继电保护零序保护课程设计.doc

自动化与电气工程学院继电保护课程设计电力系统继电保护课程设计题目：班级： 电气081姓名： 叶 博 学号：200809050 指导教师：苏宏升 设计时间：2012-03-04评语：成绩1设计原始资料：系统接线图如下图，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。参数为：=115/3kV,5、X1.T1X1.T4=5X0.T1X0.T4=15,X1.T5=X1.T6=15、X0.T5=X0.T6=20,LA-B=60km, LB-C=40km,线路阻抗Z1=Z2=0.4/km,、, 试对1、2、3进行零序保护的设计。1.1具体题目根据所给的资料，对上述系统中的1,2,3处进行零序保护的设计。1.2题目分析所谓零序保护，是指在大短路电流接地系统中发生接地故障后,就有零序电流，零序电压和零序功率出现,利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置的统称。三相电流平衡时，没有零序电流，不平衡时产生零序电流，零序保护就是用零序互感器采集零序电流，当零序电流超过一定值（综合保护中设定）,综和保护接触器吸合，断开电路。零序电流互感器内穿过三根相线矢量和零线。正常情况下，四根线的向量和为零，零序电流互感器无零序电流。当人体触电或者其他漏电情况下：四根线的向量和不为零，零序电流互感器有零序电流，一旦达到设定值，则保护动作跳闸。电力系统正常运行时是三相对称的，其零序、负序电流值理论上是零。多数的短路故障是不对称的，其零、负序电流电压会很大，利用故障的不对称性可以找到正常与故障的区别，并且这种差别是零与很大值得比较，差异更为明显。所以零序电流保护被广泛的应用在110KV及以上电压等级的电网中。2保护方式的确定2.1 保护1的运行方式分析保护1的最小运行方式就是指流过保护1的电流最小即是在G1和G2只有一个工作，变压器T5、T6两个中有一个工作时的运行方式，则 =（+）； (2.1)将数据代入式2.1中可得=10最大运行方式就是指流过保护1的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、T6两个都同时运行的运行方式，则：=（+） (2.2)将数据代入式2.2中，可得=52.2 保护2的运行方式分析对于保护2，它的最小运行方式就是指流过保护2的电流最小即是在G3和G4只有一个工作时运行，则：=（+） (2.3)将数据代入式2.3中，可得=13最大运行方式就是指流过保护2的电流最大即两个发电机共同运行，则：=（+） (2.4)将数据代入式2.4中，可得=6.52.3 保护3的运行方式分析保护3的最小运行方式就是指流过保护3的电流最小即是在G1和G2只有一个工作时运行的运行方式，则：=（+） (2.5)将数据代入式2.5中，可得=10最大运行方式就是指流过保护3的电流最大即两个发电机共同运行，则：=（+） (2.6)将数据代入式2.6，可得=52.4 保护4的运行方式分析保护4的最小运行方式就是指流过保护4的电流最小即是在G3和G4只有一个工作，变压器T5、T6两个中有一个工作时的运行方式，则：=（+） (2.7)将数据代入式2.7，可得=13最大运行方式就是指流过保护4的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、T6两个都同时运行的运行方式，则：=（+） (2.8) 将数据代入式2.8，可得 = 6.5 3 零序电流保护的配置和整定将本题中的系统简化成三序电压等值网络，即正序网络，如图1；负序网络。如图2；零序网络，图3。 图1 正序网络 图2 零序网络图3 负序网络3.1 零序I段的配置和整定 零序电流I段按照躲开下级线路出口处单相或两相接地末端短路时可能出现的最大零序电流3I0.max和躲开断路器三相触头不同期合闸时出现的最大零序电流3I0.unb以及非全相运行状态下发生系统震荡时所出现的最大零序电流来整定。经分析，B母线单相接地短路时，故障端口正序阻抗: (3.1)将数据代入式3.1，可得=12.67.