電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理課程設(shè)計(jì)班級：2023級生信1班學(xué)號(hào)：20235097姓名：曹學(xué)博專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)老師：王牣評分：A（優(yōu)），B（良），C(中)，D（合格），E(不合格)項(xiàng)目學(xué)生自評指導(dǎo)老師評定設(shè)計(jì)內(nèi)容完整性計(jì)算公式準(zhǔn)確性計(jì)算數(shù)據(jù)正確性繪圖質(zhì)量文檔規(guī)范性綜合評定教師簽名（蓋章）：日期：年月日目錄第一節(jié)設(shè)計(jì)任務(wù)書………………11、繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)的目的……………………12、原始數(shù)據(jù)………………………22.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)…………………22.2系統(tǒng)接線圖………………33、課程設(shè)計(jì)要求…………………43.1需要完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………43.2設(shè)計(jì)文件內(nèi)容……………5第二節(jié)饋線保護(hù)配置與整定計(jì)算………………61、饋線保護(hù)配置…………………62、饋線保護(hù)整定計(jì)算……………62.1電流速斷定值計(jì)算………………………62.2阻抗段定值計(jì)算………………………62.3阻抗段定值計(jì)算………………………72.4過電流定值計(jì)算…………7第三節(jié)變壓器保護(hù)配置與整定計(jì)算……………81、變壓器保護(hù)配置………………82、變壓器電量保護(hù)整定計(jì)算……………………82.1差動(dòng)速斷保護(hù)……………82.2二次諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)保護(hù)…………82.3三相低電壓過電流保護(hù)…………………92.4單相低電壓過電流保護(hù)…………………92.5零序過電流保護(hù)…………102.6過負(fù)荷保護(hù)………………103、變壓器非電量計(jì)算……………103.1瓦斯保護(hù)整定計(jì)算………………………103.2主變過熱整定計(jì)算………………………10第四節(jié)并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置配置與整定計(jì)算…………………111、并聯(lián)補(bǔ)償裝置保護(hù)配置………………………112、并聯(lián)補(bǔ)償裝置整定計(jì)算………………………112.1電流速斷保護(hù)……………112.2差流保護(hù)…………………112.3過電流保護(hù)……………122.4高次諧波過流保護(hù)……………………122.5差壓保護(hù)………………132.6低電壓保護(hù)……………142.7過電壓保護(hù)……………14第五節(jié)B相饋線保護(hù)原理接線圖和展開圖…………………151、電流保護(hù)……………………152、阻抗保護(hù)……………………16第一節(jié)設(shè)計(jì)任務(wù)書1、繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)的目的1）能把所學(xué)過的理論知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用，從而達(dá)到鞏固、加深及擴(kuò)大專業(yè)知識(shí)，并使之系統(tǒng)化。2）正確領(lǐng)會(huì)和貫徹國家的方針、技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想，并掌握設(shè)計(jì)的基本方法。3）培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，提高獨(dú)立分析和解決問題的能力，掌握實(shí)際工程設(shè)計(jì)中的一些基本技能。