继电保护的设计

继电保护的设计
继电保护的设计

1 绪论

如今,随着科学技术的飞速发展,继电保护器在35kV变电站中的应用也越来越广泛,他不仅保护着设备本身的安全,而且还保障了生产的正常进行,因此,做好继电保护的整定对于保障设备安全和生产的正常进行是十分重要的。继电保护装置广泛应用与电力系统,农网和小型发电系统,是电网及电气设备安全可靠运行的保证。加强继电保护管理,健全沟通桥梁,加强继电保护定值正定档案管理是提高继电保护定值整定的必要措施。

变电站是电力系统的重要组成部分,它直接影响整个电力系统的安全与经济运行,是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节,电气主接线的拟定直接关系着全厂(所)电气设备的选择、配电装置的布置,继电保护和自动装置的确定,是变电站电气部分投资大小的决定性因素。

继电保护发展现状,电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新的活力,因此,继电保护技术得天独厚,在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为:计算机化,网络化,保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化。

2继电保护相关理论知识

2.1继电保护的概述

研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况,以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件(发电机、变压器、输电线路等),使之免遭损害,所以沿称继电保护。

2.2继电保护的任务

当电力系统发生故障或异常工况时,在可能实现的最短时间和最小区域内,自动将故障设备从系统中切除,或发出信号由值班人员消除异常工况根源,以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

2.3继电保护基本原理

继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用,必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”,以实现继电保护的功能,因此,通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同,保护装置可以构成下述各种原理的保护。

2.3.1反映电气量的保护

电力系统发生故障时,通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此,在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别,就可以构成各种不同原理的继电保护装置。

电力系统发生故障后,工频电气量变化的主要特征是:

(1)电流增大:短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。

(2)电压降低:当发生相间短路和接地短路故障时,系统各点的相间电压或相电压值下降,且越靠近短路点,电压越低。

(3)电流与电压之间的相位角改变:正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角,一般约为20°,三相短路时,电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的,一般为60°~85°,而在保护反方向三相短路时,电流与电压之间的相位角则是180°(-60°~-85°)。

(4)测量阻抗发生变化:测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值,正常运行时,测量阻抗为负荷阻抗;金属性短路时,测量阻抗转变为线路阻抗,故障后测量阻抗显著减小,而阻抗角增大。

(5)不对称短路时,出现相序分量,如两相及单相接地短路时,出现负序电流和负序电压分量;单相接地时,出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。利用短路故障时电气量的变化,便可构成各种原理的继电保护。

2.3.2反映非电气量的保护

如反应温度、压力、流量等非电气量变化的可以构成电力变压器的瓦斯保护、温度保护等。

2.4对继电保护装置的要求

继电保护装置为了完成它的任务,必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。对于作用于继电器跳闸的继电保护,应同时满足四个基本要求,而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置,这四个基本要求中有些要求可以降低。

(1)选择性

选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时,其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除,当故障设备或线路的保护或断路器拒动时,应由相邻设备或线路的保护将故障切除。

(2)速动性

速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障,以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间,降低设备的损坏程度,提高系统并列运行的稳定性。一般必须快速切除的故障有:

1)使发电厂或重要用户的母线电压低于有效值(一般为0.7倍额定电压)。

2)大容量的发电机、变压器和电动机内部故障。

3)中、低压线路导线截面过小,为避免过热不允许延时切除的故障。

4)可能危及人身安全、对通信系统或铁路信号造成强烈干扰的故障。故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间,一般快速保护的动作时间为0.04s~

0.08s,最快的可达0.01s~0.04s,一般断路器的跳闸时间为0.06s~0.15s,最快的可达0.02s~0.06s。

对于反应不正常运行情况的继电保护装置,一般不要求快速动作,而应按照选择性的条件,带延时地发出信号。

(3)灵敏性

灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时,保护装置的反应能力。保护装置的灵敏性是用灵敏系数来衡量。

能满足灵敏性要求的继电保护,在规定的范围内故障时,不论短路点的位置和短路的类型如何,以及短路点是否有过渡电阻,都能正确反应动作,即要求不但在系统最大运行方式下三相短路时能可靠动作,而且在系统最小运行方式下经过较大的过渡电阻两相或单相短路故障时也能可靠动作。

系统最大运行方式:被保护线路末端短路时,系统等效阻抗最小,通过保护装置的短路电流为最大运行方式;

系统最小运行方式:在同样短路故障情况下,系统等效阻抗为最大,通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。

(4)可靠性

可靠性包括安全性和信赖性,是对继电保护最根本的要求。

安全性:要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作,即不发生误动。

信赖性:要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作,即不拒动。

继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带来严重危害。即使对于相同的电力元件,随着电网的发展,保护不误动和不拒动对系统的影响也会发生变化。

以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依据,又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是相互联系的,但往往又存在着矛盾。因此,在实际工作中,要根据电网的结构和用户的性质,辩证地进行统一。继电保护相当于一种在线的开环的自动控制装置,根据控制过程信号性质的不同,

可以分模拟型(它又分为机电型和静态型)和数字型两大类。对于常规的模拟继电保护装置,一般包括测量部分、逻辑部分和执行部分。测量部分从被保护对象输入有关信号,再与给定的整定值比较,以判断是否发生故障或不正常运行状态;

逻辑部分依据测量部分输出量的性质、出现的顺序或其组合,进行逻辑判断,以确定保护是否应该动作;执行部分依据前面环节判断得出的结果子以执行:跳闸或发信号。

2.5 继电保护装置的组成

一般情况而言,整套继电保护装置由测量元件、逻辑环节和执行输出三部分组成。

(1)测量比较部分:测量比较部分是测量通过被保护的电气元件的物理参量,并与给定的值进行比较,根据比较的结果,给出“是”“非”性质的一组逻辑信号,从而判断保护装置是否应该启动。

(2)逻辑部分:逻辑部分使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围,最后确定是应该使断路器跳闸、发出信号或是否动作及是否延时等,并将对应的指令传给执行输出部分。

(3)执行输出部分:执行输出部分根据逻辑传过来的指令,最后完成保护装置所承担的任务。如在故障时动作于跳闸,不正常运行时发出信号,而在正常运行时不动作等。

2.6 工作回路

要完成继电保护任务,除了需要继电保护装置外,必须通过可靠的继电保护工作回路的正确工作,才能完成跳开故障元件的断路器、对系统或电力元件的不正常运行发出警报、正常运行状态不动作的任务。

继电保护工作回路一般包括:将通过一次电力设备的电流、电压线性地传变为适合继电保护等二次设备使用的电流、电压,并使一次设备与二次设备隔离的设备,如电流、电压互感器及其与保护装置连接的电缆等;断路器跳闸线圈及与保护装置出口间的连接电缆,指示保护动作情况的信号设备;保护装置及跳闸、信号回路设备的工作电源等。

3 设计概述:

3.1设计依据:

(1)继电保护设计任务书。

(2)国标GB50062-92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》。

(3)《电力系统继电保护》(山东工业大学)。

3.2设计规模:

本设计为35KV降压变电所。主变容量为6300KVA,电压等级为35/10KV。

3.3设计原始资料:

3.3.1 35KV供电系统图,如图1所示。

3.3.2系统参数:电源I短路容量:

S

IDmax

=200MVA;电源Ⅱ短路容量:

S

ⅡDmax =250MVA;供电线路:L

1

=L

2

=15km,L

3

=L

4

=10km,线路阻抗:X

L

=0.4Ω/km。

图1 35KV系统原理接线图

3.3.3 35KV变电所主接线图,如图2所示

S Ⅱ S

I

L

3 L

4

DL

1

L

1

L

2

B

1 B 2

DL6 DL

7

DL

8

织胶印配炼备

布木染电铁用

厂厂厂所厂

图2 35KV变电所主接线图

B1、B2主变容量、型号为6300kVA之SF1-6300/35型双卷变压器,Y-Δ/11之常规接线方式,具有带负荷调压分接头,可进行有载调压。其中Uk %=7.5。

