保护(3)三段式电流保护的设计(完整版)

继电保护原理课程设计报告评语：考勤（10）守纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专业：电气工程及其自动化班级：电气1103姓名：马春辉学号：201109353指导教师：苏宏升兰州交通大学自动化与电气工程学院2014年7月12日11设计原始资料1.1具体题目如图1.1所示网络，系统参数为E=115/3kV，G1X=18Ω、G2X=18Ω、G3X=10Ω，1L=2L=50km、3L=30km、CBL=60km、DCL=40km、EDL=30km，线路阻抗0.4Ω/km，IrelK=1.3、IIrelK=IIIrelK=1.15，CmaxBI=300A，DmaxCI=200A，EmaxDI=150A，ssK=1.5，reK=0.85。试对线路进行三段式电流保护的设计。图1.1系统网络图1.2要完成的内容本题完成对线路保护3进行三段式电流保护的设计。2分析课题的设计内容2.1设计规程2.1.1主保护配置选用三段式电流保护，经灵敏度校验可得电流速断保护不能作为主保护。因此，主保护应选用三段式距离保护。2.1.2后备保护配置过电流保护作为后备保护和远后备保护。3短路电流计算3.1等效电路的建立A1BCDEG1G31234589L1L3A3电力系统继电保护课程设计2由已知可得,线路的总阻抗的计算公式为LXZ(3.1)其中：Z—线路单位长度阻抗；L—线路长度。所以，将数据代入公式(3.1)可得各段线路的线路阻抗分别为20504.01L2L1ZLXX12304.03L3ZLX24604.0CBBCZLX16404.0DCCDZLX12304.0EDDEZLX经分析可知，最大运行方式即阻抗最小时，则有三台发电机运行，线路1L、3L运行，由题意知1G、3G连接在同一母线上，则2.101210//109//////L3G3L2L1G2G1sminXXXXXXX式中sminX—最大运行方式下的阻抗值；最大运行方式等效电路如图3.1所示。同理，最小运行方式即阻抗值最大，分析可知在只有1G和1L运行，相应地有382018L1G1smaxXXX最小运行方式等效电路图如图3.2所示。图3.1最大运行方式等效电路图图3.2最小运行方式等效电路图3.2保护短路点及短路点的选取选取B、C、D、E点为短路点进行计算。电力系统继电保护课程设计33.3短路电流的计算3.3.1最大方式短路电流计算在最大运行方式下流过保护元件的最大短路电流的公式为kskZZEKZEI(3.2)式中E—系统等效电源的相电动势；kZ—短路点至保护安装处之间的阻抗；sZ—保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；K—短路类型系数、三相短路取1，两相短路取23。（1）对于保护2等值电路图如图3.1所示，母线D最大运行方式下发生三相短路流过保护2的最大短路电流为CDBCsminkDmaxXXXEI代入数据得:kA32.1kDmaxI(2)对于保护3等值电路图如图3.1所示，母线C最大运行方式下发生三相短路流过保护3的最大短路电流为BCsminkCmaxXXEI代入数据得:kA94.1kCmaxI3.3.2最小方式短路电流计算在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的公式为Ls.mink.min23ZZEI式中E—系统等效电源的相电动势；s.minZ—保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；LZ—短路点到保护安装处之间的阻抗。(3.3)(3.4)(3.5)电力系统继电保护课程设计4所以带入各点的数据可以计算得到各点的的最小短路电流。A639121624381311523EminIA92724381311523CminI4保护的配合及整定计算4.1主保护的整定计算4.1.1动作电流的计算最小保护范围计算式为min1smaxIsetz23LZEI其中E—系统等效电源的相电动势；s.maxZ—短路点至保护安装处之间的阻抗；1z—线路单位长度的正序阻抗。(1)对于保护2等值电路图如图3.1所示，母线D最大运行方式下发生三相短路流过保护2的最大短路电流为kA32.1KDmaxI整定原则：按照躲过本线路末端最大短路电流来整定。则相应的速断定值为kA72.132.13.1KDmaxretIset2IIKI最小保护范围根据式（4.1）可得即2处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。