繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì).doc

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告1 設(shè)計(jì)原始資料1.1 設(shè)計(jì)題目如下圖所示網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)參數(shù)為,圖1.1 設(shè)計(jì)參考系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)1.2 要完成的內(nèi)容本次設(shè)計(jì)要完成的內(nèi)容是對(duì)線路的保護(hù)5及的保護(hù)3處配置保護(hù)，通過(guò)整定計(jì)算，校驗(yàn)使用距離保護(hù)是否符合要求，并且為兩處選擇恰當(dāng)?shù)亩卧O(shè)備。 2 分析要設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容2.1 設(shè)計(jì)規(guī)程根據(jù)繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，一般情況下，對(duì)動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)在技術(shù)上有四條基本要求：可靠性、選擇性、速動(dòng)性、靈敏性。這幾個(gè)之間，緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一，必須根據(jù)具體電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每個(gè)電力原件的繼電保護(hù)。(1) 可靠性可靠性是繼電保護(hù)性能的最根本要求，它要求繼電保護(hù)在不需要它動(dòng)作時(shí)不誤動(dòng)；在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)不拒動(dòng)。一般而言，保護(hù)裝置的組成原件質(zhì)量越高、回路接線越簡(jiǎn)單，保護(hù)的工作越可靠。(2) 選擇性選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障從電力系統(tǒng)中斷開(kāi)，最大限度的保證系統(tǒng)中無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。為保證選擇性，除利用一定的延時(shí)使本線路的后備保護(hù)與主保護(hù)配合外還必須注意相鄰原件后備保護(hù)之間的正確配合。其一是上級(jí)元件后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間要大于下級(jí)元件后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。其二是上級(jí)元件后備保護(hù)的靈敏度要低于下級(jí)元件后備保護(hù)的靈敏度。(3) 速動(dòng)性速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大短路電流、低電壓下運(yùn)行的時(shí)間降低設(shè)備的損壞程度，提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。(4) 靈敏性靈敏性是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。在 GB 14285-2006繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程中，對(duì)各類保護(hù)的靈敏系數(shù)都做了具體的規(guī)定，一般要求靈敏系數(shù)在1.22之間。2.2 本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置2.2.1 主保護(hù)配置主保護(hù)選擇距離保護(hù)的段和距離段。2.2.2 后備保護(hù)配置為了作為相鄰線路的保護(hù)裝置和斷路器拒絕動(dòng)作的后備保護(hù)，同時(shí)也作為距離段與距離段的后備保護(hù)，還應(yīng)該裝設(shè)距離保護(hù)第段，其啟動(dòng)阻抗要按躲開(kāi)正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷阻抗來(lái)選擇，動(dòng)作時(shí)限還按照階梯時(shí)限特性來(lái)選擇，并使其比距離段保護(hù)范圍內(nèi)其他各保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限高出一個(gè),保證選擇性。3 保護(hù)的配合及整定計(jì)算3.1 距離保護(hù)5的整定與校驗(yàn)3.1.1 距離保護(hù)5的段整定(1) 線路的I段的整定阻抗為=0.85460.4=15.64式中 距離I段的整定阻抗； 被保護(hù)線路的長(zhǎng)度； 被保護(hù)線路單位長(zhǎng)度的阻抗；可靠系數(shù)。