继电保护原理课程设计继电保护课程设计.doc

新能源与动力工程学院
课程设计报告

继电保护原理课程设计

专业
电气工程及其自动化
班级
电气1301班
姓名

学号
201311912
指导教师

2016年 7 月

兰州交通大学新能源与动力工程学院课程设计任务书
课程名称： 继电保护原理课程设计 指导教师（签名）： 杜露露
班级： 电气1301班 姓名： 陈戈 学号： 201311912
一、课程设计题目
继电保护原理课程设计
二、课程设计使用的原始资料（数据）及设计技术要求：
通过查阅书籍、论文、调研，做出分析正确，条理清晰、论述充分、文字通顺、图纸图表规范的课程设计报告。
二、课程设计的目的
本课程设计是学生在学完《继电保护原理》课程之后进行的一个综合性的教学实践环节。通过本课程设计，一方面使学生获得综合运用知识进行电力变电所、牵引变电所各主要元件的保护设计、整定、保护设备的选型等的基本能力，另一方面为毕业设计做准备，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下坚实的基础
三、课程设计的主要内容和要求
1. 掌握继电保护保护方案的确定原则，整定计算的一般步骤，了解系统运行方式的确定，保护整定系数的分析与应用，前后级整定配合的基本原则
2. 掌握保护、控制、测量、信号回路阅读
3. 学习相关保护设备的选择和一般的维护
四、工作进度安排
7月8日、 9日 指导老师讲解课程设计任务及相关内容，下达设计任务书
7月10日、11日 收集相关资料及参考书，内容设计及完善
7月12日、13日 检查学生的进度及完成情况，并对相关问题进行答疑和指导，检查完成情况15：30收齐报告
7月14日 评阅报告，根据成绩评定标准进行成绩评定
五、主要参考文献
[1] 张保会.《电力系统继电保护》（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2008.
[2] 《电气化铁道设计手册：牵引供电系统》 铁道部电气化工程局电气化勘测设计院编 中国铁道出版社
[3] 《电气化贴到施工手册：牵引变电所》 铁道部电气化工程局第一工程处编 中国铁道出版社
审核批准意见

系主任（签字） 　　　年　　月　　日

指导教师评语及成绩评定表
指导教师评语

成绩
实践过程
（50）
实践报告
（40）
小组答辩
（10）
总成绩
（100）

指导教师签字：
年 月 日

目 录
1.设计原始资料 1
1.1具体题目 1
1.2 要完成的任务 1
2 设计的课题内容 1
2.1 设计规程 1
2.2 本设计保护配置 2
2.2.1 主保护配置 2
2.2.2 后备保护配置 2
3 短路电流的计算 2
3.1 等效电路的建立 2
3.2 短路点的选取 2
3.3 短路电流的计算 3
3.3.1 最大方式运行下的短路电流 3
3.3.2 最小方式短路电流 3
4 保护配合与整定计算 4
4.1 主保护的整定计算 4
4.1.1 动作值 4
4.1.2 动作时间 4
4.1.3 灵敏度校验 5
4.2 后备保护的整定与计算 6
4.2.1 动作值 6
4.2.2 动作时间 6
4.2.3 灵敏度 6
5 电流互感器的选择 7
6 总结 7
参考文献 8

1.设计原始资料
1.1具体题目
如下图所示网络，系统参数为：
kV，、, km、km，km，km，km，线路阻抗0.4Ω/km，、,、、，，

试对线路进行三段电流保护的设计。（说明：可让不同的学生做1、2、3、4、5、8、9处一至二处保护设计。
1.2 要完成的任务
我要完成的是对保护3和保护5进行三段电流保护的整定设计，本次课程设计通过对线路的主保护和后备保护的整定计算来满足对各段电流及时间的要求。
2 设计的课题内容
2.1 设计规程
根据规程要求110kV 线路保护包括完整的三段相间距离保护、三段接地距离保护、三段零序方向过流保护和低频率保护，并配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能，跳合闸操作回路。在本次课程设计中涉及的是三段过流保护。其中，I段、II段可方向闭锁，从而保证了保护的选择性。
2.2 本设计保护配置
2.2.1 主保护配置
主保护：反映整个保护元件上的故障并能最短的延时有选择的切出故障的保护。在本设计中，I段电流速断保护、II段限时电流速断保护作为主保护。
2.2.2 后备保护配置
后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。作为下级主保护拒动和断路器拒动时的远后备保护，同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护，在本次设计中，III段定时限过电流保护作为后备保护。
3 短路电流的计算
3.1 等效电路的建立
本次课程设计线路等效阻抗如图1所示。