4）培養(yǎng)作為工程技術(shù)人員必須具備的計(jì)算、繪圖、使用規(guī)程、手冊、資料及編寫設(shè)計(jì)說明書等的技能。2、原始數(shù)據(jù)2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)YN,d11牽引變壓器保護(hù)變量名稱變量值變量名稱變量值最小運(yùn)行方式變壓器一次側(cè)三相短路電流(A)1775.89過電流保護(hù)可靠系數(shù)1.2最小運(yùn)行方式變壓器二次側(cè)三相短路電流(A)1429.25低電壓保護(hù)可靠系數(shù)1.2最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)末端短路電流(A)919.08過電流保護(hù)返回系數(shù)0.95最小運(yùn)行方式27.5KV母線電壓(kV)24低電壓保護(hù)返回系數(shù)1.05牽引變壓器容量(MVA)20牽引變壓器過負(fù)荷系數(shù)1.5牽引變壓器一次側(cè)額定電流(A)104.98牽引變壓器一次側(cè)母線電壓(kV)110牽引變壓器二次側(cè)額定電流(A)422.11變壓器中性點(diǎn)CT變比32牽引變壓器一次側(cè)CT接線系數(shù)1.732過負(fù)荷保護(hù)可靠系數(shù)1.45牽引變壓器二次側(cè)CT接線系數(shù)1二次諧波閉鎖條件0.18牽引變壓器一次側(cè)CT變比40重瓦斯保護(hù)(M/S)0.6~1牽引變壓器二次側(cè)CT變比160主變過熱(℃)75牽引變壓器一次側(cè)PT變比1100主變通風(fēng)啟動(dòng)信號(hào)(℃)55牽引變壓器二次側(cè)PT變比275主變通風(fēng)停止信號(hào)(℃)45差流速斷保護(hù)可靠系數(shù)1.2牽引變壓器變比420MVA牽引變壓器涌流倍數(shù)5并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置保護(hù)最小運(yùn)行方式變壓器二次側(cè)兩相短路電流(A)1429.25電容器組涌流倍數(shù)5A相并聯(lián)電容器組容量()(4并4串連接)1600過電壓保護(hù)返回系數(shù)0.95B相并聯(lián)電容器組容量()(4并4串連接)1600電流速斷保護(hù)可靠系數(shù)1.3變壓器二次側(cè)母線額定電壓(kV)27.5過電流保護(hù)可靠系數(shù)1.05變壓器二次側(cè)母線最高電壓(kV)31.5諧波過電流保護(hù)可靠系數(shù)1.2變壓器二次側(cè)母線PT變比275差流保護(hù)可靠系數(shù)1.3電容器組PT變比275電壓保護(hù)可靠系數(shù)1.2A相電容器組CT變比10電流保護(hù)返回系數(shù)0.95B相電容器組CT變比10差電壓保護(hù)返回系數(shù)0.95A相電容器組額定電流(A)38.1電容器組同型系數(shù)1B相電容器組額定電流(A)38.1低電壓保護(hù)返回系數(shù)1.05電容器組額定電壓(kV)42差壓保護(hù)靈敏系數(shù)1.5A相饋線保護(hù)(下行)牽引網(wǎng)末端最大短路電流(A)1656.321饋線CT變比126最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流(A)2295.743牽引變壓器二次側(cè)母線PT變比275最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)末端短路電流(A)919.08阻抗保護(hù)電抗可靠系數(shù)1.2供電臂最大負(fù)荷電流(A)1364阻抗保護(hù)電阻可靠系數(shù)1.1牽引變壓器二次側(cè)母線最低工作電壓(kV)24電流速斷保護(hù)可靠系數(shù)1.3供電臂長度(km)20.163阻抗保護(hù)電阻偏移值(歐)1牽引網(wǎng)單位阻抗電抗值(歐/千米)0.509阻抗保護(hù)電抗偏移值(歐)1阻抗保護(hù)靈敏角(°)65阻抗保護(hù)PT斷線電流檢測可靠系數(shù)1.2牽引負(fù)荷阻抗角(°)36.87牽引網(wǎng)單位阻抗電阻值(歐/千米)0.23(不計(jì)復(fù)線牽引網(wǎng)互感)B相饋線保護(hù)(上行)牽引網(wǎng)末端