继电保护原理课程设计报告12

评语： 考 勤 （10） 守 纪 （10） 设计过程 （40） 设计报告 （30） 小组答辩 （10） 总成绩 （100） 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2013年7月18日

继电保护原理课程设计报告

1设计原始资料

1.1具体题目

如下图1所示网络，系统参数为：

E115/3kV，XG115、XG310，L1L260km、L340km，

LB-C50km，LC-D30km，LD-E20km，线路阻抗0.4Ω/km，Krel1.2、KrelKrel1.15，IB-Cmax300A、IC-Dmax200A、ID-Emax150A，Kss1.5，

Kre0.85

AB9G1L18CDE1325G3L34图1 题目的线路图

试对保护2和保护9进行三段电流保护的设计。

1.2要完成的内容

1.电流速断保护、限时速断保护以及过电流保护的动作电流、动作时限及灵敏度计算；

2.主保护的配置，其由电路速断保护和过电流保护担任或限时速断和过电流保护担任，并根据计算分析出其是否满足动作时限和灵敏度的要求；

3.后备保护的配置，由过电流保护担任，既可以作为本段的近后备，又可作为下段的远后备，并计算灵敏度和动作时限是否满足要求。

2短路电流计算

2.1最大运行方式等效电路的建立及短路电流计算

所谓最大运行方式，即在相同的地点发生相同类型的短路流过保护安装处的电流最大。最大运行方式下，线路阻抗最小，即发电机G1和G3并联运行。则有

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XsminXG1ZL1//XG3ZL3 (2.1)

其中

XG1，XG3—发电机阻抗；

ZL1，ZL3—线路L1，L2的阻抗。

将数据带入2.1得

Xsmin15600.4//10400.415.6

最大运行方式下其等效电路图如图1所示

BEAXsminXBCCXCDDXDEE

图2 最大运行方式等效图

母线D的最大短路电流

IkDmaxEXsminZB-CZC-D (2.2)

其中

E—系统等效电源的相电动势； ZB-C，ZC-D—线路LB-C，LC-D的阻抗。

将数据带入2.2得

IkDmax115/31.39kA 15.6500.4300.4对于保护9只有G1供电则母线B的最大短路电流

IkBmaxEXG1ZA-B115/31.7kA

15600.42.2最小运行方式等效电路的建立及短路电流计算

所谓最小运行方式，即在相同的地点发生相同类型的短路流过保护安装处的电流最小。最小运行方式下，线路阻抗最大，即只有G1一台发电机运行。

XsmaxXG1ZL1 (2.3)

将数据带入2.3得

Xsmax15600.439

最小运行方式下其等效电路图2所示

2

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BEAXsmaxXBCCXCDDXDEE

图3 最小运行方式等效图

母线D的最小短路电流

IkDminKEXsmaxZB-CZC-D (2.4)

3。 2其中

K—短路类型系数，三相短路取1，两相短路取

将数据带入2.4得

IkDmin3115/30.81kA 239500.4300.43保护的配合及整定计算

3.1主保护的整定计算

3.1.1电流速断保护

①保护2的电流速断整定。由IkDmax1.39kA知，保护2的电流速断保护动作值

1.21.391.668kA IsetK=2relIkDmax=

②保护9的电流速断整定。由IkBmax1.7kA知，保护9的电流速断保护动作值

Iset9=KrelIkBmax=1.21.72.04kA

③灵敏度校验。保护2的最小保护范围由下式决定

Iset2E3= (3.1) 2XsmaxZB-Cz1Lmin其中

Lmin—电流速断保护的最小保护范围长度； z1—线路单位长度的正序阻抗。

将数据带入3.1得

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1.6683115/3 239200.4L2minL2min-61.63km

