西南交大 继电保护 课程设计 教案

零序过电流保护 由于负荷为单相负荷，线路不设零序保护， 110kV侧中性点接地时设置。 动作电流 按70%的额定电流整定。 I DZ 70%I n 过负荷保护 动作电流 按额定电流整定。 I DZ Kn I n 动作时限：较长，一般取120s。
四、电容器保护配置方案及设计
配置方案
(3) I SD KK I D .max
动作时限
t 0.1s
距离保护 其整定计算包含以下内容: 根据所选择的成套保护装置或继电器 的动作特性是否为偏移特性,确定偏移 量的大小. PT断线检测:对电压,电流判据进行整 定计算. 对于任务书给定的复线电力牵引网,一 般需设两段距离保护,根据所选择的成 套保护装置或继电器的动作特性进行 整定 。
I d .min Klm 1.2 I dz
动作时限 躲过并补装置的最大合闸涌流,取0.5s。 谐波过电流保护 谐波使损耗功率变大导致发热，过电压 使电容介质老化，缩短寿命。 动作电流 按等效三次谐波电流为额定电流的1.5 倍连续运行2分钟整定。 电容器允许的 I hn I dz 谐波电流值 Kk
动作时限
躲过牵引网可能发生的瞬时过电压，取1-2s.
五、馈线保护配置方案及设计
配置方案
电流速断保护 距离保护 过电流保护 高阻接地故障保护（作为可选项配置）
整定计算 电流速断保护 为系统发生近距离金属性短路时保护装 置快速出口而设。作为辅助保护以消除阻抗 保护的动作死区。 动作电流 按被保护范围末端发生短路的最大短路电 流整定。
In Klm 1.2 I dz
动作时限：0.1s 差电压保护 用于差压保护是一种灵敏度高、保护范 围大、不受合闸涌流、高次谐波以及电压波 动影响的保护方式，用于电容器内部故障。
动作电压 确定电容器组故障后由熔丝切除的电 容器台数K，此时故障电容器组端电压可 能上升到1.1倍额定电压。 并联电容器数 U U dz K 串联电容器数 K M ( N 1)( M K ) 补偿度， U max U 0.12-0.13 N ( M K )(1 D ) K MU max 母线的最高电压 1.1 U cn N ( M K )(1 D ) K 电容器额定电压 动作时限：取0.1-0.2s
I zd
二次谐波制动的比率差动保护 动作电流的整定原则 一般按变压器额定电流的0.2－1倍整定， 需考虑接线系数。
I DZ KK Ibp.max (0.2 1)In
灵敏度校验 按最小运行方式下变压器低压侧发生两 相短路的短路电流进行灵敏度校验。 I D.min Klm 2 I DZ
电力系统继电保护原理
西南交通大学电气工程学院
课程设计
一、设计原始资料
基础数据
YN,d11牵引变压器保护（见表1） 并联电容补偿装置保护（见表2）
A相馈线保护(下行)（见表3）
B相馈线保护(下行)（见表4）
表1 YN,d11牵引变压器保护
变量名称 变压器一次侧最小三相短路电流(A) 变压器二次侧最小三相短路电流(A) 牵引网末端最小短路电流(A) 变压器最低母线电压(kV) 牵引变压器容量(MVA) 牵引变压器一次侧额定电流(A) 牵引变压器二次侧额定电流(A) 牵引变压器一次侧CT接线系数 牵引变压器二次侧CT接线系数 牵引变压器一次侧CT变比 牵引变压器二次侧CT变比 牵引变压器一次侧PT变比 牵引变压器二次侧PT变比 差流速断保护可靠系数 变量值 1775.89 1429.25 919.08 24 20 104.98 422.11 1.732 1 40 160 1100 275 1.2 变量名称 过电流保护可靠系数 低电压保护可靠系数 过电流保护返回系数 低电压保护返回系数 牵引变压器过负荷系数 牵引变压器一次侧母线电压(kV) 变压器中性点CT变比 过负荷保护可靠系数 二次谐波闭锁条件 重瓦斯保护(M/S) 主变过热(℃) 主变通风启动信号(℃) 主变通风停止信号(℃) 牵引变压器变比 变量值 1.2 1.2 0.95 1.05 1.5 110 32 1.45 0.18 0.6~1 75 55 45 4