最大短路電流(A)1978.171饋線CT變比80最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流(A)2405.344牽引變壓器二次側(cè)母線PT變比275最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)末端短路電流(A)1046.38阻抗保護(hù)電抗可靠系數(shù)1.2供電臂最大負(fù)荷電流(A)970阻抗保護(hù)電阻可靠系數(shù)1.1牽引變壓器二次側(cè)母線最低工作電壓(kV)24電流速斷保護(hù)可靠系數(shù)1.3供電臂長度(KM)12.14阻抗保護(hù)電阻偏移值(歐)1牽引網(wǎng)單位阻抗電抗值(歐/千米)0.509阻抗保護(hù)電抗偏移值(歐)1阻抗保護(hù)靈敏角(°)65阻抗保護(hù)PT斷線電流檢測可靠系數(shù)1.2牽引負(fù)荷阻抗角(°)36.87牽引網(wǎng)單位阻抗電阻值(歐/千米)0.23(不計(jì)復(fù)線牽引網(wǎng)互感)2.2系統(tǒng)接線圖1QS1TA11QS1TA11TA21TA31TA4計(jì)量測量遙控過流差動(dòng)12QF27.5kVN11QS5TA9TA13QF零序電流3TA9QS5QF9TA211TA1過流11TA2差動(dòng)18TA115TA115TA218TA211QF10QF9QF8QF7QF13QS14QS15QS16QS17QS18QS19QS20QSMMMM分區(qū)亭分區(qū)亭MMMM110kVBA注：圖中僅畫出了一臺(tái)牽引主變壓器，接在27.5kV母線的并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置圖2給出。25TA2TR225TA2TR22TR122TA113QF21TA127．5kV（A）21TA222TA226TA4TR24TR124TA114QF23TA127．5kV（B）23TA224TA23、課程設(shè)計(jì)要求考慮到在六周內(nèi)每個(gè)學(xué)生要完成幾個(gè)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)，工作量較大，又要保證課程設(shè)計(jì)質(zhì)量，特作如下安排：3.1需要完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容1）所有學(xué)生都必須完成主變、并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置、饋線保護(hù)的配置方案設(shè)計(jì)；2）所有學(xué)生都必須完成主變、并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置、饋線保護(hù)的整定計(jì)算；3）學(xué)號(hào)尾數(shù)為0和1的學(xué)生必須畫出主變保護(hù)的原理接線圖和保護(hù)的展開圖，并作相應(yīng)說明；4）學(xué)號(hào)尾數(shù)為2和3的學(xué)生必須畫出A相饋線保護(hù)的原理接線圖和保護(hù)的展開圖，并作相應(yīng)說明；5）學(xué)號(hào)尾數(shù)為4和5的學(xué)生必須畫出B相饋線保護(hù)的原理接線圖和保護(hù)的展開圖，并作相應(yīng)說明；6）學(xué)號(hào)尾數(shù)為6和7的學(xué)生必須畫出A相并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置保護(hù)的原理接線圖和保護(hù)的展開圖，并作相應(yīng)說明；7）學(xué)號(hào)尾數(shù)為8和9的學(xué)生必須畫出B相并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置保護(hù)的原理接線圖和保護(hù)的展開圖，并作相應(yīng)說明；注1：展開圖需包括電流電壓回路接線圖、控制回路接線圖和信號(hào)回路接線圖；注2：不要求對電流、電壓互感器的負(fù)載能力進(jìn)行校驗(yàn)，不要求畫出屏面布置圖、屏后接線圖和端子排列；注3：僅要求針對一個(gè)斷路器畫出控制回路。