继保整定计算课程设计报告

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1、课程设计报告（ 2021 - 2021 年度第 1 学期）名 称：继电保护整定计算院 系：电气与电子工程学院班 级：学 号：学生：指导教师：肖仕武、薛安成 设计周数：_两周成 绩：日期：2021 年 1 月 7 日可修编.一、课程设计的目的与要求1 课程设计的目的1.1 稳固?电力系统继电保护原理?课程的理论知识，掌握运用所学知识分析和解决生产实际问题的能 力。1.2 通过对国家行业公布的有关技术规程、规和标准学习，建立正确的设计思想，理解我国现行的技 术政策。1.3 初步掌握继电保护设计的容、步骤和方法。1.4 提高计算、制图和编写技术文件的技能。2 课程设计的要求2.1 理论联系实际。对书

2、本理论知识的运用和对规程、规的执行必须考虑到任务书所规定的实际情况， 切忌机械地搬套。2.2 独立思考。在课程设计过程中，既要尽可能参考有关资料和主动争取教师的指导，也可以在同学 之间展开讨论，但必须坚持独立思考，单独完成设计成果。2.3 认真细致。在课程设计中应养成认真细致的工作作风，克制马虎潦草不负责的弊病，为今后的工 作岗位上担当建立任务打好根底。2.4 按照任务书规定的容和进度完成。二、设计正文1 某一水电站网络如下图。1发电机为水轮立式机组，功率因数为0.8、额定电压6.3kV、次暂态电抗为0.2、负序阻抗为0.24；2水电站的最大发电容量为2x5000kW,最小发电容量为5000k

3、W,正常运行方式发电容量为2x5000kW；3平行线路L1、L2同时运行为正常运行方式；4变压器的短路电压均为10%，接线方式为Yd-11,变比为38.5/6.3kV。5 负荷自起动系数为 1.3 ；6保护动作时限级差At = 0.5s ；7线路正序电抗每公里均为0.4 Q,零序电抗为3倍正序电抗；试求：1 确定水电站发电机、变压器相间短路主保护、后备保护的配置方式；2确定6QF断路器的保护配置方式，计算它们的动作定值、动作时限，并进展灵敏度校验；3确定平行线路L1、L2的1QF、3QF相间短路主保护和后备保护，计算它们的动作定值、动作时限， 并进展灵敏度校验；4 假设平行线路 L1、L2 两

4、侧配置有三相重合闸，计算三相重合闸装置的整定值。5继电保护6QF的接线图及展开图。1对于水电站发电机，相间短路保护的主保护采用纵联差动保护，远后备保护应配置低电压启动 的过电流保护或者复合电压启动的过电流保护。对于变压器，相间短路的主保护采用纵联差动保护，并配 置复合电压启动的过电流保护或者低电压闭锁的过电流保护作为远后备保护。2系统等值电路的参数标么值选取：S = 6.3mva , U = 38.5kV，各局部等值参数如下:BB发电机：X ” = X ” -二=0.2 X 6.3 = 0.202 G*N S5/0.8NU 2 S变压器：X = X - TN - -B = 0.1T *N S

5、U 2TN B输电线路：X = X = r-1-九=0.4X40x-6= 0.068L1*L2*U 238.52Bcr/c OX= r -1 - -B = 0.4 X 56 x= 0.095L3*U 238.52Bcr伍2X = X= r -1 - -B = 0.4 X18 X= 0.031L 4* L 5*U 238.52B系统等值阻抗图如下：VVA0.2020.10.0630.095WXA0.031AB10.202vW0.10.060vW0.0316QF 断路器位于双侧电源线路 CD 的首端，与无穷大电网连接，运行方式变化大，三段式电流保护仅 能配置丨段保护作为线路的主保护。电流丨段：按躲

6、过本线路末端发生短路时的最大短路电流整定。D 节点最大短路电流：1Sk.maxX -0.5X + 0.5 X + 0.5 X+ X3UG*T *BC*CDB二 0.3374kA6.3詁3 x 38.5x(0.101+ 0.05+0.034+ 0.095)动作定值：11 二KI I二 1.2x0.3374二0.4049kAset 6rel k .maxti = Os电流速断保护保护围校验：Lmin6(UrU 2 1(38.538.52)B-Z沪O.286O x12 IiE* S JO.42 x O.4O496.3丿Z = X +0.5X +0.5X= 0.202 + 0.05 + 0.034 =

