繼電保護原理課程設計報告2946

如圖1所示網(wǎng)絡，系統(tǒng)參數(shù)為：=115/kV，X=15Ω、X=10Ω、X=10Ω,L=L=60km、L=40km，L=50km,L=30km，L=20km，線路阻抗0.4Ω/km，===0.85，I=300A、C-DD-EI=200A、I=150A，K=1.5，K=0.85B-C.maxC-D.maxD-CEmaxSSreBA98L1ECDG1G23215L34G3圖1某線路接線圖試對線路L1、L2、L3進行距離保護的設計（選擇計算3、5處保護）。1.2要完成保護設計內容距離保護是利用短路時電壓、電流同時變化的特征，測量電壓與電流的比值，反應故障點到保護安裝處的距離而工作的保護。本設計要完成的內容是：（1）對線路的距離保護原理和設計原則的簡述，并對線路各參數(shù)進行分析及對線路L1、L2、L3進行距離保護的具體整定計算并注意有關細節(jié)，并對圖中3和5處的保護進行計算選擇，設計以上兩處的保護。（2）同時對以上兩處的住保護、后備保護所需要的互感器以及繼電器進行選擇，簡述原因。（3）畫出保護測量回路，跳閘回路原理圖。1頁腳內容2設計的課題內容的保護規(guī)程及配置2.1設計規(guī)程距離保護在電力系統(tǒng)正常運行情況下，并不需要他們動作，而在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常情況時，需要繼電保護裝置判斷準確、行為迅速、反應靈敏、動作可靠，從而提高電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，在我國，對于繼電保護的要求稱為“保護四性”，即可靠性、選擇性、速動性、靈敏性。距離保護有以下優(yōu)點：①靈敏。因為阻抗Z=U/I，阻抗繼電器反映了正常情況與短路時電流、電壓值的流I增大，電壓U降低，因此阻抗Z減小很多。②保護范圍與選擇性基本不受系統(tǒng)運行方式的影響。由于短路點至保護安裝處的阻抗取決于短路點至保護安裝處的電距離，基本上不受系統(tǒng)運行方式的影響，因此，距離保護的保護范圍與選擇性基本上不受系統(tǒng)運行方式的影響。③迅速動作范圍長。距離保護的保護范圍比電流速斷保護范圍長，距的保護范圍比限時電流速斷保護范圍長，因而距離保護迅速動作的度較高變化，短路時電第一段離保護第二段范圍長。距離保護比電流保護當采用距離保護。復雜，投資多，但由于上述優(yōu)點，在電流保護下不能滿足技術要求的情況下應2.2本設計的保護配置2.2.1主保護配置選用三段式距離保護，距離（1）距離就只能保護線路全長的80%～85%，這是一個最大的缺點，為了切除本線路末端15%～20%范圍以內的故障，就需要設置距離保護Ⅱ段。（2）距離整定值的選擇和限時電流速斷相似，即應使其不超出下一條線路距離保護范圍，同時帶有高個的時限，以保證選擇性。Ⅰ段和距離Ⅱ段作為主保護。Ⅰ段保護的Ⅰ段Ⅱ段Ⅰ段的出一2.2.2后備保護配置為了作為相鄰線路的保護裝置和斷路器拒絕動作的后備保護，離Ⅰ段與Ⅱ段的后備保護，還應該裝設距離保護Ⅲ段。距離Ⅲ段，整定值與過電流保護相似，其啟動阻抗要按與相鄰下級線路距離保護Ⅱ段或Ⅲ段配合整定，動同時也作為距2頁腳內容作時限還按照階梯時限特性來選擇，并使其比距離Ⅲ段保護范圍內其他各級保護Z=·=0.4×50=20Ω,=·=0.4×30=12Ω，B-C=·=0.4×20=8Ω。