零序電流保護(hù)課程設(shè)計(jì)

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課 程 設(shè) 計(jì)（ 2010級本科）題 目： 零序電流保護(hù)的設(shè)計(jì) 系（部）院： 物理與機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 作者姓名 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2013 年 12月 25 日目 錄1 設(shè)計(jì)原始資料11.1 具體題目11.2 要完成的內(nèi)容12 分析要設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容12.1 設(shè)計(jì)規(guī)程12.2 本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置2(1) 主保護(hù)配置2(2)后備保護(hù)配置23 短路電流及殘壓計(jì)算23.1 等效電路的建立23.2 保護(hù)短路點(diǎn)的選取33.3 短路電流的計(jì)算44 保護(hù)的配合及整定計(jì)算64.1 主保護(hù)的整定計(jì)算6（1）動作值6（2）動作時(shí)間7（3）靈敏度校驗(yàn)74.2 后備保護(hù)的整

2、定計(jì)算8(1) 動作值8(2) 動作時(shí)間8(3)靈敏度校驗(yàn)85 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇96原理接線圖的繪制97 保護(hù)的評價(jià)111 設(shè)計(jì)原始資料1.1 具體題目系統(tǒng)接線圖如下圖，發(fā)電機(jī)以發(fā)電機(jī)-變壓器組方式接入系統(tǒng)，開機(jī)方式為兩側(cè)各開1臺機(jī)，變壓器T5、T6臺運(yùn)行。參數(shù)為： X1.T5 =X1.T6=15，X0.T5=X0.T6=20,線路阻抗 。系統(tǒng)接線圖試對1、2進(jìn)行零序保護(hù)的設(shè)計(jì)。1.2 要完成的內(nèi)容 畫出所有元件全運(yùn)行時(shí)三序等值網(wǎng)絡(luò)圖，并標(biāo)注參數(shù)； 分別求出1、2零序、段的定值，并校驗(yàn)靈敏度；2 分析要設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容2.1 設(shè)計(jì)規(guī)程繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求，11

3、0220kV有效接地電力網(wǎng)線路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)反應(yīng)接地短路和相間短路的保護(hù)裝置。 對于接地短路： 裝設(shè)帶方向和不帶方向的階段式零序電流保護(hù)； 零序電流保護(hù)不能滿足要求時(shí)，可裝設(shè)接地距離保護(hù)，并應(yīng)裝設(shè)一段或兩段零序電流保護(hù)作為后備保護(hù)。 對于相間短路： 單側(cè)電源單回線路，應(yīng)裝設(shè)三相多段式電流或電壓保護(hù)，如不能滿足要求，則應(yīng)裝設(shè)距離保護(hù)； 雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)階段式距離保護(hù)。2.2 本設(shè)計(jì)的保護(hù)配置(1) 主保護(hù)配置電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)是三相對稱的，其零序、負(fù)序電流值理論上是零。多數(shù)的短路故障是不對稱的，其零、負(fù)序電流電壓會很大，利用故障的不對稱性可以找到正常與故障的區(qū)別，并且這種差別是零與很大值得

4、比較，差異更為明顯。所以零序電流保護(hù)被廣泛的應(yīng)用在110kV及以上電壓等級的電網(wǎng)中。(2)后備保護(hù)配置距離保護(hù)是利用短路發(fā)生時(shí)電壓、電流同時(shí)變化的特征，測量電壓與電流的比值，該比值反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，如果短路點(diǎn)距離小于整定值，則保護(hù)裝置動作。在保護(hù)1、2、3和4處配備三段式距離保護(hù)，選用接地距離保護(hù)接線方式和相間距離保護(hù)接線方式。3 短路電流及殘壓計(jì)算3.1 等效電路的建立將本題中的系統(tǒng)簡化成三序電壓等值網(wǎng)絡(luò)，即正序網(wǎng)絡(luò)如圖3.1所示；負(fù)序網(wǎng)絡(luò)如圖3.2所示；零序網(wǎng)絡(luò)，圖3.3所示。 X1.G1= X1.G3=5，X1.T1= X1.T3=5，X1.AB=20，X1.BC=12，X1

5、.T,5= X1.T6=15圖3.1 正序網(wǎng)絡(luò)X2.G1= X2.G3=5，X2.T1= X2.T3=5，X2.AB=20，X2.BC=12，X2.T,5= X2.T6=5圖3.2 負(fù)序網(wǎng)絡(luò)X0.T1= X0.T3=15，X0AB=60，X0.BC=36，X0.T,5= X0.T6=20圖3.3 零序網(wǎng)絡(luò)3.2 保護(hù)短路點(diǎn)的選取母線A處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護(hù)2的最大零序電流。母線B處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護(hù)1和4的最大零序電流。母線C處分別發(fā)生單相接地短路和兩相接地短路，求出流過保護(hù)3的最大零序電流。3.3 短路電流的計(jì)算整理線路參數(shù) B母線分

