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1、课程设计(实训)报告 题目 专业 班级 学号 姓名 指导教师熊列彬 电气工程学院 二一年月 至二一年月 课程设计任务书 学生姓名# 学生学号2010#4 学生专业电气工程及其自动化学生班级# 级电气#班 发题日期2012 年 10 月 29 日完成日期2012 年 12 月 21 日 课程名称二次系统课程设计指导教师熊列彬 设计题目电力系统继电保护课程设计 课程设计(实训)主要目的: 加深学生对电力系统继电保护课程基础知识和基本理论的理解和掌握,培养学生综合运用所 学知识的能力,使之在继电保护配置、整定计算分析、变电所二次系统与一次系统之间的接口设 计等方面得到进一步训练,同时提高学生运用标准
2、和规范、查阅设计手册与资料的动手能力,促 进学生养成严谨求实的科学态度。 课程设计(实训)任务要求:(包括原始数据、技术参数、设计条件、设计要求等) 一、基础数据 1YN,d11牵引变压器参数 变 量 名 称变 量 值变 量 名 称变 量 值 最小运行方式变压器一次侧三相短路 电流 (A) 1775.89 过电流保护可靠系数1.2 最小运行方式变压器二次侧三相短路 电流 (A) 1429.25 低电压保护可靠系数1.2 最小运行方式牵引网末端短路电流 (A) 919.08 过电流保护返回系数0.95 最小运行方式 27.5KV母线电压 (kV) 24 低电压保护返回系数1.05 牵引变压器容量
3、 (MVA) 20 牵引变压器过负荷系数1.5 牵引变压器一次侧额定电流(A) 104.98 牵引变压器一次侧母线电压(kV) 110 牵引变压器二次侧额定电流(A) 422.11 变压器中性点 CT 变比32 牵引变压器一次侧CT 接线系数1.732 过负荷保护可靠系数1.45 牵引变压器二次侧CT 接线系数1 二次谐波闭锁条件0.18 牵引变压器一次侧CT 变比40 重瓦斯保护 (M/S) 0.61 牵引变压器二次侧CT 变比160 主变过热 ( ) 75 牵引变压器一次侧PT 变比1100 主变通风启动信号( ) 55 牵引变压器二次侧PT 变比275 主变通风停止信号( ) 45 差流
4、速断保护可靠系数1.2 牵引变压器变比4 20MVA 牵引变压器涌流倍数5 2. 并联电容补偿装置参数 变 量 名 称变 量 值变 量 名 称变 量 值 最小运行方式变压器二次侧两相短路电流(A) 1429.25 电容器组涌流倍数5 A 相并联电容器组容量(kVar) (4并4串连接 ) 1600 过电压保护返回系数0.95 B 相并联电容器组容量(kVar) (4并4串连接 ) 1600 电流速断保护可靠系数1.3 变压器二次侧母线额定电压(kV) 27.5 过电流保护可靠系数1.05 变压器二次侧母线最高电压(kV) 31.5 谐波过电流保护可靠系数1.2 变压器二次侧母线PT 变比275
5、 差流保护可靠系数1.3 电容器组 PT 变比275 电压保护可靠系数1.2 A 相电容器组 CT变比10 电流保护返回系数0.95 B 相电容器组 CT变比10 差电压保护返回系数0.95 A 相电容器组额定电流(A) 38.1 电容器组同型系数1 B 相电容器组额定电流(A) 38.1 低电压保护返回系数1.05 电容器组额定电压(kV) 42 差压保护灵敏系数1.5 3.A相馈线参数 变 量 名 称变 量 值变 量 名 称变 量 值 牵引网末端最大短路电流(A) 1656.321 馈线 CT 变比126 最小运行方式牵引网近端15% 处 短路电流 (A) 2295.743 牵引变压器二次
6、侧母线PT 变比275 最小运行方式牵引网末端短路电 流(A) 919.08 阻抗保护电抗可靠系数1.2 供电臂最大负荷电流(A) 1364 阻抗保护电阻可靠系数1.1 牵引变压器二次侧母线最低工作 电压 (kV) 24 电流速断保护可靠系数1.3 供电臂长度 (km) 20.163 阻抗保护电阻偏移值( 欧) 1 牵引网单位阻抗电抗值(欧/ 千 米) 0.509 阻抗保护电抗偏移值( 欧) 1 4.B相馈线参数 变 量 名 称变 量 值变 量 名 称变 量 值 牵引网末端最大短路电流(A) 1978.171 馈线 CT变比80 最小运行方式牵引网近端15% 处短路 电流 (A) 2405.3