等效電路圖：AB9824Ω15ΩG1CDE21310Ω10Ω20Ω12Ω8ΩG25416Ω圖2等效電路圖3.1保護的整定計算(1)距離保護Ⅰ段的整定值計算：=(3-1)式中,為距離Ⅰ段的整定阻抗；為被保護線路的長度；為被保護線路單位長度阻抗0.4Ω/km；為可靠系數(shù)，題中取0.85。(2)距離保護Ⅱ段：①整定值計算（與相鄰線路距離保護Ⅰ段相配合）：=+）(3-2)式中，為當前被保護線路的下一段線路Ⅰ段阻抗整定值；為可靠系數(shù)，為確保在各種運行方式下保護Ⅱ段范圍不會超過下一段保護Ⅰ段范圍；3頁腳內容為分支系數(shù)，因為距離保護是欠壓保護，應取各種情況下的最小值。②靈敏度校驗：③動作延時：(3)距離保護Ⅲ段的整定值計算：①整定阻抗為分支系數(shù)，因為距離保護是欠壓保護，應取各種情況下的最小值；考慮到電動機自啟動的情況下，保護Ⅲ段必須立即返回的要求，若采用全阻式中，為可靠系數(shù)，取=0.85；為返回系數(shù)，取=0.85；為電動機自啟動系數(shù)，取=1.5。a．作為近后備時：b．作為遠后備時：1.2(3-9)式中，為相鄰線路的阻抗；4頁腳內容為分支系數(shù)最大值，以保證在各種運行方式下保護動作的靈敏性。3.1.1保護3的距離保護與整定計算(2)動作延時：=0s(第I段實際動作時間為保護裝置固有的動作延時)2．保護3處Ⅱ段保護的整定計算(1)整定阻抗：(3-2)，此時=1(為了確保各種運行方式下保護3的Ⅱ段范圍不超)=0.85×(20+10.2)=25.67Ω距離保護II段，應能保護線路的全長，本線路末端短路時，應有足夠的靈敏度?？紤]到各種誤差因素，要求靈敏系數(shù)應滿足式(3-3)===1.281.25按式，則因為繼電器取為全阻抗圓特性，按式，則距離保護Ⅲ段，既作為本線路Ⅰ、Ⅱ段保護的近后備保護，又作為相鄰下級線路的遠后備保護，靈敏度應分別進行校驗。作為近后備保護時，按本線路末端短路進行校驗，根據(jù)式得：5頁腳內容作為遠后備保護時，按相鄰線路末端短路進行校驗（其中），根據(jù)式得：因為距離保護Ⅲ段一般不經振蕩閉鎖，其動作延時不應該小于最大的振蕩周保護的距離保護與整定計算．保護處Ⅰ段保護的整定計算(1)根據(jù)式，保護處的阻抗整定值為：=0.85×16=13.6Ω=0.85×20=17Ω(2)動作延時：=0s(第I段實際動作時5處Ⅱ段保護的整定計算如圖3所示為整定距離間為保護裝置固有的動作延時)2．保護Ⅱ段時求的等值電路。ABXG1ZL1G1XG20.15ZB-C0.85ZB-CI3G2I5XG3ZL3G3圖3整定距離Ⅱ段時求的等值電路的計算如下：==×==1.87(1)整定值計算（與相鄰線路距離保護Ⅰ段相配合）：根據(jù)式得：=+)=0.85(400.4+1.8717)=40.62Ω6頁腳內容）=0.85距離保護Ⅲ段，既作為本線路Ⅰ、Ⅱ段保護的近后備保護，又作為相鄰下級作為近后備保護時，按本線路末端短路進行校驗，根據(jù)式得：），根值，根據(jù)式可得：=127.0231.76Ω滿足靈敏性條件，所以保護3的Ⅲ段和保護5的Ⅲ段相配合：=(16+1.87127.02)=215.50Ω再根據(jù)式得：==4.041.2滿足要求。7頁腳內容4.1電流互感器的選擇假設互感器安裝地點在屋內，安裝處線路Imax=350A，電網(wǎng)的額定電壓I（A）maxI為電流互感器一次側額定電N1流。