電力系統繼電保護課程設計題目：三段式電流保護的設計班級：姓名：學號：指導教師：設計時間：考語：成績設計原始資料1.1詳細題目如圖1.1所示網絡，系統參數為E=115/3kV，XG1=15Ω、XG2=10Ω、XG3=10Ω，LL、3、BC=50km、LCD=30km、L=20km線路阻1=2=60kmL=40kmLDE，抗0.4Ω/km，KrelI=1.2、KrelII=KrelIII=1.15，IBCmax=300A，ICDmax=200A，IDEmax=150A，Kss=1.5，Kre=0.85。圖1.1系統網絡圖試對線路BC、CD進行電流保護的設計。1.2要達成的內容（1）保護的配置及選擇；（2）短路電流計算（系統運轉方式的考慮、短路點的考慮、短路種類的考慮）；（3）保護配合及整定計算；（4）保護原理睜開圖的設計；（5）對保護的評論。設計要考慮的問題2.1設計規程短路電流計算規程在決定保護方式前，一定較詳盡地計算各短路點短路時，流過有關保護的短路電流，而后依據計算結果，在知足《繼電保護和自動裝置技術規程》和題目給定的要求條件下，盡可能采納簡單的保護方式。其計算步驟及注意事項以下。（1）系統運轉方式的考慮除考慮發電廠發電容量的最大和最小運轉方式外，還一定考慮在設施檢修或故障切除的狀況下，發生短路時流過保護裝置的短路電流最大和最小的系統運轉方式，以便計算保護的整定值和保護敏捷度。在需采納電流電壓聯鎖速斷保護時，還一定考慮系統的正常運轉方式。（2）短路點的考慮求不一樣保護的整定值和敏捷度時，應注意短路點的選擇。若要繪制短路電流、電壓與距離的關系曲線，每一條線路上的短路點起碼要取三點，即線路的始端、中點和尾端三點。（3）短路種類的考慮相間短路保護的整定計算應取系統最大運轉方式下三相短路電流，以作動作電流整定之用；而在系統最小運轉方式下計算兩相短路電流，以作計算敏捷度之用。短路的計算采納三相短路或兩相短路進行計算均可，因為對保護所取的剩余而言，三相短路和兩相短路的剩余數值同樣。若采納電流電壓連鎖速斷保護，系統運轉方式應采納正常運轉方式下的短路電流和電壓的數值作為整定之用。（4）短路電流列表為了便于整定計算時查考每一點的短路時保護安裝處的短路電流和，將計算結果列成表格。流過保護安裝處的短路電流應試慮后備保護的計算需要，即列出本線路各短路點短路時流過保護安裝處的短路電流，還要列出相鄰線路各點短路時流過保護安裝處的短路電流。計算短路電流時，用標幺值或用出名值均可，可依據題目的數據，用較簡單的方法計算。保護方式的選用及整定計算采納什么保護方式，主要視其可否知足規程的要求。能知足要求時，所采納的保護便可采納；不可以知足要求時，就一定采納舉措使其切合要求或改用其余保護方式。采納保護方式時，第一考慮采納最簡單的保護，以便提升保護的靠譜性。當采納簡單保護不可以同時知足選擇性、敏捷性和速動性要求時，則可采納較復雜的保護方式。采納保護方式時，可先選擇主保護，而后選擇后備保護。經過整定計算，查驗可否知足敏捷性和速動性的要求。當采納的保護不可以很好地知足選擇性或速動性的要求時，同意采納自動重合閘來校訂選擇性或加快保護動作。當敏捷度不可以知足要求時，在知足速動性的前下，可考慮利用保護的接踵動作，以提升保護的敏捷性。在用動作電流、電壓或動作時間能保證選擇性時，不要采納方向元件以簡化保護。