三段式距离保护设计

继电保护课程设计题 目: 三段式距离保护设计 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 电气F1302 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 评语及成绩：指导教师： 日 期：电力系统继电保护 课程设计任务书专业班级电气F1306组别第二组题目三段式距离保护设计课程性质工程设计课题来源自拟指导教师康建伟设计规定1.保护配置设计；2.进行整定计算（包括短路电流、电压或阻抗计算，主保护整定计算和后备保护整定计算）；3.设备选择及原理图；4.保护评价。阐明书规定1.设计原始材料；2.计算措施简介；3.硬件设计及成果分析；4.总结；5参照文献。算例发电机以发变组接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台，T5和T6也许运行1台或2台。参数为：UN=115KV、X1G1=X1G2=15，X1G3=X1G4=10，X1T1=X1T2=X1T3=X1T4=10，X1T5=X1T6=20，X0T5=X0T6=40，X0T1=X0T2=X0T3=X0T4=30，LA-B=60km，LB-C=40km，X1=X2=0.4/km,X0=1.2/km，线路阻抗角为75，IA-BLmax=IC-BLmax=300A，负荷功率因数角为30，Kss=1.2，Kre=1.2，Krel=0.85，Krel=0.75。变压器均装有迅速差动保护，请对4进行距离保护设计。审查意见系（教研室）主任签字： 年 月 日目录1.设计题目及资料31.1详细题目31.2完毕内容32分析课题设计内容32.1设计规程32.2保护配置42.2.1主保护配置42.2.2后备保护配置53路电流及残压计算53.1等效电路建立53.2保护短路点选用63.3短路电流计算63.3.1最大运行方式短路电流计算63.3.2最小运行方式短路电流计算64保护配合及整定计算74.1保护4距离保护整定与校验74.1.1保护4距离保护第I段整定74.1.2保护4距离保护第II段整定74.1.3保护4距离保护第III段整定：85继电保护设备选择95.1互感器选择95.1.1电流互感器选择95.1.2电压互感器选择115.2继电器选择125.2.1按使用环境选型125.2.2按输入信号不一样确定继电器种类125.2.3输入参量选定125.2.4根据负载状况选择继电器触点种类和容量126二次展开图绘制136.1保护测量回路136.1.1 绝对值比较原理实现136.2保护跳闸回路156.2.1 起动回路156.2.2 测量回路166.2.3逻辑回路167对距离保护评价168设计心得17参 考 文 献171.设计题目及资料1.1详细题目发电机以发变组接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台，T5和T6也许运行1台或2台。参数为：UN=115KV、X1G1=X1G2=15，X1G3=X1G4=10，X1T1=X1T2=X1T3=X1T4=10，X1T5=X1T6=20，X0T5=X0T6=40，X0T1=X0T2=X0T3=X0T4=30，LA-B=60km，LB-C=40km，X1=X2=0.4/km,X0=1.2/km，线路阻抗角为75，IA-BLmax=IC-BLmax=300A，负荷功率因数角为30，Kss=1.2，Kre=1.2，Krel=0.85，Krel=0.75。变压器均装有迅速差动保护，请对4进行距离保护设计。1.2完毕内容我们要完毕内容是实现对线路距离保护。距离保护是运用短路时电压、电流同步变化特性，测量电压与电流比值，反应故障点到保护安装处距离而工作保护。2分析课题设计内容2.1设计规程 在距离保护中应满足一下四个规定，即可靠性、选择性、速动性和敏捷性。