（2）对于保护3等值电路图如图3.1所示，母线C最大运行方式下发生三相短路流过保护3的最大短路电流为kA94.1k.C.maxI相应的速断定值为kA52.294.13.1k.C.maxrelIset.3IIKI（4.1）km4.112minL电力系统继电保护课程设计5最小保护范围根据式（3.4）可得即3处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。所以，以上计算表明，在运行方式变化很大的情况下，电流速断保护在较小运行方式下可能没有保护区。4.1.2灵敏度校验限时电流速断定值根据式(4.2)可以计算。IsetIIrelIIsetIKI(4.2)其中ⅡrelK—可靠系数，取值为1.15。（1）整定原则：按照躲过下级线路电流速断保护的最大动作电流来整定。（2）保护3的限时电流速断定值为kA1.272.12.1set.2IretIIset.3IIIKI线路末端（即C处）最小运行方式下发生两相短路时的电流为kA93.0263831152323BCS.maxk.C.minXXEI所以保护5处的灵敏度系数为也不满足senK≥1.2的要求。可见，由于运行方式变化太大，3处的限时电流速断的灵敏度远不能满足要求。4.2后备保护的整定计算4.2.1动作电流的计算过电流整定值计算公式为reL.maxssⅢrelreˊrelⅢsetKKIKKII（4.3）其中ⅢrelK—可靠系数，取值为1.2；ssK—可靠系数，取值为1.5reK—可靠系数，取值为0.9。44.01.293.0IIsetk.C.minIIset.3IIKkm38min3L电力系统继电保护课程设计6整定原则：按照大于本线路流过的最大负荷电流整定，则A6003009.05.12.1E.L.maxDressⅢrelⅢset3IKKKI4.2.2动作时间的计算假设母线E过电流保护动作时限为0.5s，保护的动作时间为s)(15.05.0Ⅲ1t)s(5.15.0Ⅲ1Ⅲ2tt)(s25.0Ⅲ2Ⅲ3tt4.2.3灵敏度校验在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的公式为Ls.maxk.min23ZZEI所以由灵敏度公式（4.4）Ⅲsetk.minsenIIK保护3作为远后备保护的灵敏度为07.1600639Ⅲset.3E.minⅢset.3IIK≤1.2不满足作为远后备保护灵敏度的要求。5继电保护设备的选择5.1电流互感器的选择根据以上整定计算本题中电流互感器的型号选择为LCWB6-110B5.2继电器的选择根据以上整定计算本题中继电器的型号选择为DL-20C。6原理图及展开图的的绘制6.1原理接线图（4.4）（4.5）电力系统继电保护课程设计7如图附录图1所示原理接线图。6.2交流回路和直流回路展开图展开图中交流回路和直流回路分开表示，分别如附录图2和图附录3所示。7总结在做继电保护配置时我们应该使配置的结果满足继电保护的基本要求，就是要保证可靠性、选择性、速动性和灵敏性。通过设计过程可以看出，最大运行方式下三相短路的短路电流与最小运行方式下得两相的短路电流相差很大。按躲过最大运行方式下末端最大短路电流整定的电流速断保护的动作值很大，最小运行方式下灵敏度不能满足要求。限时电流速断保护的定值必须与下一级线路电流速断保护的定值相配合，所以其定值也很大，灵敏度也均不能满足要求。过电流整定按照躲过最大负荷电流整定，其动作之受运行方式的限制不大，作为近后备和远后备灵敏度都能满足要求，一般采用受运行方式变化影响很小的距离保护。电力系统继电保护课程设计8参考文献[1]张保会，尹项根．电力系统继电保护[M]．北京：中国电力出版社，2009:14-33[2]于永源，杨绮雯.电力系统分析[M].北京:中国电力出版社，2007:13-34[3]王永康．继电保护与自动装置[M]．北京：中国铁道出版社，1986:18-41电力系统继电保护课程设计9附录-1≥1≥1≥1≥1KCOKS1KS2KS3KT2TAcKAa1KAc1KAa2KAc2KAa3KAc3KAb3图1三段式电流保护原理接线图TAa1TAa2TAaTAa3KAb3TAc交交交交交交TAc1TAc2TAc3图2保护交流电流回路图电力系统继电保护课程设计10QF+wc-wcKAa1KAb3KAc1KT2KT3KCOKS1KAa2KAc2KAa3KAc3KCOYR电流速断保护限时电流速断保护过电流保护跳闸回路KT1KT3KS2KS3图3保护直流回路展开图