6、別發(fā)生單相接地和兩相接地短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)。單相接地短路時(shí)，故障端口正序阻抗為故障端口負(fù)序阻抗為 故障端口零序阻抗為則復(fù)合序網(wǎng)等值圖如圖3.4所示。單相接地短路時(shí) =2.02(kA)兩相接地短路時(shí)故障端口各序阻抗和單相接地短路時(shí)相同，則復(fù)合序網(wǎng)等值圖如圖3.5圖3.4單相接地復(fù)合序圖 圖3.5兩相接地復(fù)合序圖 A母線分別發(fā)生單相接地和兩相接地短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)。故障端口正序阻抗為故障端口負(fù)序阻抗為 故障端口零序阻抗為 單相接地短路時(shí) 兩相接地短路時(shí) C母線分別發(fā)生單相接地和兩相接地短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)。單相接地短路時(shí)，故障端口正序阻抗為故障端口負(fù)序阻抗為 故障端口零序阻抗為單相接地短路時(shí) 兩相接地短路

7、時(shí) 4 保護(hù)的配合及整定計(jì)算4.1 主保護(hù)的整定計(jì)算（1）動作值 1零序段躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流 1零序段與下一條線路段配合，即與3的段配合分支系數(shù) :變壓器T5、T6有助增作用如圖4.1所示=圖4.1 BC段故障時(shí)變壓器的助增作用兩臺發(fā)電機(jī)變壓器組運(yùn)行X1=X0.T3/2+X0.AB變壓器T5、T6兩臺運(yùn)行X2= X0.T5/2 2零序段躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流（2）動作時(shí)間保護(hù)1的段和2的段均為零序速斷電流保護(hù)，故動作時(shí)間均為0s,保護(hù)1的段為限時(shí)零序電流速斷，比段延遲一個(gè)t,故保護(hù)1的段的動作時(shí)間為0.5s。t,=0+0.5=

8、0.5st,=0+0.5=0.5s（3）靈敏度校驗(yàn)限時(shí)電流速斷保護(hù)應(yīng)采取最小運(yùn)行方式下線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流進(jìn)行校驗(yàn)。1.5滿足要求4.2 后備保護(hù)的整定計(jì)算(1) 動作值 保護(hù)1的段保護(hù)按躲開末端最大不平衡電流 保護(hù)2的段保護(hù)按躲開末端最大不平衡電流(2) 動作時(shí)間保護(hù)1的段保護(hù)與下段線路配合，動作時(shí)間比段的動作時(shí)間延遲t，故動作時(shí)間為1s。+t =0.5+0.5=1s+t=0.5+0.5=1s(3)靈敏度校驗(yàn)零序段保護(hù)的作用相當(dāng)于相間短路的過電流保護(hù)。當(dāng)作為本線路的主保護(hù)時(shí)，應(yīng)采用最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相短路時(shí)的電流進(jìn)行校驗(yàn)，要求 1.31.5；當(dāng)作為相鄰線路的后備保護(hù)時(shí)，則

9、應(yīng)采用最小運(yùn)行方式下相鄰線路末端兩相短路時(shí)的電流進(jìn)行校驗(yàn)，此時(shí)要求1.2保護(hù)1的段保護(hù),作為近后備保護(hù)滿足要求作為遠(yuǎn)后備保護(hù)滿足要求保護(hù)2的段保護(hù),作為近后備保護(hù)滿足要求綜上可知：在零序電流保護(hù)的配置和保護(hù)中，保護(hù)1有I段、II段和III段，而保護(hù)2只配置I段、III段保護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。5 繼電保護(hù)設(shè)備的選擇電流互感器TA是將一次系統(tǒng)大電流轉(zhuǎn)變?yōu)槎蜗到y(tǒng)小電流的設(shè)備。選擇電流互感器時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和安裝方式選擇其型式。 種類和型式的選擇。35kV及以上配電裝置宜采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式配電裝置。 一次回路額定電壓和電流的選擇。一次回路額定電壓和應(yīng)滿足：一般情況下可按變壓器額定

10、電流的1/3進(jìn)行選擇。 準(zhǔn)確級和額定容量的選擇。對測量精確度要求較大的大容量發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)干線、發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量等宜用0.2級；裝于重要回路的互感器，準(zhǔn)確級采用0.20.5級。根據(jù)以上分析，選LJBJ-110kV干式電流互感器。6原理接線圖的繪制保護(hù)1跳閘回路如圖6.1，保護(hù)2跳閘回路如圖6.2。圖6.1保護(hù)1跳閘回路圖6.2 保護(hù)2跳閘回路7 保護(hù)的評價(jià)對零序電流保護(hù)的評價(jià)：零序電流保護(hù)通常由多段組成，一般是四段式，并可根椐運(yùn)行需要增減段數(shù)。為了某些運(yùn)行情況的需要，也可設(shè)置兩個(gè)一段或二段，以改善保護(hù)的效果。接地距離保護(hù)的一般是二段式，一般都是以測量下序阻抗為基本原理。接地距離保護(hù)的保護(hù)性能受接地電阻大小的影響很大。當(dāng)線路配置了接地距離保護(hù)時(shí)，根椐運(yùn)行需要一般還應(yīng)配置階段式零序電流保護(hù)。特別是零序電流保護(hù)中最小定