这几种之间，紧密联络，既矛盾又统一，必须根据详细电力系统运行重要矛盾和矛盾重要方面，配置、配合、整定每个电力原件继电保护。充足发挥和运用继电保护科学性、工程技术性，使继电保护为提高电力系统运行安全性、稳定性和经济性发挥最大效能。可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护性能最主线规定。所谓安全性，是规定继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动作。所谓信赖性，是规定继电保护在规定保护范围内发生了应当动作故障时可靠动作，即不发生拒绝动作。安全性和信赖性重要取决于保护装置自身制造质量、保护回路连接和运行维护水平。一般而言，保护装置构成原件质量越高、回路接线越简朴，保护工作就越可靠。同步，对调试、整定，良好运行维护以及丰富运行经验，对于提高保护可靠性具有重要作用。继电保护选择性是指保护装置动作时，在也许最小区间内将故障从电力系统中断开，最大程度保证系统中无端障部分仍能继续安全运行。它包括两种意思：其一是只应有装在故障元件上保护装置动作切除故障；其二是要力争相邻原件保护装置对它起后备保护作用。继电保护速动性是指尽量快切出故障，以减少设备及顾客在大短路电流、低电压下运行时间，减少设备损坏程度，提高电力系统并列运行稳定性。动作迅速而又能满足选择性规定保护装置，一般构造都比较复杂，价格比较昂贵，对大量中、低压电力原件，不一定都采用高速动作保护。对保护速动性规定保护装置，一般构造都比较复杂，价格比较昂贵，对大量中、低压电力原件详细状况，经技术经济比较后确定。继电保护敏捷性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态能力。满足敏捷性规定保护装置应当是在规定保护范围内部故障时，在系统任意运行条件下，无论短路点位置、短路类型怎样以及短路点与否有过渡电阻，当发生短路时都能敏锐感觉、对反应。敏捷性一般用敏捷系数或敏捷度来衡量，增大敏捷度，增长了保护动作信赖性，但有时与安全性相矛盾。对各类保护敏捷系数规定都作了详细规定，一般规定敏捷系数在1.22之间。以上四个基本规定是评价和研究继电保护性能基础，在它们之间，既有矛盾一面，又要根据被保护原件在电力系统中作用，使以上四个基本规定在所配置保护中得到统一。继电保护科学研究、设计、制造和运行大部分工作也是围绕怎样处理好这四者辩证统一关系进行。相似原理保护装置在电力系统不一样位置安装时怎样配置对应继电保护，才能最大程度地发挥被保护电力系统运行效能，充足体现着继电保护工作科学性和继电保护工程实践技术性。2.2保护配置2.2.1主保护配置距离保护主保护是距离保护段和距离保护段。（1）距离保护第段距离保护第段是瞬时动作，是保护自身固有动作时间。以保护2为例，其第段保护本应保护线路A-B全长，即保护范围为全长100，然而实际上却是不也许，由于当线路B-C出口处短路时，保护2第段不应动作，为此，其启动阻抗整定值必须躲开这一点短路时所测量到阻抗,整定阻抗 式中电压互感器一次侧额定电压。选择时，满足即可。（2）电压互感器二次侧额定电压选择电压互感器二次侧额定线间电压为100V，要和所接用仪表或继电器相适应。（3）电压互感器种类和型式选择电压互感器种类和型式应根据装设地点和使用条件进行选择，例如：在6-35kV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式；110-220kV配电装置一般采用串级式电磁式电压互感器；220kV及其以上配电装置，当容量和精确级满足规定期，也可采用电容式电压互感器。（4）精确级选择和电流互感器同样，供功率测量、电能测量以及功率方向保护用电压互感器应选择0.5级或1级，只供估计被测值仪表和一般电压继电器选用3级电压互感器为宜。（5）按精确级和额定二次容量选择首先根据仪表和继电器接线规定选择电压互感器接线方式，并尽量将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所接仪表精确级和容量选择互感器精确级额定容量。