输电线路电流电压保护设计

电力系统保护与控制课程设计

报告

摘要

本文针对110kV输电线路进行了继电保护的设计，采用了电流电压保护的方法，首先确定了系统分别在最大运行方式和最小运行方式下的等值阻抗，并计算了各相间短路的最大最小短路电流。接着，计算了保护1、2、3的电流保护定值，并计算了各自的最小保护范围。在接着，对保护2、3进行限时电流速断保护定值的计算及其灵敏度校验，并确定其动作时限。然后对保护1、2、3进行过电流保护定值计算及其灵敏度校验，并确定各段保护的动作时限。最后，绘制了电磁式三段式电流保护原理图和展开图，并详细分析其动作过程。

关键词：电流电压保护；三段式电流保护；灵敏度

目录

1绪论 (3)

1.1继电保护的作用 (3)

1.2对继电保护的基本要求 (3)

1.3原始资料 (4)

1.3.1系统接线图如图： (4)

1.3.2 课程设计的内容及技术参数参见下表 (4)

1.3.3 工作计划： (5)

2 输电线路电流保护整定计算 (6)

2.1 保护3在最大、最小运行方式下的等值电抗 (6)

2.1.1 最大运行方式 (6)

2.3 电流I段整定计算及灵敏度校验 (8)

2.4 电流II段整定计算及灵敏度校验 (12)

2.4.1保护2的整定 (12)

2.4.2保护3的整定 (13)

3 电流保护原理图的绘制及其动作过程分析 (17)

3．1电流三段式保护原理图 (17)

3.2 电磁式电流三段式保护展开图 (19)

4 课程设计总结 (20)

5 参考文献 (21)

1绪论

1.1继电保护的作用

随着自动化技术的发展，电力系统的正常运行、故障期间以及故障后的回复过程中，许多控制操作日趋高度自动化。这些控制操作的技术与装备大致可以分为两类，一类是通常理解的“电力系统自动化”，另一类是当电网或电气设备发生故障，或出现影响安全运行的异常情况时，自动切除故障设备和消除异常情况的技术与装备。其特点是动作速度快，其性质是非调节性的，这就是通常理解的“电力系统继电保护与安全自动装置”。其作用是，一自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，是故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；二是反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作与发出信号或跳闸。此时一般不要求迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免暂短的运行波动造成不必要的动作和干扰引起的误动。

1.2对继电保护的基本要求

动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即可靠性（安全性和信赖性）、选择性、速动性和灵敏性。这几“性”之间，紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体电力系统运行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每个电力元件的继电保护，充分发挥和利用继电保护的科学性、工程技术性，使继电保护为提高电力系统运行的安全性、确定性和经济性发挥最大效能。可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护性能的最基本要求。继电保护的选择性是指保护装置动作时，在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限度地保证系统中无故障部分仍能持续安全地运行。

1.3原始资料

设计题目四：输电线路电流电压保护设计（4） 1.3.1系统接线图如图：

1.3.2 课程设计的内容及技术参数参见下表

设计技术参数 工作量

,15,3/1151Ω==G X kV E φ

,20,1532Ω=Ω=G G X X

L1=L2=60km,L3=40km, LB-C=40km,LC-D=50km, LD-E=30km,线路阻抗0.4Ω/km,

2.1=I rel K ,=∏rel K 15.1=I ∏rel K ,

最大负荷电流IB-C.Lmax=300A, IC-D.Lmax=260A, ID-E.Lmax=140A,

电动机自启动系数Kss=1.5，电流继电器返回系数Kre=0.85。 最大运行方式：三台发电机及线路

1.确定保护3在最大、最小运行方式下的等值电抗。

2.进行C 母线、D 母线、E 母线相间短路的最大、最小短路电流的计算。

3.整定保护1、2、3的电流速断保护定值，并计算各自的最小保护范围。

4.整定保护2、3的限时电流速断保护定值，并校验灵敏度。

5.整定保护1、2、3的过电流保护定值，假定母线E 过电流保护动作时限为0.5s ，确定保护1、2、3过电流保护的动作时限，校验保护1作近后备，保护2、3作远后备的灵敏度。

6．绘制三段式电流保护原理接线图。并分析动作过程。

7、采用MATLAB 建立系统模型进行仿真分析。 B

A G 1

2

3

L 3

L

L

E

D

C

G

G 9

8 7

6

5

4

系统接线图

1.3.3 工作计划：

第一天：收集资料，确定设计方案。第二天：等值电抗计算、短路电流计算。第三天：电流I段整定计算及灵敏度校验。第四天：电流II段整定计算及灵敏度校验。

第五天：电流III段整定计算及灵敏度校验。第六天：绘制保护原理图。

第七、八天：MATLAB建模仿真分析。第九天：撰写说明书。

第十天：课设总结，迎接答辩。

2 输电线路电流保护整定计算

2.1 保护3在最大、最小运行方式下的等值电抗

2.1.1 最大运行方式

在最大运行方式下，三台发电机及线路L1、L2、L3同时投入运行，等值阻抗如图2.1所示。

XG1 XL1

XG2 XL2

XG3 XL3 XB_C XC_D XD_E

图2.1 最大运行方式等值阻抗

X G1=15ΩX G2=15ΩX G3=20Ω

X L1=60×0.4Ω=24ΩX L2=60×0.4Ω=24ΩX L3=40×0.4Ω=16Ω

X BC=40×0.4Ω=16ΩX CD=50×0.4Ω=20ΩX DE=30×0.4Ω=12Ω

X3min=(X G1//X G2+X L1//X L2)//( X G3+X L3)

=(15 //15+24//24)//(20+16)=12.65Ω

2.1.2最小运行方式

根据原始资料，最小运行方式就是，在最大运行方式的基础上让G2、L2退出运行，等值阻抗如图2.2

XG1 XL1

XB_C XC_D XD_E

XG3 XL3

图2.2 最小运行方式等值阻抗