7、44 牵引变压器二次侧母线PT变比275 最小运行方式牵引网末端短路电流 (A) 1046.38 阻抗保护电抗可靠系数1.2 供电臂最大负荷电流(A) 970 阻抗保护电阻可靠系数1.1 牵引变压器二次侧母线最低工作电 压(kV) 24 电流速断保护可靠系数1.3 供电臂长度 (KM) 12.14 阻抗保护电阻偏移值( 欧) 1 牵引网单位阻抗电抗值(欧/ 千米 ) 0.509 阻抗保护电抗偏移值( 欧) 1 阻抗保护灵敏角 ( ) 65 阻抗保护 PT断线电流检测可靠系数1.2 牵引负荷阻抗角 ( ) 36.87 牵引网单位阻抗电阻值( 欧/ 千米) 0.23 说明:馈线保护整定计算时,不计
8、复线牵引网上下互感。 二、系统接线图 系统主接线如附图1 和附图 2 所示。 阻抗保护灵敏角 ( ) 65 阻抗保护 PT 断线电流检测可靠系数1.2 牵引负荷阻抗角 ( ) 36.87 牵引网单位阻抗电阻值( 欧/ 千米 ) 0.23 课程设计(实训)主要任务: 1)所有学生都必须完成主变、并联电容补偿装置、馈线保护的配置方案设计; 2)所有学生都必须完成主变、并联电容补偿装置、馈线保护的整定计算; 3)学号尾数为 0、1的学生必须画出主变保护的原理接线图和保护的展开图,并作相应说明; 4)学号尾数为 2、3的学生必须画出A相馈线保护的原理接线图和保护的展开图,并作相应说 明; 5)学号尾数
9、为 4、5的学生必须画出B相馈线保护的原理接线图和保护的展开图,并作相应说 明; 6)学号尾数为 6、7的学生必须画出A相并联电容补偿装置保护的原理接线图和保护的展开图, 并作相应说明; 7)学号尾数为 8和9的学生必须画出B相并联电容补偿装置保护的原理接线图和保护的展开图, 并作相应说明; 注1:展开图需包括电流电压回路接线图、控制回路接线图和信号回路接线图; 注2:不要求对电流、电压互感器的负载能力进行校验,不要求画出屏面布置图、屏后接线图 和端子排列; 注 3:仅要求针对一个断路器画出控制回路。 课程设计(实训)进度安排:(共 8 周) 序号内容安排时间 1 课程设计讲解、任务布置第 9
10、 周 2 答疑,周 4下午 14:0015:00,X2611 第 1015 周 3 交报告,周4 下午 14:0015:00,X2611 第 16 周 课程设计(实训)参考文献: 1 张保会,尹项根. 电力系统继电保护 ,中国电力出版社,2005 年 2 潘启敬 . 牵引供电系统继电保护,中国铁道出版社,1996 年 3 张玉诸 . 发电厂及变电所的二次接线,华北电力学院 4 王维俭 . 电气主设备继电保护原理与应用,中国电力出版社,1996 年 5 各种继电器、继电保护产品样本 6 各种设计施工图 指导教 师签字 系主任审 核签字 注: 1、发题日期为每学期第9 周周一,完成日期根据实际情况
11、填写(一般不超过进度安 排)。 2、页面不够可附加页 附图 1 牵引变电所主接线示意图 注:图中仅画出了一台牵引主变压器,接在27.5kV 母线的并联电容补偿装置附图2 给出。 附图 2 并联电容补偿装置接线示意图 25TA 2TR2 2TR1 22TA 1 13QF 21TA1 27 5kV 21TA2 22TA 2 26TA 4TR2 4TR1 24TA 1 14QF 23TA1 27 5kV 23TA2 24TA 2 摘要 在本次课程设计中,按照题目的要求分别对主变压器、并联电容补偿装置、馈线 三部分依据保护配置原则,设置了相应的保护方案并计算出了整定值。最后绘制了B 相馈线的保护原理接
12、线图和展开图。 首先对于主变压器的保护,采用纵联差动保护和瓦斯保护为主保护,以电气量和 非电气量分别来检测变压器可能存在的故障。考虑到存在相间短路和接地短路的故障 情况,从而设置低电压启动过流保护和零序过流保护为后备保护。 其次对于并联电容补偿装置,我运用了继电保护课程中所学的知识,设置电流速 断保护、电流差动保护、电压差动保护为主保护,而用过电流保护、过电压保护、谐 波过电流保护、低电压保护作为后备保护。 然后在 A、B馈线的保护设定中,参考母线保护的整定原则和输电线路的整定原则 后,利用电流速断保护和距离保护作为主保护,过电流保护为后备保护的方式来保护 馈线。同时考虑到线路上的瞬时故障较多
