课程设计35kV线路保护的配置 及整定计算 说明书及总线路图.docx

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课程设计35kV线路保护的配置及整定计算说明书及总线路图

青岛理工大学琴岛学院

电力系统继电保护设计

设计说明书

35kV线路保护的配置

及整定计算

学生姓名

XXX

学号

20080202XXX

班级

电气自动化XXX班

指导教师

XX

机电工程系

2011年12月16日

电力系统继电保护课程设计评阅书

题目

35kV线路保护的配置及整定计算

学生姓名

XXX

学号

20080202XXX

指导教师评语及成绩

指导教师签名：

年月日

答辩评语及成绩

答辩教师签名：

年月日

教研室意见

总成绩：

室主任签名：

年月日

课程设计任务书

2006—2007学年第一学期

专业：

电气工程及其自动化学号：

20080202XXX姓名：

XXX

课程设计名称：

电力系统继电保护

设计题目：

35kV线路保护的配置及整定计算

完成期限：

自2011年12月5日至2011年12月16日共2周

设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：

二、设计依据：

某35KV终端变电所具有多路进出线的双母线图

图

（一）

2、线路的有关网络参数情况：

1.线路BD长度如图所示,线路单位长度正序阻抗为0.4欧,线路AD上最大输送功率为9MW,功率因数为0.85,自启动系数为1.52

2.系统容量:

最大运行方式为198MVA,最小运行方式为154MVA

3.变压器B所装设差动保护的动作时限为0S,并假设变压器的电抗为29（换算到平均额定电压37KV侧）

4.变电所D所装过电流保护动作时限为1.5S

5.提供电源为直流220V

设计要求

要求根据设计任务书和继电保护设计的大纲，选择保护方式时，希望能全面满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。

选出35kV线路保护的配置方案，继而选择继电保护的保护装置。

根据保护装置的选择，通过短路电流和整定值的结果来选择并校验所选电器元件。

电力系统继电保护的设计与配置是否合理直接影响到电力系统的安全运行，如果设计与配置不合理，保护将可能误动或拒动，从而扩大事故停电范围，有时还可能造成人身和设备安全事故。

因此，合理地选择保护方式和正确地整定计算，对保证电力系统的安全运行具有非常重要的意义。

指导教师（签字）：

教研室主任（签字）：

批准日期：

年月日

摘要

电力系统是由发电、变电、输电、供电、配电、用电等设备和技术组成的一个将一次能源转换为电能的统一系统。

电能是现代社会中最重要、也最为方便的能源。

而发电厂正是把其他形式的能量转换为电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并分配给用户，再通过各种用电设别转换为适合用户需要的其他形式的能量。

再输送电能的过程中，电力系统希望线路有比较好的可靠性，因此在店里兄台那个受到外界干扰时，保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时地保护动作，从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。

电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。

本次设计的任务主要包括：

继电保护运行凡是的选择、电网各个元件参数及符合电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校正、继电保护零序电流整定计算和校正、对所选择的保护装置进行综合评价。

本次课程设计的的题目是35KV线路继电保护的设计。

主要任务是保证电网的安全运行，需要对电网配置完善的继电保护装置。

根据该电网的结构、电压等级、线路长度、运行方式以及负荷性质的要求，给35KV的输电线路设计合适的继电保护。

关键词：

35KV继电保护；整定计算；故障分析；设计原理

1课题描述……………………………………………………………………1

2设计过程……………………………………………………………………2

2.1继电保护配置…………………………………………………………2

2.235KV线路保护方案……………………………………………………2

2.3继电保护整定计算……………………………………………………3

总结………………………………………………………………………10

参考文献………………………………………………………………………11

1．课题描述

电力系统继电保护是反映电力系统中电气设别发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。

电力系统继电保护的基本作用是：

全系统范围内，按指定分区实时地检测各种故障和不正常运行状态。

快速及时地采取故障隔离或者报警信号等措施，以求最大限度的维护系统的稳定、保持供电的连续性、保障供电的连续性、保障人身安全、防止或减轻设备的损坏。

随这电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断的注入了新的活力

本课题设计是要求根据设计任务书和继电保护设计的大纲，选择保护方式时，希望能全面满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。

