继电保护课程设计

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。在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特安排了本次课程设计。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110kv电网继电保护设计的任务主要包括了五大部分，运行方式的分析，电路保护的配置和整定，零序电流保护的配置和整定，距离保护的配置和整定，原理接线图及展开图。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。

2. 运行方式分析

电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能，因此，在对继电保护进行整定计算之前，首先应该分析运行方式。需要着重说明的是，继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大，继电保护的最小运行方式是指网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。

图1 110kV电网系统接线图

系统接线图如图1所示，发电机以发电机—变压器组方式接入系统，最大开机方

式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台

也可能1台运行。参数如下：

电动势：E = 115/3kv；

发电机：= = = = 5 + (15 5)/14=，

= = = = 8 + (9 8)/14=；

变压器：~ = 5 + (10 5)/14=，

~ = 15 + (30 15)/14=.，

= = 15 + (20 15)/14=，

= = 20 + (40 20)/14=；

线路：L A-B = 60km，L B-C = 40km，线路阻抗z1 = z2 = /km，z0 = /km，

=60km× /km=24，=40km×/km=16；

=60km×/km=72，=40km×/km=48；

= = 300A；

K ss = ，K re = ；

电流保护：K I rel = ，K II rel = ，

距离保护：K I rel = ，K II rel =

负荷功率因数角为30，线路阻抗角均为75，变压器均装有快速差动保护。

保护1的运行方式分析

保护1的最小运行方式就是指流过保护1的电流最小即是在G1和G2只有一个工作，

变压器T5、T6两个中有一个工作时的运行方式，则z max.s=（x1.1G+x1.1T）=+ =Ω；最大运行方式就是指流过保护1的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、T6两个都同时

运行的运行方式，则z min.s=21⨯（x1.1G+x1.1T）=21⨯（+）=Ω。

保护2的运行方式分析

对于保护2，它的最小运行方式就是指流过保护2的电流最小即是在G3和G4只有一个工作时运行，则z max.s=（x3.1G+x3.1T）=+=Ω；最大运行方式就是指流过保护2的电流最大即两个发电机共同运行，则z min.s=21⨯（x3.1G+x3.1T）=21⨯（+）=Ω。

保护3的运行方式分析

保护3的最小运行方式就是指流过保护3的电流最小即是在G1和G2只有一个工作时运行的运行方式，则z max.s=（x1.1G+x1.1T）=+=Ω；最大运行方式就是指流过保护3的电流最大即两个发电机共同运行，则z min.s=21⨯（x1.1G+x1.1T）=21⨯（+）=Ω。

保护4的运行方式分析

保护4的最小运行方式就是指流过保护4的电流最小即是在G3和G4只有一个工作，

变压器T5、T6两个中有一个工作时的运行方式，则z max.s=（x3.1G+x3.1T）=+=Ω；最大运行方式就是指流过保护4的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、T6两个都同时

运行的运行方式，则z min.s=21⨯（x3.1G+x3.1T）=21⨯（+）=Ω。

3. 电流保护的配置和整定

三段式电流保护分为电流速断保护、限时电流速断保护和过电流速断保护。三段式电流保护在配合的过程中，如果电流速断保护能保护线路的全长，则不再需要配置限时电流速断保护。对于每一段保护，他的整定值得满足灵敏系数和其他要求。因此，配置完以后得检验这个配置是否符合要求。

电流速断保护的配置和整定

对于反应与短路电流负值增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。为了保证

选择性，电流速断一般只能保护线路的一部分。电路速断保护要求一旦短路电流超过整定

值，就立即将离短路点最近的断路器跳开，例如，在本设计中，当线路A-B上发生短路时，

则保护1、2都要瞬时动作，使1、2处断路器跳开。

由系统图可知，假设保护1、2、3和4都需要配置电流数段保护。则：

对于保护1：动作电流：I I

set 1.=I

K B K I

rel max

..=KA 95.243

.2154.53

/1152.1=+⨯

，

动作时间t I 1=0s ，

灵敏性校验：

I

I set 1

.=

23

×km L L B A B A 05.214.007.113/115min min

=⇒⨯+--，⨯--B

A B A L L min

100%=%>15%，满足要求。 对于保护2：动作电流：I I

set 2

.=I K A K I

rel max

..=KA 83.143

.2136.1572.63

/1152.1=++⨯

，动作时间：

t I 2=0s ，

灵敏性校验：I I

set 2.=

23⨯L min

.4036.1543.133

/115⨯++=⇒L

=（km ）

L

L max

min

⨯100%=45%>15% 满足要求

对于保护3：动作电流：=KA 88.136

.1543.2154.53

/1152.1=++⨯

，动作时间t I 3=0s ，

灵敏性校验：=

23×km 79.44.043.2107.113/115min min

-=⇒⨯++--C B C B L L ，不满足要求。 对于保护4：动作电流=KA 61.336

.1572.63

/1152.1=+⨯

，动作时间t I 4=0s ，

灵敏性校验：=

23×km 25.64.043.133/115min min

=⇒⨯+--A B A B L L ，⨯-B

C L L Bmin

-C 100%=%>15%，满足要求。 由以上的计算结果可知，保护1、2和4需要安装电流速断保护装置，保护3不需要。 限时电流速断保护的配置和整定