1、課程設計報告()名 稱： 繼電保護整定計算院 系：電氣與電子工程學院班 級：學 號：學生姓名：指導教師：設計周數：兩周成 績：日期：2014年 月曰一、課程設計 （綜合實驗 ） 的目的與要求1.課程設計的目的1）鞏固電力系統繼電保護原理課程的理論知識，掌握運用所學知識分析和解決生產實際 問題的能力。2）通過對國家行業頒布的有關技術規程、規范和標準學習，建立正確的設計思想，理解我國 現行的技術政策。3）初步掌握繼電保護設計的內容、步驟和方法。4）提高計算、制圖和編寫技術文件的技能。2.對課程設計的要求1）理論聯系實際。 對書本理論知識的運用和對規程、 規范的執行必須考慮到任務書所規定的 實際情況

2、，切忌機械地搬套。2）獨立思考。在課程設計過程中，既要盡可能參考有關資料和主動爭取教師的指導，也可以 在同學之間展開討論，但必須堅持獨立思考，獨自完成設計成果。3）認真細致。在課程設計中應養成認真細致的工作作風，克服馬虎潦草不負責的弊病，為今 后的工作崗位上擔當建設任務打好基礎。4）按照任務書規定的內容和進度完成。二、設計(實驗)正文1.某一水電站網絡如圖1所示。 已知：(1) 發電機為水輪立式機組，功率因數為0.8、額定電壓6.3kV、次暫態電抗為0.2，負序 阻抗為0.24;(2) 水電站的最大發電容量為2 X 5000kW ,最小發電容量為 5000kW，正常運行方式發電 容量為2 X

3、5000kW ;(3) .平行線路L1、L2同時運行為正常運行方式；(4) 變壓器的短路電壓均為10%，接線方式為 Yd-11，變比為38.5/6.3kV。(5) 負荷自起動系數為1.3 ;(6) 保護動作是限級差 t = 0.5s ;(7) 線路正序電抗每公里均為0.4 Q,零序電抗為3倍正序電抗；試求：(1) 確定水電站發電機、變壓器相間短路主保護、后備保護的配置方式；答：對于水電站發電機， 相間短路保護的主保護采用縱聯差動保護，后備保護應配置低電壓啟動的過電流保護、復合電壓啟動的過電流保護、負序電流保護和阻抗保護。對于變壓器， 相間短路的主保護采用縱聯差動保護，并配置復合電壓啟動的過電流

4、保護或低電壓閉鎖的過電流保護作為后備保護。(2) 確定6QF斷路器的保護配置方式，計算它們的動作定值、動作時限，并進行靈敏度 校驗；答：系統等值電路的參數標么值，選取Sb 6.3MVA , Ub 38.5kV，各部分等值參數如下：發電機：XG* X*n" Sb 0.2630.202SN5/0.8變壓器：XTX*NuTnSbSTNuB0.1輸電線路：XLi*Xl2* r l -Sb20.4 40 -6:320.068Ub38.5X L3*SbuBG Q0.4 56 -6二 0.09538.5X L4*SbG Qo.4 18 365°031Xl5* r l -Sb20.4 18

5、 遼 0.031U b38.5系統等值阻抗圖如下:7740.202GAAA-02&20.1A1 * 3AV-DJR器40068DvWAV0 0950 011vVZ0.031k.max0.3712kA6QF斷路器位于線路末端， 與無窮大電網連接， 運行方式變化大，三段式電流保護僅能配置 I段保護。電流I段：按躲過本線路末端發生短路時的最大短路電流整定。D節點最大短路電流:Lmin 61 UTZCD2 I set.6Z M 丄 3850.2860 笑 0Sb0.4 2 0.48596.3電流n段：保護范圍延伸至下級線路, 末端節點最大短路電流：與下級線路電流I段配。1 k .maxSbn段

6、動作定值:0.5 X g * 0.5Xt* 0.5Xbc* Xcd X dn6.33U3 350.1010.3342kA0.05 0.034 0.095 0.031I k 11 K 1 Iset6rel rel k max1.1 1.2 0.33420.4411kA,11 ,1t t t 0.5s靈敏性校驗:1 k .minSb2 Xg* 0.5Xt* 0.5Xbc* Xcd Xdn l? 3U36.30.2184kA23 35 0.202 0.05 0.034 0.095 0.031K IIsenI kmin彳 oII-1 .3I set6相應分析：保護范圍校驗不滿足要求。由于系統運行方式變