G
1
G3

XG1
XG3
ZL1
L

ZL3

ZBC
ZCD
ZDE

图1 线路的等效阻抗

3.2 短路点的选取
当供电网络中任意点发生三相或两相短路时，流过短路点与电源线路中的短路电流可近似计算式为

其中，—系统等效电源的相电动势
—短路点至保护安装处之间的阻抗
—保护安装处到系统等效电源之间的阻抗
—短路类型系数，三相短路取1，两相短路取
3.3 短路电流的计算
3.3.1 最大方式运行下的短路电流
在保护5和保护3配合时，由于两处保护流过的电流不同，所以想要计算整定一定要考虑最小分支系数，最小分支系数为：

对于继电保护而言，最大运行方式是指在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大，其对应的系统的等值阻抗最小，等效电源最小阻抗值为：

在最大方式下,各母线的最大电流为：

3.3.2 最小方式短路电流
最小运行方式是指在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最小，其对应系统的等值阻抗最大，等效电源最大阻抗值为：

在最小方式下，各母线的最小电流为：

4 保护配合与整定计算
4.1 主保护的整定计算
4.1.1 动作值
保护3的I段整定电流为：

保护5的I段整定电流为：

保护3的II段整定电流为：

保护5与保护3配合时，由于两段线路上的电流不同，所以在计算整定值时应考虑到最小分支系数，此时保护5的II段整定电流为：

4.1.2 动作时间
在本次课程设计中，为了满足可靠性，主保护中的电流速断保护要瞬时动作，所以动作时间可认为是0s，而定时限过电流保护应延时一定时间后在动作（一般可取0.5s），从而满足延时后主保护的能有效的切除故障。
各保护的时限为：

4.1.3 灵敏度校验
为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在系统最小运行方式下线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力，这个灵敏度系数的含义为

保护3的灵敏度为
=0.97÷1.93=0.50＜1.2
由于保护3的灵敏度不符合要求，那就意味着将来真正发生故障的时候，当有不利因素影响保护可能启动不了，达不到保护线路全长的目的，这是不允许的。为了解决这个问题，通常都是考虑降低限时电流速断的整定值，使之与下级线路的限时电流速断相配合，所以在满足灵敏度要求的前提下取=1.2

通过计算可知，降低保护3的电流整定值为0.81A，这样其动作时限就应该选择得比下级线路限时速断的时间在高一个时间段，此时限时电流速断的动作时限为1~1.2s，即=1s。可见，保护范围的伸长，必然将导致动作时限的升高，在这种情况下也可以加装距离保护共同构成主保护来满足要求。
当保护5和保护3配合时灵敏度为
=
由灵敏度校验可知，保护5的II段灵敏度系数满足要求。
4.2 后备保护的整定与计算
由以上分析可知，定时过电流保护作为后备保护，当主保护拒动时，后备保护起作用切除故障，在本次课程设计中，通过对保护3和5的III段电流整定来对后备保护进行整定与计算。
4.2.1 动作值
保护3的III段电流为

