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继电保护课程设计.doc

上传人:依依 文档编号:1086941 上传时间:2018-06-10 格式:DOC 页数:10 大小:540.50KB
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1、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: 杨 蕾 学 号: 201109320 指导教师: 徐金阳 兰州交通大学自动化与电气工程学院2014 年 7 月 11 日继电保护原理课程设计报告11 设计原始资料1.1 具体题目如下图所示网络,系统参数为:E=115/ , XG1=15, XG3=10,L 1=L2=60km,L 3=40km,L B-C=50km,L C-3D=30km,L D-E=20km,线路阻抗 0.4/km, , ,I B-.rel

2、K15.relrlKC.max=300A,I C-D.max=200A,I D-E.max=150A,K SS=1.5,K re =0.85G 1G 39 8451239 845123A BCEDL 1L 3图 1 电力系统网络试对线路进行三段电流保护的设计。可让不同的学生做 1、2、3、4、5、8、9 处一至二处保护设计。1.2 要完成的内容本文要完成的内容是对线路的电流保护原理和计算原则的简述,并对线路各参数进行分析及对保护 3 和保护 5 进行电流保护的具体整定计算并注意有关细节。电流保护是对于反应于短路电流幅值增大而动作的电流保护。2 分析课题内容2.1 设计规程(1) 110kV 的

3、线路的下列故障,应装设相应的保护设置:A 相间短路B 单相接地短路C 过负荷(2) 110kV 的线路后备保护配置宜采用远后备方式。(3) 接地短路,应装设相应的保护装置,并应符合下列规定:继电保护原理课程设计报告2A 宜装设带方向或不带方向的阶段式保护B 对零序电流保护不能满足的线路,可装设接地距离保护,并应装设一段或二段零序电流保护做后备保护。2.2 本设计保护配置2.2.1 主保护配置相间横联电流速断保护和限时电流速断保护不满足保护条件。所以本题目选用三段式电流保护做主保护。2.2.2 后备保护配置选择过电流保护作为近后备保护和远后备保护。3 短路阻抗的计算各个阻抗的计算: , , ,2

4、4.061lX164.03lX204.5BCX,4.30CD 8.DE系统最小运行方式对应的等值阻抗最大,则只有一台发电机运行,相应地有: 3924151max. LGsXZ系统最大运行方式对应的等值阻抗最小,则有两台发电机运行 ,相应的有: 6.150321min. LLGsX4 保护配合与整定计算4.1 主保护整定计算公式及校验原则电流保护的 I 段保护:(4.1)relmax.ksetKI电流保护的 II 段保护:(4.2) setrlsetII电流保护的 III 段保护:(4.3) max.reslset lIKI4.2 保护 3 的整定计算4.2.1 等效电路的建立继电保护原理课程设

5、计报告32 1E 3BC D E图 2 简单电网等值电路图4.2.2 整定保护 3 的 I 段保护(1) 动作电流 动作电流( )大于在最大运行方式下母线上三相短路的最大短路3set.I电流,由公式(4.1) 计算式为(kA)87.14056.13/min.sax.ck BCXZEI(kA)2.87relax.ck3set.KI(2) 动作时间 第 I 段实际动作时间为保护装置本身的固有时间。 =(0)s3t(3) 长度校验 按在最小运行方式下两相短路进行校验,电流速断保护的最小保护范围长度要求大于被保护线路全长的 15%至 20%。计算式最小保护范围为(km)3.4.09-257.-231m

6、ax.min ZIELsset综上所述:保护 3 处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。4.2.3 整定保护 3 的 II 段保护(1) 动作电流 限时电流保护的保护范围不超过下级线路速断保护的范围,保护 3的 II 段整定需与保护 2 的 I 段整定值配合,由公式(4.2)得计算式为:(kA)39.1206.15/CDBmin.sax.Dk XZE(kA)7.392ax.rel2set kIKI故 (kA).serl3st t(2) 动作时间 动作时限比下级线路的速断保护高出一个时间阶梯。 =1.5(s)t继电保护原理课程设计报告4(3) 灵敏度校验 保护线路末端最小两相短路电流与动作

