繼電保護的設(shè)計實訓

1、雙側(cè)電源的35KV線路繼電保護的配置及整定計算2011指導老師2666雙側(cè)電源的35KV線路繼電保護的配置及整定計算電氣工程及其自動化化150774734710810617124物理與電子信息工程系1552011學生余長庚何啟杯2008級III雙側(cè)電源的35KV線路繼電保護的配置及整定計算摘 要本文設(shè)計雙側(cè)電源的35KV線路繼電保護的配置及整定計算。隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，繼電保護器在35kV變電站中的應用也越來越廣泛，它不僅保護著設(shè)備本身的安全，而且還保障了生產(chǎn)的正常進行，因此，做好繼電保護的整定對于保障設(shè)備安全和生產(chǎn)的正常進行是十分重要的。整定計算是決定保護裝置正確動作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要滿足繼

2、電保護和安全自動裝置可靠性、選擇性、靈敏性、速動性的要求，在不滿足時應合理取舍。 本設(shè)計包括線路繼電保護的配置、系統(tǒng)的等值計算、短路電流的計算及整定計算。加強繼電保護管理，健全溝通渠道，加強繼電保護定值整定檔案管理是提高繼電保護定值整定的必要措施。關(guān)鍵詞：線路繼電保護；短路故障；繼電保護整定計算 。 ABSTRACTThis design of bilateral power supply 35KV line configuration and relay setting calculation. With the rapid development of science and techno

3、logy, 35kV substation relay protection device in the application of more and more widely, not only protect the safety of the device itself, but also protect the normal production, so do the relay protection tuning equipment for safety and protection of normal production is very important. Setting ca

4、lculation is to determine the correct action to protect the key installations to meet the reliability of relay protection and automatic safety devices, selectivity, sensitivity, speed and mobility requirements should be a reasonable trade-off does not meet. The design includes the line relay configu

5、ration, the system equivalent calculation, short-circuit current calculation and setting calculation. Enhanced relay protection management, improve communication channels to enhance value setting relay records management is to improve the relay setting value setting the necessary measures.Key words:

6、 Circuit protection; fault; relay setting calculation.目 錄摘要ABSTRACT1前言 12方案設(shè)計 2 2.1設(shè)計任務 2 2.2方案論證 2 2.3縱聯(lián)保護的優(yōu)缺點 32.4結(jié)論 33.線 路 繼 電 保 護 的 配 置 及 整 定 計 算 3 3.1對電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求 4 3.2 35kV線路保護配置原則 4 3.3 線路保護整定計算 54繼電器規(guī)格、型號 124.1斷路器參數(shù)選擇 134.2 電壓互感器的參數(shù)選擇134.3 電流互感器的參數(shù)選擇144.4 繼電器的選擇144.5保護屏的設(shè)備表 155、XL-1,XL-4繼電

7、保護展開圖165.1 XL-1繼電保護展開圖 165.2 XL-4繼電保護展開圖 165.3平面布置圖 176、課程設(shè)計總結(jié)187、參考文獻1919本科生課程設(shè)計1 前 言電力系統(tǒng)運行中常會出現(xiàn)故障和一些異常運行狀態(tài)，而這些現(xiàn)象會發(fā)展成事故， 使整個系統(tǒng)或其中一部分不能正常工作，從而造成對用戶少送電、停止送電或電能質(zhì)量降低到不能容許的地步，甚至造成設(shè)備損壞和人身傷亡。而電力系統(tǒng)各元件之間是通過電或磁建立的聯(lián)系，任何一元件發(fā)生故障時，都可能立即在不同成度上影響到系統(tǒng)的正常運行。因此，切除故障元件的時間常常要求短到1/10s 甚至更短。而這個任務靠人完成是不可能的，所以要有一套自動裝置來執(zhí)行這一任

8、務。繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍（這是首要任務），還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù),各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動作,實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這樣，繼電保護裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，對故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確，大大提高保護性能和可靠性。2 方案設(shè)計2.1設(shè)計任務(1)選出線路XL-1A側(cè),XL-4線路電流互感器變比.(2)選出線路XL-1A側(cè),XL-4線路保護方案并作出整定計算.(3)選出所需繼電器的規(guī)格,型號.(4)繪制出XL-1,XL-4繼電保護展開圖.(

