继电保护的设计实训

1、双侧电源的35KV线路继电保护的配置及整定计算2011指导老师2666双侧电源的35KV线路继电保护的配置及整定计算电气工程及其自动化化150774734710810617124物理与电子信息工程系1552011学生余长庚何启杯2008级III双侧电源的35KV线路继电保护的配置及整定计算摘 要本文设计双侧电源的35KV线路继电保护的配置及整定计算。随着科学技术的飞速发展，继电保护器在35kV变电站中的应用也越来越广泛，它不仅保护着设备本身的安全，而且还保障了生产的正常进行，因此，做好继电保护的整定对于保障设备安全和生产的正常进行是十分重要的。整定计算是决定保护装置正确动作的关键环节，要满足继

2、电保护和安全自动装置可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，在不满足时应合理取舍。 本设计包括线路继电保护的配置、系统的等值计算、短路电流的计算及整定计算。加强继电保护管理，健全沟通渠道，加强继电保护定值整定档案管理是提高继电保护定值整定的必要措施。关键词：线路继电保护；短路故障；继电保护整定计算 。 ABSTRACTThis design of bilateral power supply 35KV line configuration and relay setting calculation. With the rapid development of science and techno

3、logy, 35kV substation relay protection device in the application of more and more widely, not only protect the safety of the device itself, but also protect the normal production, so do the relay protection tuning equipment for safety and protection of normal production is very important. Setting ca

4、lculation is to determine the correct action to protect the key installations to meet the reliability of relay protection and automatic safety devices, selectivity, sensitivity, speed and mobility requirements should be a reasonable trade-off does not meet. The design includes the line relay configu

5、ration, the system equivalent calculation, short-circuit current calculation and setting calculation. Enhanced relay protection management, improve communication channels to enhance value setting relay records management is to improve the relay setting value setting the necessary measures.Key words:

6、 Circuit protection; fault; relay setting calculation.目 录摘要ABSTRACT1前言 12方案设计 2 2.1设计任务 2 2.2方案论证 2 2.3纵联保护的优缺点 32.4结论 33.线 路 继 电 保 护 的 配 置 及 整 定 计 算 3 3.1对电力系统继电保护的基本要求 4 3.2 35kV线路保护配置原则 4 3.3 线路保护整定计算 54继电器规格、型号 124.1断路器参数选择 134.2 电压互感器的参数选择134.3 电流互感器的参数选择144.4 继电器的选择144.5保护屏的设备表 155、XL-1,XL-4继电

7、保护展开图165.1 XL-1继电保护展开图 165.2 XL-4继电保护展开图 165.3平面布置图 176、课程设计总结187、参考文献1919本科生课程设计1 前 言电力系统运行中常会出现故障和一些异常运行状态，而这些现象会发展成事故， 使整个系统或其中一部分不能正常工作，从而造成对用户少送电、停止送电或电能质量降低到不能容许的地步，甚至造成设备损坏和人身伤亡。而电力系统各元件之间是通过电或磁建立的联系，任何一元件发生故障时，都可能立即在不同成度上影响到系统的正常运行。因此，切除故障元件的时间常常要求短到1/10s 甚至更短。而这个任务靠人完成是不可能的，所以要有一套自动装置来执行这一任

8、务。继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围（这是首要任务），还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,实现微机保护装置的网络化。这样，继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多，对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确，大大提高保护性能和可靠性。2 方案设计2.1设计任务(1)选出线路XL-1A侧,XL-4线路电流互感器变比.(2)选出线路XL-1A侧,XL-4线路保护方案并作出整定计算.(3)选出所需继电器的规格,型号.(4)绘制出XL-1,XL-4继电保护展开图.(

9、5)变电所A母线的两条引出线XL-1,XL-4共用一快保护屏,并按中心线对称布置,绘制出屏面布置图及设备表.（6）写出说明书2.2方案论证(1)电流保护的优缺点： 电流速断保护只能保护线路的一部分，限时电流速断保护只能保护线路全长，但不能作为下一段线路的后备保护，因此必须采用定时限过电流保护作为本线路和相邻下一线路的后备保护。实际上，供配电线路并不一定都要装设三段式电流保护。比如，处于电网未端附近的保护装置，当定时限过电流保护的时限不大于0.5时，而且没有防止导线烧损及保护配合上的要求的情况下，就可以装设电流速断保护和限时电流速断保护，而将过电流保护作为主保护。三段式电流保护的主要优点是简单、