7、电流的比值,计算式为(kA)64.12053/23BCmax.smin.C XZEIk所以 3 处保护的灵敏系数为 8.9.3setinm.k3senIK不满足 1.2 的要求,此处应加装距离保护与电流速断保护共同构成主保护。3setK4.2.4 整定保护 3 的 III 段保护(1) 动作电流 启动电流( )按照躲开最大负荷电流来整定,当电流的幅值超过3set.I最大负荷电流值时启动。由公式(4.3)得计算式为(kA)609.85.031max.CBreslset IKI(2) 动作时间 动作时间比下级线路的过电流保护高出一个时间阶梯 。 =2(s)3t(3) 灵敏度校验 当保护 3 作为近

8、后备保护时,按最小运行方式下本线路末端两相短路时的电流进行校验。计算式为(kA)13.2095/315/23max.smin. BCCKXZI .8.6.03.setin2.set IK 当保护 3 作为远后备保护时,按最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的短路电流进行校验。计算式为(kA)49.012395/2315/2CDBmax.min.D XZIsK .4.60.3.setin2.set IK由计算得知 3 的 段保护满足近后备和远后备保护灵敏度的要求。4.3 保护 5 的整定计算4.3.1 等效电路的建立继电保护原理课程设计报告59G 1 G 3A BF8 4 5图 3 G1 与 G

9、3 构成双端网络4.3.2 整定保护 5 的 I 段保护(1) 动作电流 动作电流( )大于在最大运行方式下母线上三相短路的最大短路setI电流,由公式(4.1) 计算式为(kA)70.1245.63/11LGmax.5k ZXI。(kA).4krel5.st I(2) 动作时间 第 I 段实际动作时间为保护装置本身的固有时间。 =0(s)4t(3) 长度校验 流过保护 4 的电流为:(kA)10.26.153/3Lmin.s5k XEI远小于躲过保护 4 处母线三相短路求得的整定值,所以,保护 5 不必安装方向元件仅靠定值就能保证反向故障不误动作。4.3.3 整定保护 5 的 II 段保护(

10、1) 动作时间 ( )setIA 当 II 段与 配合时,为双端网络,如图 3 所示,此时需要加装方向保护元件,1G这样可以判断如图所示短路情况。当 BF 段发生短路时,保护 8 的方向为线路流向母线,所以保护 8 闭锁,保护 5 和保护 4 开放。这样,就可以让保护 4 动作,切断短路电流,而不至于扩大短路范围。B 当 II 段与保护 3 配合时,限时电流保护的保护范围不超过下级线路速断保护的范围,此时需考虑分支系数。计算式为 83.01624195*13G1G1br XLLXK继电保护原理课程设计报告6(kA)14.2.83015.3brrel5set setIKI(2) 动作时间 动作时

11、限比下级线路的速断保护高出一个时间阶梯。 =2(s)5t(3) 灵敏度校验 保护线路末端最小两相短路电流与动作电流的比值,计算式为(kA)47.1253/231min.Bk LGXEI.4.5setK满足要求。4.3.4 整定保护 5 的 III 段整定(1) 动作电流 启动电流 按照躲开最大负荷电流来整定,当电流的幅值超过最5setI大负荷电流值时启动。计算式为(kA)609.85.031max.BCreslset IKI(2) 动作时间 动作时间比下级线路的过电流保护高出一个时间阶梯 。 2.5(s)5t(3) 灵敏度校验 当保护 5 作为近后备保护时,按最小运行方式下本线路末端两相短路时

12、的电流进行校验。由公式(4.3) 计算式为满足要求。1.245setmin.B5sen IKk 当保护 5 作为远后备保护时,按最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的短路电流进行校验。由公式(4.3)计算式为满足要求。2.186.5setmin.5sen ICk5 微机保护装置的选择此处选择 NR-600 型微机综合保护装置5.1 适用范围 NR-600 微机综合保护装置适用于 66kV 及以下电压等级的小电流接地系统,也适用于 110kV 及以下电压等级线路,可作为进线、馈线及厂用变压器的电流、接地、非继电保护原理课程设计报告7电量保护。5.2 装置功能配置(1) 三相三段式过电流保护:电流

