繼電保護(hù)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告2946

如圖1所示網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)參數(shù)為：=115/kV，X=15Ω、X=10Ω、X=10Ω,L=L=60km、L=40km，L=50km,L=30km，L=20km，線路阻抗0.4Ω/km，===0.85，I=300A、C-DD-EI=200A、I=150A，K=1.5，K=0.85B-C.maxC-D.maxD-CEmaxSSreBA98L1ECDG1G23215L34G3圖1某線路接線圖試對線路L1、L2、L3進(jìn)行距離保護(hù)的設(shè)計(jì)（選擇計(jì)算3、5處保護(hù)）。1.2要完成保護(hù)設(shè)計(jì)內(nèi)容距離保護(hù)是利用短路時(shí)電壓、電流同時(shí)變化的特征，測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)。本設(shè)計(jì)要完成的內(nèi)容是：（1）對線路的距離保護(hù)原理和設(shè)計(jì)原則的簡述，并對線路各參數(shù)進(jìn)行分析及對線路L1、L2、L3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)，并對圖中3和5處的保護(hù)進(jìn)行計(jì)算選擇，設(shè)計(jì)以上兩處的保護(hù)。（2）同時(shí)對以上兩處的住保護(hù)、后備保護(hù)所需要的互感器以及繼電器進(jìn)行選擇，簡述原因。（3）畫出保護(hù)測量回路，跳閘回路原理圖。1頁腳內(nèi)容2設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容的保護(hù)規(guī)程及配置2.1設(shè)計(jì)規(guī)程距離保護(hù)在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，并不需要他們動作，而在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常情況時(shí)，需要繼電保護(hù)裝置判斷準(zhǔn)確、行為迅速、反應(yīng)靈敏、動作可靠，從而提高電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，在我國，對于繼電保護(hù)的要求稱為“保護(hù)四性”，即可靠性、選擇性、速動性、靈敏性。距離保護(hù)有以下優(yōu)點(diǎn)：①靈敏。因?yàn)樽杩筞=U/I，阻抗繼電器反映了正常情況與短路時(shí)電流、電壓值的流I增大，電壓U降低，因此阻抗Z減小很多。②保護(hù)范圍與選擇性基本不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響。由于短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的阻抗取決于短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的電距離，基本上不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，因此，距離保護(hù)的保護(hù)范圍與選擇性基本上不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響。③迅速動作范圍長。距離保護(hù)的保護(hù)范圍比電流速斷保護(hù)范圍長，距的保護(hù)范圍比限時(shí)電流速斷保護(hù)范圍長，因而距離保護(hù)迅速動作的度較高變化，短路時(shí)電第一段離保護(hù)第二段范圍長。距離保護(hù)比電流保護(hù)當(dāng)采用距離保護(hù)。復(fù)雜，投資多，但由于上述優(yōu)點(diǎn)，在電流保護(hù)下不能滿足技術(shù)要求的情況下應(yīng)2.2本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置2.2.1主保護(hù)配置選用三段式距離保護(hù)，距離（1）距離就只能保護(hù)線路全長的80%～85%，這是一個最大的缺點(diǎn)，為了切除本線路末端15%～20%范圍以內(nèi)的故障，就需要設(shè)置距離保護(hù)Ⅱ段。（2）距離整定值的選擇和限時(shí)電流速斷相似，即應(yīng)使其不超出下一條線路距離保護(hù)范圍，同時(shí)帶有高個的時(shí)限，以保證選擇性。Ⅰ段和距離Ⅱ段作為主保護(hù)。