電網(wǎng)三段式零序電流保護(hù)

1、第一章 設(shè)計(jì)題目系統(tǒng)接線圖如下圖 (圖 1.1 ,發(fā)電機(jī)以發(fā)電機(jī) -變壓器組方式接入系統(tǒng),開(kāi) 機(jī)方式為兩側(cè)各開(kāi) 1臺(tái)機(jī),變壓器 T5 1臺(tái)運(yùn)行。參數(shù)為:115/E =, 1.G22.G25X X =, 1.G22.G45X X =, 1.T22.T45X X =, 0.T20.T415X X =,1.T515X =, 0.T520X =, 60km A B L -=, 線路阻抗 120.4/kmZ Z =, I K 1.2rel =, II1.15rel K =; 試對(duì) 1、 2、 3、4進(jìn)行零序保護(hù)的設(shè)計(jì)。 圖 1.1系統(tǒng)接線圖1.1具體設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)主要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行零序保護(hù)的設(shè)計(jì)。要求完成對(duì)

2、 1、 4點(diǎn)的零序保護(hù)的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì) 1、 4點(diǎn)的保護(hù)方式的分析,進(jìn)行零序三段電流保護(hù),并對(duì)設(shè)計(jì)的 保護(hù)進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)和整定時(shí)間的確定 , 并進(jìn)行有關(guān)設(shè)備的選擇和評(píng)價(jià)。第二章 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(dòng)性的要求, 110220kV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。 (1對(duì)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)。(2對(duì)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

3、, 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2.2.1主保護(hù)(零序電流保護(hù)的配置電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)是三相對(duì)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(duì)稱的, 其零、 負(fù)序電流電壓會(huì)很大, 利用故障的不對(duì)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比較,差異更為明顯。2.2.2后備保護(hù)(距離保護(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(cè)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(dòng)作。2.3繪制等效電路圖繪制三序電壓等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖 1; 圖 2; 圖 3

4、。 圖 1正序網(wǎng)絡(luò) 圖 2負(fù)序網(wǎng)絡(luò) 0.G4圖 3零序網(wǎng)絡(luò)第三章 短路電流及殘壓計(jì)算 3.1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(guò)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(guò)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(guò)保護(hù) 3的最大零 序電流。3.2短路電流的計(jì)算整理線路參數(shù) :AB 60km; L =1.AB 1.AB 600.424; Z Z =0.AB 601.272; Z = BC 45km; L =1.BC 2.BC 450.454; Z Z =0.BC 451.

5、254; Z = (1B母線單相接地短路時(shí),有上述三序網(wǎng)絡(luò)圖得故障端口正序阻抗:11.AB 1.G21.T21.BC 1.G41.T4( |( Z X X Z Z X X =+(|55241855=+ 15.35; =故障端口負(fù)序阻抗 :12=15.35; =Z Z 故障端口零序阻抗 :00.T20.AB 0.T50.T40.BC ( |( Z X Z X X Z =+13.16; =所以系統(tǒng)單相接地短路的復(fù)合序圖如圖 3.1所示: 圖 3.1 單相接地短路的復(fù)合序圖故障端口的零序電流為:' 0102f E I Z Z =+ 00. 20. 0.10110.15113.16f T AB

6、 I X Z I Z =+=KA0. 40. 0.400110.1911113.16T BC f X X I I Z +=KA 當(dāng) B 母線發(fā)生兩相接地短路時(shí) , 故障端口各序阻抗與單相接地的相同,可畫(huà) 出系統(tǒng)兩相接地短路的復(fù)合時(shí)序圖如圖 3.3所示: 圖 3.3 兩相接地短路的復(fù)合序圖11202.959f E Z Z Z I = =+ KA 1012015.352.9591.59315.3513.16f f Z I I Z Z =+KA0. 10. 0.100111.5930.24113.16T ABf X X II KA Z +=0. 40. 0.400111.5930.3041113.1

