繼電保護零序保護課程設計.doc

自動化與電氣工程學院繼電保護課程設計電力系統(tǒng)繼電保護課程設計題目：班級： 電氣081姓名： 葉 博 學號：200809050 指導教師：蘇宏升 設計時間：2012-03-04評語：成績1設計原始資料：系統(tǒng)接線圖如下圖，發(fā)電機以發(fā)電機-變壓器組方式接入系統(tǒng)，最大開機方式為4臺機全開，最小開機方式為兩側各開1臺機，變壓器T5和T6可能2臺也可能1臺運行。參數為：=115/3kV,5、X1.T1X1.T4=5X0.T1X0.T4=15,X1.T5=X1.T6=15、X0.T5=X0.T6=20,LA-B=60km, LB-C=40km,線路阻抗Z1=Z2=0.4/km,、, 試對1、2、3進行零序保護的設計。1.1具體題目根據所給的資料，對上述系統(tǒng)中的1,2,3處進行零序保護的設計。1.2題目分析所謂零序保護，是指在大短路電流接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障后,就有零序電流，零序電壓和零序功率出現,利用這些電氣量構成保護接地短路的繼電保護裝置的統(tǒng)稱。三相電流平衡時，沒有零序電流，不平衡時產生零序電流，零序保護就是用零序互感器采集零序電流，當零序電流超過一定值（綜合保護中設定）,綜和保護接觸器吸合，斷開電路。零序電流互感器內穿過三根相線矢量和零線。正常情況下，四根線的向量和為零，零序電流互感器無零序電流。當人體觸電或者其他漏電情況下：四根線的向量和不為零，零序電流互感器有零序電流，一旦達到設定值，則保護動作跳閘。電力系統(tǒng)正常運行時是三相對稱的，其零序、負序電流值理論上是零。多數的短路故障是不對稱的，其零、負序電流電壓會很大，利用故障的不對稱性可以找到正常與故障的區(qū)別，并且這種差別是零與很大值得比較，差異更為明顯。所以零序電流保護被廣泛的應用在110KV及以上電壓等級的電網中。2保護方式的確定2.1 保護1的運行方式分析保護1的最小運行方式就是指流過保護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行方式，則 =（+）； (2.1)將數據代入式2.1中可得=10最大運行方式就是指流過保護1的電流最大即兩個發(fā)電機共同運行，而變壓器T5、T6兩個都同時運行的運行方式，則：=（+） (2.2)將數據代入式2.2中，可得=52.2 保護2的運行方式分析對于保護2，它的最小運行方式就是指流過保護2的電流最小即是在G3和G4只有一個工作時運行，則：=（+） (2.3)將數據代入式2.3中，可得=13最大運行方式就是指流過保護2的電流最大即兩個發(fā)電機共同運行，則：=（+） (2.4)將數據代入式2.4中，可得=6.52.3 保護3的運行方式分析保護3的最小運行方式就是指流過保護3的電流最小即是在G1和G2只有一個工作時運行的運行方式，則：=（+） (2.5)將數據代入式2.5中，可得=10最大運行方式就是指流過保護3的電流最大即兩個發(fā)電機共同運行，則：=（+） (2.6)將數據代入式2.6，可得=52.4 保護4的運行方式分析保護4的最小運行方式就是指流過保護4的電流最小即是在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行方式，則：=（+） (2.7)將數據代入式2.7，可得=13最大運行方式就是指流過保護4的電流最大即兩個發(fā)電機共同運行，而變壓器T5、T6兩個都同時運行的運行方式，則：=（+） (2.8) 將數據代入式2.8，可得 = 6.5 3 零序電流保護的配置和整定將本題中的系統(tǒng)簡化成三序電壓等值網絡，即正序網絡，如圖1；負序網絡。如圖2；零序網絡，圖3。 圖1 正序網絡 圖2 零序網絡圖3 負序網絡3.1 零序I段的配置和整定 零序電流I段按照躲開下級線路出口處單相或兩相接地末端短路時可能出現的最大零序電流3I0.max和躲開斷路器三相觸頭不同期合閘時出現的最大零序電流3I0.unb以及非全相運行狀態(tài)下發(fā)生系統(tǒng)震蕩時所出現的最大零序電流來整定。經分析，B母線單相接地短路時，故障端口正序阻抗: (3.1)將數據代入式3.1，可得=12.67.同理，可計算得: 所以故障端口的零序電流為：=2.01(KA)；所以B相單相接地短路時流過保護1、4的零序電流分別為： =1.82=0.199(KA)； I0.4=1.82=0.282(KA);同理得出：B母線兩相接地短路時流過保護1、4的零序電流分別為：I0.1= 0.147(KA)；I0.4= 0.209(KA)；所以I0.1.max1=0.199(KA)，I0.4.max1=0.282(KA)；故零序I段整定為： =3I0.max.1krelI (3.2)將數據代入式3.2中，其中krelI=1.2為電流系數，得到:=0.717(KA) =3I0.max.4krelI (3.3)將數據代入式3.3中, 其中krelI=1.2為電流系數，可得=1.014(KA)同理可得：IIset.2=1.173(KA)；IIset.3=1.452(KA)；3.2 零序II段的配置和整定先求保護1的分支系數：=1+=1+ :對,當只有一臺發(fā)電機變壓器組運行時最大，有=+=88.07（）；當兩臺發(fā)電機變壓器組運行時最小，有=+=80.04（）;對于則按照同上述敘述，有：當、只有一臺運行時最大，=24（）；當、兩臺全運行時最小，=12（）?？傻茫罕Ｗo1的最大分支系數=1+=1+=8.5,保護1的最小分支系數=1+=1+=4.975。同理可得：=7.45；=3.775.3.2.1 保護1的零序II段保護的整定保護1的零序II段定值為： (3.4)將數據代入式3.4，可得Iset.1II=0.336KA校驗靈敏度：經過計算可得，母線B接地故障流過保護1的最小零序電流：靈敏系數： 1.3.3.2.2 保護4的零序II段保護的整定保護4的零序II段定值為： (3.5)將數據代入式3.5，可得，Iset.4III=0.368KA校驗靈敏度：經過計算可得，母線B接地故障流過保護4的最小零序電流：I0.min=0.263 靈敏系數： 1.3;3.3 零序III段的配置和整定假設保護1、2、3和4處都裝設零序III段電流保護。則：tIII1=0.5s，tIII2=0s，tIII3=0s，tIII4=0.5s；保護2和3處都配置一個時間為0s的定時限過電流保護裝置，保護1和4處各裝置一個延時為0.5s的定時限過電流保護裝置。下面分別對個保護進行電流整定。3.3.1 保護1的零序III段整定計算：B母線的三相短路電流：=11536.5+7+24=1.77(KA)因為是110kv線路，可不考慮非全相運行情況，按躲開末端最大不平衡電流整定。則 (3.6) 將數據代入式3.6可得，=0.0885（KA） (3.7)將數據代入式3.7可得，=0.111(KA)作為近后備保護 滿足要求作為遠后備保護 滿足要求3.3.2 保護2的零序III段整定計算：A母線的三相短路電流：=11536.632+4.1+40=1.188(KA)因為是110kv線路，可不考慮非全相運行情況，按躲開末端最大不平衡電流整定。 (3.8)將數據代入式3.8中，可得=0.0559（KA） (3.9)將數據代入式3.9可得，=0.0669（KA）作為近后備保護 滿足要求同理：對保護3進行整定，且靈敏系數均滿足要求。綜上可知：在零序電流保護的配置和保護中，保護1和保護4均有I段、II段和III段，而保護2和保護3只配置III段保護，整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。結 論本次課程設計，是整定題目所給系統(tǒng)的零序保護，零序保護有零序電壓保護，零序電流保護和零序功率保護，本次設計著重考慮零序電流保護。在設計的第一部分主要是對題目進行了分析，介紹了零序保護的概念及其作用和工作機理。在第二部分主要四段的保護方式的確定。第三部分主要是零序電流保護的整定，計算了零序保護的靈敏度，零序電流，對于保護1,2,3進行了三段整定。并且對其是否滿足要求進行了分析。在第三部分的最后對每部分保護設置幾段保護進行了說明。零序保護是電力系統(tǒng)中常用的一種保護手段，在實際的操作中有著廣泛的應用零序過流保護不反應三相和兩相短路，在正常運行和系統(tǒng)發(fā)生振蕩時也沒有零序分量產生，所以它有較好的靈敏度。但零序過流保護受電力系統(tǒng)