保护9的最小保护范围

Iset9E3=2.04kA 2XG1z1L9minL9min=32.86km

L9min32.86100%100%54.8%15%~20% L160④动作时限的整定。保护2和9的速断保护要求能瞬时动作，其动作时限为0s。

综上所求：速断保护2的最小保护范围为负值，不能作为主保护；速断保护9的最小保护范围可以保护L1全长的54.8%，可作为主保护。 3.1.2限时电流速断保护

①保护2的限时电流速断整定。首先求保护1的电流速断整定值。

Iset1KrelIkEmax

 =KrelEXsminZB-CZC-DZD-E

由Iset1115/31.43kA

15.6500.4300.4200.41.43kA知，保护2的限时速断的动作电流

=1.2Iset2KrelIset1=1.151.431.64kA

②保护9的限时电流速断整定。由图1分析可知保护9的限时电流受助增电

流的影响。保护3电流速断保护的整定值仍按躲开相邻线路出口短路整定为Iset3，

但由于发电机G1向系统注入电流的影响Iset9Iset3，故引入分支系数Kbra，其定

义为

Kbra故障线路流过的短路电流

前一级保护所在线路上流过的短路电流则 KbraXzLXG3z1L3 Iset3G111Iset9XG3z1L3=

15600.410400.42.5

10400.44

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Iset9KIrelset9KrelIset3 (3.2) Kbra保护3的电流速断整定值为

Iset3KrelIkCmax

=K=1.2带入3.2得

Iset9relEXsminZB-C

115/32.24kA

15.6500.41.152.241.03kA 2.5IkDmin0.810.51.3 1.64Iset2③灵敏度校验。保护2的限时电流速断的灵敏系数为

Ksen2不满足灵敏度的要求。

保护9的限时电流速断的灵敏系数为

Ksen9IkBmin1.471.431.3 1.03Iset9其中IkBminE33115/31.47kA 2XG1z1L1215600.4满足灵敏度的要求。

④动作时限的整定。保护2和保护9限时电流速断的动作时限一般取为0.5s。 综上所述，保护2灵敏度不符合要求不能用限时电流速断作为主保护；保护9可用限时电流速断保护作为主保护。 3.1.3定时限过电流保护

定时限过电流动作值的整定由下式决定

IsetKrelKssILmax (3.3)

Kre其中

Krel—可靠系数(取1.15)；

Kss—自启动系数(取1.5)；

Kre—电流继电器的返回系数(取0.85)； ILmax—保护所在线路上出现的最大负荷电流。

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①保护2定时限过电流的整定。由题目已知可得保护2所在LC-D段最大负荷电流IC-Dmax200A，将数据带入3.3得

Iset21.151.52000.406kA 0.85②保护9定时限过电流的整定。由IB-Cmax300A，Kbra2.5可得保护9所在

LA-B段最大负荷电流

IA-Bmax300120A 2.5将数据带入3.3得

Iset91.151.51200.244kA 0.85IkDmin0.811.991.5 0.406Iset2③灵敏度校验。保护2的定时限过电流灵敏系数为

Ksen2满足灵敏度的要求。

保护9的定时限过电流灵敏系数为

Ksen9IkBmin1.476.021.5 Iset0.2449满足灵敏度的要求。

④动作时限的整定。若流过母线E的过电流保护动作时限为0.5s，则保护2过电流保护的动作时限为

t20.5s0.5s1.0s

保护9过电流保护的动作时限为

t9t20.5s0.5s2.0s

3.2后备保护的整定计算

保护2作为CD段近后备

KsenKsen21.991.5

保护2作为DE段远后备

KsenIkEmin0.7281.81.5 0.406Iset2其中IkEminE33115/30.728kA 2XsmaxZB-CZC-DZD-E23920128保护2作为近，远后备均满足灵敏度要求。

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保护9作为AB段近后备

KsenKsen96.021.5

保护9作为BC段远后备

KsenIkCmin0.9751.61.5 0.2442.5Iset9Kbra保护9作为近，远后备均满足灵敏度要求。

4继电保护设备的选择

4.1互感器的选择 4.2继电器的选择

5原理图的绘制

KAⅠ线路KAⅡKTⅡKSⅠ跳闸TAKAⅢKTⅢKSⅡKSⅢ图4三段式电流保护的单相原理框图

6结论

保护1、2主保护采用过电流保护，保护2后备保护采用保护3过电流保护，由于不满足灵敏度的要求，保护2、3的过电流保护不能作为保护1的后备保护。

参考文献

[1]张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005．

[2]铁道部电气化工程局电气化勘测设计院.电气化铁道设计手册:牵引供电系统[M].北京:中国.

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[3]铁道部电气化工程局第一工程处.电气化铁道施工手册.北京:中国铁道出版社,1995．

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