電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)

指導(dǎo)教師評(píng)語

報(bào)告（30）

總成績(jī)

修改（40）

平時(shí)（30）

專

業(yè)：

電氣工程及其自動(dòng)化

班

級(jí)：

電氣

XXX

姓

名：

XXXX

學(xué)

號(hào)：

XXXXXXXXX

指導(dǎo)教師：

XXXX

XX大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院

2012

年X

月

X日

設(shè)計(jì)原始資料

1.1

具體題目

系統(tǒng)接線圖如下圖，發(fā)電機(jī)以發(fā)電機(jī)-變壓器組方式接入系統(tǒng)，開機(jī)方式為兩側(cè)各開1臺(tái)機(jī)，變壓器T6

1臺(tái)運(yùn)行。參數(shù)為：

線路阻抗。

系統(tǒng)接線圖

試對(duì)1、2進(jìn)行零序保護(hù)的設(shè)計(jì)。

1.2

要完成的內(nèi)容

⑴

請(qǐng)畫出所有元件全運(yùn)行時(shí)三序等值網(wǎng)絡(luò)圖，并標(biāo)注參數(shù)；

⑵

分別求出1、2零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的定值，并校驗(yàn)靈敏度；

⑶

保護(hù)1、2零序Ⅰ、Ⅱ是否需要方向元件。

分析要設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容（保護(hù)方式的確定）

2.1

設(shè)計(jì)規(guī)程

繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求，110~220kV有效接地電力網(wǎng)線路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)反應(yīng)接地短路和相間短路的保護(hù)裝置。

⑴

對(duì)于接地短路：

①

裝設(shè)帶方向和不帶方向的階段式零序電流保護(hù)；

②

零序電流保護(hù)不能滿足要求時(shí)，可裝設(shè)接地距離保護(hù)，并應(yīng)裝設(shè)一段或兩段零序電流保護(hù)作為后備保護(hù)。

⑵

對(duì)于相間短路：

①

單側(cè)電源單回線路，應(yīng)裝設(shè)三相多段式電流或電壓保護(hù)，如不能滿足要求，則應(yīng)裝設(shè)距離保護(hù)；

②

雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)階段式距離保護(hù)。

2.2

本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置

2.2.1

主保護(hù)配置

電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)是三相對(duì)稱的，其零序、負(fù)序電流值理論上是零。多數(shù)的短路故障是不對(duì)稱的，其零、負(fù)序電流電壓會(huì)很大，利用故障的不對(duì)稱性可以找到正常與故障的區(qū)別，并且這種差別是零與很大值得比較，差異更為明顯。所以零序電流保護(hù)被廣泛的應(yīng)用在110kV及以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)中。

2.2.2

后備保護(hù)配置

距離保護(hù)是利用短路發(fā)生時(shí)電壓、電流同時(shí)變化的特征，測(cè)量電壓與電流的比值，該比值反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，如果短路點(diǎn)距離小于整定值，則保護(hù)裝置動(dòng)作。

在保護(hù)1、2、3和4處配備三段式距離保護(hù)，選用接地距離保護(hù)接線方式和相間距離保護(hù)接線方式。

短路電流及殘壓計(jì)算

3.1

等效電路的建立

將本題中的系統(tǒng)簡(jiǎn)化成三序電壓等值網(wǎng)絡(luò)，即正序網(wǎng)絡(luò)如圖1所示；負(fù)序網(wǎng)絡(luò)如圖2所示；零序網(wǎng)絡(luò)，圖3所示。

圖3.1

正序網(wǎng)絡(luò)

圖3.2

負(fù)序網(wǎng)絡(luò)

圖3.3

零序網(wǎng)絡(luò)

3.2

保護(hù)短路點(diǎn)的選取

母線A處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護(hù)2的最大零序電流。

母線B處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護(hù)1和4的最大零序電流。

母線C處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護(hù)3的最大零序電流。

3.3

短路電流的計(jì)算

整理線路參數(shù)

⑴

B母線分別發(fā)生單相接地和兩相接地短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)。

單相接地短路時(shí)，故障端口正序阻抗為

故障端口負(fù)序阻抗為

故障端口零序阻抗為

單相接地短路時(shí)

==1.5443(kA)

兩相接地短路時(shí)

==1.6192(kA)

⑵

A母線分別發(fā)生單相接地和兩相接地短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)。

故障端口正序阻抗為

故障端口負(fù)序阻抗為

故障端口零序阻抗為

單相接地短路時(shí)

兩相接地短路時(shí)

⑶

C母線分別發(fā)生單相接地和兩相接地短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)。單相接地短路時(shí)，故障端口正序阻抗為

故障端口負(fù)序阻抗為

故障端口零序阻抗為

單相接地短路時(shí)

兩相接地短路時(shí)

保護(hù)的配合及整定計(jì)算

4.1

主保護(hù)的整定計(jì)算

4.1.1

動(dòng)作值（如動(dòng)作電流）

⑴

1零序Ⅰ段躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流

⑵

1零序Ⅱ段與下一條線路Ⅰ段配合，即與3的Ⅰ段配合分支系數(shù)

