继电保护课程设计(三段电流保护)

继电保护原理课程设计报告

专业：电气工程及其自动化

班级：电气1103

姓名：郭振

学号：201109318

指导教师：徐金阳

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2014 年7月11日

1 设计原始资料

1.1 具体题目

如图1.1所示网络，系统参数为ϕE =115/3kV ，1G X =15Ω，2G X =10Ω，3G X =10Ω，

1L =60km ，3L =40km ，C B L -=50km ，D C L -=30km ，E D L -=20km ，线路阻抗0.4Ω/km ，I

rel K =1.2，II rel

K =III

rel K =1.15，max C B I -=300A ，max D C I -=200A ，max E D I -=150A ，ss K =1.5，re K =0.85。

A

L1L3

9

5

8

4

B

C

D

E

3

2

1

图1.1 系统网络图

试对线路进行三段电流保护的设计。（说明：本报告将完成对2和5处的保护设计）

1.2 要完成的内容

（1）短路电流计算（系统运行方式的考虑、短路类型的考虑）； （2）保护配合及整定计算； （3）对保护的评价。

2 设计要考虑的问题

2.1 短路电流计算规程

在决定保护方式前，必须较详细地计算各短路点短路时，流过有关保护的短路电流， 然后根据计算结果，在满足《继电保护和自动装置技术规程》和题目给定的要求条件下，尽可能采用简单的保护方式。其计算步骤及注意事项如下：

（1）系统运行方式的考虑

需考虑发电容量的最大和最小运行方式。 （2）短路类型的考虑

相间短路保护的整定计算应取系统最大运行方式下三相短路电流，以作动作电流整定之用；而在系统最小运行方式下计算两相短路电流，以作计算灵敏度之用。

2.2 保护方式的选取及整定计算

选用保护方式时，可先选择主保护，然后选择后备保护。通过整定计算，检验能否满足灵敏性和速动性的要求。

当灵敏度不能满足要求时，在满足速动性的前下，可考虑利用保护的相继动作，以提高保护的灵敏性。

后备保护的动作电流必须配合，要保证较靠近电源的上一元件保护的动作电流大于下一元件保护的动作电流，且有一定的裕度，以保证选择性。

3 短路电流计算

3.1 等效电路的建立

由已知可得,线路的总阻抗的计算公式为： L X Z =

其中，Z —线路单位长度阻抗；L —线路长度。

所以，将数据代入公式可得各段线路的线路阻抗分别为：

L11600.424()X Z L =⨯=⨯=Ω

)

(16404.03L3Ω=⨯=⨯=L Z X

)(20504.0Ω=⨯=⨯=-C B BC L Z X

)

(12304.0D C CD Ω=⨯=⨯=-L Z X

)(8204.0E D DE Ω=⨯=⨯=-L Z X

经分析可知，最大运行方式时有两台发电机运行，线路L 1、L 3运行，由题意知1G 、

3G 连接在同一母线上，则

()smin 11G3L3()||()(1524)||(1016)15.6G L X X X X X =++=++=Ω

其中，符号“||”表示并联的意思。

最小运行方式，有3G 和3L 运行，相应地有：

)

(261610L3G3max .Ω=+=+=X X X s

3.2短路电流的计算

3.2.1 最大方式短路电流计算

在最大运行方式下流过保护元件的最大短路电流的公式为：

K min .max .Z Z E I s k +=

ϕ

其中，ϕE —系统等效电源的相电动势； K Z —短路点至保护安装处之间的阻抗；

m in .s Z —保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；ϕK —短路类型系数、三相短路取1，

两相短路取

2

3。 3.2.2 最小方式短路电流计算

在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的公式为：

其中，ϕE —系统等效电源的相电动势；sm ax Z —保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；

L Z —短路点到保护安装处之间的阻抗。

4 保护的配合及整定计算

4.1 主保护的整定计算

4.1.1 保护Ⅰ段的计算

(1)对于保护2的速断定值为：

kA 68.140.12.1k .D.max rel 2.set =⨯=⨯=I K I Ⅰ

Ⅰ

此时的动作时间t=0s

(2)对于保护5的速断定值为：

kA 06.316

103

/1152.1L3

G35.=+⨯

=+⨯

=X X E K I rel set ϕⅠ

Ⅰ

此时的动作时间t=0s 。 4.1.2保护Ⅱ段动作电流的计算

限时电流速断定值根据如下公式可以计算： Ⅰ

set

Ⅱrel Ⅱset I K I =

其中，Ⅱrel K —可靠系数，取值为1.15。

（1）整定保护2的限时电流速断定值为：

kA

66.120.12.115.1max k .E.2.=⨯⨯=⨯⨯=I K K I rel rel set Ⅰ

ⅡⅡ

保护2处的灵敏度系数为：

3.160.066.199

.02.min ..2.<===

ⅡⅡset D k sen I I K

即不满足要求。

（2）同理保护5的限时电流速断定值为： ①与保护3的Ⅰ段相配合 保护3的Ⅰ段电流整定值为：

kA 24.2max ..3.=⨯=C k rel set I K I Ⅰ

Ⅰ

保护5的Ⅱ段电流整定值为：

kA

58.224.215.13.5.=⨯=⨯=Ⅰ

ⅡⅡset rel set I K I

②与保护8的Ⅰ段相配合

发电机的短路电流值为：

kA 33.124

16103

/1151

33max .=++=

++=

L L G k X X X E I ϕ

保护8的Ⅰ段电流整定值为：

kA 60.133.12.1max .8.=⨯=⨯=k rel set I K I Ⅰ

Ⅰ

保护5的Ⅱ段电流整定值为：

kA 84.160.115.18.5.=⨯=⨯=ⅠⅡⅡset rel set I K I

比较后取两值较大者：

kA

58.25.=Ⅱset I

保护5处的灵敏度系数为：