零序电流保护课程设计

电力系统继电保护课程设计

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

图3.2 负序网络

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

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

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 102E 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

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

'010115/ 2.2410(kA)228.371212.8850

E I Z Z ϕ∑∑===+⨯+ 两相接地短路时

"010 1.9447(kA)2E 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

故障端口负序阻抗为 21 8.3712()Z Z ∑∑==Ω

故障端口零序阻抗为

单相接地短路时

'010 2.2978(kA)2E I Z Z ϕ∑∑===+ 两相接地短路时

"010115/ 2.0319(kA)28.3712212.1530E I Z Z ϕ∑∑=

==++⨯

4 保护的配合及整定计算

4.1 主保护的整定计算

4.1.1 动作值（如动作电流）

⑴ 1零序Ⅰ段躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流 ⑵ 1零序Ⅱ段与下一条线路Ⅰ段配合，即与3的Ⅰ段配合

分支系数 0.T10.AB 0b 0.T61576.2 5.5620

X X K X +==+= ⑶ 2零序Ⅰ段躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流

4.1.2 动作时间

保护1的Ⅰ段和2的Ⅰ段均为零序速断电流保护，故动作时间均为0s,保护1的Ⅱ段为限时零序电流速断，比Ⅰ段延迟一个△t,故保护1的Ⅱ段的动作时间为0.5s 。

4.1.3 灵敏度校验

4.2 后备保护的整定计算

4.2.1 动作值（如动作电流）

⑴ 保护1的Ⅲ段保护按躲开末端最大不平衡电流

⑵ 保护2的Ⅲ段保护按躲开末端最大不平衡电流

4.2.2 动作时间

保护1的Ⅲ段保护与下段线路配合，动作时间比Ⅱ段的动作时间延迟△t ，故动作时间为1s 。

4.2.3 灵敏度校验

保护1的Ⅲ段保护,作为近后备保护

d.0B 1m 0.dz133 1.619223.4894 1.30.2068

I K I ⨯=

==>满足要求 作为远后备保护 d.0C 1m 0.dz133 2.297833.3337 1.20.2068

I K I ⨯===>满足要求 保护2的Ⅲ段保护,作为近后备保护 d.0A 1m 0.dz133 2.241033.3317 1.30.2017I K I ⨯=

==>满足要求