13、,可以采用重合闸前加速保护与继电保护配 合的方式,从而提高供电的可靠性。 最后,按照题目要求,绘制出了B相馈线的保护原理图和展开图,包括电流保护 和距离保护两部分。并且对信号回路和控制回路作了相应说明。 关键词:电流保护距离保护纵联差动保护保护原理图 电力系统继电保护课程设计 1 目录 正文 . . 3 1. 主变压器保护的配置方案设计 . 3 2. 主变压器保护的整定计算 . 3 2.1 纵联差动保护的整定计算 3 2.2 相间短路的后备保护三相低电压过电流保护(110kV) 4 2.3 相间短路的后备保护单相低电压过电流保护(27.5kV) 5 2.4 接地短路的后备保护零序过电流保护 5
14、 2.5 非电量保护重瓦斯保护整定计算 6 2.6 其他保护过负荷保护的整定计算 6 3. 并联电容补偿装置的配置方案 . 6 4. 并联电容补偿装置整定计算 . 6 4.1 主保护 电流速断保护 6 4.2 主保护电流差动保护 7 4.3 主保护电压差动保护 8 4.4 后备保护过电流保护 9 4.5 后备保护过电压保护 10 4.6 后备保护谐波过电流保护 10 4.7 后备保护低电压保护 10 5. 馈线保护的配置 . 11 6. 馈线保护的整定计算 . 11 6.1A 相馈线保护整定计算 11 6.1.1 主保护电流速断保护的整定计算 11 6.1.2 主保护距离保护的整定计算 12
15、6.1.3 后备保护过电流保护整定计算 12 6.2 B 相馈线保护整定计算 13 6.2.1 主保护电流速断保护的整定计算 13 6.2.2 主保护距离保护的整定计算 13 6.2.3 后备保护过电流保护整定计算 14 6.3 重合闸的设定 14 7.B 相馈线保护原理的接线图和展开图 15 7.1 保护原理框图 15 电力系统继电保护课程设计 2 7.2 保护接线图 . 16 7.3 保护操作回路图 . 17 总结 . 18 参考文献资料. 19 电力系统继电保护课程设计 3 正文 1. 主变压器保护的配置方案设计 变压器的主保护通常采用差动保护和瓦斯保护。其后备保护装设相间短路和接 地短
16、路保护。由系统主接线附图1 和相应的基础数据,可知变压器的容量和结构。从 而根据具体情况设计出主变压器的保护配置方案。主保护采用纵联差动保护;相间短 路的后备保护有以下几种:过电流保护、低电压启动保护、复合电压启动保护的过电 流保护。但由于第一种和第三种方法的灵敏度难以满足要求,故采用低电压启动保 护。接地短路保护的后备保护采用单台变压器的零序电流保护。对于变压器内部的某 些轻微故障,灵敏性可能不能满足要求,因此变压器通常还装设有反应油箱内部油、 气、温度等特征的非电量保护。根据题目中给出的基础数据,可以配置瓦斯保护。其 他保护采用过负荷保护。综合以上观点有: (1)主保护:纵联差动保护; (
17、2)后备保护:三相低电压过电流保护、单相低电压过电流保护作为相间短路的后备 保护,零序过电流保护作为接地短路的后备保护; (3)非电量保护:瓦斯保护; (4)其他保护:过负荷保护; 2. 主变压器保护的整定计算 2.1 纵联差动保护的整定计算 电力变压器的纵差保护整定原则一般按照躲过变压器空载投入时的最大励磁浪涌电流 整定(折算至变压器电流互感器二次侧电流) ,并需考虑接线系数。整定计算如下: 1 1.2 5 104.98629.88 setrelN IKKIA 式中: rel K:纵差保护可靠系数,表中提供数据为1.2 K :变压器励磁涌流倍数,表中提供数据为5; 灵敏度校验按照最小运行方式