7、化大，故一般的電流保護不滿足靈敏性與可靠性的要求，且末端仍有一段線路，故一般配置距離保護。距離保護I段:整定阻抗 zSet6KIelLCDz,0.8 56 0.4 17.92距離保護n段:整定阻抗ZS；t6K rel (LCD Z1KLdnN)0.8 (56 0.4 0.8 18 0.4) 22.528靈敏度校驗:KIIsenZSL6ZCD津 1.007 <1.250.4 56靈敏度不滿足要求距離保護川段：按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定Z0.95U N 0.95 燦：ZLcd .minI LCD . maxSmaxp2O'953 35°8161.254距離保護川段整

8、定值Z：t6ZLcd .mink k krel ss re161.2541.2 1.386.141.2距離保護川段靈敏度校驗:Z皿set6Kse nZCD86.1456 0.43.85 1.5靈敏度滿足要求，且t1110.5S(3) 確定平行線路L1、L2的的1QF、3QF相間短路主保護和后備保護，計算它們的動作 定值、動作時限，并進行靈敏度校驗；答：由上，易知系統運行情況變化大，一般的電流保護均無法滿足要求，故采用距離保護， 而距離保護n段在雙回線并列運行時線路末端短路時易誤動，故配置距離保護I段和川段。 以1QF為例，整定計算如下：距離保護I段:整定阻抗Z；et1Kjel Lbc z10.

9、8 40 0.412.8距離保護川段:按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定ZLBC.min0.95U NI Lbc - max0.95 V3u N 0.95 聽 352 0.8161 254Smax距離保護川段整定值 z：廿ZLBc.minK K Krel ss re162.25L 86.141.21.2 1.3距離保護川段靈敏度校驗KsenZset6ZBC86.145.384 1.540 0.4靈敏度滿足要求，且川段動作時間：tjt6It 0.5s3QF的整定計算過程和結果與1QF相同。(4) 假設平行線路L1、L2兩側配置有三相重合閘，計算三相重合閘裝置的整定值。t ARC答：按最不利情況考

10、慮，本側先跳閘，對側保護延時跳閘(tp.2tQF.2tu t裕度)(tp.1tQF .1 )0.8 1.5s取典型值1s。(5) 繼電保護6QF的接線圖及展開圖。答：6QF的接線圖如圖3所示。第I段距離保護由電流繼電器KA1、KA2、中間繼電器KM和信號繼電器 KS1組成。第II段距離保護由電流繼電器KA3、KA4、時間繼電器KT1及信號繼電器KS2組成。第III段距離保護由電流繼電器KA5、KA6、KA7、時間繼電器 KT2及信號繼電器KS3組成。其中，電流繼電器 KA7接于A、C兩相電流之和的中性線上，相 當于B相繼電器，則第III段距離保護組成了三相式保護。圖3展開圖如圖4所示。2已知一

11、配電網絡如圖 5所示。已知：(1) 系統中各變壓器參數如圖所示，忽略變壓器電阻;(2) 變壓器T1與T2之間的電纜L1參數：r1 0.153( /kM) , x1 0.119( /kM) , r0 3 r1,x0 3 x1母線LA與LE之間的電纜L2參數：r1 0.163( /kM ) , x1 0.087( /kM ) , r0 3 r1, x0 3x1。(3) 變壓器T1、T2參數如圖中所示，其中變壓器T1中性線阻抗Z0=20(4) 高壓母線HA以上部分的在10kV電壓等級下系統阻抗為：Xs.HA. max2.0X s.HA.min1.010.52CB504、琢枚電漁】LA35W Vh(5

12、)低壓0.4kV開關CB510下級直接與負荷相連，400A為其額定電流。低壓開關CB505也是如此。Fl CBLO-5 f圖5試求：(1) 電力系統中各斷路器所配置的電流三段式保護進行定值整定，進行靈敏性校驗;答：選取基準容量 Sb 4MVA，基準電壓為各段平均電壓。高壓母線HA以上部分X s.HA max*Xs.HA maxSBU；12.0 410.520.0726X s.HA min*X s. HA min SBu21.0 40.0363變壓器T1和T2XT1*X*1NUtnSbStnU b0.06 -40.06XT2*0.064-0.122電纜線路L1和L2rli*SBlUb0.1531

13、8$0.00805XL1*374°119 18 37 °.00626Rl2*0.163 0.240.420.815Xl2*0.087 0.2 丄 0.4350.4系統等值阻抗圖6如下:RL2*=O.S15XL1*=0.435XsHAmax=0.C72fiXsHAmin=0.C363 XTV=0.06RL1'=0.0'0905XL1 *=0.00626xr2-=o.12-/A電流I段:CB107 :系統最大運行方式下電纜線路L1末端三相短路時I k .L1 .maxX s.HA min*Xt1*Z l1*Sb、3U40.103 、3 37606.7A動作電流1

14、107ki Irel I k.L1.max1.2606.7728.04A保護范圍校驗Lmin107Zl1U2l；et.107U237CB108 :系統最大運行方式下變壓器I k.T 2. maxXs.HAmin* Xt1*Sb0.194 20.13260.728372T2末端三相短路時 SbZl1*Xt 2*3U0.223 . 3 37280.3A動作電流set.108K rel I k.T2.max2 280.3336.36 ACB503 :系統最大運行方式下電纜線路L2末端三相短路時I k.L2 .maxSbXs.HA min* XT1*ZL1* XT2* ZL2* 3U 5.48kA1.