⑶

2零序Ⅰ段躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流

4.1.2

動(dòng)作時(shí)間

保護(hù)1的Ⅰ段和2的Ⅰ段均為零序速斷電流保護(hù)，故動(dòng)作時(shí)間均為0s,保護(hù)1的Ⅱ段為限時(shí)零序電流速斷，比Ⅰ段延遲一個(gè)△t,故保護(hù)1的Ⅱ段的動(dòng)作時(shí)間為0.5s。

4.1.3

靈敏度校驗(yàn)

4.2

后備保護(hù)的整定計(jì)算

4.2.1

動(dòng)作值（如動(dòng)作電流）

⑴

保護(hù)1的Ⅲ段保護(hù)按躲開末端最大不平衡電流

⑵

保護(hù)2的Ⅲ段保護(hù)按躲開末端最大不平衡電流

4.2.2

動(dòng)作時(shí)間

保護(hù)1的Ⅲ段保護(hù)與下段線路配合，動(dòng)作時(shí)間比Ⅱ段的動(dòng)作時(shí)間延遲△t，故動(dòng)作時(shí)間為1s。

4.2.3

靈敏度校驗(yàn)

保護(hù)1的Ⅲ段保護(hù),作為近后備保護(hù)

滿足要求

作為遠(yuǎn)后備保護(hù)

滿足要求

保護(hù)2的Ⅲ段保護(hù),作為近后備保護(hù)

滿足要求

綜上可知：在零序電流保護(hù)的配置和保護(hù)中，保護(hù)1有I段、II段和III段，而保護(hù)2只配置I段、III段保護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

繼電保護(hù)設(shè)備的選擇

電流互感器TA是將一次系統(tǒng)大電流轉(zhuǎn)變?yōu)槎蜗到y(tǒng)小電流的設(shè)備。選擇電流互感器時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和安裝方式選擇其型式。

⑴

種類和型式的選擇。35kV及以上配電裝置宜采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式配電裝置。

⑵

一次回路額定電壓和電流的選擇。一次回路額定電壓和應(yīng)滿足：

一般情況下可按變壓器額定電流的1/3進(jìn)行選擇。

⑶

準(zhǔn)確級(jí)和額定容量的選擇。對(duì)測(cè)量精確度要求較大的大容量發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)干線、發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量等宜用0.2級(jí)；裝于重要回路的互感器，準(zhǔn)確級(jí)采用0.2~0.5級(jí)。根據(jù)以上分析，選LJBJ-110kV干式電流互感器。

二次展開原理圖的繪制

6.1

保護(hù)測(cè)量電路

保護(hù)1交流測(cè)量回路如圖6.1,直流測(cè)量回路如圖6.2；保護(hù)2交流測(cè)量回路如圖6.3，直流測(cè)回路如圖6.4。

圖6.1

保護(hù)1交流測(cè)量回路

圖6.2

保護(hù)1直流測(cè)量回路

圖6.3

保護(hù)2交流測(cè)量回路

圖6.4

保護(hù)2直流測(cè)量回路

6.2

保護(hù)跳閘電路

保護(hù)1跳閘回路如圖6.1，保護(hù)2跳閘回路如圖6.2。

圖6.5

保護(hù)1跳閘回路

圖6.6

保護(hù)2跳閘回路

保護(hù)的評(píng)價(jià)（結(jié)論）

對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)：零序電流保護(hù)通常由多段組成，一般是四段式，并可根椐運(yùn)行需要增減段數(shù)。為了某些運(yùn)行情況的需要，也可設(shè)置兩個(gè)一段或二段，以改善保護(hù)的效果。接地距離保護(hù)的一般是二段式，一般都是以測(cè)量下序阻抗為基本原理。接地距離保護(hù)的保護(hù)性能受接地電阻大小的影響很大。

當(dāng)線路配置了接地距離保護(hù)時(shí)，根椐運(yùn)行需要一般還應(yīng)配置階段式零序電流保護(hù)。特別是零序電流保護(hù)中最小定值的保護(hù)段，它對(duì)檢測(cè)經(jīng)較大接地電阻的短路故障較為優(yōu)越。因此，零序電流保護(hù)不宜取消，但可適當(dāng)減少設(shè)置的段數(shù)。

零序電流保護(hù)和接地距離保護(hù)一般按階梯特性構(gòu)成，其整定配合遵循反映同種故障類型的保護(hù)上下級(jí)之間必須相互配合的原則，主要考慮與相鄰下一級(jí)的接地保護(hù)相配合；當(dāng)裝設(shè)接地短路故障的保護(hù)時(shí)，則一般在同原理的保護(hù)之間進(jìn)行配合整定。

參考文獻(xiàn)

[1]

張保會(huì),尹項(xiàng)根主編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].北京:中國電力出版社,2005:92-153.[2]

譚秀炳,鐵路電力與牽引供電繼電保護(hù)[M].城都:西南交通大學(xué)出版社,1993:100-134.[3]

于永源,楊綺雯.電力系統(tǒng)分析（第三版）[M].北京:中國水利水電出版社,2007:13-34