10、可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。缺点是它的灵敏度受保护方式和短路类型的影响，此外在单侧电源网络中才有选择性。故一般适用于35KV以下的电网保护中。(2)距离保护的优缺点：主要优点：能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求；阻抗继电器是同时反应电压的降低和电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度。其中段距离保护基本不受运行方式的影响，而、段受系统运行变化的影响也较电流保护要小一些，保护区域比较稳定。主要缺点：不能实现全线瞬动。对双侧电源线路，将有全线的3040的第段时限跳闸，这对稳定有较高要求的超高压远距离输电系统来说是不能接受的。阻抗继电器本身较长复杂，还增设了振荡闭锁

11、装置，电压断线闭锁装置，因此距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些2.3纵联保护的优缺点：线路纵联保护是当线路发生故障时，使两侧开关同时快速跳闸的一种保护装置，是线路的主保护。它以线路两侧判别量的特定关系作为判据，即两侧均将判别量借助通道传送到对侧，然后，两侧分别按照对侧与本侧判别量之间的关系来判别区内故障或区外故障。 因此，判别量和通道是纵联保护装置的主要组成部分。 （1） 方向高频保护是比较线路两端各自看到的故障方向，以判断是线路内部故障还是外部故障。如果以被保护线路内部故障时看到的故障方向为正方向，则当被保护线路外部故障时，总有一侧看到的是反方向。其特点是： a) 要求正向判别启动元

12、件对于线路末端故障有足够的灵敏度； b) 必须采用双频制收发信机。 （2） 相差高频保护是比较被保护线路两侧工频电流相位的高频保护。当两侧故障电流相位相同时保护被闭锁，两侧电流相位相反时保护动作跳闸。其特点是： a) 能反应全相状态下的各种对称和不对称故障，装置比较简单； b) 不反应系统振荡。在非全相运行状态下和单相重合闸过程中保护能继续运行； c) 不受电压回路断线的影响； d) 当通道或收发信机停用时，整个保护要退出运行，因此需要配备单独的后备保护。 （3） 高频闭锁距离保护是以线路上装有方向性的距离保护装置作为基本保护，增加相应的发信与收信设备，通过通道构成纵联距离保护。其特点是： a

13、) 能足够灵敏和快速地反应各种对称与不对称故障； b) 仍保持后备保护的功能； c) 电压二次回路断线时保护将会误动，需采取断线闭锁措施，使保护退出运行。2.4结论：根据以上设计可知，对于35KV线路的继电保护的设计，主要以电流的三段保护为主，纵联保护为辅来对线路进行继电保护。3.线 路 继 电 保 护 的 配 置 及 整 定 计 算3.1对电力系统继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求2，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性；（1）选择性继电保护动作的选择性是指保护动作装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安

14、全运行。（2）速动性快速的切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在故障发生时，应力求保护装置能迅速动作切除故障。（3）灵敏性继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或者不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的保护范围内部故障时，不论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻都能敏锐感觉，正确反应。（4）可靠性保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不该动作的情况下，则不应该误动作。3.2 35kV线路保护

15、配置原则： （1）每回35kV线路应按近后备原则配置双套完整的、独立的能反映各种类型故障、具有选相功能全线速动保护。 （2）每回35kV线路应配置双套远方跳闸保护。断路器失灵保护、过电压保护和不设独立电抗器断路器的500kV高压并联电抗器保护动作均应起动远跳。 （3）根据系统工频过电压的要求，对可能产生过电压的500kV线路应配置双套过电压保护。 （4）装有串联补偿电容的线路，应采用双套光纤分相电流差动保护作主保护。 （5）对电缆、架空混合出线，每回线路宜配置两套光纤分相电流差动保护作为主保护，同时应配有包含过负荷报警功能的完整的后备保护。 （6）双重化配置的线路主保护、后备保护、过电压保护、

16、远方跳闸保护的交流电压回路、电流回路、直流电源、开关量输入、跳闸回路、起动远跳和远方信号传输通道均应彼此完全独立没有电气联系。 （7）双重化配置的线路保护每套保护只作用于断路器的一组跳闸线圈。 （8）线路主保护、后备保护应起动断路器失灵保护。3.3 线路保护整定计算：已知:(1)电厂为3台36000KW,电压等级为6.3KV的有自动电压调节器的汽轮发电机,功率因数cos=0.8,X d=0.125, X2 =0.15, 升压站为2台容量各为10MVA的变压器Ud =7.5%,各线路的长度XL-1为20KM;XL-2为50KM;XL-3为25KM;XL-4为14KM ;XL-5为40KM(2)电