18、下,电源侧发生两相短路的短路电流进行校验: 电力系统继电保护课程设计 4 .min 31775.89 2.442 2629.88 D sen set I K I 故灵敏度满足要求。 其中: .minD I:最小运行方式下,电源侧发生两相金属性短路的短路电流; 2.2 相间短路的后备保护三相低电压过电流保护(110kV) (1)动作电流的整定: 采用低电压继电器后,电流继电器的整定值就可以不再考虑并联运行变压器切除 或电动机启动时可能出现的最大负荷,而是按大于变压器的额定电流整定,即 1 1.2 104.98132.6 0.95 rel setN re K IIA K 式中: rel K:过电流
19、保护可靠系数,表中给出数据为1.2 ; re K :过电流保护返回系数,表中给出数据为0.95 ; 1N I:变压器一次侧额定电流,表中给出数据为104.98A; 灵敏度检验按照最小运行方式下变压器高压侧发生两相短路的短路电流进行: .min 31775.89 11.62 2132.6 D sen set I K I 其中: .minD I:最小运行方式下,高压侧发生两相短路的短路电流; (2)动作电压的整定: 按躲过正常运行时可能出现的最低工作电压整定,计算如下: .min 1100.9 78.57 1.21.05 L set relre U UkV KK 其中: .minL U:变压器母线
20、最低工作电压,表中给出数据为24kV; rel K:低电压保护可靠系数,表中给出数据位1.2 ; re K:低电压保护返回系数,表中给出数据为1.05; 题目中未给出变压器灵敏度校验点发生三相金属性短路时,保护安装处的最大残 压。此处不能对动作电压进行灵敏度校验。 电力系统继电保护课程设计 5 2.3 相间短路的后备保护单相低电压过电流保护(27.5kV) 单相低电压过电流保护的整定与三相低电压过电流保护基本相同。只是动作时限 应该与馈线的电流保护相配合。 (1) 动作电流的整定: 2 1.2 422.11533.2 0.95 rel setN re K IIA K 式中: rel K:过电流
21、保护可靠系数,表中给出数据为1.2 ; re K:过电流保护返回系数,表中给出数据为0.95 ; 2N I:变压器二次侧额定电流,表中给出数据为422.11A; 灵敏度检验按照最小运行方式下变压器低压侧发生两相短路的短路电流进行: .min 31429.25 2.322 2533.2 D sen set I K I 其中: .minD I:最小运行方式下,低压侧发生两相短路的短路电流; 灵敏度满足要求。 (2) 动作电压的整定 此处电压的整定与三相低电压过电流保护相同,即 .min 24000 19047.6 1.2 1.05 L set relre U UV KK 2.4 接地短路的后备保护
22、零序过电流保护 由于负荷为单相负荷,线路不设零序保护,110kV侧中性点接地时设置。变压器零 序电流保护动作电流按70% 的额定电流整定: 1.2 70%0.7 104.9892.82 0.95 rel setN re K IIA K 式中: rel K:过电流保护可靠系数,表中给出数据为1.2 ; re K :过电流保护返回系数,表中给出数据为0.95 ; 电力系统继电保护课程设计 6 2.5 非电量保护重瓦斯保护整定计算 电力变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却物质。当变压器油箱内部故障 时,在故障电流和电弧的作用下,电压器油和其他绝缘材料会因受热而分解,产生大 量气体,气体排出的多少与
23、排出的速度,与变压器故障的严重程度有关,可以利用这 种气体来实现变压器的瓦斯保护。规程规定对于容量为800kVA及以上的油浸式变压器 和 400kVA及以上的车间内油浸式变压器,应装设瓦斯保护。 从基础数据表中,可以读出重瓦斯保护为0.6 到 1 M/S,可以设置其值为: 0.8/m s 2.6 其他保护过负荷保护的整定计算 变压器若过负荷运行,会使其绕组、硅钢片过热,绝缘老化,缩短设备使用寿 命。因此应尽量避免过负荷运行。变压器在实际运行时,一旦出现过负荷,保护装置 延时告警,提醒运行值班人员及时采取措施,调整运行方式或压限负荷。整定计算公 式为: 1.45 104.98152.22 set
