繼電保護(hù)課設(shè)

1、2015-2016學(xué)年第1學(xué)期 繼電保護(hù) 課程設(shè)計材料指導(dǎo)教師： 樊睿 班級： 2012級 時間：2015.12.15-2015.12.29地點： 西安理工大學(xué)高科學(xué)院 西安理工大學(xué)高科學(xué)院 2012級課程設(shè)計 過電流 設(shè)計說明書姓名 學(xué)號 2012040315 專業(yè)電氣工程及其自動化班級 3班指導(dǎo)教師樊睿教師職稱助教西安理工大學(xué)高科學(xué)院教務(wù)處制前言隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的正常運行、故障期間以及故障后的恢復(fù)過程中，許多控制操作日趨高度自動化。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)一次泛指繼電保護(hù)技術(shù)和由各種繼電保護(hù)裝置組成的繼電保護(hù)系統(tǒng)，包括繼電保護(hù)的原理設(shè)計、配置、整定、調(diào)試等技術(shù)，也包括由獲取電量信息的

2、電壓、電流互感器二次回路，經(jīng)過繼電保護(hù)裝置的斷路器跳閘線圈的一般套具體設(shè)備，如果需要利用通信手段傳送信息，還包括通信設(shè)備。電網(wǎng)繼電保護(hù)的選擇原則是:首先滿足繼電保護(hù)的四項基本要求,即選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。然后，根據(jù)各類保護(hù)的工作原理、性能并結(jié)合電網(wǎng)的電壓等級、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及接線方式等特點進(jìn)行選擇，使它們能有機的配合起來，構(gòu)成完善的電網(wǎng)保護(hù)。如果電網(wǎng)保護(hù)得不合理，繼電保護(hù)不僅不能保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，反而成為系統(tǒng)不能安全穩(wěn)定運行的因素。所以，配置合理的保護(hù)方案是十分重要的。在選擇具體電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置時，在滿足保護(hù)四項基本要求的前提下，應(yīng)力求采用簡單的保護(hù)裝置。只有在采用簡單的保護(hù)不

3、能滿足要求時，才考慮采用較為復(fù)雜的保護(hù)。因為，復(fù)雜的保護(hù)不僅價格昂貴，運行維護(hù)和調(diào)試復(fù)雜，而且更主要的是復(fù)雜保護(hù)所需要元件多、接線復(fù)雜，這就增加了保護(hù)裝置本身故障的機率，從而降低了可靠性。電流保護(hù)屬于階段式或具有階梯型動作特征的多段式保護(hù)，其選擇性依靠上，下級保護(hù)的整定值和動作時間的配合來保證?？拷娫吹谋Ｗo(hù)稱為上級保護(hù)；離電源較遠(yuǎn)的保護(hù)為下級保護(hù)。電流保護(hù)的段數(shù)根據(jù)整定配合需要而定，一般有三段。沒有人為延時的，動作最快的一段稱為電流瞬時速斷；最后一段按照正常運行時或無短路時不能誤動的原則整定，稱為過電流保護(hù)。這次課程設(shè)計目的是通過對所給電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分析，要求對整個電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)

4、方面的課程有綜合的了解。特別是對繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)、電路有一定的研究目錄第一章設(shè)計原始材料41.1 設(shè)計目的41.2具體題目4第二章保護(hù)配置的分析42.1 階段式電流保護(hù)的原理4第三章保護(hù)配合的整定8第四章繼電保護(hù)設(shè)備的選擇114.1 電流互感器的選擇114.2 繼電器的選擇11第五章二次展開原理圖的繪制135.1 三段式電流保護(hù)原理接線圖135.2 保護(hù)測量電路145.3保護(hù)跳閘電路14第六章保護(hù)的評價15。第一章 設(shè)計原始材料1.1 設(shè)計目的理解輸電線路階段式電流保護(hù)的原理圖，展開圖，及保護(hù)裝置中各繼電器的功用，掌握階段式電流保護(hù)的電氣接線，通過設(shè)計.掌握和應(yīng)用電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計，整定

