三段式電流保護

1、課 程 設 計 設計名稱 三段式電流保護 課程名稱 電力系統(tǒng)繼電保護 . 專業(yè)年級 電氣134 . 姓名 劉亞會 . 學號 2013011973 . 提交日期 20170111 . 成績 . 指導教師 何自立 許景輝 .水利與建筑工程學院前言電力系統(tǒng)繼電保護基礎作為電氣工程與自動化專業(yè)的一門主要課程,主要包括課堂講學、課后實驗、課程設計等三個主要部分。在完成了理論的學習的基礎上，為了進一步加深對理論知識的理解，本專業(yè)特安排了本次課程設計。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,保護線路的各種繼電裝置應該有比較可靠的、及時的保護動作,從而切斷故障點極大

2、限度的降低電力系統(tǒng)供電范圍。電力系統(tǒng)繼電保護就是為達到這個目的而設置的。本次設計的任務主要包括了六大部分，分別為系統(tǒng)中各元件主要參數(shù)計算、正序，負序，零序等值阻抗圖、系統(tǒng)潮流計算、動穩(wěn)定計算、短路電流計算、繼電保護方式的選擇與整定計算等。其中短路電流的計算和繼電保護方式的選擇與整定計算是本設計的重點。通過此次線路保護的設計可以鞏固我們本學期所學的電力系統(tǒng)繼電保護基礎這一課程的理論知識，能提高我們提出問題、思考問題、解決問題的能力?！娟P鍵詞】 繼電保護 短路 等值阻抗 電流保護目錄課 程 設 計1水利與建筑工程學院前言1前言21設計原始資料11.1具體題目12設計要考慮的問題22.1設計規(guī)程22

3、.1.1短路電流計算規(guī)程22.1.2保護方式的選取及整定計算32.2設計的保護配置32.2.1主保護配置32.2.2后備保護配置33短路電流計算43.1等效電路的建立43.2保護短路點及短路點的選取53.3短路電流的計算53.3.1最大運行方式短路電流計算53.3.2最小運行方式短路電流計算54保護的配合及整定計算64.1主保護的整定計算64.1.1動作電流的整定6總結(jié)8參 考 文 獻91設計原始資料1.1 具體題目如圖所示網(wǎng)絡，過電流保護1、2、3的最大負荷電流分別為300、400、500A，E=37/3KV，Z1=0.4/km，Krel1=1.2，Krel2=1.1，Krel3=1.15，

4、Kss=1.5，Kres=0.85；LA-B=40Km，LB-C=60Km,ZT=72。t1.max=t2.max=0.5s，t3.max=1sZs.min=3，Zs.max=5 。圖1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡圖試對線路AB、BC的保護3、4進行電流保護的設計。1.2 要完成的內(nèi)容（1）保護的配置及選擇；（2）短路電流計算（系統(tǒng)運行方式的考慮、短路點的考慮、短路類型的考慮）； （3）保護配合及整定計算； （4）保護原理展開圖及展開圖的設計； （5） 對保護的評價。2 設計要考慮的問題2.1 設計規(guī)程2.1.1 短路電流計算規(guī)程在決定保護方式前，必須較詳細地計算各短路點短路時，流過有關保護的短路電流， 然

5、后根據(jù)計算結(jié)果，盡可能采用簡單的保護方式。其計算步驟及注意事項如下。（1）系統(tǒng)運行方式的考慮除考慮發(fā)電廠發(fā)電容量的最大和最小運行方式外，還必須考慮在設備檢修或故障切除的情況下，發(fā)生短路時流過保護裝置的短路電流最大和最小的系統(tǒng)運行方式，以便計算保護的整定值和保護靈敏度。在需采用電流電壓聯(lián)鎖速斷保護時，還必須考慮系統(tǒng)的正常運行方式。（2）短路點的考慮求不同保護的整定值和靈敏度時，應注意短路點的選擇。若要繪制短路電流、電壓與距離的關系曲線，每一條線路上的短路點至少要取三點，即線路的始端、中點和末端三點。（3）短路類型的考慮相間短路保護的整定計算應取系統(tǒng)最大運行方式下三相短路電流，以作動作電流整定之用

