《輸電線路階段式電流保護(hù)設(shè)計(jì) 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《輸電線路階段式電流保護(hù)設(shè)計(jì) 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（15頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、青島大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 報 告 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) 題 目: 輸電線路階段式電流保護(hù)設(shè)計(jì) 系 別: 自動化工程學(xué)院 專 業(yè): 電氣工程及其自動化10級 姓 名: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 設(shè)計(jì)日期：2013年9月3日2013年9 一課程設(shè)計(jì)目的和任務(wù)設(shè)計(jì)目的： 理解輸電線路階段式電流保護(hù)的原理圖、展開圖及保護(hù)裝置中各繼電器的功用，掌握階段式電流保護(hù)的電氣接線和操作實(shí)驗(yàn)技術(shù)通過設(shè)計(jì),掌握和應(yīng)用電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì),整定計(jì)算,資料整理查詢和電氣繪圖等使用方法.。本課程主要設(shè)計(jì)35KV輸電線路，110KV輸電線路,變壓器,發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的原理,配置及整定計(jì)算,為繼電保護(hù)的工作打下良好的基礎(chǔ)。但由
2、于實(shí)驗(yàn)條件所限，我們只能用200V的單輻射式輸電線路階段式電流保護(hù)設(shè)計(jì)來模擬上述設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)任務(wù)：某線路網(wǎng)絡(luò)接線如下圖1 線路網(wǎng)絡(luò)接線圖已知：，線路正常運(yùn)行時的負(fù)荷電流為0.25A。要求：(1)計(jì)算f1、f2、f3、f4各點(diǎn)的最大和最小運(yùn)行方式下的短路電流；(2)選出線路L1的電流互感器變比；(3)選出線路L1的保護(hù)方案并作出整定計(jì)算；(4)畫出原理圖(5)選出所需繼電器的規(guī)格、型號；(6)根據(jù)選出的繼電器進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。二 階段式電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)原理無時限電流速斷保護(hù)、帶時限電流速斷保護(hù)和定時限過電流保護(hù)都是反應(yīng)于電流升高而動作的保護(hù)裝置。他們之間的區(qū)別主要在于按照不同的原則來選擇起動電流。即速斷是按照
3、躲開某一點(diǎn)的最大短路電流來整定，限時速斷是按照躲過前方各相鄰元件電流速斷保護(hù)的動作電流整定，而過電流保護(hù)則是按照躲過最大負(fù)荷電流來整定。由于電流速斷不能保護(hù)線路全長，限時電流速斷又不能作為相鄰元件的后備保護(hù)，因此，為保證迅速而有選擇性的切除故障，常常將電流速斷、限時電流速斷和過電流保護(hù)組合在一起，構(gòu)成階段式過流保護(hù)。具體應(yīng)用時，可以只采用速斷加過流保護(hù)，或限時速斷加過流保護(hù)，及構(gòu)成兩段式過流保護(hù)，也可以三者同時使用，及構(gòu)成三段濕過流保護(hù)。 由無時限電流速斷保護(hù)、帶時限電流速斷保護(hù)、定時限過電流保護(hù)相配合而構(gòu)成階段式電流保護(hù)裝置。這三部分保護(hù)分別叫作I、II、III段，其中I段無時限電流速斷保護(hù)
4、、II段帶時限電流速斷保護(hù)是主保護(hù)，III段定時限過電流保護(hù)是后備保護(hù)。（1）階段式電流保護(hù)的保護(hù)范圍及時限配合如圖11-6所示，當(dāng)在L1線路首端f1點(diǎn)短路時，保護(hù)1的I、II、III段均啟動，由I段將故障瞬時切除，II段和III段返回；在線路末端f2點(diǎn)短路時，保護(hù)II段和III段啟動，II段以0.5s時限切除故障，III段返回。若I、II段拒動，則過電流保護(hù)以較長時限將QF1跳開，此為過電流保護(hù)的近后備作用。當(dāng)在線路L2上f3點(diǎn)發(fā)生故障時，應(yīng)由保護(hù)2動作跳開QF2，但若QF2拒動，則由保護(hù)1的過電流保護(hù)動作將QF1跳開，這是過電流保護(hù)的遠(yuǎn)后備作用。（2）階段式電流保護(hù)的原理圖階段式電流保護(hù)的