运行方式:以SI、SⅡ全投入运行,线路L1~L4全投。DL1合闸运行为最大运行方式;以SⅡ停运,线路L3、L4停运,DL1断开运行为最小运行方式。

已知变电所10KV出线保护最长动作时间为1.5s。

3.3.4 10KV母线负荷情况,见下表:

负荷名称最大负荷

(Kw)

功率因数回路数供电方式

线路长度

(km)

织布厂1200 0.85 1 架空线8 胶木厂1100 0.85 1 架空线7 印染厂1400 0.85 2 架空线13 配电所1500 0.85 2 架空线10 炼铁厂1700 0.85 2 架空线10 ~ ~

4 变电所继电保护和自动装置规划:

4.1系统分析及继电保护要求:

本设计35/10KV系统为双电源35KV单母线分段接线,10KV侧单母线分段接线,所接负荷多为化工型,属一二类负荷居多。

4.2本系统故障分析:

(1)本设计中的电力系统具有非直接接地的架空线路及中性点不接地的电力变压器等主要设备。就线路来讲,其主要故障为单相接地、两相接地和三相接地。

(2)电力变压器的故障,分为外部故障和内部故障两类。变压器的外部故障常见的是高低压套管及引线故障,它可能引起变压器出线端的相间短路或引出线碰接外壳。变压器的内部故障有相间短路、绕组的匝间短路和绝缘损坏。

(3)变压器的不正常运行过负荷、由于外部短路引起的过电流、油温上升及不允许的油面下降。

4.3 10KV线路继电保护装置:

根据线路的故障类型,按不同的出线回路数,设置相应的继电保护装置如下:

(1)单回出线保护:适用于织布厂和胶木厂出线。采用两段式电流保护,即电流速断保护和过电流保护。其中电流速断保护为主保护,不带时限,0S跳闸。

(2)双回路出线保护:适用于印染厂、配电所和炼铁厂出线。采用平行双回线路横联方向差动保护加电流保护。其中横联方向差动保护为主保护。电流保护作为横联方向差动保护的后备保护。

4.4 主变压器继电保护装置设置:

变压器为变电所的核心设备,根据其故障和不正常运行的情况,从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发,设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护如下:

(1)主保护:瓦斯保护(以防御变压器内部故障和油面降低)、纵联差动保护(以防御变压器绕组、套管和引出线的相间短路)。

(2)后备保护:过电流保护(以反应变压器外部相间故障)、过负荷保护(反应由于过负荷而引起的过电流)。

(3)异常运行保护和必要的辅助保护:温度保护(以检测变压器的油温,防止变压器油劣化加速)和冷却风机自启动(用变压器一相电流的70%来启动冷却风机,防止变压器油温过高)。

4.5 变电所的自动装置:

(1)针对架空线路的故障多系雷击、鸟害、树枝或其它飞行物等引起的瞬时性短路,其特点是当线路断路器跳闸而电压消失后,随着电弧的熄灭,短路即自行消除。若运行人员试行强送,随可以恢复供电,但速度较慢,用户的大多设备(电动机)已停运,这样就干扰破坏了设备的正常工作,因此本设计在10KV各出线上设置三相自动重合闸装置(CHZ),即当线路断路器因事故跳闸后,立即使线路断路器自动再次重合闸,以减少因线路瞬时性短路故障停电所造成的损失。

(2)针对变电所负荷性质,缩短备用电源的切换时间,提高供电的不间断

)及10KV母联断性,保证人身设备的安全等,本设计在35KV母联断路器(DL

1

)处装设备用电源自动投入装置(BZT)。

路器(DL

8

(3)频率是电能质量的基本指标之一,正常情况下,系统的频率应保持在50Hz,运行频率和它的额定值见允许差值限制在0.5Hz内,频率降低会导致用电企业的机械生长率下降,产品质量降低,更为严重的是给电力系统工作带来危害,而有功功率的缺额会导致频率的降低,因此,为保证系统频率恒定和重要用户的生产稳定,本设计10KV出线设置自动频率减负荷装置(ZPJH),按用户负荷的重要性顺序切除。

4.6 本设计继电保护装置原理概述:

(1) 10KV线路电流速断保护:是根据短路时通过保护装置的电流来选择动作电流的,以动作电流的大小来控制保护装置的保护范围;有无时限电流速断和延时电流速断,采用二相二电流继电器的不完全星形接线方式,本设计选用无时限电流速断保护。

(2) 10KV线路过电流保护:是利用短路时的电流比正常运行时大的特征来鉴别线路发生了短路故障,其动作的选择性由过电流保护装置的动作具有适当的延时来保证,有定时限过电流保护和反时限过电流保护;本设计与电流速断保护装置共用两组电流互感器,采用二相二继电器的不完全星形接线方式,选用定时限过电流保护,作为电流速断保护的后备保护,来切除电流速断保护

范围以外的故障,其保护范围为本线路全部和下段线路的一部分。

(3)平行双回线路横联方向差动保护:是通过比较两线路的电流相位和数值相同与否鉴别发生的故障;由电流起动元件、功率方向元件和出口执行元件组成,电流起动元件用以判断线路是否发生故障,功率方向元件用以判断哪回线路发生故障,双回线路运行时能保证有选择的动作。该保护动作时间0S,由于横联保护在相继动作区内短路时,切除故障的时间将延长一倍,故加装一套三段式电流保护,作为后备保护。

(4)变压器瓦斯保护:是利用安装在变压器油箱与油枕间的瓦斯继电器来判别变压器内部故障;当变压器内部发生故障时,电弧使油及绝缘物分解产生气体。故障轻微时,油箱内气体缓慢的产生,气体上升聚集在继电器里,使油面下降,继电器动作,接点闭合,这时让其作用于信号,称为轻瓦斯保护;故障严重时,油箱内产生大量的气体,在该气体作用下形成强烈的油流,冲击继电器,使继电器动作,接点闭合,这时作用于跳闸并发信,称为重瓦斯保护。

(5)变压器纵联差动保护:是按照循环电流的原理构成。在变压器两侧都装设电流互感器,其二次绕组按环流原则串联,差动继电器并接在回路壁中,在正常运行和外部短路时,二次电流在臂中环流,使差动保护在正常运行和外部短路时不动作,由电流互感器流入继电器的电流应大小相等,相位相反,使得流过继电器的电流为零;在变压器内部发生相间短路时,从电流互感器流入继电器的电流大小不等,相位相同,使继电器内有电流流过。但实际上由于变压器的励磁涌流、接线方式及电流互感器误差等因素的影响,继电器中存在不平衡电流,变压器差动保护需解决这些问题,方法有:

·靠整定值躲过不平衡电流

·采用比例制动差动保护。

·采用二次谐波制动。

·采用间歇角原理。

·采用速饱和变流器。

本设计采用较经济的BCH-2型带有速饱和变流器的继电器,以提高保护装置的励磁涌流的能力。

5.1 系统等效电路图:如图4所示

SⅡSⅠ

1 2

0.4 0.5

5 6 3 4

0.292 0.292 0.438 0.438

DL1 d1

7 8

1.19 1.19

DL6 d2

X L=3.628

D3

图4 系统等效电路图(各阻抗计算见4.3)

5.2基准参数选定:

S

B =100MVA,U

B

=Av即:35kV侧U

B

=37KV,10kV侧U

B

=10.5KV。

I B1=S

B

/√3U

B1

=1.56kA

I B2=S

B

/√3U

B2

=5.5kA

5.3阻抗计算(均为标幺值):