17、厂最大运行方式为3台发电机2台变压器运行方式,最小运行方式为2台发电机2台变压器运行方式；XL-1线路最大负荷功率为 10MW, XL-4线路最大负荷功率为 6Mw.(3)各可靠系数设为:KIK =1.2,KIIK =1.1,KIIIK =1.2,XL-1线路自起动系数KZq =1.1,XL-4线路自起动系数KZq =1.2,XL-5线路过流保护的动作时限为1.6秒, XL-3线路C侧过流保护的动作时限为1.0秒,保护操作电源为直流220V.(4)系统最大短路容量为135MVA ,最小短路容量为125MVA. 35KV输电线路长度L1=20Km、L2=50Km、L3=25Km、L4=14Km、

18、L5=40Km。线路电抗X=0.4欧母/Km1、 根据公式计算出1#4#线路、发电机及变压器阻抗值： XL1=L1X=200.4=8XL2=L2X=500.4=20XL3=L3X=250.4=10XL4=L4X=140.4=5.6XL5=L4X=400.4=16根据公式换算出1#4#线路阻抗标幺值：选取系统基准容量Sj=10MVA Uj=37Kv XL1*=XL1=8=0.0584XL2*=XL2=20=0.1461XL3*=XL3=10=0.0730XL4*=XL4=5.6=0.0409XL5*=XL5=16=0.1168(1) 选出线路XL-1A侧,XL-4线路电流互感器变比：1)变压器一

19、次额定电流 35 kv 侧 IN= =164.962A6.3kv 侧 IN= =549.904A2) 线路XL-1A侧,XL-4线路电流互感器变比 35kv 侧计算变比 N= =57.146 变比选取 300/56.3kv 侧计算变比 N= =190.492 变比选取 1000/52、设XL-4末端短路，其阻抗计算： 当系统在最小运行方式下时：x3=21.047=+=19.736当系统在最大运行方式下时： x1=19.117 x2=43.047 =+=18.8383、设XL-2的一端短路，其阻抗计算：当系统在最小运行方式下时： =51.047当系统在最大运行方式下时：=49.1174、设B点短

20、路，其阻抗计算：当系统在最小运行方式下时：=21.047当系统在最大运行方式下时：=19.1175、设C点短路，其阻抗计算：当系统最小运行方式下时：=31.047当系统在最大运行方式下时：=29.1176、当XL-2的DL4发生短路时，从A侧流过XL-2的短路电流。最大短路电流：=35/=0.713(kA)最小短路电流：=35/=0.686(kA)7、当XL-4末端短路时，流过线路XL-4短路电流。最大短路电流： =35/=1.858(kA)最小短路电流：=35/=1.773(kA)8、当B点短路时，从A侧流向线路XL-1的短路电流。 最大短路电流： =35/=1.831(kA) 最小短路电流

21、： =35/=1.663(kA)9、当C点短路时，从A侧流过线路XL-3的短路电流。 最大短路电流： =35/=1.202(kA) 最小短路电流： =35/=1.127(kA)10、对线路XL-4、XL-1A侧进行保护整定计算。10.1 线路XL-4，段保护动作电流 =*=2.230(kA)保护范围校验 =（35*0.866/-+）/0.4=-1.3600.15*14 由此可知满足要求。段保护：由于是线路末端，所以此段保护没有与之对应的电流所以就不需要此段保护。段保护 最大负荷电流 =0.099(kA) 动作电流（=0.85） =*=0.154(kA)段灵敏校验=/=9.9711.3此段整定符

22、合要求。动作时限=0s10.2 XL-1段A侧段保护 动作电流 =*=2.197(kA) 距离校验 =（35*0.866/-+）/0.4=-1.8730.15*20由此可知瞬时电流电压联锁速断保护满足要求。 动作时限 =0s 段保护，要计算XL-1A侧段动作电流，先算出XL-3B侧段的动作电流，即： =*=1.442(kA) 保护范围校验 =（0.866*35/-+）/0.4=-0.0280.15*10 不满足要求。 采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算： 动作电流 =35/(-+0.8*10)=1.205(kA) 保护范围校验 =（0.866*35/-+）/0.4=11.7190.15*50