9、5)變電所A母線的兩條引出線XL-1,XL-4共用一快保護屏,并按中心線對稱布置,繪制出屏面布置圖及設(shè)備表.（6）寫出說明書2.2方案論證(1)電流保護的優(yōu)缺點： 電流速斷保護只能保護線路的一部分，限時電流速斷保護只能保護線路全長，但不能作為下一段線路的后備保護，因此必須采用定時限過電流保護作為本線路和相鄰下一線路的后備保護。實際上，供配電線路并不一定都要裝設(shè)三段式電流保護。比如，處于電網(wǎng)未端附近的保護裝置，當定時限過電流保護的時限不大于0.5時，而且沒有防止導線燒損及保護配合上的要求的情況下，就可以裝設(shè)電流速斷保護和限時電流速斷保護，而將過電流保護作為主保護。三段式電流保護的主要優(yōu)點是簡單、

10、可靠，并且一般情況下都能較快切除故障。缺點是它的靈敏度受保護方式和短路類型的影響，此外在單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中才有選擇性。故一般適用于35KV以下的電網(wǎng)保護中。(2)距離保護的優(yōu)缺點：主要優(yōu)點：能滿足多電源復雜電網(wǎng)對保護動作選擇性的要求；阻抗繼電器是同時反應電壓的降低和電流的增大而動作的，因此距離保護較電流保護有較高的靈敏度。其中段距離保護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要小一些，保護區(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距離輸電系統(tǒng)來說是不能接受的。阻抗繼電器本身較長復雜，還增設(shè)了振蕩閉鎖

11、裝置，電壓斷線閉鎖裝置，因此距離保護裝置調(diào)試比較麻煩，可靠性也相對低些2.3縱聯(lián)保護的優(yōu)缺點：線路縱聯(lián)保護是當線路發(fā)生故障時，使兩側(cè)開關(guān)同時快速跳閘的一種保護裝置，是線路的主保護。它以線路兩側(cè)判別量的特定關(guān)系作為判據(jù)，即兩側(cè)均將判別量借助通道傳送到對側(cè)，然后，兩側(cè)分別按照對側(cè)與本側(cè)判別量之間的關(guān)系來判別區(qū)內(nèi)故障或區(qū)外故障。 因此，判別量和通道是縱聯(lián)保護裝置的主要組成部分。 （1） 方向高頻保護是比較線路兩端各自看到的故障方向，以判斷是線路內(nèi)部故障還是外部故障。如果以被保護線路內(nèi)部故障時看到的故障方向為正方向，則當被保護線路外部故障時，總有一側(cè)看到的是反方向。其特點是： a) 要求正向判別啟動元

12、件對于線路末端故障有足夠的靈敏度； b) 必須采用雙頻制收發(fā)信機。 （2） 相差高頻保護是比較被保護線路兩側(cè)工頻電流相位的高頻保護。當兩側(cè)故障電流相位相同時保護被閉鎖，兩側(cè)電流相位相反時保護動作跳閘。其特點是： a) 能反應全相狀態(tài)下的各種對稱和不對稱故障，裝置比較簡單； b) 不反應系統(tǒng)振蕩。在非全相運行狀態(tài)下和單相重合閘過程中保護能繼續(xù)運行； c) 不受電壓回路斷線的影響； d) 當通道或收發(fā)信機停用時，整個保護要退出運行，因此需要配備單獨的后備保護。 （3） 高頻閉鎖距離保護是以線路上裝有方向性的距離保護裝置作為基本保護，增加相應的發(fā)信與收信設(shè)備，通過通道構(gòu)成縱聯(lián)距離保護。其特點是： a

13、) 能足夠靈敏和快速地反應各種對稱與不對稱故障； b) 仍保持后備保護的功能； c) 電壓二次回路斷線時保護將會誤動，需采取斷線閉鎖措施，使保護退出運行。2.4結(jié)論：根據(jù)以上設(shè)計可知，對于35KV線路的繼電保護的設(shè)計，主要以電流的三段保護為主，縱聯(lián)保護為輔來對線路進行繼電保護。3.線 路 繼 電 保 護 的 配 置 及 整 定 計 算3.1對電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求動作于跳閘的繼電保護，在技術(shù)上一般應滿足四個基本要求2，即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性；（1）選擇性繼電保護動作的選擇性是指保護動作裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安

