继电保护课程设计

继电保护课程设计(DOC)(总12页)

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电力系统继电保护课程设计报告

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目录:

一 设计课题……………………………………………………..3 二 原始资料……………………………………………………..3 主接线……………………………………………………3 相关数据…………………………………………………3

三.相间距离保护装置定值配合的原则和助增系数计算原则.4 距离保护定值配合的基本原则...................4 距离保护定值计算中所用助增系数的选择及计算...5 四.设计设计内容………………………………………………..6 选择线路保护的配置及保护装置的类型………………..6 选择110kV线路保护用电流互感器和电压互感器型号.7 线路相间保护的整定计算、灵敏度校验………………..9 五．设计总结……………………………………………………10 参考资料………………………………………………………..12

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一． 设计课题：

110KV线路继电保护及其二次回路设计

二． 原始资料：

：主接线

下图为某电力系统主接线。该系统由某发电厂的三台发电机经三台升压变压器由A母线与单侧电源环形网络相连，其电能通过电网送至B、C、D三个降压变电所给用户供电。

2:2：相关数据

⑴ 电网中的四条110kV线路的单位正序电抗均为 Ω/kM； ⑵ 所有变压器均为YN,d11 接线，发电厂的升压变压器变比为121，变电所的降压变压器变比为110/；

⑶ 发电厂的最大发电容量为 3 × 50 MW，最小发电容量为 2 × 50 MW，发电机、变压器的其余参数如图示；

⑷ 系统的正常运行方式为发电厂发电容量最大，输电网络闭环运行；

⑸ 系统允许的最大故障切除时间为 ；

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⑹ 线路 AB 、 BC 、 AD 、 CD 的最大负荷电流分别为 230Ａ、 150Ａ、 230Ａ和 140 Ａ，负荷自启动系数

；

⑺ 各变电所引出线上的后备保护的动作时间如图示，△ t＝。 ⑻ 系统中各110kV母线和变压器均设有纵差动保护作为主保护。 三．相间距离保护装置定值配合的原则和助增系数计算原则

： 距离保护定值配合的基本原则

距离保护定值配合的基本原则如下：

（1） 距离保护装置具有阶梯式特性时，其相邻上、下级保护段之间应该逐级配合，即两配合段之间应在动作时间及保护范围上互相配合。

距离保护也应与上、下相邻的其他保护装置在动作时间及保护范围上相配合。例如：当相邻为发电机变压器组时，应与其过电流保护相配合；当相邻为变压器或线路时，若装设电流、电流保护，则应与电流、电压保护之动作时间及保护范围相配合。

（2） 在某些特殊情况下，为了提高保护某段的灵敏度，或为了加速某段保护切除故障的时间，采用所谓“非选择性动作，再由重合闸加以纠正”的措施。例如：当某一较长线路的中间接有分支变压器时，线路距离保护装置第I段可允许按伸入至分支变压器内部整定，即可仍按所保护线路总阻抗的80%∽85%计算，但应躲开分支变压器低压母线故障；当变压器内部发生故障时，线路距离保护第I段可能与变压器差动保护同时动作（因变压器差动保护设有

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出口跳闸自保护回路），而由线路自动重合闸加以纠正，使供电线路恢复正常供电。

（3） 采用重合闸后加速方式，达到保护配合的目的。采用重合闸后加速方式，除了加速故障切除，以减小对电力设备的破坏程度外，还可借以保证保护动作的选择性。这可在下述情况下实现：当线路发生永久性故障时，故障线路由距离保护断开，线路重合闸动作，进行重合。此时，线路上、下相邻各距离保护的I、II段可能均由其振荡闭锁装置所闭锁，而未经振荡闭锁装置闭锁的第III段，在有些情况下往往在时限上不能互相配合（因有时距离保护III段与相邻保护的第II段配合），故重合闸后将会造成越级动作。其解决办法是采用重合闸后加速距离保护III段，一般只要重合闸后加速距离保护III段在∽2s，即可躲开系统振荡周期，故只要线路距离保护III段的动作时间大于2∽，即可满足在重合闸后仍能互相配合的要求。

： 距离保护定值计算中所用助增系数（或分支系数）的选择及计算

助增系数（或分支系数）的正确计算，直接影响到距离保护定植及保护范围的大小，也就影响了保护各段的相互配合及灵敏度。正确选择与计算助增系数，是距离保护计算配合的重要工作内容之一。

