继电保护定值计算专业课程设计成果华电.doc

课程设计报告
( —第一学期)

名 称： 继电保护整定计算
院 系： 电气与电子工程学院
班 级：
学 号：
学生姓名：
指引教师：
设计周数： 两周

成 绩：

日期： 12月29日

一、课程设计(综合实验)目与规定
1.课程设计目
1)巩固《电力系统继电保护原理》课程理论知识，掌握运用所学知识分析和解决生产实际问题能力。
2)通过对国家行业颁布关于技术规程、规范和原则学习，建立对的设计思想，理解国内现行技术政策。
3)初步掌握继电保护设计内容、环节和办法。
4)提高计算、制图和编写技术文献技能。

2.对课程设计规定
1)理论联系实际。对课本理论知识运用和对规程、规范执行必要考虑到任务书所规定实际状况，切忌机械地搬套。
2)独立思考。在课程设计过程中，既要尽量参照关于资料和积极争取教师指引，也可以在同窗之间展开讨论，但必要坚持独立思考，独自完毕设计成果。
3)认真细致。在课程设计中应养成认真细致工作作风，克服马虎潦草不负责弊病，为此后工作岗位上担当建设任务打好基本。
4)按照任务书规定内容和进度完毕。

二、设计（实验）正文
1. 某一水电站网络如图1所示。 已知：
（1） 发电机为水轮立式机组，功率因数为0.8、额定电压6.3kV、次暂态电抗为0.2，负序阻抗为0.24；
（2） 水电站最大发电容量为2×5000kW，最小发电容量为5000kW，正常运营方式发电容量为2×5000kW；
（3）. 平行线路L1、L2同步运营为正常运营方式；
（4） 变压器短路电压均为10％，接线方式为Yd-11，变比为38.5/6.3kV。
（5） 负荷自起动系数为1.3 ；
（6） 保护动作是限级差△t ＝ 0.5s ；
（7） 线路正序电抗每公里均为 0.4 Ω，零序电抗为3倍正序电抗；

图1

试求：
（1） 拟定水电站发电机、变压器相间短路主保护、后备保护配备方式；
答：对于水电站发电机，相间短路保护主保护采用纵联差动保护，后备保护应配备低电压启动过电流保护、复合电压启动过电流保护、负序电流保护和阻抗保护。对于变压器，相间短路主保护采用纵联差动保护，并配备复合电压启动过电流保护或低电压闭锁过电流保护作为后备保护。

（2） 拟定6QF断路器保护配备方式，计算它们动作定值、动作时限，并进行敏捷度校验；
答：系统等值电路参数标么值，选用 ，，各某些等值参数如下：
发电机：
变压器：
输电线路：

系统等值阻抗图如下：

图2

6QF断路器位于线路末端，与无穷大电网连接，运营方式变化大，三段式电流保护仅能配备Ⅰ段保护。
电流Ⅰ段：按躲过本线路末端发生短路时最大短路电流整定。
D节点最大短路电流：

动作定值：
电流速断保护保护范畴校验：

电流Ⅱ段：保护范畴延伸至下级线路，与下级线路电流Ι段配。
末端节点最大短路电流：

Ⅱ段动作定值：

敏捷性校验：

相应分析：保护范畴校验不满足规定。由于系统运营方式变化大，故普通电流保护不满足敏捷性与可靠性规定，且末端仍有一段线路，故普通配备距离保护。
距离保护Ⅰ段：整定阻抗
距离保护Ⅱ段：整定阻抗

敏捷度校验：<1.25
敏捷度不满足规定
距离保护Ⅲ段：按躲过正常运营时最小负荷阻抗整定

距离保护Ⅲ段整定值
距离保护Ⅲ段敏捷度校验：
敏捷度满足规定，且

（3） 拟定平行线路L1、L21QF、3QF相间短路主保护和后备保护，计算它们动作定值、动作时限，并进行敏捷度校验；
答：由上，易知系统运营状况变化大，普通电流保护均无法满足规定，故采用距离保护，而距离保护Ⅱ段在双回线并列运营时线路末端短路时易误动，故配备距离保护Ⅰ段和Ⅲ段。以1QF为例，整定计算如下：
距离保护Ⅰ段：整定阻抗
距离保护Ⅲ段：按躲过正常运营时最小负荷阻抗整定

