零序電流保護(hù)課程設(shè)計(jì)

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)語1平時(shí)（30）修改（40）報(bào)告（30）總成績專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：電氣 XXX姓名：XXXX學(xué)號(hào)：XXXXXXXXX指導(dǎo)教師:XXXX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 具體題目系統(tǒng)接線圖如下圖，發(fā)電機(jī)以發(fā)電機(jī)-變壓器組方式接入系統(tǒng)，開機(jī)方式為兩側(cè)各開 1 臺(tái)機(jī)，變壓器 T6 1 臺(tái)運(yùn)行。參數(shù)為：E= 115/ 3kV,X1.G3 = X2.G3 =，X1.G1= X2.G1= 5，X1.T1 = Xm =5，X.T1=X.T4=15 X1.T6= 15? ,Xo.T6=20,LA-B=50 1 + 3

2、8%）km LB-C= 40km,線路 阻抗Z1二Z2=04/km, Z0=12/km, =1.2,=1.15。系統(tǒng)接線圖試對(duì) 1、2 進(jìn)行零序保護(hù)的設(shè)計(jì)。1.2 要完成的內(nèi)容請(qǐng)畫出所有元件全運(yùn)行時(shí)三序等值網(wǎng)絡(luò)圖，并標(biāo)注參數(shù)；分別求出 1、2 零序 I、U、川段的定值，并校驗(yàn)靈敏度； 保護(hù) 1、2 零序 I、U是否需要方向兀件。2 分析要設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容（保護(hù)方式的確定）2.1 設(shè)計(jì)規(guī)程繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求，110220kV 有效接地電力網(wǎng)線路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)反應(yīng)接地短路和相間短路的保護(hù)裝置。對(duì)于接地短路：1裝設(shè)帶方向和不帶方向的階段式零序電流保護(hù)；2零序電流

3、保護(hù)不能滿足要求時(shí)，可裝設(shè)接地距離保護(hù)，并應(yīng)裝設(shè)一段或兩段零 序電流保護(hù)作為后備保護(hù)。對(duì)于相間短路：1單側(cè)電源單回線路，應(yīng)裝設(shè)三相多段式電流或電壓保護(hù)，如不能滿足要求，則 應(yīng)裝設(shè)距離保護(hù)；2雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)階段式距離保護(hù)。2.2 本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置2.2.1 主保護(hù)配置電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)是三相對(duì)稱的，其零序、負(fù)序電流值理論上是零。多數(shù)的短路故障是不對(duì)稱的，其零、負(fù)序電流電壓會(huì)很大，利用故障的不對(duì)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(hù)被廣泛的應(yīng)用在 110kV 及以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)中。222 后備保護(hù)配置距離保護(hù)是利用短路發(fā)生時(shí)電壓、電流同

4、時(shí)變化的特征，測量電壓與電流的比 值，該比值反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，如果短路點(diǎn)距離小于整定值，則保護(hù)裝 置動(dòng)作。在保護(hù) 1、2、3 和 4 處配備三段式距離保護(hù)，選用接地距離保護(hù)接線方式和相間距 離保護(hù)接線方式。3短路電流及殘壓計(jì)算3.1 等效電路的建立將本題中的系統(tǒng)簡化成三序電壓等值網(wǎng)絡(luò)，即正序網(wǎng)絡(luò)如圖1 所示；負(fù)序網(wǎng)絡(luò)如圖2 所示；零序網(wǎng)絡(luò)，圖 3 所示。X1T6圖 3.1 正序網(wǎng)絡(luò)圖 3.2 負(fù)序網(wǎng)絡(luò)圖 3.3 零序網(wǎng)絡(luò)3.2 保護(hù)短路點(diǎn)的選取母線 A 處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護(hù)2 的最大零序電流。母線 B 處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護(hù)

5、1 和 4 的最大零序XlG1X1T1XlABBXCBX|T3XG3電流。母線 C 處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護(hù)3 的最大零序電流。3.3 短路電流的計(jì)算整理線路參數(shù)B 母線分別發(fā)生單相接地和兩相接地短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)。單相接地短路時(shí)，故障端口正序阻抗為A 母線分別發(fā)生單相接地和兩相接地短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)。故障端口正序阻抗為故障端口零序阻抗為故障端口負(fù)序阻抗為Zi=Z2=1 5. 89 02 ()故障端口零序阻抗為Z0= (X0T. TZ0)A|BX01.|TXZT3=)01B3C43 2 4 ()單相接地115/ .3m -=2=1.5443(kA)兩相接地短路時(shí)I0 21

6、15/ .3Z 13.0144=1.6192(kA)故障端口負(fù)序阻抗為Z X =ZU =8.3712()故障端口零序阻抗為Z心=(X0.TH4X).|B|CX. T6+Xo.ABIX1218850(0)單相接地短路時(shí)I2Z、1Zo2 8.3712 12.8850= 2.2410(kA)兩相接地短路時(shí)I0115/ .3Z、12Z、08.3712 2 12.8850= 1.9447(kA)C 母線分別發(fā)生單相接地和兩相接地短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)。單相接地短路時(shí)，故障端口正序阻抗為故障端口負(fù)序阻抗為Z =Z1=8.3712()115/ 3二2.2978(kA)2Z、1Z、02 8.3712 12.1530

