电力继电保护 课程设计指导手册(自动化学院)

《继电保护原理》课程设计指导手册兰州交通大学自动化学院电气工程系2010-2-14电气工程系继电保护课程设计指导手册继电保护原理课程设计学院：自动化学院适用专业：电气工程及其自动化课程设计名称：继电保护原理课程设计课程代码：学分数：1学时数：16一、课程设计目的本课程设计是学生在学完《电力系统继电保护原理》课程之后、进行的一个综合性的教学实践环节。通过本课程设计一方面使学生获得综合运用学过的知识进行电力变电所、牵引变电所各主要元件的保护设计及整定和保护设备的选型的基本能力，另一方面能巩固与扩大学生的电气综合设计知识，为毕业设计做准备，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。通过本课程设计，学生能运用电气基础课程中的基本理论和实践知识，正确地解决电力变电所、牵引变电所的主要元件保护设计等问题。通过对电力变电所或牵引变电所的某一主要设备的保护设计的计算、整定及保护的具体接线训练，可以提高学生继电保护的设计能力，学会使用相关的手册及图册资料：1．掌握继电保护保护方案的确定原则，整定计算的一般步骤，了解系统运行方式的确定，保护整定系数的分析与应用，前后级整定配合的基本原则；2．掌握保护、控制、测量、信号回路阅读和设计基本方法。3．学习相关保护设备的选择和一般的维护。二、课程设计的要求学生要按照课程设计指导书的要求，根据题目所给原始参数进行设计。本课程设计的基本步骤是：1、能根据提供网络以及已知条件，按照部颁继电保护和自动装置整定计算的规范进行设计。2、通过学习应熟悉电力系统继电保护设计与配置的一般规定；3、正确理解继电保护整定计算的基本任务；4、掌握整定计算的步骤；熟悉主保护、后备保护和辅助保护在电力系统中的应用；5、对继电保护基本要求之间，能分别地进行综合考虑；6、掌握整定计算对系统运行方式的选择以及短路类型、短路点的确定；7、掌握整定系数的分析与应用；掌握整定计算配合的原则。三、课程设计的主要内容及注意事项电气工程系继电保护课程设计指导手册（一）主要内容：1、保护的配置及选择；2、短路电流计算及残余电压的计算（系统运行方式的考虑、短路点的考虑、短路类型的考虑）；3、保护配合及整定计算；4、保护原理展开图的设计；5、对保护的评价。（二）注意事项：１、短路电流及残余电压计算在决定保护方式前，必须较详细地计算各短路点短路时，流过有关保护的短路电流和保护安装处的残余电压。然后根据计算结果，在满足“继电保护和自动装置技术规程”和题目给定的要求条件下，尽可能采用简单的保护方式。其计算步骤及注意事项如下。（1）系统运行方式的考虑除考虑发电厂发电容量的最大和最小运行方式外，还必须考虑在设备检修或故障切除的情况下，发生短路时流过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便计算保护的整定值和保护灵敏度。在需采用电流电压联锁速断保护时，还必须考虑系统的正常运行方式。（2）短路点的考虑求不同保护的整定值和灵敏度时，应注意短路点的选择。若要绘制短路电流、电压与距离的关系曲线，每一条线路上的短路点至少要取三点，即线路的始端、中点和末端三点。（3）短路类型的考虑相间短路保护的整定计算应取系统最大运行方式下三相短路电流，以作动作电流整定之用；而在系统最小运行方式下计算两相短路电流，以作计算灵敏度之用。的计算选用三相短路或两相短路进行计算均可，因为对保护所取的残余而言，三相短路和两相短路的残余数值相同。若采用电流电压联锁速断保护，系统运行方式应采用正常运行方式下的短路电流和电压的数值作为整定之用。（4）短路电流和残余电压列表为了便于整定计算时查考每一点的短路时保护安装处的短路电流和残余电压，将计算结果列成表格。流过保护安装处的短路电流应考虑后备保护的计算需要，即列出本线路各短路点短路时流过保护安装处的短路电流，还要列出相邻线路各点短路时流过保护安装处的短路电流。