电力系统继电保护课程设计

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1、电力系统继电保护课程设计目录第一章 设计任务书1.1 原始材料.21.2 设计任务.5第二章 馈线保护配置与整定计算 2.1 馈线保护7 2.2 变压器保护10 2.3 电容器保护13第三章 原理图和张开图 3.1 原理图.15 3.2 展开图.17参考文献18第一章 设计任务书1.1、原始资料1 YN,d11牵引变压器基础数据变 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

2、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(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

3、信号()45差流速断保护可靠系数1.2牵引变压器变比420MVA牵引变压器涌流倍数52 并联电容补偿装置基础数据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5A相并联电容器组容量() (4并4串连接)1600过电压保护返回系数0.95B相并联电容器组容量() (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1.2A相电容器组CT变比10电流保护

4、返回系数0.95B相电容器组CT变比10差电压保护返回系数0.95A相电容器组额定电流(A)38.1电容器组同型系数1B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1.53 A相馈线保护(下行) 基础数据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

5、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(不计复线牵引网互感)4 B相馈线保护(上行) 基础数据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)2405.344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

6、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(不计复线牵引网互感)一系统接线图1.牵引变电所示意图1QS1TA11TA21TA31TA4计量测量 遥控过流差动12QF27.5kVN11QS5TA9TA13QF零序电流3TA9QS5QF9TA211TA1过流11TA2差动18TA115TA115TA218TA2

7、11QF10QF9QF8QF7QF13QS14QS15QS16QS17QS18QS19QS20QSMMMM分区亭分区亭MMMM110kVBA注：图中仅画出了一台牵引主变压器。2.并联电容补偿装置25TA2TR22TR122TA113QF21TA1275kV（A）21TA222TA226TA4TR24TR124TA114QF23TA1275kV（B）23TA224TA21.2 设计任务(1)完成主变、并联电容补偿装置、馈线保护的配置方案设计；(2)完成主变、并联电容补偿装置、馈线保护的整定计算；(3)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；注1：展开图需包括电流电压回路接线图、

8、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。第二章 馈线保护配置与整定计算由于不同厂家生产的保护实现方式与动作特性的不同，配置方案与整定计算也就不同，但配置与整定的基本原则相同。2.1、交流牵引负荷的特点(1)移动负荷，大小随时变化，这主要与线路情况，机车类型，列车重量和运行速度有关。 (2)负荷电流大，馈线电流可在0到600800A的极宽范围内变化，双机牵引更高；有些线路高达20003000A(3)单边供电时，供电臂的长度为2030km；双边供电时，复线为4050km，单

9、线为6070km。(4)线路单位阻抗大于普通输电线路阻抗，0.5465(5)距离长，单位阻抗大，在最小运行方式下牵引网末端短路时，电流数值较小，有时可与最大负荷相比，采用一般保护很难满足灵敏度的要求。(6)空载投入机车变压器时产生励磁涌流，含有大量的二次谐波，其幅值可达到500600A； (7)牵引状态下机车的电流的相位角为2540，启动时55 60，再生时可达901200。(8)正常负荷下，功率因数为0.8左右。(9) 机车的电流是非正弦的,含有大量高次谐波。三次谐波含量最高为2030。(10)牵引负荷是两个单相负荷，在三相系统中造成三相负荷不对称，不适用利用复序分量保护。 (11)牵引网短

10、路电流波形基本上是正弦的（机车退出工作），三次谐波含量不超过23 。2.2、馈线保护1. 电流速断保护l 动作电流按被保护范围末端的最大短路电流整定： =-可靠系数-最大短路电流-电流速断整定值l 动作时限：考虑与电力机车断路器跳闸时间配合，机车保护动作时限一般0.060.08s。l 保护范围校验：最小保护范围线路全长的15 20 A相馈线整定整定值 =1.31656.321=2153.22A动作时限取 =0.1s由表 A相馈线保护(下行) 基础数据 可得：最小运行方式牵引网近端15%处短路电流为2295.743A。2295.743A=2153.22A可见，最小保护范围大于全长的15%，电流速

11、断能满足保护的要求。B相馈线整定整定值 =1.31978.171=2571.62A动作时间 =0.1s由表三可得：最小运行方式牵引网近端15%处短路电流2405.344A2满足要求2.二次谐波制动的比率差动保护 l 动作电流一般按变压器额定电流的0.2-1倍整定，需考虑接线系数。 =l 灵敏度校验按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灵敏度校验。=2=0.5=0.5104.98=52.49A=33.832满足要求3.三相低电压过电流保护（110kV侧）l 动作电流：一般按躲过变压器额定电流整定 为本线路的额定电流=104.98=132.606Al 灵敏度校验:按最小运行方式下变

