精品資料（2021-2022年收藏）繼保課程設(shè)計(jì)

1、 繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)題 目: 三段式電流保護(hù)設(shè)計(jì) 院系名稱： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電氣F1202 學(xué)生姓名： 雷建磊 學(xué) 號(hào)： 201216040103 指導(dǎo)教師： 邵銳 教師職稱： 講師 評(píng)語及成績：指導(dǎo)教師：日 期：2河南工業(yè)大學(xué) 繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)目 錄1 設(shè)計(jì)內(nèi)容11.1 課題簡介11.2 具體題目11.3 要完成的任務(wù)22 設(shè)計(jì)要考慮的問題22.1 設(shè)計(jì)規(guī)程2 2.1.1 短路電流計(jì)算規(guī)程2 2.1.2 保護(hù)方式的選取及整定計(jì)算22.2 本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置33 短路電流計(jì)算33.1 等效電路的建立33.2 保護(hù)短路點(diǎn)的選取43.3 短路電流的計(jì)算4 3.3.1 最大方式短路電流計(jì)算4

2、 3.3.2 最小方式短路電流計(jì)算44 保護(hù)的配合及整定計(jì)算54.1 主保護(hù)的整定計(jì)算5 4.1.1 保護(hù)I段電流的整定計(jì)算5 4.1.2 保護(hù)II段電流的整定計(jì)算54.2 后備保護(hù)的整定計(jì)算6 4.2.1 動(dòng)作電流的計(jì)算6 4.2.2 動(dòng)作時(shí)間的計(jì)算7 4.2.3 靈敏度校驗(yàn)75 二次展開原理圖的繪制75.1 原理接線圖75.2 交流回路展開圖85.3 直流回路展開圖96 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇96.1 電流互感器的選擇96.2 繼電器的選擇97 保護(hù)的評(píng)價(jià)10參考文獻(xiàn)101 設(shè)計(jì)內(nèi)容1.1 課題簡介 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門主要課程,主要包括課堂講學(xué)、課程設(shè)計(jì)等幾個(gè)主要

3、部分。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(duì)理論知識(shí)的理解，本專業(yè)特安排了本次課程設(shè)計(jì)。電能是現(xiàn)代社會(huì)中最重要、也是最方便的能源。而發(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(jí)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)希望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(shí),保護(hù)線路的各種繼電裝置應(yīng)該有比較可靠的、及時(shí)的保護(hù)動(dòng)作,從而切斷故障點(diǎn)極大限度的降低電力系統(tǒng)供電范圍。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)就是為達(dá)到這個(gè)目的而設(shè)置的。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)主要包括了六大部分，分別為運(yùn)行方式的選擇、電網(wǎng)各個(gè)元件參數(shù)及負(fù)荷電流

4、計(jì)算、短路電流計(jì)算、繼電保護(hù)距離保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)、繼電保護(hù)零序電流保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)、對(duì)所選擇的保護(hù)裝置進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。其中短路電流的計(jì)算和電氣設(shè)備的選擇是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。通過此次線路保護(hù)的設(shè)計(jì)可以鞏固我們本學(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(shí)，能提高我們提出問題、思考問題、解決問題的能力。1.2 具體題目 如圖1.1所示網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)參數(shù)為Un=115kV，=15、Xg3=10， =60km、=40km、=50km、=30km、=20km，線路阻抗Xo=0.4/km，=1.2、=1.15，=300A，=200A，=150A，=1.5，Kre=0.85. 圖1.1 系統(tǒng)原理網(wǎng)絡(luò)圖 試對(duì)線

5、路AB段保護(hù)2進(jìn)行三段電流保護(hù)的設(shè)計(jì)。 1.3 要完成的任務(wù)（1）保護(hù)的配置及選擇； （2）短路電流整定計(jì)算（系統(tǒng)運(yùn)行方式、短路點(diǎn)、短路類型）； （3）保護(hù)配合及靈敏系數(shù)校驗(yàn)； （4）保護(hù)原理展開圖的設(shè)計(jì)； （5）對(duì)保護(hù)的評(píng)價(jià)。2 設(shè)計(jì)要考慮的問題 2.1 設(shè)計(jì)規(guī)程 2.1.1 短路電流計(jì)算規(guī)程在決定保護(hù)方式前，必須較詳細(xì)地計(jì)算各短路點(diǎn)短路時(shí)流過有關(guān)保護(hù)的短路電流，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在滿足繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程和題目給定的要求條件下，盡可能采用簡單的保護(hù)方式。其計(jì)算步驟及注意事項(xiàng)如下：（1）系統(tǒng)運(yùn)行方式的考慮需考慮發(fā)電廠發(fā)電容量的最大和最小運(yùn)行方式。（2）短路點(diǎn)的考慮求不同保護(hù)的整定值和靈

