35kv電網繼電保護課程設計

1、<p>　　35kv電網繼電保護課程設計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次課程設計的題目是35KV電網繼電保護設計——距離保護。主要任務是為保證電網的安全運行,需要對電網配置完善的繼電保護裝置.根據該電網的結構、電壓等級、線路長度、運行方式以及負荷性質的要求，給35KV的輸電線路設計合適的繼電保護。根據給定的相關數據，首先設

2、計了輸電線路圖，然后進行整定計算。根據對距離保護I，II， III段保護的整定計算，熟悉距離保護的基本原理。根據這次設計總結距離保護的優(yōu)缺點。并對這次設計進行總結。</p><p>　　關鍵詞：35kv繼電保護、整定計算、故障分析、短路電流計算</p><p><b>　　第一章 概論2</b></p><p>　　1.1繼電保護的基本概念

3、2</p><p>　　第二章 距離保護的要求3</p><p>　　2.1 電力系統(tǒng)距離保護3</p><p>　　2.1.1距離保護概念及適用范圍3</p><p>　　2.1.2距離保護的時限特性3</p><p>　　2.2 阻抗繼電器4</p><p>　　第三章 距離保護

4、的計算5</p><p>　　3.1 系統(tǒng)電路圖5</p><p>　　3.2 短路電流計算5</p><p>　　3.3 距離保護的整定8</p><p>　　3.4本設計的具體計算13</p><p>　　3.4.1距離保護I段的整定計算13</p><p>　　3.4.2距離保

5、護II段的整定計算和校驗13</p><p>　　3.4.3距離保護III段的整定計算和校驗14</p><p>　　第四章 距離保護的評價15</p><p>　　4.1距離保護的優(yōu)缺點和應用范圍15</p><p>　　第五章 設計心得16</p><p><b>　　參考文獻17</b

6、></p><p><b>　　第一章 概論</b></p><p>　　1.1繼電保護的基本概念 </p><p>　　在電力系統(tǒng)運行中，外界因素（如雷擊、鳥害等）、內部因素（絕緣老化，損壞等）及操作等，都可能引起各種故障及不正常運行的狀態(tài)出現，常見的故障有：單相接地；三相接地；兩相接地；相間短路；短路等。 </p>&l

7、t;p>　　電力系統(tǒng)非正常運行狀態(tài)有：過負荷，過電壓，非全相運行，振蕩，次同步諧振，同步發(fā)電機短時失磁異步運行等。 </p><p>　　電力系統(tǒng)繼電保護和安全自動裝置是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運行情況時，用于快速切除故障，消除不正常狀況的重要自動化技術和設備。電力系統(tǒng)發(fā)生故障或危及其安全運行的事件時，他們能及時發(fā)出告警信號，或直接發(fā)出跳閘命令以終止事件。 </p><p>　　繼

8、電保護的基本任務： </p><p>　?。?）自動迅速，有選擇的跳開特定的斷路器</p><p>　?。?）反映電氣元件的不正常運行狀態(tài) </p><p>　　電力系統(tǒng)對繼電保護的基本要求 ：速動性，選擇性，靈敏性,可靠性。</p><p>　　第二章 距離保護的要求</p><p>　　2.1 電力系統(tǒng)距離保護&

9、lt;/p><p>　　2.1.1距離保護概念及適用范圍</p><p>　　距離保護是反應故障點至保護安裝地點之間的距離（或阻抗）。并根據距離的遠近而確定動作時間的一種保護裝置。該裝置的主要元件為距離（阻抗）繼電器，它可根據其端子上所加的電壓和電流測知保護安裝處至短路點間的阻抗值，此阻抗稱為繼電器的測量阻抗。當短路點距保護安裝處近時，其測量阻抗小，動作時間短；當短路點距保護安裝處遠時，其測量

10、阻抗增大，動作時間增長，這樣就保證了保護有選擇性地切除故障線路。 </p><p>　　用電壓與電流的比值(即阻抗)構成的繼電保護，又稱阻抗保護，阻抗元件的阻抗值是接入該元件的電壓與 電流的比值：U/I=Z，也就是短路點至保護安裝處的阻抗值。因線路的阻抗值與距離成正比，所以叫距離保護或阻抗保護。距離保護分為接地距離保護和相間距離保護等。 </p><p>　　距離保護分的動作行為反映保護安

11、裝處到短路點距離的遠近。與電流保護和電壓保護相比，距離保護的性能受系統(tǒng)運行方式的影響較小。</p><p>　　距離保護分為接地距離保護和相間距離保護等。距離保護適用于35kv及以上的電壓等級電路。</p><p>　　2.1.2距離保護的時限特性</p><p>　　距離保護一般都作成三段式，第1段的保護范圍一般為被保護線路全長的80％～85％，動作時間為保護裝置