有关电压互感器精确级选择原则，可参照电流互感器精确级选择。一般供功率测量、电能测量以及功率方向保护用电压互感器应选择0.5级或1级，只供估计被测值仪表和一般电压继电器选用3级电压互感器为宜。电压互感器额定二次容量（对应于所规定精确级），应不不不小于电压互感器二次负荷，即。 式中各仪表视在功率、有功功率和无功功率。各仪表功率因数。假如各仪表和继电器功率因数相近，或为了简化计算起见，也可以将各仪表和继电器视在功率直接相加，得出不小于近似值，它若不超过，则实际值更能满足式子规定。由于电压互感器三相负荷常不相等，为了满足精确级规定，一般以最大相负荷进行比较。计算电压互感器各相负荷时，必须注意互感器和负荷接线方式。因此本题中电压互感器型号为JDZJ-3。5.2继电器选择5.2.1按使用环境选型使用环境条件重要指温度（最大与最小）、湿度（一般指40摄氏度下最大相对湿度）、低气压（使用高度1000米如下可不考虑）、振动和冲击。此外，尚有封装方式、安装措施、外形尺寸及绝缘性等规定。由于材料和构造不一样，继电器承受环境力学条件各异，超过产品原则规定环境力学条件下使用，有也许损坏继电器，可按整机环境力学条件或高一级条件选用。对电磁干扰或射频干扰比较敏感装置周围，最佳不要选用交流电鼓励继电器。选用直流继电器要选用带线圈瞬态克制电路产品。那些用固态器件或电路提供鼓励及对尖峰信号比较敏感地地方，也要选择有瞬态克制电路产品。5.2.2按输入信号不一样确定继电器种类按输入信号是电、温度、时间、光信号确定选用电磁、温度、时间、光电继电器，这是没有问题。这里尤其阐明电压、电流继电器选用。若整机供应继电器线圈是恒定电流应选用电流继电器，是恒定电压值则选用电压继电器。5.2.3输入参量选定与顾客亲密有关输入量是线圈工作电压（或电流），而吸合电压（或电流）则是继电器制造厂控制继电器敏捷度并对其进行判断、考核参数。对顾客来讲，它只是一种工作下极限参数值。控制安全系数是工作电压（电流）/吸合电压（电流），假如在吸合值下使用继电器，是不可靠、不安全，环境温度升高或处在振动、冲击条件下，将使继电器工作不可靠。整机设计时，不能以空载电压作为继电器工作电压根据，而应将线圈接入作为负载来计算实际电压，尤其是电源内阻大时更是如此。当用三极管作为开关元件控制线圈通断时，三极管必须处在开关状态，对6VDC如下工作电压继电器来讲，还应扣除三极管饱和压降。当然，并非工作值加得愈高愈好，超过额定工作值太高会增长衔铁冲击磨损，增长触点回跳次数，缩短电气寿命，一般，工作值为吸合值1.5倍，工作值误差一般为10%。5.2.4根据负载状况选择继电器触点种类和容量国内外长期实践证明，约70%故障发生在触点上，这足见对选择和使用继电器触点非常重要。触点组合形式和触点组数应根据被控回路实际状况确定。动合触点组和转换触点组中动合触点对，由于接通时触点回跳次数少和触点烧蚀后赔偿量大，其负载能力和接触可靠性较动断触点组和转换触点组中动断触点对要高，整机线路可通过对触点位置合适调整，尽量多用动合触点。根据负载容量大小和负载性质（阻性、感性、容性、灯载及马达负载）确定参数十分重要。认为触点切换负荷小一定比切换负荷大可靠是不对，一般说，继电器切换负荷在额定电压下，电流不小于100mA、不不小于额定电流75%最佳。电流不不小于100mA会使触点积碳增长，可靠性下降，故100mA称作试验电流，是国内外专业原则对继电器生产厂工艺条件和水平考核内容。由于一般继电器不具有低电平切换能力，用于切换50mV、50A如下负荷继电器订货，顾客需注明，必要时应请继电器生产厂协助选型。继电器触点额定负载与寿命是指在额定电压、电流下，负载为阻性动作次数，当超过额定电压时，可参照触点负载曲线选用。当负载性质变化时，其触点负载能力将发生变动。 6二次展开图绘制6.1保护测量回路对于动作于跳闸继电保护功能来说，最为重要是判断出故障处在规定保护区内还是保护区外，至于区内或区外详细位置，一般并不需要确切懂得。