后備保護的動作電流一定配合，要保證較湊近電源的上一元件保護的動作電流大于下一元件保護的動作電流，且有必定的裕度，以保證選擇性。2.2本設計的保護配置主保護配置采納三段式電流保護，經敏捷度校驗可得電流速斷保護不可以作為主保護。所以，主保護應采納三段式距離保護。后備保護配置過電流保護作為后備保護和遠后備保護。短路電流計算3.1等效電路的成立由已知可得,線路的總阻抗的計算公式為XZL(3.1)此中：Z—線路單位長度阻抗；—線路長度。所以，將數據代入公式可得各段線路的線路阻抗分別為經剖析可知，最大運轉方式即阻抗最小時，則有三臺發電機運轉，線路L1、L3運轉，由題意知G1、G3連結在同一母線上，則式中Xsmin—最大運轉方式下的阻抗值；同理，最小運轉方式即阻抗值最大，剖析可知在只有G1和L1運轉，相應地有由此可得最大運轉方式等效電路如圖3.1所示，最小運轉方式等效電路圖如圖3.2所示。圖3.1最大運轉方式等效電路圖圖3.2最小運轉方式等效電路圖3.2保護短路點的選用選用B、C、D、E點為短路點進行計算。3.3短路電流的計算最大方式短路電流計算在最大運轉方式下賤過保護元件的最大短路電流的公式為IkEEZKZsZk(3.2)式中E—系統等效電源的相電動勢；Zk—短路點至保護安裝處之間的阻抗；Zs—保護安裝處到系統等效電源之間的阻抗；K—短路種類系數、三相短路取1，兩相短路取3。2（1）對于保護2等值電路圖如圖2所示，母線E最大運轉方式下發生三相短路流過保護2的最大短路電流為EIkDmax(3.3)XsminXBCXCD代入數據得：對于保護5等值電路圖如圖2所示，母線C最大運轉方式下發生三相短路流過保護5的最大短路電流為IkCmaxE(3.4)XsminXBC代入數據得:最小方式短路電流計算在最小運轉方式下賤過保護元件的最小短路電流的公式為3EIk.min(3.5)2Zs.minZL式中E—系統等效電源的相電動勢；Zs,min—保護安裝處到系統等效電源之間的阻抗；ZL—短路點到保護安裝處之間的阻抗。所以帶入各點的數據能夠計算獲得各點的的最小短路電流。保護的配合及整定計算4.1主保護的整定計算動作電流的計算最小保護范圍計算式為IsetI3E（4.1）2Zsmaxz1Lmin此中E—系統等效電源的相電動勢；Zs.max—短路點至保護安裝處之間的阻抗；z1—線路單位長度的正序阻抗。對于保護2等值電路圖如圖2所示，母線D最大運轉方式下發生三相短路流過保護2的最大短路電流為相應的速判定值為最小保護范圍依據式（4.1）可得即2處的電流速斷保護在最小運轉方式下也沒有保護區。2）對于保護5等值電路圖如圖2所示，母線C最大運轉方式下發生三相短路流過保護3的最大短路電流為相應的速判定值為最小保護范圍依據式（3.4）可得即3處的電流速斷保護在最小運轉方式下也沒有保護區。所以，以上計算表示，在運轉方式變化很大的狀況下，電流速斷保護在較小運轉方式下可能沒有保護區。敏捷度校驗限時電流速判定值依據式(4.2)能夠計算。IⅡsetKⅡrelIⅠset(4.2)此中KⅡrel—靠譜系數，取值為1.15。（1）整定保護2的限時電流速判定值為線路尾端（即D處）最小運轉方式下發生兩相短路時的電流為所以保護2處的敏捷度系數為即不知足Ksen≥1.2的要求。（2）同理保護5的限時電流速判定值為線路尾端（即C處）最小運轉方式下發生兩相短路時的電流為所以保護5處的敏捷度系數為也不知足Ksen≥1.2的要求。