（1） 对于辐射状结构电网的线路保护配合时

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这种系统，其助增系数与故障点之位置无关。计算时故障点可取在线路的末端，主电源侧采取大运行方式，分支电源采用小运行方式。

（2） 环形电力网中线路保护间助增系数的计算

这种电力网中的助增系数随故障点位置的不同而变化。在计算时，应采用开环运行的方式，以求出最小助增系数。

（3） 单回辐射线路与环网内线路保护相配合时应按环网闭环运行方式下，在线路末端故障时计算。

（4） 环网与环网外辐射线路保护间相配合时应按环网开环计算。

应该指出，上述原则无论对于辐射状电网内，还是环形电网内的双回线与单回线间的助增系数的计算都是适用的。

注：以上原则参见华中理工大学 吕继绍 编 《电力系统继电保护设计原理》

四．设计内容：

:选择线路保护的配置及保护装置的类型；

距离保护：距离保护是反应故障点至保护安装处之间的阻抗，并根据距离的远近确定动作时间的一种保护装置。该装置主要原件为阻抗继电器，它可以根据其端子上所加的电压和电力测知保护安装处到短路店的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。当短路点距保护处近时，动作时间短；当短路点距保护处原时，其测量阻抗

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大，动作时间长，这就保证了保护有选择性地切除故障线路。距离保护为低电量保护，反应阻抗降低而动作。

距离保护的主要优点是保护范围以及灵敏系数等方面基本不受电网接线方式及系统运行方式的影响，因为测量阻抗Zj=Uj/Ij,当线路出现故障时，线路电压U降低，电流增大，灵敏度K增大；当线路运行方式变化时，采用距离保护。Zj基本不变，受系统运行方式的影响小，所以，在35KV及以上电压的复杂网络中，采用距离保护。

:选择110kV线路保护用电流互感器和电压互感器型号 1）电流互感器的额定电压不小于安装地点的电网电压。 2) 电流互感器的额定电流不小于流过电流互感器的长期最大负荷电流。

3）电流互感器分为户内式和户外式。

4）做出电流互感器所接负载的三相电路图，确定所需的电流互感器的准确等级。

5）根据电路图确定每相线圈所串联的总阻抗欧姆数（包括负载电流线圈的阻抗、连接导线的电阻和接触电阻），要求其中总欧姆数最大的一相，不大于选定准确级下的允许欧姆数。 6）校验电动稳定性：流过电流互感器最大三相短路冲击电流与电流互感器原边额定电流振幅比值，应该不大于动稳定倍数。

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7）校验热稳定：产品目录给出一秒钟热稳定倍数Ｋｔ，要求最大三相或者两相短路电流发热，不允许的发热。

LB6-110型电流互感器：

LB6-110型电流互感器为电容油纸绝缘、户外用、全封闭型产

品，供系统最高电压为126kV，额定频率为50Hz或60Hz的交流电力系统中作电流、电能测量及继电保护装置供电用。

该产品可带有4个或6个二次绕组，采用高导磁性能的微晶合金制造的二次测量绕俎，可保证测量精度达到级或级。

本产品带有不锈钢全封闭金属膨胀器装置；密封采用进口胶垫。产品外壳全部采用热浸锌和不锈钢标准件等新工艺新材料，使整机无锈蚀。由于结构合理、工艺先进、材料新颖、确保了产品运行可靠、安全、耐久。

使用环境

环境温度 最高气温：+40℃ 最低气温:-30℃ 日平均气温不超过+30℃

LB6-110型电流互感器：海拔不超过1000m

LB6-110GYW2型电流互感器：海拔不超过3500m。或海拔不超过1000m的Ⅲ级污秽地区

1）电压互感器的电压不小于安装地点电网的额定电压。 2）电压互感器分为户外和户内两种形式。

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3）结构形式：

①一般110KV及以上电压，采用三个单相电压互感器结成： Ｙ0／Ｙ0／ -12，每个单相电压互感器变比是

U100100-12；

33②对于发电机自动电压电压调整器的是三个单相电压互感器，接成△/Y0-12，每个单相变比是U100-112；

③供发电机测量、同期及继电保护是用三相五柱式电压互感器； ④发电机电压母线的电压互感器，用三相五柱式电压式互感器。 4）作出电压互感器副边所接负荷的三相电路图，根据所接负荷要求，确定电压互感器准确级，一般有功功率测量要用级。

