兰交大继电保护课设1
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电力系统继电保护课程设计专业：电气工程及其自动化班级：电气091姓名：马晓敏学号： 200811037指导教师：闵永智兰州交通大学自动化与电气工程学院2012 年 7月7日1.原始资料1.1 题目如下图所示网络，系统参数为：；，，85.0,5.1150,200,300,15.1,2.1,km 20km 30,km 50,km 40,km 5.59,10,15,k 3/115max max max 3131=============Ω=Ω==------re ss E D D C C B IIIrel II rei I rel E D D C C B G G K K A I A I A I K K K L L L L L X X V E ϕ线路阻抗km /4.0Ω试对线路进行三段电流保护的设计。
1.2 要完成的任务我要完成的是对保护5和保护3进行三段电流保护的整定设计。
2.分析课题内容2.1规程根据规程要求110kV 线路保护包括完整的三段相间距离保护、三段接地距离保护、三段零序方向过流保护和低频率保护，并配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能，跳合闸操作回路。
在本题中涉及的是三段过流保护。
其中，I 段、II 段可方向闭锁，保证了保护的选择性。
各段电流及时间定值可独立整定，方向元件采用正序电压极化，方向元件和电流元件接成按相启动方式。
2.2题目分析1、保护的配置及选择；2、短路电流计算及残余电压的计算（系统运行方式的考虑、短路点的考虑、短路类型的考虑）；3、保护配合及整定计算；4、保护原理展开图的设计。
2.3方案设计1、短路电流及残余电压计算（1）系统运行方式的考虑除考虑发电厂发电容量的最大和最小运行方式外，还必须考虑在设备检修或故障切除的情况下，发生短路时流过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便计算保护的整定值和保护灵敏度。
在需采用电流电压联锁速断保护时，还必须考虑系统的正常运行方式。
（2）短路点的考虑求不同保护的整定值和灵敏度时，应注意短路点的选择。
若要绘制短路电流、电压与距离的关系曲线，每一条线路上的短路点至少要取三点，即线路的始端、中点和末端三点。
（3）短路类型的考虑相间短路保护的整定计算应取系统最大运行方式下三相短路电流，以作动作电流整定之用，而在系统最小运行方式下计算两相短路电流，以作计算灵敏度之用。
的计算选用三相短路或两相短路进行计算均可，因为对保护所取的残余而言，三相短路和两相短路的残余数值相同。
2、保护方式的考虑及整定计算选用保护方式时，首先考虑采用最简单的保护，以便提高保护的可靠性。
当采用简单保护不能同时满足选择性、灵敏性和速动性要求时，则可采用较复杂的保护方式。
选用保护方式时，可先选择主保护，然后选择后备保护。
通过整定计算，检验能否满足灵敏性和速动性的要求。
当采用的保护不能很好地满足选择性或速动性的要求时，允许采用自动重合闸来校正选择性或加速保护动作。
当灵敏度不能满足要求时，在满足速动性的前下，可考虑利用保护的相继动作，以提高保护的灵敏性。
在用动作电流、电压或动作时间能保证选择性时，不要采用方向元件以简化保护。
后备保护的动作电流必须配合，要保证较靠近电源的上一元件保护的动作电流大于下一元件保护的动作电流，且有一定的裕度，以保证选择性3电流保护的分析设计与计算。
3.保护配置及短路电流计算3.1本设计的保护配置3.1.1主保护配置主保护：反映整个保护元件上的故障并能最短的延时有选择的切出故障的保护。
在本设计中，I 段电流速断保护、II 段限时电流速断保护为主保护。
3.1.2后备保护配置后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。
作为下级主保护拒动和断路器拒动时的远后备保护，同时作为本线路主保护拒动时近后备保护，也作为过负荷是的保护，一般采用过电流保护。
3.2短路电流及残压计算由已知可得ZL X =(3-1)其中，Z —线路单位长度阻抗；L —是线路长度。
将数据代入公式(3.1)得Ω=⨯=20504.0L1X Ω=⨯=16404.0L3X Ω=⨯=20504.0BC X 12Ω304.0CD =⨯=XΩ=⨯=8204.0DE X经分析可知，最大运行方式即阻抗最小时，如图(3.2)所示，则有三台发电机运行，线路31L ~L 全部运行，由题意知1G ,2G 连接在同一母线上，则14.9Ω)(||)(L3G 3L1G 1s.min =++=X X X X X同理，最小运行方式即阻抗值最大，如图(3.1)所示，分析可知在只有1G 和1L 运行，相应地有35ΩL1G s.min =+=X X X由此可得等效电路图3.1最大运行方式等效电路图3.2最小运行方式等效电路3.2.2保护短路点的选取选取B 、C 、D 、E 点为短路点。
3.2.3短路电流的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KS K E KE Z Z Z I +=∑=ϕϕ(3-2)其中ϕE —系统等效电源的相电动势；k Z —短路点至保护安装处之间的阻抗； s Z —保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；ϕK —短路类型系数，三相短路取1、两相短路取23。
对于保护1，其等值电路图如图(3.1)所示，母线E 最大运行方式下发生三相短路流过保护1的最大短路电流为（2）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1.21kA 54.93115E DECD BC S.min K.E.max ==+++=X X X X I ϕ保护2的最大短路电流为1.416kA 46.93115E CDBC S.min K.D.max ==++=X X X I ϕ（3）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1.90kA34.93115E BCS.min K.C.max =+=X X I ϕ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.min K.min E 23Z Z I +=ϕ(3-3)其中，ϕE —系统等效电源的相电动势；min s,Z —保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；L Z —短路点到保护安装处之间的阻抗。