6、敏度時(shí)，應(yīng)注意短路點(diǎn)的選擇。（3）短路類型的考慮相間短路保護(hù)的整定計(jì)算應(yīng)取系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路電流，以作動(dòng)作電流整定之用；而在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下計(jì)算兩相短路電流，以作計(jì)算靈敏度之用。若采用電流電壓連鎖速斷保護(hù)，系統(tǒng)運(yùn)行方式應(yīng)采用正常運(yùn)行方式下的短路電流和電壓的數(shù)值作為整定之用。2.1.2 保護(hù)方式的選取及整定計(jì)算采用什么保護(hù)方式，主要視其能否滿足規(guī)程的要求。能滿足要求時(shí)，所采用的保護(hù)就可采用；不能滿足要求時(shí)，就必須采取措施使其符合要求或改用其他保護(hù)方式。選用保護(hù)方式時(shí)，首先考慮采用最簡單的保護(hù)，以便提高保護(hù)的可靠性。當(dāng)采用簡單保護(hù)不能同時(shí)滿足選擇性、靈敏性和速動(dòng)性要求時(shí)，則可采用較復(fù)雜的

7、保護(hù)方式。選用保護(hù)方式時(shí)，可先選擇主保護(hù)，然后選擇后備保護(hù)。通過整定計(jì)算，檢驗(yàn)?zāi)芊駶M足靈敏性和速動(dòng)性的要求。當(dāng)采用的保護(hù)不能很好地滿足選擇性或速動(dòng)性的要求時(shí)，允許采用自動(dòng)重合閘來校正選擇性或加速保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)靈敏度不能滿足要求時(shí)，在滿足速動(dòng)性的前提下，可考慮利用保護(hù)的相繼動(dòng)作，以提高保護(hù)的靈敏性。后備保護(hù)的動(dòng)作電流必須相互配合，要保證較靠近電源的上一元件保護(hù)的動(dòng)作電流大于下一元件保護(hù)的動(dòng)作電流，且有一定的裕度，以保證選擇性。2.2 本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置 2.2.1 主保護(hù)配置 選用三段式電流保護(hù)，經(jīng)靈敏度校驗(yàn)可得應(yīng)使電流1段、2段作為主保護(hù)。 2.2.2 后備保護(hù)配置經(jīng)分析應(yīng)使過電流保護(hù)作為近后備保

8、護(hù)和遠(yuǎn)后備保護(hù)。3 短路電流計(jì)算 3.1 等效電路的建立 圖3.1 系統(tǒng)等效電路圖 由已知可得,線路的總阻抗的計(jì)算公式為： 其中，線路單位長度阻抗；線路長度。所以，將數(shù)據(jù)代入公式可得各段線路的線路阻抗分別為：經(jīng)分析可知，最大運(yùn)行方式即阻抗最小時(shí)，則有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，線路、運(yùn)行，由題意知、連接在同一母線上，則 其中，符號(hào)“|”表示并聯(lián)的意思。同理，最小運(yùn)行方式即阻抗值最大，分析可知在只有和運(yùn)行，相應(yīng)地有： 3.2 保護(hù)短路點(diǎn)的選取選取B、C、D、E點(diǎn)為短路點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。 3.3 短路電流的計(jì)算 3.3.1 最大方式短路電流計(jì)算在最大運(yùn)行方式下流過保護(hù)元件的最大短路電流的公式為：其中，系統(tǒng)等效電源的

9、相電動(dòng)勢(shì)； 短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的阻抗； 保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗；短路類型系數(shù)、三相短路取1，兩相短路取。對(duì)于保護(hù)2，母線C在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)2的最大短路電流為： 代入數(shù)據(jù)得： Ikcmax=1.869KA 3.3.2 最小方式短路電流計(jì)算在最小運(yùn)行方式下流過保護(hù)元件的最小短路電流的公式為： 其中，系統(tǒng)等效電源的相電動(dòng)勢(shì)；保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗； 短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的阻抗。所以帶入各點(diǎn)的數(shù)據(jù)可以計(jì)算得到各點(diǎn)的的最小短路電流為： 4 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 保護(hù)I段動(dòng)作電流的計(jì)算最小保護(hù)范圍計(jì)算式為： 其中 ，系

10、統(tǒng)等效電源的相電動(dòng)勢(shì)；短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的阻抗； 線路單位長度的正序阻抗。對(duì)于保護(hù)2，母線C最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路流過保護(hù)5的最大短路電流為： Ikcmax=1.869KA相應(yīng)的速斷定值為： Iop2=1.869*1.2=2.243KA 所以，以上計(jì)算表明，在運(yùn)行方式變化很大的情況下，電流速斷保護(hù)在較小運(yùn)行方式下可能沒有保護(hù)區(qū)。 4.1.2保護(hù)II段動(dòng)作電流的計(jì)算限時(shí)電流速斷定值根據(jù)如下公式可以計(jì)算： 其中，可靠系數(shù)，取值為1.15。經(jīng)分析，保護(hù)2的限時(shí)電流速斷定值為：與保護(hù)5的段相配合分支系數(shù)為： 保護(hù)5的段電流整定值為： 保護(hù)2的段電流整定值為： 與保護(hù)4的段相配合發(fā)電機(jī)的短路電流

