输电线路的距离保护

课程设计题 目35kv输电线路的继电保护专业班级学号学生姓名指导教师目录第一章:任务的提出与方案的提出1.1 前言31.2 绪论41.3 摘要51.4 基本原理6 第二章：详细设计：2.1 最大负荷电流的计算72.2 短路电流的计算72.3 线路距离保护的设计7 第三章：总体设计3.1 距离保护的优缺点103.2 继电保护装置的选择103.3 结论.12 第四章：结束4.1 设计感言.224.2 参考文献.13第一章1.1 前言：电力系统继电保护作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要 包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。电能是现代社会中最重要、也是最方 便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同 电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户 需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可 靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠 的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力 系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次设计的任务主要包括了五大部 分，电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整 定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置 进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。1.2、绪论 （一）电力系统继电保护的作用电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危 险的故障是发生各种型式的短路。在发生短路时可能产生以下的后果.1. 通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏；2. 短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短 它们的使用寿命；3. 电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品 质量；4. 破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振动，甚至使整个系统瓦解； 电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。 例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高（一般又称过负荷），就 是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷，使元件载流部分和绝缘材料的温 度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，就可能发展成故障。此外，系统中出现功 率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发 生振荡等，都属于不正常运行状态。故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。事故，就是指系统或其 中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许 的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。系统事故的发生，除了由于自然条件的因素（如遭受雷击等）以外，一般者是由 于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起 的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的 维护和检修，就可能大大减少事故发生的机率，把事故消灭在发生之前。 在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障 一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的 最有效方法之一。摘要为给 35KV 单电源双环形回路电网进行继电保护设计，首先选择过电流保 护，对电网进行最大负荷路电流进行计算，然后再对其进行短路电流的计算整定 电流保护的整定值。在过电流保护不满足的情况下，相间故障选择距离保护，同 时在变压器中间的线路采取纵联保护，通过电力线路载波通道传递线路信息，保 证线路的安全。最后再确定继电保护所需要的装置名称，并且对其进行总结 关键词：继电保护 负荷电流 短路电流 整定计算 装置选择1.4 继电保护的基本原理 电流速断保护：对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护。 限时电流速断保护：用来切除本县线路上速断保护范围以外的故障，同时也能作 为速断保护的后备。过电流保护其启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的保护，当电流的幅值超过 最大负荷电流值是启动。距离保护：利用短路时电压.电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反 应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。输电线路的纵联保护：将线路一侧电气量信息传到另一侧去，两侧的电气量同时 比较.联合工作。1. 35KV 双回路接线图SK!2. 35KV 双回路线路的继电保护的原理图MN计算参数：Vn=35kv, x=0.4(Q / km),L=50(km),Vav=32.5kvcos 屮=0.82.1 最大负荷电流的计算：1, 2 段和 3, 4 段线路的阻抗值为：X=x*L=0.4*50=20(Q )1, 2 段和 3, 4 段负荷电流为：I12=I34Vav*Vav/(X*Vn cos屮)=32.5*32.5/(20*35*0.8)=1.886(KA)2.2 短路电流的计算：线路 1=2*112=2*1.886=3.772(KA)所以当K点或者L点发生短路的时候，流过12或者34的电流为Id=3.772(KA)2.3 继电保护距离保护的整定计算和校验断路器 1 距离保护的整定计算和校验1距离保护I段的整定计算(1)动作阻抗 对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。