1)系统:X1=100/200=0.5 X2=100/250=0.4

2) 线路:L1,L2:X3=X4=l1X1S B/V B2=0.4×15×100/372=0.438

L3,L4:X5=X6=l3S B/V B2=0.4×10×100/372=0.292

3)变压器:B1,B2:X7=X8=(U k%/100)S B/S=0.075×100/6.3=1.19

1)最大运行方式:

2)系统化简如图4所示。

3)其中:

X9=X2+X3∥X4=0.719 X10= X1+X5∥X6=0.546

X11=X10∥X9=0.31 X12=X11+X7=1.5

据此,系统化简如图5所示

故知35KV母线上短路电流:I d1max=I B1/X11=1.56/0.31=5.032(KA)

10KV母线上短路电流: I d2max=I B2/X12=5.5/1.5=3.667(KA)

折算到35KV侧: I d21max=I B1/X12=1.56/1.5=1.04(KA)

对于d3点以炼铁厂计算:I d3max=5.5/(1.5+3.628)=1.073(KA)

2) 最小运行方式下:系统化简如图6所示。

因S

Ⅱ停运,所以仅考虑S

单独运行的结果;

X13=X9+X7=0.719+1.19=1.909

所以35KV母线上短路电流:

I d1min=I B1/X9=1.56/0.719=2.17(kA) 所以10KV母线上短路电流:

I d2min=I B2/X13=5.5/1.909=2.88(kA)

折算到35KV侧:I d2lmin = I B1/X13=1.56/1.909=0.817 (kA)

对于d3以炼铁厂进行计算I d3min=5.5/ (1.909+3.628)=0.993(kA)

折算到35KV侧:

I d3lmin = 1.56/(1.909+3.628)=0.282(kA)

6. 主变继电保护整定计算及继电器选择

6.1瓦斯保护

轻瓦斯保护的动作值按气体容积为250~300cm2整定,本设计采用280 cm2。

重瓦斯保护的动作值按导油管的油流速度为0.6~1.5 cm2整定本,本设计采用0.9 cm2。

瓦斯继电器选用FJ3-80型。

6.2纵联差动保护:

选用BCH-2型差动继电器。

6.2.1 计算Ie及电流互感器变比,列表如下:

6.2.2 确定基本侧动作电流:

1)躲过外部故障时的最大不平衡电流

Idz1≥K K Ibp(1)

利用实用计算式:I dz1=K K(K fzq K tx fi+U+fza)Id2lmax

式中:K K—可靠系数,采用1.3;

K fzq—非同期分量引起的误差,采用1;

K tx—同型系数,CT型号相同且处于同一情况时取0.5,型号不同时取1,本设计取1。

ΔU—变压器调压时所产生的相对误差,采用调压百分数的一半,本设计取0.05。

Δfza—继电器整定匝书数与计算匝数不等而产生的相对误差,暂无法求出,先采用中间值0.05。

代入数据得I dz1=1.3×(1×1×0.1+0.05+0.05)×1.04=270.4(A)

2)躲过变压器空载投入或外部故障后电压恢复时的励磁涌流

I dz1= K K Ie (2)

式中:K K

—可靠系数,采用1.3;

Ie—变压器额定电流:

代入数据得I dz1= 1.3×103.9=135.1(A)

3) 躲过电流互改器二次回路短线时的最大负荷电流

I dz1= K K Tf hmax (3)

式中:K K—可靠系数,采用1.3;

I dz1—正常运行时变压器的最大负荷电流;采用变压器的额定电流。

代入数据得I dz1=1.3×103.9=135.1(A)

比较上述(1),(2),(3)式的动作电流,取最大值为计算值,

即:I dz1=270.4(A)

6.2.3确定基本侧差动线圈的匝数和继电器的动作电流

将两侧电流互感器分别结于继电器的两组平衡线圈,再接入差动线圈,使继电器的实用匝数和动作电流更接近于计算值;以二次回路额定电流最大侧作为基本侧,基本侧的继电器动作电流及线圈匝数计算如下:

基本侧(35KV)继电器动作值

I dzjsI=K JX I dzI/n l

代入数据得I dzjsI= 3 ×270.4/40=11.71(A)

基本侧继电器差动线圈匝数W cdjsI=Awo/ I dzjsI

式中:Awo为继电器动作安匝,应采用实际值,本设计中采用额定值,取得60安匝。

代入数据得W cdjsI=60/11.71=5.12(匝)

小而相近的数值,作为差动线选用差动线圈与一组平衡线圈匝数之和较W

cdjsI

圈整定匝数W

cdZ

即:实际整定匝数W cdZ=5(匝)

继电器的实际动作电流I dzjI=Awo/ W cdZ=60/5=12(A)

保护装置的实际动作电流I dzI= I dzjI N l/K jx=12×40/ 3 =277.1A

6.2.4 确定非基本侧平衡线圈和工作线圈的匝数

平衡线圈计算匝数W phjsⅡ=W cdz/I e2JI-W cdz=5×(4.5/4.33-1)=0.19(匝)

故,取平衡线圈实际匝数W phz

Ⅱ=0

工作线圈计算匝数W gz

Ⅱ= W phzⅡ+W cdz=5(匝)

6.2.5 计算由于整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差Δf

za

Δf

za = (W phjs

- W phz

)/( W phjs

+ W cdz) =(0.19-0)/(0.19+5)=0.04

此值小于原定值0.05,取法合适,不需重新计算。

6.2.6 初步确定短路线圈的抽头

根据前面对BCH-2差动继电器的分析,考虑到本系统主变压器容量较小,励磁涌流较大,故选用较大匝数的“C-C”抽头,实际应用中,还应考虑继电器所接的电流互感器的型号、性能等,抽头是否合适,应经过变压器空载投入试验最后确定。

6.2.7 保护装置灵敏度校验

差动保护灵敏度要求值K lm≮2

本系统在最小运行方式下,10KV侧出口发生两相短路时,保护装置的灵敏度最低。

本装置灵敏度K lm=0.866K jx I dlmin/I dzl =0.866×1×0.817/0.2771=2.55>2

满足要求。

6.3 过电流保护:

6.3.1 过电流继电器的整定及继电器选择:

1)保护动作电流按躲过变压器额定电流来整定

I dz=K k I e1/K h

式中:K k—可靠系数,采用1.2;

K h—返回系数,采用0.85;

代入数据得I dz=1.2×103.9/0.85=146.7(A)

继电器的动作电流Idzj=I dz/n l=146.7/(40/ 3 )=6.35(A)

电流继电器的选择:DL-21C/10

2)灵敏度按保护范围末端短路进行校验,灵敏系数不小于1.2。

灵敏系数:K lm=0.866K jx I d3lmin/I dz =0.866×1×0.282/0.1467=1.66>1.2

满足要求。

6.4 过负荷保护:

其动作电流按躲过变压器额定电流来整定。动作带延时作用于信号。

I dz=K k I e1/K f=1.05×103.9/0.85=128.4(A)

I dzJ= I dz/n l=128.4× 3 /40=5.56(A)

延时时限取10s,以躲过电动机的自起动。

当过负荷保护起动后,在达到时限后仍未返回,则动作ZDJH装置。

6.5 冷却风扇自起动:

I dz=0.7I el=0.7×103.9=72.74(A)

I dzJ=I dz/n l=72.74/(40/ 3 )=3.15(A)