14、全運行。（2）速動性快速的切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及縮小故障元件的損壞程度。因此，在故障發(fā)生時，應力求保護裝置能迅速動作切除故障。（3）靈敏性繼電保護的靈敏性，是指對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或者不正常運行狀態(tài)的反應能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應該是在事先規(guī)定的保護范圍內(nèi)部故障時，不論短路點的位置、短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻都能敏銳感覺，正確反應。（4）可靠性保護裝置的可靠性是指在該保護裝置規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了它應該動作的故障時，它不應該拒絕動作，而在任何其他該保護不該動作的情況下，則不應該誤動作。3.2 35kV線路保護

15、配置原則： （1）每回35kV線路應按近后備原則配置雙套完整的、獨立的能反映各種類型故障、具有選相功能全線速動保護。 （2）每回35kV線路應配置雙套遠方跳閘保護。斷路器失靈保護、過電壓保護和不設(shè)獨立電抗器斷路器的500kV高壓并聯(lián)電抗器保護動作均應起動遠跳。 （3）根據(jù)系統(tǒng)工頻過電壓的要求，對可能產(chǎn)生過電壓的500kV線路應配置雙套過電壓保護。 （4）裝有串聯(lián)補償電容的線路，應采用雙套光纖分相電流差動保護作主保護。 （5）對電纜、架空混合出線，每回線路宜配置兩套光纖分相電流差動保護作為主保護，同時應配有包含過負荷報警功能的完整的后備保護。 （6）雙重化配置的線路主保護、后備保護、過電壓保護、

16、遠方跳閘保護的交流電壓回路、電流回路、直流電源、開關(guān)量輸入、跳閘回路、起動遠跳和遠方信號傳輸通道均應彼此完全獨立沒有電氣聯(lián)系。 （7）雙重化配置的線路保護每套保護只作用于斷路器的一組跳閘線圈。 （8）線路主保護、后備保護應起動斷路器失靈保護。3.3 線路保護整定計算：已知:(1)電廠為3臺36000KW,電壓等級為6.3KV的有自動電壓調(diào)節(jié)器的汽輪發(fā)電機,功率因數(shù)cos=0.8,X d=0.125, X2 =0.15, 升壓站為2臺容量各為10MVA的變壓器Ud =7.5%,各線路的長度XL-1為20KM;XL-2為50KM;XL-3為25KM;XL-4為14KM ;XL-5為40KM(2)電

17、廠最大運行方式為3臺發(fā)電機2臺變壓器運行方式,最小運行方式為2臺發(fā)電機2臺變壓器運行方式；XL-1線路最大負荷功率為 10MW, XL-4線路最大負荷功率為 6Mw.(3)各可靠系數(shù)設(shè)為:KIK =1.2,KIIK =1.1,KIIIK =1.2,XL-1線路自起動系數(shù)KZq =1.1,XL-4線路自起動系數(shù)KZq =1.2,XL-5線路過流保護的動作時限為1.6秒, XL-3線路C側(cè)過流保護的動作時限為1.0秒,保護操作電源為直流220V.(4)系統(tǒng)最大短路容量為135MVA ,最小短路容量為125MVA. 35KV輸電線路長度L1=20Km、L2=50Km、L3=25Km、L4=14Km、

18、L5=40Km。線路電抗X=0.4歐母/Km1、 根據(jù)公式計算出1#4#線路、發(fā)電機及變壓器阻抗值： XL1=L1X=200.4=8XL2=L2X=500.4=20XL3=L3X=250.4=10XL4=L4X=140.4=5.6XL5=L4X=400.4=16根據(jù)公式換算出1#4#線路阻抗標幺值：選取系統(tǒng)基準容量Sj=10MVA Uj=37Kv XL1*=XL1=8=0.0584XL2*=XL2=20=0.1461XL3*=XL3=10=0.0730XL4*=XL4=5.6=0.0409XL5*=XL5=16=0.1168(1) 選出線路XL-1A側(cè),XL-4線路電流互感器變比：1)變壓器一