24、relN IKIA 式中: rel K:过负荷保护可靠系数,表中提供数据为1.45 ; 其动作时限较长,一般取120s 于是有: 120 set ts 3. 并联电容补偿装置的配置方案 (1) 主保护:电流速断保护、电流差动保护、电压差动保护; (2) 后备保护:过电流保护、过电压保护、谐波过电流保护、低电压保护; 4. 并联电容补偿装置整定计算 4.1 主保护电流速断保护 该保护用于断路器到电容器连接端的短路故障。动作电流由躲开电容器投入时产 生的最大涌流整定, A、B相的整定计算如下: 电力系统继电保护课程设计 7 .max 1.3 5 38.1247.65 AA setKYLKN IK
25、IK K IA .max 1.3 5 38.1247.65 BB setKYLKN IK IK K IA 式中: K K:电流速断保护可靠系数,表中给出数据为1.3 ; K :为电容器组涌流倍数,表中数据为5; A N I:为 A相电容器组额定电流; B N I:为 B相电容器组额定电流; 灵敏度校验按最小运行方式下变压器二次侧发生两相短路的短路电流进行灵敏度 校验。 A、B两相电容器补偿装置保护灵敏度: .min .min 1429.25 5.771.5 247.65 1429.25 5.771.5 247.65 A d sen A set B d sen B set I K I I K I
26、 动作时间按躲过并补装置的最大合闸涌流整定,A、B两相均取为: 0.5 set ts 4.2 主保护电流差动保护 电流差动保护用于电容器装置接地故障的主保护。其动作电流按照投入电容器组 产生的涌流可能造成的不平衡电流整定。 A、B相整定如下: maxmax max 1.3 1 0.1 190.524.765 155 38.1 190.5 N A setreltx AA CLN IKKfIA IXXIIA maxmax max 1.3 1 0.1 190.524.765 155 38.1 190.5 N B setreltx BB CLN IKKfIA IXXIIA 式中: rel K: 差流保
27、护可靠系数,表中数据为1.3 ; tx K : 同型系数,顶流互与底流互同型时取0.5 ,不同型取 1,此处取 1。 max f: 流互最大允许误差,取0.1 ; max I:电容器投入时涌流有效值 C X :并补装置电容器容抗; 电力系统继电保护课程设计 8 L X :并补装置电抗器感抗; 灵敏度校验:对于并联电容补偿支路来说,最小短路电流同额定电流,可以用流过并 联电容补偿支路的额定电流来进行灵敏度校验。 38.1 1.541.2 24.765 38.1 1.541.2 24.765 A AN senA set B B N senB set I K I I K I 灵敏度均满足要求。 动作
28、时限取为: 0.1 set ts 4.3 主保护电压差动保护 差动保护是一种灵敏度高、保护范围大、不受合闸涌流、高次谐波及电压波动影 响的保护方式。它能检出电容器的内部故障并限制事故扩大。 动作电压的确定电容器组故障后由熔丝切除的电容器台数为K,此时故障电容器组 端电压可能上升到1.1 倍的额定电压。 整定值计算如下: 将数值代入计算有: cn U KDKMN MU 1.1 1 max 可以得到: K ,取整数部分,得4K; 式中:M:并联电容器数为4; N:串联电容器数为4; D:补偿度,一般取0.12-0.13 ; max U:母线最高电压,表中给出为31.5Kv; cn U:电容器额定电
29、压21Kv; 计算差压: max (1)() 31.5 ()(1) MNMK UUkV N MKDK 电力系统继电保护课程设计 9 计算定值: 31.5 21 1.5 set sr U UkV K 式中: sr K:差压保护灵敏系数,取1.5 ; 动作时限一般取 0.1s 到 0.2s ,这里整定为: 0.1 set ts 4.4 后备保护过电流保护 用于电容器组内部故障,作为电流速断保护的后备保护。由于电容器组电容有10% 的偏差,使负荷增大,电容器允许1.3 倍的额定电流长期运行,合闸不涌动。故A、B 两相电容器动作值整定为: (1.3 1.4)1.05 1.3 38.1 54.74 0.