5、原理圖如圖下所示，圖中各元件均以完整的圖形符號表示，有交流回路和直流回路，圖中所示的接線方式是廣泛應(yīng)用于小接地電流系統(tǒng)電力線路。由繼電器KA1、KS1組成I段；KA2、KT1、KS2組成II段；KA3、KT2、KS3組成III段。三階段式電流保護(hù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)整定計(jì)算3.1計(jì)算各點(diǎn)最大和最小運(yùn)行方式下的短路電流當(dāng)系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下運(yùn)行時有：f1的三相短路電流為： f1的兩相短路電流為：f2的三相短路電流為：f2的兩相短路電流為：由于f3點(diǎn)和f2點(diǎn)距離很近，兩者之間的阻抗值可以忽略, 其短路電流幾乎是相等的。故f3的三相短路電流為：f3的兩相短路電流為：f4的三相短路電流為：f4的兩相短路電流為：同
6、理，系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下運(yùn)行時有：f1的三相短路電流為：f1的兩相短路電流為：f2的三相短路電流為：f2的兩相短路電流為：f3的三相短路電流為：f3的兩相短路電流為：f4的三相短路電流為：f4的兩相短路電流為：故對單側(cè)電源輻射式線路，L1的繼電保護(hù)方案可擬定為階段式電流保護(hù)，保護(hù)采用二相二繼電器接線，其接線系數(shù)，電流互感器采用1:1，在最大運(yùn)行方式下及最小運(yùn)行方式下f1、f2、f3、f4各點(diǎn)短路電流值見下表：表2 最大運(yùn)行方式下及最小運(yùn)行方式下f1、f2、f3、f4各點(diǎn)短路電流值短路點(diǎn)f1f2f3f4正常最大工作電流最大運(yùn)行方式下三相短路電流（A）最大運(yùn)行方式下兩相短路電流（A）最小運(yùn)行方式下
7、三相短路電流（A）最小運(yùn)行方式下兩相短路電流（A）3.2 對AB線路繼電保護(hù)進(jìn)行三段整定3在被保護(hù)線路上發(fā)生短路時，流過保護(hù)安裝點(diǎn)的短路電流值，隨短路點(diǎn)的位置不同而變化。在線路的始端短路時，短路電流值最大；短路點(diǎn)向后移動時，短路電流將隨線路阻抗的增大而減小，直至線路末端短路時短路回路的阻抗最大，短路電流最小。短路電流值還與系統(tǒng)運(yùn)行方式及短路的類型有關(guān)。如圖2所示。圖2 瞬時電流速斷保護(hù)的整定及動作范圍曲線1表示在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路時，線路各點(diǎn)短路電流變化的曲線；曲線2則為最小運(yùn)行方式下兩相短路時，短路電流變化的曲線。如果要求在被保護(hù)線路的末端短路時，保護(hù)裝置能夠動作，那么，在下一線路始
8、端短路時，保護(hù)裝置不可避免地也將動作。這樣，就不能保證應(yīng)有的選擇性。為了保證保護(hù)動作的選擇性，將保護(hù)范圍嚴(yán)格地限制在本線路以內(nèi)，就應(yīng)使保護(hù)的動作電流大于最大運(yùn)行方式下線路末端發(fā)生三相短路時的短路電流，即為了保證裝置不誤動，考慮到非周期分量、實(shí)際的短路電流大于計(jì)算值、保護(hù)裝置的實(shí)際動作電流小于整定值、一定的裕度等因素，可引入可靠系數(shù)，則動作電流為： ，其中靈敏性校驗(yàn)：最大運(yùn)行方式下的最小保護(hù)范圍：最小運(yùn)行方式下的最小保護(hù)范圍：滿足靈敏性要求。本段保護(hù)整定電流值為3.4A，可選用DL-21C型電流繼電器，其額定電流為6A，動作電流的整定范圍為1.56A，線圈采用并聯(lián)接法。3無時限電流速斷保護(hù)雖然能
9、實(shí)現(xiàn)快速動作，但卻不能保護(hù)線路的全長。因此，必須裝設(shè)第II段保護(hù)，即帶時限電流速斷保護(hù)，用以反應(yīng)無時限電流速斷保護(hù)區(qū)外的故障。對第II段保護(hù)的要求是能保護(hù)線路的全長，還要有盡可能短的動作時限。帶時限電流速斷保護(hù)要求保護(hù)線路的全長，那么保護(hù)區(qū)必然會延伸至下一線路，因?yàn)楸揪€路末端短路時流過保護(hù)裝置的短路電流與下一線路始端短路時的短路電流相等，再加上還有運(yùn)行方式對短路電流的影響，如若較小運(yùn)行方式下保護(hù)范圍達(dá)到線路末端，則較大運(yùn)行方式下保護(hù)范圍必然延伸到下一線路。為盡量縮短保護(hù)的動作時限，通常要求帶時限電流速斷延伸至下一線路的保護(hù)范圍不能超出下一線路無時限電流速斷的保護(hù)范圍，因此線路L1帶時限電流速斷