19、次額定電流 35 kv 側(cè) IN= =164.962A6.3kv 側(cè) IN= =549.904A2) 線路XL-1A側(cè),XL-4線路電流互感器變比 35kv 側(cè)計算變比 N= =57.146 變比選取 300/56.3kv 側(cè)計算變比 N= =190.492 變比選取 1000/52、設(shè)XL-4末端短路，其阻抗計算： 當系統(tǒng)在最小運行方式下時：x3=21.047=+=19.736當系統(tǒng)在最大運行方式下時： x1=19.117 x2=43.047 =+=18.8383、設(shè)XL-2的一端短路，其阻抗計算：當系統(tǒng)在最小運行方式下時： =51.047當系統(tǒng)在最大運行方式下時：=49.1174、設(shè)B點短

20、路，其阻抗計算：當系統(tǒng)在最小運行方式下時：=21.047當系統(tǒng)在最大運行方式下時：=19.1175、設(shè)C點短路，其阻抗計算：當系統(tǒng)最小運行方式下時：=31.047當系統(tǒng)在最大運行方式下時：=29.1176、當XL-2的DL4發(fā)生短路時，從A側(cè)流過XL-2的短路電流。最大短路電流：=35/=0.713(kA)最小短路電流：=35/=0.686(kA)7、當XL-4末端短路時，流過線路XL-4短路電流。最大短路電流： =35/=1.858(kA)最小短路電流：=35/=1.773(kA)8、當B點短路時，從A側(cè)流向線路XL-1的短路電流。 最大短路電流： =35/=1.831(kA) 最小短路電流

21、： =35/=1.663(kA)9、當C點短路時，從A側(cè)流過線路XL-3的短路電流。 最大短路電流： =35/=1.202(kA) 最小短路電流： =35/=1.127(kA)10、對線路XL-4、XL-1A側(cè)進行保護整定計算。10.1 線路XL-4，段保護動作電流 =*=2.230(kA)保護范圍校驗 =（35*0.866/-+）/0.4=-1.3600.15*14 由此可知滿足要求。段保護：由于是線路末端，所以此段保護沒有與之對應的電流所以就不需要此段保護。段保護 最大負荷電流 =0.099(kA) 動作電流（=0.85） =*=0.154(kA)段靈敏校驗=/=9.9711.3此段整定符

22、合要求。動作時限=0s10.2 XL-1段A側(cè)段保護 動作電流 =*=2.197(kA) 距離校驗 =（35*0.866/-+）/0.4=-1.8730.15*20由此可知瞬時電流電壓聯(lián)鎖速斷保護滿足要求。 動作時限 =0s 段保護，要計算XL-1A側(cè)段動作電流，先算出XL-3B側(cè)段的動作電流，即： =*=1.442(kA) 保護范圍校驗 =（0.866*35/-+）/0.4=-0.0280.15*10 不滿足要求。 采用瞬時電流電壓聯(lián)鎖速斷保護整定計算： 動作電流 =35/(-+0.8*10)=1.205(kA) 保護范圍校驗 =（0.866*35/-+）/0.4=11.7190.15*50

23、 符合要求。 采用瞬時電流電壓聯(lián)鎖速斷保護整定計算： 動作電流 =35/(+0.8*20)=0.745(kA)保護范圍校驗 =(0.866*35/-)/0.4=24.0940.15*50 符合要求10.3 由此可以整定XL-3B側(cè)段保護動作電流，即 =*=0.820(kA) 靈敏性校驗： =/=1.1901.3滿足要求 遠距離后備保護校驗 =/=4.1531.2 滿足要求動作時限 在之間4、繼電器的規(guī)格,型號4.1斷路器參數(shù)選擇(1)斷路器的額定電壓不小于裝設(shè)電路所在電網(wǎng)的額定電壓。(2)斷路器的額定電流不小于通過斷路器的最大持續(xù)工作電流。(3)斷路器的額定關(guān)合電流不小于短路沖擊電流。(4)斷

24、路器的斷流能力，一般可按斷路器的額定開斷電流Iekd大于或等于斷路器觸頭剛分開時實際開斷的短路電流周期分量有效值Izk來選擇，即IekdIzk。(5)動穩(wěn)定應滿足條件為：ichidw。ich三相短路沖擊電流的幅值；idw 設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流（極限電流）峰值。(6)熱穩(wěn)定應滿足條件為：Qdt。(7)關(guān)于分合閘時間，對于110KV以上的電網(wǎng)，當電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求快速切除故障時，分閘時間不宜大于0.04s，用于電氣制動回路的斷路器，其合閘時間不宜大于0.040.06s 。由于線路上最大的短路電流為，所以應選擇型號為ZW7-40.5的斷路器。4.2 電壓互感器的參數(shù)選擇(1)一次電壓U1：1.1U