即,当继电器电流达到3.15A时,冷却风扇自起动。

7.课程设计总结

通过本次课程设计对继电保护和电力系统自动化的课程有了进一步的了解和掌握,通过对课本和参考书籍的翻阅,进一步提高了利用手头资料亲自完成设计的能力,学会了分析原理接线图和展开图的分析,也学会了画电气工程图,对继电保护有了更深层次的理解和掌握。在设计中必须做到明确设计目的和题目要求;细心,做到严谨、精确,反复修改,精益求精;使所学的理论知识更加透彻,从而加深对其的理解;在设计中紧扣继电保护的四要求:速动性、灵敏性、可靠性、安全性。通过课程设计,本次课程设计以学生亲自动手设计为主,通过积极查阅相关资料,科学的分析问题。因此培养了学习积极性、独立分析问题、发现问题和解决问题的能力、合作沟通的能力,也增强了老师、同学的交流沟通。

参考文献

1. 张保会尹项根.电力系统继电保护.第二版.北京:中国电力出版社

2. 贺家李宋从矩.电力系统继电保护原理.第三版.北京:中国电力出版社

3. 刘介才.工厂供电设计指导.北京:机械工业出版社

4. 孙力华.电力工程基础.北京:机械工业出版社

5. 陈珩.电力系统稳态分析.北京:中国电力出版社

6.李光琦.电力系统暂态分析.北京:中国电力出版社

电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB 50062-92

电力装置的继电保护和自动装置设计规范 中华人民共和国国家标准 GB 50062-92 条文说明 前言 根据国家计委计综[1986] 2630号文的要求,由能源部东北电力设计院对《工业与民用电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GBJ62-83进行了修订,经建设部建标[1992] 425号文批准发布。名称改为《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB 500062-92。 为便于广大设计、施工、科研、学校等有关人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定,规范编订组根据国家计委关于编制规范条文说明的统一要求,按规范的章、节、条顺序编制了条文说明,供有关人员参考。在使用中如遇有问题,请将意见和有关材料寄交能源部电力规划设计总院和东北电力设计院《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》修订组。 本条文说明仅供国内有关部门和单位执行本规范时使用,不得翻印。 1992年7月

目录 第一章总则 第二章一般规定 第三章发电机的保护 第四章电力变压器的保护 第五章 3~63KV中性点非直接接地电力网中线路的保护 第六章 110kV中性点直接接地电力网中线路的保护 第七章母线的保护 第八章电力电容器的保护 第九章 3KV及以上电动机的保护 第十章自动重合闸 第十一章备用电源和备用设备的自动投入装置 第十二章自动低频减载装置 第十三章同步并列及解列 第十四章二次回路 第一章总则 第1.0.1条说明制定本规范的目的。本规范作为国家标准,是全国各地区、各部门共同遵守的准则和依据。制定本规范的目的在于贯彻执行国家的技术经济政策,使继电保护和自动装置的设计,做到安全可靠、技术先进和经济合理。

继电保护课程设计(完整版)

继电保护原理课程设计报告评语: 考勤(10) 守纪 (10) 设计过程 (40) 设计报告 (30) 小组答辩 (10) 总成绩 (100) 专业:电气工程及其自动化 班级:电气1004 姓名:王英帅 学号:201009341 指导教师:赵峰 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2013年7月18日

1 设计原始资料 1.1 具体题目 如下图所示网络,系统参数为: 3115/E =? kV ,G115X =Ω、G310X =Ω,160L =km ,340L =km ,B-C 50L =km , C-D 30L =km ,D-E 20L =km ,线路阻抗0.4Ω/km , I rel 1.2K =、III rel rel 1.15K K II ==,A 300I m ax C.-B =、C-D.max 200A I =、D-E.max 150A I =,SS 1.5K =,re 0.85K = G1 G3 98 4 51 2 3 A B C D E L1L3 1.2 要完成的任务 我要完成的是对保护5和保护3进行三段电流保护的整定设计,本次课程设计通过对线路的主保护和后备保护的整定计算来满足对各段电流及时间的要求。 2 设计的课题内容 2.1 设计规程 根据规程要求110kV 线路保护包括完整的三段相间距离保护、三段接地距离保护、三段零序方向过流保护和低频率保护,并配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能,跳合闸操作回路。在本次课程设计中涉及的是三段过流保护。其中,I 段、II 段可方向闭锁,从而保证了保护的选择性。 2.2 本设计保护配置 2.2.1 主保护配置 主保护:反映整个保护元件上的故障并能最短的延时有选择的切出故障的保护。在本设计中,I 段电流速断保护、II 段限时电流速断保护作为主保护。 2.2.2 后备保护配置

110KV线路继电保护课程设计15431汇编

第1章绪论 电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。因此,继电保护技术得天独厚,在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段:继电保护的萌芽期、晶体管继电保护、集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护。继电保护技术未来趋势是向计算机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化的发展。 随着计算机硬件的迅速发展,微机保护硬件也在不断发展。电力系统对微机保护的要求不断提高,除了保护的基本功能外,还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间,快速的数据处理功能,强大的通信能力,与其它保护。 继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量,当突变量到达一定值时,起动逻辑控制环节,发出相应的跳闸脉冲或信号。对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性,速动性,灵敏性,可靠性。 这次课程设计以最常见的110KV电网线路保护设计为例进行分析设计,要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。特别是对继电保护、电力系统、电路、发电厂的电气部分有一定的研究。重点进行了电路的化简,短路电流的求法,继电保护中电流保护、距离保护的具体计算。 1.1 继电保护 电力系统的运行中最常见也是最危险的故障是发生各种形式的各种短路。发生短路时可能会产生以下后果: 1、电力系统电压大幅度下降,广大用户负荷的正常工作遭到破坏。 2、故障处有很大的短路电流,产生的电弧会烧坏电气设备。 3、电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力,使设备的寿命减少,甚至遭到破坏。 4、破坏发电机的并列运行的稳定性,引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。 因此在电力系统中要求采取各种措施消除或减少发生事故的可能性,一旦发生故障,必须迅速而有选择性的切除故障,且切除故障的时间常常要求在很短的时间内(十分之几或百分之几秒)。实践证明只有在每个元件上装设保护装置才有可能完成这个要求,而这种装置在目前使用的大多数是由单个继电器或继电器及其附属设备的组合构成的,因此称为继电保护装置,它能够反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状

继电保护设计

摘要 电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件,为了供电的可靠性和系统正常运行,就必须视其容量的大小、电压的高低和重要程度,设置相应的继电保护装置。本设计结合电力变压器运行中的故障,分析了电力变压器纵联差动保护、瓦斯保护及过电流保护等继电保护装置配置原则和设计方案。 关键词:电力变压器继电保护装置保护配置

Abstract Power transformer is very important in power system,power components in order to power supply reliability and system normal operation,you must see the size of its capacity,voltage and important degree of on any account,set up corresponding relay protection device.This paper according to the operation of power transformer fault and analyzed the power transformer longitudinal differential peotection,gas protection and over-current protection rely protection device configuration principle and design scheme. Keywords: Power transformer Relay protection device Protection configuration

继电保护课程设计

目录 电力系统继电保护课程设计任务书 (1) 一、设计目的 (1) 二、课题选择 (1) 三、设计任务 (1) 四、整定计算 (1) 五、参考文献 (2) 输电线路三段式电流保护设计 (3) 一、摘要 (3) 二、继电保护基本任务 (3) 三、继电保护装置构成 (4) 四、继电保护装置的基本要求 (4) 五、三段式电流保护原理及接线图 (6) 六、继电保护设计 (7) 1.确定保护3在最大、最小运行方式下的等值电抗 (7) 2.相间短路的最大、最小短路电流的计算 (8) 3.整定保护1、2、3的最小保护范围计算 (8) 4.整定保护2、3的限时电流速断保护定值,并校验灵敏度 (9) 5.保护1、2、3的动作时限计算 (11) 参考文献: (12)

