河南科技大學課程設計說明書課程名稱 繼電保護課程設計題目電網繼電保護設計一一電流保護學院 農業工程學院班級 學生姓名 日期 課程設計任務書課程設計名稱繼電保護課程設計 學生姓名—專業班級設計題目 電網繼電保護設計一一電流保護 一、 課程設計目的專業課程設計，一方面使學生獲得綜合運用學過的知識進行電力變電所、牽引變電所各主要元件的保護設計及整定和保護設備的選型的基本能力，另一方面能鞏固與擴大學生的電氣綜合設計知識，為畢業設計做準備，為后續課程的學習及今后從事科學研究、工程技術工作打下較堅實的基礎。學生通過專業課程設計，應在下述各方面得到鍛煉：掌握繼電保護保護方案的確定原則，整定計算的一般步驟，了解系統運行方式的確定，保護整定系數的分析與應用，前后級整定配合的基本原則；掌握保護、控制、測量、信號回路閱讀和設計基本方法；學習相關保護設備的選擇和一般的維護。二、 設計內容和要求短路計算。必須說明系統運行方式、短路點與短路類型的決定原則或依據。保護方式的選擇及整定計算。要求說明選用保護方式的原則，各保護的整定計算條件，并用表格列出整定計算結果。繪制保護原理接線圖。要求繪制單線原理接線圖及某一元件保護原理展開圖。對保護的評價。要求從選擇性、靈敏性和速動性、可靠性四個方面來評價所采用保護的質量。編寫設計說明書。不少于2000字的說明書。三、 設計任務和要求原始資料：A電站裝機容量分別為10MW，以單回35kV聯絡線經110kV的B變電所與某電網連接。電站發電機功率因數為0.65，暫態電抗X〃d為0.25；線路電抗標幺值為：0.725；變壓器均為Yn，D11，標幺電抗為X*1=0.55,X*2=0，X*3=0.35,短路電壓Ud%=10.5%。電網的接線示意如下:

系統2X3000KWA電站系統2X3000KWA電站設計任務?系統保護配置方案與計算?40KM保護的接線圖；?對本網絡所采用的保護進行評價。四、 時間進度安排2.短路計算：2天4.繪制保護原理接線圖：2.短路計算：2天4.繪制保護原理接線圖：2天6.準備答辯及答辯：1天3.保護方式選擇及整定計算：2天5.編寫說明書：2天五、 主要參考文獻崔家佩.《電力系統繼電保護及安全自動整定計算》.北京：中國電力出版社，2006張保會，尹項根.《電力系統繼電保護》（第二版）.北京：中國電力出版社,2009許建安.《繼電保護整定計算》.北京：中國水利水電出版社，2003李光琦.《電力系統暫態分析》（第三版）.北京：中國電力出版社，2007指導教師簽字:摘要當電力系統中的電力元件，如發電機、線路等或電力系統本身發生了故障危及電力系統安全運行時，能夠向運行值班人員及時發出警告信號，或者直接向所控制的斷路器發出跳閘命令以終止這些事件發展的一種自動化措施和設備，一般通稱為繼電保護裝置。繼電保護的基本原理和構成方式。繼電保護主要利用電力系統中元件發生短路或異常情況時的電氣量，電流、電壓、功率、頻率等的變化，構成繼電保護動作的原理，也有其他的物理量，如變壓器油箱內故障時伴隨產生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強度的增高。大多數情況下，不管反應哪種物理量，繼電保護裝置都包括測量部分和定值調整部分、邏輯部分、執行部分。我做的課程題目是電網繼電保護設計一一電流保護。關鍵詞：繼電保護短路電力系統目錄第一章緒論 錯誤！未定義書簽。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1.1課程設計題目 1\o"CurrentDocument"1.2設計目的 1\o"CurrentDocument"1.3課程設計要求與內容 2\o"CurrentDocument"第二章課程設計步驟 4\o"CurrentDocument"2.1繼電保護的基本要求 4\o"CurrentDocument"35KV電網繼電保護的設計原則 435kV線路保護配置原則 435kV母線保護配置原則 535kV斷路器保護配置原則 