电流速断保护 过电流保护 谐波过电流保护 差电流保护 差电压保护 过电压保护 低电压保护
整定计算 电流速断保护
该保护用于断路器到电容器连接端的短 路故障。 动作电流 按躲开电容器投入时产生的最大涌流 进行整定。 I dz KK IYL.max 1.2IYL.max 灵敏度校验 按最小运行方式下变压器二次侧发生 两相短路的短路电流进行灵敏度校验。
比率制动特性
二段比率制 动系数 (0.5-0.7) 一段比率制 动系数 （0.15-0.3）
差动电流
速断动作区 比率制动 的动作区 制动区 制动电流 制动二段 动作值
I ZD I 2 I2
I CD I DZ I CD K1 ( I ZD I1 ) I DZ I K (I I ) K I K I I 1 2 1 2 2 2 ZD DZ CD
低电压保护 设置目的： 防止在无负荷时电容和变压器同时投入； 在电源恢复时，仅电容器不在投入状态。 动作电压 一般按额定电压的50%-60%整定。 动作时限 大于牵引母线上所接馈线短路保护的最 长动作时延，取0.5-1s.
过电压保护 用于保护电容器的过电压、馈线母线 的过电压，受电容器设备谐波过负荷和电 动机车组的允许过电压两方面的限制。 动作电压 一般按额定电压的115%-120%整定。
65
阻抗保护PT断线电流检测可靠系数
1.2
牵引负荷阻抗角(°)
36.87
牵引网单位阻抗电抗值(欧/千米)
0.23
表4
B相馈线保护
1978.171 馈线CT变比 80 2405.344 牵引变压器二次侧母线PT变比 275
牵引网末端最大短路电流(A)
最小运行方式牵引网近端15%处短路 电流(A) 最小运行方式牵引网末端短路电流 (A) 供电臂最大负荷电流(A) 牵引变压器二次侧母线最低工作电 压(V) 供电臂长度(KM) 牵引网单位阻抗电抗值(欧/千米)
0.23
系统接线图
并联电容补偿装置图
27 ． 5kV （A） 27 ． 5kV （ B）
21TA 1 21TA 2 13Q F
22TA 1 22TA 2 14Q F
2TR1 2TR 2
4TR1 4TR 2
25TA
26TA
二、设计任务
1）所有学生都必须完成主变、并联电容补偿装置、 馈线保护的配置方案设计； 2）所有学生都必须完成主变、并联电容补偿装置、 馈线保护的整定计算； 3）学号尾数为0、1的学生必须画出主变保护的原 理接线图和保护的展开图，并作相应说明； 4）学号尾数为2、3的学生必须画出A相馈线保护 的原理接线图和保护的展开图，并作相应说明； 5）学号尾数为4、5的学生必须画出B相馈线保护 的原理接线图和保护的展开图，并作相应说明；
电容器组额定电压(V)
42000
差压保护灵敏系数
1.5
表3
A相馈线保护
1656.321 馈线CT变比 126 2295.743 牵引变压器二次侧母线PT变比 275
牵引网末端最大短路电流(A)
最小运行方式牵引网近端15%处短路 电流(A)
最小运行方式牵引网末端短路电流(A) 919.08
阻抗保护电抗可靠系数
制动一段 动作值 当I ZD I1
当 I1 当 I ZD
二次谐波闭锁
I 2 A KI CDA I 2 B KI CDB I 2C KI CDC
K=15～20%
三相低电压过电流保护（110kV侧） 动作电流的整定原则 一般按躲过变压器额定电流整定。
I DZ KK I n
20MVA牵引变压器涌流倍数
5
表2
并联电容补偿装置保护
电容器组涌流倍数
过电压保护返回系数 电流速断保护可靠系数 过电流保护可靠系数 谐波过电流保护可靠系数 差流保护可靠系数
变压器二次侧最小两相短路电流(A) 1429.25