TYD110型电容式电压互感器

电容式电压互感器系列产品适用于户外额定电压110kV，额定频率50Hz的中性点有效接地系统中作电压、电能测量及继电保护，并可兼作载波通讯； 该产品由电容分压器的中压端子直接引入装有电磁单元由中间变压器、补偿电抗器和阻尼器组成； 电容分压器由瓷套、电容芯子、电容器油和金属膨胀器组成。电容器芯子由若干个膜纸复合介质与铝箔卷绕的元件串连而成，经真空浸渍处理。瓷套内灌注电容器油，并装有金属膨胀器补偿油体积随温度的变化； 该系列互感器采用速饱和阻尼装置，瞬变响应速度快并能可靠地阻尼铁磁谐振； 二次出线盒内带有载波通讯端子，并带有过电压保护间隙； 油箱外有油位表、出线盒、铭牌、放油塞、接地座； 产品优化了密封结构，具有良好的密封性能。

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：线路相间保护的整定计算、灵敏度校验； 断路器4距离保护的整定计算和校验

（1） 动作阻抗

对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。

K’=

Z’=K’*24=Ω; (2)动作时限

距离保护段的动作时限是由保护装置的继电器的固有动作时限所决定，人为的延时为零，既t’=0s。

由于断路器4没有下下一线路，所以断路器4无需第段和第段的整定计算。

五.设计总结

通过这几天的课程设计，使我对继电保护对继电保护这门课程有了更深刻的认识。根据距离保护的工作原理，它可以在多电源复杂网络中保证有选择性地动作。它不仅反应短路时电流的增大，而且又反应电压的降低，因而灵敏度比电流、电压保护高。保护装置距离I段的保护范围不受系统运行方式的影响，其它各段受系统运行方式变化的影响也较小，同时保护范围也可以不受短路种类的影响，因而保护范围比较稳定，且动作时限也比较固定而较短。

虽然距离保护第I段是瞬时动作的，但是，它只能保护线路全长80%∽85%，它不能无时限切除线路上任一点的短路，一般线长

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15%∽20%范围内的短路要考带时限的距离II段来切除，特别是双侧电源的线路就有30%∽40%线长的短路，不能从两端瞬时切除。因此，对于220KV及以上电压网络根据系统稳定运行的需要，要求全长无时限切除线路任一点的短路，这时距离保护就不能作主保护来应用。

距离保护的工作受到各种因素的影响，如系统振荡、短路点的过度电阻和电压回路的断线失压等。因此，在保护装置中需采取各种防止或减少这些因素影响的措施，如振荡闭锁、瞬时测定和电压回路的断线失压闭锁等，需应用复杂的阻抗继电器和较多的辅助继电器，使整套保护装置比较复杂，可靠性相对比电流保护低。

虽然距离保护仍存在一些缺点，但是，由于它在任何形式的网络均能保证有选择性的动作。因此，广泛地以内功用在35KV及以上电压的电网中。通常在35KV电压网络中，距离保护可作为复杂网络相间短路的主保护；110∽220KV的高压电网和330∽500KV的超高压电网中，相间短路距离保护和接地短路距离保护主要作为全线速动主保护的相间短路和接地短路的后备保护，对于不要求全线速动保护的高压线路，距离保护则可作为线路的主保护。

电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源，电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。电力系统由各种电气元件组成。这里电气元件是一个常用术语，它泛指电力系统中的各种在电气上的看待的电气设备、线路、器具等。由于自然环境，制造质量运行维护水平等诸方

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面的原因，电力系统的各种元件在运行中可能出现各种故障或不正常运行状态。因此，需要有专门的技术为电力系统建立一个安全保障体系，其中最重要的专门技术之一就是继电保护技术。

五．参考资料： 1. 课本

2.《电气工程专业毕业设计指南：继电保护分册》韩笑 主编 中国水利水电出版社

3.《电力系统继电保护设计指导》钟松茂、李火元 合编 中国电力出版社

4.《电力系统继电保护设计原理》吕继绍 编

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