5、計算，資料查詢和電氣繪圖等使用方法。1.2具體題目 系統(tǒng)接線圖如下圖，發(fā)電機以發(fā)電機變壓器組方式接入系統(tǒng)，開機方式為兩側(cè)各開一臺機，變壓器一臺運行，參數(shù)為 線路阻抗為。各段線路的最大電流為： 。過電流保護(hù)的各種參數(shù)為：，?，F(xiàn)根據(jù)已知的資料對BC.CD,DE進(jìn)行過電流保護(hù)。第二章 保護(hù)配置的分析2.1 階段式電流保護(hù)的原理 無時限電流速斷保護(hù).帶時限電流速斷保護(hù)和定時限過電流保護(hù)都是反應(yīng)于電流升高而動作的保護(hù)裝置。他們之間的區(qū)別主要在于按照不同的原則來選擇起動電流。即速斷是按照躲開某一點的最大短路電流來整定，限時速斷是按照躲過前方各相鄰元件電流速斷保護(hù)的動作電流整定，而過電流保護(hù)則是按照躲過最大

6、負(fù)荷電流來整定。由于電流速斷不能保護(hù)線路全長，限時電流速斷又不能作為相鄰元件的后備保護(hù)，因此，為保證迅速而有選擇性的切除故障，常常將電流速斷.限時電流速斷和過電流保護(hù)組合在一起，構(gòu)成階段式過電流保護(hù)。具體應(yīng)用時，可只采用速斷加過流保護(hù)，或限時速斷保護(hù)加過流保護(hù)，及構(gòu)成兩段式過流保護(hù)，也可以三者同時使用構(gòu)成三段式過流保護(hù)。 由無時限電流速斷保護(hù)，帶時限電流速斷保護(hù)，定時限過電流保護(hù)相配合構(gòu)成階段式電流保護(hù)裝置。這三部分分別叫做I，II，III段，其中I段無時限電流速斷保護(hù)，段帶時限電流速斷保護(hù)是主保護(hù)，段定時限過流保護(hù)是后備保護(hù)。電流保護(hù)的主保護(hù)是瞬時電流速斷保護(hù)和限時電流速斷保護(hù)。1. 電流保

7、護(hù)的主保護(hù) 圖2-2 曲線表示最大運行方式和最小運行方式 當(dāng)系統(tǒng)電源電勢一定，線路上任一點發(fā)生短路故障時，短路電流的大小與短路點至電源之間的電抗（忽略電阻）及短路類型有關(guān)，三相短路和兩相短路時，流過保護(hù)安裝點的短路電流可用下式表示： 2-1式中 為系統(tǒng)等電源電勢 為系統(tǒng)等效電源到保護(hù)安裝點之間的電抗； 為線路千米長度的正序電抗 為短路點到保護(hù)安裝點的距離。 由上式可知：當(dāng)系統(tǒng)運行方式一定時，流過保護(hù)安裝點的短路電流，是短路點至保護(hù)安裝點距離L的函數(shù)。短路點距離電源越遠(yuǎn)（越大），短路電流值越小。（1） 瞬時電流速斷（電流保護(hù)段） 瞬時電流速斷保護(hù)1的動作電流應(yīng)按大于本線路末端短路時流過保護(hù)安裝點

8、的最大短路電流來整定，即， 2-2式中 為保護(hù)1無時限電流速斷保護(hù)的動作電流，又稱一次動作電流； 為可靠系數(shù)，考慮到繼電器誤差，短路電流計算誤差和非周期 分量的影響等引入的大于1的系數(shù)，一般取1.2-1.3 為被保護(hù)線路末端B母線上的三相短路時保護(hù)安裝測量到的最大短路電流，一般取有效值。 瞬時電流速斷保護(hù)按上式進(jìn)行整定。保證了相鄰線路上發(fā)生短路故障保護(hù)1不會誤動。這樣選擇了保護(hù)動作電流之后，瞬時電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長。瞬時電流速斷保護(hù)范圍隨系統(tǒng)運行方式和短路類型決定。在最大運行方式下三相短路時，保護(hù)范圍最大為；在最小運行方式下兩相短路時，保護(hù)范圍最小為。對于短線路，由于線路首末段短路時，

