1、學 號： 電力系統(tǒng)繼電保護原理 課程設計題 目 線路電流保護的設計學 院自動化學院專 業(yè)電氣工程及其自動化班 級姓 名指導教師2016年1月14日課程設計任務書學生姓名： 專業(yè)班級： 指導教師： 工作單位：自動化學院 題 目: 線路電流保護的設計初始條件：系統(tǒng)示意圖如圖所示。參數(shù)為：kV，= =5，=8，=5，=15,=15,=20，=60km，=40km，線路阻抗=0.4/km，=1.2/km，=1.2，=1.15。 試求：整定保護1、2、3、4的電流保護。要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）1. 選擇并整定線路上各保護裝置；2. 繪制保護裝置的

2、原理圖；3. 編寫設計說明書；指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日摘要 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，安排了本次課程設計。發(fā)電廠正是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能，電能經(jīng)過變壓器和不同電壓等級的輸電線路輸送并被分配給用戶，再通過各種用電設備轉(zhuǎn)換成適合用戶需要的其他形式的能量。在輸送電能的過程中,電力系統(tǒng)要求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限度的降低電力系統(tǒng)斷電范圍。電力系統(tǒng)繼電保護就是為達到這個目的而設置的。本次110kv電網(wǎng)繼電保護設計的任務主要

3、包括：運行方式的分析，電路保護的配置和整定，零序電流保護的配置和整定，原理接線圖及展開圖。 關鍵詞：繼電保護 電流保護 整定目錄1 任務及要求51.1 初始條件51.2 要求完成的主要任務52 系統(tǒng)運行方式的考慮62.1 運行方式的類型6 2.1.1.最大運行方式6 2.1.2最小運行方式6 2.1.3正常運行方式62.2 基本參數(shù)計算62.3 各個保護運行方式的分析7 2.3.1保護1的運行方式分析7 2.3.2保護2的運行方式分析7 2.3.3保護3的運行方式分析8 2.3.4保護4的運行方式分析83 電流保護的配置和整定83.1 電流速斷保護的配置和整定83.2 限時電流速斷保護的配置和

4、整定93.3 過電流保護的配置和整定94 零序電流保護的配置和整定104.1 零序I段的配置和整定114.2 零序II段的配置和整定124.3 零序III段的配置和整定12 4.3.1 保護1的零序III段整定計算13 4.3.2 保護2的零序III段整定計算135 原理接線圖及展開圖13 5.1 保護1的原理接線圖及展開圖14 5.2 保護2的原理接線圖及展開圖15 5.3 保護3的原理接線圖及展開圖16 5.4 保護4的原理接線圖及展開圖176小結187參考文獻181任務及要求1.1初始條件： 系統(tǒng)示意圖如圖所示。參數(shù)為：kV，= =5， =8，=5 =15,=15,=20，=60km，=

5、40km，線路阻抗=0.4/km，=1.2/km，=1.2，=1.15。 試求：整定保護1、2、3、4的電流保護。1.2要求完成的主要任務: （1）選擇并整定線路上各保護裝置；（2）繪制保護裝置的原理圖；（3）編寫設計說明書；2系統(tǒng)運行方式的考慮2.1運行方式的類型在選擇保護方式及對其整定計算時，都必須考慮系統(tǒng)運行方式變化帶來的影響，所選用的保護方式，應在各種系統(tǒng)運行方式下，都能滿足選擇性和靈敏性的要求。對過量保護通常都是根據(jù)系統(tǒng)最大運行方式來確定保護整定值，以保證選擇性。靈敏性的校驗應根據(jù)最小運行方式來進行，因為在最小運行方式下靈敏性滿足要求，則其他運行方式下，也一定滿足要求。 2.1.1最

6、大運行方式 根據(jù)電力系統(tǒng)最大負荷的需要，電力系統(tǒng)中的發(fā)電設備都投入運行以及選擇的接地中性點全部接地的系統(tǒng)運行方式稱為最大運行方式。對繼電保護而言，是指短路時流過保護的短路電流最大的運行方式。 2.1.2最小運行方式 根據(jù)系統(tǒng)最小負荷，投入與之相適應的發(fā)電設備且系統(tǒng)中性點只有少部分接地的運行方式稱為最小運行方式。對繼電保護而言，是指短路時流過保護的短路電流最小的運行方式。 2.1.3正常運行方式 根據(jù)系統(tǒng)正常負荷的需要，投入與之相適應數(shù)量的發(fā)電機、變壓器和線路的運行方式稱為正常運行方式。這種運行方式在一年之內(nèi)的運行時間最長。對于某些特殊運行方式，運行時間很短，對保護的選擇性或靈敏性有困難時，且保