5\o"CurrentDocument"2.3短路電流 52.3.1主要參數 6\o"CurrentDocument"2.3.2短路電流計算 7\o"CurrentDocument"2.4繼電保護整定計算 10\o"CurrentDocument"2.5對保護的評價 13\o"CurrentDocument"第三章總結 15參考文獻 16第一章緒論繼電保護裝置能反應電氣設備的故障和不正常工作狀態并自動迅速地、有選擇地動作于斷路器將故障設備從系統中切除，保證不故障設備繼續正常運行，將事故限制在最小范圍，提高系統運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全、連續供電。電力系統在運行中，可能發生各種故障和不正常運行狀態，最常見同時也是最危險的故障是發生各種型式的。在發生短路時可能產生一下的后果：(1)通過故障點的很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞；⑵短路電流通過非故障元件，由于發熱和電動力的作用，引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命；電力系統中部分地區的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩定性或影響工廠產品的質量；破壞電力系統并列運行的穩定性，引起系統震蕩，甚至使整個系統的瓦解。繼電保護裝置，就是指能反應電力系統中電氣元件發生故障或不正常運行狀態，并動作與斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置。它的基本任務是：自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復正常運行；反應電氣元件的不正常運行狀態，并根據運行維護的條件(例如有無經常值班人員)，而動作于發出信號、減負荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據對電力系統及其元件的危害程度規定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。1.1課程設計題目電網繼電保護設計一電流保護1.2設計目的專業課程設計，一方面使學生獲得綜合運用學過的知識進行電力變電所、牽引變電所各主要元件的保護設計及整定和保護設備的選型的基本能力，另一方面能鞏固與擴大學生的電氣綜合設計知識，為畢業設計做準備，為后續課程的學習及今后從事科學研究、工程技術工作打下較堅實的基礎。學生通過專業課程設計，應在下述各方面得到鍛煉：.掌握繼電保護保護方案的確定原則，整定計算的一般步驟，了解系統運行方式的確定，保護整定系數的分析與應用，前后級整定配合的基本原則；.掌握保護、控制、測量、信號回路閱讀和設計基本方法；.學習相關保護設備的選擇和一般的維護。1.3課程設計要求與內容.短路計算。必須說明系統運行方式、短路點與短路類型的決定原則或依據。.保護方式的選擇及整定計算。要求說明選用保護方式的原則，各保護的整定計算條件，并用表格列出整定計算結果。.繪制保護原理接線圖。要求繪制單線原理接線圖及某一元件保護原理展開圖。.對保護的評價。要求從選擇性、靈敏性和速動性、可靠性四個方面來評價所采用保護的質量。具體設計題目如下：A電站裝機容量為10MW,以當回35kv聯絡線經110kv的B變電所與某電網連接。電站發電機功率因數為0.65，暫態電抗X”d為0.25；線路電抗標幺值為0.725；變壓器均為YN，D11，標幺電抗為X*1=0.55，X*2=0，X*3=0.35，短路電壓為10.5%。35kv電網的接線示意圖：系統40KM2*3000KWA電站圖1-135kv電網接線圖第二章課程設計步驟2.1繼電保護的基本要求對繼電保護裝置有哪些基本要求要求是：選擇性、快速性、靈敏性、可靠性。