继电保护课程设计.doc

电力系统继电保护课程设计报告1 设计原始资料1.1 设计题目如下图所示网络，系统参数为,图1.1 设计参考系统网络1.2 要完成的内容本次设计要完成的内容是对线路的保护5及的保护3处配置保护，通过整定计算，校验使用距离保护是否符合要求，并且为两处选择恰当的二次设备。 2 分析要设计的课题内容2.1 设计规程根据继电保护在电力系统中所担负的任务，一般情况下，对动作于跳闸的继电保护在技术上有四条基本要求：可靠性、选择性、速动性、灵敏性。这几个之间，紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体电力系统运行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每个电力原件的继电保护。(1) 可靠性可靠性是继电保护性能的最根本要求，它要求继电保护在不需要它动作时不误动；在规定的保护范围内发生故障时不拒动。一般而言，保护装置的组成原件质量越高、回路接线越简单，保护的工作越可靠。(2) 选择性选择性是指保护装置动作时，在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限度的保证系统中无故障部分仍能继续安全运行。为保证选择性，除利用一定的延时使本线路的后备保护与主保护配合外还必须注意相邻原件后备保护之间的正确配合。其一是上级元件后备保护的动作时间要大于下级元件后备保护的动作时间。其二是上级元件后备保护的灵敏度要低于下级元件后备保护的灵敏度。(3) 速动性速动性是指保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间降低设备的损坏程度，提高电力系统并列运行的稳定性。(4) 灵敏性灵敏性是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。在 GB 14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程中，对各类保护的灵敏系数都做了具体的规定，一般要求灵敏系数在1.22之间。2.2 本设计的保护配置2.2.1 主保护配置主保护选择距离保护的段和距离段。2.2.2 后备保护配置为了作为相邻线路的保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为距离段与距离段的后备保护，还应该装设距离保护第段，其启动阻抗要按躲开正常运行时的负荷阻抗来选择，动作时限还按照阶梯时限特性来选择，并使其比距离段保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个,保证选择性。3 保护的配合及整定计算3.1 距离保护5的整定与校验3.1.1 距离保护5的段整定(1) 线路的I段的整定阻抗为=0.85460.4=15.64式中 距离I段的整定阻抗； 被保护线路的长度； 被保护线路单位长度的阻抗；可靠系数。(2) 动作时间：（第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间）。3.1.2 距离保护5的段整定(1) 与相邻线路距离保护I段相配合，线路的段的整定阻抗为(3.1)或者 (3.2)式中 线路对线路的最小分支系数，其求法如下:图3.1 等效电路图=1.9794于是 41.64或30.36取其中较小的，所以 (2) 灵敏度校验距离保护段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足 满足要求。(3) 动作时间，与相邻线路距离I段保护配合，则有3.1.3 距离保护5的段整定(1)整定阻抗：按躲开被保护线路在正常运行条件下的最小负荷阻抗来整定计算的，采用全阻抗特性，所以有(3.3)其中 ，于是 (2) 灵敏度校验距离保护段，即作为本线路I、段保护的近后备保护，又作为相邻下级线路的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为 满足要求。作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为满足要求。(3) 动作时间，与相邻线路距离段保护配合，则。3.2 距离保护3的整定与校验3.2.1 距离保护3的段整定(1) 保护3的I段的整定阻抗为=0.85500.4=17式中 保护3距离I段的整定阻抗； 被保护线路的长度； 被保护线路单位长度的阻抗； 可靠系数。