由此可選型號為LCWB-110屋外型電流互感器，變比為400/5，準確級0.5，額定阻抗Z=0.4Ω，熱穩(wěn)定倍數(shù)K=75，動穩(wěn)定倍數(shù)K=135。tes熱穩(wěn)定校驗：（KtI）Q2IKN1esM4.2電壓互感器的選擇根據(jù)電壓等級選型號為JDR-110的電壓互感器，變比為110000/100。4.2繼電器的選擇繼電器型號的選擇如下：DZB-12B出口中間繼電器，DS-22時間繼電器，DXM-2A信號繼電器。5原理圖的繪制5.1保護測量回路測量部分是距離保護的核心，對它的要求是在系統(tǒng)故障的情況下，快速、準確地測定出故障方向和距離，并與預先設定的保護范圍相比較，區(qū)內故障時給出動作信號，區(qū)外故障時不動作。在傳統(tǒng)的模擬是距離保護中，實現(xiàn)故障距離測量8頁腳內容DEVICECODES和比較的電路元件，稱為阻抗繼電器。具體由阻抗繼電器實現(xiàn)的保護測量電路有兩種：絕對值比較原理的實現(xiàn)以及相位比較原理的實現(xiàn)(如下圖4及圖5所示)。這兩種測量電路都是模擬式的實現(xiàn)方式，在模擬式距離保護中，絕對值比較原理是以電壓比較的形式實現(xiàn)的。與絕對值比較原理的實現(xiàn)方法類似，模擬式保護的相位比較原理也是以電壓比較的形式實現(xiàn)的。所不同的是，絕對值比較原理的實現(xiàn)是在絕對值比較電路中比較兩個參量的大小，而相位比較原理的實現(xiàn)是在相位比較電路中比較兩個參量的相位。TAURR.0.5KI.m絕1U對值比較回A.0.5KI.1mTV路..Ua.KUUm圖4絕對值比較原理實現(xiàn)的保護測量電路TAURR..KI.U相位ImC比較回TV.KU.U路UmmD..KUU圖5相位比較原理實現(xiàn)的保護測量電路9頁腳內容DEVICECODES5.1保護跳閘回路三段式距離保護的跳閘回路如圖6所示：T0.1S/O...I2QHJ1XJ2XJJZ＆Y1＆.1.2ZKJ3ZKJT21Y2T33XJ＆圖6保護跳閘回路6結論本題是對三段距離保護進行整定設計，與電流保護類似，距離保護裝置也采用階梯延時配合的三段式配置方式。本題配置時將距離I、II段作為主保護，而將距離III段保護作為后備保護。距離保護的整定計算，就是根據(jù)被保護電力系統(tǒng)的實際情況，計算出距離I段、II段和III段測量元件的整定阻抗以及II段和III段的動作延時。距離保護I段為無延時的速動段，它應該只反映本線路的故障，下級線路出口發(fā)生短路故障時，應可靠不動作。所以其測量元件的整定阻抗應該按躲過本線路末端短路時的測量阻抗來整定；距離II段的整定阻抗應該與相鄰線路距離保護的I段相配合。為了保證在下級線路上發(fā)生故障時，上級線路保護處的保護II段不至于越級跳閘，其II段的動作范圍不應該超出下級保護可以按與相鄰下級線路距離保護II或III段配合，也可以按與相鄰下級變壓器的電流、電壓保護配合整定，還可以按躲過正常運行最小負荷阻抗整定。由于題設所給條件所限，本題的保護3是按躲過運行時I段的動作范圍；距離三段阻抗整定時，時的的最小負荷阻抗來整定的，而且采用全阻抗特性；而保護5是按與相鄰下級線路距離保護的II段配合整定。當距離保護用于雙側電源的電力系統(tǒng)時，為便于配合，一般要求I、II段的測量元件都要具有明