1、電力系統繼電保護原理課程設計 班級： 2008級生信1班 學號： 20085097 姓名： 曹 學 博 專業： 電氣工程及其自動化 指導老師： 王 牣 評分：A（優），B（良），C(中)，D（合格），E(不合格) 項目學生自評指導老師評定設計內容完整性計算公式準確性計算數據正確性繪圖質量文檔規范性綜合評定教師簽名（蓋章）： 日 期： 年 月 日 目錄第一節 設計任務書1 1、繼電保護課程設計的目的1 2、原始數據2 2.1 基礎數據 2 2.2 系統接線圖 3 3、課程設計要求4 3.1 需要完成的設計內容 4 3.2 設計文件內容 5第二節 饋線保護配置與整定計算6 1、饋線保護配置6 2、

2、饋線保護整定計算6 2.1 電流速斷定值計算 6 2.2 阻抗段定值計算 6 2.3 阻抗段定值計算7 2.4 過電流定值計算7第三節 變壓器保護配置與整定計算8 1、變壓器保護配置8 2、變壓器電量保護整定計算8 2.1 差動速斷保護 8 2.2 二次諧波制動的比率差動保護 8 2.3 三相低電壓過電流保護 9 2.4 單相低電壓過電流保護 9 2.5 零序過電流保護10 2.6 過負荷保護10 3、變壓器非電量計算10 3.1 瓦斯保護整定計算10 3.2 主變過熱整定計算10第四節 并聯電容補償裝置配置與整定計算 11 1、并聯補償裝置保護配置11 2、并聯補償裝置整定計算11 2.1

3、電流速斷保護11 2.2 差流保護11 2.3 過電流保護 12 2.4 高次諧波過流保護 12 2.5 差壓保護 13 2.6 低電壓保護 14 2.7 過電壓保護 14第五節 B相饋線保護原理接線圖和展開圖 15 1、電流保護15 2、阻抗保護16第一節 設計任務書1、繼電保護課程設計的目的1）能把所學過的理論知識進行綜合運用，從而達到鞏固、加深及擴大專業知識，并使之系統化。2）正確領會和貫徹國家的方針、技術經濟政策，培養正確的設計思想，并掌握設計的基本方法。3）培養運用所學的理論知識，提高獨立分析和解決問題的能力，掌握實際工程設計中的一些基本技能。4）培養作為工程技術人員必須具備的計算、

4、繪圖、使用規程、手冊、資料及編寫設計說明書等的技能。2、原始數據2.1 基礎數據YN,d11牽引變壓器保護變 量 名 稱變 量 值變 量 名 稱變 量 值最小運行方式變壓器一次側三相短路電流(A)1775.89過電流保護可靠系數1.2最小運行方式變壓器二次側三相短路電流(A)1429.25低電壓保護可靠系數1.2最小運行方式牽引網末端短路電流(A)919.08過電流保護返回系數0.95最小運行方式27.5KV母線電壓(kV)24低電壓保護返回系數1.05牽引變壓器容量(MVA)20牽引變壓器過負荷系數1.5牽引變壓器一次側額定電流(A)104.98牽引變壓器一次側母線電壓(kV)110牽引變壓

5、器二次側額定電流(A)422.11變壓器中性點CT變比32牽引變壓器一次側CT接線系數1.732過負荷保護可靠系數1.45牽引變壓器二次側CT接線系數1二次諧波閉鎖條件0.18牽引變壓器一次側CT變比40重瓦斯保護(M/S)0.61牽引變壓器二次側CT變比160主變過熱()75牽引變壓器一次側PT變比1100主變通風啟動信號()55牽引變壓器二次側PT變比275主變通風停止信號()45差流速斷保護可靠系數1.2牽引變壓器變比420MVA牽引變壓器涌流倍數5并聯電容補償裝置保護最小運行方式變壓器二次側兩相短路電流(A)1429.25電容器組涌流倍數5A相并聯電容器組容量() (4并4串連接)16

