零序电流保护课程设计.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date零序电流保护课程设计学号1231401115电力系统继电保护课 程 设 计（ 2010级本科）题 目： 零序电流保护的设计 系（部）院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名 指导教师： 完成日期： 2013 年 12月 25 日-目 录1 设计原始资料11.1 具体题目11.2 要完成的内容12 分析要设计的课题内容12.1 设计规程12.2

2、本设计的保护配置2(1) 主保护配置2(2)后备保护配置23 短路电流及残压计算23.1 等效电路的建立23.2 保护短路点的选取33.3 短路电流的计算44 保护的配合及整定计算64.1 主保护的整定计算6（1）动作值6（2）动作时间7（3）灵敏度校验74.2 后备保护的整定计算8(1) 动作值8(2) 动作时间8(3)灵敏度校验85 继电保护设备的选择96原理接线图的绘制97 保护的评价111 设计原始资料1.1 具体题目系统接线图如下图，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，开机方式为两侧各开1台机，变压器T5、T6台运行。参数为： X1.T5 =X1.T6=15，X0.T5=X0.T6

3、=20,线路阻抗 。系统接线图试对1、2进行零序保护的设计。1.2 要完成的内容 画出所有元件全运行时三序等值网络图，并标注参数； 分别求出1、2零序、段的定值，并校验灵敏度；2 分析要设计的课题内容2.1 设计规程继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，110220kV有效接地电力网线路，应按下列规定装设反应接地短路和相间短路的保护装置。 对于接地短路： 装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护； 零序电流保护不能满足要求时，可装设接地距离保护，并应装设一段或两段零序电流保护作为后备保护。 对于相间短路： 单侧电源单回线路，应装设三相多段式电流或电压保护，如不能满足要求，则应

4、装设距离保护； 双侧电源线路宜装设阶段式距离保护。2.2 本设计的保护配置(1) 主保护配置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)后备保护配置距离保护是利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反应故障点到保护安装处的距离，如果短路点距离小于整定值，则保护装置动作。在保护1、2、3和4处配备三段式距离保护，选用接地距离保护接线方式和相间

5、距离保护接线方式。3 短路电流及残压计算3.1 等效电路的建立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3.1所示；负序网络如图3.2所示；零序网络，图3.3所示。 X1.G1= X1.G3=5，X1.T1= X1.T3=5，X1.AB=20，X1.BC=12，X1.T,5= X1.T6=15图3.1 正序网络X2.G1= X2.G3=5，X2.T1= X2.T3=5，X2.AB=20，X2.BC=12，X2.T,5= X2.T6=5图3.2 负序网络X0.T1= X0.T3=15，X0AB=60，X0.BC=36，X0.T,5= X0.T6=20图3.3 零序网络3.2 保护短路点

6、的选取母线A处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护2的最大零序电流。母线B处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护1和4的最大零序电流。母线C处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护3的最大零序电流。3.3 短路电流的计算整理线路参数 B母线分别发生单相接地和两相接地短路时的等值网络。单相接地短路时，故障端口正序阻抗为故障端口负序阻抗为 故障端口零序阻抗为则复合序网等值图如图3.4所示。单相接地短路时 =2.02(kA)两相接地短路时故障端口各序阻抗和单相接地短路时相同，则复合序网等值图如图3.5 图3.4单相接地复合序图 图3.5两相接地复合序图 A母线分别发

7、生单相接地和两相接地短路时的等值网络。故障端口正序阻抗为故障端口负序阻抗为 故障端口零序阻抗为 单相接地短路时 两相接地短路时 C母线分别发生单相接地和两相接地短路时的等值网络。单相接地短路时，故障端口正序阻抗为故障端口负序阻抗为 故障端口零序阻抗为单相接地短路时 两相接地短路时 4 保护的配合及整定计算4.1 主保护的整定计算（1）动作值 1零序段躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流 1零序段与下一条线路段配合，即与3的段配合分支系数 :变压器T5、T6有助增作用如图4.1所示=图4.1 BC段故障时变压器的助增作用两台发电机变压器组运行X1=X0.T3/2+X0.AB变压

8、器T5、T6两台运行X2= X0.T5/2 2零序段躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流（2）动作时间保护1的段和2的段均为零序速断电流保护，故动作时间均为0s,保护1的段为限时零序电流速断，比段延迟一个t,故保护1的段的动作时间为0.5s。t,=0+0.5=0.5st,=0+0.5=0.5s（3）灵敏度校验限时电流速断保护应采取最小运行方式下线路末端发生两相短路时的短路电流进行校验。1.5满足要求4.2 后备保护的整定计算(1) 动作值 保护1的段保护按躲开末端最大不平衡电流 保护2的段保护按躲开末端最大不平衡电流(2) 动作时间保护1的段保护与下段线路配合，动作时间比段的

9、动作时间延迟t，故动作时间为1s。+t =0.5+0.5=1s+t=0.5+0.5=1s(3)灵敏度校验零序段保护的作用相当于相间短路的过电流保护。当作为本线路的主保护时，应采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的电流进行校验，要求 1.31.5；当作为相邻线路的后备保护时，则应采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的电流进行校验，此时要求1.2保护1的段保护,作为近后备保护满足要求作为远后备保护满足要求保护2的段保护,作为近后备保护满足要求综上可知：在零序电流保护的配置和保护中，保护1有I段、II段和III段，而保护2只配置I段、III段保护，整个系统安全稳定运行。5 继电保护设备的选择电

10、流互感器TA是将一次系统大电流转变为二次系统小电流的设备。选择电流互感器时，应根据安装地点和安装方式选择其型式。 种类和型式的选择。35kV及以上配电装置宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式配电装置。 一次回路额定电压和电流的选择。一次回路额定电压和应满足：一般情况下可按变压器额定电流的1/3进行选择。 准确级和额定容量的选择。对测量精确度要求较大的大容量发电机、系统干线、发电企业上网电量等宜用0.2级；装于重要回路的互感器，准确级采用0.20.5级。根据以上分析，选LJBJ-110kV干式电流互感器。6原理接线图的绘制保护1跳闸回路如图6.1，保护2跳闸回路如图6.2。图6.1保护1跳闸回路图6

11、.2 保护2跳闸回路7 保护的评价对零序电流保护的评价：零序电流保护通常由多段组成，一般是四段式，并可根椐运行需要增减段数。为了某些运行情况的需要，也可设置两个一段或二段，以改善保护的效果。接地距离保护的一般是二段式，一般都是以测量下序阻抗为基本原理。接地距离保护的保护性能受接地电阻大小的影响很大。当线路配置了接地距离保护时，根椐运行需要一般还应配置阶段式零序电流保护。特别是零序电流保护中最小定值的保护段，它对检测经较大接地电阻的短路故障较为优越。因此，零序电流保护不宜取消，但可适当减少设置的段数。零序电流保护和接地距离保护一般按阶梯特性构成，其整定配合遵循反映同种故障类型的保护上下级之间必须相互配合的原则，主要考虑与相邻下一级的接地保护相配合；当装设接地短路故障的保护时，则一般在同原理的保护之间进行配合整定。