山东科技大学继电保护定值计算课程设计

1)

二、设计（实验）正文 2)

某一水电站网络如图4所示。 3)

已知： 4)

发电机为水轮立式机组，功率因数为0.8、额定电压6.3kV 、次暂态电抗为0.2，负序阻抗为0.24； 5)

水电站的最大发电容量为2×5000kW ，最小发电容量为5000kW ，正常运行方式发电容量为2×5000kW ； 6)

平行线路L1、L2同时运行为正常运行方式； 7)

变压器的短路电压均为10％，接线方式为Yd-11，变比为38.5/6.3kV 。 8)

负荷自起动系数为1.3 ； 9)

保护动作是限级差△t ＝ 0.5s ； 10)

线路正序电抗每公里均为 0.4 Ω，零序电抗为3倍正序电抗； 11)

12)

13)

14)

15)

16)

17)

18)

19)

20)

21)

22)

23)

试求：（注：由于电压互感器和电流互感器的变比未知，计算结果均为一次值） 24)

a. 确定水电站发电机、变压器相间短路主保护、后备保护的配置方式； 25)

根据GTB14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规范》的规定，1MW 以上的发电机，应装设纵连差动保护（条款4.2.3.3）；1MW 以上的发电机，宜装设复合电压启动的过电流保护。灵敏度不满足要求时可增设负序过电流保护（条款4.3.6.2）故对于水电站发电机，相间短路保护的主保护采用纵联差动保护，后备保护应配置低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序电流保护和阻抗保护。发电机主保护采用比率制动式纵联差动保护，整定计算如下： 26) 计算发电机额定电流

27) 一次侧额定电流()kA U P I GN GN GN 573.08.03.635cos 3=⨯⨯==

ϕ 确定最小动作电流

1) ()()()A 9.171~3.57A 573.03.0~1.032.0~24.0m in .=⨯==k I I GN set

2) 取0.3倍额定电流，动作值为114.6A

1) 制动特性拐点电流

)(573~5.286573)0.1~5.0()0.1~5.0(m in .A I I GN res =⨯==

2) 取0.8倍额定电流，动作值为458.4A

3) 确定制动特性曲线斜率K

4) 机端保护区外三相短路时流过发电机的最大短路电流

5) ()()kA U P X I GN GN d k 864.28

.03.6352.01cos 31"3max .=⨯⨯⨯=⨯=ϕ 6) 差动回路最大不平衡电流()()A I K K K I k T st unp unb 4.28628641.05.00.23m ax .m ax .=⨯⨯⨯==

图

7) 最大动作电流()A I K I unb rel set 3.3724.2863.1m ax .m ax .=⨯==

8) 则()107.04.45828646.1143.372m in

.3m ax .m in .m ax .=--=--=res k set set I I I I K 9) 灵敏度校验

10) 按发电机与系统断开且机端保护区内两相短路时的短路电流校核

11) 流入差动回路的电流

()kA U P X X I GN GN k 255.28

.03.63524.02.03cos 3132''=⨯⨯⨯+=⨯+=ϕ 12) 制动电流A I I k res 11275.0==

13) 相应的动作电流()()()A I I K I I res res set op 1.1864.4581127107.06.114m in .m in .=-⨯+=-+=

14) 灵敏系数61

.1861127≈==op k sen I I K ，满足要求。 15) 差动速断动作电流()A I I GN i 229257344=⨯==

16) 对于变压器，相间短路的主保护采用纵联差动保护，并配置复合电压启动的过电流保护或低电压

闭锁的过电流保护作为后备保护。

17) b. 确定6QF 断路器的保护配置方式，计算它们的动作定值、动作时限，并进行灵敏度校验；

18) 电流速断保护定值计算如下：

19) 系统等值电路的参数标么值，选取 MVA S B 3.6=，各部分等值参数如下：

20) 发电机202.058.03.62.0''*=⨯⨯

=G X 变压器105.0*=T X 21) 输电线路074.0373.6404.02*=⨯⨯=BC X 103.037

3.656

4.02*=⨯⨯=CD X 22) 系统等值阻抗图如下：

23)

24) 无时限电流速断保护按躲过本线路末端发生短路时的最大短路电流整定。最大短路电流 25) ()

()A U S X X X X I B CD BC T G k 5.335103.0037.0052.0101.03733.635.05.05.01***max .=+++⨯⨯=⨯+++=动作定值()A I K I k rel set 6.4025.3352.1m ax .6=⨯==

26) 电流速断保护保护范围校验：

27) 03.6371326.04026.02374.012122*6.6min <⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=∑B set CD S U Z I U z L Ⅰ 28) 保护范围校验不满足要求

29) 因为该保护位于保护的最后一级，且因为系统运行方式变化大，一般的电流保护均无法满足要求，

故采用距离保护。配置距离保护Ⅰ段和Ⅲ段，整定计算如下：

30) 距离保护Ⅰ段为无时限的速动段，整定阻抗 ()Ω=⨯⨯==92.174.0568.016z L K Z CD rel set Ⅰ

Ⅰ 31) 距离保护Ⅲ段按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定

32) ()Ω=⨯⨯⨯⨯=⨯==2.1805

28.037395.0395.095.02max 2max .min .S U I U Z N L N L CD CD 33) 距离保护Ⅲ段整定值()Ω=⨯⨯==26.962

.13.12.12.180min

.6re ss rel L set K K K Z Z CD Ⅲ

34) 距离保护Ⅲ段灵敏度校验5.13.44

.05626.96Z 6≥=⨯==CD set sen

Z K Ⅲ 35) 灵敏度满足要求 36) 距离保护Ⅲ段动作时间：s 5.06=t

37) c. 确定平行线路L1、L2的的1QF 、3QF 相间短路主保护和后备保护，计算它们的动作定值、动

作时限，并进行灵敏度校验：

38) 距离保护Ⅰ段为无时限的速动段，整定阻抗

()Ω=⨯⨯==6.134.04058.01ⅠⅠ

1z L K Z BC rel set

39) 距离保护II 段

40) 按照QF6末端短路整定

41) ()Ω=⨯⨯+⨯⨯=+=03.28)4.05685.04.040(8.0)(11I CD BC II rel II set Z z L K Z

42) 距离保护II 段灵敏度校验5.1732.14.04003.28Z 1≥=⨯==

BC II set sen Z K 43) 满足要求

44)

45) 按照QF7末端短路整定

46) ()

Ω=⨯⨯+⨯⨯=+=7.17)4.01885.04.040(8.0)(11I CF BC II rel II set Z z L K Z

47) 距离保护II 段灵敏度校验5.1107.14

.0407.17Z 1≤=⨯==BC II set sen Z K 48) 不满足要求

49) 所以QF1 的距离II 段保护需要和7QF 的距离II 保护配合

50)

51) ()

Ω=+⨯⨯=+=232.60)29.594.040(8.0)(11T BC II rel II set Z z L K Z

52) 距离保护II 段灵敏度校验5.14

.040232.60Z 1≥⨯==BC II set sen Z K