所以有A =+++⨯=k I 767.08122035311523E.min 0.858kA122035311523D.min =++⨯=I A =+⨯=k I 045.12035311523C.min 4保护的配合及整定计算4.1主保护的整定计算最小保护范围计算式为min1S.min I set.1L E 23z Z I +=ϕ(4-1)其中，ϕE —系统等效电源的相电动势；s.max Z —短路点至保护安装处之间的阻抗；1z —线路单位长度的阻抗。
（1）对于保护1，其等值电路图如图(3.1)所示：母线E 最大运行方式下发生三相短路流过保护1的最大短路电流为1.21kA 54.93115E DECD BC S.min K.E.max ==+++=X X X X I ϕ相应的速断定值为1.45kA1.211.2K K .E.max I rel Iset,1=⨯==I I 最小保护范围计算式为min1S.min Iset.1L E 23z Z I +=ϕ68.4km0.41E 23S.max I set.1min-=⨯⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=Z I L ϕ 即1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1.416kA 46.93115E CDBC S.min K.D.max ==++=X X X I ϕ相应的速断定值为A =⨯==k I I 70.1416.12.1K K .D .max I rel I set,2最小保护范围为52.9km 0.41E 23S.max I set.1min-=⨯⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=Z I L ϕ 即2处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。
（3）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1.90kA34.93115E BCS.min K.C.max =+=X X I ϕ相应的速断定值为A =⨯==k I I 28.290.12.1K K .C.max I rel I set,3最小保护范围为24.45km 0.41E 23S.max I set.1min-=⨯⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=Z I L ϕ即3处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。
表4.1 电流速段保护整定结果BC 段保护3 2.28 -68.4 否 CD 段保护2 1.70 -52.9 否 DE 段保护11.45-24.5否上述计算表明，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。
4.2后备保护的整定计算1、限时电流速断的整定Iset.1II rel II set,2K I I =(4-2)其中，-IIrel K 可靠系数，取值为1.15。
整定保护2的限时电流速断定值为A =⨯==k I I 67.145.115.1K Iset.1II rel II set,2线路末端（即D 处）最小运行方式下发生两相短路时的电流为A =++⨯=k I 858.0122035311523K.D.min 所以保护2处的灵敏度系数为514.067.1858.0II set.2K.D.min sen===I I K即不满足2.1sen ≥K 的要求。
同理保护3的限时电流速断定值为A =⨯==k I I 955.170.115.1K Iset.2II rel II set,3 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A =+⨯=k I 045.12035311523K.C.min所以保护3处的灵敏度系数为535.0955.1045.1IIset.3K.C.min sen ===I I K 不满足2.1sen ≥K 的要求。
可见，由于运行方式变化太大，2、3处的限时电流速断的灵敏度远不能满足要求。
（4）过电流整定值计算公式为reL.max ss III rel IIIsetK K K II=其中，III rel K —可靠系数，取值为1.15；ss K —可靠系数，取值为1.5； re K —可靠系数，取值为0.85。
所以A =⨯⨯=5.3041500.851.51.15IIIset,1I 同理得A =⨯=40620003.2III set,2IA =⨯=60930003.2III set,3I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 t 15.05.0III 1=+=s t t 5.15.0III 1III2=+= s t t 25.0III 2III 3=+=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min1S.min L E 23z Z I K.min +=ϕ所以有灵敏度公式IIIset.K..minsen I I K =可知，保护1作为近后备保护的灵敏度应为 5.152.25.3047.766IIIset.2K.E.min III sen.1>===I I K 满足近后备保护的要求；保护2作为远后备保护的灵敏度为2.189.14067.766IIIset.2K.E.min IIIsen.2>===I I K 满足作为远后备保护的要求；保护3作为远后备保护的灵敏度为2.141.16097.766IIIset.3K.E.min III sen.3>===I I K 满足作为远后备保护灵敏度的要求。
