电力系统课程设计

1前言在完成了继电保护理论学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，通过此次线路保护的设计，巩固所学的理论知识，提高解决问题的能力。1.1原始资料：在如图11.5KV电源网络中，已知：线路MN侧（M侧）和NP均装有三段式电流保护，它们的最大负荷电流分别为120A和100A，负荷的自启动系数均为1.8；线路MN第II段保护的延时允许大于1s；I段可靠系数为1.25，II段可靠系数为1.15，III段可靠系数1.2，躲开最大振荡电流时可靠系数为1.15，返回系数为0.85；M侧电源的20,15max.min.sMsMXX；N侧电源的20,15max.min.sMsMXX其他参数如图。1.2设计内容1、试分析三段式电流保护原理；2、分析线路MN（M侧）三段式电流保护动作电流及灵敏度3、分析阶段式电流保护，易受到什么因素的影响？4、分析在本电力系统中，采用距离保护，会有什么改善和提高？1.3设计要求1.3.1设计及计算说明书（1）说明书要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言正确。（2）计算书内容：为设计内容最终成果、确定提供依据进行的技术分析、论证和定量计算，如供电线路短路电流的计算、电气设备选择、及继电保护的配置等。（3）计算书要求：计算无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。1.3.2图纸（1）绘制分析所需的必要图纸（2）图纸要求：用标准符号绘制，布置均匀，设备符号大小合适，清晰美观。2三段式电流保护设计分析2.1三段式电流保护原理电网在运行过程中，可能发生各种故障和不正常的运行状态，最常见的同时也是最危险的故障就是发生各种形式的短路。当被保护的线路上发生短路故障时，其主要特点就是电流增加和电压的降低，利用这两个特征可以构成电流电压保护，电流保护主要包括：无时限电流速断保护，限时电流速断保护和定时限过电流保护。（1）电流速断保护（电流保护I段）：根据继电器保护速动性的要求，保护装置动作切除故障的时间，必须满足稳定和保证重要用户供电的可靠性，原则上总是越快越好，因此力求装设快速动作的继电保护，电流速断保护就是这样的保护不可能保护线路的全长。（2）限时电流速断：由于无时限电流速断不能保护线路的全长，因此考虑增加一段新的保护用来切除本线路的上速断范围以外的故障，同时也能作为速断的后备，这就是限时速断，称为II段电流保护，由于要求限时电流速断保护必须保护线路的全长，因此它的保护范围必然要延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处发生短路使，它就会误动作，为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作有一定的时限，此时限的大小与其延伸的范围有关，为尽量缩小时限，首先规定其整定计算原则为限时电流的速断的保护范围不超过下条线路电流速断的保护范围；同时动作时限比下一条电流速断保护高出一个△t的时间段。（3）定时限过电流保护。虽然无时限电流速断保护可以无时限的切除故障电路，但它不能保护线路的全长，限时电流保护虽然可以较小的切除线路全长上任意一点的故障，但它不能做相邻线路故障的后备，因此引入定时限过电流保护，又称三段电流保护，它是指启动电流按照躲过最大负荷电流来整定的一种保护装置。2.2线路MN（M侧）三段式电流保护动作电流及灵敏度2.2.1求瞬时速断电流保护动作电流及灵敏度MN线路是双电源的线路，因此动作电流必须大于流过M侧开关可能的最大电流。1）电源M在最大运行方式下,N母线最大三相短路电流AZZEIMNsMk1210)4015(3115000min.)3(max.2）N电源在最大运行方式下，M母线最大三相短路电流AIk1110)4020(3115000)3(max.3）MN电源振荡时,流过M侧开关最大电流为AXZXEIsNMNsMk1770)402015(311500022min.min.)3(max.所以：AIKIkrelop2040177015.1)3(max.'19.820204021011523min.min.sNopLXIEX%15%48.20%1004019.8%100min.MNLXX满足要求2.2.2求限时电流速断保护动作值和灵敏系数AIk1720]24)20552055[(3115000)3(max.AIKIkIrelNop2150172025.1)3(max..求最小分支系数;min.bK2.32540151max.max.min.min.sNsNMNsMMNNPbXXZXIIKAIKKINopbrelop7732.3215015.1.min.'3.125.1773)4020(2101153senK（有点不符合要求）2.2.3求定时限过电流保护动作电流及灵敏度动作电流为：AIKKKIfrezqIIIrelop30512085.08.12.1max.近后备灵敏度为：5.114.3305)4020(2101153.jsenK满足要求。