輸電線路電流電壓保護(hù)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告摘要本文針對(duì)110kV輸電線路進(jìn)行了繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)，采用了電流電壓保護(hù)的方法，首先確定了系統(tǒng)分別在最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的等值阻抗，并計(jì)算了各相間短路的最大最小短路電流。接著，計(jì)算了保護(hù)1、2、3的電流保護(hù)定值，并計(jì)算了各自的最小保護(hù)范圍。在接著，對(duì)保護(hù)2、3進(jìn)行限時(shí)電流速斷保護(hù)定值的計(jì)算及其靈敏度校驗(yàn)，并確定其動(dòng)作時(shí)限。然后對(duì)保護(hù)1、2、3進(jìn)行過電流保護(hù)定值計(jì)算及其靈敏度校驗(yàn)，并確定各段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限。最后，繪制了電磁式三段式電流

2、保護(hù)原理圖和展開圖，并詳細(xì)分析其動(dòng)作過程。關(guān)鍵詞：電流電壓保護(hù)；三段式電流保護(hù)；靈敏度目錄 TOC o 1-3 h z u 緒論1.1繼電保護(hù)的作用隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行、故障期間以及故障后的回復(fù)過程中，許多控制操作日趨高度自動(dòng)化。這些控制操作的技術(shù)與裝備大致可以分為兩類，一類是通常理解的“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”，另一類是當(dāng)電網(wǎng)或電氣設(shè)備發(fā)生故障，或出現(xiàn)影響安全運(yùn)行的異常情況時(shí)，自動(dòng)切除故障設(shè)備和消除異常情況的技術(shù)與裝備。其特點(diǎn)是動(dòng)作速度快，其性質(zhì)是非調(diào)節(jié)性的，這就是通常理解的“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置”。其作用是，一自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，是故障元

3、件免于繼續(xù)遭到損壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行；二是反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，而動(dòng)作與發(fā)出信號(hào)或跳閘。此時(shí)一般不要求迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免暫短的運(yùn)行波動(dòng)造成不必要的動(dòng)作和干擾引起的誤動(dòng)。1.2對(duì)繼電保護(hù)的基本要求動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個(gè)基本要求，即可靠性（安全性和信賴性）、選擇性、速動(dòng)性和靈敏性。這幾“性”之間，緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一，必須根據(jù)具體電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每個(gè)電力元件的繼電保護(hù)，充分發(fā)揮和利用繼電保護(hù)的科學(xué)性、工程技術(shù)性，使繼電保護(hù)為提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的

4、安全性、確定性和經(jīng)濟(jì)性發(fā)揮最大效能?？煽啃园ò踩院托刨囆?，是對(duì)繼電保護(hù)性能的最基本要求。繼電保護(hù)的選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障從電力系統(tǒng)中斷開，最大限度地保證系統(tǒng)中無故障部分仍能持續(xù)安全地運(yùn)行。1.3原始資料設(shè)計(jì)題目四：輸電線路電流電壓保護(hù)設(shè)計(jì)（4）1.3.1系統(tǒng)接線圖如圖： 1.3.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及技術(shù)參數(shù)參見下表設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)工作量L1=L2=60km,L3=40km,LB-C=40km,LC-D=50km,LD-E=30km,線路阻抗0.4/km,最大負(fù)荷電流IB-C.Lmax=300A,IC-D.Lmax=260A, ID-E.Lmax=140A,電動(dòng)機(jī)自啟

5、動(dòng)系數(shù)Kss=1.5，電流繼電器返回系數(shù)Kre=0.85。最大運(yùn)行方式：三臺(tái)發(fā)電機(jī)及線路L1、L2、L3同時(shí)投入運(yùn)行；最小運(yùn)行方式：G2、L2退出運(yùn)行。1.確定保護(hù)3在最大、最小運(yùn)行方式下的等值電抗。2.進(jìn)行C母線、D母線、E母線相間短路的最大、最小短路電流的計(jì)算。3.整定保護(hù)1、2、3的電流速斷保護(hù)定值，并計(jì)算各自的最小保護(hù)范圍。4.整定保護(hù)2、3的限時(shí)電流速斷保護(hù)定值，并校驗(yàn)靈敏度。5.整定保護(hù)1、2、3的過電流保護(hù)定值，假定母線E過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.5s，確定保護(hù)1、2、3過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，校驗(yàn)保護(hù)1作近后備，保護(hù)2、3作遠(yuǎn)后備的靈敏度。6繪制三段式電流保護(hù)原理接線圖。并分析動(dòng)作