6、00過電壓保護返回系數0.95B相并聯電容器組容量() (4并4串連接)1600電流速斷保護可靠系數1.3變壓器二次側母線額定電壓(kV)27.5過電流保護可靠系數1.05變壓器二次側母線最高電壓(kV)31.5諧波過電流保護可靠系數1.2變壓器二次側母線PT變比275差流保護可靠系數1.3電容器組PT變比275電壓保護可靠系數1.2A相電容器組CT變比10電流保護返回系數0.95B相電容器組CT變比10差電壓保護返回系數0.95A相電容器組額定電流(A)38.1電容器組同型系數1B相電容器組額定電流(A)38.1低電壓保護返回系數1.05電容器組額定電壓(kV)42差壓保護靈敏系數1.5A相

7、饋線保護(下行)牽引網末端最大短路電流(A)1656.321饋線CT變比126最小運行方式牽引網近端15%處短路電流(A)2295.743牽引變壓器二次側母線PT變比275最小運行方式牽引網末端短路電流(A)919.08阻抗保護電抗可靠系數1.2供電臂最大負荷電流(A)1364阻抗保護電阻可靠系數1.1牽引變壓器二次側母線最低工作電壓(kV)24電流速斷保護可靠系數1.3供電臂長度(km)20.163阻抗保護電阻偏移值(歐)1牽引網單位阻抗電抗值(歐/千米)0.509阻抗保護電抗偏移值(歐)1阻抗保護靈敏角(°)65阻抗保護PT斷線電流檢測可靠系數1.2牽引負荷阻抗角(°)

8、36.87牽引網單位阻抗電阻值(歐/千米)0.23(不計復線牽引網互感)B相饋線保護(上行)牽引網末端最大短路電流(A)1978.171饋線CT變比80最小運行方式牽引網近端15%處短路電流(A)2405.344牽引變壓器二次側母線PT變比275最小運行方式牽引網末端短路電流(A)1046.38阻抗保護電抗可靠系數1.2供電臂最大負荷電流(A)970阻抗保護電阻可靠系數1.1牽引變壓器二次側母線最低工作電壓(kV)24電流速斷保護可靠系數1.3供電臂長度(KM)12.14阻抗保護電阻偏移值(歐)1牽引網單位阻抗電抗值(歐/千米)0.509阻抗保護電抗偏移值(歐)1阻抗保護靈敏角(°)

9、65阻抗保護PT斷線電流檢測可靠系數1.2牽引負荷阻抗角(°)36.87牽引網單位阻抗電阻值(歐/千米)0.23(不計復線牽引網互感)2.2 系統接線圖1QS1TA11TA21TA31TA4計量測量 遙控過流差動12QF27.5kVN11QS5TA9TA13QF零序電流3TA9QS5QF9TA211TA1過流11TA2差動18TA115TA115TA218TA211QF10QF9QF8QF7QF13QS14QS15QS16QS17QS18QS19QS20QSMMMM分區亭分區亭MMMM110kVBA 圖1 牽引變電所示意圖注：圖中僅畫出了一臺牽引主變壓器，接在27.5kV母線的并聯電

10、容補償裝置圖2給出。25TA2TR22TR122TA113QF21TA1275kV（A）21TA222TA226TA4TR24TR124TA114QF23TA1275kV（B）23TA224TA2 圖2 并聯電容補償裝置接線示意圖3、課程設計要求 考慮到在六周內每個學生要完成幾個課程設計的任務，工作量較大，又要保證課程設計質量，特作如下安排：3.1 需要完成的設計內容1）所有學生都必須完成主變、并聯電容補償裝置、饋線保護的配置方案設計；2）所有學生都必須完成主變、并聯電容補償裝置、饋線保護的整定計算；3）學號尾數為0和1的學生必須畫出主變保護的原理接線圖和保護的展開圖，并作相應說明；4）學號尾