11、值為：保護(hù)4的段電流整定值為：保護(hù)2的段電流整定值為：比較后取兩值較大者：保護(hù)2處的靈敏度系數(shù)為：也不滿足1.2的要求?？梢姡捎谶\(yùn)行方式變化太大，2處的限時(shí)電流速斷的靈敏度遠(yuǎn)不能滿足要求。4.2 后備保護(hù)的整定計(jì)算 4.2.1 動(dòng)作電流的計(jì)算 過電流整定值計(jì)算公式為： 其中，可靠系數(shù)，取值為1.15；可靠系數(shù)，取值為1.5；可靠系數(shù)，取值為0.85。代入公式，可得： 對(duì)于2的段存在分支系數(shù)，因此，線路L1的最大電流值為：保護(hù)2的三段電流值為： 4.2.2 動(dòng)作時(shí)間的計(jì)算假設(shè)母線E過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.5s，保護(hù)2的三段動(dòng)作時(shí)間為： t7=0.5s t6=t7+0.5=1s t5=t6+0.

12、5=1.5s t2=t5+0.5=2s4.2.3 靈敏度校驗(yàn)保護(hù)2作為遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度為：滿足作為遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度的要求。5 二次展開原理圖的繪制 5.1 原理接線圖 如圖5.1所示，每個(gè)繼電器的線圈和觸點(diǎn)都畫在一個(gè)圖形內(nèi)，所有元件都用設(shè)備文字符號(hào)標(biāo)注，如圖中KA表示電流繼電器，KT表示時(shí)間繼電器，KS表示信號(hào)繼電器。原理接線圖對(duì)整個(gè)保護(hù)的工作原理給出了一個(gè)完整的概念。 圖 5.1 三段式電流保護(hù)原理接線圖5.2 交流回路展開圖 展開圖中交流回路和直流回路分開表示，分別如圖5.2和圖5.3所示。其特點(diǎn)是每個(gè)繼電器的輸出量根據(jù)實(shí)際動(dòng)作的回路情況分別畫在圖中不同的位置上，但仍然用同一個(gè)符號(hào)標(biāo)注，

13、以便查對(duì)。在展開圖中，繼電器線圈和出點(diǎn)的連接盡量按照故障后的動(dòng)作順序連接，自左而右，自上而下的排列。如下圖5.2所示： 圖5.2 電流保護(hù)交流回路展開圖 5.3 直流回路展開圖 圖5.3 電流保護(hù)直流回路展開圖6 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇 6.1 電流互感器的選擇互感器是按比例變換電壓或電流的設(shè)備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓(100V)或標(biāo)準(zhǔn)小電流(5A或10A，均指額定值)，以便實(shí)現(xiàn)測(cè)量儀表、保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型，其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測(cè)量儀表與繼電保護(hù)裝置等。同時(shí)互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。在選用互感器時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（

14、1）小電流選線裝置用零序電流互感器；（2）與DD11/60型繼電器配套使用的零序電流互感器；（3）與DL11/0.2型繼電器配套使用的零序電流互感器 ；（4）精度與容量（額定負(fù)荷）的關(guān)系。 6.2 繼電器的選擇正確選用繼電器的原則應(yīng)該是：(1)繼電器的主要技術(shù)性能，如觸點(diǎn)負(fù)荷，動(dòng)作時(shí)間參數(shù)，機(jī)械和電氣壽命等，應(yīng)滿足整機(jī)系統(tǒng)的要求；(2)繼電器的結(jié)構(gòu)型式(包括安裝方式)與外形尺寸應(yīng)能適合使用條件的需要；(3)經(jīng)濟(jì)合理。7 保護(hù)的評(píng)價(jià) 在做繼電保護(hù)配置時(shí)我們應(yīng)該使配置的結(jié)果滿足繼電保護(hù)的基本要求，就是要保證可靠性、選擇性、速動(dòng)性和靈敏性。可是這四個(gè)指標(biāo)在很多情況下是互相矛盾的，因此我們要根據(jù)實(shí)際情況讓它們達(dá)到一定的平衡即可。通過這次設(shè)計(jì)過程可以看出，最大運(yùn)行方式下三相短路的短路電流與最小運(yùn)行方式下兩相的短路電流相差很大。按躲過最大運(yùn)行方式下末端最大短路電流整定的電流速斷保護(hù)的動(dòng)作值很大，最小運(yùn)行方式下靈敏度不能滿足要求。限時(shí)電流速斷