保护安装处的残余电压列表与短路电流相似。计算短路电流和残余电压时，用标么值或用有名值均可，可根据题目的数据，用较简单的方法计算。电压一律用平均电压。２、保护方式的考虑及整定计算采用什么保护方式，主要视其能否满足规程的要求。能满足要求时，所采用的保护就可采用；不能满足要求时，就必须采取措施使其符合要求或改用其他保护方式。选用保护方式时，首先考虑采用最简单的保护，以便提高保护的可靠性。当采用简单保护不能同时满足选择性、灵敏性和速动性要求时，则可采用较复杂的保护方式。选用保护方式时，可先选择主保护，然后选择后备保护。通过整定计算，检验能否满足灵敏性和速动性的要求。电气工程系继电保护课程设计指导手册当采用的保护不能很好地满足选择性或速动性的要求时，允许采用自动重合闸来校正选择性或加速保护动作。当灵敏度不能满足要求时，在满足速动性的前题下，可考虑利用保护的相继动作，以提高保护的灵敏性。在用动作电流、电压或动作时间能保证选择性时，不要采用方向元件以简化保护。后备保护的动作电流必须配合，要保证较靠近电源的上一元件保护的动作电流大于下一元件保护的动作电流，且有一定的裕度，以保证选择性。３、绘制保护原理接线图要求绘制单线原理接线图及某一元件保护原理展开图。４、说明书说明书应有下列内容：（1）题目（2）保护整定计算结果，计算结果用表格列出。必须说明系统运行方式、短路点与短路类型的决定原则或依据，以及计算时考虑的其他因素。（3）保护方式的选择及整定计算结果要求说明选用保护方式的原则，各保护的整定计算条件，并用表格列出整定计算结果。整定计算时所采用的公式及各种系数的数值也应列出。（4）对保护的评价主要根据“继电保护和自动装置技术规程”及题目给定的要求，从选择性、灵敏性和速动性、可靠性四个方面来评价所采用保护的质量。当某一方面不能满足要求时，要分析它可能产生的后果，并提出补救措施。四、考核评估通过计算、总结报告和学习态度综合考评，并结合学生的动手能力，独立分析解决问题的能力和创新精神。成绩分优、良、中、及格和不及格五等。考核标准包括：1、课程设计的正确性。2、学生的工作态度、动手能力、创新精神。3、总结报告。总成绩评定：满分为100分，总分=第一项成绩×50%+第二项成绩×20%+第三项成绩×30%90-100分为优秀，80-89分为良好，70-79分为中等，60-69分为及格，60分以下为不及格。成绩单上按优秀、良好、中等、及格和不及格填写。五、设计时间安排本次课程设计安排1周的时间，具体安排如下：电气工程系继电保护课程设计指导手册设计安排设计时间天数课程温习，明确课程设计的任务、进程和目标,做好所有准备工作。1天运行方式的确定和短路电流计算1天继电保护整定计算1天保护原理展开图设计1天课程设计报告撰写1天六、课程设计实习题1、如下图所示网络，系统参数为：=115/kV,Ω、Ω、Ω,km、km,,,,线路阻抗0.4Ω/km,、,,G1G2G3987645123ABCDEL1L2L3试对线路BC、CD、DE进行电流保护的设计。电气工程系继电保护课程设计指导手册2、系统接线图如下图，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数为：=115/kV,5Ω、Ω、～=5Ω～=15Ω,Ω、Ω,,,线路阻抗0.4Ω/km,、,G1G2G4G31234T1T2T5T6T3T4试对1、2、3、4进行零序保护的设计。3、如下图所示系统中，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数为：=115/kV,15Ω、Ω、～=10Ω,～=30Ω,Ω、Ω,,,线路阻抗0.4Ω/km,线路阻抗角均为，,负荷功率因数角为，变压器均装有快速差动保护。电气工程系继电保护课程设计指导手册G1G2G4G31234T1T2T5T6T3T4试对1、2、3、4进行距离保护的设计。4、一台双绕组降压变压器的容量为15MVA，电压比为35±2×2.5%/6.6kV，Y，d11接线；采用BCH-2型继电器。