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1、繼電保護(hù)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告評語:考 勤(10)守 紀(jì)(10)設(shè)計(jì)過程(40)設(shè)計(jì)報(bào)告(30)小組答辯(10)總成績(100)專 業(yè): 電氣工程及其自動化 班 級: 電氣1004 姓 名: 王英帥 學(xué) 號: 201009341 指導(dǎo)教師: 趙 峰 蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院2013年7月18日1 設(shè)計(jì)原始資料1.1 具體題目如下圖所示網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)參數(shù)為: kV,、,km,km,km,km,km,線路阻抗0.4/km,、,、,1.2 要完成的任務(wù)我要完成的是對保護(hù)5和保護(hù)3進(jìn)行三段電流保護(hù)的整定設(shè)計(jì),本次課程設(shè)計(jì)通過對線路的主保護(hù)和后備保護(hù)的整定計(jì)算來滿足對各段電流及時間的要求。2 設(shè)計(jì)的課題內(nèi)
2、容2.1 設(shè)計(jì)規(guī)程根據(jù)規(guī)程要求110kV 線路保護(hù)包括完整的三段相間距離保護(hù)、三段接地距離保護(hù)、三段零序方向過流保護(hù)和低頻率保護(hù),并配有三相一次重合閘功能、過負(fù)荷告警功能,跳合閘操作回路。在本次課程設(shè)計(jì)中涉及的是三段過流保護(hù)。其中,I段、II段可方向閉鎖,從而保證了保護(hù)的選擇性。2.2 本設(shè)計(jì)保護(hù)配置 主保護(hù)配置 主保護(hù):反映整個保護(hù)元件上的故障并能最短的延時有選擇的切出故障的保護(hù)。在本設(shè)計(jì)中,I段電流速斷保護(hù)、II段限時電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)。 后備保護(hù)配置后備保護(hù):主保護(hù)拒動時,用來切除故障的保護(hù),稱為后備保護(hù)。作為下級主保護(hù)拒動和斷路器拒動時的遠(yuǎn)后備保護(hù),同時作為本線路主保護(hù)拒動時的近后
3、備保護(hù),在本次設(shè)計(jì)中,III段定時限過電流保護(hù)作為后備保護(hù)。3 短路電流的計(jì)算3.1 等效電路的建立本次課程設(shè)計(jì)線路等效阻抗如圖1所示。G1G21GX3GX1LZ3LZBCZCDZDEZ圖1 線路的等效阻抗3.2 短路點(diǎn)的選取當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)中任意點(diǎn)發(fā)生三相或兩相短路時,流過短路點(diǎn)與電源線路中的短路電流可近似計(jì)算式為其中,系統(tǒng)等效電源的相電動勢 短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的阻抗 保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗 短路類型系數(shù),三相短路取1,兩相短路取3.3 短路電流的計(jì)算 最大方式運(yùn)行下的短路電流在保護(hù)5和保護(hù)3配合時,由于兩處保護(hù)流過的電流不同,所以想要計(jì)算整定一定要考慮最小分支系數(shù),最小分支系數(shù)為
4、: 對于繼電保護(hù)而言,最大運(yùn)行方式是指在相同地點(diǎn)發(fā)生相同類型的短路時流過保護(hù)安裝處的電流最大,其對應(yīng)的系統(tǒng)的等值阻抗最小,等效電源最小阻抗值為 在最大方式下,各母線的最大電流為 最小方式短路電流最小運(yùn)行方式是指在相同地點(diǎn)發(fā)生相同類型的短路時流過保護(hù)安裝處的電流最小,其對應(yīng)系統(tǒng)的等值阻抗最大,等效電源最大阻抗值為在最小方式下,各母線的最小電流為 4 保護(hù)配合與整定計(jì)算4.1 主保護(hù)的整定計(jì)算 動作值保護(hù)3的I段整定電流為保護(hù)5的I段整定電流為保護(hù)3的II段整定電流為保護(hù)5與保護(hù)8配合時,保護(hù)5的II段整定電流為 保護(hù)5與保護(hù)3配合時,由于兩段線路上的電流不同,所以在計(jì)算整定值時應(yīng)考慮到最小分支系
5、數(shù),此時保護(hù)5的II段整定電流為 動作時間在本次課程設(shè)計(jì)中,為了滿足可靠性,主保護(hù)中的電流速斷保護(hù)要瞬時動作,所以動作時間可認(rèn)為是0s,而定時限過電流保護(hù)應(yīng)延時一定時間后在動作(一般可取0.5s),從而滿足延時后主保護(hù)的能有效的切除故障。各保護(hù)的時限為 靈敏度校驗(yàn)為了能夠保護(hù)本線路的全長,限時電流速斷保護(hù)必須在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下線路末端發(fā)生兩相短路時,具有足夠的反應(yīng)能力,這個靈敏度系數(shù)的含義為保護(hù)3的靈敏度為=0.51.2由于保護(hù)3的靈敏度不符合要求,那就意味著將來真正發(fā)生故障的時候,當(dāng)有不利因素影響保護(hù)可能啟動不了,達(dá)不到保護(hù)線路全長的目的,這是不允許的。為了解決這個問題,通常都是考慮降低限
6、時電流速斷的整定值,使之與下級線路的限時電流速斷相配合,所以在滿足靈敏度要求的前提下取=1.2通過計(jì)算可知,降低保護(hù)3的電流整定值為0.81A,這樣其動作時限就應(yīng)該選擇得比下級線路限時速斷的時間在高一個時間段,此時限時電流速斷的動作時限為11.2s,即=1s??梢姡Wo(hù)范圍的伸長,必然將導(dǎo)致動作時限的升高,在這種情況下也可以加裝距離保護(hù)共同構(gòu)成主保護(hù)來滿足要求。當(dāng)保護(hù)5和保護(hù)8配合時靈敏度為 =當(dāng)保護(hù)5和保護(hù)3配合時靈敏度為=由靈敏度校驗(yàn)可知,保護(hù)5的II段靈敏度系數(shù)滿足要求。4.2 后備保護(hù)的整定與計(jì)算由以上分析可知,定時過電流保護(hù)作為后備保護(hù),當(dāng)主保護(hù)拒動時,后備保護(hù)起作用切除故障,在本次
7、課程設(shè)計(jì)中,通過對保護(hù)3和5的III段電流整定來對后備保護(hù)進(jìn)行整定與計(jì)算。 動作值保護(hù)3的III段電流為 保護(hù)5的III段電流為 其中,為返回系數(shù),為啟動系數(shù)。 動作時間保護(hù)3的III段時限為 保護(hù)5的III段時限為 靈敏度保護(hù)3作為近后備靈敏度為 =保護(hù)3作為遠(yuǎn)后備靈敏度為 =保護(hù)5作為近后備靈敏度為 =保護(hù)5作為遠(yuǎn)后備靈敏度為 =由計(jì)算可知,后備保護(hù)靈敏度都滿足要求,在本次課設(shè)中,主保護(hù)拒動時,后備保護(hù)完成可以起到作用。5電流互感器的選擇本設(shè)計(jì)中使用較多的是電流互感器,所以對電流互感器的選擇就顯得尤為重要,常用的電流互感器按其安裝方式可分為單獨(dú)安裝的和設(shè)備附屬兩大類,單獨(dú)安裝式電流互感器其
8、結(jié)構(gòu)多為油浸式,設(shè)備附屬式電流互感器其結(jié)構(gòu)多為澆注絕緣式。由于油浸式互感器具有結(jié)構(gòu)簡單,散熱快,傳導(dǎo)均勻,易修復(fù),價(jià)格與其他形式絕緣的干式互感器相比較低,便于操作等優(yōu)點(diǎn)。所以在本次課程選用油浸式互感器即選LCWB7-220戶外型電流互感器。6 原理圖的繪制在繪制原理圖時可分為保護(hù)測量電路和保護(hù)跳閘電路,分別如圖2和圖3所示。保護(hù)測量電路體現(xiàn)了對電流的采集和測量的過程,滿足了相間短路時對于故障的切除,保護(hù)跳閘回路則主要體現(xiàn)了線路短路時的跳閘過程,原理圖是對三段保護(hù)的跳閘原理進(jìn)行了圖示的解釋。圖2 保護(hù)測量電路圖3 保護(hù)跳閘電路7 結(jié)論由于三段的動作電流和動作時間整定的均不同,各自動作的條件和時間順序也就有了先后。發(fā)生故障時,主保護(hù)先動作,當(dāng)主保護(hù)拒動時,后備保護(hù)動作,保證故障能順利切除。使用I段、II段或III段電流保護(hù),其優(yōu)點(diǎn)主要有:簡單、可靠,并且在一般情況下也能夠滿足快速切除故障的要求,保護(hù)的缺點(diǎn):它直接受電網(wǎng)的接線以及電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式的變化的影響,如整定值必須按系統(tǒng)最大運(yùn)行方式來選擇,而靈敏性則必須用系統(tǒng)最小運(yùn)行方式來校驗(yàn),這就使它往往不能滿足靈敏系數(shù)或保護(hù)范圍的要求。因此在電網(wǎng)中特別是在35kV及以下較低電壓的網(wǎng)絡(luò)中獲得廣泛的應(yīng)用,在高電壓線路中可與其他保護(hù)相配合,作為一種輔助手段。本次課程設(shè)計(jì)中,通過對保護(hù)3和保護(hù)5的三段整定計(jì)算,運(yùn)用主保護(hù)和后
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