電力系統(tǒng)繼電保護課程設計報告書

1、繼電保護原理課程設計報告評語：考勤（10）守紀（10）設計過程（40）設計報告（30）小組答辯（10）總成績（100）專業(yè)：電氣工程及其自動化班級:電氣1001姓名:XXXXXX學號:201009028指導教師：XXXXXX蘭州交通大學自動化與電氣工程學院2013年7月19日1設計原始資料1.1具體題目如圖1所示網絡，系統(tǒng)參數(shù)為：E = 115 ”3kV、Xg1 =15“、Xg2 =10、Xg3 =10門、L60km、L40km、Lb-c = 50km、Lc-d =30kmLd-e =20km，線路阻抗0.4 Q/ km ,=0.85 ,K；| = K：| =0.85 , I B-C.max

2、= 300A、I c-D.max = 200AI D-E.max - 150A、Kss =匸5、Kre =1.2。1.2完成的內容實現(xiàn)對線路保護3以及保護4的三段距離保護設計。2設計的課題內容2.1設計規(guī)程在距離保護中應滿足四個基本要求，可靠性、選擇性、速動性和靈敏性。它們 緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一，必須根據(jù)具體系統(tǒng)運行矛盾的主要方面，配置、配合、 整定每個電力原件的繼電保護，充分發(fā)揮和利用繼電保護的科學性、工程技術性， 使繼電保護為提高電力系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性和經濟性發(fā)揮最大效能。本課題要完成3、4的距離保護，距離保護測量的是短路點至保護安裝處的距 離，受系統(tǒng)運行方式影響較小，保護范圍穩(wěn)定

3、。常用于線路保護。具體是通過測 量短路點至保護安裝處的阻抗實現(xiàn)。2.2本設計的保護配置(1) 主保護配置：滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全要求，能以最快速度有選擇的切除 被保護設備或線路故障的保護，距離保護的主保護主要是距離保護I段和距離保(2) 后備保護配置：主保護或斷路器拒動時用來切除故障的保護，分為遠后備 保護和近后備的保護，距離保護第川段。3保護3處距離保護的整定與校驗(1) 保護3處距離保護第I段整定 保護3處的I段的整定阻抗為IIZset.3 二 KrelLB-cZ 二 0.85 50 04 二 17冷I式中，乙辭一距離I段的整定阻抗；LB-C 保護線路BC的長度； Z _被保護線路單位長度

4、的阻抗；IKrel可靠系數(shù)，一般取0.80.85 ；動作時間t；二 0s(2) 保護3處距離保護第U段整定與相鄰線路CD距離保護I段相配合，保護3處的U段的整定阻抗為Z：t.3 = K；i(LB-cz+Z；et.2 )= 0.85 漢(50漢 0.4+ 10.2 )= 25.67(0 ) -7IZset.2 = Krel Lc-D z = 0.85風 30 * 0.4 = 10.2( )式中，乙或2_路CD的I段整定阻抗，其值為靈敏度校驗KsenZset.2Zbc2567 =1.2835 1.2520滿足要求動作延時ta -124-0.5(3) 保護3處距離保護第川段整定 按躲過正常運行時的最

5、小負荷阻抗整定ZL.min0.9 110、3 0.3-190.526 11式中，U L.min 正常運行母線電壓的最低值;I L.max被保護線路最大負荷電流;采用全阻抗特性，則保護3的川段整定值為K；|Kre r0.85 1.2 Zset.3KZL.min15190.526 = 129.558l :人Kss1.5式中，Kss電動機自啟動系數(shù)，取1.52.5 ;Kre阻抗測量元件的返回系數(shù)，取1.151.25。靈敏度校驗作為近后備保護時，按本線路末端短路進行校驗，計算式為K Zset.3129.558 6 4779 1 5Ksen 一6.4779 45ZBC20滿足要求，即可以作為本線路I、u

6、段的近后備保護。作為遠后備保護時，按相鄰線路末端短路進行校驗，計算式為Zs；t.3129.558Ksen4.0487 -1.2ZBC +ZCD20+12滿足要求，可作為相鄰下級線路的遠后備保護。動作延時址：t =1.5s4保護4處距離保護的整定與校驗對于保護4是具有雙側電源的保護，所以對它不僅要考慮整定值的設計，還 要加功率方向原件，功率方向原件是當線路發(fā)生短路時來判斷流過線路的短路功 率方向。(1) 保護4的I段主保護整定計算：IIZset.4 二 KrelZAB =0.85 40 0.4 =13.6 門動作時間(2) 保護4的U段主保護整定計算(由靈敏度計算):senZset.4Zab-1