7、6T BCf X X I I Z +=KA由以上計(jì)算可得:I 0.4max =0.304KA;I0.1max =0.241KA同理得: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 :1.T41.G411.T21.G21.AB 1.BC ( |( Z X X Z Z X X =+8.387; = 故障端口負(fù)序阻抗為 :12 8.387Z Z =;故障端口零序阻抗為 :00. 40. 0. 50. 0. 2( |T BC T AB T Z X Z X Z X =+(1554 |2072|15=+ =; 12.805則最大短路零序電流 : 單相接地短路時(shí)0120115/2

8、.2458.3878.38712.805f E Z Z Z I =+KA 0. 40. 0. 50. 0.20011( (1554 20720.1461112.805T BC T AB f X Z X Z I I KAZ +=兩相接地短路時(shí) 208.38712.8058.38712.805Z Z =+ 5.068故障端口正序電流1120115/4.9358.3875.068f E I KA Z Z Z = =+ 201208.3874.9351.958.38712.805f f Z I I KA Z Z =+40.200111.950.1771112.805T AB BCf X Z Z I I

9、 KAZ += 由以上計(jì)算可得 I 0.2max =0.177KA同理得: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 :11. 1. 1. 21. 21. 41. 4( |( AB BC T G T G Z Z Z X X X X =+8.387; = 故障端口負(fù)序阻抗為:12 8.387; Z Z =故障端口零序阻抗為:00.T20.AB 0.T50.BC 0.T4( |Z X Z X Z X =+12.361; = 則最大短路零序電流 :單相接地短路時(shí):01202.279f E I KA Z Z Z =+ 在零序網(wǎng)絡(luò)中按照零序?qū)Ъ{分配零序電流從

10、而得到此時(shí)的流過(guò)保護(hù) 1、 4出的零序電流分別為20. 50.30011( (1572 20542.2790.1761112.361T AB T BC f X Z X Z I I KAZ +=兩相接地短路時(shí) :208.38712.3618.38712.361Z Z =+ 4.997端口正序電流:0120115/4.9618.3874.997f E I KA Z Z Z =+ 零序電流:201208.3874.9612.0058.38712.361f f Z I I KA Z Z =+20.300112.0050.1761112.361T AB BCf X Z Z I I KAZ += 由以上計(jì)

11、算可得:I 0.3max =0.176KA第四章 保護(hù)的配合及整定計(jì)算4.1整定原則:(例如保護(hù) 1處 (1躲過(guò)被保護(hù)線路末端接地短路使得最大零序電流 0.max 3I ,即0.set 0.max rel 3I K I = (4.1rel K 為可靠系數(shù),一般取1.11.25; I0.set I 為保護(hù)處零序電流。(2零序段與下一條線路段配合,即與 3的段配合的零序電流為:II II Irel 0.set.10.set.3obK I I K = (4.2IIrel K 為可靠系數(shù),取1.17; ob K 為分之系數(shù)。(3 按照躲過(guò)相鄰線路出口處發(fā)生相間短路時(shí)的最大不平衡電流整定 整定計(jì)算公式:

12、 unb.max np st er k.max I K K K I = (4.30.dzi k unb.max I K I = (4.4 式中 np K 為短路電流中非周期分量影響系數(shù),取 1.5; st K 為電流互感系數(shù),取 0.5; er K 為電流互感誤差,取 0.1; k.max I 為端點(diǎn)最大電流。 k K 為靠可系數(shù),取 1.2。4.2保護(hù) 1處4.2.1保護(hù) 1零序段零序段躲開(kāi)下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流由 式 4.1得 :I 0.set.1rel 0.1.max 31.2630.2410.91; I I K I KA =4.2.2保護(hù) 1零序段零序段與下

13、一條線路段配合,即與 3的段配合由式 4.1得 :I 0.set.3rel 0.3.max 31.2630.1760.665kA; II K I = (4.5分之系數(shù) 0.T20.AB0b 0.T5X Z K X +=157220+=4.35; (4.6 由式結(jié)果帶入 4.2中可得 1零序段電流為:II II I rel set.10.set.3ob 1.170.6650.179kA; 4.35K II K = (4.7 靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)公式:k.minsen set.k3I K I =(4.8 式中 k.min I 為端點(diǎn)最小電流; set.k I 為保護(hù)電流將數(shù)據(jù)帶入 4.7式中得靈敏

