電力系統繼電保護課程設計

指導教師評語

報告（30）

總成績

修改（40）

平時（30）

專

業：

電氣工程及其自動化

班

級：

電氣

XXX

姓

名：

XXXX

學

號：

XXXXXXXXX

指導教師：

XXXX

XX大學自動化與電氣工程學院

2012

年X

月

X日

設計原始資料

1.1

具體題目

系統接線圖如下圖，發電機以發電機-變壓器組方式接入系統，開機方式為兩側各開1臺機，變壓器T6

1臺運行。參數為：

線路阻抗。

系統接線圖

試對1、2進行零序保護的設計。

1.2

要完成的內容

⑴

請畫出所有元件全運行時三序等值網絡圖，并標注參數；

⑵

分別求出1、2零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的定值，并校驗靈敏度；

⑶

保護1、2零序Ⅰ、Ⅱ是否需要方向元件。

分析要設計的課題內容（保護方式的確定）

2.1

設計規程

繼電保護裝置應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求，110~220kV有效接地電力網線路，應按下列規定裝設反應接地短路和相間短路的保護裝置。

⑴

對于接地短路：

①

裝設帶方向和不帶方向的階段式零序電流保護；

②

零序電流保護不能滿足要求時，可裝設接地距離保護，并應裝設一段或兩段零序電流保護作為后備保護。

⑵

對于相間短路：

①

單側電源單回線路，應裝設三相多段式電流或電壓保護，如不能滿足要求，則應裝設距離保護；

②

雙側電源線路宜裝設階段式距離保護。

2.2

本設計的保護配置

2.2.1

主保護配置

電力系統正常運行時是三相對稱的，其零序、負序電流值理論上是零。多數的短路故障是不對稱的，其零、負序電流電壓會很大，利用故障的不對稱性可以找到正常與故障的區別，并且這種差別是零與很大值得比較，差異更為明顯。所以零序電流保護被廣泛的應用在110kV及以上電壓等級的電網中。

2.2.2

后備保護配置

距離保護是利用短路發生時電壓、電流同時變化的特征，測量電壓與電流的比值，該比值反應故障點到保護安裝處的距離，如果短路點距離小于整定值，則保護裝置動作。

在保護1、2、3和4處配備三段式距離保護，選用接地距離保護接線方式和相間距離保護接線方式。

短路電流及殘壓計算

3.1

等效電路的建立

將本題中的系統簡化成三序電壓等值網絡，即正序網絡如圖1所示；負序網絡如圖2所示；零序網絡，圖3所示。

圖3.1

正序網絡

圖3.2

負序網絡

圖3.3

零序網絡

3.2

保護短路點的選取

母線A處分別發生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護2的最大零序電流。

母線B處分別發生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護1和4的最大零序電流。

母線C處分別發生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護3的最大零序電流。

3.3

短路電流的計算

整理線路參數

⑴

B母線分別發生單相接地和兩相接地短路時的等值網絡。

單相接地短路時，故障端口正序阻抗為

故障端口負序阻抗為

故障端口零序阻抗為

單相接地短路時

==1.5443(kA)

兩相接地短路時

==1.6192(kA)

⑵

A母線分別發生單相接地和兩相接地短路時的等值網絡。

故障端口正序阻抗為

故障端口負序阻抗為

故障端口零序阻抗為

單相接地短路時

兩相接地短路時

⑶

C母線分別發生單相接地和兩相接地短路時的等值網絡。單相接地短路時，故障端口正序阻抗為

故障端口負序阻抗為

故障端口零序阻抗為

單相接地短路時

兩相接地短路時

保護的配合及整定計算

4.1

主保護的整定計算

4.1.1

動作值（如動作電流）

⑴

1零序Ⅰ段躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時出現的最大零序電流

⑵

1零序Ⅱ段與下一條線路Ⅰ段配合，即與3的Ⅰ段配合分支系數

⑶

2零序Ⅰ段躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時出現的最大零序電流

4.1.2

動作時間

保護1的Ⅰ段和2的Ⅰ段均為零序速斷電流保護，故動作時間均為0s,保護1的Ⅱ段為限時零序電流速斷，比Ⅰ段延遲一個△t,故保護1的Ⅱ段的動作時間為0.5s。

4.1.3

靈敏度校驗

4.2

后備保護的整定計算

4.2.1

動作值（如動作電流）

⑴

保護1的Ⅲ段保護按躲開末端最大不平衡電流

⑵

保護2的Ⅲ段保護按躲開末端最大不平衡電流

4.2.2

動作時間

保護1的Ⅲ段保護與下段線路配合，動作時間比Ⅱ段的動作時間延遲△t，故動作時間為1s。

4.2.3

靈敏度校驗

保護1的Ⅲ段保護,作為近后備保護

滿足要求

作為遠后備保護

滿足要求

保護2的Ⅲ段保護,作為近后備保護

滿足要求

綜上可知：在零序電流保護的配置和保護中，保護1有I段、II段和III段，而保護2只配置I段、III段保護，整個系統的安全穩定運行。

繼電保護設備的選擇

電流互感器TA是將一次系統大電流轉變為二次系統小電流的設備。選擇電流互感器時，應根據安裝地點和安裝方式選擇其型式。

⑴

種類和型式的選擇。35kV及以上配電裝置宜采用油浸瓷箱式絕緣結構的獨立式配電裝置。

⑵

一次回路額定電壓和電流的選擇。一次回路額定電壓和應滿足：

一般情況下可按變壓器額定電流的1/3進行選擇。

⑶

準確級和額定容量的選擇。對測量精確度要求較大的大容量發電機、系統干線、發電企業上網電量等宜用0.2級；裝于重要回路的互感器，準確級采用0.2~0.5級。根據以上分析，選LJBJ-110kV干式電流互感器。

二次展開原理圖的繪制

6.1

保護測量電路

保護1交流測量回路如圖6.1,直流測量回路如圖6.2；保護2交流測量回路如圖6.3，直流測回路如圖6.4。

圖6.1

保護1交流測量回路

圖6.2

保護1直流測量回路

圖6.3

保護2交流測量回路

圖6.4

保護2直流測量回路

6.2

保護跳閘電路

保護1跳閘回路如圖6.1，保護2跳閘回路如圖6.2。

圖6.5

保護1跳閘回路

圖6.6

保護2跳閘回路

保護的評價（結論）

對零序電流保護的評價：零序電流保護通常由多段組成，一般是四段式，并可根椐運行需要增減段數。為了某些運行情況的需要，也可設置兩個一段或二段，以改善保護的效果。接地距離保護的一般是二段式，一般都是以測量下序阻抗為基本原理。接地距離保護的保護性能受接地電阻大小的影響很大。

當線路配置了接地距離保護時，根椐運行需要一般還應配置階段式零序電流保護。特別是零序電流保護中最小定值的保護段，它對檢測經較大接地電阻的短路故障較為優越。因此，零序電流保護不宜取消，但可適當減少設置的段數。

零序電流保護和接地距離保護一般按階梯特性構成，其整定配合遵循反映同種故障類型的保護上下級之間必須相互配合的原則，主要考慮與相鄰下一級的接地保護相配合；當裝設接地短路故障的保護時，則一般在同原理的保護之間進行配合整定。

參考文獻

[1]

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于永源,楊綺雯.電力系統分析（第三版）[M].北京:中國水利水電出版社,2007:13-34