12、的固有動作時間。第Ⅱ段的保護范圍需與下一線路的保護定值相配合，一般為被保護線路的全長及下一線路全長的30％～40％，其動作時限要與下一線路距離保護第1段的動作時限相配合，一般為0．5s左右。第Ⅲ段為后備保護，其保護范圍較長，包括本線路和下一線路的全長乃至更遠，其動作時限按階梯原則整定。</p><p><b>　　2.2 阻抗繼電器</b></p><p>　　阻抗繼

13、電器針對的是線路的阻抗而言，故而分析線路阻抗是非常必要的。通常起動元件采用過電流繼電器或阻抗繼電器。為了提高元件的靈敏度,也可采用反應負序電流或零序電流分量的復合濾過器來作為起動元件。</p><p>　　第三章 距離保護的計算</p><p><b>　　3.1 系統(tǒng)電路圖</b></p><p><b>　　圖3-1</b&

14、gt;</p><p>　　3.2 短路電流計算</p><p>　　當K2點發(fā)生短路時，短路電流的計算如下：最大運行方式下，K2點短路的等值電路圖</p><p>　　圖3-2-1 等值簡化電路圖</p><p><b>　　圖3-2-2</b></p><p>　　最大運行方式下k2短路時，A

15、電站、C電站到短路點的轉移電抗分別為：</p><p>　　XAK=5.333/2+0.75=3.417</p><p>　　XCK=0.292+0.876+0.75+4/2=3.918</p><p>　　A電站、C電站到短路點的計算電抗為：</p><p>　　XJSA=3.417×(2×3/0.8)/100=0.25

16、6 </p><p>　　XJSC=3.918×(2×4/0.8)/100=0.391</p><p>　　查運算曲線圖，得A、C短路電流標幺值為：</p><p>　　IA0.2*=3.175 IC0.2*=2.412 </p><p><b>　　有名值為：</b></p>

17、<p>　　IAK0.2=3.175×15/(37× \* MERGEFORMAT )=0.74KA </p><p>　　ICK0.2=2.412×10/(37× \* MERGEFORMAT ）=0.38KA</p><p>　　最小運行方式下，K2點短路的等值電路圖</p><p><b>

18、　　圖3-2-3</b></p><p><b>　　等值簡化電路圖：</b></p><p><b>　　圖3-2-4</b></p><p>　　最小運行方式下k2短路時，A電站、C電站到短路點的轉移電抗分別為</p><p>　　XAK=0.75+5.333=6.083</p

19、><p>　　XCK=0.292+0.876+0.75+4=5.917</p><p><b>　　計算電抗為</b></p><p>　　XJSA=6.083×3.75/100=0.228 XJSC=5.917×5/100=0.30</p><p>　　查運算曲線圖，得A、C短路電流標幺值為<

20、/p><p>　　IB0.2*=3.433 IC0.2*=2.950 </p><p><b>　　有名值為</b></p><p>　　IAK0.2=3.433×3.75/(37× \* MERGEFORMAT ）=0.201KA </p><p>　　ICK0.2=2.950×5

21、/(37× \* MERGEFORMAT ）=0.23KA</p><p>　　按照上述方法，可求得K3、K4、K5、K6、K7、K8點短路時相應的短路電流。</p><p>　　3.3 距離保護的整定 </p><p>　　（1）距離I段的整定</p><p>　　距離保護Ⅰ段無延時的速動段它應該只反映本線路的故障，下級出口處發(fā)

22、生短路故障時應可靠不動作，所以測量元件的阻抗整定應該躲過本線路末端短路時的測量阻抗來整定。即</p><p>　　其中<1因為距離保護是欠量保護，考慮到繼電器誤差、互感器誤差和參數測量等誤差等因素一般取0.8~0.85</p><p><b>　　是被保護線路的長度</b></p><p>　　是被保護線路單位長度的正序阻抗</p&

23、gt;<p>　　（2） 距離Ⅱ段的整定</p><p>　　1、分支電路對測量阻抗的影響。在距離保護Ⅱ段整定時，類同于電流保護，應考慮分支電路對測量阻抗的影響，如圖所示。</p><p>　　（a）助增分支電路對測量阻抗的影響</p><p>　?。╞）外汲分支電路對測量阻抗的影響</p><p>　　圖中k1點發(fā)生三相短路時