电力系统继电保护课程设计任务书 一、设计目的 1、巩固和加深对电力系统继电保护课程基础理论的理解。 2、对课程中某些章节的内容进行深入研究。 3、学习工程设计的基本方法。 4、学习设计型论文的写作方法。 二、课题选择 输电线路三段式电流保护设计 三、设计任务 1、设计要求 熟悉电力系统继电保护、电力系统分析等相关课程知识。 2、原理接线图 四、整定计算 ,20,3/1151Ω==G X kV E φ

,10,1032Ω=Ω=G G X X L1=L2=60km ,L3=40km, LB-C=30km,LC-D=30km, LD-E=20km,线路阻抗0.4Ω/km, 2.1=I rel K ,=∏rel K 15.1=I ∏rel K , 最大负荷电流IB-C.Lmax=300A, IC-D.Lmax=200A, ID-E.Lmax=150A, 电动机自启动系数Kss=1.5,电流继电器返回系数Kre=0.85。 最大运行方式:三台发电机及线路L1、L2、L3同时投入运行;最小运行方式:G2、L2退出运行。 五、参考文献 [1] 谷水清.电力系统继电保护(第二版)[M].北京:中国电力出版社,2013 [2] 贺家礼.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2004 [3] 能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册(电气二次部分).北京: 中国电力出版社,1982 [4] 方大千.实用继电保护技术[M].北京:人民邮电出版社,2003 [5] 崔家佩等.电力系统继电保护及安全自动装置整定计算[M].北京:水利电 力出版社,1993 [6] 卓有乐.电力工程电气设计200例[M].北京:中国电力出版社,2002 [7] 陈德树.计算机继电保护原理与技术[M].北京:水利电力出版社,1992

电力系统继电保护课程设计

课程设计报告 课程名称电力系统继电保护 设计题目110kV线路距离保护的设计 设计时间2016-2017学年第一学期 专业年级电气134班 姓名王学成 学号 2013011983 提交时间 2016年12月19日 成绩 指导教师何自立许景辉 水利与建筑工程学院

第1章、概述 (2) 1.1距离保护配置 (2) 1.1.1主保护配置 (2) 1.1.2后备保护配置 (3) 1.2零序保护配置 (4) 1.2.1零序电流I段(速断)保护 (4) 1.2.2零序电流II段保护 (5) 第2章、系统分析 (5) 2.1故障分析 (5) 2.1.1故障引起原因 (5) 2.1.2故障状态及其危害 (5) 2.1.3 短路简介及类别 (6) 2.2输电线路保护主要形式 (7) (1)电流保护 (7) (2)低电压保护 (7) (3)距离保护 (7) (4)差动保护 (7) 2.3对该系统的具体分析 (8) 2.3.1对距离保护的分析 (8) 2.3.2对零序保护的分析 (8) 2.4整定计算 (8) 2.4.1距离保护的整定计算 (8) 2.4.2零序保护的整定计算 (14) 2.4.3结论 (20) 2.5原理图及动作分析 (20) 2.5.1原理图 (20) 2.5.2动作分析 (22) 第3章、总结 (22)

摘要 距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置,又称阻抗保护。当系统正常运行时,保护装置安装处的电压为系统的额定电压,电流为负载电流,而发生短路故障时,其电压降低、电流增大。因此,电压和电流的比值,在正常状态下和故障状态下是有很大变化的。由于线路阻抗和距离成正比,保护安装处的电压与电流之比反映了保护安装处到短路点的阻抗,也反映了保护安装处到短路点的距离。所以可按照距离的远近来确定保护装置的动作时间,这样就能有选择地切除故障。 本设计为输电线路的距离保护,简述了输电线路距离保护的原理具体整定方法和有关注意细节,对输电网络距离保护做了详细的描述,同时介绍了距离保护的接线方式及阻抗继电器的分类,分析了系统振荡系统时各发电机电势间的相角差随时间周期性变化和短路过渡电阻影响。最后通过MATLAB建模仿真分析本设计的合理性,及是否满足要求。 关键词:距离保护;整定计算;

电力变压器继电保护设计

1 引言 继电保护是保障电力设备安全和防止及限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。许多实例表明,继电保护装置一旦不能正确动作,就会扩大事故,酿成严重后果。因此,加强继电保护的设计和整定计算,是保证电网安全稳定运行的重要工作。实现继电保护功能的设备称为继电保护装置。本次设计的任务主要包括了六大部分,分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过分析,找到符合电网要求的继电保护方案。 继电保护技术的不断发展和安全稳定运行,给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。但是,电力系统一旦发生自然或人为故障,如果不能及时有效控制,就会失去稳定运行,使电网瓦解,并造成大面积停电,给社会带来灾难性的后果。因此电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结合具体条件和要求,本设计从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施,突出重点,统筹兼顾,妥善处理,以达到保证电网安全经济运行的目的。 在电力系统发生故障中,继电保护装置能够及时地将故障部分从系统中切除,从而保证电力设备安全和限制故障波及范围,最大限度地减少电力元件本身的损坏,降低对电力系统安全供电的影响,从而满足电力系统稳定性的要求,改善继电保护装置的性能,提高电力系统的安全水平。 2 课程设计任务和要求

通过本课程设计,巩固和加深在《电力系统基础》、《电力系统分析》和《电力 系统继电保护与自动化装置》课程中所学的理论知识,基本掌握电力系统继电保护设计的一般方法,提高电气设计的设计能力,为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。 要求完成的主要任务: 要求根据所给条件确定变电所整定继电保护设计方案,最后按要求写出设计说明书,绘出设计图样。 设计基本资料: 某变电所的电气主接线如图所示。已知两台变压器均为三绕组、油浸式、强迫风冷、分级绝缘,其参数:MVA S N 5.31=,电压:kV 11/%5.225.38/%5.24110?±?±,接线:)1211//(//011--?y Y d y Y N 。短路电压:5.10(%)=HM U ; 6(%);17(%),==ML L H U U 。两台变压器同时运行,110kV 侧的中性点只有一台接地; 若只有一台运行,则运行变压器中性点必须接地,其余参数如图所示。(请把图中的L1的参数改为L1=20km ) ~ 图2.1变电所的电气主接线图

继电保护及课程设计_第二次作业

继电保护及课程设计_第二次作业 36. 电力系统发生故障时,继电保护装置应将故障部分切除 ,电力系统出现不正常工作时,继电保护装置一般应发出信号。 37. 继电保护的可靠性是指保护在应动作时不拒动 ,不应动作时不误动。 38. 本线路限时电流速断保护的保护范围一般不超出相邻下一线路电流速 断保护的保护范围,故只需带0.5s 延时即可保证选择性。 39. 检验电流保护灵敏系数时,最小短路电流I d.min是指在被保护范围末端,在最小运行方式下的两相短路电流。40. 为保证选择性,过电流保护的动作时限应按阶梯原则整定,越靠近电源处的保护,时限越长。 41. 电流继电器的返回系数过低,将使过电流保护的动作电流增 大,保护的灵敏系数降低。 42. 电流保护的接线系数定义为流过继电器的电流与电流互感器二次电 流之比,故两相不完全星形接线的接线系数 为 1 。 43. 中性点不接地电网发生单相接地后,将出现零序电压U0,其值为故障前相电压 值,且电网各处零序电压相等。44. 绝缘监视装置给出信号后,用依次断开线路方法查找故障线路,因此该装置适用于出线较少的情况。 45. 阻抗继电器根据比较原理的不同分为幅值比较式和相位比较式两类。 46. 当保护范围不变时,分支系数越大(小),使保护范围越小(大),导致灵敏性越低(高)。 47. 阻抗继电器的执行元件越灵敏,其精确工作电流越小。 48. 三种圆特性的阻抗继电器中,方向阻抗继电器受过渡电阻的影响最大,全阻抗继电器受过