3.2設(shè)計(jì)文件內(nèi)容1）設(shè)計(jì)任務(wù)書2）保護(hù)配置3）保護(hù)整定計(jì)算4）3.1要求的保護(hù)原理圖5）3.1要求的保護(hù)展開圖第二節(jié)饋線保護(hù)配置與整定計(jì)算1、饋線保護(hù)配置本課程設(shè)計(jì)中牽引網(wǎng)采用復(fù)線單邊供電方式，考慮到牽引負(fù)荷電流比較大且變化范圍大，單純的電流保護(hù)不能滿足要求，阻抗保護(hù)則采用能耐受過渡電阻的四邊形特性阻抗繼電器。因此，為了滿足繼電保護(hù)可靠性、選擇性、速動(dòng)性以及靈敏性的要求，在饋線處配備電流速斷和阻抗段作為主保護(hù)，過電流保護(hù)作為后被保護(hù)。2、饋線保護(hù)整定計(jì)算2.1電流速斷定值計(jì)算其中：——可靠系數(shù)，取1.3；——牽引網(wǎng)末端最大短路電流；靈敏度校驗(yàn)：不能保護(hù)線路全長的15%；其中——最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流（A）；保護(hù)動(dòng)作時(shí)限：=0.1S2.2阻抗段定值計(jì)算線路邊整定阻抗其中——供電臂長度；——牽引網(wǎng)單位阻抗；——線路阻抗角即阻抗保護(hù)靈敏角；負(fù)荷邊整定阻抗其中：——最低母線電壓；——供電臂最大負(fù)荷電流；——可靠系數(shù)，取1.2；保護(hù)動(dòng)作時(shí)限：=0.1S2.3阻抗段定值計(jì)算線路邊整定阻抗其中：——可靠系數(shù)，取1.2；負(fù)荷邊整定阻抗其中：各符號(hào)含義同上；保護(hù)動(dòng)作時(shí)限：=0.5（S）；2.4過電流定值計(jì)算其中——可靠系數(shù)，取1.3；——最大負(fù)荷電流；靈敏度校驗(yàn)：不滿足要求；其中——最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)末端短路電流；保護(hù)動(dòng)作時(shí)限：S第三節(jié)變壓器保護(hù)配置與整定計(jì)算1、變壓器保護(hù)配置由于變壓器是非常重要的電氣設(shè)備，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響。因此為提高繼電保護(hù)裝置的可靠性，我們配備了電量保護(hù)和非電量保護(hù)，在電量保護(hù)中，差動(dòng)速斷保護(hù)、二次諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)保護(hù)為主保護(hù)，三相低電壓過電流保護(hù)、單相低電壓過電流保護(hù)、零序過電流保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)作為后備保護(hù)；在非電量保護(hù)中，我們配備了瓦斯保護(hù)和主變過熱保護(hù)。2、變壓器電量保護(hù)整定計(jì)算2.1差動(dòng)速斷保護(hù)差動(dòng)速斷保護(hù)的整定原則一般按躲過變壓器空載投入時(shí)的勵(lì)磁涌流整定，并考慮接線系數(shù)。定值計(jì)算：其中：——差流速斷保護(hù)可靠系數(shù)；——?jiǎng)?lì)磁涌流倍數(shù)；——牽引變壓器一次則CT接線系數(shù)；靈敏度校驗(yàn)：不滿足要求；其中：——最小運(yùn)行方式下，電源側(cè)兩相短路電流；2.2二次諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)保護(hù)1）最小動(dòng)作電流定值計(jì)算：2）最小制動(dòng)電流定值計(jì)算：3）比率制動(dòng)系數(shù)定值計(jì)算：其中：——可靠系數(shù)，一般取1.2～2；——電流互感器同型系數(shù)，一般取1.0；——電流互感器誤差，取0.1；——變壓器抽頭引起的誤差，取0.05～0.1；——二次電流平衡不精確引起的誤差，一般取0.05～0.1；4）二次諧波閉鎖整定原則按照當(dāng)差電流中二次諧波含量大于整定值時(shí)就將差動(dòng)繼電器閉鎖，以防止勵(lì)磁涌流引起的誤動(dòng)。