可以用两种措施来实现距离保护。一种是首先精确地测量出，然后再将它与事先确定动作进行比较。当落在动作区之内时，判为区内故障，给出动作信号；当落在动作区之外时，继电器不动作。另一种措施不需要精确测出，只需间接地判断它是处在动作边界之外还是处在动作边界之内，即可确定继电器动作或不动作。6.1.1 绝对值比较原理实现 如前所述，绝对值比较一般动作体现式如式所示。绝对值比较式阻抗元件，既可以用阻抗比较方式实现，也可以用电压比较方式实现。该式两端同乘以测量电流，并令，,则绝对值比较动作条件又可以表达为 式称为电压形式绝对值比较方程。电路图如图6.1所示。图6.1 绝对值比较电压形成6.1.2 相位比较原理实现相位比较原理阻抗元件动作条件一般体现式如式所示，相角体现式分子、分母同乘以，并令，则相位比较动作条件又可以表达为式称为电压形式相位比较方程。电路图如图6.2所示。图6.2 相位比较电压形成6.2保护跳闸回路三段式距离保护重要由测量回路、起动回路和逻辑回路三部分构成，如图6.3所示。 图6.3保护跳闸回路6.2.1 起动回路 起动回路重要由起动元件构成，起动元件可由电流继电器、阻抗继电器、负序电流继电器或负序零序电流增量继电器构成。实践证明，负序零序电流增量继电器动作可靠、敏捷度高，同步还可兼起断线闭锁保护作用。正常运行时，整套保护处在未起动状态，虽然测量元件动作也不会产生误跳闸。起动部分用来在短路时起动整套保护，即解除闭锁，容许1、和通过与门和去跳闸。起动部分启动后，起动时间电路，在0.1s时间内（开放时间内）容许距离段跳闸。超过0.1s时动作，首先通过严禁门闭锁距离段，另首先起动切换继电器，对于各段或各相有公用阻抗继电器距离保护装置，进行段别或相别切换。6.2.2 测量回路 测量回路段和段，由公用阻抗继电器1、构成，而第段由测量阻抗继电器构成。测量回路是测量短路点到保护安装处距离，用以判断故障处在那一段保护范围。6.2.3逻辑回路逻辑回路重要由门电路和时间电路构成。与门电路包括与门、或门和严禁门,用以分析判断与否应当跳闸。7对距离保护评价从对继电保护所提出基本规定来评价距离保护，可以得出如下几种重要结论：（1）根据距离保护工作原理，它可以在多电源复杂网络中保证动作选择性。（2）距离I段是瞬时动作，不过它只能保护线路全长80%85%，因此，两端合起来就使得在30%40%线路长度内故障不能从两端瞬时切除，在一端需通过0.5s延时才能切除。在220kV及以上电压网络中，这有时候不能满足电力系统稳定运行规定，因而，不能作为主保护来应用。（3）由于阻抗继电器同步反应于电压减少和电流增大而动作，因此，距离保护较电流、电压保护具有较高敏捷度。此外，距离I段保护范围不受系统运行方式变化影响，其他两段受到影响也比较小，因此，保护范围比较稳定。（4）由于保护范围中采用了复杂阻抗继电器和大量辅助继电器，再加上多种必要闭锁装置，因此接线复杂，可靠性比电流保护低，这也是它重要缺陷。8设计心得通过本次课程设计，使我愈加扎实掌握了有关电力系统继电保护方面知识，在设计过程中虽然碰到了某些问题，但通过一次有一次思索，一遍又遍检查终于找出了问题所在，也暴露出了前期我在这方面知识和经验上欠缺和局限性。实践出真相，通过亲手制作，使我们掌握知识不再是纸上谈兵。、过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不停发现错误，不停改正，不停领悟，不停收获。这次课程设计终于顺利完毕，在设计中碰到了许多问题，最终在同学们共同努力下，终于迎刃而解。参 考 文 献1 尹项根，曾克娥.电力系统继电保护原理与应用M.武汉: 华中科技大学出版社，.2 陈德树，张哲，尹项根.微机继电保护M.北京:中国电力出版社,.3 张保会,尹项根.电力系统继电保护M.北京:中国电力出版社,. 4电力工程设计手册 5电力系统继电保护原理 6电力系统继电保护与安全自动装置整定计算 7电力工程电气设计手册