10、保護(hù)的動作電流應(yīng)大于下一線路無時限電流速斷保護(hù)的動作電流，即線路L2無時限電流速斷保護(hù)的動作電流：則限時電流速斷保護(hù)的動作電流為： ，其中保護(hù)裝置靈敏性校驗(yàn)：L1線路末端在最小運(yùn)行方式下，發(fā)生兩相短路時的電流故其靈敏系數(shù)為：由于段保護(hù)的靈敏度不能滿足要求，故需采用降低動作電流來提高其靈敏度。為此，應(yīng)使線路L1上的帶時限電流速斷保護(hù)范圍與線路L2上的帶時限電流速斷保護(hù)相配合，即但由于本設(shè)計(jì)題目中未給出L2線路下一段的線路參數(shù)，為了解決問題，我門在L2線路的后增加了一段長度為的線路，則可以計(jì)算出，系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式運(yùn)行式，L3段線路末端的三相短路電流為：L3段線路的無限時速斷保護(hù)動作電流為：靈敏性
11、校驗(yàn)：最大運(yùn)行方式下的最小保護(hù)范圍：最小運(yùn)行方式下的最小保護(hù)范圍：滿足電流速斷保護(hù)的靈敏性要求。則線路L2的II段整定電流為：線路L2的II段靈敏性校驗(yàn)：L2線路末端在最小運(yùn)行方式下，發(fā)生兩相短路時的電流其靈敏系數(shù)為： 那么，L1段的帶時限電流速斷保護(hù)的電流整定值為：其靈敏系數(shù)為：靈敏度滿足要求。本段保護(hù)整定電流值為1A，可選用DL-21C型電流繼電器，其額定電流為3A，動作電流的整定范圍為0.52A，線圈采用并聯(lián)接法。動作時限：為了便于觀察時限可整定為1秒，時間繼電器可選用DS-21型，其延時范圍為0.251.25S。3無時限電流速斷保護(hù)和帶時限電流速斷保護(hù)能保護(hù)線路全長，可作為線路的主保護(hù)
12、用。為防止本線路的主保護(hù)發(fā)生拒動，必須給線路裝設(shè)后備保護(hù)，以作為本線路的近后備和下一線路的遠(yuǎn)后備。這種后備保護(hù)通常采用定時限過電流保護(hù)，又稱為第III段保護(hù)，其動作電流按躲過最大負(fù)荷電流整定，動作時限按保證選擇性的階梯時限來整定。其原理接線圖與帶時限電流速斷保護(hù)相同，但由于保護(hù)范圍和保護(hù)的作用不同，其動作電流和動作時限則不同。過電流保護(hù)工作原理：正常運(yùn)行時，線路流過負(fù)荷電流，保護(hù)不動作。當(dāng)線路發(fā)生短路故障時，保護(hù)啟動，經(jīng)過保證選擇性的延時動作，將故障切除。過電流保護(hù)動作電流：過電流保護(hù)動作電流的整定，要考慮可靠性原則，即只有在線路存在短路故障的情況下，才允許保護(hù)裝置動作。過電流保護(hù)應(yīng)按躲過最大
13、的負(fù)荷電流計(jì)算保護(hù)的動作電流，根據(jù)可靠性要求，過電流保護(hù)的動作電流必須滿足以下兩個條件。1） 在被保護(hù)線路通過最大負(fù)荷電流的情況下，保護(hù)裝置不應(yīng)該動作，即。式中，保護(hù)的一次動作電流值 被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流最大負(fù)荷電流要考慮電動機(jī)自啟動時的電流。由于短路時電壓下降，變電所母線上所接負(fù)荷中的電動機(jī)被制動，在故障切除后電壓恢復(fù)時，電動機(jī)有一個自啟動過程，電動機(jī)自啟動電流大于正常運(yùn)行時的額定電流，則線路的最大負(fù)荷電流也大于其正常值，即。式中，3。 2）對于已經(jīng)啟動的保護(hù)裝置，故障切除后，在被保護(hù)線路通過最大負(fù)荷電流的情況下應(yīng)能可靠地返回。如圖11-4所示，在線路L1、L2分別裝有過電流保護(hù)1和保護(hù)
14、2，當(dāng)在f點(diǎn)短路時，短路電流流過保護(hù)1也流過保護(hù)2，它們都啟動。按選擇性的要求，應(yīng)該由保護(hù)2動作將QF2跳開切除故障。但由于變電所B仍有其他負(fù)荷，并且因電動機(jī)自啟動，線路L1可能出最大負(fù)荷電流，為使保護(hù)1的電流繼電器可靠返回，它的返回電流Irel（繼電器的返回電流折算到一次電路的值），應(yīng)大于故障切除后線路L1最大負(fù)荷電流。式中，Irel保護(hù)1的返回電流由于，即 式中，Krel可靠系數(shù)，取1. 2 1.25。 Kre0.95。故線路L1的定時限過電流保護(hù)的動作電流為：靈敏性校驗(yàn)作為L1段的近后備保護(hù)時有：滿足靈敏性要求。作為遠(yuǎn)后備保護(hù)時有：滿足靈敏性要求。本段保護(hù)整定電流值為0.53A，可選用D