24、，保護1處的測量阻抗為</p><p>　　式中：母線B與短路點之間線路的正序阻抗；</p><p>　?。悍种禂?。在助增分支電路和外汲分支電路中不同。</p><p>　　2、Ⅱ段的整定阻抗。距離保護Ⅱ段的整定阻抗，應按照以下兩個原則進行計算。</p><p>　　（1）與相鄰線路距離保護Ⅰ段相配合。距離Ⅱ段的整定阻抗為：</p&g

25、t;<p>　　式中，為可靠系數，一般取0.8；</p><p>　?。?）與相鄰變壓器的快速保護相配合。距離Ⅱ段的整定阻抗為：</p><p>　　為可靠系數，考慮變壓器阻抗誤差較大，一般取0.7～0.75。</p><p>　　當被保護線路末端母線上既有出線又有變壓器時，距離Ⅱ段的整定阻抗應分別按上述兩種情況計算，取其中的較小者作為整定阻抗。<

26、;/p><p><b>　　3、靈敏度校驗</b></p><p>　　距離保護Ⅱ段，應能保護線路的全長，本線路末端短路時，應有足夠的靈敏度?？紤]到各種誤差因素，要求靈敏系數應滿足</p><p>　　如果不滿足要求，則距離保護1的Ⅱ段應改為與相鄰元件的保護Ⅱ段相配合，計算方法與上面類似。</p><p><b>

27、　　4、動作時間的整定</b></p><p>　　距離保護Ⅱ段的動作時間，應與之配合的相鄰元件保護動作時間大一個時間級差，即</p><p>　　式中為與本保護配合的相鄰元件保護段（x為Ⅰ或Ⅱ段）最大的動作時間。</p><p>　?。?）距離Ⅲ段的整定</p><p>　　1、Ⅲ段的整定阻抗。距離保護第Ⅲ段的整定阻抗，按以下幾

28、個原則計算：</p><p>　　（1）按與相鄰下級線路距離保護Ⅱ段配合時，Ⅲ段的整定阻抗為</p><p>　　可靠系數的取法與Ⅱ段整定中類似，分支系數應取各種情況下的最小值。</p><p>　　如果與相鄰下級線路距離保護Ⅱ段配合靈敏系數不滿足要求，則應改為與相鄰下級線路距離保護的Ⅲ段相配合。</p><p>　?。?）按與相鄰下級變壓器

29、的電流、電壓保護配合整定。定值計算為：</p><p>　　式中為電流、電壓保護的最小保護范圍對應的阻抗值。</p><p>　?。?）按躲過正常運行時的最小負荷阻抗整定。</p><p>　　當線路上的負荷最大且母線電壓最低時，負荷阻抗最小，其值為</p><p>　　式中為正常運行母線電壓的最低值；為被保護線路最大負荷電流；為母線額定電壓

30、。</p><p>　　參照過電流保護的整定原則，考慮到電動機自啟動的情況下，保護Ⅲ段必須立即返回的要求，若采用全阻抗特性，則整定值為：</p><p>　　式中為可靠系數，一般取1.2~1.25；為電動機自啟動系數，取1.5~2.5；為阻抗測量元件（欠量動作）的返回系數，取1.15~1.25。</p><p>　　若采用方向圓特性，必須考慮動作阻抗隨阻抗角的變化，

31、由躲開的負荷阻抗換算成整定阻抗值，整定阻抗可由下式給出,式中為整定阻抗的阻抗角；為負荷阻抗的阻抗角。</p><p>　　按上述三個原則進行計算，取其中的較小者作為距離Ⅲ段的整定阻抗。</p><p><b>　　2、靈敏度校驗。</b></p><p>　　距離保護的Ⅲ段，既作為本線路Ⅰ、Ⅱ段保護的近后備，又作為相鄰下級設備保護的遠后備，靈敏

32、度應分別進行校驗。</p><p>　　作為近后備時，按本線路末端短路校驗，計算式為</p><p>　　作為遠后備時，按相鄰設備末端短路校驗，計算式為</p><p>　　式中為相鄰設備（線路、變壓器等）的阻抗；為分支系數最大值，以保證在各種運行方式下保護動作的靈敏性。</p><p>　　3、動作時間的整定。</p><

33、;p>　　距離保護Ⅲ段的動作時間，應比與之配合的相鄰設備保護動作時間大一個時間級差，但考慮到距離Ⅲ段一般不經歷震蕩閉鎖，其動作時間不應小于最大的震蕩周期（1.5~2s）。</p><p>　　3.4本設計的具體計算</p><p>　　3.4.1距離保護I段的整定計算</p><p><b>　　動作阻抗</b></p>&

