35kv電網(wǎng)繼電保護(hù)課程設(shè)計

1、車輛與動力工程學(xué)院課程設(shè)計說明書35kv電網(wǎng)繼電保護(hù)課程設(shè)計摘要本次課程設(shè)計的題目是35kv電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計距離保護(hù)。主要任務(wù)是為保證電網(wǎng)的安全運行,需要對電網(wǎng)配置完善的繼電保護(hù)裝置.根據(jù)該電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、電壓等級、線路長度、運行方式以及負(fù)荷性質(zhì)的要求，給35kv的輸電線路設(shè)計合適的繼電保護(hù)。根據(jù)給定的相關(guān)數(shù)據(jù)，首先設(shè)計了輸電線路圖，然后進(jìn)行整定計算。根據(jù)對距離保護(hù)i，ii， iii段保護(hù)的整定計算，熟悉距離保護(hù)的基本原理。根據(jù)這次設(shè)計總結(jié)距離保護(hù)的優(yōu)缺點。并對這次設(shè)計進(jìn)行總結(jié)。關(guān)鍵詞：35kv繼電保護(hù)、整定計算、故障分析、短路電流計算第一章 概論21.1繼電保護(hù)的基本概念2第二章 距離保護(hù)的要求

2、32.1 電力系統(tǒng)距離保護(hù)32.1.1距離保護(hù)概念及適用范圍32.1.2距離保護(hù)的時限特性32.2 阻抗繼電器4第三章 距離保護(hù)的計算53.1 系統(tǒng)電路圖53.2 短路電流計算53.3 距離保護(hù)的整定83.4本設(shè)計的具體計算133.4.1距離保護(hù)i段的整定計算133.4.2距離保護(hù)ii段的整定計算和校驗133.4.3距離保護(hù)iii段的整定計算和校驗14第四章 距離保護(hù)的評價154.1距離保護(hù)的優(yōu)缺點和應(yīng)用范圍15第五章 設(shè)計心得16參考文獻(xiàn)17第一章 概論1.1繼電保護(hù)的基本概念 在電力系統(tǒng)運行中，外界因素（如雷擊、鳥害等）、內(nèi)部因素（絕緣老化，損壞等）及操作等，都可能引起各種故障及不正常運行

3、的狀態(tài)出現(xiàn)，常見的故障有：單相接地；三相接地；兩相接地；相間短路；短路等。 電力系統(tǒng)非正常運行狀態(tài)有：過負(fù)荷，過電壓，非全相運行，振蕩，次同步諧振，同步發(fā)電機(jī)短時失磁異步運行等。 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動裝置是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運行情況時，用于快速切除故障，消除不正常狀況的重要自動化技術(shù)和設(shè)備。電力系統(tǒng)發(fā)生故障或危及其安全運行的事件時，他們能及時發(fā)出告警信號，或直接發(fā)出跳閘命令以終止事件。 繼電保護(hù)的基本任務(wù)： （1）自動迅速，有選擇的跳開特定的斷路器（2）反映電氣元件的不正常運行狀態(tài) 電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)的基本要求 ：速動性，選擇性，靈敏性,可靠性。第二章 距離保護(hù)的要求2.1 電力

4、系統(tǒng)距離保護(hù)2.1.1距離保護(hù)概念及適用范圍距離保護(hù)是反應(yīng)故障點至保護(hù)安裝地點之間的距離（或阻抗）。并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動作時間的一種保護(hù)裝置。該裝置的主要元件為距離（阻抗）繼電器，它可根據(jù)其端子上所加的電壓和電流測知保護(hù)安裝處至短路點間的阻抗值，此阻抗稱為繼電器的測量阻抗。當(dāng)短路點距保護(hù)安裝處近時，其測量阻抗小，動作時間短；當(dāng)短路點距保護(hù)安裝處遠(yuǎn)時，其測量阻抗增大，動作時間增長，這樣就保證了保護(hù)有選擇性地切除故障線路。 用電壓與電流的比值(即阻抗)構(gòu)成的繼電保護(hù)，又稱阻抗保護(hù)，阻抗元件的阻抗值是接入該元件的電壓與 電流的比值：u/i=z，也就是短路點至保護(hù)安裝處的阻抗值。因線路的阻抗值與距