11、數為2和3的學生必須畫出A相饋線保護的原理接線圖和保護的展開圖，并作相應說明；5）學號尾數為4和5的學生必須畫出B相饋線保護的原理接線圖和保護的展開圖，并作相應說明；6）學號尾數為6和7的學生必須畫出A相并聯電容補償裝置保護的原理接線圖和保護的展開圖，并作相應說明；7）學號尾數為8和9的學生必須畫出B相并聯電容補償裝置保護的原理接線圖和保護的展開圖，并作相應說明；注1：展開圖需包括電流電壓回路接線圖、控制回路接線圖和信號回路接線圖；注2：不要求對電流、電壓互感器的負載能力進行校驗，不要求畫出屏面布置圖、屏后接線圖和端子排列；注3：僅要求針對一個斷路器畫出控制回路。3.2 設計文件內容1）設計任

12、務書2）保護配置3）保護整定計算4）3.1要求的保護原理圖5）3.1要求的保護展開圖第二節 饋線保護配置與整定計算1、饋線保護配置 本課程設計中牽引網采用復線單邊供電方式，考慮到牽引負荷電流比較大且變化范圍大，單純的電流保護不能滿足要求，阻抗保護則采用能耐受過渡電阻的四邊形特性阻抗繼電器。因此，為了滿足繼電保護可靠性、選擇性、速動性以及靈敏性的要求，在饋線處配備電流速斷和阻抗段作為主保護，過電流保護作為后被保護。2、饋線保護整定計算2.1 電流速斷定值計算 其中：可靠系數，取1.3； 牽引網末端最大短路電流； 靈敏度校驗： 不能保護線路全長的15%； 其中 最小運行方式牽引網近端15%處短路電

13、流（A）； 保護動作時限：=0.1S2.2 阻抗段定值計算 線路邊整定阻抗 其中 供電臂長度； 牽引網單位阻抗； 線路阻抗角即阻抗保護靈敏角； 負荷邊整定阻抗 其中：最低母線電壓； 供電臂最大負荷電流； 可靠系數，取1.2； 保護動作時限：=0.1S2.3 阻抗段定值計算 線路邊整定阻抗 其中：可靠系數，取1.2； 負荷邊整定阻抗 其中：各符號含義同上；保護動作時限：=0.5（S）；2.4 過電流定值計算 其中 可靠系數，取1.3； 最大負荷電流； 靈敏度校驗： 不滿足要求； 其中 最小運行方式牽引網末端短路電流； 保護動作時限：S第三節 變壓器保護配置與整定計算1、變壓器保護配置由于變壓器是

14、非常重要的電氣設備，它的故障將對供電可靠性和系統安全運行帶來嚴重的影響。因此為提高繼電保護裝置的可靠性，我們配備了電量保護和非電量保護，在電量保護中，差動速斷保護、二次諧波制動的比率差動保護為主保護，三相低電壓過電流保護、單相低電壓過電流保護、零序過電流保護和過負荷保護作為后備保護；在非電量保護中，我們配備了瓦斯保護和主變過熱保護。2、變壓器電量保護整定計算2.1 差動速斷保護差動速斷保護的整定原則一般按躲過變壓器空載投入時的勵磁涌流整定，并考慮接線系數。定值計算：其中：差流速斷保護可靠系數； 勵磁涌流倍數； 牽引變壓器一次則CT接線系數； 靈敏度校驗： 不滿足要求； 其中：最小運行方式下，電

15、源側兩相短路電流；2.2 二次諧波制動的比率差動保護 1）最小動作電流 定值計算： 2）最小制動電流 定值計算： 3）比率制動系數 定值計算： 其中：可靠系數，一般取1.22 ； 電流互感器同型系數，一般取1.0 ； 電流互感器誤差，取0.1 ； 變壓器抽頭引起的誤差，取0.050.1 ； 二次電流平衡不精確引起的誤差，一般取0.050.1 ； 4）二次諧波閉鎖 整定原則按照當差電流中二次諧波含量大于整定值時就將差動繼電器閉鎖，以防止勵磁涌流引起的誤動。定值計算： 其中：二次諧波閉鎖條件；2.3 三相低電壓過電流保護（110KV側） 1）動作電流整定計算 其中：過電流保護可靠系數； 過電流保護