(2) 動(dòng)作時(shí)間：（第I段實(shí)際動(dòng)作時(shí)間為保護(hù)裝置固有的動(dòng)作時(shí)間）。3.1.2 距離保護(hù)5的段整定(1) 與相鄰線路距離保護(hù)I段相配合，線路的段的整定阻抗為(3.1)或者 (3.2)式中 線路對(duì)線路的最小分支系數(shù)，其求法如下:圖3.1 等效電路圖=1.9794于是 41.64或30.36取其中較小的，所以 (2) 靈敏度校驗(yàn)距離保護(hù)段，應(yīng)能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，本線路末端短路時(shí)，應(yīng)有足夠的靈敏度?？紤]到各種誤差因素，要求靈敏系數(shù)應(yīng)滿足 滿足要求。(3) 動(dòng)作時(shí)間，與相鄰線路距離I段保護(hù)配合，則有3.1.3 距離保護(hù)5的段整定(1)整定阻抗：按躲開(kāi)被保護(hù)線路在正常運(yùn)行條件下的最小負(fù)荷阻抗來(lái)整定計(jì)算的，采用全阻抗特性，所以有(3.3)其中 ，于是 (2) 靈敏度校驗(yàn)距離保護(hù)段，即作為本線路I、段保護(hù)的近后備保護(hù)，又作為相鄰下級(jí)線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，靈敏度應(yīng)分別進(jìn)行校驗(yàn)。作為近后備保護(hù)時(shí)，按本線路末端短路進(jìn)行校驗(yàn)，計(jì)算式為 滿足要求。作為遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，按相鄰線路末端短路進(jìn)行校驗(yàn)，計(jì)算式為滿足要求。(3) 動(dòng)作時(shí)間，與相鄰線路距離段保護(hù)配合，則。3.2 距離保護(hù)3的整定與校驗(yàn)3.2.1 距離保護(hù)3的段整定(1) 保護(hù)3的I段的整定阻抗為=0.85500.4=17式中 保護(hù)3距離I段的整定阻抗； 被保護(hù)線路的長(zhǎng)度； 被保護(hù)線路單位長(zhǎng)度的阻抗； 可靠系數(shù)。(2) 動(dòng)作時(shí)間為（第I段實(shí)際動(dòng)作時(shí)間為保護(hù)裝置固有的動(dòng)作時(shí)間）3.2.2 距離保護(hù)3的段整定(1) 與相鄰線路距離保護(hù)I段相配合，線路的段的整定阻抗為(3.4)線路對(duì)線路的最小分支系數(shù),這里為1。于是 (2) 靈敏度校驗(yàn)距離保護(hù)段，應(yīng)能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，本線路末端短路時(shí)，應(yīng)有足夠的靈敏度。考慮到各種誤差因素，要求靈敏系數(shù)應(yīng)滿足滿足要求。(3) 動(dòng)作時(shí)間，與相鄰線路距離I段保護(hù)配合，則。3.2.3 距離保護(hù)3的段整定(1) 整定阻抗：按躲開(kāi)被保護(hù)線路在正常運(yùn)行條件下的最小負(fù)荷阻抗來(lái)整定計(jì)算的，所以有(3.5)其中 ，于是 (2) 靈敏度校驗(yàn)距離保護(hù)段，即作為本線路I、段保護(hù)的近后備保護(hù)，又作為相鄰下級(jí)線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，靈敏度應(yīng)分別進(jìn)行校驗(yàn)。作為近后備保護(hù)時(shí)，按本線路末端短路進(jìn)行校驗(yàn)，計(jì)算式為 滿足要求。作為遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，按相鄰線路末端短路進(jìn)行校驗(yàn)，計(jì)算式為滿足要求。(3) 動(dòng)作時(shí)間，與相鄰線路距離段保護(hù)配合，則。4 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇4.1 互感器的選擇根據(jù)電流、電壓互感器安裝處的電網(wǎng)電壓、最大工作電流和安裝地點(diǎn)要求，采用額定電壓為110kV，額定電流為300A的油浸式瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)，電壓互感器電壓比為110/100kv，電流互感器電流比為300/5A，為保證測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度，互感器的準(zhǔn)確級(jí)選用0.5級(jí)的屋外型互感器。所選電流互感器的型號(hào)為L(zhǎng)CWB6-110B，電壓互感器的型號(hào)為JDZJ-3。4.2 繼電器的選擇(1)根據(jù)負(fù)載情況選擇繼電器觸點(diǎn)的種類與參數(shù)根據(jù)控制要求確定觸點(diǎn)組合形式，如需要的是常開(kāi)還是常閉觸點(diǎn)或轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)；根據(jù)負(fù)載性質(zhì)與容量大小確定觸點(diǎn)有關(guān)參數(shù)，如額定電壓、電流與容量。