繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)變壓器后備保護(hù)過(guò)流保護(hù)設(shè)計(jì)

1、CHANGSHAUNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY課程設(shè)計(jì)（論文）（課程：繼電保護(hù)原理）題目：變壓器后備保護(hù)-過(guò)流保護(hù)設(shè)計(jì)（第4組）學(xué)生姓名： 李群學(xué) 號(hào)： 201082250510班 級(jí): 電氣1005班專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師： 穆大慶、鄧豐2013 年 12 月長(zhǎng) 沙 理 工 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)課程： 繼電保護(hù)原理 題目： 變壓器后備保護(hù)過(guò)流保護(hù)設(shè)計(jì)(4組) 電氣工程 院 電氣工程及其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè) 1005 班任務(wù)起止日期：2013 年 12 月 23 日2014 年 1 月 3 日 學(xué) 生 姓 名 李群 學(xué)號(hào) 201082

2、250510 指 導(dǎo) 教 師 穆大慶、 鄧豐 教研室主任 周力行 2013 年 12 月 10 日審查院長(zhǎng)(系主任)馬瑞 2013 年 12 月 10 日批準(zhǔn)課題內(nèi)容：變壓器在電力系統(tǒng)中的地位十分重要，同時(shí)大容量的電力變壓器也是十分昂貴，因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度考慮裝設(shè)性能良好，工作可靠的主保護(hù)及后備保護(hù)裝置。本課題分以下兩方面內(nèi)容：(1) 繼電保護(hù)工程應(yīng)用設(shè)計(jì)針對(duì)一個(gè)地區(qū)電網(wǎng)中典型變電站的主變壓器(A變電站的主變T2)的后備保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算工程設(shè)計(jì)，變壓器后備保護(hù)采用復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)流保護(hù)（復(fù)閉過(guò)流）。通過(guò)短路計(jì)算及相應(yīng)的整定計(jì)算確定主變壓器復(fù)閉過(guò)流保護(hù)的各項(xiàng)定值。(2)繼電保護(hù)

3、裝置內(nèi)部電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)出集成電路型過(guò)電流繼電器的電子電路；用EWB(Electronic WorkBench)電子工作平臺(tái)軟件對(duì)該集成電路型過(guò)電流繼電器的各個(gè)構(gòu)成電路及整個(gè)過(guò)電流繼電器的電路進(jìn)行仿真分析并確定電路參數(shù)。課題任務(wù)要求：1、查閱有關(guān)變壓器復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)流保護(hù)工作原理以及整定計(jì)算方面的文獻(xiàn)、技術(shù)資料；對(duì)變壓器復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)流保護(hù)原理進(jìn)行說(shuō)明。2、根據(jù)指導(dǎo)教師提供的地區(qū)電網(wǎng)及電站的技術(shù)參數(shù)等資料，利用短路計(jì)算程序（指導(dǎo)教師提供）進(jìn)行短路電流計(jì)算。短路計(jì)算點(diǎn)：根據(jù)整定計(jì)算要求確定。計(jì)算時(shí)間：4秒（4秒用于動(dòng)作速度較慢的后備保護(hù)）。短路電流計(jì)算步驟：* 繪制相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D* 輸入?yún)?shù)* 執(zhí)

4、行程序計(jì)算* 輸出結(jié)果（各元件電抗、各支路短路電流、各節(jié)點(diǎn)殘余電壓）3、根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果進(jìn)行保護(hù)的整定計(jì)算（包括校驗(yàn)）。4、確定集成電路型過(guò)電流繼電器構(gòu)成方案。設(shè)計(jì)出集成電路型過(guò)電流繼電器的電子電路，并對(duì)電路各個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。5、用電子電路仿真軟件EWB對(duì)該集成電路型過(guò)電流繼電器中的一些典型電子電路進(jìn)行仿真分析，確定元器件參數(shù)；仿真過(guò)電流繼電器的整體動(dòng)作情況。通過(guò)本設(shè)計(jì)，要求學(xué)生掌握變壓器復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)流保護(hù)工作原理，掌握變壓器復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)流保護(hù)的工程整定計(jì)算方法；學(xué)會(huì)對(duì)集成電路型保護(hù)元件進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的步驟及具體過(guò)程，學(xué)會(huì)使用EWB軟件進(jìn)行電子電路仿真注：1、此任務(wù)書(shū)應(yīng)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)

