繼電保護課程設(shè)計.doc

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1、電力系統(tǒng)繼電保護課程設(shè)計報告1 設(shè)計原始資料1.1 設(shè)計題目如下圖所示網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)參數(shù)為,圖1.1 設(shè)計參考系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)1.2 要完成的內(nèi)容本次設(shè)計要完成的內(nèi)容是對線路的保護5及的保護3處配置保護，通過整定計算，校驗使用距離保護是否符合要求，并且為兩處選擇恰當(dāng)?shù)亩卧O(shè)備。 2 分析要設(shè)計的課題內(nèi)容2.1 設(shè)計規(guī)程根據(jù)繼電保護在電力系統(tǒng)中所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，一般情況下，對動作于跳閘的繼電保護在技術(shù)上有四條基本要求：可靠性、選擇性、速動性、靈敏性。這幾個之間，緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一，必須根據(jù)具體電力系統(tǒng)運行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每個電力原件的繼電保護。(1) 可靠性可靠性是繼電保護性能的

2、最根本要求，它要求繼電保護在不需要它動作時不誤動；在規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時不拒動。一般而言，保護裝置的組成原件質(zhì)量越高、回路接線越簡單，保護的工作越可靠。(2) 選擇性選擇性是指保護裝置動作時，在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障從電力系統(tǒng)中斷開，最大限度的保證系統(tǒng)中無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。為保證選擇性，除利用一定的延時使本線路的后備保護與主保護配合外還必須注意相鄰原件后備保護之間的正確配合。其一是上級元件后備保護的動作時間要大于下級元件后備保護的動作時間。其二是上級元件后備保護的靈敏度要低于下級元件后備保護的靈敏度。(3) 速動性速動性是指保護裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大短路電流

3、、低電壓下運行的時間降低設(shè)備的損壞程度，提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。(4) 靈敏性靈敏性是指對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。在 GB 14285-2006繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程中，對各類保護的靈敏系數(shù)都做了具體的規(guī)定，一般要求靈敏系數(shù)在1.22之間。2.2 本設(shè)計的保護配置2.2.1 主保護配置主保護選擇距離保護的段和距離段。2.2.2 后備保護配置為了作為相鄰線路的保護裝置和斷路器拒絕動作的后備保護，同時也作為距離段與距離段的后備保護，還應(yīng)該裝設(shè)距離保護第段，其啟動阻抗要按躲開正常運行時的負(fù)荷阻抗來選擇，動作時限還按照階梯時限特性來選擇，并使其比距離段保護范圍內(nèi)

4、其他各保護的最大動作時限高出一個,保證選擇性。3 保護的配合及整定計算3.1 距離保護5的整定與校驗3.1.1 距離保護5的段整定(1) 線路的I段的整定阻抗為=0.85460.4=15.64式中 距離I段的整定阻抗； 被保護線路的長度； 被保護線路單位長度的阻抗；可靠系數(shù)。(2) 動作時間：（第I段實際動作時間為保護裝置固有的動作時間）。3.1.2 距離保護5的段整定(1) 與相鄰線路距離保護I段相配合，線路的段的整定阻抗為(3.1)或者 (3.2)式中 線路對線路的最小分支系數(shù)，其求法如下:圖3.1 等效電路圖=1.9794于是 41.64或30.36取其中較小的，所以 (2) 靈敏度校驗

5、距離保護段，應(yīng)能保護線路的全長，本線路末端短路時，應(yīng)有足夠的靈敏度?？紤]到各種誤差因素，要求靈敏系數(shù)應(yīng)滿足 滿足要求。(3) 動作時間，與相鄰線路距離I段保護配合，則有3.1.3 距離保護5的段整定(1)整定阻抗：按躲開被保護線路在正常運行條件下的最小負(fù)荷阻抗來整定計算的，采用全阻抗特性，所以有(3.3)其中 ，于是 (2) 靈敏度校驗距離保護段，即作為本線路I、段保護的近后備保護，又作為相鄰下級線路的遠(yuǎn)后備保護，靈敏度應(yīng)分別進行校驗。作為近后備保護時，按本線路末端短路進行校驗，計算式為 滿足要求。作為遠(yuǎn)后備保護時，按相鄰線路末端短路進行校驗，計算式為滿足要求。(3) 動作時間，與相鄰線路距離

6、段保護配合，則。3.2 距離保護3的整定與校驗3.2.1 距離保護3的段整定(1) 保護3的I段的整定阻抗為=0.85500.4=17式中 保護3距離I段的整定阻抗； 被保護線路的長度； 被保護線路單位長度的阻抗； 可靠系數(shù)。(2) 動作時間為（第I段實際動作時間為保護裝置固有的動作時間）3.2.2 距離保護3的段整定(1) 與相鄰線路距離保護I段相配合，線路的段的整定阻抗為(3.4)線路對線路的最小分支系數(shù),這里為1。于是 (2) 靈敏度校驗距離保護段，應(yīng)能保護線路的全長，本線路末端短路時，應(yīng)有足夠的靈敏度。考慮到各種誤差因素，要求靈敏系數(shù)應(yīng)滿足滿足要求。(3) 動作時間，與相鄰線路距離I段

