電力系統(tǒng)繼電保護課程設計單輻射式輸電線路階段式電流保護設計

電力系統(tǒng)繼電保護課程設計--單輻射式輸電線路階段式電流保護設計《電力系統(tǒng)繼電保護課程設計》題目:單輻射式輸電線路階段式電流保護設計前言電力生產(chǎn)發(fā)，送，變，用的同時性，決定了它每一個過程重要性。電力系統(tǒng)要通過設計、組織，以使電力能夠可靠、經(jīng)濟地送到用戶。對供電系統(tǒng)最大的威脅就是短路故障，它會給系統(tǒng)帶來巨大的破壞作用，因此我們必須采取措施來防范它。對于一個大電網(wǎng)，故障發(fā)生的幾率和故障帶來的擾動是相當大的，如果沒有切除故障的保護裝置，電網(wǎng)是不允許運行的。這就是繼電保護在實際應用中的重要程度。正確安裝保護裝置的必要性是顯而易見的。但在系統(tǒng)復雜的內部連接和與電廠的關系致使很難檢查正確與否。因此有必要采取校驗手段。保護是分區(qū)域布置的，這樣整個電力系統(tǒng)都得到了保護，而不存在保護死區(qū)。當故障發(fā)生時，保護應有選擇地動作，跳開距離故障點最近的開關。電力系統(tǒng)在運行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)。故障和不正常運行狀態(tài)都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性的切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。切除故障的時間常常要求小到十分之幾甚至百分之幾秒，實踐證明只有裝設在每個電氣元件上的保護裝置才有可能滿足這個要求。而這種保護裝置直到目前為止，大都是由單個繼電器或者繼電器與其附屬設備的組合構成的，因而稱之繼電保護裝置。其基本任務是：（1）自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行；（2）反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件，而動作于發(fā)出信號，減負荷或跳閘?？梢?，繼電保護對保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行，阻止故障的擴大和事故的發(fā)生，發(fā)揮著極其重要的作用。因此，合理配置繼電保護裝置，提高整定和校核工作的快速性和準確性，以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求，理應得到我們的重視。

目錄目錄 1一、課程設計目的和任務 2二、設計主要儀器設備和材料 3三、階段式電流保護原理 3四、線路相同短路的階段式電流保護裝置 4五、階段式電流保護實驗參數(shù)整定計算 5六、實驗驗證與調整 14七、小結與展望 16八、致謝 16九、主要參考文獻 16一、課程設計目的和任務設計目的：通過設計,使學生掌握和應用電力系統(tǒng)繼電保護的設計,整定計算,資料整理查詢和電氣繪圖等使用方法.在此過程中培養(yǎng)學生對各門專業(yè)課程整體觀念綜合能力,通過較為完整的工程實踐基本訓練,為全面提高學生的綜合素質及增強工作適應能力打下一定的基礎.本課程主要設計35KV線路,變壓器,發(fā)電機繼電保護的原理,配置及整定計算,給今后繼電保護的工作打下良的基礎。但由于實驗條件所限，我們只能用200V的單輻射式輸電線路階段式電流保護設計來模擬上述設計。設計任務：某線路網(wǎng)絡接線如下圖1線路網(wǎng)絡接線圖已知：，，，，，，線路正常運行時的負荷電流為0.25A。要求：1計算f1、f2、f3、f4各點的最大和最小運行方式下的短路電流；2選出線路L1的電流互感器變比；3選出線路L1的保護方案并作出整定計算；4畫出原理圖5選出所需繼電器的規(guī)格、型號；6根據(jù)選出的繼電器進行實訓。二、設計主要儀器設備和材料表1設計主要設備序號 設備名稱 使用儀器名稱 數(shù)量 1 控制屏 1 2 EPL-02A A站保護，B站保護 1 3 EPL-04 繼電器（一）―DL-21C電流繼電器 2 4 EPL-05 繼電器（二）―DS-21時間繼電器 2 5 EPL-06 繼電器（四）―DZ-31B中間繼電器 1 6 EPL-07B 繼電器（五）―DX-8信號繼電器 1 7 EPL-11 交流電壓表 1 8 EPL-11 交流電流表 1 9 EPL-12 光示牌 1 10 EPL-17A 三相交流電源 11 EPL-11 直流電源及母線 1 三、階段式電流保護實驗原理無時限電流速斷保護、帶時限電流速斷保護和定時限過電流保護都是反應于電流升高而動作的保護裝置。他們之間的區(qū)別主要在于按照不同的原則來選擇起動電流。