5、。 2、此任務(wù)書(shū)必須在課程設(shè)計(jì)開(kāi)始前下達(dá)給學(xué)生。課題完成后應(yīng)提交的文件和圖表（或設(shè)計(jì)圖紙）：1、課程設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）(1)變壓器復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)流保護(hù)工作原理說(shuō)明(2)短路計(jì)算過(guò)程說(shuō)明(3)整定計(jì)算及校驗(yàn)過(guò)程(4)集成電路型過(guò)電流繼電器構(gòu)成框圖及對(duì)各部分作用的說(shuō)明。(5)各部分典型電子電路圖及說(shuō)明，仿真結(jié)果波形及其說(shuō)明。(6)整體過(guò)電流繼電器的電子電路圖，整體電路仿真結(jié)果及對(duì)仿真過(guò)程和仿真結(jié)果的說(shuō)明。(7)總結(jié)(8)參考資料2、指導(dǎo)教師提供的電網(wǎng)及本電站的技術(shù)資料（作為附錄）主要參考文獻(xiàn)和外文翻譯文件（由指導(dǎo)教師選定）：1、賀家李等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理M.北京:中國(guó)電力出版社.1994,

6、102、張志競(jìng),黃玉錚.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與運(yùn)行分析(上冊(cè))M.北京:水利電力出版社.1995,113、呂繼紹.繼電保護(hù)整定計(jì)算與實(shí)驗(yàn).武漢.華中工學(xué)院出版社. 1983,124、崔家佩. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算.北京.中國(guó)電力出版社 5、國(guó)家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答(第二版)M.北京:中國(guó)電力出版社.2000,26、電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè) 1、2、3冊(cè)（或：水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè) 電氣二次）7、集成電路有關(guān)運(yùn)算放大器應(yīng)用方面的參考書(shū).如:苗振魁.實(shí)用模擬電路手冊(cè)M楊宛輝等.集成電路保護(hù)控制與信號(hào)M.北京：中國(guó)計(jì)量出版社.1997,98、鐘文耀,段玉生,何麗靜.E

7、WB電路設(shè)計(jì)入門(mén)與應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社,2000,59、葉建波,余志強(qiáng).EDA技術(shù):Protel99SE&EWB5.0M.北京:清華大學(xué)出版社/北京交通大學(xué)出版社,2005,310、相關(guān)資料（由指導(dǎo)教師提供。包括地區(qū)電網(wǎng)原始技術(shù)資料、短路電流計(jì)算程序等）同組設(shè)計(jì)者：周毅、李政汝、宋健、理政、楊博濤、肖虹 學(xué)生送交全部文件日期 2014.1.8 學(xué)生簽名 李群 變壓器后備保護(hù)-過(guò)流保護(hù)設(shè)計(jì)（第4組） 學(xué)生姓名： 李群 學(xué) 號(hào)： 201082250510 班 級(jí)： 電氣1005班所在院系： 城南學(xué)院電氣系 指導(dǎo)教師： 穆大慶、鄧豐完成日期:目 錄§1 緒論1§1

8、.1變壓器后備保護(hù)說(shuō)明§2 短路電流計(jì)算說(shuō)明及計(jì)算結(jié)果2§2.1短路計(jì)算基本說(shuō)明及步驟§2.2短路電流計(jì)算結(jié)果§3 主變過(guò)流保護(hù)整定計(jì)算過(guò)程及計(jì)算結(jié)果表6§3.1主變過(guò)流保護(hù)基本原理說(shuō)明§3.2主變過(guò)流保護(hù)整定計(jì)算過(guò)程 §3.3整定計(jì)算結(jié)果一覽表§4 集成電路型過(guò)電流繼電器電子電路設(shè)計(jì)12§4.1構(gòu)成框圖及其說(shuō)明§4.2典型模塊電路及其仿真§4.3整體功率方向繼電器電子電路及其動(dòng)作仿真§5 總結(jié)21參考文獻(xiàn)§1緒論§1.1 變壓器后背保護(hù)說(shuō)明為了反映變壓器

9、外部短路引起的過(guò)電流，以及作為變壓器內(nèi)部短路的后備，變壓器均應(yīng)裝設(shè)電流保護(hù)作為后備，根據(jù)變壓器容量大小及短路電流水平，考慮到保護(hù)靈敏度的要求，變壓器相間短路的后備保護(hù)一般設(shè)置為過(guò)流保護(hù)、復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)流保護(hù)、負(fù)序過(guò)流和單元件電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)流保護(hù)及方向過(guò)流保護(hù)，這些配置中，除了單純電流保護(hù)外，其他都涉及到電壓元件作為閉鎖或啟動(dòng)元件。下面我們就牽涉到電壓的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析和說(shuō)明。不管是復(fù)合電壓中的低電壓元件還是負(fù)序過(guò)流和單元件低壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)流保護(hù)中的低壓元件，其電壓量選取均應(yīng)采用線電壓，電壓元件宜裝在低壓側(cè)，為什么不能采用三相電壓呢?我們知道如果采用三相電壓作為低壓?jiǎn)?dòng)元件，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)相間短路時(shí)，靈敏度