(2)按安裝工作位置、安裝方式及尺寸、重量的選擇5 三段式距離保護(hù)原理圖說(shuō)明(1) 測(cè)量元件：測(cè)量元件是距離保護(hù)最基本的原件，它的任務(wù)是正確的確定繼電保護(hù)裝設(shè)處到故障點(diǎn)的距離，測(cè)量元件是由阻抗繼電器完成的。圖4.1中Z 、Z、 Z為三段阻抗繼電保護(hù)裝置，各段距離保護(hù)均由接地阻抗繼電器和相間阻抗繼電器組成。距離保護(hù)、段是距離保護(hù)裝置的基本段，它們都應(yīng)具有方向性。距離保護(hù)段是后備段，對(duì)它主要要求是靈敏，整定條件是躲開(kāi)最小負(fù)荷阻抗。為了兼顧這兩個(gè)要求，應(yīng)采用相位特性較強(qiáng)的阻抗繼電器。 (2) 選相元件：當(dāng)距離保護(hù)裝置用在高壓輸電線路上時(shí)，因線路斷路器往往是分相操作的，需在單相短路時(shí)單相跳閘。圖4.1中SA、SB、SC、SD及相應(yīng)的邏輯電路接在跳閘回路中用來(lái)實(shí)現(xiàn)綜合跳閘任務(wù)。當(dāng)或區(qū)內(nèi)發(fā)生單相短路時(shí)，由于只有相應(yīng)的選相元件動(dòng)作，故障相單相跳閘，而當(dāng)距離段動(dòng)作不管是相間短路還是單相短路均能通過(guò)或門(mén)，及實(shí)現(xiàn)三相跳閘。當(dāng)發(fā)生距離或區(qū)內(nèi)相間故障時(shí)，也通過(guò)，實(shí)現(xiàn)三相跳閘。(3) 振蕩閉鎖元件：圖4.1中畫(huà)出的是一種系統(tǒng)擾動(dòng)后短時(shí)開(kāi)放，如果未發(fā)現(xiàn)、段區(qū)內(nèi)短路故障，則保護(hù)裝置進(jìn)入閉鎖，直到確認(rèn)系統(tǒng)未振蕩或振蕩消失再?gòu)?fù)歸的振蕩閉鎖方式。(4) 斷線閉鎖元件：所謂斷線閉鎖是指阻抗繼電器提供測(cè)量電壓的電壓互感器回路出現(xiàn)斷線失壓的故障時(shí)，要對(duì)阻抗繼電器的動(dòng)作狀態(tài)實(shí)行閉鎖。(5) 啟動(dòng)元件：正常運(yùn)行時(shí)，整套保護(hù)處于未起動(dòng)狀態(tài)，即使測(cè)量元件動(dòng)作也不會(huì)產(chǎn)生誤跳閘。起動(dòng)部分用來(lái)在短路發(fā)生時(shí)啟動(dòng)裝置。 圖4.1 三段式距離保護(hù)裝置原理方框圖6 對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)(1) 距離保護(hù)可以應(yīng)用在任何結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行方式多變的電力系統(tǒng)中，能有選擇的、較快的切除相間短路故障。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行方式多變，采用一般的電流、電壓保護(hù)不能滿足運(yùn)行要求時(shí)，則應(yīng)考慮采用距離保護(hù)裝置。(2) 由于同時(shí)利用了短路時(shí)電壓電流的變化特征，通過(guò)測(cè)量故障阻抗來(lái)確定故障所處的范圍，保護(hù)區(qū)穩(wěn)定，靈敏度高，動(dòng)作情況受電網(wǎng)運(yùn)行方式變化的影響小，能夠在多側(cè)電源的高壓及超高壓復(fù)雜電力系統(tǒng)中應(yīng)用。(3) 由于只利用了線路一側(cè)短路時(shí)電壓電流的變化特征，距離保護(hù)段的整定范圍為線路全長(zhǎng)的80%85%，這樣在雙側(cè)電源線路中有30%40%的區(qū)域內(nèi)故障時(shí)，只有一側(cè)的保護(hù)能無(wú)延時(shí)的動(dòng)作，另一側(cè)保護(hù)需要經(jīng)過(guò)0.5s的延時(shí)后跳閘；在220kV及以上電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)中，有時(shí)候不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性對(duì)短路切除快速性的要求。因而，有時(shí)還應(yīng)配備能夠全線快速切除故障的縱聯(lián)保護(hù)。(4) 相對(duì)于電流、電壓保護(hù)來(lái)說(shuō)，距離保護(hù)的構(gòu)成、接線和算法都比較復(fù)雜，裝置自身的可靠性較差。參考文獻(xiàn)1 徐建安.繼電保護(hù)整定計(jì)算M.北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.2 張保會(huì),尹項(xiàng)根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)(第二版)M.北京：中國(guó)電力出版社，2009.3 洪佩孫,李九虎.輸電線路距離保護(hù)M.北京：中國(guó)水利水電出版社，2008.4 賀家李,葛耀中.超高壓輸電線路故障分析與繼電保護(hù)M.北京:科學(xué)出版社,1987.8