7、兩相接地短路時(shí)I o - 2.0319（kA）ZE +2ZE。8.3712+2漢12.15304 保護(hù)的配合及整定計(jì)算4.1 主保護(hù)的整定計(jì)算4.1.1 動(dòng)作值（如動(dòng)作電流）1 零序 I 段躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流 1 零序 U段與下一條線路 I 段配合，即與 3 的 I 段配合分支系數(shù)心=沁魚二空空=5.56Xo.T6202 零序 I 段躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流4.1.2 動(dòng)作時(shí)間保護(hù) 1 的 I 段和 2 的 I 段均為零序速斷電流保護(hù)，故動(dòng)作時(shí)間均為0s 保護(hù) 1 的 U段為限時(shí)零序電流速斷，比 I 段延遲一個(gè)t,故保護(hù) 1 的

8、 U段的動(dòng)作時(shí)間為 0.5s。4.1.3 靈敏度校驗(yàn)4.2 后備保護(hù)的整定計(jì)算4.2.1 動(dòng)作值（如動(dòng)作電流） 保護(hù) 1 的川段保護(hù)按躲開末端最大不平衡電流保護(hù) 2 的川段保護(hù)按躲開末端最大不平衡電流4.2.2 動(dòng)作時(shí)間保護(hù) 1 的川段保護(hù)與下段線路配合，動(dòng)作時(shí)間比 U 段的動(dòng)作時(shí)間延遲t,故動(dòng)作時(shí)間為 1s。4.2.3 靈敏度校驗(yàn)保護(hù) 1 的川段保護(hù)，作為近后備保護(hù)K= 3.6192= 23.48941.3 滿足要求10.dz10.2068作為遠(yuǎn)后備保護(hù)3I32 2978心皿二淀 二3 2.2978二 33.3337 1.2 滿足要求10.dz10.2068單相接地短路時(shí)I0保護(hù) 2 的川段

9、保護(hù)，作為近后備保護(hù)Kim二3 =3 2.2410= 33.3317 1.3 滿足要求Io.dzi0.2017綜上可知：在零序電流保護(hù)的配置和保護(hù)中，保護(hù)1 有 I 段、II 段和 III 段，而保護(hù)2 只配置 I 段、山段保護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。5 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇電流互感器 TA 是將一次系統(tǒng)大電流轉(zhuǎn)變?yōu)槎蜗到y(tǒng)小電流的設(shè)備。 選擇電流互感 器時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和安裝方式選擇其型式。 種類和型式的選擇。35kV 及以上配電裝置宜采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立 式配電裝置。一次回路額定電壓和電流的選擇。一次回路額定電壓UN和I1N應(yīng)滿足：一般情況下可按變壓器額定電流的 1/3 進(jìn)行選擇

10、。準(zhǔn)確級(jí)和額定容量的選擇。對(duì)測量精確度要求較大的大容量發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)干 線、發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量等宜用 0.2 級(jí)；裝于重要回路的互感器，準(zhǔn)確級(jí)采用0.20.5 級(jí)。根據(jù)以上分析，選 LJBJ-110kV 干式電流互感器。6 二次展開原理圖的繪制6.1 保護(hù)測量電路保護(hù) 1 交流測量回路如圖 6.1,直流測量回路如圖 6.2；保護(hù) 2 交流測量回路如圖 6.3,直流測回路如圖 6.4。圖 6.1 保護(hù) 1 交流測量回路圖 6.2 保護(hù) 1 直流測量回路圖 6.3 保護(hù) 2 交流測量回路圖 6.4 保護(hù) 2 直流測量回路6.2 保護(hù)跳閘電路保護(hù) 1 跳閘回路如圖 6.1，保護(hù) 2 跳閘回路如圖 6.2

11、。圖 6.5 保護(hù) 1 跳閘回路圖 6.6 保護(hù) 2 跳閘回路7 保護(hù)的評(píng)價(jià)（結(jié)論）對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)：零序電流保護(hù)通常由多段組成，一般是四段式，并可根 椐運(yùn)行需要增減段數(shù)。為了某些運(yùn)行情況的需要，也可設(shè)置兩個(gè)一段或二段，以改善 保護(hù)的效果。接地距離保護(hù)的一般是二段式，一般都是以測量下序阻抗為基本原理。 接地距離保護(hù)的保護(hù)性能受接地電阻大小的影響很大。當(dāng)線路配置了接地距離保護(hù)時(shí)，根據(jù)運(yùn)行需要一般還應(yīng)配置階段式零序電流保 護(hù)。特別是零序電流保護(hù)中最小定值的保護(hù)段，它對(duì)檢測經(jīng)較大接地電阻的短路故障 較為優(yōu)越。因此，零序電流保護(hù)不宜取消，但可適當(dāng)減少設(shè)置的段數(shù)。零序電流保護(hù)和接地距離保護(hù)一般按階梯特性構(gòu)成，其整定配合遵循反映同種故 障類型的保護(hù)上下級(jí)之間必須相互配合的原則，主要考慮與相鄰下一級(jí)的接地保護(hù)相 配合；當(dāng)裝設(shè)接地短路故障