可見，因為運轉方式變化太大，2、3處的限時電流速斷的敏捷度遠不可以知足要求。4.2后備保護的整定計算動作電流的計算過電流整定值計算公式為ⅢIˊrelKrelⅢKssIL.maxIsetKreKre（4.3）此中KrelⅢ—靠譜系數，取值為1.15；Kss—靠譜系數，取值為1.5；Kre—靠譜系數，取值為0.85。所以有同理得動作時間的計算假定母線E過電流保護動作時限為0.5s，保護的動作時間為敏捷度校驗在最小運轉方式下賤過保護元件的最小短路電流的公式為3EIk.minZs.maxZL2所以由敏捷度公式（4.4）KsenIk.minIsetⅢ可知，保護1作為近后備保護的敏捷度應為ⅢIE.min727.82.39≥1.5Kset.1IsetⅢ.1304.5知足近后備保護的要求；保護2作為遠后備保護的敏捷度為ⅢIE.min727.81.79≥1.2Kset.2IsetⅢ.2406知足作為遠后備保護的要求保護5作為遠后備保護的敏捷度為ⅢID.min809.81.33≥1.2Kset.3IsetⅢ.3609知足作為遠后備保護敏捷度的要求。二次睜開原理圖的繪制

4.4）4.5）5.1保護丈量電路睜開圖中溝通回路和直流回路分開表示，分別如圖5.1和圖5.2所示。其特色是每個繼電器的輸出量和輸出量依據實質動作的回路狀況分別畫在途中不一樣的地點上，但任然用同一個符號標明，一邊核對。在睜開圖中，繼電器線圈和出點的鏈接盡量暗中故障后的動作連結，自左而右，自上而下的擺列。圖5.1保護溝通電流回路圖5.2保護跳閘電路圖5.2保護直流回路睜開圖繼電保護設施的選擇6.1電流互感器的選擇互感器是按比率變換電壓或電電流的設施。其功能主假如將高電壓或大電流按比率變換成標準低電壓(100V)或標準小電流(5A或10A，均指額定值)，以便實現丈量儀表、保護設施及自動控制設施的標準化、小型，其一次側接在一次系統，二次側接丈量儀表與繼電保護裝置等。同時互感器還可用來分開高電壓系統，以保證人身和設施的安全。（1）小電流選線裝置用零序電流互感器小電流選線裝置自己沒有整定值，零序電流不過裝置的判據之一，要求零序電流互感器在一次接地電流較小時，和非金屬性接地時，零序電流互感器也要有必定的輸出，來知足裝置啟動的門檻值。裝置自己的負載阻抗其實不大，但需要經過電纜將各個零序電流互感器與裝置連結起來，所以電纜的阻抗就是零序電流互感器的主要負載阻抗，這類零序電流互感器的負載阻抗一般為2.5Ω左右，經過多年實踐和試驗得悉與小電流選線裝置配套的零序電流互感器采納：（2）與DD11/60型繼電器配套使用的零序電流互感器DD11/60型繼電器線圈并聯阻抗為10Ω，COSΦ=0.8，與ENR—LJ（K）××A型零序電流互感器是其配套產品，二次電流60mA時零序電流互感器一次電流≤4A。（3）與DL11/0.2型繼電器配套使用的零序電流互感器DL11/0.2型繼電器線圈并聯阻抗為10Ω，COSΦ=0.8，我企業生產的ENR—LJK）××B型零序電流互感器是其配套產品，二次電流0.2A時零序電流互感器一次電流≤10A。（4）精度與容量（額定負荷）的關系國標中規定：“在額定頻次及額定負荷下，電流偏差，相位差和復合偏差不超出上表所列限值。”所以所選零序電流互感器的容量要與二次回路（裝置及回路）阻抗般配，才能達到上表精度，如所選容量大時零序電流互感器在使用時將出現正偏差，反之則出現負偏差。