7、.25所以Z20(Q ) 式中，Ksen靈敏系數(shù)；Zset.4距離U段整定阻抗；ZAB被保護線路阻抗。動作時間,口上4 = 0.5s（3）保護4的川段后備保護整定計算（由靈敏度計算）：Z皿心廠產-1.5ZAB所以ZsL - 24 門動作時間tf =1s保護4的U段主保護、川段后備保護均由靈敏系數(shù)整定，故無需校驗。5繼電保護設備的選擇電流互感器：按照規(guī)程要求連接導線應采用相適應的導線。電流互感器的二 次額定電流一般強電系統(tǒng)用5A,弱電系統(tǒng)用1A。同時為了確保所供儀表的準確度， 互感器的一次側額定電流應盡可能與最大工作電流接近，所以本設計中電流互感 器的型號為LCWB6-110B電壓互感器：電壓互

8、感器根據(jù)電網電壓在（0.9-1.1 ）Uni范圍內變動，選擇 串級式電磁式電壓互感器。二次側額定線間電壓為 100V,和所接用的儀表或繼電 器相適應以保證線路的保護要求，所以本設計選擇的電壓互感器的型號為 JDZJ-3繼電器：繼電器的主要技術性能應滿足整機系統(tǒng)的要求；繼電器的結構型式 與外形尺寸應能適合使用條件的需要；經濟合理。距離保護測量的是短路點至保 護安裝處的距離，通過測量短路點至保護安裝處的阻抗實現(xiàn)，所以選用全阻抗繼 電器。6保護原理圖6.1保護測量回路對于動作于跳閘的繼電保護功能來說，最為重要的是判斷出故障處于規(guī)定的 保護區(qū)內還是保護區(qū)外，因此測量回路主要作用是判斷出故障位置，至于區(qū)

9、內或 區(qū)外的具體位置，一般并不需要確切的知道。絕對值比較原理的實現(xiàn)絕對值比較的一般動作表達式如式 Zb| ”|Za所示。絕對值比較式的阻抗元件， 既可以用阻抗比較的方式實現(xiàn)，也可以用電壓比較的方式實現(xiàn)。該式兩端同乘以測量電流Im，并令ImZA =Ua，ImZB二Ub則絕對值比較的動作條件又可以表示為Ub|Ua，絕對值比較的電壓形成電路如圖 2所示TATTV ocCUb I絕對值比較回路圖2絕對值比較電壓形成電路相位比較原理的實現(xiàn)相位比較原理的阻抗元件動作條件為一90 乞 argZcZd90令;I：廣I：Ai，則相位比較的動作條件又可以表示為UCA 90。相位比較原理電路圖如圖3所示TAUr R

10、UC |a相位比較回路TVTUd I圖3相位比較電壓形成電路6.2保護跳閘回路三段式距離保護主要由測量回路、起動回路和邏輯回路三部分組成，如圖4所示。圖4保護跳閘回路原理圖 電壓二次回路斷線閉鎖元件。當電壓二次回路斷線時，保護會誤動作。為 防止電壓二次回路線斷線時保護的誤動作，當出現(xiàn)電壓二次回路斷線時可將距離 保護閉鎖。(2) 起動元件。被保護線路發(fā)生短路時，立即起動保護裝置，以判別被保護線 路是否發(fā)生故障。(3) I、U、川、段測量元件。測量元件用來測量故障點到保護安裝處阻抗 的大小，以判別故障是否發(fā)生在保護范圍內，決定保護是否動作。(4) 振蕩閉鎖兀件。振蕩閉鎖兀件是用來防止當電力系統(tǒng)發(fā)生

11、振蕩時距離保護 的誤動作。在正常運行或系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，振蕩閉鎖裝置可將保護閉鎖；而當系 統(tǒng)發(fā)生短路故障時，解除閉鎖開放保護。所以振蕩閉鎖元件又可理解為故障開放 元件。(5) 時間元件。根據(jù)保護間配合的需要，為滿足選擇性而設的必要延時。 正常運行時，起動元件、測量元件均不動作，距離保護可靠地不動作。當被保護線路發(fā)生故障時，起動元件起動、振蕩閉鎖元件開放，1、U、川、段測量元件測量故障點到保護安裝處的阻抗，在保護范圍內故障，保護出口跳閘。7對距離保護的評價從對繼電保護所提出的基本要求來評價距離保護，可以得出如下幾個主要的 結論：(1)根據(jù)距離保護工作原理，它可以在多電源的復雜網絡中保證動作的選擇

12、性。(2)距離I段是瞬時動作的，但是它只能保護線路全長的80%85%因此兩端 合起來就使得在30% 40液路長度內的故障不能從兩端瞬時切除，在一端需經過 0.5s的延時才能切除。在220kV及以上電壓的網絡中，這有時候不能滿足電力系 統(tǒng)穩(wěn)定運行的要求，因而不能作為主保護來應用。(3) 由于阻抗繼電器同時反應于電壓的降低和電流的增大而動作，因此，距離 保護較電流、電壓保護具有較高的靈敏度。此外，距離I段的保護范圍不受系統(tǒng) 運行方式變化的影響，其它兩段受到的影響也比較小，因此保護范圍比較穩(wěn)定。(4) 由于保護范圍中采用了復雜的阻抗繼電器和大量的輔助繼電器，再加上各 種必要的閉鎖裝置，因此接線復雜，可