34、lt;p>　　對輸電線路，按躲過本線路末端短路來整定,則取=0.85，所以=0.85*10*0.4=3.4Ω</p><p><b>　　(2)動作時限</b></p><p>　　距離保護?段的動作時限是由保護裝置的繼電器固有動作時限決定，人為延時為零，即=0s。</p><p>　　3.4.2距離保護II段的整定計算和校驗</p

35、><p>　　(1)動作阻抗：按下列三個條件選擇。</p><p>　?、倥c相鄰線路34的保護的?段配合</p><p>　　式中，取=0.85, =0 .8，為保護2的?段末端發(fā)生短路時對保護2而言的最小分支系數。當保護2的?段末端發(fā)生短路時，分支系數為：=I12/I34=1于是</p><p><b>　　Ω</b>&l

36、t;/p><p>　　(2)動作時間，與相鄰保護2的?段配合，則</p><p>　　t1"=t2'+Δt=0.5 s</p><p>　　它能同時滿足與相鄰線路34保護配合的要求。</p><p>　　(3) 靈敏性校驗：</p><p>　　/=9.52/3.4=2.8>1.5, 滿足要求。&l

37、t;/p><p>　　3.4.3距離保護III段的整定計算和校驗</p><p>　　(1)動作阻抗：按躲開最小負荷阻抗整定；</p><p>　　Kzq=1,=1.15,=0.83， =1.5，I =1.75KA</p><p>　　ZL·min=0.9Ue/1.732If·max=0.9×35/1.732

38、5;1.75=10.39Ω</p><p>　　=（ ZL·min）/ ( Kzq)=(0.83*10,39) /(1.5*1.15)=5Ω</p><p><b>　　(2)動作時間：</b></p><p>　　斷路器1的動作時間為：= +Δt=1.5+0.5=2 s</p><p>　　斷路器2的動作時間

39、為：t2= +Δt=2.0+0.5=2.5 s</p><p>　　取其中較長者，于是,斷路器1的動作時間為：t1= +Δt=2.0+0.5=2.5 s</p><p><b>　　(3)靈敏性校驗：</b></p><p>　?、?本線路末端短路時的靈敏系數為： /Z12=5/0=∞>1.5 ，滿足要求。</p><

40、p>　　第四章 距離保護的評價</p><p>　　4.1距離保護的優(yōu)缺點和應用范圍</p><p>　　主要優(yōu)點：能滿足多電源復雜電網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Ⅰ段距離保護基本不受運行方式的影響，而Ⅱ、Ⅲ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。</p>&

41、lt;p>　　主要缺點：不能實現全線瞬動。對雙側電源線路，將有全線的30﹪～40﹪的第Ⅱ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，還增設了振蕩閉鎖裝置，電壓斷線閉鎖裝置，因此距離保護裝置調試比較麻煩，可靠性也相對低些。</p><p>　　應用范圍：對不要求全線速動的線路，可作為主保護，否則，可作為相間或接地故障的后備保護。</p><

42、p><b>　　第五章 設計心得</b></p><p>　　本次設計是針對35KV輸電線路在雙回路情況下進行的分析計算和整定的。在進行設計時首先要設計線路圖。然后根據設計要求進行距離保護的整定，并且對其進行靈敏度較驗。</p><p>　　我認為，在這次的課程設計中，在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我通過查找大量資料，與同學探討，以及不

43、懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，通過本次課程設計，我學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。</p><p>　　此次課程設計能順利的完成與同學和老師的幫助是分不開的，在對某些知識模棱兩可的情況下，多虧有同學的熱心幫助才可以度過難關；更與老師的悉心教導分不開，在有解不開的難題時，多虧老

44、師們的耐心指導才使設計能順利進行。</p><p>　　很感謝學校和老師給我們安排了這次課程設計，讓我真正感受到的是合作的重要，許多時候都是組員的討論，老師的指導中的一句半句啟發(fā)了我，就出現的讓人欣喜的結果；理論知識同樣很重要，有些問題都是由于基礎知識掌握不好才出現的。</p><p>　　在此衷心再次感謝老師的悉心教導和各位同學的幫助！</p><p><b

45、>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 崔家佩.《電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動整定計算》.北京：中國電力出版社，2006</p><p>　　[2] 張保會，尹項根.《電力系統(tǒng)繼電保護》（第二版）. 北京：中國電力出版社,2009</p><p>　　[3] 許建安.《繼電保護整定計算》. 北京：中國水利水電出版社，2003</p&