12、压器低压侧发生两相短路的短路电流进行灵敏度校验。 =l 动作电压:一般按躲过母线最低工作电压整定。 =240004=96000Vl 灵敏系数:电压元件的灵敏系数按最大运行方式下，相邻元件末端发生三相金属性短路时，保护安装处的最大残压来效验。 l 动作时限:与变压器低压侧单相低电压过电流保护配合。=104.98=132.606A=11.5981.3=76.19KVt=0.6s4.单相低电压过电流保护（27.5kV）l 动作电流：一般按躲过变压器额定电流整定 为本线路的额定电流=422.11=533.19Al 灵敏度校验:按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灵敏度校验。 =l 动

13、作电压:一般按躲过母线最低工作电压整定。 =24000Vl 灵敏系数:电压元件的灵敏系数按最大运行方式下，相邻元件末端发生三相金属性短路时，保护安装处的最大残压来效验。l 动作时限 =422.11=533.19A=19.05KVt=0.1s5.零序过电流保护由于负荷为单相负荷，线路不设零序保护，变压器110kV侧中性点接地时设置零序过电流保护。l 动作电流：按70%的额定电流整定。=70%=104.980.7=92.82A6.过负荷保护l 动作电流:按额定电流整定。=422.11=533.19Al 动作时限：较长，一般取9s。7.重瓦斯保护当变压器内部故障时，在故障电流和故障点电弧的作用下，变

14、压器油和其他绝缘材料会受热分解，产生大量的气体。根据气体排除的多少可以设置瓦斯保护。重瓦斯保护动作于跳开变压器各侧断路器。8.主变过热保护 主变通风启动信号： ； 主变通风停止信号： ；2.3电容器保护A相与B相相同1.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。l 动作电流：按躲开电容器投入时产生的最大涌流进行整定。 =5104.98=718.28Al 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。 =1.5=1.991.52.过电流保护用于电容器组内部故障，接地故障保护，也作电流后备。 l 整定原则1.电容器组电容有10%的偏差，使负荷增大；2电容

15、器允许1.3倍额定电流长期运行；3.合闸涌动不误动。=1.4=1.438.1=58.95Al 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。 =24.241.2l 动作时限：躲过并补装置的最大合闸涌流,取0.5s3.谐波过电流保护l 动作电流：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。=47.625Al 动作时限：120s4.差电流保护l 动作电流：按投入电容器组产生的涌流可能造成的不平衡电流整定。 =5 - 并补投入时涌流有效值 =538.1=190.5A=-可靠系数取1.3 ，-同型系数取1 ，-流互最大允许误差取0.1=1.310.1190

16、.5=24.765Al 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。=1.2=1.541.2动作时限：0.1s5.差电压保护l 动作电压：1.确定电容器组故障后由熔丝切除的电容器台数K，此时故障电容器组端电压可能上升到1.1倍额定电压。2.计算故障电容器组和非故障电容器组的电压差值。3.考虑一定的灵敏系数，计算动作电压。动作方程： 并补装置两组串联电容器之差电压基波分量； 差压定值； 定值计算：确定电容器组中故障电容器端电压超过1.1倍额定电压时，熔断器已切除电容器的台数K。 由 算出，取=4； 并联电容器数； 串联电容器

17、数； 补偿度，一般取0.12-0.13； 母线最高电压； 电容器额定电压；计算差压： 计算定值： 式中： 灵敏系数，取1.5；动作时限：=0.1S6.低电压保护l 动作电压：一般按额定电压的50%-60%整定=0.638.1=22.86Al 动作时限：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.7.过电压保护l 动作电压：一般按额定电压的110%-130%整定。=1.338.1=49.53Al 动作时限躲过牵引网可能发生的瞬时过电压，取1-2s.第三章 原理图和展开图3.1原理图1.采用机电型继电器的电流保护原理接线图工作原理说明： LJ是电流继电器，ZJ是中间继电器，SJ是

18、时间继电器，XJ是信号继电器。1是电流速断保护，2是过电流保护。当馈线电流大于电流速断的整定值时，电流速断保护动作，经中间继电器作用于信号使断路器跳开；当馈线电流过负荷时，即电流大于过电流保护整定值，过电流保护动作，为了与速断保护相配合经时间继电器延时，再作用于信号继电器跳开断路器。2.距离保护原理接线图工作原理： 当馈线在距离保护I段保护范围内故障时，即计算阻抗在保护四边形内，1号继电器ZKJ动作，经中间继电器作用于信号继电器使断路器跳开；当距离保护I段不动作，故障处又在距离保护II段范围内，2好继电器动作，与I段配合经时间继电器延时作用于信号继电器跳开断路器。3.2展开图1.交流电流展开图2.直流电流展开图3.距离保护交流展开图4.距离保护直流展开图参考文献1. 贺家立，宋从矩，电力系统继电保护，水利电力出版社，1994年10月2. 潘启敬，牵引供电系统继电保护，中国铁道出版社，1996年6月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1月 第19页