10、是很高的，但是，高壓側(cè)相間短路時(shí)，靈敏度就會(huì)降低，以變壓器A、B相短路為例(變壓器為Y/d11)。當(dāng)A、B相短路時(shí)，ùAB=0，即ùA=ùB變壓器ùB對(duì)應(yīng)低壓ùab，ùA對(duì)應(yīng)低壓ùca，則有ùab=ùca，即ùa-ùb=ùc-ùa，將此式變動(dòng)可推出ùa+ùb+ùc=0=3ùa，所以低壓側(cè)三個(gè)相電壓，ùc=-ùb，ùa=0，在此情況下，采用三個(gè)相電壓元件作為低電壓?jiǎn)?dòng)元件，保護(hù)會(huì)動(dòng)作，但靈敏度有所降

11、低。更重要的是，由于我們所接相電壓TV二次側(cè)中性點(diǎn)是接地的，對(duì)小電流系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)A相接地時(shí)，且變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，A相相電壓ùa=0，保護(hù)可能誤動(dòng)，這是我們所不希望的;而采用線電壓作為低電壓?jiǎn)?dòng)元件，則能完全可避免這一個(gè)問(wèn)題。不采用三相線電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)流保護(hù)的原因，在上面我們分析過(guò)，當(dāng)采用低壓側(cè)三相ùab、ùbc、ùca為低壓元件信號(hào)時(shí)，高壓側(cè)相間短路時(shí)(以A、B相為例)，由我們以上推斷可知低壓側(cè)三個(gè)線電壓ùab=ùb，ùbc=-ùc=ùa，ùca=-2ùc均較高，低壓元件靈敏度很低

12、，保護(hù)不能啟動(dòng)。如果在變壓器兩側(cè)均裝設(shè)接三相線電壓的低壓?jiǎn)?dòng)元件，保護(hù)靈敏度不成問(wèn)題，但保護(hù)裝置接線過(guò)于復(fù)雜，采用元件過(guò)多，不如采用負(fù)序過(guò)流加單元件低壓?jiǎn)?dòng)過(guò)流，完全能夠滿(mǎn)足保護(hù)靈敏度的要求。對(duì)于三側(cè)均有電源的升壓變壓器或高中壓側(cè)均有電源的降壓變壓器，考慮到運(yùn)行方式和保護(hù)配合的需要，可能采用方向過(guò)流作為后備保護(hù)。保護(hù)中功率方向元件電壓宜取自另一側(cè)電壓互感器，例如中壓側(cè)方向元件電壓宜取自高壓或低壓側(cè)。但對(duì)Yyd12-11接線的變壓器要特別注意，不能采用通常的íA、ùbc，íB、ùCA，íC、ùAB方式，而應(yīng)采用íA、ù

13、;bd;íB、ùcd;íC、ùad方式(下角中的d為結(jié)線側(cè)電壓)，這樣才能保證電流、電壓間仍為90°接線方式。§2 短路電流計(jì)算說(shuō)明及計(jì)算結(jié)果§2.1 短路計(jì)算基本說(shuō)明及步驟1、短路計(jì)算基本說(shuō)明及具體步驟短路計(jì)算是保護(hù)整定計(jì)算和電氣設(shè)備選擇校驗(yàn)的重要依據(jù)，本次短路計(jì)算采用正序等效定則和運(yùn)算曲線法，利用短路計(jì)算程序完成。短路計(jì)算步驟如下：（1）短路計(jì)算程序運(yùn)行前的準(zhǔn)備工作首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定所需的短路點(diǎn)數(shù)量及具體位置根據(jù)需要共設(shè)7個(gè)短路點(diǎn)d1d7，具體位置如下圖所示：針對(duì)所計(jì)算的地區(qū)電網(wǎng)在最大及最小運(yùn)行方式下的支路及節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編

14、號(hào)，形成最大及最小網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D（由于復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)流保護(hù)在校驗(yàn)靈敏度時(shí)需要計(jì)算最小短路電流和最大殘余電壓，因此要分別考慮最大和最小運(yùn)行方式。最小運(yùn)行方式僅僅考慮電源的最小方式，不考慮電網(wǎng)中環(huán)網(wǎng)斷開(kāi)的情況）節(jié)點(diǎn)編號(hào)順序：先短路節(jié)點(diǎn)，后其它節(jié)點(diǎn)，所有電源節(jié)點(diǎn)作為參考節(jié)點(diǎn)0；支路編號(hào)順序：先電源支路(水電,火電,有限系統(tǒng),無(wú)限系統(tǒng))，后其它支路。（所有短路點(diǎn)皆為節(jié)點(diǎn)，除此以外若任一短路點(diǎn)短路時(shí)，某點(diǎn)將出現(xiàn)短路電流分支，則該點(diǎn)也為節(jié)點(diǎn)；任一短路點(diǎn)短路時(shí)都不會(huì)流過(guò)短路電流的支路可不編入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，例如負(fù)荷支路）。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下圖所示（本地區(qū)網(wǎng)的最大與最小運(yùn)行方式的拓?fù)鋱D相同，最大最小方式的不同僅僅體現(xiàn)在