14、度系數(shù) II0.1min sen IIset.1330.1512.530.179I K I = 1.15 動(dòng)作時(shí)間保護(hù) 1的段為零序速斷電流保護(hù), 故動(dòng)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(dòng)作時(shí)間為 0.5s4.2.3保護(hù) 1零序段零序段保護(hù)按躲開(kāi)末端最大不平衡電流得:unb.max np st er k.max I K K K I =1.50.50.10.176=kA 0.013; = (4.9將 4.9結(jié)果帶入 4.4中得動(dòng)作電流0.dz1k unb.max I K I =kA 0.016; = (4.10作為近后備保護(hù)d.0B 1m

15、0.dz13I 30.14627.381.3; I 0.016K => 滿足要求 作為遠(yuǎn)后備保護(hù)d.0C 1m 0.dz1330.176331.2; 0.016I K I => 滿足要求 保護(hù) 1的段保護(hù)與下段線路配合,動(dòng)作時(shí)間比段的動(dòng)作時(shí)間延遲 t , 故動(dòng)作時(shí)間為 1s.4.3保護(hù) 4處4.3.1保護(hù) 4零序 段零序段躲開(kāi)下一條線路出口處單相或兩相接地時(shí)出現(xiàn)的最大零序電流由 式 4.1得 :I 0.set.4rel 0.4.max 31.2630.3041.149; I I K I KA =(4.114.3.1保護(hù) 4零序 段零序段與下一條線路段配合,即與保護(hù) 2的段配合由式

16、4.1得 :I 0.set.2rel 0.2.max 31.2630.1770.669kA; II K I =(4.12分之系數(shù) 0.T40.BC0b 0.T5X Z K X +=155420+=3.45; (4.13 由式(4.12 、 (4.13結(jié)果帶入 4.2中可得 1零序段電流為:II III rel set.40.set.2ob 1.170.6690.227kA; 3.45K II K = (4.14靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)公式:k.minsen set.k3I K I =(4.15 式中 k.min I 為端點(diǎn)最小電流; set.k I 為保護(hù)電流將數(shù)據(jù)帶入 4.7式中得靈敏度系數(shù) I

17、I0.4min sen IIset.4330.1912.5240.227I K I = 1.15 動(dòng)作時(shí)間保護(hù) 4的段為零序速斷電流保護(hù), 故動(dòng)作時(shí)間均為 0s, 保護(hù) 4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(dòng)作時(shí)間為 0.5s 4.3.1保護(hù) 4零序 段零序段保護(hù)按躲開(kāi)末端最大不平衡電流得:unb.max np st er k.max I K K K I =1.50.50.10.177=kA 0.013; = (4.16將 4.16結(jié)果帶入 4.4中得動(dòng)作電流0.dz4k unb.max I K I =kA 0.016; =作為近后備保護(hù)d.0B 4m 0.dz43

18、I 30.176331.3; I 0.016K => 滿足要求 作為遠(yuǎn)后備保護(hù)d.0A 4m 0.dz4330.14627.381.2; 0.016I K I => 滿足要求 保護(hù) 4的段保護(hù)與下段線路配合,動(dòng)作時(shí)間比段的動(dòng)作時(shí)間延遲 t , 故動(dòng)作時(shí)間為 1s.第五章 二次展開(kāi)原理圖的繪制繪制保護(hù) 1、保護(hù) 4的跳閘圖如圖 5.1, 圖 5.2。KC0 >=1 0 0 0 QF KSI 0 KSII KTII KTIII 0 0 0 0 >=1 0 0 0 >=1 0 0 0 0 >=1 0 圖 5.1 保護(hù) 1、保護(hù) 4 跳閘回路 KSIII KAa I KAb KAc I I KAa I KAb I KAc I KAa I KAb I KAc I 第六章 零序保護(hù)的評(píng)價(jià) TAa TAb TAc 零序保護(hù)的特點(diǎn)： 選擇性: