继电保护课程设计

继电保护原理课程设计报告

1设计原始资料

1.1具体题目

如图1所示系统中，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数为：

E??115/3 kV，X1.G2?X2.G2?12 ?、X1.G4?X2.G4?10 ?、X2.T2?X1.T4?12 ?，

X0.T2?X0.T4?28 ? ，X1.T5?X1.T6?20?、X0.T5?X0.T6?40?，LA-B=60 km，

LB-C=40km，线路阻抗Z1=Z2=0.4Ω/km，Z0=1.2Ω/km，线路阻抗角均为75°，IA-B.Lmax=IC-B.Lmax=300A，负荷功率因数角为30°；Kss=1.2，KIrel?0.85，KⅡrel?0.75，变压器均装有快速差动保护。

1234T2T4G4G2T5T6

图1 系统网络示意图

1.2要完成的内容

结合已知条件和系统网络示意图，对1、3处进行距离保护的设计，并进行整定计算。

2设计的课题内容

2.1设计规程

距离保护和其他继电保护装置一样，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性四个基本要求。其中，选择性要求尽量缩小停电范围；速动性要求尽可能快的切出故障；灵敏性要求区分故障和不正常状态；可靠性要求不拒动也不误动。

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因此，保护的配置和计算就是为了让继电保护装置能够满足这四个条件。

2.2本设计的保护配置

2.2.1主保护配置

距离保护的主保护是距离保护Ⅰ段和距离保护Ⅱ段，两者联合工作构成本线路的主保护。

（1）距离保护Ⅰ段

该段按躲开本线路末端短路故障条件进行整定。距离保护的Ⅰ段是瞬时动作的，是保护本身的固有动作时间。距离Ⅰ段就只能保护本线路全长的80％～85％，故需设置距离保护Ⅱ段。

其中Ⅰ段的整定阻抗计算公式如下：

ⅠZⅠset.1=KrelLABZ1 (2.1)

Ⅰ式中 Zset——距离Ⅰ段的整定阻抗；

LAB——被保护线路的长度；

Z1——线路的单位阻抗；

Ⅰ Krel——可靠系数。

（2）距离保护Ⅱ段

距离Ⅱ段的整定范围不能超出相邻线路距离Ⅰ段的保护范围，同时在动作时限上高出一个△t的时限，以保证选择性。

其中Ⅱ段的整定阻抗计算公式如下：

Zset.1?Krel(ZAB?Kb.minZset.3) (2.2)

Ⅱ式中 Zse——距离保护Ⅱ段的整定阻抗； tⅡⅡⅠ Kb.m——最小分支系数。 in本设计1处的主保护配置为Ⅰ段和Ⅱ段，3处的主保护配置为Ⅰ段。 2.2.2后备保护配置

距离保护的后备保护是距离保护Ⅲ段。装设距离保护Ⅲ段是为了作为相邻线

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路保护装置和断路器拒绝动作的远后备保护，同时也作为Ⅰ、Ⅱ段的近后备保护。

对距离Ⅲ段整定值的考虑是与过电流保护相似的，其启动阻抗要按躲开正常运行时的最小负荷阻抗来整定，而动作时限应使其比距离Ⅲ段保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个?t。

其中Ⅲ的整定阻抗计算公式如下：

ZU&L.miL.mi?nI&?n0.9U&N L.maxI&L.max式中 ZL.m——in最小负荷阻抗； U&L.min——正常运行母线电压的最低值； I&L.m——in被保护线路的最大负荷电流； U&N——母线额定相电压。 ZⅢset.1=ZL.minKⅢK relssKrecos(φset-φL)式中 ZⅢset——.1距离保护Ⅲ的整定阻抗； Kss——电动机自启动系数； Kre——阻抗测量元件的返回系数； ?se——t整定阻抗的阻抗角； ?L——负荷阻抗的阻抗角。

本设计1处和3处的后备保护都是Ⅲ段。

3保护的配合及整定计算

3.1保护1距离保护的整定计算

3.1.1保护1距离保护Ⅰ段的整定计算 （1）整定阻抗

将数据代入式2.1得

ZIIset.1?Krel?ZAB?0.85?24?20.4(?)（2）动作时间

tI1?0(s)

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(2.3) (2.4)

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3.1.2保护1距离保护Ⅱ段的整定计算 （1）整定阻抗

①与相邻下级线路距离保护I段相配合时，K1b.min?1 将数据代入式2.1得

IIZset.3=KrelZBC?0.85?16?13.6(?)

将数据代入式2.2得

ⅡⅠ ZⅡset.1=Krel(ZAB+K1b.minZset.3)?0.75?(24?1?13.6)?28.2(?) ②当与相邻变压器的快速差动保护相配合时，K1b.min?1 将数据代入式2.2得

ⅡZⅡset.1=Krel(ZAB+K1b.miin1Zt)?0.75?(24?1?10)?25.5(?) 2取二者较小值作为保护1的距离保护Ⅱ段的动作阻抗，即ZⅡ。 set.1?25.5(?)（2）灵敏度校验

ZⅡ25.5Ksen=set.1??1.06?1.25

ZAB24不满足灵敏度要求，故需与相邻线路距离保护Ⅱ段相配合。 （3）动作时间

保护1的距离保护Ⅱ段的动作时限与相邻下一段线路保护3的距离保护I段的

Ⅱt1?tⅠ3?Δt?0?0.5?0.5(s)

动作时限配合。

3.1.3保护1距离保护第III段整定

（1）整定阻抗。按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定

将数据代入式2.3得

&U0.9?110ZL.min=L.min=?190.53(?)

I&3?0.3L.max 将数据代入式2.4得

ZⅢset.1 ZL.min190.53???155.93（?）ooKrelKssKrelcos（φset-φL）1.2?1.2?1.2?cos(75?30)（2）灵敏度校验

①本线路末端短路时的灵敏系数为

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ⅢZset.3155.93Ksen(1)=??6.5?1.5ZAB24

满足要求。

②相邻元件末端线路时的灵敏系数为 a相邻线路末端短路

ⅢZset.1155.93Ksen(2)=??3.25?1.2ZAB+Kb.maxZnext24?1?24

满足要求。

b相邻变压器低压侧出口短路

ⅢZset.1155.93Ksen(2)=??3.54?1.2ZAB+Kb.maxZnext24?1?20

满足要求。 （3）动作时限

Ⅲt1Ⅲ?t3??t=0.5+0.5=1(s)

3.2保护3处的距离保护计算

3.2.1保护3距离保护第I段整定 （1）整定阻抗 将数据带入式2.1得

（2）动作时间

3.2.2保护3距离保护Ⅲ段的整定 （1）整定阻抗

将数据代入式2.3得

ZL.min

将数据代入式2.4得

ⅢZset.1=Ⅰ ZⅠset.3=KrelZBC?0.85?16?13.6(?)

tI?0(s)

3?U0.9?110?L.min??190.53(?) ?I3?0.3L.maxZL.min190.53==155.93（Ω） ooKrelKssKrelcos（φset-φL）1.2?1.2?1.2?cos(75-30)5

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