15、水電廠電源及系統(tǒng)電源的參數(shù)不同）：（2）短路計(jì)算程序運(yùn)行步驟（分別計(jì)算最大和最小運(yùn)行方式）運(yùn)行“輸入系統(tǒng)參數(shù)模塊”*輸入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)*輸入系統(tǒng)基本參數(shù)*輸入支路原始參數(shù)運(yùn)行“支路正、負(fù)序電抗計(jì)算模塊”運(yùn)行“短路電流計(jì)算模塊”從工程需要出發(fā)，對(duì)系統(tǒng)最大及最小運(yùn)行方式下的三相短路、兩相短路進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出短路發(fā)生后0s和4s各支路的短路電流和母線殘余電壓（有名值為歸算到短路點(diǎn)電壓等級(jí)下的數(shù)據(jù)，短路電流數(shù)值為三相中最大短路電流值）。整定計(jì)算中，所有主保護(hù)皆采用0s的短路計(jì)算結(jié)果；所有的后備保護(hù)皆采用4s的短路計(jì)算結(jié)果。短路計(jì)算參數(shù)輸入時(shí)，各等級(jí)電壓值按平均電壓輸入（例如110kV等級(jí)輸入115kV，

16、10kV等級(jí)輸入10.5kV，6kV等級(jí)輸入6.3kV）；發(fā)電電源的負(fù)序參數(shù)若未給出，輸入時(shí)可按正序參數(shù)輸入。2、短路計(jì)算結(jié)果表（根據(jù)整定計(jì)算要求列出所需的短路計(jì)算結(jié)果）(1)支路短路電流計(jì)算結(jié)果表短路點(diǎn)短路類(lèi)型支路編號(hào)運(yùn)行方式短路時(shí)間短路電流符號(hào)數(shù)值備注d2兩相短路4最小4秒I(2)2.855kAd3兩相短路4最小4秒I(2)1.231kAd1兩相短路4最小4秒I(2)0.058kAd6兩相短路4最小4秒I(2)0.052kAd7兩相短路4最小4秒I(2)0.050kAd5兩相短路4最小4秒I(2)0.049kAd4兩相短路4最小4秒I(2)0.051kA(2)節(jié)點(diǎn)殘余電壓計(jì)算結(jié)果表短路點(diǎn)短

17、路類(lèi)型節(jié)點(diǎn)編號(hào)運(yùn)行方式短路時(shí)間節(jié)點(diǎn)殘壓符號(hào)數(shù)值備注d2三相短路1最大4秒U(xiǎn)(3)8.605kVd3三相短路1最大4秒U(xiǎn)(3)9.558kVd2兩相短路1最小4秒U(xiǎn)(2)0.121負(fù)序標(biāo)幺值d3兩相短路1最小4秒U(xiǎn)(2)0.054負(fù)序標(biāo)幺值d3三相短路2最大4秒U(xiǎn)(3)5.963kVd3兩相短路2最小4秒U(xiǎn)(2)0.238負(fù)序標(biāo)幺值d1三相短路2最大4秒U(xiǎn)(3)26.794kVd6三相短路2最大4秒U(xiǎn)(3)37.578kVd7三相短路2最大4秒U(xiǎn)(3)39.833kVd5三相短路2最大4秒U(xiǎn)(3)40.700kVd4三相短路2最大4秒U(xiǎn)(3)35.536kVd1兩相短路2最小4秒U(xiǎn)(2)0.44

18、1負(fù)序標(biāo)幺值d6兩相短路2最小4秒U(xiǎn)(2)0.390負(fù)序標(biāo)幺值d7兩相短路2最小4秒U(xiǎn)(2)0.387負(fù)序標(biāo)幺值d5兩相短路2最小4秒U(xiǎn)(2)0.394負(fù)序標(biāo)幺值d4兩相短路2最小4秒U(xiǎn)(2)0.402負(fù)序標(biāo)幺值§3 主變過(guò)流保護(hù)整定計(jì)算過(guò)程及計(jì)算結(jié)果表（采用復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)流保護(hù)，高、低壓側(cè)各裝設(shè)一套）（已知線路L1L4后備保護(hù)時(shí)限分別為：tIIIL1=3s，tIIIL2=2.5s，tIIIL3=2s，tIIIL4=2s，L6后備保護(hù)時(shí)限為：tIIIL6=2s，變壓器T1高壓側(cè)后備保護(hù)時(shí)限為：tT1.H=2s）1、TA、TV變比選擇：高壓側(cè)一次額定電流Ie1.H =41.99A，則

