繼電保護(hù)課程設(shè)計電流保護(hù)及整定

1、學(xué) 號： 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 課程設(shè)計題 目 線路電流保護(hù)的設(shè)計學(xué) 院自動化學(xué)院專 業(yè)電氣工程及其自動化班 級姓 名指導(dǎo)教師2016年1月14日課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 工作單位：自動化學(xué)院 題 目: 線路電流保護(hù)的設(shè)計初始條件：系統(tǒng)示意圖如圖所示。參數(shù)為：kV，= =5，=8，=5，=15,=15,=20，=60km，=40km，線路阻抗=0.4/km，=1.2/km，=1.2，=1.15。 試求：整定保護(hù)1、2、3、4的電流保護(hù)。要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1. 選擇并整定線路上各保護(hù)裝置；2. 繪制保護(hù)裝置的

2、原理圖；3. 編寫設(shè)計說明書；指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日摘要 在完成了理論的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步加深對理論知識的理解，安排了本次課程設(shè)計。發(fā)電廠正是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能，電能經(jīng)過變壓器和不同電壓等級的輸電線路輸送并被分配給用戶，再通過各種用電設(shè)備轉(zhuǎn)換成適合用戶需要的其他形式的能量。在輸送電能的過程中,電力系統(tǒng)要求線路有比較好的可靠性,因此在電力系統(tǒng)受到外界干擾時,保護(hù)線路的各種繼電裝置應(yīng)該有比較可靠的、及時的保護(hù)動作,從而切斷故障點極大限度的降低電力系統(tǒng)斷電范圍。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)就是為達(dá)到這個目的而設(shè)置的。本次110kv電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計的任務(wù)主要

3、包括：運(yùn)行方式的分析，電路保護(hù)的配置和整定，零序電流保護(hù)的配置和整定，原理接線圖及展開圖。 關(guān)鍵詞：繼電保護(hù) 電流保護(hù) 整定目錄1 任務(wù)及要求51.1 初始條件51.2 要求完成的主要任務(wù)52 系統(tǒng)運(yùn)行方式的考慮62.1 運(yùn)行方式的類型6 2.1.1.最大運(yùn)行方式6 2.1.2最小運(yùn)行方式6 2.1.3正常運(yùn)行方式62.2 基本參數(shù)計算62.3 各個保護(hù)運(yùn)行方式的分析7 2.3.1保護(hù)1的運(yùn)行方式分析7 2.3.2保護(hù)2的運(yùn)行方式分析7 2.3.3保護(hù)3的運(yùn)行方式分析8 2.3.4保護(hù)4的運(yùn)行方式分析83 電流保護(hù)的配置和整定83.1 電流速斷保護(hù)的配置和整定83.2 限時電流速斷保護(hù)的配置和

4、整定93.3 過電流保護(hù)的配置和整定94 零序電流保護(hù)的配置和整定104.1 零序I段的配置和整定114.2 零序II段的配置和整定124.3 零序III段的配置和整定12 4.3.1 保護(hù)1的零序III段整定計算13 4.3.2 保護(hù)2的零序III段整定計算135 原理接線圖及展開圖13 5.1 保護(hù)1的原理接線圖及展開圖14 5.2 保護(hù)2的原理接線圖及展開圖15 5.3 保護(hù)3的原理接線圖及展開圖16 5.4 保護(hù)4的原理接線圖及展開圖176小結(jié)187參考文獻(xiàn)181任務(wù)及要求1.1初始條件： 系統(tǒng)示意圖如圖所示。參數(shù)為：kV，= =5， =8，=5 =15,=15,=20，=60km，=

5、40km，線路阻抗=0.4/km，=1.2/km，=1.2，=1.15。 試求：整定保護(hù)1、2、3、4的電流保護(hù)。1.2要求完成的主要任務(wù): （1）選擇并整定線路上各保護(hù)裝置；（2）繪制保護(hù)裝置的原理圖；（3）編寫設(shè)計說明書；2系統(tǒng)運(yùn)行方式的考慮2.1運(yùn)行方式的類型在選擇保護(hù)方式及對其整定計算時，都必須考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式變化帶來的影響，所選用的保護(hù)方式，應(yīng)在各種系統(tǒng)運(yùn)行方式下，都能滿足選擇性和靈敏性的要求。對過量保護(hù)通常都是根據(jù)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式來確定保護(hù)整定值，以保證選擇性。靈敏性的校驗應(yīng)根據(jù)最小運(yùn)行方式來進(jìn)行，因為在最小運(yùn)行方式下靈敏性滿足要求，則其他運(yùn)行方式下，也一定滿足要求。 2.1.1最

6、大運(yùn)行方式 根據(jù)電力系統(tǒng)最大負(fù)荷的需要，電力系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備都投入運(yùn)行以及選擇的接地中性點全部接地的系統(tǒng)運(yùn)行方式稱為最大運(yùn)行方式。對繼電保護(hù)而言，是指短路時流過保護(hù)的短路電流最大的運(yùn)行方式。 2.1.2最小運(yùn)行方式 根據(jù)系統(tǒng)最小負(fù)荷，投入與之相適應(yīng)的發(fā)電設(shè)備且系統(tǒng)中性點只有少部分接地的運(yùn)行方式稱為最小運(yùn)行方式。對繼電保護(hù)而言，是指短路時流過保護(hù)的短路電流最小的運(yùn)行方式。 2.1.3正常運(yùn)行方式 根據(jù)系統(tǒng)正常負(fù)荷的需要，投入與之相適應(yīng)數(shù)量的發(fā)電機(jī)、變壓器和線路的運(yùn)行方式稱為正常運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式在一年之內(nèi)的運(yùn)行時間最長。對于某些特殊運(yùn)行方式，運(yùn)行時間很短，對保護(hù)的選擇性或靈敏性有困難時，且保

7、護(hù)拒動或誤動不會引起大面積停電的情況下，可不予考慮。2.2基本參數(shù)計算 圖1 110kV電網(wǎng)系統(tǒng)接線圖 系統(tǒng)接線圖如圖1所示，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 臺機(jī)全開，最小開機(jī)方式為兩側(cè)各開1臺機(jī)，變壓器T5和T6可能2臺也可能1臺運(yùn)行。參數(shù)如下：電動勢：Ej = 115/kv； 發(fā)電機(jī)： X1.G1 = X2.G1 = X1.G2 = X2.G2 = 5 + (15 - 5)/14=5.71， X1.G3 = X2.G3 = X1.G4 = X2.G4 = 8 + (9 - 8)/14=8.07；變壓器： X1.T1 X1.T4 = 5 + (10 - 5)/14=5.

8、36， X0.T1 X0.T4 = 15 + (30 - 15)/14=16.07.， X1.T5 = X1.T6 = 15 + (20 - 15)/14=15.36， X0.T5 = X0.T6 = 20 + (40 - 20)/14=21.43；線 路：LA-B = 60km，LB-C = 40km，線路阻抗z1 = z2 = 0.4W/km，z0 = 1.2W/km， X1.A-B=60km 0.4W/km=24W，X1.B-C=40km0.4W/km=16W； X0.A-B=60km1.2W/km=72W，X0.B-C=40km1.2W/km=48W； IA-B.L.max = IC-

9、B.L.max = 300A； Kss = 1.2，Kre = 1.2；電流保護(hù)：KIrel = 1.2，KIIrel = 1.15，負(fù)荷功率因數(shù)角為30，線路阻抗角均為75，變壓器均裝有快速差動保護(hù)。2.3各個保護(hù)運(yùn)行方式的分析2.3.1 保護(hù)1的運(yùn)行方式分析保護(hù)1的最小運(yùn)行方式就是指流過保護(hù)1的電流最小即是在G1和G2只有一個工作，變壓器T5、T6兩個中有一個工作時的運(yùn)行方式，則=（+）=5.71+5.36 =11.07；最大運(yùn)行方式就是指流過保護(hù)1的電流最大即兩個發(fā)電機(jī)共同運(yùn)行，而變壓器T5、T6兩個都同時運(yùn)行的運(yùn)行方式，則=（+）=（5.71+5.36）=5.54。2.3.2 保護(hù)2的

10、運(yùn)行方式分析 對于保護(hù)2，它的最小運(yùn)行方式就是指流過保護(hù)2的電流最小即是在G3和G4只有一個工作時運(yùn)行，則=（+）=8.07+5.36=13.43；最大運(yùn)行方式就是指流過保護(hù)2的電流最大即兩個發(fā)電機(jī)共同運(yùn)行，則=（+）=（8.07+5.36）=6.72。2.3.3 保護(hù)3的運(yùn)行方式分析保護(hù)3的最小運(yùn)行方式就是指流過保護(hù)3的電流最小即是在G1和G2只有一個工作時運(yùn)行的運(yùn)行方式，則=（+）=5.71+5.36=11.07；最大運(yùn)行方式就是指流過保護(hù)3的電流最大即兩個發(fā)電機(jī)共同運(yùn)行，則=（+）=（5.71+5.36）=5.54。2.3.4 保護(hù)4的運(yùn)行方式分析保護(hù)4的最小運(yùn)行方式就是指流過保護(hù)4的電

11、流最小即是在G3和G4只有一個工作，變壓器T5、T6兩個中有一個工作時的運(yùn)行方式，則=（+）=8.07+5.36=13.43；最大運(yùn)行方式就是指流過保護(hù)4的電流最大即兩個發(fā)電機(jī)共同運(yùn)行，而變壓器T5、T6兩個都同時運(yùn)行的運(yùn)行方式，則=（+）=（8.07+5.36）=6.72。3電流保護(hù)的配置和整定 三段式電流保護(hù)分為電流速斷保護(hù)、限時電流速斷保護(hù)和過電流速斷保護(hù)。三段式電流保護(hù)在配合的過程中，如果電流速斷保護(hù)能保護(hù)線路的全長，則不再需要配置限時電流速斷保護(hù)。對于每一段保護(hù)，他的整定值得滿足靈敏系數(shù)和其他要求。因此，配置完以后得檢驗這個配置是否符合要求。 3.1 電流速斷保護(hù)的配置和整定對于反應(yīng)

12、與短路電流負(fù)值增大而瞬時動作的電流保護(hù)，稱為電流速斷保護(hù)。為了保證選擇性，電流速斷一般只能保護(hù)線路的一部分。電路速斷保護(hù)要求一旦短路電流超過整定值，就立即將離短路點最近的斷路器跳開，例如，在本設(shè)計中，當(dāng)線路A-B上發(fā)生短路時，則保護(hù)1、2都要瞬時動作，使1、2處斷路器跳開。由系統(tǒng)圖可知，假設(shè)保護(hù)1、2、3和4都需要配置電流數(shù)段保護(hù)。則：對于保護(hù)1：動作電流：=，動作時間tI1=0s， 靈敏性校驗：=，100%=35.08%15%，滿足要求。對于保護(hù)2：動作電流：=，動作時間：tI2=0s，靈敏性校驗：=1.83=6.57（km） 100%=45%15% 滿足要求對于保護(hù)3：動作電流：IIset

13、.3=，動作時間tI3=0s，靈敏性校驗：IIset.3=，不滿足要求。對于保護(hù)4：動作電流IIset.4=，動作時間tI4=0s，靈敏性校驗：IIset.4=，100%=15.63%15%，滿足要求。 由以上的計算結(jié)果可知，保護(hù)1、2和4需要安裝電流速斷保護(hù)裝置，保護(hù)3不需要。3.2 限時電流速斷保護(hù)的配置和整定 限時電流速斷保護(hù)即電流II段保護(hù)的范圍是與下一級的I段保護(hù)相配合的。即從本級I段保護(hù)范圍開始端一直延伸到下一級的I段的2/3處，既包括了本級的I段保護(hù)范圍又包含了下一級I段的大部分范圍。由限時電流速斷的計算結(jié)果可知，假設(shè)保護(hù)4處需安裝限時電流速斷保護(hù)，其他保護(hù)處不需要安裝限時電流速

14、斷保護(hù)。則： IIISET.4=KIIrelIIset.2=1.151.83=2.105KA，tII2=0.5S， KIIsen.4=0.9491.3.保護(hù)4的零序II段定值為：校驗靈敏度：母線B接地故障流過保護(hù)4的最小零序電流：靈敏系數(shù)：1.3;4.3 零序III段的配置和整定假設(shè)保護(hù)1、2、3和4處都裝設(shè)零序III段電流保護(hù)。則：tIII1=0.5s，tIII2=0s，tIII3=0s，tIII4=0.5s；保護(hù)2和3處都配置一個時間為0s的定時限過電流保護(hù)裝置，保護(hù)1和4處各裝置一個延時為0.5s的定時限過電流保護(hù)裝置。下面分別對個保護(hù)進(jìn)行電流整定。 4.3.1保護(hù)1的零序III段整定計