求差动保护的动作电流。已知：6.6kV外部短路的最大三相短路电流为9420A；35kV侧电流互感器变比为600/5，35kV侧电流互感器变比为1500/5；可靠系数取。试对变压器进行相关保护的设计。5、如下图所示网络，系统参数为：=115/kV,Ω、Ω、Ω,km、km,,,,线路阻抗0.4Ω/km,、,,G1G2G3987645123ABCDEL1L2L3试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计。6、一台双绕组牵引变压器的容量为15MVA，电压比为110±2×2.5%/27.5kV，Y，d11接线；已知：27.5kV外部短路的最大短路电流为2400A、最小短路电流为2000A，110kV侧电流互感器变比为300/5，27.5kV侧电流互感器变比为900/5；可靠系数取。电气工程系继电保护课程设计指导手册试对牵引变压器进行相关保护的设计。7、某牵引变电所甲采用直接供电方式向复线区段供电，牵引变压器类型为110/27.5kV，三相平衡接线，两供电臂电流归算到27.5kV侧电流如下表所示。牵引变电所供电臂长度km端子平均电流A有效电流A短路电流A甲24.6β282363102320.4α240319874试对该牵引变电所牵引变压器进行相关保护设计。8、某牵引变电所甲采用直接供电方式向复线区段供电，牵引变压器类型为110/27.5kV，三相平衡接线，两供电臂电流归算到27.5kV侧电流如下表所示。线路阻抗0.6Ω/km牵引变电所供电臂长度km端子平均电流A有效电流A短路电流A甲24.6β282363102320.4α240319874试对该牵引变电所牵引馈线进行相关保护设计。9、教师自定综合设计题目七、教材与参考书使用教材：1、《电力系统继电保护原理》张保会主编电力出版社主要参考书：2、《电气化铁道设计手册：牵引供电系统》铁道部电气化工程局电气化勘测设计院编中国铁道出版社3、《电气化铁道施工手册：牵引变电所》铁道部电气化工程局第一工程处编中国铁道出版社4、5、附设计格式模板电气工程系继电保护课程设计指导手册封面格式：电力系统继电保护课程设计题目：班级：姓名：学号：指导教师：设计时间：评语：成绩电气工程系继电保护课程设计指导手册目录采用三级目录电气工程系继电保护课程设计指导手册设计正文内容格式1设计原始资料：1.1具体题目1.2要完成的内容书写格式说明：标题“设计原始资料”选用模板中的样式所定义的“标题1”，再居中；或者手动设置成字体：黑体，居中，字号：小三，1.5倍行距，段后11磅，段前为0。正文选用模板中的样式所定义的“正文”，每段落首行缩进2字；或者手动设置成每段落首行缩进2字，字体：宋体，字号：小四，行距：多倍行距1.25，间距：段前、段后均为0行，取消网格对齐选项。电气工程系继电保护课程设计指导手册2分析要设计的课题内容（保护方式的确定）2.1设计规程2.2本设计的保护配置2.2.1主保护配置2.2.2后备保护配置电气工程系继电保护课程设计指导手册3短路电流及残压计算3.1等效电路的建立书写说明：图在正文中的格式示例如图3.1所示。图3.1样式图3.1显示了论文模板中所定义的样式选择方法。使用鼠标选择相应的样式，对应的文字格式就发生相应改变。(1)图的绘制方法①论文中的图不能直接粘贴自其它文献，必须自己画。②简单文字图可用WORD直接绘制。(2)图的位置①图居中排列。②图与上文应留一行空格。③图中若有附注，一律用阿拉伯数字和右半圆括号按顺序编排，如注1），附注写在图的下方。3.2保护短路点的选取电气工程系继电保护课程设计指导手册3.3短路电流的计算3.3.1最大方式短路电流（或残压）计算书写说明：由于一般的文献资料中所给出的载荷和抗力的统计参数主要为变异系数，为便于讨论，定义公式形式如下：221/1SRsRLRI(3.1)其中，μR，μS分别为抗力和载荷效应的均值，……。(1)公式要居中。较长的公式，如必须转