选出35kV线路保护的配置方案，继而选择继电保护的保护装置。

根据保护装置的选择，通过短路电流和整定值的结果来选择并校验所选电器元器件，最后画出保护装置的接线图。

最后按要求提交设计计算书及说明书。

2设计过程

2.1继电保护配置

2.1.1配置的基本原则

继电保护配置方式要满足电力网络结构和厂站得主接线要求，并考虑电力网和厂站的运行方式的灵活性，所配置的继电保护装置应能满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性要求。

要根据继电保护装置是通过提取保护对象表征其运行状况的故障量来判断保护对象是否存在故障或异常工作并采取相应的措施的自动装置。

而最基本的信息是通过电力元件的电流和所在母线的电压以及由这些量演绎出来的其他量。

根据保护对象的电压等级和重要性，不通电压等级的电网的保护配置要求不同，在高压电网中由于系统稳定对故障切除的时间要求比较高。

往往强调主保护，淡化后备保护，对电压等级低得系统则可以采用远后备的方式，在故障设备本身的保护装置无法正确动作时相邻设备的保护装置延时跳闸。

在满足安全可靠性的前提下要尽量简化二次回路，继电保护系统式继电保护装置和二次回路构成有机整体，缺一不可，二次回路虽然不是主体，但它在保证电力生产的安全，保证继电保护装置的正确工作发挥重要作用。

要注意相邻设备保护装置的死区问题，电力系统各个原件都配有各自的保护。

装置不能留下死区，在设计时要合理分配的电流互感器绕组，两个设备的保护范围要有交叉，同时对断路器和电流互感器之间发生的故障考虑死区保护。

2.1.2三段式短路保护

瞬时电流速断保护原理

在保证选择性和可靠性的前提下，根据对继电保护速动性的要求，原则上应装设快速动作的保护装置，使切除故障时间尽可能短。

反应电流增大，且不带时限动作的电流保护称作电流速断保护。

在计算设定值和动作值时要计算最大和最小运行阻抗，然后预留1/3的裕度，计算出动作值。

限时电流速断保护原理

由于电流速断保护为保证选择性不能保护线路全长，为快速切除线路其余部分的短路，应增设第二套保护，它的保护范围势必延伸到下一线路，为保证选择性和快速性，该保护应与下一线路的电流速断保护在保护范围和动作时限上相配合，即保护范围不超过下一线路电流速断的保护范围，动作时限比下一线路电流速断保护高出一个时限级差Δt，这种带有一定延时的电流速断保护称为限时电流速断保护。