保护5的III段电流为

其中，为返回系数，为启动系数。
4.2.2 动作时间
保护3的III段时限为
保护5的III段时限为
4.2.3 灵敏度
保护3作为近后备灵敏度为 =
保护3作为远后备灵敏度为 =
保护5作为近后备灵敏度为 =
保护5作为远后备灵敏度为 =
由计算可知，后备保护灵敏度都满足要求，在本次课设中，主保护拒动时，后备保护完成可以起到作用。
5 电流互感器的选择
本设计中使用较多的是电流互感器，所以对电流互感器的选择就显得尤为重要，常用的电流互感器按其安装方式可分为单独安装的和设备附属两大类，单独安装式电流互感器其结构多为油浸式，设备附属式电流互感器其结构多为浇注绝缘式。由于油浸式互感器具有结构简单，散热快，传导均匀，易修复，价格与其他形式绝缘的干式互感器相比较低，便于操作等优点。所以在本次课程选用油浸式互感器即选LCWB7-220户外型电流互感器。
6 总结
由于三段的动作电流和动作时间整定的均不同，各自动作的条件和时间顺序也就有了先后。发生故障时，主保护先动作，当主保护拒动时，后备保护动作，保证故障能顺利切除。使用I段、II段或III段电流保护，其优点主要有：简单、可靠，并且在一般情况下也能够满足快速切除故障的要求，保护的缺点：它直接受电网的接线以及电力系统的运行方式的变化的影响，如整定值必须按系统最大运行方式来选择，而灵敏性则必须用系统最小运行方式来校验，这就使它往往不能满足灵敏系数或保护范围的要求。因此在电网中特别是在35kV及以下较低电压的网络中获得广泛的应用，在高电压线路中可与其他保护相配合，作为一种辅助手段。本次课程设计中，通过对保护3和保护5的三段整定计算，运用主保护和后备保护相配合满足了对线路保护的基本要求。
这次课程设计虽然花了我很多的精力和时间，但是我觉得这是很直得的。我通过这一次课程设计，让我更深刻理解了理论上的东西，也可以说是学以致用了。我觉得这不仅仅是在教我们如何去实践理论上的知识更重要的是教会了我们应用知识的一种方法。我认为我们之所以要上大学，就是因为我们需要一种思维，一种会不断发现问题然后不断去解决问题的思维，这是解决我们自立根生的根本方法！我相信通过这次课程设计都会让我们有进一步的成长。
参考文献
[1]张保会,尹项根.电力系统继电保护原理[M].武汉:中国电力出版社,2009.
[2]王广延,吕继韶.电力系统继电保护原理与运行分析[M].中国电力出版社,1998.
[3]杨正理,黄其新,王士政.电力系统继电保护原理与应用[M].机械工业出版社,2010.
[4]王永康.继电保护与自动装置[M].北京:中国铁道出版社,1986.
[5]刘学军.电力系统继电保护[M].机械工业出版社, 2011.
目录
第一章项目基本情况 3
一、项目情况说明 3
二、可行性研究的依据 5
第二章项目建设的必要性与可行性 8
一、项目建设背景 8
二、项目建设的必要性 9
三、项目建设的可行性 14
第三章市场供求分析及预测 17
一、项目区生猪养殖和养殖粪污的利用现状 17
二、禽畜粪污产量、沼气及沼肥产量调查与分析 18
三、项目产品市场前景分析 20
第四章项目承担单位的基本情况 21
一、养殖场概况 21
二、资产状况 21
三、经营状况 21
第五章项目地点选择分析 23
一、选址原则 23
二、项目选点 23
三、项目区建设条件 24
第六章 工艺技术方案分析 27
一、污水处理模式的选择 27
二、处理工艺的选择 29
三、项目工艺流程 31
四、主要技术参数 35
五、主要设备选型 39
第七章项目建设目标 40
一、项目建设目标 40
二、项目建设规模 40
第八章项目建设内容 42
一、建安工程 42
二、仪器设备 46
第九章投资估算和资金筹措 48
一、投资估算的范围 48
二、投资估算的依据 48
三、投资估算 49
四、资金使用计划 54
五、资金筹措 54
第十章建设期限和实施进度安排 55
一、项目建设期限 55
二、项目实施进度安排 55
第十一章土地、规划和环保 57
一、土地与规划 57
二、环境保护 57
三、安全防护 60
第十二章项目组织管理与运行 63
一、项目建设组织管理 63
二、项目建成后运行管理 66
三、项目运行费用 67
第十三章效益分析与风险评价 69
一、经济效益分析 69
二、项目风险评价 72
三、生态效益 75
四、社会效益 76
五、附表 77
第十四章招标方案 78
一、编制依据 78
二、招标范围 78
三、招标方式 78
四、招标组织形式 79
有关证明材料及附件 81

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