6.2繼電器的選擇正確采納繼電器的原則應當是：①繼電器的主要技術性能，如觸點負荷，動作時間參數，機械和電氣壽命等，應知足整機系統的要求；②繼電器的構造型式(包含安裝方式)與外形尺寸應能合適使用條件的需要；③經濟合理。按使用環境條件選擇繼電器型號環境適應性是繼電器靠譜性指標之一,使用環境和工作條件的差別，對繼電器性能有很大的影響。使用環境條件主要指溫度(最大與最小)、濕度(一般指40攝氏度下的最大相對濕度)、低氣壓(使用高度1000米以下可不考慮)、振動和沖擊。別的，另有封裝方式、安裝方法、外形尺寸及絕緣性等要求。因為資料和構造不一樣，繼電器承受的環境力學條件各異，超出產品標準規定的環境力學條件下使用，有可能破壞繼電器，可按整機的環境力學條件或高一級的條件采納。依據輸入量選定繼電器的輸入參數在電磁繼電器的輸入參數中，與用戶親密有關的是線圈的工作電壓(或電流)，而吸合電壓(或電流)則是繼電器制造廠拘束繼電器敏捷度并對其進行判斷、考核的參數，它不過一個工作下限參照值。許多用戶因不認識繼電器動作原理的特別性，常常把吸合電壓(或電流)錯以為是繼電器應靠譜工作的電壓(或電流)，而把工作電壓值取在吸合電壓值上，這是十分危險也是不一樣意的。因為吸合值不過保證繼電器靠譜動作的最小輸入量，而繼電器動作后，還需要一個保險量，以提升保持靠譜閉合所需的接觸壓力、抗環境作用所需的電磁吸力。不然，一旦環境溫度高升或在機械振動和沖擊條件下，或輸入回路電流顛簸和電源電壓降低時，僅靠吸合值是不行能保證靠譜工作的。所以選擇繼電器時，第一看繼電器技術條件規定的額定工作電壓能否與整機線路所能供給的電壓符合，絕不可以與繼電器吸合值對比。依據負載狀況選擇繼電器觸點的種類與參數與被控電路直接連結的觸點是繼電器的接觸系統。外國和國內長久實踐證明，約百分之七十以上的故障發生在觸點上。這除了與繼電器自己構造與制造因素親密有關以外，未能正確采納和使用也是重要因素之一。且大部分問題是因為用戶的實質負載要求與繼電器觸點額定負載不一樣而惹起的。①依據控制要求確立觸點組合形式，如需要的是常開還是常閉觸點或變換觸點；②依據被控回路多少確立觸點的對數和組數；③依據負載性質與容量大小確立觸點有關參數，如額定電壓、電流與容量，有時還需要考慮對觸點接觸電阻、顫動時間、散布電容等的要求。對于觸點切換的額定值，電磁繼電器一般規定它的性質及大小。它的含義是指在規定的動作次數內，在定的電壓和頻次下，觸點所能切換的電流的大小。這一負載值是由繼電器構造因素決定的。為了便于查核比較，一般只規定阻性負載。在實質使用中需要切換其余性質的負載。按工作狀態選擇繼電器繼電器的工作狀態主假如指輸入信號對線圈的作用狀態。繼電器線圈的設計是對應于不一樣的輸入信號狀態的，有長久連續作用的信號，有短期重復工作(脈沖)信號。連續工作是指線圈能連續地承受工作信號的長久作用。對脈沖信號還要考慮脈沖頻次、通斷比等。所以，要依據信號特色采納合適于不一樣工作狀態的繼電器，一般不一樣意隨意使用，特別要注意不可以將短期工作狀態的繼電器使用在連續工作狀態，高溫工作條件下特別要注意。在實質切換功率負載或大功率負載時，特別要考慮不宜切換速率過高。一般應少于10-20次/min。最大循環速率為：0.1次/(最大吸合時間最大開釋時間)s。按安裝工作地點、安裝方式及尺寸、重量的選擇繼電器工作地點與其構造有關，大部分繼電器