13、速断保护限时速断保护、过电流保护分别用于三种不同严重程度的故障情况。各段保护均可分别投退,保护定值及动作延时可独立整定;(2) 过电流保护(即过流保护 III 段)可选反时限动作特性,当使用反时限延时的时候,延时整定范围为 0.11S。(3) 过负荷告警任意一相保护电流测量值大于过负荷电流定值,则定时器启动,经延时后,告警继电器动作。(4) 零序过流保护(接地保护)当零序电流测量值大于零序过流定值时,启动定时器,经延时后启动相应的出口继电器动作;保护出口可选择告警或跳闸。(5) 非电量保护装置设有四个非电量输入接点,分别是:温度异常告警、轻瓦斯告警、超温跳闸、重瓦斯跳闸。(6) 装置故障自检(

14、7) 故障记录功能:具有 8 组可掉电保持的故障记录5.3 保护原理图5.3.1 电流速断保护 1 速 断 保 护保 护 跳 闸 出 口事 故 信 号 出 口Ia速 断 定 值b速 断 定 值c速 断 定 值 速 断 保 护5.3.2 限时速断保护 限 时 速 断 延 时 限 时 速 断保 护 跳 闸 出 口事 故 信 号 出 口Ia限 时 速 断 定 值b限 时 速 断 定 值c限 时 速 断 定 值 限 时 速 断 保 护5.3.3 过电流保护继电保护原理课程设计报告8 1Ia过 电 流 定 值b过 电 流 定 值c过 电 流 定 值 过 电 流 保 护 定 时 限 延 时 保 护 跳 闸

15、 出 口事 故 信 号 出 口过 电 流 反 时 限 反 时 限 延 时 保 护 跳 闸 出 口事 故 信 号 出 口5.3.4 过负荷告警 过 负 荷 延 时 过 负 荷 预 告 信 号 出 口过 负 荷 定 值I过 负 荷 定 值c过 负 荷 定 值 过 负 荷 告 警5.3.5 零序过流保护 0零 序 过 流 定 值 零 序 过 流 保 护 零 序 过 流 延 时 保 护 跳 闸 出 口事 故 信 号 出 口零 序 过 流 跳 闸 预 告 信 号 出 口5.3.6 非电量保护 非 电 量 跳 闸 出 口温 度 过 高 跳 闸 事 故 信 号 出 口去 抖 动 延 时温 度 过 高 跳 闸

16、 信 号 预 告 信 号 出 口温 度 过 高 告 警 去 抖 动 延 时温 度 过 高 告 警 信 号 预 告 信 号 出 口轻 瓦 斯 保 护 去 抖 动 延 时轻 瓦 斯 告 警 信 号 重 瓦 斯 保 护 事 故 信 号 出 口去 抖 动 延 时重 瓦 斯 信 号 非 电 量 跳 闸 出 口6 保护评价本次设计对 3、5 两处进行了三段电流保护设计,两处主要的不同在于 3 处为单电源情况,而 5 处在进行 II 段保护时可等值为双侧电源的情况,需考虑是否加入功率方向性元件,其余设计整定原理基本相同。对于保护 3 处:由于保护 3 的 II 不满足要求,主保护为电流速断保护和距离保护。后

17、备保护为过电流保护;而对于保护 5:由于保护5 的 II 段要考虑两种情况,所以保护 9、8、4 应该加装功率方向保护,因此主保护是电流速断保护和功率方向保护,后备保护是过电流保护。此外还对此次设计选择了可用的微机保护装置,由于本线路为 115/ kV 电压等级,所以选择型号为 NR-600 的微3型保护装置。参考文献继电保护原理课程设计报告91张保会,尹项根.电力系统继电保护原理M. 武汉: 中国电力出版社, 2009.2王广延,吕继韶.电力系统继电保护原理与运行分析M.中国电力出版社,1998.3杨正理,黄其新,王士政.电力系统继电保护原理与应用M.机械工业出版社,2010.4刘学军.电力系统继电保护M. 机械工业出版社, 2011.5 张宝会,尹项根主编电力系统继电保护M. 北京: 中国电力出社, 1996.6 于永源,杨绮雯.电力系统分析( 第三版)M.北京: 中国水利水电出版社, 2008.7 许建安.继电保护整定计算M. 北京: 中国水利水电出版社.2001.8 吕继绍.电力系统继电保护设计原理M. 北京: 中国水利水电出版社.1986.

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