⑴選擇性：系統中發生故障時，保護裝置應有選擇地切除故障部分，非故障部分繼續運行；⑵快速性“短路時，快速切除故障這樣可以①縮小故障范圍，減少短路電流引起的破壞；②減少對用記的影響；③提高系統的穩定性；⑶靈敏性：指繼電保護裝置對保護設備可能發生的故障和正常運行的情況，能夠靈敏的感受和靈敏地作，保護裝置的靈敏性以靈敏系數衡量。⑷可靠性：對各種故障和不正常的運方式，應保證可靠動作，不誤動也不拒動，即有足夠的可靠。2.235KV電網繼電保護的設計原則2.2.135kV線路保護配置原則1） 每回35kV線路應按近后備原則配置雙套完整的、獨立的能反映各種類型故障、具有選相功能全線速動保護。2） 每回35kV線路應配置雙套遠方跳閘保護。斷路器失靈保護、過電壓保護和不設獨立電抗器斷路器的500kV高壓并聯電抗器保護動作均應起動遠跳。3） 根據系統工頻過電壓的要求，對可能產生過電壓的500kV線路應配置雙套過電壓保護。4） 裝有串聯補償電容的線路，應采用雙套光纖分相電流差動保護作主保護。5） 對電纜、架空混合出線，每回線路宜配置兩套光纖分相電流差動保護作為主保護，同時應配有包含過負荷報警功能的完整的后備保護。6） 雙重化配置的線路主保護、后備保護、過電壓保護、遠方跳閘保護的交流電壓回路、電流回路、直流電源、開關量輸入、跳閘回路、起動遠跳和遠方信號傳輸通道均應彼此完全獨立沒有電氣聯系。7） 雙重化配置的線路保護每套保護只作用于斷路器的一組跳閘線圈。8） 線路主保護、后備保護應起動斷路器失靈保護。35kV母線保護配置原則1） 每條500kV母線按遠景配置雙套母線保護，對500kV一個半斷路器接線方式，母線保護不設電壓閉鎖元件。2） 雙重化配置的母線保護的交流電流回路、直流電源、開關量輸入、跳閘回路均應彼此完全獨立沒有電氣聯系。3） 每套母線保護只作用于斷路器的一組跳閘線圈。4） 母線側的斷路器失靈保護需跳母線側斷路器時，通過起動母差實現。35kV斷路器保護配置原則1） 一個半斷路器接線的500kV斷路器保護按斷路器單元配置，每臺斷路器配置一面斷路器保護屏（柜）。2） 當出線設有隔離開關時，應配置雙套短引線保護。3） 重合閘溝三跳回路在斷路器保護中實現。4） 斷路器三相不一致保護應由斷路器本體機構完成。5） 斷路器的跳、合閘壓力閉鎖和壓力異常閉鎖操作均由斷路器本體機構實現，分相操作箱僅保留重合閘壓力閉鎖回路。6） 斷路器防跳功能應由斷路器本體機構完成。2.3短路電流在三相系統中可能發生的短路有：1、三相短路f（3）2、兩相短路f（2）3、兩相接地短路f（1,1）。三相短路也稱為對稱短路，系統各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態。其它類型的短路都是不對稱的路。電力系統的運行經驗表明,在各種類型的短路中，單相短路占大多數，兩相短路較少，三相短路機會最少。從短路計算方法來看，一切不對稱短路的計算在采用對稱分量法后，都歸結為對稱短路的計算。短路計算的目的：1） 選擇有足夠機械穩定度和熱穩定度的電氣設備，為了合理的配置各種繼電保護和自動裝置并正確整定其參數，必須對電力網中發生的各種短路進行計算和分析.在這些計算中不但要知道故障支路中的電流值，還必須知道在網絡中的分布情況.有時還要知道系統中某些節點的電壓值。2） 在設計和選擇發電廠和電力系統電氣主接線時，為了比較各種不同方案的接線圖，確定是否需要采取限制短路電流的措施，都要進行必要的短路電流計算。3） 進行電力系統暫態穩定計算，研究短路對用戶工作的影響等，也包含有一部分短路計算。4） 在實際工作中，根據一定的任務進行短路計算時必須首先確定計算條件.所謂計算條件是指短路發生時系統的運行方式，短路的類型和發生地點，以及短路發生后所采取的措施。2.3.1主要參數1）發電機額定容量KW額定電壓KV功率因數暫態電抗X”d標幺電抗X△*F30006.30.650.255.42表2-1發電機參數2）主變壓器額定容量KVA接線組別短路電壓Ud%標幺電抗X*B7500Yn，A10.51.420000Yn，A0.5500.35表2-2主變壓器參數最大運行方式：A電站的兩臺機組全部投入運行。