30、95 A ArelN set re KI IA K (1.3 1.4)1.05 1.3 38.1 54.74 0.95 B BrelN set re KI IA K 式中: rel K:过电流保护可靠系数,表中给出数据为1.05 ; re K:电流保护返回系数,表中给出数据为0.95; 灵敏度校验按照最小运行方式下变压器二次侧发生两相短路的短路电流进行灵敏 度校验: (2) .min 1429.25 26.111.2 54.74 Ak senA set I K I (2) .min 1429.25 26.111.2 54.74 Bk senB set I K I 灵敏度满足要求。 动作时限为躲
31、过并补装置的最大合闸电流,因此取: 0.5 set ts 电力系统继电保护课程设计 10 4.5 后备保护过电压保护 过电压保护用于保护电容器过电压、馈线母线的过电压,受电容器设备谐波过负 荷和电动机机车组的允许过电压方面的限制。此处馈线母线的额定电压大于电容器的 额定电压,故需要用馈线的母线电压来计算整定值。 过电压保护的动作电压一般按额定电压的110% 到 130% 整定: 120%1.227.533 setN UUkV 动作时限按躲过牵引网可能发生的瞬时过电压整定,通常取1 到 2 秒,这里整定为: 1.5 set ts 4.6 后备保护谐波过电流保护 谐波会使损耗功率变大导致发热,谐波
32、过流保护分别由各并补分支的谐波过流保 护构成当任一并补分支满足谐波过流保护出口动作条件时,装置驱动断路器跳闸。按 等效三次谐波电流为额定电流的1.5 倍连续运行 2 分钟整定。 A、B两相电容器高次谐波过电流保护动作电流整定为: 1.5 38.1 47.625 1.2 A Ahn set rel I IA K 1.5 38.1 47.625 1.2 B Bhn set rel I IA K 其中: rel K :谐波过电流保护可靠系数,表中给出为1.2 ; hn I:电容器允许谐波电流值,1.5 hnN II; 动作时限定值取为: 120 set ts 4.7 后备保护低电压保护 按并联补偿装
33、置“最后投入,最先开放”的原则而设计。设置低电压保护的目的 是: (1) 防止在无负荷时电容器和变压器同时投入; (2) 在电源恢复时,仅电容器不在投入状态。 电力系统继电保护课程设计 11 动作电压的整定一般按额定电压的50%-60% 计算,如下: (0.50.6)0.5 2110.5 setcn UUKV 动作时限按大于牵引母线上所接馈线短路保护的最长动作时延,取0.5-1s 。 0.75 set ts 5. 馈线保护的配置 A、B相馈线采以下相同的配置方案: (1) 主保护:电流速断保护、距离保护、段 (2) 后备保护:过电流保护 (3) 其他: 重合闸与继电器的配合 6. 馈线保护的整
34、定计算 6.1A 相馈线保护整定计算 6.1.1 主保护电流速断保护的整定计算 电流速断保护为系统发生近金属性短路时保护装置快速出口而设,作为辅助保护以消 除距离保护的保护死区,其动作电流按照躲开被保护范围末端的最大短路电流来整 定: .max 1.3 1656.3212153.22 A setrelk IKIA 式中: rel K:电流速断保护可靠系数,表中给出值为1.3 ; .maxk I:牵引网末端最大短路电流; 灵敏度校验是随着运行方式和故障类型变化的,最小保护范围为在系统最小运行方式 下两相短路时出现。一般情况,应按这种运行方式和故障类型来校验,要求大于线路 全长的 15% 20%
35、。保护范围的计算公式为: . .min .max1min 3 (1) 2 I setK L s E II Zz L 由表中给出的数据有: .min15% 2295.7432153.22 A kset IAIA分别代入 (1) 式,可以得到 如下结果: min.15%set LL满足灵敏度要求。 电力系统继电保护课程设计 12 保护动作时限应该大于机车保护动作时限(0.06 到 0.8s ),故电流速断动作时限 整定为: 0.1 set ts 6.1.2 主保护距离保护的整定计算 距离保护是利用短路发生时电压、电流同时变化的特性,测量电压与电流的比值。该 比值反应故障点到保护安装处的距离,如果短
