零序电流保护课程设计

电力系统继电保护课程设计

专业：电气工程及其自动化

班级：电气 XXX

姓名： XXXX

学号： XXXXXXXXX

指导教师： XXXX

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2012 年7 月 7日

1 设计原始资料

1.1 具体题目

系统接线图如下图，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，开机方式为两侧各开1台机，变压器T6 1台运行。参数为：

φ115/E = 1.G3 2.G35,X X ==Ω 1.G1 2.G15,X X ==Ω 1.T1 1.T45,

X X ==Ω

0.T10.T415,X X ==Ω 1.T615,X =Ω 0.T620,X =Ω A-B 50(138%)km L =⨯+B-C 40km,L =线路

阻抗120.4/km,Z Z ==Ω 0 1.2/km,Z =Ω I rel 1.2,K =II

rel 1.15K =。

系统接线图

试对1、2进行零序保护的设计。

1.2 要完成的内容

⑴ 请画出所有元件全运行时三序等值网络图，并标注参数； ⑵ 分别求出1、2零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的定值，并校验灵敏度； ⑶ 保护1、2零序Ⅰ、Ⅱ是否需要方向元件。

2 分析要设计的课题内容（保护方式的确定）

2.1 设计规程

继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，110~220kV 有效接地电力网线路，应按下列规定装设反应接地短路和相间短路的保护装置。

⑴ 对于接地短路：

① 装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护；

② 零序电流保护不能满足要求时，可装设接地距离保护，并应装设一段或两段零序电流保护作为后备保护。

⑵ 对于相间短路：

①单侧电源单回线路，应装设三相多段式电流或电压保护，如不能满足要求，则应装设距离保护；

②双侧电源线路宜装设阶段式距离保护。

2.2 本设计的保护配置

2.2.1 主保护配置

电力系统正常运行时是三相对称的，其零序、负序电流值理论上是零。多数的短路故障是不对称的，其零、负序电流电压会很大，利用故障的不对称性可以找到正常与故障的区别，并且这种差别是零与很大值得比较，差异更为明显。所以零序电流保护被广泛的应用在110kV及以上电压等级的电网中。

2.2.2 后备保护配置

距离保护是利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反应故障点到保护安装处的距离，如果短路点距离小于整定值，则保护装置动作。

在保护1、2、3和4处配备三段式距离保护，选用接地距离保护接线方式和相间距离保护接线方式。

3 短路电流及残压计算

3.1 等效电路的建立

将本题中的系统简化成三序电压等值网络，即正序网络如图1所示；负序网络如图2所示；零序网络，图3所示。

X1G3

图3.1 正序网络

21

G X 21

T X 2AB

X 2BC

X 26

T X 23T X 23

G X A

B

C

图3.2 负序网络

0AB

X 0BC

X 06

T X 03

T X A

B

C

01

T X

图3.3 零序网络

3.2 保护短路点的选取

母线A 处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护2的最大零序电流。 母线B 处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护1和4的最大零序电流。

母线C 处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护3的最大零序电流。

3.3 短路电流的计算

整理线路参数

A-B AB.1AB.2AB A-B BC.1BC.2AB.0BC.050(138%)69.0(km)

69.00.426.6()400.416()69.0 1.282.8()40 1.248()

L X X Z L X X X X =++===⨯=⨯=Ω==⨯=Ω=⨯=Ω=⨯=Ω

⑴ B 母线分别发生单相接地和两相接地短路时的等值网络。

单相接地短路时，故障端口正序阻抗为

()()11AB T1G11BC T3G315.8902()Z X X X X X X ∑=++++=Ω‖

故障端口负序阻抗为 2115.8902()Z Z ∑∑=Ω=

故障端口零序阻抗为 00.10.AB 0.T60.T30.BC ()||||()13.4324()T Z X Z X X Z ∑=++=Ω 单相接地短路时 01max 10

2E I Z Z ϕ=

∑∑+=

0144

.139902.1423

/115+⨯=1.5443(kA)

两相接地短路时 02max 102E I Z Z ϕ=

∑∑+=0144

.1329902.143

/115⨯+=1.6192(kA)

⑵ A 母线分别发生单相接地和两相接地短路时的等值网络。 故障端口正序阻抗为

1 1.T1 1.G1 1.AB 1.BC 1.T4 1.G3()||()8.3712()Z X X Z Z X X ∑=++++=Ω

故障端口负序阻抗为 21 8.3712()Z Z ∑∑==Ω

故障端口零序阻抗为 00.T40.BC 0.T60.AB 0.T1[||]||Z X X X X X ∑=++（

） 12.8850()=Ω 单相接地短路时

'010 2.2410(kA)2E I Z Z ϕ∑∑=

==+

两相接地短路时

"010115/ 1.9447(kA)28.3712212.8850

E I Z Z ϕ∑∑=

==++⨯

⑶ C 母线分别发生单相接地和两相接地短路时的等值网络。单相接地短路时， 故障端口正序阻抗为

1 1.AB 1.BC 1.T 1.G1 1.T4 1.G3()||()8.3712()I Z Z Z X X X X ∑=++++=Ω

故障端口负序阻抗为 21 8.3712()Z Z ∑∑==Ω 故障端口零序阻抗为

00.T10.BC 0.T60.BC 0.T3[||]||12.1530()Z X X X X X ∑=++=Ω（）

单相接地短路时

'010 2.2978(kA)2E I Z Z ϕ∑∑=

==+