6、；而在系統(tǒng)最小運行方式下計算兩相短路電流，以作計算靈敏度之用。短路的計算選用三相短路或兩相短路進行計算均可，因為對保護所取的殘余而言，三相短路和兩相短路的殘余數(shù)值相同。若采用電流電壓連鎖速斷保護，系統(tǒng)運行方式應采用正常運行方式下的短路電流和電壓的數(shù)值作為整定之用。（4）短路電流列表為了便于整定計算時查考每一點的短路時保護安裝處的短路電流和，將計算結(jié)果列成表格。流過保護安裝處的短路電流應考慮后備保護的計算，即列出本線路各短路點短路時流過保護安裝處的短路電流，還要列出相鄰線路各點短路時流過保護安裝處的短路電流。計算短路電流時，用標幺值或用有名值均可，可根據(jù)題目的數(shù)據(jù)，用較簡單的方法計算。2.1.2

7、 保護方式的選取及整定計算采用什么保護方式，主要視其能否滿足規(guī)程的要求。能滿足要求時，所采用的保護就可采用；不能滿足要求時，就必須采取措施使其符合要求或改用其他保護方式。選用保護方式時，首先考慮采用最簡單的保護，以便提高保護的可靠性。當采用簡單保護不能同時滿足選擇性、靈敏性和速動性要求時，則可采用較復雜的保護方式。選用保護方式時，可先選擇主保護，然后選擇后備保護。通過整定計算，檢驗能否滿足靈敏性和速動性的要求。當采用的保護不能很好地滿足選擇性或速動性的要求時，允許采用自動重合閘來校正選擇性或加速保護動作。當靈敏度不能滿足要求時，在滿足速動性的前下，可考慮利用保護的相繼動作，以提高保護的靈敏性。

8、在用動作電流、電壓或動作時間能保證選擇性時，不要采用方向元件以簡化保護。后備保護的動作電流必須配合，要保證較靠近電源的上一元件保護的動作電流大于下一元件保護的動作電流，且有一定的裕度，以保證選擇性。2.2 設計的保護配置2.2.1 主保護配置在滿足線路靈敏度要求的情況下，選用三段式電流保護作為主保護。若靈敏度不滿足要求時應選用三段式距離保護作為主保護。2.2.2 后備保護配置過電流保護作為本線路的近后備保護和相鄰線路遠后備保護。3 短路電流計算3.1 等效電路的建立由已知可得,線路的總阻抗的計算公式為 Z=Z1L 其中：Z1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

9、抗分別為ZA-B=Z1×LA-B=0.4×40=16ZB-C=Z1×LB-C=0.4×60=24保護3最大運行方式sh時阻抗最小時，有 Zs.3.min=Zs.min+ZAB=3+16=19對保護4最大運行方式即阻抗最小時，有zs.4.min=Zs.min=3 Xs.min最大運行方式下的阻抗值；同理，對于保護3，最小運行方式即阻抗值最大，分析可知在只有XA-B和XB-C運行，相應地有Zs.3.max=Zs.max+ZA-B=5+16=21對于保護4，最小運行方式即阻抗值最大，分析可知在只有XA-B運行，相應地有Zs.4.max=Zs.max=5由此可得

10、最大運行方式等效電路如圖所示，最小運行方式等效電路圖如圖所示。最大運行方式等效電路圖最小運行方式等效電路圖3.2 保護短路點及短路點的選取選取B、C點進行計算。3.3 短路電流的計算3.3.1 最大運行方式短路電流計算在最大運行方式下流過保護元件的最大短路電流的公式為 IK.max=EZ=KEZs+Z 式中 系統(tǒng)等效電源的相電動勢； 短路點至保護安裝處之間的阻抗； 保護安裝處到系統(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 。(1)對于保護3等值電路圖如圖3.1所示，母線C最大運行方式下發(fā)生三相短路電流保護的最大短路電流為 IK.C.max=EZ=KEZs3min+ZBC=1