36、路点距离小于整定值则保护动作。为保 护线路全长,采用两段距离保护,阻抗继电器采用方向圆特性, 保护灵敏角设置为 65 o。 距离保护 I 段的整定 距离段阻抗动作值的整定按照能保护线路全长的85% 进行整定: 0 0.850.8520.163 0.509 658.72 65 set ZLZ 其中L:供电臂长度; 0 Z :牵引网单位阻抗; L:线路阻抗角即阻抗保护灵敏角; 考虑到与机车断路器跳闸时间配合,保护动作时限选为: 0.1 set ts 距离保护 II 段的整定 阻抗动作值按能保护相邻线路全长进行整定: 0 21.2 220.163 0.509 6524.63 65 setrel ZK
37、L Z 式中: rel K:阻抗保护电抗可靠系数,表中提供数据为1.2 ; 考虑到与距离 I 段动作时限相配合,取距离段保护动作时限: 0.5 set ts 6.1.3 后备保护过电流保护整定计算 过电流保护可作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备保护,同时作为 本线路主保护拒动时的近后备保护,其定值通常按照躲开最大负荷电流来整定。 .max 1.2 13641636.8 A setrelk IKIA 电力系统继电保护课程设计 13 其中 rel K:过电流保护可靠系数,表中给定值为1.2 ; .maxk I:最大负荷电流; 灵敏度校验: () .min 919.08 0.561.2 1
38、636.8 ss k sen set I K I 其中 () .min ss k I:最小运行方式牵引网末端短路电流; 可见灵敏度不满足要求; 考虑到与距离保护段相配合,设定过电流保护动作时限: 0.6ts 按照牵引供电的特点,装置一次自动重合闸,时限设定为2s。 6.2 B 相馈线保护整定计算 前面已经对 A相馈线保护进行了整定计算,因为A、B相的保护设定原理都一样。 于是以下主要针对B相整定的计算过程进行阐述。 6.2.1 主保护电流速断保护的整定计算 整定值为: .max 1.3 1978.1712571.62 B setrelk IKIA 式中: rel K:电流速断保护可靠系数,表中
39、给出值为1.3 ; .maxk I:牵引网末端最大短路电流; 灵敏度分析有: .min15% 2405.3442571.62 B kset IAIA代入公式可得: min.15%set LL于是 灵敏度不满足要求。 电流保护速断动作时间的设定为:0.1 set ts 6.2.2 主保护距离保护的整定计算 距离保护 I 段的整定 距离段阻抗动作值的整定按照能保护线路全长的85% 进行整定: 0 0.850.85 12.14 0.509 655.25 65 set ZLZ 电力系统继电保护课程设计 14 保护动作时限选为:0.1 set ts 距离保护 II 段的整定 阻抗动作值按能保护相邻线路全
40、长进行整定: 0 21.2 2 12.14 0.509 6514.83 65 setrel ZKL Z 式中: rel K:阻抗保护电抗可靠系数,表中提供数据为1.2 ; 考虑到与距离段动作时限相配合,取距离段保护动作时限: 0.5 set ts 6.2.3 后备保护过电流保护整定计算 整定值计算: .max 1.2 9701164 B setrelk IKIA 灵敏度校验: () .min 1046.38 0.8991.2 1164 ss k sen set I K I 可见灵敏度不满足要求; 过电流保护动作时限: 0.6 set ts 6.3 重合闸的设定 在电力系统的故障中,大多数是输电
41、线路的故障。运行经验表明,架空线路故障 大都是“瞬时性”的。此时如果把断开的线路断路器再合上,就能够恢复正常的供 电。因此在电力系统中广泛采用了当断路器跳闸以后能够自动地将断路器重新合闸的 自动重合闸装置。为了能尽量利用重合闸所提供的条件以加速切出故障,继电保护与 之配合时,一般采用重合闸前加速和重合闸后加速。根据题目中所给出的条件,馈线 母线电压为 27.5KV,所以采用重合闸前加速保护。整定时间设置为: 2 set ts 电力系统继电保护课程设计 15 7.B 相馈线保护原理的接线图和展开图 综合上一章中对馈线保护的配置,我们可以将其划分为两类。一、电流保护。 二、距离保护。其中电流保护设
42、置了电流速断保护和过电流保护,而距离保护则设置 了阻抗距离保护 I 、II 段。以下是其馈线保护的原理框图和接线图。 7.1 保护原理框图 跳闸 tSD 信号 I1ISD 图 7.1.1 电流速断保护原理框图 其中 I1 为从二次回路测量得到的数值,当 1SD II时速断保护经过延时 SD t动作跳闸。 I2/I1KYL 跳闸 & tGL 信号 I1Kh(I2I3I5)IGL 图 7.1.2 过电流保护原理框图 其中 I1 、I2 、I3 、I5 分别为基波、二次、三次、五次谐波分量; Kh为谐波抑制加权系数; YL12 KII为谐波闭锁的条件。 PT断线 阻抗I 段在动作区内 跳闸& t1Z