6、過程。7、采用MATLAB建立系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真分析。1.3.3 工作計(jì)劃：第一天：收集資料，確定設(shè)計(jì)方案。 第二天：等值電抗計(jì)算、短路電流計(jì)算。第三天：電流I段整定計(jì)算及靈敏度校驗(yàn)。 第四天：電流II段整定計(jì)算及靈敏度校驗(yàn)。第五天：電流III段整定計(jì)算及靈敏度校驗(yàn)。 第六天：繪制保護(hù)原理圖。第七、八天：MATLAB建模仿真分析。 第九天：撰寫說明書。第十天：課設(shè)總結(jié)，迎接答辯。2 輸電線路電流保護(hù)整定計(jì)算2.1 保護(hù)3在最大、最小運(yùn)行方式下的等值電抗2.1.1 最大運(yùn)行方式在最大運(yùn)行方式下，三臺(tái)發(fā)電機(jī)及線路L1、L2、L3同時(shí)投入運(yùn)行，等值阻抗如圖2.1所示。XG1 XL1XG2 XL2XG3

7、XL3 XB_C XC_D XD_E圖2.1 最大運(yùn)行方式等值阻抗XG1=15XG2=XL1=600.4=24XL2=600.4=24XXBC=400.4=16XCD=500.4=20XX3min=(XG1/XG2+XL1/=(15 /15+24/24)/(20+16)=12.652.1.2最小運(yùn)行方式根據(jù)原始資料，最小運(yùn)行方式就是，在最大運(yùn)行方式的基礎(chǔ)上讓G2、L2退出運(yùn)行，等值阻抗如圖2.2 XG1 XL1 XB_C XC_D XD_E XG3 XL3 圖2.2 最小運(yùn)行方式等值阻抗其中X2max=(XG1+XL1)/( XG3+22 相間短路的最大、最小短路電流的計(jì)算C母線最大短路電流：

8、IC母線最小短路電流:ID母線最大短路電流:ID母線最小短路電流:IE母線最大短路電流:IE母線最小短路電流I表2-2-1短路電流計(jì)算結(jié)果母線名稱系統(tǒng)運(yùn)行方式短路電流大?。╧A）C母線最大2.32最小1.66D母線最大1.37最小1.05E母線最大1.09最小0.952.3 電流I段整定計(jì)算及靈敏度校驗(yàn)無時(shí)限電流速斷保護(hù)依靠動(dòng)作電流來保證選擇性，被保護(hù)線路外部短路時(shí)流過該保護(hù)的電流總是小于其動(dòng)作值，不能動(dòng)作；而只有在保護(hù)范圍內(nèi)段錄制，流過保護(hù)的電流有可能大于動(dòng)作值，是該保護(hù)動(dòng)作。且無時(shí)限電流速斷保護(hù)的作用是保證在任何情況下無時(shí)限切除本線路上的故障。保護(hù)1：I保護(hù)2：I保護(hù)3：I在已知保護(hù)的動(dòng)作

9、電流后，大于一次動(dòng)作電流的短路電流對(duì)應(yīng)的短路點(diǎn)區(qū)域，就是保護(hù)范圍。保護(hù)的范圍隨運(yùn)行方式、故障類型的變化而變化，最小的保護(hù)范圍在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下兩相短路時(shí)出現(xiàn)。一般情況下，應(yīng)按這種運(yùn)行方式和故障類型來校驗(yàn)保護(hù)的最小范圍，要求大于被保護(hù)線路全長(zhǎng)的15%20%。保護(hù)1的最小保護(hù)范圍：x=-10.76保護(hù)2的最小保護(hù)范圍：x=保護(hù)3的最小保護(hù)范圍：x=因?yàn)楸Ｗo(hù)1：K保護(hù)2：K保護(hù)3：K均不滿足靈敏度，所以均不合格,需重新整定。 由系統(tǒng)接線圖可知，E母線為系統(tǒng)最末端母線，保護(hù)1的電流速斷保護(hù)按保護(hù)范圍為全長(zhǎng)的30%整定也不會(huì)引起誤動(dòng)，因此按保護(hù)范圍為全長(zhǎng)的20%整定。保護(hù)1：xI=因?yàn)镮op1故該整定

10、值符合靈敏度要求，且保護(hù)1的最小保護(hù)范圍為3.6。保護(hù)2：由于按躲開本線路末端的最大短路電流來整定得到的啟動(dòng)電流不符合靈敏度要求，因此降低整定值，增加動(dòng)作時(shí)限，以保證該保護(hù)的可靠性。在此按躲開下一段線路20%處的最大短路電流來整定。DE線路20%處最大短路電流：I= =1.301kAI校驗(yàn)：保護(hù)2的最小保護(hù)范圍：x=由于K靈敏度不符合要求，需重新整定。按躲開下一段線路40%處的最大短路電流來整定。DE線路40%處最大短路電流：I= =1.242kAI校驗(yàn)：保護(hù)2的最小保護(hù)范圍：x=由于K靈敏度符合要求。為了保證繼電保護(hù)系統(tǒng)的選擇性，需要增加時(shí)間延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為t2保護(hù)3：按躲開下一段線路即CD