23、 符合要求。 采用瞬时电流电压联锁速断保护整定计算： 动作电流 =35/(+0.8*20)=0.745(kA)保护范围校验 =(0.866*35/-)/0.4=24.0940.15*50 符合要求10.3 由此可以整定XL-3B侧段保护动作电流，即 =*=0.820(kA) 灵敏性校验： =/=1.1901.3满足要求 远距离后备保护校验 =/=4.1531.2 满足要求动作时限 在之间4、继电器的规格,型号4.1断路器参数选择(1)断路器的额定电压不小于装设电路所在电网的额定电压。(2)断路器的额定电流不小于通过断路器的最大持续工作电流。(3)断路器的额定关合电流不小于短路冲击电流。(4)断

24、路器的断流能力，一般可按断路器的额定开断电流Iekd大于或等于断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值Izk来选择，即IekdIzk。(5)动稳定应满足条件为：ichidw。ich三相短路冲击电流的幅值；idw 设备允许通过的动稳定电流（极限电流）峰值。(6)热稳定应满足条件为：Qdt。(7)关于分合闸时间，对于110KV以上的电网，当电力系统稳定要求快速切除故障时，分闸时间不宜大于0.04s，用于电气制动回路的断路器，其合闸时间不宜大于0.040.06s 。由于线路上最大的短路电流为，所以应选择型号为ZW7-40.5的断路器。4.2 电压互感器的参数选择(1)一次电压U1：1.1U

25、nU10.9 Un. Un为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压的波动范围，即为10% Un。(2)二次电压：电压互感器二次电压，应根据使用情况，选用所需二次额定电压U2n如表6-1所示。电压互感器二次额定电压选择表绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统中用于中性点不接地或经消弧线圈接地系统中二次额定电压（V）100100/100100/3准确等级：电压互感器应在哪一级下工作需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。二次负荷S2：S2Sn。型式的选择：330kV及以上配电装置，高容量和准确度等级满足要求

26、时，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器组。而对XL-1A侧电压、电流互感器的选择因为电压互感器的变比为： /，电压互感器的型号：JDJJ-354.3 电流互感器的参数选择(1)一次回路电压：UgUn。 Ug为电流互感器安装处一次回路工作电压，Un为电流互感器额定电压。(2)一次回路电流：Ig.maxI1n。 Ig.max为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流，I1n为电流互感器原边额定电流。(3)准确等级：电流互感器准确等级的确定与电压互感器的相同，需先知电流互感器二次回路所按测量仪表的类型及对准确等级的要求

27、，并按准确等级要求最高的表计来选择。(4)二次负荷S2：S2Sn。(5)热稳定校验：(KrIe1)2tQdQd为短路热效应；Kr为热稳定倍数，它等于互感器1s热稳定电流与一次额定电流Ie1之比。(6)动稳定校验：（KdIe1）ich(2) XL-1A侧段保护的动作电流与电流互感器的二次侧比值为：1.195984908*2/0.005=478.3939632由此可知电流互感器的变比为：300/5电流互感器的型号：LDJ835XL-4电流互感器的选择，XL-4段保护的动作电流与电流互感器的二次侧比值为：0.16767416*2/0.005=67.069664由此可知电流互感器的变比为：1000/5

28、电流互感器的型号：LQZ-354.4 继电器的选择继电器额定工作电压的选择继电器额定工作电压是继电器最主要的一项技术参数。在使用继电器时，应该首先考虑所在电路(即继电器线圈所在的电路)的工作电压，继电器的额定工作电压应等于所在电路的工作电压。一般所在电路的工作电压是继电器额定工作电压的0.86。注意所在电路的工件电压千万不能超过继电器额定工作电压，否则继电器线圈烧毁。线路XL-1A侧的继电保护所需继电器：XL-1B侧短路时，段保护的二次侧动作电流为： *（5/300）=1.044230626*（5/300）=0.002088461（kA）段保护的二次侧动作电流为： *（5/300）=0.256

29、168858*（5/300）=0.000512337（kA）所以继电器选用DL-33,2A, 0.5-2A。XL-4所需继电器的规格、型号：XL-4末端短路时，段保护的二次侧动作电流为： *（5/1000）=0.16767416*（5/1000）=0.000335348（kA） 所以继电器KS2选用MY2K-US、 KM3选用JL14-12Z、KM4选用JL14-12Z。4.5 保护屏的设备表编号名称型号规格代号整定范围数量（只）1电流继电器DL-33 KA0.6安32电压继电器K8AB-VS2KV100伏33速断电流继电器DL-33KA16安34时间继电器JT3-10KTDC12V 5A15中间继电器JL14-12ZKM5A36按钮LA2S347功率方向继电器BG-12KAV100V