渡电阻的影响最小。 49. 阻抗继电器受系统振荡影响的程度取决于两个因素,即保护的安装地点和阻抗继电器的特性。 50. 闭锁式高频方向保护在故障时启动发信,而正向元件动 作时停止发信,其动作跳闸的基本条件是正向元件动作且收不到闭锁信号。 51. 方向高频保护是比较线路两侧端功率方向,当满足功率方向同时指向线路条件时,方向高频保护动作。 52. 线路纵联保护载波通道的构成部件包括输电线 路、高频阻波器、耦合电容器、结合滤波器、高频电缆、保护间隙、接地刀闸和收发信机。 53. 相差高频保护是比较线路两端电流的相位,当满足电流相位同相条件时,相差高频保护动作。54. 高频保护启动发信方式有保护启 动、远方启动和手动启动。 55. 具有同步检定和无电压检定的重合闸,在线路一侧,当线路无电压时,允许该端线路的重合闸重合;而在另一侧,需检测母线电压和线路电压满足同期 条件时允许重合闸重合。 56. 在变压器的励磁涌流中,除有大量的直流分量外,还有大量的高次谐波分量,其中以二次谐波为主。 57. 对于变压器纵差动保护,在正常运行和外部故障时,流入差动继电器的电流为零(理论值)。 58.名词解释:选择性 答:选择性——是指首先由故障设备的保护切除故障,系统中非故障部分仍继续运行,以尽量缩小停电范围。当保护或断路器拒动时,才由相邻设备的保护或断路器失灵保护切除故障。 59.名词解释:速动性 答:速动性——是指保护装置应尽可能快的切除短路故障。 60.名词解释:灵敏性 答:灵敏性——是指在设备的被保护范围内发生金属性短路时,保护装置应具有的反应能力。 61.名词解释:系统最大(小)运行方式

10kV变电所继电保护设计和分析报告

继电保护毕业设计 课题:110kV变电所继电保护设计及分析导师: 姓名: 班级: 日期:2011年3月10日

前言 电力生产过程有别于其他工业生产过程的一个重要特点,就是它的生产、输送、变换、分配、消费的几个环节是在同一个时间内同步瞬间完成。电力生产过程要求供需严格动态平衡,一旦失去平衡生产过程就要受到破坏,甚至造成系统瓦解,无法维持正常生产。随着经济的快速发展,负荷大幅度增加,使得电网规模不断扩大,高电压、大机组、长距离输电、电网互联的趋势,使电网结构越来越复杂,加强电力资源的优化配置,最大限度满足电力需求,保证电网的安全稳定成为人们探讨的问题之一。虽然系统中有可能遭受短路电流破坏的一次设备都进行了短路动、热稳定度的校验,但这只能保证它们在短时间内能承受住短路电流的破坏。时间一长,就会无一例外地遭受破坏。而在供电系统中,要想完全杜绝电路事故是不可能的。继电保护是一种电力系统的反事故自动装置,它能在系统发生故障或不正常运行时,迅速,准确地切除故障元件或发出信号以便及时处理。可见继电保护是任何电力系统必不可少的组成部分,对保证系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生,都有极其重要的作用。因此设置一定数量的保护装置是完全必要的,以便在短路事故发生后一次设备尚未破坏的数秒内,切除短路电流,使故障点脱离电源,从而保护短路回路内的一次设备,同时迅速恢复系统其他正常部分的工作。随着变电站继

电保护技术进一步优化,大大提高了整个电网运行的安全性和稳定性,大大降低运行检修人员的劳动强度,继电保护技术将引起电力行业有关部门的重视,成为变电站设计核心技术之一。

某电力变压器继电保护设计(继电保护)

1 继电保护相关理论知识 1.1 继电保护的概述 研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况,以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件(发电机、变压器、输电线路等),使之免遭损害,所以沿称继电保护。 1.2.1 继电保护的任务 当电力系统发生故障或异常工况时,在可能实现的最短时间和最小区域内,自动将故障设备从系统中切除,或发出信号由值班人员消除异常工况根源,以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。 1.2.2继电保护基本原理和保护装置的组成 继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用,必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”,以实现继电保护的功能。因此,通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同,保护装置可以构成下述各种原理的保护:(1)反映电气量的保护 电力系统发生故障时,通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此,在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别.就可以构成各种不同原理的继电保护装置。 例如:反映电流增大构成过电流保护; 反映电压降低(或升高)构成低电压(或过电压)保护; 反映电流与电压间的相位角变化构成方向保护; 反映电压与电流的比值的变化构成距离保护。 除此以外.还可根据在被保护元件内部和外部短路时,被保护元件两端电流相位或功率方向的差别,分别构成差动保护、高频保护等。 同理,由于序分量保护灵敏度高,也得到广泛应用。 新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。

继电保护课程设计

1. 前言 《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。在完成了理论的学习的基础上,为了进一步加深对理论知识的理解,本专业特安排了本次课程设计。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能,电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户,再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次110kv电网继电保护设计的任务主要包括了五大部分,运行方式的分析,电路保护的配置和整定,零序电流保护的配置和整定,距离保护的配置和整定,原理接线图及展开图。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识,能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。

2. 运行方式分析 电力系统运行方式的变化,直接影响保护的性能,因此,在对继电保护进行整定计算之前,首先应该分析运行方式。需要着重说明的是,继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大,继电保护的最小运行方式是指网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。 图1 110kV电网系统接线图 系统接线图如图1所示,发电机以发电机—变压器组方式接入系统,最大开机方 式为4台机全开,最小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。参数如下: 电动势:E = 115/3kv; 发电机:= = = = 5 + (15 5)/14=, = = = = 8 + (9 8)/14=; 变压器:~ = 5 + (10 5)/14=, ~ = 15 + (30 15)/14=., = = 15 + (20 15)/14=, = = 20 + (40 20)/14=; 线路:L A-B = 60km,L B-C = 40km,线路阻抗z1 = z2 = /km,z0 = /km, =60km× /km=24,=40km×/km=16; =60km×/km=72,=40km×/km=48; = = 300A; K ss = ,K re = ; 电流保护:K I rel = ,K II rel = , 距离保护:K I rel = ,K II rel = 负荷功率因数角为30,线路阻抗角均为75,变压器均装有快速差动保护。

电力系统继电保护课程设计

前言 《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。在完成了理论的学习的基础上,为了进一步加深对理论知识的理解,本专业特安排了本次课程设计。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能,电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户,再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次设计的任务主要包括了六大部分,分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识,能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。

1 所做设计要求 电网接线图 × × × ×cosφ=0.85X〃=0.129 X〃=0.132 cosφ=0.85cosφ=0.8cosφ=0.8cosφ=0.8 图示110kV 单电源环形网络:(将AB 线路长度改为45km,CD 长度改为20km ) (1)所有变压器和母线装有纵联差动保护,变压器均为Yn ,d11接线; (2)发电厂的最大发电容量为(2×25+50)MW,最小发电容量为2×25MW; (3)网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行; (4)允许的最大故障切除时间为; (5)线路AC 、BC 、AB 、CD 的最大负荷电流分别为250、150、230和140A,负荷自起动系数5.1 ss K ;

继电保护课程设计

继电保护课程设计

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电力系统继电保护原理 课程设计 班级:2008级生信1班 学号:20085097 姓名:曹学博 专业:电气工程及其自动化 指导老师:王牣 评分:A(优),B(良),C(中),D(合格),E(不合格) 项目学生自评指导老师评定 设计内容完整性 计算公式准确性 计算数据正确性 绘图质量 文档规范性 综合评定 教师签名(盖章): 日期:年月日