19、TA計(jì)算變比為：nTA.H=Ie1.H /5=41.99/5，選nTA.H=50/5低壓側(cè)一次額定電流Ie1.L =439.89A，則TA計(jì)算變比為：nTA.L=Ie1.L /5=439.89/5，選nTA.L=500/5TV變比選擇：nTV.H=110/0.1；nTV.L=10/0.12、高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)整定計(jì)算(1) 整定電流元件：Idz.b =·Ie1.H=×41.99=48.62A （Kk：取1.1；Kh：取0.95） Idz.j = Idz.b / nTA.H=48.62/(50/5)=4.862A電壓元件：*低電壓元件：Udz.j =0.7Ue1.H / nTV.

20、H =70V*負(fù)序電壓元件：躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的U經(jīng)驗(yàn)公式：Udz.j.2 =(0.060.10)Ue1.H/ nTV.H =0.08Ue1.H/ nTV.H=8V(2) 校驗(yàn)：電流元件：作為變壓器低壓側(cè)母線后備：Klm.d2 = Kjx· I(2)/ Idz.b=×2.855×103×/48.62=6.16>1.3，滿(mǎn)足要求Kjx:變壓器接線系數(shù)（對(duì)Y/d-11變壓器Kjx=）Ue.d：短路點(diǎn)所在電壓等級(jí)的平均電壓；Ue.b：保護(hù)所在電壓等級(jí)的平均電壓作為低壓側(cè)線路遠(yuǎn)后備：Klm.d3 = Kjx· I(2)/ Idz.b=×1.

21、231×103×/48.62=2.66>1.2，滿(mǎn)足要求低電壓元件：（按最大運(yùn)行方式下保護(hù)范圍末端三相短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最大相間殘余電壓Ucy來(lái)校驗(yàn)）作為變壓器低壓側(cè)母線后備：Klm.d2 = Udz.b / ( U(3) =70×/(8.605×103×)=0.81<1.3不滿(mǎn)足要求。措施：增設(shè)一套取自低壓側(cè)電壓的電壓元件，此時(shí)Klm.d2 =作為低壓側(cè)線路遠(yuǎn)后備：Klm.d3 = Udz.b / ( U(3) =70×/(9.558×103×)=0.73<1.2不滿(mǎn)足要求。措施：增設(shè)一套取自

22、低壓側(cè)電壓的電壓元件，此時(shí)Klm.d3 = Udz.b / ( U(3) =70×/(5.963×103×)=1.17<1.2仍不滿(mǎn)足要求，則低壓側(cè)線路斷路器應(yīng)采用性能較好的斷路器或?qū)ｉT(mén)配置斷路器失靈保護(hù)。負(fù)序電壓元件：（按最小運(yùn)行方式下保護(hù)范圍末端兩相短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最小負(fù)序電壓來(lái)校驗(yàn)）作為變壓器低壓側(cè)母線近后備（要求>1.3）：Klm.d2 = (U(2)·Ue.b) / U =0.121×110×103/(8×)=1.51>1.3 滿(mǎn)足要求作為低壓側(cè)線路遠(yuǎn)后備（要求>1.2）：Klm.d3

23、= (U(2)·Ue.b) / U =0.054×110×103/(8×)=0.675<1.2不滿(mǎn)足要求。措施：增設(shè)一套取自低壓側(cè)電壓的電壓元件，此時(shí)Klm.d3 = (U(2)·Ue.b) / U =0.238×110×103/(8×)=2.98>1.2 滿(mǎn)足要求(3) 動(dòng)作時(shí)限及方向設(shè)定：帶方向，方向指向低壓側(cè)母線,同時(shí)跳本側(cè)及低壓側(cè)斷路器，動(dòng)作時(shí)限與低壓側(cè)線路配合：與低壓側(cè)線路后備保護(hù)配合tIT2.L=tIIIL6+t=2+0.5=2.5秒3、低壓側(cè)過(guò)流保護(hù)整定計(jì)算(1) 整定：電流元件：Idz.