Ⅰ段保護(hù)的Ⅰ段Ⅱ段Ⅰ段的出一2.2.2后備保護(hù)配置為了作為相鄰線路的保護(hù)裝置和斷路器拒絕動作的后備保護(hù)，離Ⅰ段與Ⅱ段的后備保護(hù)，還應(yīng)該裝設(shè)距離保護(hù)Ⅲ段。距離Ⅲ段，整定值與過電流保護(hù)相似，其啟動阻抗要按與相鄰下級線路距離保護(hù)Ⅱ段或Ⅲ段配合整定，動同時(shí)也作為距2頁腳內(nèi)容作時(shí)限還按照階梯時(shí)限特性來選擇，并使其比距離Ⅲ段保護(hù)范圍內(nèi)其他各級保護(hù)Z=·=0.4×50=20Ω,=·=0.4×30=12Ω，B-C=·=0.4×20=8Ω。等效電路圖：AB9824Ω15ΩG1CDE21310Ω10Ω20Ω12Ω8ΩG25416Ω圖2等效電路圖3.1保護(hù)的整定計(jì)算(1)距離保護(hù)Ⅰ段的整定值計(jì)算：=(3-1)式中,為距離Ⅰ段的整定阻抗；為被保護(hù)線路的長度；為被保護(hù)線路單位長度阻抗0.4Ω/km；為可靠系數(shù)，題中取0.85。(2)距離保護(hù)Ⅱ段：①整定值計(jì)算（與相鄰線路距離保護(hù)Ⅰ段相配合）：=+）(3-2)式中，為當(dāng)前被保護(hù)線路的下一段線路Ⅰ段阻抗整定值；為可靠系數(shù)，為確保在各種運(yùn)行方式下保護(hù)Ⅱ段范圍不會超過下一段保護(hù)Ⅰ段范圍；3頁腳內(nèi)容為分支系數(shù)，因?yàn)榫嚯x保護(hù)是欠壓保護(hù)，應(yīng)取各種情況下的最小值。②靈敏度校驗(yàn)：③動作延時(shí)：(3)距離保護(hù)Ⅲ段的整定值計(jì)算：①整定阻抗為分支系數(shù)，因?yàn)榫嚯x保護(hù)是欠壓保護(hù)，應(yīng)取各種情況下的最小值；考慮到電動機(jī)自啟動的情況下，保護(hù)Ⅲ段必須立即返回的要求，若采用全阻式中，為可靠系數(shù)，取=0.85；為返回系數(shù)，取=0.85；為電動機(jī)自啟動系數(shù)，取=1.5。a．作為近后備時(shí)：b．作為遠(yuǎn)后備時(shí)：1.2(3-9)式中，為相鄰線路的阻抗；4頁腳內(nèi)容為分支系數(shù)最大值，以保證在各種運(yùn)行方式下保護(hù)動作的靈敏性。3.1.1保護(hù)3的距離保護(hù)與整定計(jì)算(2)動作延時(shí)：=0s(第I段實(shí)際動作時(shí)間為保護(hù)裝置固有的動作延時(shí))2．保護(hù)3處Ⅱ段保護(hù)的整定計(jì)算(1)整定阻抗：(3-2)，此時(shí)=1(為了確保各種運(yùn)行方式下保護(hù)3的Ⅱ段范圍不超)=0.85×(20+10.2)=25.67Ω距離保護(hù)II段，應(yīng)能保護(hù)線路的全長，本線路末端短路時(shí)，應(yīng)有足夠的靈敏度。考慮到各種誤差因素，要求靈敏系數(shù)應(yīng)滿足式(3-3)===1.281.25按式，則因?yàn)槔^電器取為全阻抗圓特性，按式，則距離保護(hù)Ⅲ段，既作為本線路Ⅰ、Ⅱ段保護(hù)的近后備保護(hù)，又作為相鄰下級線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，靈敏度應(yīng)分別進(jìn)行校驗(yàn)。作為近后備保護(hù)時(shí)，按本線路末端短路進(jìn)行校驗(yàn)，根據(jù)式得：5頁腳內(nèi)容作為遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，按相鄰線路末端短路進(jìn)行校驗(yàn)（其中），根據(jù)式得：因?yàn)榫嚯x保護(hù)Ⅲ段一般不經(jīng)振蕩閉鎖，其動作延時(shí)不應(yīng)該小于最大的振蕩周保護(hù)的距離保護(hù)與整定計(jì)算．保護(hù)處Ⅰ段保護(hù)的整定計(jì)算(1)根據(jù)式，保護(hù)處的阻抗整定值為：=0.85×16=13.6Ω=0.85×20=17Ω(2)動作延時(shí)：=0s(第I段實(shí)際動作時(shí)5處Ⅱ段保護(hù)的整定計(jì)算如圖3所示為整定距離間為保護(hù)裝置固有的動作延時(shí))2．保護(hù)Ⅱ段時(shí)求的等值電路。ABXG1ZL1G1XG20.15ZB-C0.85ZB-CI3G2I5XG3ZL3G3圖3整定距離Ⅱ段時(shí)求的等值電路的計(jì)算如下：==×==1.87(1)整定值計(jì)算（與相鄰線路距離保護(hù)Ⅰ段相配合）：根據(jù)式得：=+)=0.85(400.4+1.8717)=40.62Ω6頁腳內(nèi)容）=0.85距離保護(hù)Ⅲ段，既作為本線路Ⅰ、Ⅱ段保護(hù)的近后備保護(hù)，又作為相鄰下級作為近后備保護(hù)時(shí)，按本線路末端短路進(jìn)行校驗(yàn)，根據(jù)式得：），根值，根據(jù)式可得：=127.0231.76Ω滿足靈敏性條件，所以保護(hù)3的Ⅲ段和保護(hù)5的Ⅲ段相配合：=(16+1.87127.02)=215.50Ω再根據(jù)式得：==4.041.2滿足要求。