15、算： B母線的三相短路電流：=因為是110kv線路，可不考慮非全相運(yùn)行情況，按躲開末端最大不平衡電流整定。則=10.50.11.77=0.0885（kA） =1.250.0885=0.111（kA）作為近后備保護(hù) 滿足要求作為遠(yuǎn)后備保護(hù) 滿足要求4.3.2保護(hù)2的零序III段整定計算： A母線的三相短路電流：=因為是110kv線路，可不考慮非全相運(yùn)行情況，按躲開末端最大不平衡電流整定。則=10.50.11.118=0.0559（kA） =1.250.062=0.0699（kA）作為近后備保護(hù) 滿足要求 同理：對保護(hù)3和4進(jìn)行整定，且靈敏系數(shù)均滿足要求。 綜上可知：在零序電流保護(hù)的配置和保護(hù)中，

16、保護(hù)1和保護(hù)4均有I段、II段和III段，而保護(hù)2和保護(hù)3只配置III段保護(hù)，整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。5原理接線圖及展開圖5.1 保護(hù)1的原理接線圖及展開圖保護(hù)1為電流速斷I和過電流保護(hù)III配合保護(hù)的：其原理接線圖如下圖2所示： 原理接線圖交流電流回路 直流回路 圖25.2 保護(hù)2的原理接線圖及展開圖保護(hù)2處需要裝置功率方向繼電器，且2處安裝過電流保護(hù)即可。因此采用接線三相式過電流保護(hù)接線方式。其原理圖如下所示。 原理接線圖 交流電流回路 直流回路 圖35.3 保護(hù)3的原理接線圖及展開圖如圖4所示 原理接線圖 交流電流回路 直流回路 圖45.4 保護(hù)4的原理接線圖及展開圖如圖5所示 原理接線

17、圖交流電流回路 直流回路 圖5 6小結(jié) 通過此次線路保護(hù)的設(shè)計鞏固了我們本學(xué)期所學(xué)的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)這一課程的理論知識，提高了我們提出問題、思考問題、解決問題的能力。本次設(shè)計是針對與110KV電網(wǎng)在不同運(yùn)行方式以及短路故障類型的情況下進(jìn)行的分析計算和整定的。由于本次設(shè)計涉及到不同運(yùn)行方式下的不同類型的短路電流的計算，這對本次設(shè)計增加了難度。在整定時對每一個保護(hù)分別進(jìn)行零序電流保護(hù)的整定和距離保護(hù)阻抗的整定，并且對其進(jìn)行靈敏度較驗。通過這次設(shè)計，加強(qiáng)了個人提出問題、思考問題、解決問題能力，從中得到了不少的收獲和心得。本次課程設(shè)計使本人對自己所學(xué)專業(yè)知識有了新了、更深層次的認(rèn)識。在這次設(shè)計中，我深

18、深體會到理論知識的重要性，只有牢固掌握所學(xué)的知識，才能更好的應(yīng)用到實踐中去。也只有多實踐才能對所學(xué)的理論知識進(jìn)行進(jìn)一步理解鞏固。 7參考文獻(xiàn)【1】賀家李.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理.中國電力出版社.【2】王瑞敏.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理.農(nóng)業(yè)出版社.【3】王維儉.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基本原理.清華大學(xué)出版社. 本科生課程設(shè)計成績評定表姓 名性 別專業(yè)、班級課程設(shè)計題目：線路電流保護(hù)的設(shè)計課程設(shè)計答辯或質(zhì)疑記錄：1. 在課程設(shè)計中有遇到什么困難? 在編輯公式的時候需要有耐心，很繁瑣。在理論計算上由于涉及到不同運(yùn)行方式下的不同類型的短路電流的計算，這對本次設(shè)計增加了難度。一些知識忘了，只能再重新看一遍相關(guān)資料和書籍。2. 遇到難題是如何解決的？ 先自己看看書，積極查找資料，多看一些例題，分析解決思路，然后