24、b =·Ie1.L=×439.89=509.35A （Kk：取1.1；Kh：取0.95） Idz.j = Idz.b / nTA.L=509.35/(500/5)=5.094A電壓元件：*低電壓元件：Udz.b =0.7Ue1.L / nTV.L =70V*負(fù)序電壓元件：躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的U經(jīng)驗(yàn)公式：Udz.j.2 =(0.060.10)Ue1.L/ nTV.L =0.08Ue1.L/ nTV.L=8V (2) 校驗(yàn)：電流元件：作為變壓器高壓側(cè)母線后備：Klm.d1=Kjx·I(2)/ Idz.b=×0.058×103×/509.35=

25、1.45>1.3，滿(mǎn)足要求Kjx:變壓器接線系數(shù)（對(duì)Y/d-11變壓器Kjx=）Ue.d：短路點(diǎn)所在電壓等級(jí)的額定電壓；Ue.b：保護(hù)所在電壓等級(jí)的額定電壓作為高壓側(cè)線路遠(yuǎn)后備：作線路L1遠(yuǎn)后備：Klm.L1=Kjx·I(2)/ Idz.b=×0.052×103×/509.35=1.30>1.2，滿(mǎn)足要求作線路L2遠(yuǎn)后備：Klm.L2=Kjx·I(2)/ Idz.b=×0.050×103×/509.35=1.25>1.2，滿(mǎn)足要求作線路L3遠(yuǎn)后備：Klm.L3=Kjx·I(2)/ Idz

26、.b=×0.049×103×/509.35=1.22>1.2，滿(mǎn)足要求作線路L4遠(yuǎn)后備：Klm.L4=Kjx·I(2)/ Idz.b=×0.051×103×/509.35=1.27>1.2，滿(mǎn)足要求低電壓元件：（按最大運(yùn)行方式下保護(hù)范圍末端三相短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最大相間殘余電壓Ucy來(lái)校驗(yàn)）作為變壓器高壓側(cè)母線后備：Klm.d1=Udz.b/(U(3)=70×/(26.794×103×)=2.87>1.3，滿(mǎn)足要求作為高壓側(cè)線路遠(yuǎn)后備：作線路L1遠(yuǎn)后備：Klm.L1=Udz.

27、b/(U(3)=70×/(37.578×103×)=2.05>1.2，滿(mǎn)足要求作線路L2遠(yuǎn)后備：Klm.L2=Udz.b/(U(3)=70×/(39.833×103×)=1.93>1.2，滿(mǎn)足要求作線路L3遠(yuǎn)后備：Klm.L3=Udz.b/(U(3)=70×/(40.700×103×)=1.89>1.2，滿(mǎn)足要求作線路L4遠(yuǎn)后備：Klm.L4=Udz.b/(U(3)=70×/(35.536×103×)=2.17>1.2，滿(mǎn)足要求負(fù)序電壓元件：（按最小運(yùn)

28、行方式下保護(hù)范圍末端兩相短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最小負(fù)序電壓來(lái)校驗(yàn)）作為變壓器高壓側(cè)母線近后備（要求>1.3）：Klm.d1=(U(2)·Ue.b)/U=0.441×10×103/(8×)=5.51>1.3 滿(mǎn)足要求作為高壓側(cè)線路遠(yuǎn)后備（要求>1.2）：作線路L1遠(yuǎn)后備：Klm.L1=(U(2)·Ue.b)/U=0.390×10×103/(8×)=4.88>1.2 滿(mǎn)足要求作線路L2遠(yuǎn)后備：Klm.L2=(U(2)·Ue.b)/U=0.387×10×103/(8&#

29、215;)=4.84>1.2 滿(mǎn)足要求作線路L3遠(yuǎn)后備：Klm.L3=(U(2)·Ue.b)/U=0.394×10×103/(8×)=4.93>1.2 滿(mǎn)足要求作線路L4遠(yuǎn)后備：Klm.L4=(U(2)·Ue.b)/U=0.402×10×103/(8×)=5.03>1.2 滿(mǎn)足要求(3) 動(dòng)作時(shí)限及方向設(shè)定帶方向，方向指向高壓側(cè)母線,同時(shí)跳本側(cè)及高壓側(cè)斷路器，動(dòng)作時(shí)限與高壓側(cè)線路配合：與高壓側(cè)線路后備保護(hù)配合tIT2.H=MAXtIIIL1, tIIIL2, tIIIL3, tIIIL4+t=3+

