護(hù)14距離保護(hù)段的靈敏度為0.8-0.85。(2 保護(hù)1、3的距離保護(hù)段的靈敏度校驗(yàn) 保護(hù)1的距離保護(hù)段的

8、靈敏度校驗(yàn)K sen 34.14Z set.1=1.07<1.25 31.92Z AB不滿足靈敏度要求。由于靈敏度不滿足要求，則距離保護(hù)1的段應(yīng)改為與相鄰元件保護(hù)3的段配合，則II II II Z set1=K rel (Z A B +K 1b.mim Z set3 =0.75(31.92+132.349 =48.2II 48.2Z set.1=1.51>1.25 31.92Z AB K sen則滿足靈敏度的要求 保護(hù)3的距離保護(hù)段的靈敏度校驗(yàn)K sen滿足靈敏度的要求 II 32. 349Z set.3=2. 02>1. 25 16Z BC3.2 后備保護(hù)的整定計(jì)算3.2.

9、1 阻抗的整定計(jì)算(1 保護(hù)1距離段的整定計(jì)算保護(hù)1距離段的整定計(jì)算按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗整定，即Z L.min =U L.min 0. 9110=190. 53 I L.max 0. 3電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 Z s e t.1 = III Z L .m in K re l K s s K re c o s ( j s e t - j L 取 K rel = 1 .2 ， K ss = 1 . 2 ， K re = 1 . 2 和 j set = 75 o ，j L = 30 o ，于是 Z set ×1 = III 190 . 53 1 . 2 ´ 1 .

10、 2 ´ 1 . 2 cos( 75 o - 30 o = 155 . 93 W (2 保護(hù) 3 距離段的整定計(jì)算 距離段的整定阻抗按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗整定，即 Z set.3 = 190 . 53 1 . 2 ´ 1 . 2 ´ 1 . 2 cos ( 75 ° - 30 ° = 155 . 93 W 3.2.2 動(dòng)作時(shí)間 (1 保護(hù) 1 距離保護(hù)段的動(dòng)作時(shí)間 保護(hù) 1 距離段的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)與相鄰設(shè)備保護(hù)配合，即 t1 III = t 3 + t = 0 . 5 s + 0 . 5 = 1s III (2 保護(hù) 3 距離保護(hù)段的動(dòng)作時(shí)

11、間 保護(hù) 3 距離保護(hù)段的動(dòng)作時(shí)間與相鄰設(shè)備保護(hù)配合，即 t3 III = t 1 + t = 0 .5 + 0 . 5 = 1s III 3.2.3 靈敏度校驗(yàn) (1 保護(hù) 1 的距離保護(hù)段的靈敏度校驗(yàn) 作為近后備， 本線路末端短路時(shí)靈敏系數(shù)： K sen(1 = Z set1 Z AB III = 155 . 93 31 . 92 = 4 . 89 > 1 . 5 作為遠(yuǎn)后備，相鄰變壓器末端短路時(shí)靈敏系數(shù)： K sen(2 = Z set1 Z AB + K b Z next III = 155 . 93 31 . 92 + 1 . 63 ´ 16 = 2 . 68 >

12、; 1 . 2 綜上計(jì)算，不管何種原因?qū)е碌亩搪罚`敏度校驗(yàn)都滿足要求。 (2 保護(hù) 3 的距離保護(hù)段的靈敏度校驗(yàn) 作為近后備，本線路末端短路時(shí)靈敏系數(shù)： -5- 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 K sen(1 = Z set. 3 Z BC III = 155 . 93 16 = 9 . 74 > 1 . 5 作為遠(yuǎn)后備，相鄰設(shè)備末端短路時(shí)靈敏系數(shù)： K sen(2 = Z set. 3 Z BC + K b.min III = Z next 155 . 93 16 + 1 . 63 ´ 31 . 92 = 2 . 29 > 1 . 2 綜上計(jì)算，不同短路情況下靈敏度校驗(yàn)

13、都滿足要求。 整定計(jì)算匯總?cè)绫?1 所示。 表 1.整定計(jì)算匯總 整定計(jì)算 主保護(hù) 段 保護(hù) 1 保護(hù) 3 段 保護(hù) 1 保護(hù) 3 后備保護(hù) 段 保護(hù) 1 Z s e ×1 . 2= 27 . 132 W t I 動(dòng)作時(shí)間 t1 = 0 s t3 =0s t 1 = 1s II 靈敏度校驗(yàn) 0 . 8 - 0 . 85 不滿足要求 0 . 8 - 0 . 85 不滿足要求 Z set ×3.4 = 13.6 W Z set.1 = 34 . 14 W II K sen = 1.51 滿足要求 K s e n= 2 . 0 2滿足要求 Z set.3 = 32 . 349 W

14、 II t3 = 0 . 5 s II Z set ×1 = 155.93 III t1 I I I = 1s K sen(1 = 4 . 89 滿足要求 K sen(2 = 2 . 68 滿足要求 保護(hù) 3 Z set.3 = 155 . 93 W III t3 I II = 1s K sen(1 = 9 . 74 滿足要求 K sen(2 = 2 . 29 滿足要求 4 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇 根據(jù)電流互感器安裝處的電網(wǎng)電壓、最大工作電流和安裝地點(diǎn)要求，本設(shè)計(jì)選型號(hào) 為 LCWB6-110W2 屋外型電流互感器。根據(jù)電壓等級(jí)，本設(shè)計(jì)中選型號(hào)為為 YDR-110 的電壓互感器。本設(shè)計(jì)中

15、時(shí)間繼電器選其型號(hào)為 H3CR-G8EL 的 AC220V、嵌入式、限 時(shí)動(dòng)作的繼電器。 5 二次原理圖的繪制 從以上整定計(jì)算得段保護(hù)不能保護(hù)全長(zhǎng)，所以將段和段作為主保護(hù)，段 作為后備保護(hù)，二次展開原理接線圖如圖 5.1 所示。 -6- 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 QF KSI KCO KS KS KT 1 1 1 KT KZaI KZcI KZa KZc KZc KZb TAa TAc 圖 5.1 原理接線圖 6 保護(hù)的評(píng)價(jià) 從對(duì)繼電保護(hù)所提出的基本要求來(lái)評(píng)價(jià)距離保護(hù)，可以得出如下幾個(gè)主要的結(jié)論： (1距離段是瞬時(shí)動(dòng)作的，但是它只能保護(hù)線路全長(zhǎng)的 80%-85%，因此，兩端合 起來(lái)就使得在 30%-40%線路長(zhǎng)度內(nèi)的故障不能從兩端瞬時(shí)切除，在一端需經(jīng)過(guò) 0.5s 的 延時(shí)才能切除。 220kV 及以上電壓的網(wǎng)絡(luò)中， 在 這有時(shí)候不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的 要求，因而，不能作為主保護(hù)來(lái)應(yīng)用。 (2由于阻抗繼電器同時(shí)反應(yīng)于電壓的降低和電流的增大而動(dòng)作，因此，距離保護(hù)較 電流、電壓保護(hù)具有較高的靈敏度。此外，距離段的保護(hù)范圍不受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化 的影響，其它兩段