11、段線路的10%處的最大短路電流來整定。I = =2.085kA2.195Iop2校驗(yàn)：保護(hù)3的最小保護(hù)范圍：x=由于K靈敏度符合要求。為了保證繼電保護(hù)系統(tǒng)的選擇性，需要增加時(shí)間延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為t32.4 電流II段整定計(jì)算及靈敏度校驗(yàn)由于有選擇性電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，因此增加限時(shí)電流速斷保護(hù)，用來切除本線路上速斷保護(hù)范圍以外的故障，同時(shí)作為速斷保護(hù)的后備保護(hù)。限時(shí)電流速斷保護(hù)需與下一級(jí)線路的速斷保護(hù)配合，啟動(dòng)電流值為I動(dòng)作時(shí)限為t其中取t=0.5s。2.4.1保護(hù)2的整定由題意，保護(hù)2的段電流保護(hù)應(yīng)與保護(hù)1的段保護(hù)配合，其啟動(dòng)電流為：I動(dòng)作時(shí)限t靈敏度校驗(yàn)：K通過校驗(yàn)可知該整定值不符合

12、靈敏度要求。因此要降低整定值，由于E母線為系統(tǒng)最末端，故要滿足Iop2I若按KsenI故保護(hù)2限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定值取Iop2=0.7kA，若保護(hù)2限時(shí)速斷保護(hù)的時(shí)限只比保護(hù)1的電流速斷保護(hù)大tt故保護(hù)2限時(shí)電流速斷保護(hù)整定值 動(dòng)作時(shí)限 t2.4.2保護(hù)3的整定按照限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定原則，保護(hù)3的段應(yīng)與保護(hù)2的段相配合，故其啟動(dòng)電流為：I動(dòng)作時(shí)限t靈敏度校驗(yàn)：K通過校驗(yàn)可知該整定值不符合靈敏度要求。由于按與保護(hù)2段相配合整定不符合靈敏度要求，則與保護(hù)2段配合整定I動(dòng)作時(shí)限t靈敏度校驗(yàn)：K通過校驗(yàn)知該整定值滿足靈敏度要求。故保護(hù)3限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定值為動(dòng)作時(shí)限為t2.5 電流III段整

13、定計(jì)算及靈敏度校驗(yàn)整定保護(hù)1、2、3的過電流保護(hù)定值，假定母線E過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為topE=0.5保護(hù)1：?jiǎn)?dòng)電流值：I動(dòng)作時(shí)限：t保護(hù)2：?jiǎn)?dòng)電流值：I動(dòng)作時(shí)限：t保護(hù)3：?jiǎn)?dòng)電流值：I動(dòng)作時(shí)限：t靈敏度校驗(yàn)：保護(hù)1做近后備保護(hù)的靈敏度：K滿足靈敏度要求。保護(hù)2做遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度：K滿足靈敏度要求。保護(hù)3做遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度：K滿足靈敏度要求。表2-5-1 保護(hù)配置技術(shù)參數(shù)表保護(hù)序號(hào)保護(hù)名稱啟動(dòng)電流值（kA）動(dòng)作延時(shí)(S)保護(hù)1瞬時(shí)電流速斷保護(hù)0.9860延時(shí)電流速斷保護(hù)-過電流保護(hù)0.2841.0保護(hù)2瞬時(shí)電流速斷保護(hù)1.4910.5延時(shí)電流速斷保護(hù)0.71.0過電流保護(hù)0.5281.

14、5保護(hù)3瞬時(shí)電流速斷保護(hù)2.6340.5延時(shí)電流速斷保護(hù)0.8051.5過電流保護(hù)0.6092.03 電流保護(hù)原理圖的繪制及其動(dòng)作過程分析31電流三段式保護(hù)原理圖圖3.1（a）保護(hù)1原理接線圖圖3.1（b）保護(hù)2、3原理接線圖各保護(hù)的三段式電流保護(hù)原理接線圖如圖3.1所示，其中所包括的元件有：三相電流保護(hù)I段測(cè)量元件1KAa，1KAc；三相電流保護(hù)段測(cè)量元件2KAa，2KAc；三相電流保護(hù)段測(cè)量元件3KAa，3KAc；電流保護(hù)I、段的邏輯延時(shí)元件1KT、2KT、3KT；電流保護(hù)I、段的信號(hào)繼電器1KS、2KS、3KS。其中因?yàn)槿问诫娏鞅Ｗo(hù)各段的動(dòng)作電流與動(dòng)作時(shí)限的整定值各不相同，所以采取用不

