1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理課程設(shè)計(jì) 班級(jí)： 2008級(jí)生信1班 學(xué)號(hào)： 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(píng)分：A（優(yōu)），B（良），C(中)，D（合格），E(不合格) 項(xiàng)目學(xué)生自評(píng)指導(dǎo)老師評(píng)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(píng)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(shū)1 1、繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)的目的1 2、原始數(shù)據(jù)2 2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 2 2.2 系統(tǒng)接線圖 3 3、課程設(shè)計(jì)要求4 3.1 需要完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容 4 3.2 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6 1、饋線保護(hù)配置6 2、饋線保護(hù)整定計(jì)算6

2、 2.1 電流速斷定值計(jì)算 6 2.2 阻抗段定值計(jì)算 6 2.3 阻抗段定值計(jì)算7 2.4 過(guò)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8 1、變壓器保護(hù)配置8 2、變壓器電量保護(hù)整定計(jì)算8 2.1 差動(dòng)速斷保護(hù) 8 2.2 二次諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)保護(hù) 8 2.3 三相低電壓過(guò)電流保護(hù) 9 2.4 單相低電壓過(guò)電流保護(hù) 9 2.5 零序過(guò)電流保護(hù)10 2.6 過(guò)負(fù)荷保護(hù)10 3、變壓器非電量計(jì)算10 3.1 瓦斯保護(hù)整定計(jì)算10 3.2 主變過(guò)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 11 1、并聯(lián)補(bǔ)償裝置保護(hù)配置11 2、并聯(lián)補(bǔ)償裝置整定計(jì)算11 2.1 電流速斷保護(hù)11

3、2.2 差流保護(hù)11 2.3 過(guò)電流保護(hù) 12 2.4 高次諧波過(guò)流保護(hù) 12 2.5 差壓保護(hù) 13 2.6 低電壓保護(hù) 14 2.7 過(guò)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(kāi)圖 15 1、電流保護(hù)15 2、阻抗保護(hù)16第一節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1、繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)的目的1）能把所學(xué)過(guò)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(guó)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(wèn)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

4、冊(cè)、資料及編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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(guò)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(guò)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(guò)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(

5、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(guò)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)0.61牽引變壓器二次側(cè)CT變比160主變過(guò)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(guò)電壓保護(hù)返回

6、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(guò)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(guò)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

7、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(zhǎng)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(cè)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)

8、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(zhǎng)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(cè)可靠系數(shù)1.2牽引負(fù)荷阻抗

9、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1QS1TA11TA21TA31TA4計(jì)量測(cè)量 遙控過(guò)流差動(dòng)12QF27.5kVN11QS5TA9TA13QF零序電流3TA9QS5QF9TA211TA1過(guò)流11TA2差動(dòng)18TA115TA115TA218TA211QF10QF9QF8QF7QF13QS14QS15QS16QS17QS18QS19QS20QSMMMM分區(qū)亭分區(qū)亭MMMM110kVBA 圖1 牽引變電所示意圖注：圖中僅畫(huà)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。25TA2TR22TR122TA113QF21

10、TA1275kV（A）21TA222TA226TA4TR24TR124TA114QF23TA1275kV（B）23TA224TA2 圖2 并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置接線示意圖3、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(huà)出主變保護(hù)的原理接線圖和保護(hù)的展開(kāi)圖，并作相應(yīng)說(shuō)明；4）學(xué)號(hào)尾數(shù)為2和3的學(xué)生必須畫(huà)出A相饋線保護(hù)的原理接線圖和保護(hù)的展開(kāi)圖，并

11、作相應(yīng)說(shuō)明；5）學(xué)號(hào)尾數(shù)為4和5的學(xué)生必須畫(huà)出B相饋線保護(hù)的原理接線圖和保護(hù)的展開(kāi)圖，并作相應(yīng)說(shuō)明；6）學(xué)號(hào)尾數(shù)為6和7的學(xué)生必須畫(huà)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(kāi)圖，并作相應(yīng)說(shuō)明；7）學(xué)號(hào)尾數(shù)為8和9的學(xué)生必須畫(huà)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(kāi)圖，并作相應(yīng)說(shuō)明；注1：展開(kāi)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(duì)電流、電壓互感器的負(fù)載能力進(jìn)行校驗(yàn)，不要求畫(huà)出屏面布置圖、屏后接線圖和端子排列；注3：僅要求針對(duì)一個(gè)斷路器畫(huà)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(shū)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.

12、1要求的保護(hù)展開(kāi)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(guò)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(guò)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(zhǎng)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

13、整定阻抗 其中 供電臂長(zhǎng)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(guò)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(duì)供電可靠性和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的

14、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(guò)電流保護(hù)、單相低電壓過(guò)電流保護(hù)、零序過(guò)電流保護(hù)和過(guò)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(guò)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(guò)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)； 勵(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

15、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1.22 ； 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0.050.1 ； 二次電流平衡不精確引起的誤差，一般取0.050.1 ； 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(guò)電流保護(hù)（110KV側(cè)） 1）動(dòng)作電流整定計(jì)算 其中：過(guò)電流保護(hù)可靠系數(shù)； 過(guò)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）

16、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(guò)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(guò)電流保護(hù) 2.6 過(guò)負(fù)荷保護(hù) 其中：過(guò)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(guò)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(duì)裝置的影響，在電流保

17、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(guò)電流保護(hù)、高次諧波過(guò)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(guò)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；

18、 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。 流互最大允許誤差，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(guò)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(guò)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(guò)流保護(hù) 諧波過(guò)流保護(hù)分別由各并補(bǔ)分支的諧波過(guò)流保護(hù)構(gòu)成，當(dāng)任一并補(bǔ)分支滿足諧波過(guò)流保護(hù)出口動(dòng)作條件時(shí)，裝置驅(qū)動(dòng)斷

19、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(guò)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(guò)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； 母線最高電壓； 電容器額定電壓；計(jì)算差壓： 計(jì)算定值： 式中： 靈敏系數(shù)，取1.5；動(dòng)作時(shí)限：=0.1S2.6 低電壓保護(hù) 按并聯(lián)補(bǔ)償裝置“最后投入，最先開(kāi)放”的原則而設(shè)計(jì)。設(shè)置低電壓保護(hù)的目的是： 1）防止在無(wú)負(fù)荷時(shí)電容器和變壓器同時(shí)投入； 2）在電源恢復(fù)前，使電容器不在投入狀態(tài)； 動(dòng)作方程