距离保护Ⅲ段整定值
距离保护Ⅲ段敏捷度校验
敏捷度满足规定，且Ⅲ段动作时间：
3QF整定计算过程和成果与1QF相似。

（4） 假设平行线路L1、L2两侧配备有三相重叠闸，计算三相重叠闸装置整定值。
答：按最不利状况考虑，本侧先跳闸，对侧保护延时跳闸

取典型值1s。

（5） 继电保护6QF接线图及展开图。
答：6QF接线图如图3所示。第I段距离保护由电流继电器KA1、KA2、中间继电器KM和信号继电器KS1构成。第II段距离保护由电流继电器KA3、KA4、时间继电器KT1及信号继电器KS2构成。第III段距离保护由电流继电器KA5、KA6、KA7、时间继电器KT2及信号继电器KS3构成。其中，电流继电器KA7接于A、C两相电流之和中性线上，相称于B相继电器，则第III段距离保护构成了三相式保护。

图3
展开图如图4所示。

图4

2.已知一配电网络如图5所示。已知：
（1） 系统中各变压器参数如图所示，忽视变压器电阻；
（2） 变压器T1与T2之间电缆L1参数：
，，,
母线LA与LE之间电缆L2参数：
，，,。
（3） 变压器T1、T2参数如图中所示，其中变压器T1中性线阻抗Z0=20W。
（4） 高压母线HA以上某些在10kV电压级别下系统阻抗为：
，
（5） 低压0.4kV开关CB510下级直接与负荷相连，400A为其额定电流。低压开关CB504、CB505也是如此。

图5
试求：
（1） 电力系统中各断路器所配备电流三段式保护进行定值整定，进行敏捷性校验；
答：选用基准容量，基准电压为各段平均电压。
高压母线HA以上某些

变压器T1和T2

电缆线路L1和L2

系统等值阻抗图6如下：

图6
电流Ⅰ段：
CB107 ：
系统最大运营方式下电缆线路L1末端三相短路时

动作电流
保护范畴校验

CB108：系统最大运营方式下变压器T2末端三相短路时

动作电流

CB503：系统最大运营方式下电缆线路L2末端三相短路时

动作电流
保护范畴校验

电流II段：
CB107 ：动作电流
动作时间
系统最小运营方式下电缆线路L1末端两相短路时

敏捷度校验

CB108：动作电流
动作时间
系统最小运营方式下变压器T2末端两相短路时

敏捷度校验

电流Ⅲ段：
CB506：动作电流
动作时间
CB504：动作电流
动作时间
CB505：动作电流
动作时间
CB503： 动作电流
动作时间
CB108：动作电流
动作时间
CB107：动作电流
动作时间

（2） 对系统中所配备零序电流保护进行定值整定，进行敏捷性校验；
答：依照系统中性点接地方式，在CB107上，可配备零序电流保护Ⅰ段和Ⅲ段，而降压变压器后无零序通路，无需配备II段。
L1线路末端母线发生接地短路故障时，各序阻抗分别为：

在系统最大运营方式下，L1线路末端发生两相接地短路故障时，零序电流

在系统最大运营方式下，L1线路末端发生单相接地短路故障时，零序电流

零序电流Ⅰ段
零序电流Ⅲ段按躲过L1线路末端三相短路最大不平衡电流整定

零序电流Ⅲ段按本线路末端单相接地短路校验敏捷度
敏捷度满足规定

（3） 对配备继电保护方案进行评价，如有缺陷提出改进办法。
答：CB107电流Ⅰ段在系统最小运营方式下对于相间短路故障不具备足够保护范畴，且电流Ⅱ段敏捷系数不满足规定，应加入低电压启动元件，减少动作定值，提高敏捷度，或者采用距离保护来代替电流保护。
零序电流保护作为系统接地短路故障主保护，由于受到系统中性点接地方式影响，在上述配电网中，零序电流保护作用范畴较小，且无法和相邻线路或变压器配合。