15、053 0.4動作電流I set.503KrllIk.L2.max 1.2 5.486.576kA4保護范圍校驗1 1Uv u2Lmin 503IZ *ZL22 I set.503Sb10.40.185 2 6.5760.26280.42107.7m電流II段:CB107 :動作電流I set.107"|鳥.1081.1 336.36370A動作時間 tset.107t set; 1080.5s系統最小運行方式下電纜線路L1末端兩相短路時1 k.L1 .min靈敏度校驗CB108:動作電流動作時間tset.108爲108tSet.503系統最小運行方式下變壓器1 k.T 2.min靈

16、敏度校驗心108I k.T 2.miniset.108電流川段:X s. HA max* Xt1* Z L1*KSen.107I k.L1 .minK II I Irel I set.503t 0.5sSb3U388.9A2 0.139 37388.93701.051.1 65760.43778.2AT2末端兩相短路時X s.HA max* XT1*遊 2.6778.2CB506 :動作電流 I s.506Q" Krel ssZL1*Sb3U208.7 A2 0.259 37Kre506.max1.2 1.30.9400693.3A動作時間tset506 0.5sCB504 :動作電

17、流 1；.504Q" Krel ssKreI 504.max1.2 1.30.9500866.7A動作時間tset504 0.5s零序電流川段按躲過L1線路末端三相短路的最大不平衡電流整定CB505 :動作時間動作電流I set. 505tset5040.5SK lll kel ss |1.2 1.30.9400693.3AKre '505.maxIIIKlll K1.2 1.3CB503 :動作電流I set .503I L 2.max9001.56 kAKre0.9動作時間tset5030.5St 1.0sHIK| K1.2 1.30.4CB108 :動作電流I set.

18、 108T 2. max130024.36AKre0.937動作時間t IIIt IIItset108tset503t 1.5sHIKlll K1.2 1.30.4CB107 :動作電流I set. 107L1. max130024.36AKre0.937動作時間t IIIt IIItset107tset108t 2.0s(2) 對系統中所配置的零序電流保護進行定值整定，進行靈敏性校驗；答：根據系統的中性點接地方式，在CB107上，可配置零序電流保護I段和川段，而降壓變壓器后無零序通路，無需配置II段。L1線路末端母線發生接地短路故障時，各序阻抗分別為：L1.1 .mi n*ZL1.2 .mi

19、n*°.1°3L1.ZoSbZL1 00.0686在系統最大運行方式下，L1線路末端發生兩相接地短路故障時，零序電流k0.L1.maxL11L1L1Sb3U0.1030.103 0.0686Zl10.103 °.103 °.°6860.103 0.068643 37259.8A在系統最大運行方式下，L1線路末端發生單相接地短路故障時，零序電流零序電流I段lSet107K；el311,1k 0.L1.max1.25 3 259.8974.25 A11Sb14k0.L1.maxZL1 1 *ZL12 *ZL10 *3U0.103 2 0.0686-

20、3 37Iset107K；iKnpKstKerlk.L1.max仁5 1.5 0.5 0.1 606.7 56.88A零序電流川段按本線路末端單相接地短路校驗靈敏度靈敏度滿足要求K皿senlk0)L1.maxset.107227.356.884.0(3) 對配置繼電保護方案進行評價，如有缺陷提出改進措施。答：CB107電流I段在系統最小運行方式下對于相間短路故障不具有足夠的保護范圍，且電流n段的靈敏系數不滿足要求，應加入低電壓啟動元件，降低動作定值，提高靈敏度，或者采用距離保護來替代電流保護。零序電流保護作為系統接地短路故障的主保護，由于受到系統中性點接地方式的影響， 在上述配電網中，零序電流

21、保護的作用范圍較小，且無法和相鄰的線路或變壓器配合。3.110kV單電源環形網絡如圖 7所示。 已知：(1) 線路AB、BC、AC的最大負荷電流分別為 230A、150A、230A，負荷的自起動系 數為1.5;(2) 網絡中各線路采用帶方向或不帶方向的電流電壓保護、零序電流保護或距離保護，變壓器采用縱聯差動保護作為主保護，變壓器為Yd11接線；(3) 發電廠的最大發電容量為3X 50MW，最小發電容量為1X 50MW (2臺發變組停運);(4) 各變電所引出線上的后備保護動作時間如圖示，后備保護的時限級差厶t = 0.5s ;(5) 線路的電抗每公里均為 0.4 Q,忽律電阻；(6) 電壓互感