5、離成正比，所以叫距離保護(hù)或阻抗保護(hù)。距離保護(hù)分為接地距離保護(hù)和相間距離保護(hù)等。 距離保護(hù)分的動作行為反映保護(hù)安裝處到短路點距離的遠(yuǎn)近。與電流保護(hù)和電壓保護(hù)相比，距離保護(hù)的性能受系統(tǒng)運行方式的影響較小。距離保護(hù)分為接地距離保護(hù)和相間距離保護(hù)等。距離保護(hù)適用于35kv及以上的電壓等級電路。2.1.2距離保護(hù)的時限特性距離保護(hù)一般都作成三段式，第1段的保護(hù)范圍一般為被保護(hù)線路全長的8085，動作時間為保護(hù)裝置的固有動作時間。第段的保護(hù)范圍需與下一線路的保護(hù)定值相配合，一般為被保護(hù)線路的全長及下一線路全長的3040，其動作時限要與下一線路距離保護(hù)第1段的動作時限相配合，一般為05s左右。第段為后備保護(hù)

6、，其保護(hù)范圍較長，包括本線路和下一線路的全長乃至更遠(yuǎn)，其動作時限按階梯原則整定。2.2 阻抗繼電器阻抗繼電器針對的是線路的阻抗而言，故而分析線路阻抗是非常必要的。通常起動元件采用過電流繼電器或阻抗繼電器。為了提高元件的靈敏度,也可采用反應(yīng)負(fù)序電流或零序電流分量的復(fù)合濾過器來作為起動元件。第三章 距離保護(hù)的計算3.1 系統(tǒng)電路圖圖3-13.2 短路電流計算當(dāng)k2點發(fā)生短路時，短路電流的計算如下：最大運行方式下，k2點短路的等值電路圖 圖3-2-1 等值簡化電路圖圖3-2-2最大運行方式下k2短路時，a電站、c電站到短路點的轉(zhuǎn)移電抗分別為：xak=5.333/2+0.75=3.417xck=0.2

7、92+0.876+0.75+4/2=3.918a電站、c電站到短路點的計算電抗為：xjsa=3.417×(2×3/0.8)/100=0.256 xjsc=3.918×(2×4/0.8)/100=0.391查運算曲線圖，得a、c短路電流標(biāo)幺值為：ia0.2*=3.175 ic0.2*=2.412 有名值為：iak0.2=3.175×15/(37×)=0.74ka ick0.2=2.412×10/(37×）=0.38ka最小運行方式下，k2點短路的等值電路圖圖3-2-3等值簡化電路圖：圖3-2-4最小運行方式下k2短路

8、時，a電站、c電站到短路點的轉(zhuǎn)移電抗分別為xak=0.75+5.333=6.083xck=0.292+0.876+0.75+4=5.917計算電抗為xjsa=6.083×3.75/100=0.228 xjsc=5.917×5/100=0.30查運算曲線圖，得a、c短路電流標(biāo)幺值為ib0.2*=3.433 ic0.2*=2.950 有名值為iak0.2=3.433×3.75/(37×）=0.201ka ick0.2=2.950×5/(37×）=0.23ka按照上述方法，可求得k3、k4、k5、k6、k7、k8點短路時相應(yīng)的短路電流。3.

9、3 距離保護(hù)的整定 （1）距離i段的整定距離保護(hù)段無延時的速動段它應(yīng)該只反映本線路的故障，下級出口處發(fā)生短路故障時應(yīng)可靠不動作，所以測量元件的阻抗整定應(yīng)該躲過本線路末端短路時的測量阻抗來整定。即其中<1因為距離保護(hù)是欠量保護(hù)，考慮到繼電器誤差、互感器誤差和參數(shù)測量等誤差等因素一般取0.80.85是被保護(hù)線路的長度是被保護(hù)線路單位長度的正序阻抗（2） 距離段的整定1、分支電路對測量阻抗的影響。在距離保護(hù)段整定時，類同于電流保護(hù)，應(yīng)考慮分支電路對測量阻抗的影響，如圖所示。 （a）助增分支電路對測量阻抗的影響（b）外汲分支電路對測量阻抗的影響圖中k1點發(fā)生三相短路時，保護(hù)1處的測量阻抗為 式中