30、0.5=3.5秒4、列出整定計(jì)算結(jié)果表被保護(hù)設(shè)備保護(hù)類(lèi)型定值備注變壓器T2高壓側(cè)過(guò)流過(guò)電流元件Idz.j =4.862A，低電壓元件Udz.j=70V，負(fù)序過(guò)電壓元件U=8V動(dòng)作時(shí)限tT2.H=2.5秒作為低壓側(cè)母線后備：由于低電壓元件Klm=0.81，不滿(mǎn)足要求，低壓側(cè)需增設(shè)一套電壓元件，此時(shí)Klm=。作為低壓側(cè)線路遠(yuǎn)后備：低壓側(cè)增設(shè)一套電壓元件后，低電壓元件Klm.L6=1.17，不滿(mǎn)足要求，則低壓側(cè)線路斷路器應(yīng)采用性能較好的斷路器或?qū)ｉT(mén)配置斷路器失靈保護(hù)。變壓器T2低壓側(cè)過(guò)流過(guò)電流元件Idz.j =5.094A，低電壓元件Udz.j=70V，負(fù)序過(guò)電壓元件U=8V，動(dòng)作時(shí)限tT2.L=3

31、.5秒作為高壓側(cè)母線后備：過(guò)電流元件、低電壓元件、負(fù)序過(guò)電壓元件的靈敏度皆滿(mǎn)足要求。作為高壓側(cè)線路（L1、L2、L3、L4）遠(yuǎn)后備：過(guò)電流元件、低電壓元件、負(fù)序過(guò)電壓元件的靈敏度皆滿(mǎn)足要求。§4 集成電路型過(guò)電流繼電器電子電路設(shè)計(jì)§4.1 構(gòu)成方框圖及其說(shuō)明§構(gòu)成方框圖圖4.1-1 過(guò)電流繼電器構(gòu)成方框圖§方框圖說(shuō)明變換器：將輸入的電流變換成與之成正比的幅值較小的電壓量（將5A的電流變換成1V的電壓）。濾波電路用于濾除原始信號(hào)中的干擾波而提取50Hz基波（采用低Q濾波，Q為品質(zhì)因數(shù)，取0.51左右）。全波整流電路用于將原輸入信號(hào)的負(fù)半周上翻為正半周（有利

32、于加快保護(hù)動(dòng)作速度，即原信號(hào)在正半周或負(fù)半周皆可進(jìn)行動(dòng)作判斷）。比較器用于動(dòng)作判斷。延時(shí)3ms用于防止毛刺干擾造成保護(hù)誤動(dòng)（毛刺干擾持續(xù)時(shí)間一般不超過(guò)2ms）。展寬12ms用于在滿(mǎn)足動(dòng)作條件的情況下（即比較器輸出周期為10ms并具有一定寬度的正方波時(shí)）保證輸出連續(xù)的高電平動(dòng)作信號(hào)。§4.2 典型模塊電路及其仿真§全波整流電路及其仿真(1) 全波整流仿真電路圖及仿真說(shuō)明圖4.2-1 全波整流仿真電路圖仿真時(shí)輸入有效值為10V（由于運(yùn)算放大器的直流工作電源電壓為±20V，因此輸入交流信號(hào)的最大峰值不能超過(guò)20V，即有效值不超過(guò)14V）頻率為50Hz的正弦交流，用仿真示

33、波器觀察輸入及輸出波形；再將電子電路中的兩個(gè)二極管皆反向，再觀察輸入及輸出波形特點(diǎn)。(2) 全波整流電路仿真波形2個(gè)二極管正接的情況輸入圖4.2-2 2個(gè)二極管正接的仿真波形圖2個(gè)二極管反接的情況圖4.2-3 2個(gè)二極管反接的仿真波形圖§濾波電路及其仿真(1) 濾波仿真電路圖及仿真說(shuō)明圖4.2-4 濾波電路的仿真電路圖分別仿真輸入1Hz、50Hz、2000Hz三種交流情況仿真時(shí)輸入有效值為10V（由于運(yùn)算放大器的直流工作電源電壓為±20V，因此輸入交流信號(hào)的最大峰值不能超過(guò)20V，即有效值不超過(guò)14V）頻率分別為1Hz、50Hz、2000Hz的正弦交流，用仿真示波器觀察觀察

34、不同頻率情況下輸出交流波的幅值變化情況。再用仿真波特儀觀察濾波電路的頻譜圖（即各種不同頻率時(shí)的放大倍數(shù)的變化曲線）。(2) 濾波電路仿真波形輸入1Hz的仿真波形圖4.2-5 輸入1Hz的仿真波形圖由圖中可看出，輸入幅值為13.93V，而輸出幅值為0.64V，可見(jiàn)針對(duì)1Hz信號(hào)，輸出大大衰減。輸入50Hz的仿真波形圖4.2-6 輸入50Hz的仿真波形圖由圖中可看出，輸入幅值為14.14V，輸出幅值為15.31V，可見(jiàn)針對(duì)50Hz信號(hào)，輸出基本不變。輸入2000Hz的仿真波形圖4.2-7 輸入2000Hz的仿真波形圖由圖中可看出，輸入幅值為13.89V ，而輸出幅值為0.73V，可見(jiàn)針對(duì)2000H