22、器的變比110/0.1, AB、AC線路電流互感器變比 300/5 ,其它參數如圖所示。B«162020161617ZtcZbc30 0.412Gl®>K 1 zrel ABK 1 zrel ABZac 50 0.420圖7距離保護I段:試求:(1)確定繼電保護1、2、3、4、5、6的保護配置方式，以及它們的動作定值和動作時限； 答：環網由于運行模式復雜，采用電流保護易造成靈敏度低，保護范圍小等問題， 因此擬用距離保護。距離保護涉及阻抗線路：Zab 40 0.4母線B側一臺變壓器0.10569.431152母線C側一臺變壓器:3QF Z set.3K rel Z BC

23、 0 .8512 10.24QF Z set .4K rel Z BC 0 .8512 10.20.10569.431152I1QF Zset.10.8513.62QF Zset.20.8513.65QF Zset.5K；|Zac0.85 202 xS =10,5%1.5SJQF40KM1QFUt =10.5% AG3®%5。哪爐片=0.94 -0129?0kM5QF4QF鞏=10.W6QF Zset.6K rel Z AC0.85 20 17動作時限均為t；et0距離保護n段1QF :與3QF距離保護I段配合0.8 1610.220.96Z II K '' Z z1

24、set.1rel AB set.3按躲過母線B處變壓器電壓側出口短路整定,分支系數K b1.minz bc z ACZII K IIset 1relZ AB K1.min取較小者，zset.120.96靈敏度校驗：KIIsen.1zset.1ZABZ ABZ BC Z AC0.5ZtBtset.1tSet.320.961.311648 1.5320.716 1.5 0.5 69.4347.65t 0.5s1.25滿足要求3QF :與5QF距離保護I段配合Z II K II Zset.3rel BCZSet.50.716 1723.1按躲過母線C處變壓器電壓側出口短路整定，此處分支系數zAC20

25、Z IIk IIZzset.3K rel zBCKc3.minZTC0.712 2.4 69.43125.04取較小者，zset.326.4lset.3tset.5t0.5szII靈敏度校驗：Ksen3Zset.323.11.9251.25滿足要求ZAB126QF :與4QF距離保護I段配合7IIKIIset.6relZ ACzIset.40.720 10.221.14K按躲過母線C處變壓器電壓側出口短路整定，分支系數Z abZbcZac482.4481.71281.71 69.4397.11KZ AB Z BC Z ACKc6.minZBC Z ABZset.6Krei Z AC Kc6.

26、min ZTC 0720取較小者，ZS；t.621.14tset.6 tset.4t 0.5s靈敏度校驗：KZ IIIIZset.3sen.6Zac2114 1.057201.25不滿足要求4QF :與2QF距離保護I段配合Zset.4Kr； Zbc Z；et.20.71213.617.92按躲過母線B處變壓器電壓側出口短路整定，分支系數Kb2.minZ ab Z bc ZacZ ab48 316zset.4 Krll ZbcK1.min0.5Ztb0.7123 0.5 69.4381.165取較小者，Z；et.417.92tset.4t；et.2t 0.5sZ 11靈敏度校驗：k sen.4

27、仝蘭17 921792 1.49 1.25 滿足要求12距離川段：5QF :按照躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定Z LAC. min0.9 Un 0.9 110248.5:31 max - 3 0.23考慮自啟動系數與返回系數后Zset.5ZLAC .minK rel K ss K re248.51.2 1.5120.051.15按躲過最大振蕩周期整定tset.5 1.5s近后備靈敏度校驗K；en5zs；5ZAC迦5 6.0201.5滿足要求3QF:按照躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定Z LBC.min0.9 1103 0.15381.05考慮自啟動系數與返回系數后Zset.3ZLBC .mi

28、nK rel K ss Kre381.05184.11.2 1.5 1.15動作時間tset.3 max tct, tset.5t 2.0s近后備靈敏度校驗K；n1.3Zset.1 3ZbC184 115.3 1.5 滿足要求12遠后備靈敏度校驗K ；n 2 .3Zset.318415.81.2滿足要求Zbc Zac12 201QF :按照躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定z 0.9 Un 0.9 110LAB. min- 31 max - 3 0.23考慮自啟動系數與返回系數后zset.1ZLAB .min248.5K rel K ssK re120.051.2 1.5 1.15動作時間tse maxtBt,tset.12.5s近后備靈敏度校驗kiiisen