最小運行方式：A電站只有一臺機組投入運行。2.3.2短路電流計算在計算短路電流時，首先求出短路點前各供電元件的電抗值，并通過給出的系統接線圖，做出其等效電抗圖，并假設有關的短路點。系統中元件包括發電機、變壓器、電抗器及架空線路（包括電纜線路）等。首先選擇基準值，取全系統的基準功率S=100MVA。同時在工程計算中規定，各個電壓等級都以其平均額定電壓Van作為基準電壓VB。根據我國現行的電壓等級，各級平均額定電壓規定為：3.15,6.3,10.5,15.75,37,115,230，345,525（kv）。通過給出的原始資料主要參數表，可以計算出發電機、主變壓器和輸電線路的標幺阻抗值。簡化電路圖如下:圖2-1簡化電路圖圖2-1簡化電路圖X3,X6等于0,不考慮B變電所，電路可以簡化為圖2-2簡化電路圖最大運行方式：A電站的兩臺機組投入運行，中心變電所在地110kv母線上的系統等值標么電抗為0.225。X=X+X+X+X=5.11AK12 8 9 13Xsk=Xi=0.225X=X+X+X+X=5.11AK12 8 9 13X=X*X/(X+X)=0.216總SKAKSKAKy=1/X總二4.63最小運行方式：A電站的一臺機組投入運行，中心變電所在地110kv母線上的系統等值標么電抗為0.35。X=X=0.35 X=X+X+X+X=7.82SK1 AK12 8 9 10X^=Xsk*Xak/(Xsk+Xak)=0.335、.=1/X總二2.985最大運行方式下k2點短路時X=X+X=0.5 X=X+X+X=4.835SK1 12 AK8 9 13總電抗為X^=Xsk*Xak/(Xsk+Xak)=0.453L=1/X總二2.208最小運行方式下k2點短路時X=X+X=0.625 X=X+X+X=7.545SK1 12 AK8 9 10X^=Xsk*Xak/(Xsk+Xak)=0.577ZK2mln=1/X總a733最大運行方式下k3點短路時X=X+X+X=1.225X=X+X=4.11SK1 12 8 AK9 13總電抗為X=X*X/(X+X)=0.944總SKAKSKAKIK3m=1/X總二1.06最小運行方式下k3點短路時X=X+X+X=1.35X=X+X=6.67SK1 12 8 AK9 10總電抗為X^=Xsk*Xak/(XSK+XAK)=1.123IK3mln=1/X總二0.89最大運行方式下k4點短路時Xak=XXak=X13=2.71SK1 12 8 9總電抗為X總=Xsk*Xak/(Xsk+Xak)=1.333IK4m=1/X總二0.75最小運行方式下k4點短路時X=X+X+X+X=2.75 X=X=5.42SK1 12 8 9 AK10總電抗為X總=Xsk*Xak/(Xsk+Xak)=1.824Lm疽/X總二0.5482.4繼電保護整定計算6.3kv 35kv 35kv圖2-3整定簡化圖保護1的整定計算瞬時電流速斷保護I段的定值為Ii0PjKirlIK3m=1.25*1.06=1.325最小保護長度計算Xs.max=0.866*(Es/Ik2.)=10.675Xs.min=Esq"=9.674Xs.main=0.5*(Xs,max+Xs.min)=10.175檢驗：Li=1/K[0.866L-(KX-0.866X)/X]=23.15>0.15Lmin k ks.min s.max1故滿足要求；限時電流速斷保護II段的定值為與相鄰單回路的限時電流電壓速斷保護配合最小分支系數的值為K=(0.624+0.157)/0.624=1.252fz.minIn 二KIn/K=1.1X0.441/1.252=0.387KAop.1phop.3fz.min靈敏度校驗： Kn=I(2)%min/Inp1=0.753/0.387=1.95>1.3滿足要求動作時限t1n=ti^+At=1s定時限過電流保護III段的定值為I氣p1=KuirelKssILmax/Kre=1.15X20.11/0.85=0.298KA靈敏度校驗：作為近后備保護K=I(2)K/Im=0.753/0.298=2.53>1.3sen 