9、短路電流數(shù)值相差不大，在最小運行方式下保護(hù)范圍可能為0.瞬時電流速斷保護(hù)的選擇性是依靠保護(hù)整定值保證的。瞬時電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)，是用其最小保護(hù)范圍衡量的。規(guī)定最小保護(hù)范圍不能小于線路全長的百分之十五到百分之二十。 在最小保護(hù)末端（交點N）發(fā)生短路故障時，短路電流用下式計算。 2-3 2-4 式中 為系統(tǒng)最小運行方式下，最大等值電抗； 為輸電線路千米正序電抗。同理，最大保護(hù)區(qū)末端短路時， 2-5則最大保護(hù)長度為 2-6 式中 為系統(tǒng)最大運行方式下最小等值電抗。 通常規(guī)定，最大保護(hù)范圍不應(yīng)小于被保護(hù)線路的50，最小保護(hù)范圍不超過被保護(hù)線路全長(15-20)。（2） 限時電流速斷（電流保護(hù)段）

10、由于瞬時電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長，當(dāng)被保護(hù)線路末端附近短路時，必須由其他的保護(hù)來切除。為了滿足速動的要求，保護(hù)的動作時間應(yīng)可能盡量的短。為此可增加一套帶時限的電流速斷保護(hù)，用于切除瞬時電流速斷保護(hù)以外的短路故障。這種帶時限的電流速斷保護(hù)范圍以外的短路故障稱為限時電流速斷保護(hù)。要求限時電流速斷保護(hù)要保護(hù)線路的全長。 為了滿足選擇性，保護(hù)1限時電流速斷保護(hù)的動作電流應(yīng)大于保護(hù)2的瞬時電流速斷保護(hù)的動作電流。 2-7 2-8式中 =1.3 為變壓器低壓母線D點發(fā)生短路故障時，流過保護(hù)安裝最大短路電流。為了保證選擇性，保護(hù)1的限時電流速斷保護(hù)的動作時限，還要與保護(hù)2的瞬時電流速斷保護(hù)，保護(hù)3的差動

11、（或瞬時電流速斷保護(hù)）動作時限相配合，即： 2-9為時限級差。對于不同型式的斷路器及保護(hù)裝置，時限級差在0.3-0.6范圍內(nèi)。靈敏度 2-10對靈敏度的要求：1.3-1.5 如果靈敏度不能滿足要求時，一般可降低保護(hù)動作電流的方法來解決，即本線路限時電流速斷保護(hù)的啟動電流與相鄰線路的限時速斷電流保護(hù)相配合。即； 2-11第三章 保護(hù)配合的整定1 電流保護(hù)的整定與校驗（1） 系統(tǒng)在最大運行方式下的等值阻抗 最大運行方式下，等值阻抗最小，即三臺發(fā)電機并行，并聯(lián)。(2) 系統(tǒng)在最小運行方式下的等值阻抗最小運行方式下，等值阻抗最小，即三臺發(fā)電機并行，投入運行。（3) 短路點的選取：B點，C點，D點，E點

12、（4） 短路電流計算 最大運行方式下的短路電流 保護(hù)1 保護(hù)2 保護(hù)3 最小運行方式下的短路電流保護(hù)1段 保護(hù)2段 保護(hù)3段 A. 保護(hù)1，保護(hù)2段，保護(hù)3段的電流保護(hù)段的整定與校驗 整定電流 保護(hù)1段 保護(hù)1段電流速斷在最小運行方式下無保護(hù)區(qū)保護(hù)2段 保護(hù)2段電流速斷在最小運行方式下無保護(hù)區(qū)保護(hù)3段 保護(hù)3段電流速斷在最小運行方式下無保護(hù)區(qū)B.保護(hù)1，保護(hù)2，保護(hù)3的電流保護(hù)段的整定及校驗 保護(hù)2 不滿足靈敏度要求保護(hù)3 不滿足靈敏度要求C.保護(hù)1，保護(hù)2，保護(hù)3的電流保護(hù)段的整定及校驗保護(hù)1 保護(hù)2 保護(hù)3 近后備 滿足靈敏度要求 滿足靈敏度要求 滿足靈敏度要求遠(yuǎn)后備 滿足靈敏度要求滿足靈

