1、繼電保護原理課程設計報告評語：考 勤（10）守 紀（10）設計過程（40）設計報告（30）小組答辯（10）總成績（100）專 業： 電氣工程及其自動化 班 級： 電氣1004 姓 名： 王英帥 學 號： 201009341 指導教師： 趙 峰 蘭州交通大學自動化與電氣工程學院2013年7月18日1 設計原始資料1.1 具體題目如下圖所示網絡，系統參數為： kV，、,km，km，km，km，km，線路阻抗0.4/km，、,、，1.2 要完成的任務我要完成的是對保護5和保護3進行三段電流保護的整定設計，本次課程設計通過對線路的主保護和后備保護的整定計算來滿足對各段電流及時間的要求。2 設計的課題內

2、容2.1 設計規程根據規程要求110kV 線路保護包括完整的三段相間距離保護、三段接地距離保護、三段零序方向過流保護和低頻率保護，并配有三相一次重合閘功能、過負荷告警功能，跳合閘操作回路。在本次課程設計中涉及的是三段過流保護。其中，I段、II段可方向閉鎖，從而保證了保護的選擇性。2.2 本設計保護配置 主保護配置 主保護：反映整個保護元件上的故障并能最短的延時有選擇的切出故障的保護。在本設計中，I段電流速斷保護、II段限時電流速斷保護作為主保護。 后備保護配置后備保護：主保護拒動時，用來切除故障的保護，稱為后備保護。作為下級主保護拒動和斷路器拒動時的遠后備保護，同時作為本線路主保護拒動時的近后

3、備保護，在本次設計中，III段定時限過電流保護作為后備保護。3 短路電流的計算3.1 等效電路的建立本次課程設計線路等效阻抗如圖1所示。G1G21GX3GX1LZ3LZBCZCDZDEZ圖1 線路的等效阻抗3.2 短路點的選取當供電網絡中任意點發生三相或兩相短路時，流過短路點與電源線路中的短路電流可近似計算式為其中，系統等效電源的相電動勢 短路點至保護安裝處之間的阻抗 保護安裝處到系統等效電源之間的阻抗 短路類型系數，三相短路取1，兩相短路取3.3 短路電流的計算 最大方式運行下的短路電流在保護5和保護3配合時，由于兩處保護流過的電流不同，所以想要計算整定一定要考慮最小分支系數，最小分支系數為

4、： 對于繼電保護而言，最大運行方式是指在相同地點發生相同類型的短路時流過保護安裝處的電流最大，其對應的系統的等值阻抗最小，等效電源最小阻抗值為 在最大方式下,各母線的最大電流為 最小方式短路電流最小運行方式是指在相同地點發生相同類型的短路時流過保護安裝處的電流最小，其對應系統的等值阻抗最大，等效電源最大阻抗值為在最小方式下，各母線的最小電流為 4 保護配合與整定計算4.1 主保護的整定計算 動作值保護3的I段整定電流為保護5的I段整定電流為保護3的II段整定電流為保護5與保護8配合時，保護5的II段整定電流為 保護5與保護3配合時，由于兩段線路上的電流不同，所以在計算整定值時應考慮到最小分支系

5、數，此時保護5的II段整定電流為 動作時間在本次課程設計中，為了滿足可靠性，主保護中的電流速斷保護要瞬時動作，所以動作時間可認為是0s，而定時限過電流保護應延時一定時間后在動作（一般可取0.5s），從而滿足延時后主保護的能有效的切除故障。各保護的時限為 靈敏度校驗為了能夠保護本線路的全長，限時電流速斷保護必須在系統最小運行方式下線路末端發生兩相短路時，具有足夠的反應能力，這個靈敏度系數的含義為保護3的靈敏度為=0.51.2由于保護3的靈敏度不符合要求，那就意味著將來真正發生故障的時候，當有不利因素影響保護可能啟動不了，達不到保護線路全長的目的，這是不允許的。為了解決這個問題，通常都是考慮降低限

6、時電流速斷的整定值，使之與下級線路的限時電流速斷相配合，所以在滿足靈敏度要求的前提下取=1.2通過計算可知，降低保護3的電流整定值為0.81A，這樣其動作時限就應該選擇得比下級線路限時速斷的時間在高一個時間段，此時限時電流速斷的動作時限為11.2s，即=1s。可見，保護范圍的伸長，必然將導致動作時限的升高，在這種情況下也可以加裝距離保護共同構成主保護來滿足要求。當保護5和保護8配合時靈敏度為 =當保護5和保護3配合時靈敏度為=由靈敏度校驗可知，保護5的II段靈敏度系數滿足要求。4.2 后備保護的整定與計算由以上分析可知，定時過電流保護作為后備保護，當主保護拒動時，后備保護起作用切除故障，在本次

7、課程設計中，通過對保護3和5的III段電流整定來對后備保護進行整定與計算。 動作值保護3的III段電流為 保護5的III段電流為 其中，為返回系數，為啟動系數。 動作時間保護3的III段時限為 保護5的III段時限為 靈敏度保護3作為近后備靈敏度為 =保護3作為遠后備靈敏度為 =保護5作為近后備靈敏度為 =保護5作為遠后備靈敏度為 =由計算可知，后備保護靈敏度都滿足要求，在本次課設中，主保護拒動時，后備保護完成可以起到作用。5電流互感器的選擇本設計中使用較多的是電流互感器，所以對電流互感器的選擇就顯得尤為重要，常用的電流互感器按其安裝方式可分為單獨安裝的和設備附屬兩大類，單獨安裝式電流互感器其

8、結構多為油浸式，設備附屬式電流互感器其結構多為澆注絕緣式。由于油浸式互感器具有結構簡單，散熱快，傳導均勻，易修復，價格與其他形式絕緣的干式互感器相比較低，便于操作等優點。所以在本次課程選用油浸式互感器即選LCWB7-220戶外型電流互感器。6 原理圖的繪制在繪制原理圖時可分為保護測量電路和保護跳閘電路，分別如圖2和圖3所示。保護測量電路體現了對電流的采集和測量的過程，滿足了相間短路時對于故障的切除，保護跳閘回路則主要體現了線路短路時的跳閘過程，原理圖是對三段保護的跳閘原理進行了圖示的解釋。圖2 保護測量電路圖3 保護跳閘電路7 結論由于三段的動作電流和動作時間整定的均不同，各自動作的條件和時間順序也就有了先后。發生故障時，主保護先動作，當主保護拒動時，后備保護動作，保證故障能順利切除。使用I段、II段或III段電流保護，其優點主要有：簡單、可靠，并且在一般情況下也能夠滿足快速切除故障的要求，保護的缺點：它直接受電網的接線以及電力系統的運行方式的變化的影響，如整定值必須按系統最大運行方式來選擇，而靈敏性則必須用系統最小運行方式來校驗，這就使它往往不能滿足靈敏系數或保護范圍的要求。因此在電網中特別是在35kV及以下較低電壓的網絡中獲得廣泛的應用，在高電壓線路中可與其他保護相配合，作為一種輔助手段。本次課程設計中，通過對保護3和保護5的三段整定計算，運用主保護和后