定值計(jì)算：其中：——二次諧波閉鎖條件；2.3三相低電壓過電流保護(hù)（110KV側(cè)）1）動(dòng)作電流整定計(jì)算其中：——過電流保護(hù)可靠系數(shù)；——過電流保護(hù)返回系數(shù)；——變壓器一次側(cè)額定電流；靈敏度校驗(yàn)：滿足要求；2）動(dòng)作電壓整定計(jì)算其中：——110KV側(cè)母線最低工作電壓；——低電壓保護(hù)可靠系數(shù)；——低電壓保護(hù)返回系數(shù)；2.4單相低電壓過電流保護(hù)（27.5KV側(cè)）1）動(dòng)作電流整定計(jì)算其中各參量同上；靈敏度校驗(yàn)：2）動(dòng)作電壓整定計(jì)算其中各參量同上；2.5零序過電流保護(hù)2.6過負(fù)荷保護(hù)其中：——過負(fù)荷保護(hù)可靠系數(shù)；3、變壓器非電量計(jì)算3.1瓦斯保護(hù)整定計(jì)算3.2主變過熱整定計(jì)算主變通風(fēng)啟動(dòng)信號(hào)：；主變通風(fēng)停止信號(hào)：；第四節(jié)并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置配置與整定計(jì)算1、并聯(lián)補(bǔ)償裝置保護(hù)配置并聯(lián)補(bǔ)償裝置并聯(lián)在27.5KV母線上，為了保護(hù)并聯(lián)補(bǔ)償裝置，防止并聯(lián)補(bǔ)償裝置外部及內(nèi)部故障對裝置的影響，在電流保護(hù)方面配置電流速斷保護(hù)、差流保護(hù)作為主保護(hù)，過電流保護(hù)、高次諧波過流保護(hù)作為后備保護(hù)；在電壓保護(hù)方面配置差壓保護(hù)作為主保護(hù)，過電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)作為后備保護(hù)。2、并聯(lián)補(bǔ)償裝置整定計(jì)算2.1電流速斷保護(hù)用于斷路器到電容器連接線短路故障的保護(hù)。動(dòng)作方程其中：——并補(bǔ)支路總電流基波分量；——電流速斷定值；定值計(jì)算：其中：——可靠系數(shù)，一般取1.3；——并補(bǔ)裝置投入時(shí)的涌入基波電流，（K為電容器組涌流倍數(shù)）——返回系數(shù)。靈敏度校驗(yàn)：滿足要求；其中：——最小運(yùn)行方式下變壓器二次側(cè)兩相短路電流；動(dòng)作時(shí)間：=0.1S2.2差流保護(hù)用于電容器裝置接地故障的主保護(hù)。動(dòng)作方程：其中：——并補(bǔ)支路差流基波分量；——差流定值；定值計(jì)算其中：——可靠系數(shù)，取1.3；——同型系數(shù)，頂流互與底流互同型時(shí)取0.5，不同型取1?！骰プ畲笤试S誤差，取0.1；——并補(bǔ)投入時(shí)涌流有效值——并補(bǔ)裝置電容器容抗；——并補(bǔ)裝置電抗器感抗；——并補(bǔ)裝置額定電流。靈敏度校驗(yàn)：滿足要求；動(dòng)作時(shí)限：=0.1S2.3過電流保護(hù)用于電容器組內(nèi)部部分接地故障的保護(hù)。動(dòng)作方程：其中：——并補(bǔ)支路總電流基波分量；——過電流整定值；定值計(jì)算：其中：并補(bǔ)裝置額定電流；靈敏度校驗(yàn)：滿足要求；動(dòng)作時(shí)限：=0.5S2.4高次諧波過流保護(hù)諧波過流保護(hù)分別由各并補(bǔ)分支的諧波過流保護(hù)構(gòu)成，當(dāng)任一并補(bǔ)分支滿足諧波過流保護(hù)出口動(dòng)作條件時(shí)，裝置驅(qū)動(dòng)斷路器跳閘。動(dòng)作方程：其中：——各并補(bǔ)分支電流中3、5、7、9、11次諧波分量——諧波過流定值，各并補(bǔ)分支共用一份定值。定值計(jì)算：其中：——可靠系數(shù)，一般取1.2；——電容器允許諧波電流值，；動(dòng)作時(shí)限：=120S2.5差壓保護(hù)差壓保護(hù)是一種靈敏度高、保護(hù)范圍大、不受合閘涌流、高次諧波及電壓波動(dòng)影響的保護(hù)方式。它能檢出電容器的內(nèi)部故障并限制事故擴(kuò)大。動(dòng)作方程：其中：——并補(bǔ)裝置兩組串聯(lián)電容器之差電壓基波分量；——差壓定值；定值計(jì)算：確定電容器組中故障電容器端電壓超過1.1倍額定電壓時(shí)，熔斷器已切除電容器的臺(tái)數(shù)K。由算出，取=4；其中：——并聯(lián)電容器數(shù)；——串聯(lián)電容器數(shù)；——補(bǔ)償度，一般取0.12-0.13；——