目录 第一节设计任务书 (1) 1、继电保护课程设计的目的 (1) 2、原始数据 (2) 2.1 基础数据 (2) 2.2 系统接线图 (3) 3、课程设计要求 (4) 3.1 需要完成的设计内容 (4) 3.2 设计文件内容 (5) 第二节馈线保护配置与整定计算 (6) 1、馈线保护配置 (6) 2、馈线保护整定计算 (6) 2.1 电流速断定值计算 (6) 2.2 阻抗I段定值计算 (6) 2.3 阻抗II段定值计算 (7) 2.4 过电流定值计算 (7) 第三节变压器保护配置与整定计算 (8) 1、变压器保护配置 (8) 2、变压器电量保护整定计算 (8) 2.1 差动速断保护 (8) 2.2 二次谐波制动的比率差动保护 (8) 2.3 三相低电压过电流保护 (9) 2.4 单相低电压过电流保护 (9) 2.5 零序过电流保护 (10) 2.6 过负荷保护 (10) 3、变压器非电量计算 (10) 3.1 瓦斯保护整定计算 (10) 3.2 主变过热整定计算 (10) 第四节并联电容补偿装置配置与整定计算 (11) 1、并联补偿装置保护配置 (11) 2、并联补偿装置整定计算 (11) 2.1 电流速断保护 (11) 2.2 差流保护 (11) 2.3 过电流保护 (12) 2.4 高次谐波过流保护 (12) 2.5 差压保护 (13) 2.6 低电压保护 (14) 2.7 过电压保护 (14) 第五节 B相馈线保护原理接线图和展开图 (15) 1、电流保护 (15) 2、阻抗保护 (16)

继电保护的设计说明

1 绪论 如今,随着科学技术的飞速发展,继电保护器在35kV变电站中的应用也越来越广泛,他不仅保护着设备本身的安全,而且还保障了生产的正常进行,因此,做好继电保护的整定对于保障设备安全和生产的正常进行是十分重要的。继电保护装置广泛应用与电力系统,农网和小型发电系统,是电网及电气设备安全可靠运行的保证。加强继电保护管理,健全沟通桥梁,加强继电保护定值正定档案管理是提高继电保护定值整定的必要措施。 变电站是电力系统的重要组成部分,它直接影响整个电力系统的安全与经济运行,是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节,电气主接线的拟定直接关系着全厂(所)电气设备的选择、配电装置的布置,继电保护和自动装置的确定,是变电站电气部分投资大小的决定性因素。 继电保护发展现状,电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新的活力,因此,继电保护技术得天独厚,在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国外继电保护技术发展的趋势为:计算机化,网络化,保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化。

2 继电保护相关理论知识 2.1 继电保护的概述 研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况,以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件(发电机、变压器、输电线路等),使之免遭损害,所以沿称继电保护。 2.2 继电保护的任务 当电力系统发生故障或异常工况时,在可能实现的最短时间和最小区域,自动将故障设备从系统中切除,或发出信号由值班人员消除异常工况根源,以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。 2.3 继电保护基本原理 继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用,必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“部故障”,以实现继电保护 的功能,因此,通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同,保护装置可以构成下述各种原理的保护。 2.3.1 反映电气量的保护 电力系统发生故障时,通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此,在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别,就可以构成各种不同原理的继电保护装置。 电力系统发生故障后,工频电气量变化的主要特征是: (1)电流增大:短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。 (2)电压降低:当发生相间短路和接地短路故障时,系统各点的相间电压或相电压值下降,且越靠近短路点,电压越低。 (3)电流与电压之间的相位角改变:正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角,一般约为20°,三相短路时,电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的,一般为60°~85°,而在保护反方向三相短路时,电流与电压之间的相位角则是180°(-60°~-85°)。

继电保护及课程设计-第一次作业

继电保护及课程设计 四、主观题(共26道小题) 32.继电保护的选择性是指继电保护动作时,只能把故障元件从系统中切除无故障部分继续运行。 33.电力系统切除故障的时间包括时间和的时间。 参考答案:电力系统切除故障的时间包括继电保护动作时间和断路器跳闸的时间。 34.继电保护装置一般是由、和组成。 参考答案: 继电保护装置一般是由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件组成。 35. 电流速断保护的动作电流按大于本线路末端整定,其灵敏性通常 用表示。 参考答案: 电流速断保护的动作电流按大于本线路末端最大短路电流整定,其灵敏性通常用保护范围的大小表示。 36.中性点直接接地电网发生接地短路时,零序电流的大小和分布主要取决于变压器接地中性点 的和。 参考答案:中性点直接接地电网发生接地短路时,零序电流的大小和分布主要取决于变压器接地中性点 的数目和分布。 37.中性点不接地电网发生单相接地后,可继续运行,故保护一般作用 于。 参考答案:中性点不接地电网发生单相接地后,可继续运行一段时间,故保护一般作用于发信号。 38.距离保护是反应的距离,并根据距离的远近确定 的一种保护。 参考答案:距离保护是反应故障点到保护安装处的距离,并根据距离的远近确定动作时间的一种保护。 39. I、II、III段阻抗元件中,段元件可不考虑受振荡的影响,其原因 是。 参考答案:I、II、III段阻抗元件中, III 段元件可不考虑受振荡的影响,其原因是靠时间整定躲过振荡周期。 40.纵联保护的通道主要有以下几种类 型、、和。参考答案: 纵联保护的通道主要有以下几种类型电力线载波、微波、光纤和导引线。 41.高频保护通道传送的信号按其作用不同,可分为信号、信号、

电力系统继电保护原理课程设计

电力系统继电保护原理课程设计 姓名:邓义茂 班级:电气1班 学号: 201028009 2013年12月

《电力系统继电保护原理课程设计》 任务书 一、课程设计的目的 课程设计是本课程的重要实践环节,安排在理论教学结束后进行。搞好课程设计,对巩固所学知识,提高实际工作能力具有重要作用。经过设计、使学生掌握电力系统继电保护的方案设计、整定计算、设备选型、资料整理查询和电气绘图等使用方法,安排在理论教学结束后进行。搞好课程设计,对巩固所学知识,提高实际工作能力具有重要作用。通过本课程设计,使学生掌握新型继电保护设计的内容,步骤和方法,提高学生编写技术文件的技能,锻炼学生独立思考,运用所学知识分析和解决生产实际问题的能力。 二、原始资料 某企业供电系统如图所示: 图1.1 某企业供电系统图 三、设计要求 1)AB段设三段式保护(速断、限时速断、过流),BC段设两段式保护(速断、 过流),CD段设过流保护; 2)计算出各保护的整定值,校验其保护范围和灵敏度系数是否符合要求,并完 成主要电气设备的型号选择。 3)画出A段和B段的保护接线原理图和展开图。 四、原始参数 1)速断可靠系数取1.2 2)限时速断可靠系数取1.1 3)过流可靠系数取1.2 4)接线系数取1 5)返回系数取0.85 6)自起动系数取1

7)线路均阻抗Km = z/ 4.0Ω 课程设计时间分为二周,合计共10个工作日,时间分配可参考如下; 参考文献: 〈1〉《电力系统继电保护和自动装置设计规范》GB50062—922; 〈2〉《电力工程设计手册》二册; 〈3〉《电力系统继电保护原理及新技术》第二版,李佑光主编,科学出版社; 〈4〉《电力系统分析》,于永源,杨绮雯,北京:中国电力出版社,2007 〈5〉《供变电工程》第二版,翁双安,北京:机械工业出版社,2012 五、设计效果评价与考核 设计成绩按学生在课程设计中的表现,对知识的掌握程度,分析问题和解决问题的能力及创新能力,完成任务的质量,课程设计成果及设计等综合评定,共分五级评定。设计成绩综合后按优秀(90- 100分),良好(80-90分),中等(70一79),及格(60~69分),不及格(60分以下)五级计分制评定。 六、备注 最终成绩按照平时表现和设计说明书为主要参考依据,最后总评以优、良、中、及格、不及格记。若发现有抄袭,取消参加考核的资格,成绩以零分记录。

