零序电流三段式课程设计

《继电保护课程设计》

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年学期

专业：电气工程及其自动化

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目录

前沿 (2)

1.设计任务与要求 (3)

1.1设计任务 (3)

1.2设计要求 (3)

2.分析要设计的课题内容 (4)

2.1设计规程 (4)

2.2本设计的保护配置 (4)

2.2.1主保护的配置 (4)

2.2.2后备保护配置 (4)

2.3绘制等效电路 (5)

3.短路电流及残压计算 (6)

3.1保护短路点的选取 (6)

3.2短路电流的计算 (6)

4.保护的配合及整定计算 (9)

4.1主保护的整定计算 (9)

4.1.1动作电流 (10)

4.1.2动作时间 (10)

4.1.3灵敏度校验 (10)

4.2后备保护的整定计算 (13)

4.2.1动作电流 (13)

4.2.2动作时间 (13)

4.2.3灵敏度校验 (14)

5.原理接线图的绘制 (14)

6.零序保护的评价 (14)

7.参考文献 (15)

前沿

电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中，电力系统希望线路有比较好的可靠性，因此在电力系统受到外界干扰时，保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作，从而切断故障点极大限度的降低电力系统断电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。

本次设计的任务主要有四大部分：基本参数的计算、整定值的计算、灵敏度的校验和对保护装置的评价。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。

1.设计任务与要求

1.1设计任务

系统接线如图，发电机以发电机发电机——变压器组方式接入系统，开机方式为两机各开一台，各运行参数如下所示：

X 1G1=X

=X =X =5Ω，X =X =X =X =5Ω，X 0T1=X 0T3=15线路阻抗K rel ′′=1.15,K rel ′′′图1.1系统接线图

1.2设计要求

本设计主要对系统进行零序保护的设计。要求对保护1进行零序保护设计。通过对保护1的保护方式分析，进行零序三段式电流保护，并对设计的保护进行灵敏度的校验和整定时间的确定，并进行评价。

2.分析要设计的课题内容

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，应按照下列规定装设反映接地短路和相间短路的保护装置。

（1）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，并装设一段或两段零序电流保护作为后备保护。

（2）对于相间短路：

①单侧电源单回线路，应装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主保护的配置

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，其零序、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的比较，差异更为明显。

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，该比值反映故障点到保护安装点的距离，如果短路点距离小于整定值，则保护装置动作。

2.3绘制等效电路

绘制三序电压等值网络图如图1、图2、图3。

图1正序网络

图2负序网络

图3零序网络

3.短路电流及残压计算

3.1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。

母线B处分别发生单相接地短路和两相接地短路。

母线C处分别发生单相接地短路和两相接地短路。

3.2短路电流的计算

整理线路参数可得：

L AB=69Km；Z1AB=Z2AB=69×0.4=27.6Ω；Z0AB=69×1.2=82.8Ω；L BC=40Km；Z1BC=Z2BC=40×0.4=16Ω；Z0BC=40×1.2=48Ω；（1）B母线发生单相接地短路时，有上述三序网络图可得其等效正负序等效电路如下图1、图2：

有上述图1图2可得故障端口正序阻抗： Z ∑1=X 1G1+X 1T1+Z 1AB ||X 1G3+X 1T3Z 1BC ； =(5+5+27.6)||（5+5+16） =37.6||26 =15.37Ω 故障端口负序阻抗：

Z ∑1=Z ∑2=15.37Ω

故障端口零序阻抗：

Z ∑0=(Z 0AB +X 0T1)||Z 0BC +X 0T3||X 0T6； =(82.8+15)||48+15||20 =38.32||20 =13.14Ω 故障端口零序电流为： 单相接地短路时：3I 0(1)

=3E φ

Z

∑0+2Z ∑1

=4.53KA 两相接地短路时：3I 0(2)=3E φ

2Z

∑0+Z ∑1

=13.14KA

（2）A 母线发生单相接地短路时，有上述三序网络图可得其等效正负序等效电

路如下图3、图4：

图1正序等效电路

图2零序等效电路