7、保護配合，則。3.2.3 距離保護3的段整定(1) 整定阻抗：按躲開被保護線路在正常運行條件下的最小負(fù)荷阻抗來整定計算的，所以有(3.5)其中 ，于是 (2) 靈敏度校驗距離保護段，即作為本線路I、段保護的近后備保護，又作為相鄰下級線路的遠(yuǎn)后備保護，靈敏度應(yīng)分別進行校驗。作為近后備保護時，按本線路末端短路進行校驗，計算式為 滿足要求。作為遠(yuǎn)后備保護時，按相鄰線路末端短路進行校驗，計算式為滿足要求。(3) 動作時間，與相鄰線路距離段保護配合，則。4 繼電保護設(shè)備的選擇4.1 互感器的選擇根據(jù)電流、電壓互感器安裝處的電網(wǎng)電壓、最大工作電流和安裝地點要求，采用額定電壓為110kV，額定電流為300A

8、的油浸式瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)，電壓互感器電壓比為110/100kv，電流互感器電流比為300/5A，為保證測量儀表的準(zhǔn)確度，互感器的準(zhǔn)確級選用0.5級的屋外型互感器。所選電流互感器的型號為LCWB6-110B，電壓互感器的型號為JDZJ-3。4.2 繼電器的選擇(1)根據(jù)負(fù)載情況選擇繼電器觸點的種類與參數(shù)根據(jù)控制要求確定觸點組合形式，如需要的是常開還是常閉觸點或轉(zhuǎn)換觸點；根據(jù)負(fù)載性質(zhì)與容量大小確定觸點有關(guān)參數(shù)，如額定電壓、電流與容量。(2)按安裝工作位置、安裝方式及尺寸、重量的選擇5 三段式距離保護原理圖說明(1) 測量元件：測量元件是距離保護最基本的原件，它的任務(wù)是正確的確定繼電保護裝設(shè)處到故障點

9、的距離，測量元件是由阻抗繼電器完成的。圖4.1中Z 、Z、 Z為三段阻抗繼電保護裝置，各段距離保護均由接地阻抗繼電器和相間阻抗繼電器組成。距離保護、段是距離保護裝置的基本段，它們都應(yīng)具有方向性。距離保護段是后備段，對它主要要求是靈敏，整定條件是躲開最小負(fù)荷阻抗。為了兼顧這兩個要求，應(yīng)采用相位特性較強的阻抗繼電器。 (2) 選相元件：當(dāng)距離保護裝置用在高壓輸電線路上時，因線路斷路器往往是分相操作的，需在單相短路時單相跳閘。圖4.1中SA、SB、SC、SD及相應(yīng)的邏輯電路接在跳閘回路中用來實現(xiàn)綜合跳閘任務(wù)。當(dāng)或區(qū)內(nèi)發(fā)生單相短路時，由于只有相應(yīng)的選相元件動作，故障相單相跳閘，而當(dāng)距離段動作不管是相間

10、短路還是單相短路均能通過或門，及實現(xiàn)三相跳閘。當(dāng)發(fā)生距離或區(qū)內(nèi)相間故障時，也通過，實現(xiàn)三相跳閘。(3) 振蕩閉鎖元件：圖4.1中畫出的是一種系統(tǒng)擾動后短時開放，如果未發(fā)現(xiàn)、段區(qū)內(nèi)短路故障，則保護裝置進入閉鎖，直到確認(rèn)系統(tǒng)未振蕩或振蕩消失再復(fù)歸的振蕩閉鎖方式。(4) 斷線閉鎖元件：所謂斷線閉鎖是指阻抗繼電器提供測量電壓的電壓互感器回路出現(xiàn)斷線失壓的故障時，要對阻抗繼電器的動作狀態(tài)實行閉鎖。(5) 啟動元件：正常運行時，整套保護處于未起動狀態(tài)，即使測量元件動作也不會產(chǎn)生誤跳閘。起動部分用來在短路發(fā)生時啟動裝置。 圖4.1 三段式距離保護裝置原理方框圖6 對距離保護的評價(1) 距離保護可以應(yīng)用在任

11、何結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運行方式多變的電力系統(tǒng)中，能有選擇的、較快的切除相間短路故障。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行方式多變，采用一般的電流、電壓保護不能滿足運行要求時，則應(yīng)考慮采用距離保護裝置。(2) 由于同時利用了短路時電壓電流的變化特征，通過測量故障阻抗來確定故障所處的范圍，保護區(qū)穩(wěn)定，靈敏度高，動作情況受電網(wǎng)運行方式變化的影響小，能夠在多側(cè)電源的高壓及超高壓復(fù)雜電力系統(tǒng)中應(yīng)用。(3) 由于只利用了線路一側(cè)短路時電壓電流的變化特征，距離保護段的整定范圍為線路全長的80%85%，這樣在雙側(cè)電源線路中有30%40%的區(qū)域內(nèi)故障時，只有一側(cè)的保護能無延時的動作，另一側(cè)保護需要經(jīng)過0.5s的延時后跳閘；在220kV及以上電壓等級的網(wǎng)絡(luò)中，有時候不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性對短路切除快速性的要求。因而，有時還應(yīng)配備能夠全線快速切除故障的縱聯(lián)保護。(4) 相對于電流、電壓保護來說，距離保護的構(gòu)成、接線和算法都比較復(fù)雜，裝置自身的可靠性較差。參考文獻1 徐建安.繼電保護整定計算M.北京：中國水利水電出版社，2001.2 張保會,尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護(第二版)M.北京：中國電力出版社，2009.3 洪佩孫,李九虎.輸電線路距離保護M.北京：中國水利水電出版社，2008.4 賀家李,葛耀中.超高壓輸電線路故障分析與繼電保護M.北京:科學(xué)出版社,1987.8