同理，可计算得: 所以故障端口的零序电流为：=2.01(KA)；所以B相单相接地短路时流过保护1、4的零序电流分别为： =1.82=0.199(KA)； I0.4=1.82=0.282(KA);同理得出：B母线两相接地短路时流过保护1、4的零序电流分别为：I0.1= 0.147(KA)；I0.4= 0.209(KA)；所以I0.1.max1=0.199(KA)，I0.4.max1=0.282(KA)；故零序I段整定为： =3I0.max.1krelI (3.2)将数据代入式3.2中，其中krelI=1.2为电流系数，得到:=0.717(KA) =3I0.max.4krelI (3.3)将数据代入式3.3中, 其中krelI=1.2为电流系数，可得=1.014(KA)同理可得：IIset.2=1.173(KA)；IIset.3=1.452(KA)；3.2 零序II段的配置和整定先求保护1的分支系数：=1+=1+ :对,当只有一台发电机变压器组运行时最大，有=+=88.07（）；当两台发电机变压器组运行时最小，有=+=80.04（）;对于则按照同上述叙述，有：当、只有一台运行时最大，=24（）；当、两台全运行时最小，=12（）。可得：保护1的最大分支系数=1+=1+=8.5,保护1的最小分支系数=1+=1+=4.975。同理可得：=7.45；=3.775.3.2.1 保护1的零序II段保护的整定保护1的零序II段定值为： (3.4)将数据代入式3.4，可得Iset.1II=0.336KA校验灵敏度：经过计算可得，母线B接地故障流过保护1的最小零序电流：灵敏系数： 1.3.3.2.2 保护4的零序II段保护的整定保护4的零序II段定值为： (3.5)将数据代入式3.5，可得，Iset.4III=0.368KA校验灵敏度：经过计算可得，母线B接地故障流过保护4的最小零序电流：I0.min=0.263 灵敏系数： 1.3;3.3 零序III段的配置和整定假设保护1、2、3和4处都装设零序III段电流保护。则：tIII1=0.5s，tIII2=0s，tIII3=0s，tIII4=0.5s；保护2和3处都配置一个时间为0s的定时限过电流保护装置，保护1和4处各装置一个延时为0.5s的定时限过电流保护装置。下面分别对个保护进行电流整定。3.3.1 保护1的零序III段整定计算：B母线的三相短路电流：=11536.5+7+24=1.77(KA)因为是110kv线路，可不考虑非全相运行情况，按躲开末端最大不平衡电流整定。则 (3.6) 将数据代入式3.6可得，=0.0885（KA） (3.7)将数据代入式3.7可得，=0.111(KA)作为近后备保护 满足要求作为远后备保护 满足要求3.3.2 保护2的零序III段整定计算：A母线的三相短路电流：=11536.632+4.1+40=1.188(KA)因为是110kv线路，可不考虑非全相运行情况，按躲开末端最大不平衡电流整定。 (3.8)将数据代入式3.8中，可得=0.0559（KA） (3.9)将数据代入式3.9可得，=0.0669（KA）作为近后备保护 满足要求同理：对保护3进行整定，且灵敏系数均满足要求。综上可知：在零序电流保护的配置和保护中，保护1和保护4均有I段、II段和III段，而保护2和保护3只配置III段保护，整个系统的安全稳定运行。结 论本次课程设计，是整定题目所给系统的零序保护，零序保护有零序电压保护，零序电流保护和零序功率保护，本次设计着重考虑零序电流保护。在设计的第一部分主要是对题目进行了分析，介绍了零序保护的概念及其作用和工作机理。在第二部分主要四段的保护方式的确定。第三部分主要是零序电流保护的整定，计算了零序保护的灵敏度，零序电流，对于保护1,2,3进行了三段整定。并且对其是否满足要求进行了分析。在第三部分的最后对每部分保护设置几段保护进行了说明。零序保护是电力系统中常用的一种保护手段，在实际的操作中有着广泛的应用零序过流保护不反应三相和两相短路，在正常运行和系统发生振荡时也没有零序分量产生，所以它有较好的灵敏度。但零序过流保护受电力系统