取 KK=0. 85Z=K Z“=0.85X 20=170；dz K 12(2) 动作时限距离保护 I 段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为 延时为零，即 t=0s2. 距离保护n段的整定计算和校验(1)动作阻抗：按下列三个条件选择。与相邻线路L2的保护的I段配合Z =KK(Z12+KKfZ )dzK 12fh min 34式中，取K=0. 85, Kk=0.8, Kf为保护2的I段末端发生短路时对保护2Kfh min而言的最小分支系数。当保护1的I段末端发生短路时，分支系数为：Kf=I /I =1fh min L3 L4于是Z =KJ(Z“+KKZ )=0.8X (20+0.85X 1 X20)=29.60；dzK 12fh min 34按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定Z =KK(Z12+KfZ )dz K 12fh min TC式中，取Kk=0.8, Kf为保护2的I段末端变压器低压侧出口发生短路时Kfh min对变压器低压侧出口而言的最小分支系数。当保护1的I段末端发生短路时，分 支系数为：Kf=I /I =1fh min L3 L4于是Z =K (Z +K Z )=0.7X(20+1X20)=280；dzK 12 fh min 34取以上二个计算值中最小者为n段整定值，即取Z =280；dz(2) 动作时间，与相邻保护1的I段配合，则tj=t4+At=0. 5 s 它能同时满足与相邻线路12和变压器保护配合的要求。(3) 灵敏性校验：Klm= Zd 7ZL3=28/20=1.41.25,满足要求。dz L33. 距离保护m段的整定计算和校验(1) 动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定Kzq=1.5,Kh=1.15,K =0.8，I=1.886KAKf maxZ =0.9Ue/1.732I=0.9 X 35/(1.732 X 1.886)=9.640f minf max于是：Z = Z /K Kh Kzq=9.64X0.8/ (1.5X1.15) =4.470dzf min K(2)动作时间：断路器2的动作时间为：t5= td +At=2+0. 5=2.5s5 dz(3) 灵敏性校验： 本线路末端短路时的灵敏系数为：Klm= Z 7Z12=4.47/0=b1. 5，满足要求dz12其中3 和 4断路器的整定保护的计算与1 和 2 的整定保护的计算相同3.1 距离保护的优缺点：主要优点：能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求；阻抗继电器是 同时反应电压的降低和电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有较高的 灵敏度。其中I段距离保护基本不受运行方式的影响，而II、III段受系统运行变 化的影响也较电流保护要小一些，保护区域比较稳定。主要缺点：不能实现全线瞬动。对双侧电源线路，将有全线的30%40% 的第II段时限跳闸，这对稳定有较高要求的超高压远距离输电系统来说是不能接 受的。阻抗继电器本身较长复杂，还增设了振荡闭锁装置，电压断线闭锁装置， 因此距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些。3.2根据以上优缺点的比较可以确定其设备的选择，选择设备如下：ZB01断路器触点及控制回路模拟箱ZB03数字式电秒表及开关组件ZB04空气开关组件ZB06光字牌ZB11DL24C/6电流继电器DZB-12B出口中间继电器DXM-2A信号继电器ZB12DL- 24C/2电流继电器DS-22时间继电器DXM-2A信号继电器ZB13DL-24C/0.6电流继电器DS-23时间继电器DXM-2A信号继电器ZB44可调电阻器16Q可调电阻器31.2QZB35存储式智能真有效值交流电流表DZB01-1变流器复归按钮交流电源单相自耦调压器可调电阻R1 2.6QDZB01 -2可调电阻Rf 220QDZB01直流操作电源总结本次设计是针对与 35KV 输电线路在短路故障类型的情况下进行的分析计 算和整定的。通过具体的短路电流的计算发现电流的三段式保护能满足要求，由 于本次设计涉及到短路电流的计算，这对本次设计增加了难度。在进行设计时首 先要将各元件参数标准化，而后对每一个保护线路未端短路时进行三相短路电流 的计算。在整定时对每一个保护分别进行电流保护的整定和距离保护的整定，并 且对其进行灵敏度较验。通过这次设计，在获得知识之余，还加强了个人的独立提出问题、思考问题、 解决问题能力，从中得到了不少的收获和心得。在思想方面上更加成熟，个人能 力有进一步发展，本次课程设计使本人对自己所学专业知识有了新了、更深层次 的认识。在这次设计中，我深深体会到理论知识的重要性，只有牢固掌握所学的 知识，才能更好的应用到实践中去。这次设计提高了我们思考问题、解决问题的 能力，它使我们的思维更加缜密，这将对我们今后的学习、工作大有裨益。此次课程设计能顺利的完成与同学和老师的帮助是分不开的，在对某些知识 模棱两可的情况下，多亏有同学的热心帮助才可以度过难关；更与老师的悉心教 导分不开，在有解不开的难题时，多亏老师们的耐心指导才使设计能顺利进行。在此衷心再次感谢老师的悉心教导和各位同学的帮助！参考文献1 电力工程设计手册（下）2 电力系统继电保护及安全自动整定计算3 吕继绍 电力系统继电保护设计原理 水利电力出版社4 孙国凯 霍利民 柴玉华 电力系统继电保护原理 中国水利水电出版社5 许建安 继电保护整定计算中国水利水电出版社6 何仰赞 电力系统分析（第三版）武汉：华中科技大学出版社 20027 崔家佩，孟庆炎，陈永芳，熊炳耀.电力系统继电保护与安全自动装置整定 计算北京：水利电力出版社，2002年.P194-226, P548-589.8 许建安，连晶晶.继电保护技术.北京：中国水利水电出版社,2004.7.P8-20, P183-211.9 李火元 电力系统继电保护与自动装置（第二版）.北京：中国电力出版 社， 2006.P65-220.10 尹项根，曾克娥.电力系统继电保护原理与应用（上册）.武汉：华中科 技大学出版社，2001年5月.P70-87,P278-294.11 贺家李，宋从矩电力系统继电保护原理 .北京：水利电力出版社， 1985 年.P9-56, P170-188.