(2) 动作时间为（第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间）3.2.2 距离保护3的段整定(1) 与相邻线路距离保护I段相配合，线路的段的整定阻抗为(3.4)线路对线路的最小分支系数,这里为1。于是 (2) 灵敏度校验距离保护段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足满足要求。(3) 动作时间，与相邻线路距离I段保护配合，则。3.2.3 距离保护3的段整定(1) 整定阻抗：按躲开被保护线路在正常运行条件下的最小负荷阻抗来整定计算的，所以有(3.5)其中 ，于是 (2) 灵敏度校验距离保护段，即作为本线路I、段保护的近后备保护，又作为相邻下级线路的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为 满足要求。作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为满足要求。(3) 动作时间，与相邻线路距离段保护配合，则。4 继电保护设备的选择4.1 互感器的选择根据电流、电压互感器安装处的电网电压、最大工作电流和安装地点要求，采用额定电压为110kV，额定电流为300A的油浸式瓷箱式绝缘结构，电压互感器电压比为110/100kv，电流互感器电流比为300/5A，为保证测量仪表的准确度，互感器的准确级选用0.5级的屋外型互感器。所选电流互感器的型号为LCWB6-110B，电压互感器的型号为JDZJ-3。4.2 继电器的选择(1)根据负载情况选择继电器触点的种类与参数根据控制要求确定触点组合形式，如需要的是常开还是常闭触点或转换触点；根据负载性质与容量大小确定触点有关参数，如额定电压、电流与容量。(2)按安装工作位置、安装方式及尺寸、重量的选择5 三段式距离保护原理图说明(1) 测量元件：测量元件是距离保护最基本的原件，它的任务是正确的确定继电保护装设处到故障点的距离，测量元件是由阻抗继电器完成的。图4.1中Z 、Z、 Z为三段阻抗继电保护装置，各段距离保护均由接地阻抗继电器和相间阻抗继电器组成。距离保护、段是距离保护装置的基本段，它们都应具有方向性。距离保护段是后备段，对它主要要求是灵敏，整定条件是躲开最小负荷阻抗。为了兼顾这两个要求，应采用相位特性较强的阻抗继电器。 (2) 选相元件：当距离保护装置用在高压输电线路上时，因线路断路器往往是分相操作的，需在单相短路时单相跳闸。图4.1中SA、SB、SC、SD及相应的逻辑电路接在跳闸回路中用来实现综合跳闸任务。当或区内发生单相短路时，由于只有相应的选相元件动作，故障相单相跳闸，而当距离段动作不管是相间短路还是单相短路均能通过或门，及实现三相跳闸。当发生距离或区内相间故障时，也通过，实现三相跳闸。(3) 振荡闭锁元件：图4.1中画出的是一种系统扰动后短时开放，如果未发现、段区内短路故障，则保护装置进入闭锁，直到确认系统未振荡或振荡消失再复归的振荡闭锁方式。(4) 断线闭锁元件：所谓断线闭锁是指阻抗继电器提供测量电压的电压互感器回路出现断线失压的故障时，要对阻抗继电器的动作状态实行闭锁。(5) 启动元件：正常运行时，整套保护处于未起动状态，即使测量元件动作也不会产生误跳闸。起动部分用来在短路发生时启动装置。 图4.1 三段式距离保护装置原理方框图6 对距离保护的评价(1) 距离保护可以应用在任何结构复杂、运行方式多变的电力系统中，能有选择的、较快的切除相间短路故障。在电网结构复杂，运行方式多变，采用一般的电流、电压保护不能满足运行要求时，则应考虑采用距离保护装置。(2) 由于同时利用了短路时电压电流的变化特征，通过测量故障阻抗来确定故障所处的范围，保护区稳定，灵敏度高，动作情况受电网运行方式变化的影响小，能够在多侧电源的高压及超高压复杂电力系统中应用。(3) 由于只利用了线路一侧短路时电压电流的变化特征，距离保护段的整定范围为线路全长的80%85%，这样在双侧电源线路中有30%40%的区域内故障时，只有一侧的保护能无延时的动作，另一侧保护需要经过0.5s的延时后跳闸；在220kV及以上电压等级的网络中，有时候不能满足电力系统稳定性对短路切除快速性的要求。因而，有时还应配备能够全线快速切除故障的纵联保护。(4) 相对于电流、电压保护来说，距离保护的构成、接线和算法都比较复杂，装置自身的可靠性较差。参考文献1 徐建安.继电保护整定计算M.北京：中国水利水电出版社，2001.2 张保会,尹项根.电力系统继电保护(第二版)M.北京：中国电力出版社，2009.3 洪佩孙,李九虎.输电线路距离保护M.北京：中国水利水电出版社，2008.4 贺家李,葛耀中.超高压输电线路故障分析与继电保护M.北京:科学出版社,1987.8