15、L-21C型電流繼電器，其額定電流為3A，動作電流的整定范圍為0.52A，線圈采用串聯(lián)接法。動作時限：為了便于觀察時限可整定為3秒，時間繼電器可選用DS-22型，其延時范圍為1.25S。3階段式保護(hù)選用的繼電器規(guī)格及整定值列表表3 階段式保護(hù)選用的繼電器規(guī)格及整定值序號用途型號規(guī)格整定范圍實(shí)驗(yàn)整定值線圈接法1無時限電流速斷保護(hù)DL21C1.56A3.4 A并聯(lián)2帶時限電流速斷保護(hù)DL21C0.52A并聯(lián)3定時限過電流保護(hù)DL21C0.152A串聯(lián)4帶時限電流速斷時間DS211 s5定時限過電流保護(hù)時間DS221.25s3 s四實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與調(diào)整在實(shí)驗(yàn)時，由于實(shí)驗(yàn)條件限制，沒有DS-22型的時間繼電
16、器。故我們只能用DS-21型的時間繼電器來代替。而DS-21型時間繼電器的時間整定范圍只有0.251.25S，無法滿足我們之前過電流保護(hù)時限的整定值3S。所以我們唯有將帶時限電流速斷保護(hù)和定時限過電流保護(hù)的時限整定得小一些。帶時限電流速斷保護(hù)的時限重新整定為0.5S，定時限過電流保護(hù)的時限重新整定為1.25S。實(shí)驗(yàn)器材也按實(shí)驗(yàn)室的條件重新調(diào)整了，具體器材如下表：表4 調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)器材表序號設(shè)備名稱使 用 儀 器 名 稱數(shù)量1控制屏12EPL-02AA站保護(hù)， B站保護(hù)13EPL-04繼電器（一）DL-21C電流繼電器24EPL-05繼電器（二）DS-21時間繼電器25EPL-06繼電器（四）D
17、Z-31B中間繼電器16EPL-07B繼電器（五）DX-8信號繼電器17EPL-11交流電壓表18EPL-11交流電流表19EPL-12光示牌110EPL-17A三相交流電源11EPL-11直流電源及母線1選好實(shí)驗(yàn)設(shè)備后，按下圖接線。圖3 實(shí)驗(yàn)接線原理圖接好線后，分別驗(yàn)證L1段的各段電流和時間整定值，并記錄到下表中。表5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)記錄表序號代號型號規(guī)格額定工作值實(shí)驗(yàn)整定值線圈接法1KA1DL-21C6A并聯(lián)2KA2DL-21C3A并聯(lián)3KA3DL-21C3A串聯(lián)4KT1DS-21C220V-5KT2DS-21C220V-6KM 1DZ-31B220V-7KS1DX-8-8KS2DX-8-9
18、KS3DX-8-10KM2DZ-31B220V-11直流電源220V12電流表13三相電源五總結(jié)與評價通過這次繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)，我們可以把理論知識應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去了。這次課程設(shè)計(jì)學(xué)到很多，在整定動作電流的過程中，我不但鞏固了自己繼電保護(hù)的理論知識，還進(jìn)一步熟識各段保護(hù)的應(yīng)用。這次的課程設(shè)計(jì)我們從中發(fā)現(xiàn)了很多問題，通過老師指導(dǎo)與同學(xué)的交流成功的解決。還發(fā)現(xiàn)前面學(xué)的很多知識大部分我都已經(jīng)記憶不深了。但經(jīng)過這次實(shí)訓(xùn)，讓我又重新溫習(xí)了一次繼電保護(hù)的課本知識。在溫習(xí)的過程中，我加深了對它們的認(rèn)識，就連之前很多不太理解的問題，現(xiàn)在也變得清晰起來。通過這次設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識從而培養(yǎng)和提高自己獨(dú)立工作能力，鞏固與擴(kuò)充了所學(xué)的內(nèi)容，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高六主要參考文獻(xiàn)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 ，都洪基 ， 東南大學(xué)出版社，200
輸電線路階段式電流保護(hù)設(shè)計(jì) 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