7頁腳內(nèi)容4.1電流互感器的選擇假設(shè)互感器安裝地點(diǎn)在屋內(nèi)，安裝處線路Imax=350A，電網(wǎng)的額定電壓I（A）maxI為電流互感器一次側(cè)額定電N1流。由此可選型號為LCWB-110屋外型電流互感器，變比為400/5，準(zhǔn)確級0.5，額定阻抗Z=0.4Ω，熱穩(wěn)定倍數(shù)K=75，動穩(wěn)定倍數(shù)K=135。tes熱穩(wěn)定校驗(yàn)：（KtI）Q2IKN1esM4.2電壓互感器的選擇根據(jù)電壓等級選型號為JDR-110的電壓互感器，變比為110000/100。4.2繼電器的選擇繼電器型號的選擇如下：DZB-12B出口中間繼電器，DS-22時(shí)間繼電器，DXM-2A信號繼電器。5原理圖的繪制5.1保護(hù)測量回路測量部分是距離保護(hù)的核心，對它的要求是在系統(tǒng)故障的情況下，快速、準(zhǔn)確地測定出故障方向和距離，并與預(yù)先設(shè)定的保護(hù)范圍相比較，區(qū)內(nèi)故障時(shí)給出動作信號，區(qū)外故障時(shí)不動作。在傳統(tǒng)的模擬是距離保護(hù)中，實(shí)現(xiàn)故障距離測量8頁腳內(nèi)容DEVICECODES和比較的電路元件，稱為阻抗繼電器。具體由阻抗繼電器實(shí)現(xiàn)的保護(hù)測量電路有兩種：絕對值比較原理的實(shí)現(xiàn)以及相位比較原理的實(shí)現(xiàn)(如下圖4及圖5所示)。這兩種測量電路都是模擬式的實(shí)現(xiàn)方式，在模擬式距離保護(hù)中，絕對值比較原理是以電壓比較的形式實(shí)現(xiàn)的。與絕對值比較原理的實(shí)現(xiàn)方法類似，模擬式保護(hù)的相位比較原理也是以電壓比較的形式實(shí)現(xiàn)的。所不同的是，絕對值比較原理的實(shí)現(xiàn)是在絕對值比較電路中比較兩個參量的大小，而相位比較原理的實(shí)現(xiàn)是在相位比較電路中比較兩個參量的相位。TAURR.0.5KI.m絕1U對值比較回A.0.5KI.1mTV路..Ua.KUUm圖4絕對值比較原理實(shí)現(xiàn)的保護(hù)測量電路TAURR..KI.U相位ImC比較回TV.KU.U路UmmD..KUU圖5相位比較原理實(shí)現(xiàn)的保護(hù)測量電路9頁腳內(nèi)容DEVICECODES5.1保護(hù)跳閘回路三段式距離保護(hù)的跳閘回路如圖6所示：T0.1S/O...I2QHJ1XJ2XJJZ＆Y1＆.1.2ZKJ3ZKJT21Y2T33XJ＆圖6保護(hù)跳閘回路6結(jié)論本題是對三段距離保護(hù)進(jìn)行整定設(shè)計(jì)，與電流保護(hù)類似，距離保護(hù)裝置也采用階梯延時(shí)配合的三段式配置方式。本題配置時(shí)將距離I、II段作為主保護(hù)，而將距離III段保護(hù)作為后備保護(hù)。距離保護(hù)的整定計(jì)算，就是根據(jù)被保護(hù)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，計(jì)算出距離I段、II段和III段測量元件的整定阻抗以及II段和III段的動作延時(shí)。距離保護(hù)I段為無延時(shí)的速動段，它應(yīng)該只反映本線路的故障，下級線路出口發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)可靠不動作。所以其測量元件的整定阻抗應(yīng)該按躲過本線路末端短路時(shí)的測量阻抗來整定；距離II段的整定阻抗應(yīng)該與相鄰線路距離保護(hù)的I段相配合。為了保證在下級線路上發(fā)生故障時(shí)，上級線路保護(hù)處的保護(hù)II段不至于越級跳閘，其II段的動作范圍不應(yīng)該超出下級保護(hù)可以按與相鄰下級線路距離保護(hù)II或III段配合，也可以按與相鄰下級變壓器的電流、電壓保護(hù)配合整定，還可以按躲過正常運(yùn)行最小負(fù)荷阻抗整定。由于題設(shè)所給條件所限，本題的保護(hù)3是按躲過運(yùn)行時(shí)I段的動作范圍；距離三段阻抗整定時(shí)，時(shí)的的最小負(fù)荷阻抗來整定的，而且采用全阻抗特性；而保護(hù)5是按與相鄰下級線路距離保護(hù)的II段配合整定。當(dāng)距離保護(hù)用于雙側(cè)電源的電力系統(tǒng)時(shí)，為便于配合，一般要求I、II段的測量元件都要具有明