43、D 信号 I2/I1KYL 图 7.1.3 阻抗距离段保护原理框图 其中 YL12 KII为谐波闭锁的条件; PT 断线 阻抗II 段在动作区内 跳闸 & t2ZD 信号 I 2/I1 K YL 图 7.1.4 阻抗段距离保护原理框图 电力系统继电保护课程设计 16 其中 YL12 KII为谐波闭锁的条件; 7.2 保护接线图 1L1 15TA1 15TA2 B 相 7QF 测量 保护 15TA1 1L2 S1S2 1L3 15TA2 1L4 S1S2 1Y101Y9 1Y1 +WC-WC 测 量 保 护 保 护 电 流 回 路 电 压 回 路 图 7.2.1 B相馈线保护接线图 其中 1L1
44、、1L2、1L3、1L4、1Y9、1Y10分别对应到附录中馈线保护测控装置背面端子 图 J1 交流插件部分。并且利用15TA2电流互感器测得的数值实现电流保护和距离保护 的功能。 电力系统继电保护课程设计 17 7.3 保护操作回路图 图 7.3.1 B相馈线保护操作回路图 电力系统继电保护课程设计 18 总结 经过这几周课程设计的学习和完成,我感触最深的是仅仅从课本中学习的知识 是不足以解决实际问题的。比方说我们在设置主变压器、并联电容补偿装置、馈线 的保护装置时,我们需要设置瓦斯保护、电流差动保护、谐波过电流保护等等。而 这些内容在我们的课程中涉及较少。而且不能简单的设置电流保护或者速断保
45、护, 需要根据不同的故障类型选择更合适、更具体的保护,比方说对于主变压器的相间 短路故障,我们一般会设置低电压启动的过电流保护或者是复合启动的过电流保 护。其次,在实际整定计算中,我们不会像课本上那样按步骤依次计算来的简单。 因为实际的线路往往更为复杂,有些数据需要通过公式推倒或是经验才能得到。然 后,通过这次课程设计我还锻炼了自己的逻辑思维能力和材料组织能力,认识和熟 练了一些常用的软件,如visio画图软件、 Office 、Mathtype 。最后,我想感谢学 院能精心组织这次课程设计。总之,我认为这次二次系统课程设计对我的帮助还是 很大的。因为我把课本中学到的原理,真正的运用到了实际当
46、中,这在其他课程中 是很难实现的。同时我还认识到了自己知识的局限,需要努力的方面还有很多。 电力系统继电保护课程设计 19 参考文献资料 1 张保会,尹项根 . 电力系统继电保护(第二版). 中国电力出版社, 2005 2 谭秀炳 . 铁路电力与牵引供电系统继电保护. 西南交通大学出版社, 2007 3 苏玉林,刘志民 . 怎样看电气二次回路图 . 中国电力出版社, 1998 4 王维俭 . 电气主设备继电保护原理与应用,中国电力出版社,1996 年 电力系统继电保护课程设计 20 附录 7 . K D 3 ( 保 护 插 件 ) - - - - Q S 2 控 断 8 . C K ( 保 护
47、 插 件 ) - - - - 程 控 9 . Y K ( 保 护 插 件 ) - - - - 遥 控 方 式 端 子 符 号 含 义 注 释 : 1 . Z H T R ( 保 护 插 件 ) - - - - 重 合 投 入 ( 屏 按 扭 ) 2 . C H Z T R - - - - 重 合 投 入 3 . G S R D ( 保 护 插 件 ) - - - - 故 判 熔 断 4 . J G G Z - - - - 断 路 器 机 构 故 障 5 . Q S I _ J G G Z - - - - 隔 开 一 机 构 故 障 6 . K D 4 ( 保 护 插 件 ) - - - - Q S 3 控 断 ( 故 判 ) 1 3 . W J _ C O M ( 跳 闸 插 件 ) - - - - - Z W J , Q W J 公 共 端 1 4 . Q S 2 _ J G G Z - - - - 隔 开 二 机 构 故 障 1 1 . K D 1 ( 保 护 插 件 ) - - - - - Q F 控 断 1 2 . C K J ( 信 号 插 件 ) - - - - 程 控 输 出 1 0 . K D 2 ( 保 护 插 件 ) - - - - Q S 1 控 断 附 图 3 馈 线 保 护 测 控 装 置 背 面 端 子 图
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