13、敏度要求第四章 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇4.1 電流互感器的選擇互感器是按比例變換電壓或電電流的設(shè)備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓(100V)或標(biāo)準(zhǔn)小電流(5A或10A，均指額定值)，以便實現(xiàn)測量儀表、保護(hù)設(shè)備及自動控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型，其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表與繼電保護(hù)裝置等。同時互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。（1）小電流選線裝置用零序電流互感器小電流選線裝置本身沒有整定值，零序電流只是裝置的判據(jù)之一，要求零序電流互感器在一次接地電流較小時，和非金屬性接地時，零序電流互感器也要有一定的輸出，來滿足裝置啟動的門坎值。裝置本身的負(fù)載阻抗并不

14、大，但需要通過電纜將各個零序電流互感器與裝置連接起來，所以電纜的阻抗就是零序電流互感器的主要負(fù)載阻抗，這種零序電流互感器的負(fù)載阻抗一般為2.5左右，經(jīng)過多年實踐和試驗得知與小電流選線裝置配套的零序電流互感器選用：（2）與DD11/60型繼電器配套使用的零序電流互感器DD11/60型繼電器線圈并聯(lián)阻抗為10，COS=0.8，與ENRLJ（K）××A型零序電流互感器是其配套產(chǎn)品，二次電流60mA時零序電流互感器一次電流4A。（3）與DL11/0.2型繼電器配套使用的零序電流互感器 DL11/0.2型繼電器線圈并聯(lián)阻抗為10，COS=0.8，我公司生產(chǎn)的ENRLJ（K）×

15、;×B型零序電流互感器是其配套產(chǎn)品，二次電流0.2A時零序電流互感器一次電流10A。（4）精度與容量（額定負(fù)荷）的關(guān)系國標(biāo)中規(guī)定：“在額定頻率及額定負(fù)荷下，電流誤差，相位差和復(fù)合誤差不超過上表所列限值?！彼运x零序電流互感器的容量要與二次回路（裝置及回路）阻抗匹配，才能達(dá)到上表精度，如所選容量大時零序電流互感器在使用時將出現(xiàn)正誤差，反之則出現(xiàn)負(fù)誤差。4.2 繼電器的選擇正確選用繼電器的原則應(yīng)該是：繼電器的主要技術(shù)性能，如觸點負(fù)荷，動作時間參數(shù)，機械和電氣壽命等，應(yīng)滿足整機系統(tǒng)的要求；繼電器的結(jié)構(gòu)型式(包括安裝方式)與外形尺寸應(yīng)能適合使用條件的需要；經(jīng)濟合理。(1)按使用環(huán)境條件選擇

16、繼電器型號環(huán)境適應(yīng)性是繼電器可靠性指標(biāo)之一,使用環(huán)境和工作條件的差異，對繼電器性能有很大的影響。使用環(huán)境條件主要指溫度(最大與最小)、濕度(一般指40攝氏度下的最大相對濕度)、低氣壓(使用高度1000米以下可不考慮)、振動和沖擊。此外，尚有封裝方式、安裝方法、外形尺寸及絕緣性等要求。由于材料和結(jié)構(gòu)不同，繼電器承受的環(huán)境力學(xué)條件各異，超過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境力學(xué)條件下使用，有可能損壞繼電器，可按整機的環(huán)境力學(xué)條件或高一級的條件選用。(2)根據(jù)輸入量選定繼電器的輸入?yún)?shù)在電磁繼電器的輸入?yún)?shù)中，與用戶密切相關(guān)的是線圈的工作電壓(或電流)，而吸合電壓(或電流) 則是繼電器制造廠約束繼電器靈敏度并對其進(jìn)

17、行判斷、考核的參數(shù)，它只是一個工作下限參考值。不少用戶因不了解繼電器動作原理的特殊性，往往把吸合電壓(或電流)錯認(rèn)為是繼電器應(yīng)可靠工作的電壓(或電流)，而把工作電壓值取在吸合電壓值上，這是十分危險也是不允許的。因為吸合值只是保證繼電器可靠動作的最小 輸入量，而繼電器動作后，還需要一個保險量，以提高維持可靠閉合所需的接觸壓力、抗環(huán)境作用所需的電磁吸力。否則，一旦環(huán)境溫度升高或在機械振動和沖擊條 件下，或輸入回路電流波動和電源電壓降低時，僅靠吸合值是不可能保證可靠工作的。所以選擇繼電器時，首先看繼電器技術(shù)條件規(guī)定的額定工作電壓是否與整機線 路所能提供的電壓相符，絕不能與繼電器吸合值相比。(3)根據(jù)