10、：母線b與短路點之間線路的正序阻抗；：分支系數(shù)。在助增分支電路和外汲分支電路中不同。2、段的整定阻抗。距離保護(hù)段的整定阻抗，應(yīng)按照以下兩個原則進(jìn)行計算。（1）與相鄰線路距離保護(hù)段相配合。距離段的整定阻抗為： 式中，為可靠系數(shù)，一般取0.8；（2）與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合。距離段的整定阻抗為： 為可靠系數(shù)，考慮變壓器阻抗誤差較大，一般取0.70.75。當(dāng)被保護(hù)線路末端母線上既有出線又有變壓器時，距離段的整定阻抗應(yīng)分別按上述兩種情況計算，取其中的較小者作為整定阻抗。3、靈敏度校驗距離保護(hù)段，應(yīng)能保護(hù)線路的全長，本線路末端短路時，應(yīng)有足夠的靈敏度?？紤]到各種誤差因素，要求靈敏系數(shù)應(yīng)滿足 如果不滿

11、足要求，則距離保護(hù)1的段應(yīng)改為與相鄰元件的保護(hù)段相配合，計算方法與上面類似。4、動作時間的整定距離保護(hù)段的動作時間，應(yīng)與之配合的相鄰元件保護(hù)動作時間大一個時間級差，即 式中為與本保護(hù)配合的相鄰元件保護(hù)段（x為或段）最大的動作時間。（3）距離段的整定1、段的整定阻抗。距離保護(hù)第段的整定阻抗，按以下幾個原則計算：（1）按與相鄰下級線路距離保護(hù)段配合時，段的整定阻抗為 可靠系數(shù)的取法與段整定中類似，分支系數(shù)應(yīng)取各種情況下的最小值。如果與相鄰下級線路距離保護(hù)段配合靈敏系數(shù)不滿足要求，則應(yīng)改為與相鄰下級線路距離保護(hù)的段相配合。（2）按與相鄰下級變壓器的電流、電壓保護(hù)配合整定。定值計算為： 式中為電流、電

12、壓保護(hù)的最小保護(hù)范圍對應(yīng)的阻抗值。（3）按躲過正常運行時的最小負(fù)荷阻抗整定。當(dāng)線路上的負(fù)荷最大且母線電壓最低時，負(fù)荷阻抗最小，其值為 式中為正常運行母線電壓的最低值；為被保護(hù)線路最大負(fù)荷電流；為母線額定電壓。參照過電流保護(hù)的整定原則，考慮到電動機(jī)自啟動的情況下，保護(hù)段必須立即返回的要求，若采用全阻抗特性，則整定值為：式中為可靠系數(shù)，一般取1.21.25；為電動機(jī)自啟動系數(shù)，取1.52.5；為阻抗測量元件（欠量動作）的返回系數(shù)，取1.151.25。若采用方向圓特性，必須考慮動作阻抗隨阻抗角的變化，由躲開的負(fù)荷阻抗換算成整定阻抗值，整定阻抗可由下式給出,式中為整定阻抗的阻抗角；為負(fù)荷阻抗的阻抗角。

13、按上述三個原則進(jìn)行計算，取其中的較小者作為距離段的整定阻抗。2、靈敏度校驗。距離保護(hù)的段，既作為本線路、段保護(hù)的近后備，又作為相鄰下級設(shè)備保護(hù)的遠(yuǎn)后備，靈敏度應(yīng)分別進(jìn)行校驗。作為近后備時，按本線路末端短路校驗，計算式為作為遠(yuǎn)后備時，按相鄰設(shè)備末端短路校驗，計算式為式中為相鄰設(shè)備（線路、變壓器等）的阻抗；為分支系數(shù)最大值，以保證在各種運行方式下保護(hù)動作的靈敏性。3、動作時間的整定。距離保護(hù)段的動作時間，應(yīng)比與之配合的相鄰設(shè)備保護(hù)動作時間大一個時間級差，但考慮到距離段一般不經(jīng)歷震蕩閉鎖，其動作時間不應(yīng)小于最大的震蕩周期（1.52s）。3.4本設(shè)計的具體計算3.4.1距離保護(hù)i段的整定計算(1) 動