2.min op.1滿足要求作為遠后備保護K技腿)%^/Imp1=(0.624+0.157)/0.298=2.621>1.2滿足要求保護III段動作時間tm=tml+At=2.5s+0.5s=3s對保護2的整定計算瞬時電流速斷保護I段的定值為Ii=KiI=1.25X(0.7+0.602)OP.3relK3.max=1.628KA最小保護長度計算Xxt.min=ES/I(3)k2.min=(37/"3)/(0.201+0.23)=49.565QXxt.max=ES/I(3)k2.max=(37/"3)/(0.72+0.37)=19.60Ql=1/K[0.866L-(KX-0.866X )/X]min rel rels.min s.max 1=[0.866X40-(1.25X49.565-0.866X19.6)/0.4]/1.25=-62.253KM不滿足要求采用瞬時電流電壓聯鎖速斷保護的定值為主要運行方式時的最大保護區是：LImain=L/KKR0.75L=0.75X40=30KM主要運行方式使得等效電阻：X.=(X.+X)/2=(49.565+19.60)/2=34.582Q電流元件動作電流值為Iii =E/(X+X1Li)=(37/"3)/(34.582+0.4X30)=0.459KAop.2S xt.main main電壓元件動作電壓值為Ui2="3Ii2X1Li?="3X0.459X0.4X30=9.54KVf.校驗：Llmax=XS.maxUlop.2/X1(UP-二19.60X9.54/0.4(37-9.54)=17.02KM<50%L不滿足要求Limin=(0.886Es-Xs“.p「/X^ip2=(0.886X37/"3-49.565X0.459)/(0.4X0.459)=-20.822KM 不滿足要求因此，保護2不裝設瞬時電流速斷I段保護。限時電流速斷保護II段的定值為Nop.2=1⑵Minden=(0.143+0.159)/1.3=0.232KA動作時限 t5ii=11]+^t=0.5s定時限過電流保護III段的定值為Iiii二KiiiKi/K=1.15X2X0.11/0.85=0.298KAop.2relssL.maxre靈敏度校驗：作為近后備保護K=i(2)K/Iiii=0.302/0.298=1.01<1.3不滿足要求sen 1.minop.2采用低電壓閉鎖定時限過電流保護的定值為電流元件動作電流值為Iiii =KI/K=1.2X0.11/0.85=0.155KAop.2kL.maxh電壓元件動作電壓值為Ui=KU/K=0.9X0.9X35/0.85=33.353KVop.2kg.minh靈敏度校驗K=I（2）K/Iiii=0.302/0.155=1.948>1.3滿足要求sen 1.minop.2保護III段動作時間tin=tml+At=1.5s+0.5s=2s2.5對保護的評價評價繼電保護主要是從選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個方面出發，看其是否滿足電力系統安全運行的要求，是否符合有關規程的規定。1） 選擇性在三段式電流保護中，電流速斷保護的選擇性是靠動作電流來實現的；限時電流速斷保護和過電流保護則是靠動作電流和動作時限來實現的。它們在35kV及以下的單側電源輻射形電網中具有明顯的選擇性，但在多電源網絡或單電源環網中，則只有在某些特殊情況下才能滿足選擇性要求。2） 速動性I電流速斷保護以保護固有動作時限動作于跳閘；II限時電流速斷保護動作時限一般在0.5S以內，因而動作迅速是這兩種保護的優點。iii過電流保護動作時限較長，特別是靠近電源側的保護動作時限可能長達幾秒，這是過電流保護的主要缺點。3） 靈敏性I電流速斷保護不能保護本線路全長，且保護范圍受系統運行方式影響較大；II限時電流速斷保護雖能保護本線路全長，但靈敏性依然要受系運行方式的影響；III過電流保護因