16、返回系數； 變壓器一次側額定電流； 靈敏度校驗： 滿足要求； 2）動作電壓整定計算 其中：110KV側母線最低工作電壓； 低電壓保護可靠系數； 低電壓保護返回系數；2.4 單相低電壓過電流保護（27.5KV側） 1）動作電流整定計算 其中各參量同上； 靈敏度校驗： 2）動作電壓整定計算 其中各參量同上；2.5 零序過電流保護 2.6 過負荷保護 其中：過負荷保護可靠系數；3、變壓器非電量計算3.1 瓦斯保護整定計算 3.2 主變過熱整定計算 主變通風啟動信號： ； 主變通風停止信號：； 第四節 并聯電容補償裝置配置與整定計算1、并聯補償裝置保護配置并聯補償裝置并聯在27.5KV母線上，為了保護

17、并聯補償裝置，防止并聯補償裝置外部及內部故障對裝置的影響，在電流保護方面配置電流速斷保護、差流保護作為主保護，過電流保護、高次諧波過流保護作為后備保護；在電壓保護方面配置差壓保護作為主保護，過電壓保護、低電壓保護作為后備保護。2、并聯補償裝置整定計算2.1 電流速斷保護 用于斷路器到電容器連接線短路故障的保護。 動作方程 其中：并補支路總電流基波分量； 電流速斷定值； 定值計算： 其中：可靠系數，一般取1.3； 并補裝置投入時的涌入基波電流，（K為電容器組涌流倍數） 返回系數。 靈敏度校驗： 滿足要求； 其中：最小運行方式下變壓器二次側兩相短路電流； 動作時間：=0.1S2.2 差流保護用于電

18、容器裝置接地故障的主保護。 動作方程：其中：并補支路差流基波分量； 差流定值； 定值計算 其中：可靠系數，取1.3； 同型系數，頂流互與底流互同型時取0.5，不同型取1。 流互最大允許誤差，取0.1； 并補投入時涌流有效值 并補裝置電容器容抗； 并補裝置電抗器感抗； 并補裝置額定電流。 靈敏度校驗： 滿足要求；動作時限： =0.1S2.3 過電流保護 用于電容器組內部部分接地故障的保護。 動作方程： 其中： 并補支路總電流基波分量； 過電流整定值； 定值計算： 其中： 并補裝置額定電流；靈敏度校驗： 滿足要求；動作時限：=0.5S2.4 高次諧波過流保護 諧波過流保護分別由各并補分支的諧波過流

19、保護構成，當任一并補分支滿足諧波過流保護出口動作條件時，裝置驅動斷路器跳閘。 動作方程： 其中：各并補分支電流中3、5、7、9、11次諧波分量 諧波過流定值，各并補分支共用一份定值。 定值計算： 其中：可靠系數，一般取1.2； 電容器允許諧波電流值，； 動作時限：=120S2.5 差壓保護 差壓保護是一種靈敏度高、保護范圍大、不受合閘涌流、高次諧波及電壓波動影響的保護方式。它能檢出電容器的內部故障并限制事故擴大。 動作方程： 其中：并補裝置兩組串聯電容器之差電壓基波分量； 差壓定值； 定值計算：確定電容器組中故障電容器端電壓超過1.1倍額定電壓時，熔斷器已切除電容器的臺數K。 由 算出，取=4； 其中：并聯電容器數； 串聯電容器數； 補償度，一般取0.12-0.13； 母線最高電壓； 電容器額定電壓；計算差壓： 計算定值： 式中： 靈敏系數，取1.5；動作時限：=0.1S2.6 低電壓保護 按并聯補償裝置“最后投入，最先開放”的原則而設計。設置低電壓保護的目的是： 1）防止在無負荷時電容器和變壓器同時投入； 2）在電源恢復前，使電容器不在投入狀態； 動