25、nU10.9 Un. Un為電壓互感器額定一次線電壓，1.1和0.9是允許的一次電壓的波動范圍，即為10% Un。(2)二次電壓：電壓互感器二次電壓，應根據(jù)使用情況，選用所需二次額定電壓U2n如表6-1所示。電壓互感器二次額定電壓選擇表繞組主二次繞組附加二次繞組高壓側(cè)接入方式接于線電壓上接于相電壓上用于中性點直接接地系統(tǒng)中用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中二次額定電壓（V）100100/100100/3準確等級：電壓互感器應在哪一級下工作需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設(shè)備對準確等級的要求確定。二次負荷S2：S2Sn。型式的選擇：330kV及以上配電裝置，高容量和準確度等級滿足要求

26、時，一般采用電容式電壓互感器。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器組。而對XL-1A側(cè)電壓、電流互感器的選擇因為電壓互感器的變比為： /，電壓互感器的型號：JDJJ-354.3 電流互感器的參數(shù)選擇(1)一次回路電壓：UgUn。 Ug為電流互感器安裝處一次回路工作電壓，Un為電流互感器額定電壓。(2)一次回路電流：Ig.maxI1n。 Ig.max為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流，I1n為電流互感器原邊額定電流。(3)準確等級：電流互感器準確等級的確定與電壓互感器的相同，需先知電流互感器二次回路所按測量儀表的類型及對準確等級的要求

27、，并按準確等級要求最高的表計來選擇。(4)二次負荷S2：S2Sn。(5)熱穩(wěn)定校驗：(KrIe1)2tQdQd為短路熱效應；Kr為熱穩(wěn)定倍數(shù)，它等于互感器1s熱穩(wěn)定電流與一次額定電流Ie1之比。(6)動穩(wěn)定校驗：（KdIe1）ich(2) XL-1A側(cè)段保護的動作電流與電流互感器的二次側(cè)比值為：1.195984908*2/0.005=478.3939632由此可知電流互感器的變比為：300/5電流互感器的型號：LDJ835XL-4電流互感器的選擇，XL-4段保護的動作電流與電流互感器的二次側(cè)比值為：0.16767416*2/0.005=67.069664由此可知電流互感器的變比為：1000/5

28、電流互感器的型號：LQZ-354.4 繼電器的選擇繼電器額定工作電壓的選擇繼電器額定工作電壓是繼電器最主要的一項技術(shù)參數(shù)。在使用繼電器時，應該首先考慮所在電路(即繼電器線圈所在的電路)的工作電壓，繼電器的額定工作電壓應等于所在電路的工作電壓。一般所在電路的工作電壓是繼電器額定工作電壓的0.86。注意所在電路的工件電壓千萬不能超過繼電器額定工作電壓，否則繼電器線圈燒毀。線路XL-1A側(cè)的繼電保護所需繼電器：XL-1B側(cè)短路時，段保護的二次側(cè)動作電流為： *（5/300）=1.044230626*（5/300）=0.002088461（kA）段保護的二次側(cè)動作電流為： *（5/300）=0.256

29、168858*（5/300）=0.000512337（kA）所以繼電器選用DL-33,2A, 0.5-2A。XL-4所需繼電器的規(guī)格、型號：XL-4末端短路時，段保護的二次側(cè)動作電流為： *（5/1000）=0.16767416*（5/1000）=0.000335348（kA） 所以繼電器KS2選用MY2K-US、 KM3選用JL14-12Z、KM4選用JL14-12Z。4.5 保護屏的設(shè)備表編號名稱型號規(guī)格代號整定范圍數(shù)量（只）1電流繼電器DL-33 KA0.6安32電壓繼電器K8AB-VS2KV100伏33速斷電流繼電器DL-33KA16安34時間繼電器JT3-10KTDC12V 5A15中間繼電器JL14-12ZKM5A36按鈕LA2S347功率方向繼電器BG-12KAV100V