7、護拒動或誤動不會引起大面積停電的情況下，可不予考慮。2.2基本參數(shù)計算 圖1 110kV電網(wǎng)系統(tǒng)接線圖 系統(tǒng)接線圖如圖1所示，發(fā)電機以發(fā)電機變壓器組方式接入系統(tǒng)，最大開機方式為4 臺機全開，最小開機方式為兩側各開1臺機，變壓器T5和T6可能2臺也可能1臺運行。參數(shù)如下：電動勢：Ej = 115/kv； 發(fā)電機： X1.G1 = X2.G1 = X1.G2 = X2.G2 = 5 + (15 - 5)/14=5.71， X1.G3 = X2.G3 = X1.G4 = X2.G4 = 8 + (9 - 8)/14=8.07；變壓器： X1.T1 X1.T4 = 5 + (10 - 5)/14=5.

8、36， X0.T1 X0.T4 = 15 + (30 - 15)/14=16.07.， X1.T5 = X1.T6 = 15 + (20 - 15)/14=15.36， X0.T5 = X0.T6 = 20 + (40 - 20)/14=21.43；線 路：LA-B = 60km，LB-C = 40km，線路阻抗z1 = z2 = 0.4W/km，z0 = 1.2W/km， X1.A-B=60km 0.4W/km=24W，X1.B-C=40km0.4W/km=16W； X0.A-B=60km1.2W/km=72W，X0.B-C=40km1.2W/km=48W； IA-B.L.max = IC-

9、B.L.max = 300A； Kss = 1.2，Kre = 1.2；電流保護：KIrel = 1.2，KIIrel = 1.15，負荷功率因數(shù)角為30，線路阻抗角均為75，變壓器均裝有快速差動保護。2.3各個保護運行方式的分析2.3.1 保護1的運行方式分析保護1的最小運行方式就是指流過保護1的電流最小即是在G1和G2只有一個工作，變壓器T5、T6兩個中有一個工作時的運行方式，則=（+）=5.71+5.36 =11.07；最大運行方式就是指流過保護1的電流最大即兩個發(fā)電機共同運行，而變壓器T5、T6兩個都同時運行的運行方式，則=（+）=（5.71+5.36）=5.54。2.3.2 保護2的

10、運行方式分析 對于保護2，它的最小運行方式就是指流過保護2的電流最小即是在G3和G4只有一個工作時運行，則=（+）=8.07+5.36=13.43；最大運行方式就是指流過保護2的電流最大即兩個發(fā)電機共同運行，則=（+）=（8.07+5.36）=6.72。2.3.3 保護3的運行方式分析保護3的最小運行方式就是指流過保護3的電流最小即是在G1和G2只有一個工作時運行的運行方式，則=（+）=5.71+5.36=11.07；最大運行方式就是指流過保護3的電流最大即兩個發(fā)電機共同運行，則=（+）=（5.71+5.36）=5.54。2.3.4 保護4的運行方式分析保護4的最小運行方式就是指流過保護4的電

11、流最小即是在G3和G4只有一個工作，變壓器T5、T6兩個中有一個工作時的運行方式，則=（+）=8.07+5.36=13.43；最大運行方式就是指流過保護4的電流最大即兩個發(fā)電機共同運行，而變壓器T5、T6兩個都同時運行的運行方式，則=（+）=（8.07+5.36）=6.72。3電流保護的配置和整定 三段式電流保護分為電流速斷保護、限時電流速斷保護和過電流速斷保護。三段式電流保護在配合的過程中，如果電流速斷保護能保護線路的全長，則不再需要配置限時電流速斷保護。對于每一段保護，他的整定值得滿足靈敏系數(shù)和其他要求。因此，配置完以后得檢驗這個配置是否符合要求。 3.1 電流速斷保護的配置和整定對于反應

12、與短路電流負值增大而瞬時動作的電流保護，稱為電流速斷保護。為了保證選擇性，電流速斷一般只能保護線路的一部分。電路速斷保護要求一旦短路電流超過整定值，就立即將離短路點最近的斷路器跳開，例如，在本設計中，當線路A-B上發(fā)生短路時，則保護1、2都要瞬時動作，使1、2處斷路器跳開。由系統(tǒng)圖可知，假設保護1、2、3和4都需要配置電流數(shù)段保護。則：對于保護1：動作電流：=，動作時間tI1=0s， 靈敏性校驗：=，100%=35.08%15%，滿足要求。對于保護2：動作電流：=，動作時間：tI2=0s，靈敏性校驗：=1.83=6.57（km） 100%=45%15% 滿足要求對于保護3：動作電流：IIset