7、 0.2860E *G*T *BC*不满足要求电流II段：保护围延伸至下级线路，与下级线路电流I段配合。末端节点最大短路电流：k.max1SX -=BO.5X + O.5X + O.5X+ X + X3UG*T *BC*CD DNB6.33 x 38.5x(0.101+ O.O5+O.O34+ O.O95+ O.O31)= 0.3038kAII 段动作定值:Iii = KiiKi I= 1.1X1.2xO.3O38 = O.4O1OkAset 6rel rel k maxt ii = ti + A t = O.5s灵敏性校验：731s=XBk.min 2 X + O.5X + O.5X+ X3

8、UG*T *BC*CDB6.3.-3=O.1986kA2 3 x38.5x(O.2O2 + O.O5+O.O34 + O.O95)Kii =- k .min 1.3seni iiset6不满足要求相应分析：电流I段保护和电流II段保护围校验均不满足要求。由于系统运行方式变化大，一般的电 流保护不满足灵敏性与可靠性的要求，且末端仍有一段线路，故配置距离保护作为线路的主保护和后备保护。距离保护丨段：整定阻抗ZI二KiL r二0.8x 56 x 0.4二17.920set 6 rel CD动作时限ti二0s6距离保护II段：整定阻抗Zii 二 Kii (L r + Ki L r)二 0.8x (56

9、x 0.4+0.8 x18 x 0.4)二 22.5280set 6 rel CD rel DNZ ii22.528灵敏度校验：Kii 二十6 二一.一二 1.007 1.5Z 56 x 0.4CD远后备 Ksen(2)86.14Z iiiset6二二 2.91 1.2Z + Z56 x 0.4 +18 x 0.4CD DN灵敏度满足要求，且tn二0 + 0.5二0.5s6综上，由于系统运行方式变化大，选用一般的过电流保护可能岀现没有保护围的情况，所以6QF断路 器配置距离丨段和I段保护分别作为线路的主保护和后备保护，灵敏度和可靠性经历证符合要求。(3) 由上，易知系统运行情况变化大，一般的电

10、流保护均无法满足要求，故采用距离保护，而距离保护II段在双回线并列运行时线路末端短路时易误动，故配置距离保护丨段和I段。以1QF为例，整定计算如 下：距离保护丨段：整定阻抗Zi二Ki L z二0.8 x 40 x 0.4二12.80set 1rel BC 1动作时限ti二0 s距离保护I段：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定0.95U二NLBC .miniLBC .max0.95 x 1.5sen(1)Z40 x 0.4BCZi86.14远后备Kset1二 2.243 1.2 sen(2)Z +Z40 x 0.4 + 56 x 0.4BC CD灵敏度满足要求，且I段动作时间：tin = tm

11、+At二1s163QF的整定计算过程和结果与1QF样。(4)按最不利情况考虑，本侧先跳闸，对侧保护延时跳闸，那么先跳闸一侧重合闸装置ARD的动作时间整定为：t (t +1+1 +1) (t+1) 0.81.5 sARDpr.2QF.2u裕度pr.1QF.1其中，爲和爲是先跳一侧保护动作时间和断路器动作时间，仁和也是后跳一侧保护动作时间和断路器动作时间， t 是故障点灭弧和周围去游离时间， t 是保存的裕度时间。u 裕度取典型值1 s。(5)6QF的接线图如下列图所示。第I 段距离保护由电流继电器KA1、KA2、中间继电器KM和信号继电 器KS1组成。第II 段距离保护由电流继电器KA3、KA4

12、、时间继电器KT1及信号继电器KS2组成。第III段 距离保护由电流继电器KA5、KA6、KA7、时间继电器KT2 及信号继电器KS3组成。其中，电流继电器KA7 接于A、C两相电流之和的中性线上，相当于B相继电器，那么第III段距离保护组成了三相式保护。展开图如下列图所示。2 110kV 双电源环形网络如下图。1线路AB、BC、AC的最大负荷电流分别为230A、150A、230A，负荷的自起动系数为1.5；2 网络中各线路采用带方向或不带方向的电流电压保护、零序电流保护或距离保护，变压器采用纵联 差动保护作为主保护，变压器为丫 d11接线；3发电厂的最大发电容量为3x50MW，最小发电容量为

13、1x50MW2台发变组停运；4各变电所引岀线上的后备保护动作时间如图示，后备保护的时限级差At二0.5s ；5线路的电抗每公里均为0.4 Q，忽略电阻；6电压互感器的变比110/0.1,AB、AC线路电流互感器变比300/5，其它参数如下图。7 电源 S3 的短路容量为 2000MVA。试求：1 确定继电保护 1、2、3、4、5、6的保护配置方式，以及它们的动作定值和动作时限，进展灵敏度 校验；2 给岀继电保护 1、2、3、4、5、6最终的继电保护定值清单；3 对本网络所配置保护进展评价总结。BG3G2G13CikM矶=10.5%-1.5S3x50AfSrCOSflP =0.9 = 0.129