14、作阻抗對輸電線路，按躲過本線路末端短路來整定,則取=0.85，所以=0.85*10*0.4=3.4(2)動作時限距離保護(hù)段的動作時限是由保護(hù)裝置的繼電器固有動作時限決定，人為延時為零，即=0s。3.4.2距離保護(hù)ii段的整定計算和校驗(1)動作阻抗：按下列三個條件選擇。與相鄰線路34的保護(hù)的段配合式中，取=0.85, =0 .8，為保護(hù)2的段末端發(fā)生短路時對保護(hù)2而言的最小分支系數(shù)。當(dāng)保護(hù)2的段末端發(fā)生短路時，分支系數(shù)為：=i12/i34=1于是(2)動作時間，與相鄰保護(hù)2的段配合，則t1"=t2'+t=0.5 s它能同時滿足與相鄰線路34保護(hù)配合的要求。(3) 靈敏性校驗：

15、/=9.52/3.4=2.8>1.5, 滿足要求。3.4.3距離保護(hù)iii段的整定計算和校驗(1)動作阻抗：按躲開最小負(fù)荷阻抗整定；kzq=1,=1.15,=0.83， =1.5，i =1.75kazl·min=0.9ue/1.732if·max=0.9×35/1.732×1.75=10.39=（ zl·min）/ ( kzq)=(0.83*10,39) /(1.5*1.15)=5(2)動作時間：斷路器1的動作時間為：= +t=1.5+0.5=2 s斷路器2的動作時間為：t2= +t=2.0+0.5=2.5 s取其中較長者，于是,斷路器1

16、的動作時間為：t1= +t=2.0+0.5=2.5 s(3)靈敏性校驗： 本線路末端短路時的靈敏系數(shù)為： /z12=5/0=>1.5 ，滿足要求。第四章 距離保護(hù)的評價4.1距離保護(hù)的優(yōu)缺點和應(yīng)用范圍主要優(yōu)點：能滿足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對保護(hù)動作選擇性的要求；阻抗繼電器是同時反應(yīng)電壓的降低和電流的增大而動作的，因此距離保護(hù)較電流保護(hù)有較高的靈敏度。其中段距離保護(hù)基本不受運行方式的影響，而、段受系統(tǒng)運行變化的影響也較電流保護(hù)要小一些，保護(hù)區(qū)域比較穩(wěn)定。主要缺點：不能實現(xiàn)全線瞬動。對雙側(cè)電源線路，將有全線的3040的第段時限跳閘，這對穩(wěn)定有較高要求的超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)來說是不能接受的。阻抗繼電器

17、本身較長復(fù)雜，還增設(shè)了振蕩閉鎖裝置，電壓斷線閉鎖裝置，因此距離保護(hù)裝置調(diào)試比較麻煩，可靠性也相對低些。應(yīng)用范圍：對不要求全線速動的線路，可作為主保護(hù)，否則，可作為相間或接地故障的后備保護(hù)。第五章 設(shè)計心得本次設(shè)計是針對35kv輸電線路在雙回路情況下進(jìn)行的分析計算和整定的。在進(jìn)行設(shè)計時首先要設(shè)計線路圖。然后根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行距離保護(hù)的整定，并且對其進(jìn)行靈敏度較驗。我認(rèn)為，在這次的課程設(shè)計中，在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我通過查找大量資料，與同學(xué)探討，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，通過本次課程設(shè)計，我學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。此次課程設(shè)計能順利的完成與同學(xué)和老師的幫助是分不開的，在對某些知識模棱兩可的情況下，多虧有同學(xué)的熱心幫助才可以度過難關(guān)；更與老師的悉心教導(dǎo)分不開，在有解不開的難題時，多虧老師們的耐心指導(dǎo)才使設(shè)計能順利進(jìn)行。很感謝學(xué)校和老師給我們安排了這次課程設(shè)計，讓我真正感受到的是合作的重要，許多