A相并联电容器组容量() (4并4串 连接) B相并联电容器组容量() (4并4串 连接) 变压器二次侧母线额定电压(V) 变压器二次侧母线最高电压(V) 变压器二次侧母线PT变比 1600 1600 27500 31500 275
I dz K K Ktx f max I max I max (1 X C X L ) I n
流互最大允许误差， 取0.1
并补感抗 并补容抗 并补投入时涌流有效值
灵敏度校验 对于并联电容补偿支路来说，最小短 路电流同额定电流，可以用流过并联电容 补偿支路的额定电流来进行灵敏度校验。
1.2
供电臂最大负荷电流(A) 牵引变压器二次侧母线最低工作电压 (V) 供电臂长度(KM) 牵引网单位阻抗电抗值(欧/千米)
1364 24000
阻抗保护电阻可靠系数 电流速断保护可靠系数
1.1 1.3
20.163 0.509
阻抗保护电阻偏移值(欧) 阻抗保护电抗偏移值(欧)
1 1
阻抗保护灵敏角(°)百度文库
5
0.95 1.3 1.05 1.2 1.3
电容器组PT变比
A相电容器组CT变比 B相电容器组CT变比 A相电容器组额定电流(A) B相电容器组额定电流(A)
275
10 10 38.1 38.1
电压保护可靠系数
电流保护返回系数 差电压保护返回系数 电容器组同型系数 低电压保护返回系数
1.2
0.95 0.95 1 1.05
动作电压的整定原则 一般按躲过母线最低工作电压整定。
灵敏系数 电压元件的灵敏系数按最大运行方式 下，相邻元件末端发生金属性短路时，保 护安装处的最大残压来效验。
动作时限
U DZ Klm 1.2 U cy.max
与变压器低压侧单相低电压过电流保 护配合。 单相低电压过电流保护（27.5kV侧） 基本同三相低电压过电流保护，只是动 作时限应与馈线的电流保护相配合。
6）学号尾数为6、7的学生必须画出A相并联电容 补偿装置保护的原理接线图和保护的展开图，并 作相应说明； 7）学号尾数为8、9的学生必须画出B相并联电容 补偿装置保护的原理接线图和保护的展开图，并 作相应说明； 注1：展开图需包括电流电压回路接线图、控制回 路接线图和信号回路接线图； 注2：仅要求针对一个断路器画出控制回路。
1046.38
阻抗保护电抗可靠系数
1.2
970 24000
阻抗保护电阻可靠系数 电流速断保护可靠系数
1.1 1.3
12.14 0.509
阻抗保护电阻偏移值(欧) 阻抗保护电抗偏移值(欧)
1 1
阻抗保护灵敏角(°)
65
阻抗保护PT断线电流检测可靠系数
1.2
牵引负荷阻抗角(°)
36.87
牵引网单位阻抗电抗值(欧/千米)
动作方程
5 2 7 2 9 2 11 I ( I 5 ) ( I 7 ) ( I 9 ) ( I11 ) 2 3 3 3 3
2 3 2 I dz
动作时限：120s 差电流保护 用于电容器装置接地故障的主保护。 动作电流 按投入电容器组产生的涌流可能造成的 不平衡电流整定。
可靠系数，取1.3 同型系数，取1（不同 型），取0.5（同型）
(2) Id Klm .min (1.2 1.5) I dz
过电流保护 用于电容器组内部故障，接地故障保护， 也作电流后备。 整定原则 电容器组电容有10%的偏差，使负荷增大； 电容器允许1.3倍额定电流长期运行；
合闸涌动不误动。 I dz (1.3 1.4) I n 灵敏度校验 按最小运行方式下变压器二次侧发生 两相短路的短路电流进行灵敏度校验。 (2)
三、主变压器保护配置方案及设计
配置方案
差动速断保护 二次谐波制动的比率差动保护 高压侧三相低电压启动过电流保护 低压侧单相低电压启动过电流保护 零序过电流保护
过负荷保护 重瓦斯保护
主变过热保护
整定计算
差动速断保护 整定原则 一般按躲过变压器空载投入时的最大励 涌流整定，需考虑接线系数。 I SD KK I LY .max 灵敏度校验 按最小运行方式下，电源侧发生两相短 路的短路电流进行校验。 变压器电源侧两相金 I D.min Klm 2 属性短路的最小电流