14、右 OMiy= 10 3%呵皿IlOOA/tr 吐= 10.3%2価囲40kMLQF巧=10.5% A 1.25满足要求163QF ：与5QF 距离保护丨段配合Ziiset.3=Kii (Z+ Zii )= 0.8x(12 +16)= 22.40rel BCset .5按躲过母线C处变压器电压侧岀口短路整定，此处分支系数Kc3.minZ + Z + Z=ABBC:ZACAC =48 = 2.420Zii = Kii (z+ K Z ) = 0.8x(12+2.4x13.89)= 36.27(0)set.3rel BCc 3.min TC取较小者，Zii = 22.40 tii = ti + A

15、t = 0.5sset.3set .3set .5Z ii22.4灵敏度校验：Kii =严=1.87 1.25 满足要求sen.3Z12AB4QF ：与2QF 距离保护丨段配合Zii = Kii (+ Zi )= 0.8x(12 +12.8)= 19.840set .4rel BC set .2按躲过母线B处变压器电压侧岀口短路整定，分支系数K = 0.633b2.minZii = Kii (z+ Kx0.5Z )= 0.8x(12 + 0.633x0.5x69.43)= 23.780set .4rel BC 1.minTB分支系数详细计算过程见附录取较小者，Zii = 19.840 tii

16、= ti + At = 0.5sset.4set.4set .2Z II19.84灵敏度校验：Kii = = 1.65 1.25 满足要求sen.4 Z12BC6QF ：与 4 QF距离保护丨段配合z 二 Kii(Z+ k ZI )= 0.8x(20 + 7.29x9.6)= 75.490set.6rel ACb.min set .4按躲过母线C处变压器电压侧岀口短路整定，此处分支系数“ Z + Z + Z 481 “K =ABBC AC = 1.71c6.minBC ABZii = Kii(Z + K Z )= 0.8x(20+1.71x13.89)= 35.000set.6 rel ACc

17、 6.min TC取较小者，Zii = 35.000 tii = ti+ At = 0.5sset.6set .6set .4灵敏度校验：Kii =盔sen.6 ZAC35.0020=1.751.25满足要求距离III段：5QF：按照躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定ZLAC.min= 248.5100.9 匕 0.9 x110 N 1.5满足要求3QF:按照躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定ZLBC.min凹巴=381.050v3 x 0.15考虑自启动系数与返回系数后ZI =LBC.minset .3 K K K rel ss re381.051.2 x1.5 x1.2=176.41(0)动作

18、时间 tin 二maxi + At,tiii +AtL2.0sset .3Cset .5近后备灵敏度校验Kni二勢二17641二14.70 1.5满足要求 sen(l).3Z12BC远后备灵敏度校验K m 二红二17641二5.51 1.2满足要求sen (2).3 Z +Z 12+20BC AC1QF：按照躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定ZLAB.min0.9Umax0.9 x110 1.5 满足要求sen(1).1Z16AB远后备灵敏度校验Kiii= 勢 =11505 = 4.11 1.2满足要求sen(2).1 Z +Z16+12AB BC2QF、4QF与6QF与上一样。BSB0.502

19、kA，环网采用中性点直接接地方式，因此可配置零序电流保护来反映接地故障。零序电流保护涉及阻抗，取基准值：S = 100MVA , U = 115kVBBU2线路：X = X = 0.4x40 = 160 X = X = 16/ B = 0.121AB1AB2AB1*AB 2*SBU2X = X = 0.4x30 = 120 X = X= 12/y = 0.091BC1BC2BC1*BC2*SBU2X = X= 0.4 x 50 = 200 X = X = 20/ b = 0.151AC1AC2AC1* AC2*SBX=3x0.4x40=480 X=3X=0.363AB0AB 0*AB 0*X

20、=3x0.4x30=360 X =3X =0.273BC 0BC 0*BC 0*X 二 3 X 0.4 X 50 二 600 X二 3X二 0.453AC0AC 0*AC0*发电机：X 二 X 二 X 二0.129x100x0.9/50二0.232G1*G 2* G 0*变压器：XTA1=XTA2=XTA3=匹 x 匹=25.41Q100 60X=X=25.41/1152 = 0.192 X100二 X 二 0.192TA2(0)*TA3(0)*10.5 1102X=X-X- 63.5250TB1TB2100 20X=X1152-63.525 /- 0.480 X- 0.480TA1*TA 2