18、負(fù)載情況選擇繼電器觸點的種類與參數(shù)與被控電路直接連接的觸點是繼電器的接觸系統(tǒng)。國外和國內(nèi)長期實踐證明，約百分之七十以上的故障發(fā)生在觸點上。這除了與繼電器本身結(jié)構(gòu)與制造因素密切相關(guān)之外，未能正確選用和使用也是重要因素之一。且大多數(shù)問題是由于用戶的實際負(fù)載要求與繼電器觸點額定負(fù)載不同而引起的。根據(jù)控制要求確定觸點組合形式，如需要的是常開還是常閉觸點或轉(zhuǎn)換觸點；根據(jù)被控回路多少確定觸點的對數(shù)和組數(shù)；根據(jù)負(fù)載性質(zhì)與容量大小確定觸點有關(guān)參數(shù)，如額定電壓、電流與容量，有時還需要考慮對觸點接觸電阻、抖動時間、分布電容等的要求。關(guān)于觸點切換的額定值，電磁繼電器一般規(guī)定它的性質(zhì)及大小。它的含義是指在規(guī)定的動作次

19、數(shù)內(nèi)，在定的電壓和頻率下，觸點所能切換的電流的大小。這一負(fù)載值是由繼電器結(jié)構(gòu)要素決定的。為了便于考核比較，一般只規(guī)定阻性負(fù)載。在實際使用中需要切換其它性質(zhì)的負(fù)載。(4)按工作狀態(tài)選擇繼電器繼電器的工作狀態(tài)主要是指輸入信號對線圈的作用狀態(tài)。繼電器線圈的設(shè)計是對應(yīng)于不同的輸入信號狀態(tài)的，有長期連續(xù)作用的信號，有短期重復(fù)工作(脈沖)信號。連續(xù)工作是指線圈能連續(xù)地承受工作信號的長期作用。對脈沖信號還要考慮脈沖頻率、通斷比等。因此，要根據(jù)信號特點選用適合于不同工作狀態(tài)的繼電器，一般不允許隨便使用，特別要注意不能將短期工作狀態(tài)的繼電器使用在連續(xù)工作狀態(tài)，高溫工作條件下尤其要注意。在實際切換功率負(fù)載或大功率

20、負(fù)載時，尤其要考慮不宜切換速率過高。一般應(yīng)少于10-20次/min。最大循環(huán)速率為：0.1次/(最大吸合時間最大釋放時間)s。(5)按安裝工作位置、安裝方式及尺寸、重量的選擇繼電器工作位置與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，大多數(shù)繼電器可在任意位置下工作，但也有部分繼電器工作位置有具體的規(guī)定。例如普通水銀繼電器，就規(guī)定要直立安裝，其偏斜極限不得超過30，否則，由于水銀的連接中斷將不起繼電器作用。繼電器除需滿足在各種穩(wěn)態(tài)的線路和環(huán)境條件下工作的要求外，還必須考慮到各種動態(tài)特性，即吸合時間、釋放時間，由于電流的波動因素造成的抖動，以及觸點碰撞造成的回跳等。第五章 二次展開原理圖的繪制5.1 三段式電流保護(hù)原理接線圖 繼電保護(hù)接線圖一般可以用原理接線圖和展開圖兩種形式來表示。原理接線圖中的每個功能塊，再有電磁型繼電器實現(xiàn)時可能是一個獨立的原件，但在數(shù)字式保護(hù)和集成電路式保護(hù)中，往往將幾個功能塊用一個原件實現(xiàn)。如圖4所示，每個繼電器的線圈和觸點都畫在一個圖形中，所有元件都用設(shè)備文字符號表示，如圖中KA表示電流繼電器，KT表示時間繼電器，KS表示時間繼電器。原理接線圖對整個保護(hù)的工作原理能給出一個完整的概念。圖4 三段式電流保護(hù)原理接線圖5.2 保護(hù)測量電路展開圖中交