当作为远备保护时，应采用P变电站母线两相短路的最小短路电流，并计及分支电流影响，分支系数应计最大值。最大分支系数为：42040201min.min.max.max.max.max.sNsNMNsMMNNPbXXZXIIK382440204020NPZX最小两相短路电流为：AZXEINPk151038210115233)2(min.远后备灵敏度为：2.124.130541510min.)2(min.opbksenIKIK满足要求。2.3影响阶段式电流保护的因素（三段式）下面从选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个方面，对三段式电流保护进行性能评价，看其是否满足电力系统安全运行的要求，是否符合有关规程的规定。2.3.1选择性在三段式电流保护中，电流速断保护的选择性是靠动作电流来实现的；限时电流速断保护和过电流保护则是靠动作电流和动作时限来实现的。它们在35kV及以下的单侧电源辐射形电网中具有明显的选择性，但在多电源网络或单电源环网中，则只有在某些特殊情况下才能满足选择性要求。2.3.2速动性无时限电流速断保护没有时间元件，只有保护本身继电器固有的动作时间（0.06~0.1s）,所以动作迅速；限时电流速断保护动作时限一般在0.5s以内，因而动作迅速是这两种保护的优点。过电流保护动作时限较长，特别是靠近电源侧的保护，按阶梯原则整定后动作时限可能长达几秒，速动性差是过电流保护的主要缺点。2.3.3灵敏性电流速断保护不能保护本线路全长，且保护范围受系统运行方式的影响较大；限时电流速断保护虽能保护本线路全长，但灵敏性依然要受系统运行方式的影响；过电流保护因按最大负荷电流整定，灵敏性一般能满足要求，但在长距离重负荷线路上，由于负荷电流几乎与短路电流相当，则往往难以满足要求。受系统运行方式影响大、灵敏性差是三段式电流保护的主要缺点。2.3.4可靠性由于三段式电流保护中继电器简单，数量少，接线、调试和整定计算都较简便，不易出错，因此可靠性较高。由以上的分析，使用一段、二段或三段而组成的阶段式电流保护，其最主要的优点就是简单、可靠，并且在一般情况下能满足快速切除故障的要求，因此在电网中，特别是在35kV及以下的单侧电源辐射形电网中得到广泛的应用。其缺点是受电网的接线及电力系统运行方式变化的影响，使其灵敏性和保护范围不能满足要求。3距离保护三段式距离保护整定计算网络图3.1距离I段的整定计算的整定计算3.1.1动作阻抗344085.01.MNIrelIsetZKZIsetZ1.线路MN中保护1距离I段的动作阻抗IrelK--可靠系数，取0.8~0.85。MNZ--被保护线路MN的正序阻抗，单位欧。3.1.2动作时限动作时限stI01，即瞬时动作。一般距离I段保护装置固有的动作时限为0.1~0.15.3.2距离II段的整定计算3.2.1与相邻下一线路NP的距离保护I段配合，并考虑电流分支系数)(2.min.1.IsetbMNIIrelIIsetZKZKZ4.202485.012.NPIrelIsetLZKZ2.325)4015(1)(1max.min.12min.sNNMsMbXZXIIK3.84)4.202.340(8.0)(2.min.1.IsetbMNIIrelIIsetZKZKZ3.2.2动作时限stttIII5.021IIt1--本保护第II段动作时限，一般取0.5s。It2--相邻线路距离I段的动作时限。3.2.3灵敏度校验5.111.2403.841.MNIIsetsenZZK满足要求。3.3距离III段的整定计算3.3.1整定阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定：min.1.1LMSrerelIIIsetZKKKZ3.476)12.03(1109.09.0max.min.LMNNLIUZ因继电器取为相间接线方式的方向阻抗继电器，所以loasen，60.3773.476)8.2570cos(85.015.18.11)cos(1min.1.LloasenMSrerelIIIsetZKKKZ姑且将sen取70°，功率因数9.0cos，8.25loa。3.3.2动作时限：stttttIIIIIIIII0.25.020.123213.3.3灵敏度校验：5.144.94060.3771.MNIIIsetsenZZK。近420)4020(1)(1min.max.12max.sNMNsMbXZXIIK2.178.2)24440(60.377)max.1.NPbMNIIIsetsenZKZZK（。远3.4采用距离保护优点接地距离保护的最大优点是瞬时段的保护范围固定，还可以比较容易获得有较短延时和足够灵敏度的第二段接地保护。特别适合于短线路一、二段保护。对短线路说来，一种可行的接地保护方式是用接地距离保护一、二段再之以完整的零序电流保护。两种保护各自配合整定，各司其责：接地距离保护用以取得本线路的瞬时保护段和有较短时限与足够灵敏度的全线第二段保护;零序电流保护则以保护高电阻故障为主要任务，保证与相邻线路的零序电流保护间有可靠的选择性。4结语（心得体会自己写吧）