11、×37/319+24=0.497KA對于保護4等值電路圖如圖3.1所示，母線B最大運行方式下發(fā)生三相短路電流保護的最大短路電流為IK。B。max=EZ=KEZs.4.min+ZAB=1×37/33+16= 1.124KA3.3.2 最小運行方式短路電流計算 在最小運行方式下流過保護元件的最小短路電流的公式為 IK.min=32EZs.max+ZL式中 系統(tǒng)等效電源的相電動勢； Zs.max保護安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗； 短路點到保護安裝處之間的阻抗。所以帶入各點的數(shù)據(jù)可以計算得到C點的的最小短路電流。IK.c、min=32EZS.3.max+ZBC=32×3

12、7/321+24=0.411KA所以帶入各點的數(shù)據(jù)可以計算得到B點的的最小短路電流IK.B.min=32EZS.4max+ZAB=32×37/35+16=0.881KA4 保護的配合及整定計算4.1 主保護的整定計算4.1.1 動作電流的整定對保護3相應的速斷整定值整定原則：按照躲過本線路末端最大短路電流來整定。Iset.31=Krel1.IK.C.max=1.21×0.497=0.601動作時限：t31=0S靈敏度校驗：最大保護范圍：Lmax=（KEIset.31-ZS.3.min）/Z1=(37/30.601-19)/0.4=41.47KmLmaxLBC=41.4760

13、×100%=69.1% >50%(靈敏度滿足要求)最小保護范圍：Lmin=（KEIset.31-ZS.3.max）/Z1=(32×37/30.601-21)/0.4=24.46KmLminLBC=24.4660×100%=40.7% >15%(靈敏度滿足要求)對保護3相應的定時限過電流整定值整定原則：按照大于本線路流過的最大負荷電流整定。Iset.33=Krel3.KSSKres.IL.3.max=1.23×1.50.91×0.5=1.014靈敏度校驗：近后備：Ksen=IK.C.minIset.33=0.4111.014=0.40

14、5<1.3(不滿足要求)對保護4相應的速斷整定值為Iset.41=Krel1.IK.B.max=1.21×1.124=1.36動作時限：t41=0S靈敏度校驗：最大保護范圍：Lmax=（KEIset.41-ZS.4.min）/Z1=(37/31.36-3)/0.4=31.77KmLmaxLAB=31.7740×100%=79.4% >50%(靈敏度滿足要求)最小保護范圍：Lmin=（KEIset.41-ZS.4.max）/Z1=(32×37/31.36-5)/0.4=21.51KmLminLAB=21.5140×100%=53.8% >

15、15%(靈敏度滿足要求)保護4的限時電流速斷定值整定原則：按照躲過下級線路電流速斷保護的最大動作電流來整定。Iset.42=Krel2.Iset.3=1.11×0.601=0.667動作時限：t42=0.5S靈敏度校驗： Ksen=IK.B.minIset.42=0.8810.667=1.32 >1.3(靈敏度滿足要求)對保護4相應的定時限過電流整定值IK.L.max=1200A=1.2KAIset.43=Krel3.KSSKres.IL.4.max=1.23×1.50.91×1.2=2.43動作時限：t43=t1.max，t2.max，t3.max+t=1

16、S+0.5S=1.5S靈敏度校驗：近后備：Ksen=IK.B.minIset.43=0.8812.43=0.36 <1.5(靈敏度不滿足要求)遠后備：Ksen=IK.C.minIset.43=0.4112.43=0.169 <1.2(靈敏度不滿足要求)當電流保護靈敏度不滿足要求時，利用其他形式保護進行該線路的保護。總結(jié)本次設計是針對220KV電網(wǎng)在不同運行方式以及短路故障類型的情況下進行的分析計算和整定的。根據(jù)本次設計的實際要求，線路末端短路根據(jù)具體情況和繼電保護“四性”的要求,采用了反應相間短路的距離保護和反應接地故障的零序電流三段式保護；線路之間采用相差高頻保護。通過這次設計，我對自己所學專業(yè)知識有了更新、更深層次的認識。由于繼電保護的重要性和特殊性，在計算各參數(shù)和短路電流過程中，要用到電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析的相關知識。在這過程中，我深深體會到理論知識的重要性，只有牢固掌握所學的知識，才能更好的應用到實踐中去。這次設計提高了我們思考問題、解決問題的能力，它使我們的思維更加縝密，這將對我們今后的學習、工作大有裨益。此次課程設計是在本人及劉亞會同學的合作下完成的，劉亞會同學