3.110kV单电源环形网络如图7所示。 已知：
（1） 线路AB、BC、AC最大负荷电流分别为230Ａ、150Ａ、230Ａ，负荷自起动系数为1.5；
（2） 网络中各线路采用带方向或不带方向电流电压保护、零序电流保护或距离保护，变压器采用纵联差动保护作为主保护，变压器为Ｙd11 接线；
（3） 发电厂最大发电容量为3×50MW，最小发电容量为1×50MW（2台发变组停运）；
（4） 各变电所引出线上后备保护动作时间如图示，后备保护时限级差△ t ＝ 0.5s ；
（5） 线路电抗每公里均为 0.4 Ω，忽律电阻；
（6） 电压互感器变比110/0.1，AB、AC线路电流互感器变比300/5，其他参数如图所示。
图7
试求：
（1） 拟定继电保护1、2、3、4、5、6保护配备方式，以及它们动作定值和动作时限；
答：环网由于运营模式复杂，采用电流保护易导致敏捷度低，保护范畴小等问题，因而拟用距离保护。
距离保护涉及阻抗
线路：
母线B侧一台变压器：
母线C侧一台变压器：
距离保护Ⅰ段：
1QF
2QF
3QF
4QF
5QF
6QF
动作时限均为

距离保护Ⅱ段
1QF ：与3QF距离保护Ⅰ段配合

按躲过母线B处变压器电压侧出口短路整定，分支系数

取较小者，
敏捷度校验： 满足规定
3QF ：与5QF距离保护Ⅰ段配合

按躲过母线C处变压器电压侧出口短路整定，此处分支系数

取较小者，
敏捷度校验： 满足规定

6QF ：与4QF距离保护Ⅰ段配合

按躲过母线C处变压器电压侧出口短路整定，分支系数

取较小者，
敏捷度校验： 不满足规定
4QF ：与2QF距离保护Ⅰ段配合

按躲过母线B处变压器电压侧出口短路整定，分支系数

取较小者，
敏捷度校验： 满足规定

距离Ⅲ段：
5QF：按照躲过正常运营时最小负荷阻抗整定

考虑自启动系数与返回系数后

按躲过最大振荡周期整定
近后备敏捷度校验 满足规定

3QF:按照躲过正常运营时最小负荷阻抗整定

考虑自启动系数与返回系数后

动作时间
近后备敏捷度校验 满足规定
远后备敏捷度校验 满足规定

1QF：按照躲过正常运营时最小负荷阻抗整定

考虑自启动系数与返回系数后

动作时间
近后备敏捷度校验 满足规定
远后备敏捷度校验 满足规定
2QF、4QF与6QF与上相似。

（2） 保护3（或4）继电保护接线图及展开图；
答：第I段距离保护由电流继电器KA1、KA2、中间继电器KM和信号继电器KS1构成。第II段距离保护由电流继电器KA3、KA4、时间继电器KT1及信号继电器KS2构成。第III段距离保护由电流继电器KA5、KA6、KA7、时间继电器KT2及信号继电器KS3构成。其中，电流继电器KA7接于A、C两相电流之和中性线上，相称于B相继电器，则第III段距离保护构成了三相式保护。

图8
展开图如图9所示。
图9

（3） 对本网络所采用保护进行评价。
答：由于网络为110kV单电源环形网络，受外负荷影响，系统运营方式变化大。采用距离保护，保护区稳定，敏捷度高，可有效避免电流保护局限性。对于整定值成果，线路两侧断路在同一故障时动作时间不一定相似，这也许无法达到对故障迅速切除规定。因而在需全线迅速切除故障保护中，可以与纵联保护进行配合。

三、 课程设计总结
继电保护定值计算设计所涉及方面诸多，特别是初期材料收集工作在本次课程设计中没有体现。但是依照比实际简朴网络接线图，计算与设计继电保护仍是基于较为抱负状况下。尽管如此，对我践学继电保护理论及其有关知识仍有不可度量巨大作用，查缺补漏，进一步掌握了此前所学知识。

四、 参照文献
[1]张保会，尹项根. 《电力系统继电保护》. 中华人民共和国电力出版社，第一版. 5月
[2]中华人民共和国电力公司联合会. 《电力装置继电保护和自动装置设计规范》.GB/T 50062-.中华人民共和国筹划出版社，第一版. 4月
[3]崔家佩等.《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》.水利电力出版社,第一版.1993年3月.