保护(3)三段式电流保护的设计(完整版)

继电保护原理课程设计报告

专业：电气工程及其自动化

班级：电气1103

姓名：马春辉

学号： 3

指导教师：苏宏升

兰州交通大学自动化与电气工程学院 2014 年7月 12日

1 设计原始资料 具体题目

如图所示网络，系统参数为ϕE =115/3kV ，G1X =18Ω、G2X =18Ω、G3X =10Ω， 1L =2L =50km 、3L =30km 、C B -L =60km 、D C -L =40km 、E D -L =30km ，

线路阻抗Ω/km，I

rel

K =、II rel K =III rel K =，Cm ax B -I =300A ，Dmax C -I =200A ，Em ax D -I =150A ，ss K =，re K =。试对线路进行三段式电流保护的设计。

图 系统网络图

要完成的内容

本题完成对线路保护3进行三段式电流保护的设计。

2 分析课题的设计内容 设计规程 主保护配置

选用三段式电流保护，经灵敏度校验可得电流速断保护不能作为主保护。因此，主保护应选用三段式距离保护。

后备保护配置

过电流保护作为后备保护和远后备保护。 3 短路电流计算 等效电路的建立

由已知可得,线路的总阻抗的计算公式为

L X Z =

其中：Z —线路单位长度阻抗；

L —线路长度。

所以，将数据代入公式可得各段线路的线路阻抗分别为

()Ω=⨯===20504.01L2L1ZL X X

()Ω=⨯==12304.03L3ZL X

()Ω=⨯==-24604.0C B BC ZL X

()Ω=⨯==-16404.0D C CD ZL X

()Ω=⨯==-12304.0E D DE ZL X

经分析可知，最大运行方式即阻抗最小时，则有三台发电机运行，线路1L 、3L

运行，由题意知1G 、3G 连接在同一母线上，则

()()()()()Ω=++=++=2.101210//109//////L3G3L2L1G2G1smin X X X X X X X

式中 sm in X —最大运行方式下的阻抗值；最大运行方式等效电路如图所示。

同理，最小运行方式即阻抗值最大，分析可知在只有1G 和1L 运行，相应地有

()Ω=+=+=382018L1G1smax X X X

最小运行方式等效电路图如图所示。

图 最大运行方式等效电路图

图 最小运行方式等效电路图

保护短路点及短路点的选取

选取B 、C 、D 、E 点为短路点进行计算。 短路电流的计算

最大方式短路电流计算

在最大运行方式下流过保护元件的最大短路电流的公式为

k

s k Z Z E K

Z E I +==

∑

ϕϕ

式中 ϕE —系统等效电源的相电动势； k Z —短路点至保护安装处之间的阻抗； s Z —保护安装处到系统等效电源之间的阻抗； ϕK —短路类型系数、三相短路取1，两相短路取

2

3。 （1）对于保护2等值电路图如图所示，母线D 最大运行方式下发生三相短路流过保护2的最大短路电流为

CD

BC smin k Dmax X X X E

I ++=

代入数据得:

()

kA 32.1k Dmax =I

(2)对于保护3等值电路图如图所示，母线C 最大运行方式下发生三相短路流过保护3的最大短路电流为

BC

smin kCmax X X E

I +=

代入数据得:

()kA 94.1k Cmax =I

最小方式短路电流计算

在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的公式为

L

s.min k .min 23

Z Z E I +=

ϕ

式中 ϕE —系统等效电源的相电动势；

s.m in Z —保护安装处到系统等效电源之间的阻抗； L Z —短路点到保护安装处之间的阻抗。

所以带入各点的数据可以计算得到各点的的最小短路电流。

()A 639121624381311523Emin =+++⨯⨯=

I ()A 927243813

11523Cmin =+⨯⨯=

I 4 保护的配合及整定计算 主保护的整定计算 动作电流的计算

最小保护范围计算式为

min

1smax I

set z 23

L Z E I +⨯

=

ϕ 其中 ϕE —系统等效电源的相电动势；

s.max Z —短路点至保护安装处之间的阻抗；

1z —线路单位长度的正序阻抗。

(1)对于保护2等值电路图如图所示，母线D 最大运行方式下发生三相短路流过保护2的最大短路电流为

()kA 32.1KDmax =I

整定原则：按照躲过本线路末端最大短路电流来整定。则相应的速断定值为

()

kA 72.132.13.1KDmax ret I set2I =⨯==I K I

（）

最小保护范围根据式（）可得

即2处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。

（2）对于保护3等值电路图如图所示，母线C 最大运行方式下发生三相

短路流过保护3的最大短路电流为

()kA 94.1k .C.max =I

相应的速断定值为

()kA 52.294.13.1k .C.max rel I set.3I =⨯==I K I

最小保护范围根据式（）可得

即3处的电流速断保护在最小运行方式下也没有保护区。

所以，以上计算表明，在运行方式变化很大的情况下，电流速断保护在较小运行方式下可能没有保护区。

灵敏度校验

限时电流速断定值根据式可以计算。

I

set

II rel II set I K I =

()

km 38min 3-=L ()

km 4.112min -=L