15、同規(guī)格和作用的電流繼電器和時(shí)間繼電器。用1KS、2KS、3KS信號(hào)繼電器發(fā)出各段保護(hù)動(dòng)作的信號(hào) 。由于三相星形接線需要三個(gè)電流互感器、三個(gè)電流繼電器和四根二次電纜，相對(duì)來講是復(fù)雜和不經(jīng)濟(jì)的。而兩相星形接線較為經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單，本次設(shè)計(jì)采取的是兩相星形接線方式，在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生兩相短路時(shí)，能正確反映這些故障，兩相星系接線方式在AB和BC相間短路時(shí)只有一個(gè)繼電器動(dòng)作，其他兩相短路時(shí)有兩個(gè)繼電器動(dòng)作。例如保護(hù)的I段AB兩相短路時(shí)，測(cè)量元件1KAa、2KAa、3KAa都會(huì)有動(dòng)作，若在DE段發(fā)生該短路，保護(hù)1的1KAa將直接啟動(dòng)信號(hào)元件KS和出口繼電器KCO，使得斷路器跳閘，切除故障。測(cè)量元件2KAa、3KAa

16、啟動(dòng)延時(shí)元件2KT、3KT，由于1KAa直接啟動(dòng)1KS和KCO跳閘，延時(shí)時(shí)間未到故障已切除，故障電流消失，2KAa、3KAa、2KT、3KT均返回，不能啟動(dòng)KS發(fā)出跳閘信號(hào)。所以、段不會(huì)輸出跳閘信號(hào)。若在BC段發(fā)生該故障，保護(hù)3的1KAa將啟動(dòng)時(shí)間繼電器1KT計(jì)時(shí)，當(dāng)延時(shí)時(shí)間到且信號(hào)元件KS和出口繼電器KCO，使得斷路器跳閘，切除故障，保護(hù)3的、段保護(hù)動(dòng)作如保護(hù)1。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，有兩個(gè)繼電器動(dòng)作，可以爭(zhēng)取反應(yīng)該故障。由于110KV系統(tǒng)通常采用專門的零序電流保護(hù)，因此，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時(shí)，零序電流保護(hù)能爭(zhēng)取反應(yīng)各相單相接地短路。就該接法而言，此接線方式不能反應(yīng)B相單相接地短路。當(dāng)系

17、統(tǒng)發(fā)生兩相接地短路時(shí)，這種接線方式在不同相別的兩點(diǎn)接地短路組合中，只能保證有2/3的機(jī)會(huì)有選擇性的切除后面一條線路。3.2 電磁式電流三段式保護(hù)展開圖電流三段式保護(hù)展開圖連線比較簡(jiǎn)單，層次清楚，讓人一目了然，其中直流回路展開圖如圖3.2.1所示，它是由控制母線，電流保護(hù)I段，電流保護(hù)段、電流保護(hù)段信號(hào)回路和跳閘回路幾部分組成。電流速斷保護(hù)直流回路電流速斷保護(hù)直流回路顯示電流速斷保護(hù)過電流保護(hù)跳閘回路圖3.2.1 直流回路展開圖交流回路展開圖如圖3.2.2所示，它是由六個(gè)電流繼電器對(duì)應(yīng)的電流互感器a、c相連，構(gòu)成對(duì)應(yīng)的A、C兩相，并與中線共同組成交流回路。A相交流回路A相交流回路C相中線圖3.2.2 交流回路展開圖4 課程設(shè)計(jì)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是對(duì)110kV輸電線路進(jìn)行了繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)。本人對(duì)系統(tǒng)采用了電流電壓保護(hù)的方法，首先確定了系統(tǒng)分別在最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的等值阻抗，并計(jì)算了各相間短路的最大最小短路電流。接著，計(jì)算了保護(hù)1、2、3的電流保護(hù)定值，并計(jì)算了各自的最小保護(hù)范圍。在接著，對(duì)保護(hù)2、3進(jìn)行限時(shí)電流速斷保護(hù)定值的計(jì)算及其靈敏度校驗(yàn)，并確定其動(dòng)作時(shí)限。然后對(duì)保護(hù)1、2、3進(jìn)行過電流保護(hù)定值計(jì)算及其靈敏度校驗(yàn)，并確定各段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限。最后，繪制了電磁式三段式電流保護(hù)原理圖和展開圖，并詳細(xì)分析其動(dòng)作過程。在本次課程設(shè)計(jì)將課程所學(xué)內(nèi)容實(shí)踐到本次設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)學(xué)以