即速斷是按照躲開某一點的最大短路電流來整定，限時速斷是按照躲過前方各相鄰元件電流速斷保護的動作電流整定，而過電流保護則是按照躲過最大負荷電流來整定。由于電流速斷不能保護線路全長，限時電流速斷又不能作為相鄰元件的后備保護，因此，為保證迅速而有選擇性的切除故障，常常將電流速斷、限時電流速斷和過電流保護組合在一起，構成階段式過流保護。具體應用時，可以只采用速斷加過流保護，或限時速斷加過流保護，及構成兩段式過流保護，也可以三者同時使用，及構成三段濕過流保護。四、線路相同短路的階段式電流保護裝置由無時限電流速斷保護、帶時限電流速斷保護、定時限過電流保護相配合而構成階段式電流保護裝置。這三部分保護分別叫作I、II、III段，其中I段無時限電流速斷保護、II段帶時限電流速斷保護是主保護，III段定時限過電流保護是后備保護。（1）階段式電流保護的保護范圍及時限配合如圖11-6所示，當在L1線路首端f1點短路時，保護1的I、II、III段均啟動，由I段將故障瞬時切除，II段和III段返回；在線路末端f2點短路時，保護II段和III段啟動，II段以0.5s時限切除故障，III段返回。若I、II段拒動，則過電流保護以較長時限將QF1跳開，此為過電流保護的近后備作用。當在線路L2上f3點發(fā)生故障時，應由保護2動作跳開QF2，但若QF2拒動，則由保護1的過電流保護動作將QF1跳開，這是過電流保護的遠后備作用。（2）階段式電流保護的原理圖階段式電流保護的原理圖如圖下所示，圖中各元件均以完整的圖形符號表示，有交流回路和直流回路，圖中所示的接線方式是廣泛應用于小接地電流系統(tǒng)電力線路。由繼電器KA1、KS1組成I段；KA2、KT1、KS2組成II段；KA3、KT2、KS3組成III段。五、階段式電流保護實驗參數(shù)整定計算5.1計算各點最大和最小運行方式下的短路電流當系統(tǒng)在最大運行方式下運行時有：f1的三相短路電流為：f1的兩相短路電流為：f2的三相短路電流為：f2的兩相短路電流為：由于f3點和f2點距離很近，兩者之間的阻抗值可以忽略,其短路電流幾乎是相等的。故f3的三相短路電流為：f3的兩相短路電流為：f4的三相短路電流為：f4的兩相短路電流為：同理，系統(tǒng)在最小運行方式下運行時有：f1的三相短路電流為：f1的兩相短路電流為：f2的三相短路電流為：f2的兩相短路電流為：f3的三相短路電流為：f3的兩相短路電流為：f4的三相短路電流為：f4的兩相短路電流為：故對單側電源輻射式線路，L1的繼電保護方案可擬定為階段式電流保護，保護采用二相二繼電器接線，其接線系數(shù)，電流互感器采用1:1，在最大運行方式下及最小運行方式下f1、f2、f3、f4各點短路電流值見下表：表2最大運行方式下及最小運行方式下f1、f2、f3、f4各點短路電流值短路點 f1 f2 f3 f4 正常最大工作電流 最大運行方式下三相短路電流（A） 11.547 2.624 2.624 1.519 0.25 最大運行方式下兩相短路電流（A） 10.000 2.272 2.272 1.315 最小運行方式下三相短路電流（A） 8.248 2.406 2.406 1.443 最小運行方式下兩相短路電流（A） 7.143 2.084 2.084 1.250 5.2對AB線路繼電保護進行三段整定電流速斷保護在被保護線路上發(fā)生短路時，流過保護安裝點的短路電流值，隨短路點的位置不同而變化。在線路的始端短路時，短路電流值最大；短路點向后移動時，短路電流將隨線路阻抗的增大而減小，直至線路末端短路時短路回路的阻抗最大，短路電流最小。短路電流值還與系統(tǒng)運行方式及短路的類型有關。如圖2所示。圖2瞬時電流速斷保護的整定及動作范圍曲線1表示在最大運行方式下發(fā)生三相短路時，線路各點短路電流變化的曲線；曲線2則為最小運行方式下兩相短路時，短路電流變化的曲線。如果要求在被保護線路的末端短路時，保護裝置能夠動作，那么，在下一線路始端短路時，保護裝置不可避免地也將動作。這樣，就不能保證應有的選擇性。為了保證保護動作的選擇性，將保護范圍嚴格地限制在本線路以內，就應使保護的動作電流大于最大運行方式下線路末端發(fā)生三相短路時的短路電流，即為了保證裝置不誤動，考慮到非周期分量、實際的短路電流大于計算值、保護裝置的實際動作電流小于整定值、一定的裕度等因素，可引入可靠系數(shù)，則動作電流為：，其中取1.3靈敏性校驗：最大運行方式下的最小保護范圍：最小運行方式下的最小保護范圍：滿足靈敏性要求。本段保護整定電流值為3.4A，可選用DL-21C型電流繼電器，其額定電流為6A，動作電流的整定范圍為1.5～6A，線圈采用并聯(lián)接法。電流速斷保護無時限電流速斷保護雖然能實現(xiàn)快速動作，但卻不能保護線路的全長。因此，必須裝設第II段保護，即帶時限電流