13、.3=，動作時間tI3=0s，靈敏性校驗：IIset.3=，不滿足要求。對于保護4：動作電流IIset.4=，動作時間tI4=0s，靈敏性校驗：IIset.4=，100%=15.63%15%，滿足要求。 由以上的計算結果可知，保護1、2和4需要安裝電流速斷保護裝置，保護3不需要。3.2 限時電流速斷保護的配置和整定 限時電流速斷保護即電流II段保護的范圍是與下一級的I段保護相配合的。即從本級I段保護范圍開始端一直延伸到下一級的I段的2/3處，既包括了本級的I段保護范圍又包含了下一級I段的大部分范圍。由限時電流速斷的計算結果可知，假設保護4處需安裝限時電流速斷保護，其他保護處不需要安裝限時電流速

14、斷保護。則： IIISET.4=KIIrelIIset.2=1.151.83=2.105KA，tII2=0.5S， KIIsen.4=0.9491.3.保護4的零序II段定值為：校驗靈敏度：母線B接地故障流過保護4的最小零序電流：靈敏系數(shù)：1.3;4.3 零序III段的配置和整定假設保護1、2、3和4處都裝設零序III段電流保護。則：tIII1=0.5s，tIII2=0s，tIII3=0s，tIII4=0.5s；保護2和3處都配置一個時間為0s的定時限過電流保護裝置，保護1和4處各裝置一個延時為0.5s的定時限過電流保護裝置。下面分別對個保護進行電流整定。 4.3.1保護1的零序III段整定計

15、算： B母線的三相短路電流：=因為是110kv線路，可不考慮非全相運行情況，按躲開末端最大不平衡電流整定。則=10.50.11.77=0.0885（kA） =1.250.0885=0.111（kA）作為近后備保護 滿足要求作為遠后備保護 滿足要求4.3.2保護2的零序III段整定計算： A母線的三相短路電流：=因為是110kv線路，可不考慮非全相運行情況，按躲開末端最大不平衡電流整定。則=10.50.11.118=0.0559（kA） =1.250.062=0.0699（kA）作為近后備保護 滿足要求 同理：對保護3和4進行整定，且靈敏系數(shù)均滿足要求。 綜上可知：在零序電流保護的配置和保護中，

16、保護1和保護4均有I段、II段和III段，而保護2和保護3只配置III段保護，整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。5原理接線圖及展開圖5.1 保護1的原理接線圖及展開圖保護1為電流速斷I和過電流保護III配合保護的：其原理接線圖如下圖2所示： 原理接線圖交流電流回路 直流回路 圖25.2 保護2的原理接線圖及展開圖保護2處需要裝置功率方向繼電器，且2處安裝過電流保護即可。因此采用接線三相式過電流保護接線方式。其原理圖如下所示。 原理接線圖 交流電流回路 直流回路 圖35.3 保護3的原理接線圖及展開圖如圖4所示 原理接線圖 交流電流回路 直流回路 圖45.4 保護4的原理接線圖及展開圖如圖5所示 原理接線

17、圖交流電流回路 直流回路 圖5 6小結 通過此次線路保護的設計鞏固了我們本學期所學的電力系統(tǒng)繼電保護這一課程的理論知識，提高了我們提出問題、思考問題、解決問題的能力。本次設計是針對與110KV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。由于本次設計涉及到不同運行方式下的不同類型的短路電流的計算，這對本次設計增加了難度。在整定時對每一個保護分別進行零序電流保護的整定和距離保護阻抗的整定，并且對其進行靈敏度較驗。通過這次設計，加強了個人提出問題、思考問題、解決問題能力，從中得到了不少的收獲和心得。本次課程設計使本人對自己所學專業(yè)知識有了新了、更深層次的認識。在這次設計中，我深

18、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。也只有多實踐才能對所學的理論知識進行進一步理解鞏固。 7參考文獻【1】賀家李.電力系統(tǒng)繼電保護原理.中國電力出版社.【2】王瑞敏.電力系統(tǒng)繼電保護原理.農(nóng)業(yè)出版社.【3】王維儉.電力系統(tǒng)繼電保護基本原理.清華大學出版社. 本科生課程設計成績評定表姓 名性 別專業(yè)、班級課程設計題目：線路電流保護的設計課程設計答辯或質(zhì)疑記錄：1. 在課程設計中有遇到什么困難? 在編輯公式的時候需要有耐心，很繁瑣。在理論計算上由于涉及到不同運行方式下的不同類型的短路電流的計算，這對本次設計增加了難度。一些知識忘了，只能再重新看一遍相關資料和書籍。2. 遇到難題是如何解決的？ 先自己看看書，積極查找資料，多看一些例題，分析解決思路，然后