继电保护设计

银川能源学院 课程设计 课程名称:电力系统继电保护原理 设计题目:110kv变电站变压器保护设计 院(部):电力学院 专业: _电气工程及其自动化_________ 班级:____1203班_________________ 姓名:_____罗昊___________________ 学号:____1210240094______________ 成绩:____________________________ 指导教师:李莉李静 日期:2015年6月8日—— 6月21日

前言 变电站是电力系统的重要组成部分,是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用,影响整个电力系统的安全与运行。所以变压器是变 电所的核心设备,变压器是变压所继电保护设计的重要环节。当电力系统发生 故障时或有异常状况,继电保护可以在最短时间和最小区域内自动将故障设备 从系统中切除,或者给值班人员发出信号,减轻避免设备损坏。从而实现对电 力系统的故障保护、故障切除、故障报警,为电力系统的安全运行提供保障。 电力系统会发生各种故障和不正常运行状态。如:过负荷,过电压,频率降低, 系统振荡等。故障主要包括各种类型的短路和断线,如:三相短路,两相短路,两 相接地短路,单相接地短路,单相断线和两相断线等。 电力系统中除了输电线路,还有大量的电力主设备,如发电厂内的发电机、升压变、母线,变电所内的降压变、母线等。这些设备发生故障或异常运行情 况时,同样也需要继电保护装置正确动作,切除故障、发出信号。配置在变压器、发电机、母线上的继电保护装置分别成为变压器保护、发电机保护、母线 保护,统称为元件保护或电力主设备保护。 本次设计为110kV变电所变压器的继电保护的初步设计,对变压器的容量选择,继电保护,计算,等方面进行设计

继电保护及自动装置部分的设计设计

继电保护及自动装置部分的设计设计

前言 为了进一步提高工程建设集约化、精细化管理水平,根据《35-110KV 变电所设计规范》(GB50059-1992)、《江苏省35kV-220kV变电所设计技术导则(试行)》做好待设计变电所的设计工作。设计要求有利于运行维护和备品备件管理,有利于新技术推广应用,有利于提高工程建设集约化管理水平,能进一步提高供电可靠性。 设计原则:安全可靠、自主创新、技术先进、注重环保、节约资源、降低造价,努力做到统一性与可靠性、适应性、先进性、经济性和灵活性的协调统一。 一、对待设计变电所在电力系统中的地位、作用及电力用户的分析 待设计变电所在城市近郊,变电所110kV有2回线路分别与系统和发电厂相连;在低压侧10kV有10条线路向用户供电,该变电所的建成能保障该地区新增负荷的电力供应。另外变电所的所址范围内场地开阔,地势平坦,交通方便。 二、设计目的及主要任务 本次设计的主要目的是结合一实际变电所的一次参数作系统继电 保护 及自动装置部分的设计,主要任务有:1)主变台数、容量及型式的选择;2)电气主接线方案的确定;3)短路阻抗及短路电流的计算;4)选择系统保护用的电流、电压互感器型号;5)保护的配置及原理;6)保护的整定计算。 本次第一章主要介绍一次设备选型及短路电流及短路阻抗计算。第二、第三章中介绍了保护配置及整定计算。第四章介绍了变电站二次回路设计。

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制

输电线路的继电保护成设计

前言 继电保护技术的发展现状继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的,它与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关。熔断器就是最初出现的简单过电流保护,时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备。由于电力系统的发展,用电设备的功率、发电机的容量不断增大,发电厂、变电站和供电网的结线不断复杂化,电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大,熔断器已不能满足选择性和快速性的要求,于是出现了作用于专门的断流装置的过电流继电器。本世纪初随着电力系统的发展,继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认为是继电保护技术发展的开端。 自本世纪初第一代机电型感应式过流继电器(1901年)在电力系统应用以来,继电保护已经经历了一个世纪的发展。在最初的二十多年里,各种新的继电保护原理相继出现,如差动保护(1908年)、电流方向保护(1910年)、距离保护(1923年)、高频保护(1927年),这些保护原理都是通过测量故障发生后的稳态工频量来检测故障的。尽管以后的研究工作不断发展和完善了电力系统的保护,但是这些保护的基本原理并没有变,至今仍然在电力系统继电保护领域中起主导作用。 继电保护装置是保证电力系统安全运行的重要设备。满足电力系统安全运行的要求是继电保护发展的基本动力。快速性、灵敏性、选择性和可靠性是对继电保护的四项基本要求。为达到这个目标,继电保护专业技术人员借助各种先进科学技术手段作出不懈的努力。经过近百年的发展,在继电保护原理完善的同时,构成继电保护装置的元件、材料等也发生了巨大的变革。继电保护装置经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微处理机式等不同的发展阶段。 50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍,对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造业。因而60年代是我国机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。 自50年代末,晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。在此期间,从70年代中,基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列,逐渐取代晶体管保护。到90年

继电保护课程设计完整版

课程设计任务书 110KV 单电源环形网络相间短路电流保护的设计 110KV 单电源环形网络接地短路电流保护的设计 一、已知条件 1.网络接线图 图1.1 b=20 c=30 d=40 e=40 2.网络中各线路均采用带方向或不带方向的电流电压保护,所有变压器均 采用纵差动作为主保护,变压器采用11/-?Y 接线。 3.发电厂最大发电容量为360MW ?,最小发电容量为260MW ?。 4.网络正常运行方式为发电厂容量最大且闭环运行。 360cos 0.850.129d MW x φ?=''= 26010.5% K MVA U ?= % 5.1060=K U MVA 231.510.5% K MVA U ?= 10.5% MVA = 31.510.5% K MVA U = 8DL 7DL 6DL 5DL A D B 1.5S 1.5S e KM d KM Pmax=20MV A Cos Φ=0.8 Pmax=30MV A Cos Φ=0.8 Pmax=28MV A Cos Φ=0.8

5.允许最大故障切除时间为0.9S . 6.110千伏断路器均采用1102-DW 型断路器,它的跳闸时间为0.05S ,Ⅱ 段保护动作时间0.4 S 。 7.线路AB 、BC 、AD 和CD 的最大负荷电流请自行计算,负荷自启动系数为 1.5。 8.各变电所引出线上后备保护的动作时间如图所示,S t 5.0=?。 9.线路的正序电抗均为KM /4.0Ω。 10. 主保护灵敏系数的规定:线路长度200公里以上不小于1.3,线路长 度50~200公里不小于1.4,50公里以下不小于1.5。 11. 后备保护灵敏系数的规定:近后备保护不小于1.3;远后备保护不小 于1.2。 二、设计任务 1.确定保护1、3、5、7的保护方式(三段式)、各段保护整定值及灵敏度。 2.绘制保护1的接线图(包括原理图和展开图)。 3.撰写说明书,包括短路计算过程(公式及计算举例)、结果和保护方式的 选择及整定计算结果(说明计算方法)。 三、设计要点 1.短路电流及残压计算,考虑以下几点 1.1 运行方式的考虑 1.2 最大负荷电流的计算 1.3 短路类型的考虑 1.4 曲线绘制 2.保护方式的选择和整定计算 1.1 保护的确定应从线路末端开始设计。 1.2 优先选择最简单的保护(三段式电流保护),以提高保护的可靠性。当 不能同时满足选择性、灵敏性和速动性时,可采用较为复杂的方式,比如采用电流电压连锁保护或方向保护等。 1.3 将最终整定结果和灵敏度校验结果列成表格。 四 说明:

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