21、*TA3*TB1*TB 2* 100 TB2(0)*XTC=105 X 匹=12.7050100 100X=12705/w=0.096 X=0.096TC(0)*TC*系统等值阻抗序网图如下图2 负序序网图aAAAQ.363g卜-Hi10.480VW0.192AV0.192vW0.453VW0.096图3 零序序网图零序丨段：母线 B 处出现短路故障时，由序网图计算出等值阻抗为X - X - 0.124 X - 0.143 2(1)2(2)2(0)出现单相接地故障时，I -1 1-2.558I =f(o)X + X + X 0.124 + 0.124 + 0.1432(1) 2(2)2(0)出

22、现两相接地故障时，I-11-5.263I =f (1) X + X 1/X 0.124 + 0.124/0.1432 (1)乞2(0)X0.124=I2(2)= 5.263 x= 2.444f (0)f (1)X + X0.124 + 0.1432(2)2(0)取较大值 If(0) =2.558，流过保护 1、4处的最大零序电流为丁0.4800.273=I xx= 0.7710.1 f(0)0.480+0.2040.273+0.3630.4800.3630.4=I xx= 0.1.025f (0)0.480 + 0.204 0.273 + 0.363Iiset.1整定值为，二 ki x 3I

23、I 二 1.2 x 3 x 0.771x 0.502 二 1.393kA rel 0.1 BIiset.4二 ki x 3IIrel 0.4 B二 1.2 x 3 x 1.025 x 0.502 二 1.852kA母线 A 处出现短路故障时，ti 二 ti 二 0s14由序网图计算岀等值阻抗为二 X 二 0.088 X 二 0.0732(2)2(0)出现单相接地故障时，f(0)_ X+X + X2(1)=4.0160.088 + 0.088 + 0.0732(0)出现两相接地故障时，f _ X_+x_TrX2(1) 2(2)2(0)0.088 + 0.088/0.073 7.813X 0.08

24、8=I 2(2)= 7.813 x= 4.274f (0)f (1)X + X0.088 + 0.0732(2)2(0)取较大值 (0)=4.274，流过保护2、5处的最大零序电流为,0.096整定值为，0.484=I xx= 0.4820.2 f (0)0.096 + 0.316 0.484 + 0.5170.0960.5170.5 打()% 0.096 + 0.316 % 0.484 + 0.517 一 0.515Iiset.2=ki x 3I I = 1.2x 3 x 0.482x 0.502 二 0.871kA rel 0.2 BIiset.5二 ki x 3I Irel 0.5 B二

25、 1.2 x 3 x 0.515 x 0.502 二 0.931kAti 二 ti 二 0s25母线C处岀现短路故障时，由序网图计算岀等值阻抗为X 二 X 二 0.087 X 二 0.0952、(0)I1= 1= 3.717f(0) X + X + XX(1)X(2)X(0)0.087 + 0.087 + 0.095.1丄/出现两相接地故障时，I -1= 17.552出现单相接地故障时，I =f X + X/ X0.087 + 0.087/0.095X0.087=Ig = 7.552 x= 3.610f(0)f(1)X + X0.087 + 0.095X(2)X(0)取较大值If (0)=4.

26、274，流过保护3、6处的最大零序电流为,0.0960.459=I xx= 0.4520.3f(0) 0.096 + 0.286 0.459 + 0.4900.0960.490=I xx= 0.483o.6f(0) 0.096 + 0.286 0.459 + 0.490整定值为，Iiset.3=ki x3I I =1.2x3x0.452x0.502=0.817kArel 0.6 BIiset.6= ki x 3I I0.6 Brel二 1.2 x 3 x 0.483 x 0.502 二 0.873kAti3=ti = 0s6零序II段:灵敏度校验，Illset.1kiiTreIiset.311

27、5 x 0.873 = 1.004kA1k1.b.min母线B接地故障流过保护1的最小零序电流为,I= 0.616x0.502 = 0.309kA0.min灵敏度系数为，3I3x 0.309k 0.min AV0.424 ohmVW0.151LElg二口 -JS7AVW0.091vw-0.121Tvw-0.091VW0.424 ohmC 1.0 VW0.1416 ohm-卜卜AAAC i.g7、卜卜VW-根据简化结果可求得I1、I2、I3的值，继而可得1QF的距离保护II段的分支系数为4QF的距离保护II段的分支系数为6QF的距离保护II段的分支系数为kb1.minkb4.minkb6.minI2I1I2I3I3AC