35、z信號(hào)，輸出大大衰減。濾波電路的頻譜圖圖4.2-8 濾波電路的頻譜圖波特儀的縱軸采用線性坐標(biāo)，且坐標(biāo)起點(diǎn)值設(shè)為0終點(diǎn)值設(shè)為5；橫軸采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，坐標(biāo)起點(diǎn)值設(shè)為1Hz終點(diǎn)值設(shè)為1MHz。將波特儀上的定位觀察線拉到對(duì)應(yīng)于頻譜圖的幅度最大位置，可讀出中心頻率為49.33HZ，其相應(yīng)的放大倍數(shù)為1.03。§延時(shí)電路及其仿真(1) 延時(shí)仿真電路圖及仿真說(shuō)明圖4.2-9 延時(shí)電路的仿真電路圖分別仿真延時(shí)3ms和20ms兩種情況。仿真時(shí)利用函數(shù)發(fā)生器輸入10Hz的方波，頻率設(shè)為10Hz，占空比設(shè)為50%，幅值設(shè)為20V，通過(guò)改變電容充電回路中電阻或電容的參數(shù)來(lái)改變延時(shí)時(shí)間，用示波器觀察輸入及輸出波

36、形。(2) 延時(shí)電路仿真波形延時(shí)3ms仿真波形圖4.2-10 延時(shí)3ms仿真波形圖將仿真示波器上的兩根定位觀察線分別拉到對(duì)應(yīng)于輸入方波和輸出方波的上升沿位置，可讀出兩位置的時(shí)間差（即延時(shí)時(shí)間）t為3.11ms。延時(shí)20ms仿真波形圖4.2-11 延時(shí)20ms仿真波形圖將仿真示波器上的兩根定位觀察線分別拉到對(duì)應(yīng)于輸入方波和輸出方波的上升沿位置，可讀出兩位置的時(shí)間差（即延時(shí)時(shí)間）t為21.04ms。§展寬電路及其仿真(1) 展寬仿真電路圖及仿真說(shuō)明圖4.2-12 展寬電路的仿真電路圖分別仿真展寬12ms和30ms兩種情況。仿真時(shí)利用函數(shù)發(fā)生器輸入10Hz的方波，頻率設(shè)為10Hz，占空比設(shè)

37、為50%，幅值設(shè)為20V，通過(guò)改變電容放電回路中電阻或電容的參數(shù)來(lái)改變展寬時(shí)間，用示波器觀察輸入及輸出波形。(2) 展寬電路仿真波形展寬12ms仿真波形圖4.2-13 展寬12ms仿真波形圖將仿真示波器上的兩根定位觀察線分別拉到對(duì)應(yīng)于輸入方波和輸出方波的下降沿位置，可讀出兩位置的時(shí)間差（即展寬時(shí)間）t為20.03。展寬30ms仿真波形圖4.2-14 展寬30ms仿真波形圖將仿真示波器上的兩根定位觀察線分別拉到對(duì)應(yīng)于輸入方波和輸出方波的下降沿位置，可讀出兩位置的時(shí)間差（即展寬時(shí)間）t為12.43。§4.3 整體過(guò)電流繼電器電子電路及其仿真§過(guò)電流繼電器整體電子電路圖4.3-1

38、 過(guò)電流繼電器整體電子電路圖§整體電子電路仿真步驟及仿真結(jié)果輸入為50Hz交流電流（最大有效值不超過(guò)70A），比較器整定電路中的電位器兩端所加直流電源電壓為12V，設(shè)置電位器的滑動(dòng)頭百分比（分別設(shè)置4種情況：10%，30%，50%，70%），調(diào)整輸入電流大小，觀察過(guò)電流繼電器動(dòng)作情況（信號(hào)指示燈變紅代表動(dòng)作），并找出相應(yīng)的動(dòng)作電流。表4.3-1 過(guò)電流繼電器動(dòng)作仿真結(jié)果表次數(shù)電位器設(shè)定滑動(dòng)頭位置(百分?jǐn)?shù))電位器滑動(dòng)頭對(duì)應(yīng)的門(mén)檻電壓值(V)所測(cè)繼電器動(dòng)作電流(A)備注110%5.37V5A4230%14.16V22A21350%14.52V36A3570%14.81V50A49§5總結(jié) 經(jīng)過(guò)為期兩周的設(shè)計(jì)，圓滿(mǎn)完成了繼電保護(hù)的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。從中學(xué)會(huì)了很多關(guān)于繼電保護(hù)相關(guān)的知識(shí)，雖然算不上很精通，但也確實(shí)掌握了幾分。我們課程設(shè)