分三种情况：

1，线路短路；2，变压器短路；3，线路和变压器都短路。

然后分别计算灵敏度。

过电流保护原理

过电流保护通常是指其起动电流按躲过最大负荷电流来整定的一种保护装置。

它在正常运行时，不应该起动，而在电网发生故障时，则能反应于电流的增大而动作。

在一般情况下，它不仅能保护本线路的全长，而且尽也能保护相邻线路的全长，以起到远后备保护的作用。

2.1.3自动重合闸保护

图

（一）自动重合闸原理图

自动重合闸装置的原理

当线路出现故障，继电保护使断路器跳闸后，可使用自动重合闸装置经短时间间隔后使断路器重新合上。

大多数情况下，线路故障如雷击、风害等是暂时性的，断路器跳闸后线路的绝缘性能能得到恢复，再次重合能成功，这就提高了电力系统供电的可靠性。

少数情况属永久性故障，自动重合闸装置动作后靠继电保护动作再跳开，查明原因，予以排除再送电。

前加速优点：

（1）能够快速的切除瞬时性故障；

（2）可能使瞬时性故障来及发展成永久性故障，从而提高重合闸的成功率；

（3）能够保证发电厂和重要变电所得母线电压在0.6~0.7倍额定电压以后，从而保证厂用电和重要用户的电能质量；

（4）使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单，经济。

前加速的缺点：

（1）短路器工作条件恶劣，动作次数较多；

（2）重合于永久性故障上时，故障切除的时间可能较长；

（1）如果重合闸装置或断路器QF3拒绝合闸，则将扩大停电范围。

甚至在最末一级线路上故障时，都会使连接在这条线路上的所有用户停电。

后加速优点：

（1）第一次是有选择性的切出故障，不会扩大停电范围，特别是在重要的高压电网中，一般不允许保护无选择的动作而后以重合闸来纠正；

（2）保证了永久故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的；

（3）和前加速相比，使用中不受网络结构和负荷条件限制，一般说来是有利而无害的

后加速缺点：

（1）每个断路器上都需要装设一套重合闸，与前加速相比略为复杂；

（2）起一次切除故障可能带有延时。

本线路从前加速和后加速分析后取的后加速。

后加速能够更好地保护线路。

起到速动性

电网相间短路的电流保护

在电网中35KV及以下的较低电压的网络中，主要采用三段式电流保护，主要的优点就是简单、可靠，并且在一般情况下也能满足快速切除故障的要求。

三段式过电流保护包括：

（1）瞬时电流速断保护

（2）限时电流速断保护

（3）过电流保护

电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应电流增加而动作的保护，他们都相互配合构成一整套保护，称作三段式电流保护，他们的不同是保护的范围不同。

三段的区别主要是在于起动电流的选择原则不同。

其中瞬时电流速断保护和限时电流速断保护是按照躲开某一点的最大短路电流来整定的，而过电流保护是按照躲开最大负荷电流来整定的。

瞬时电流速断保护保护：

保护范围小于被保护线路的全长，一般设定为被保护线路的全长的85%。

限时电流速断保护：

保护范围是被保护的线路的全长和下一条线路的15%。

过电流保护：

保护范围为被保护线路的全长至下一条线路的全长。

2.1.4绝缘监视

绝缘监视装置的作用

支流系统的绝缘监测装置一般是监测对地绝缘，又分为正极对地绝缘和负极对地绝缘，两者有区别：

直流系统发生正极接地有造成保护误动作的可能。

因为电磁操动机构的跳闸线圈通常都接于负极电源，倘若这些回路再发生接地或者绝缘不良就会引起保护误动作。

直流系统负极接地时，如果回路中再有一点发生接地，就可能使跳闸或合闸回路短路，造成保护或断路器拒动，或烧毁继电器，或使熔断器熔断等。

绝缘监视装置的选择

6到35KV线路的绝缘监视装置，可采用三个单相双绕组电压互感器和三支电压表配置。

三支电压表均接各相相电压，当一次线路某相发生接地故障时，电压互感器二次侧对应相的电压表指零，其他俩相电压表读数则升高至线电压。

由指零电压表所在相既可知该相发生单相接地故障。

本项目35KV线路的绝缘监视装置选择上海博继电气有限公司生产的JDZ9-35KV电压互感器JDZ9-35KV户外干式电压互感器来配置。

JDZ9-35系列电压互感器为全封闭环氧树脂浇注结构，适用于额定频率50Hz、额定电压35kV及以下的电力系统中，作电能计量、电压监控和继电保护用。

产品符合IEC186及GB1207-1997《电压互感器》标准。

JDZ9-35电压互感器户外环氧树脂浇注全封结构，铁心与绕组浇注成一体，底部有安装板。

JDZ（F）9-35为单相、相对连接，JDZF9-35有两个二次绕组，即电能测量与电压监控分开；JDZX（F）9-35为单相、相对地连接，一次A端接地，JDZXF9-35有三个二次绕组，即电能测量、电压监控和继电保护分开。

2.1.5系统运行方式的考虑：

１.最大运行方式

根据电力系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行以及选择的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。

对继电保护而言，是指短路时流过保护的短路电流最大的运行方式。

２.最小运行方式

根据系统最小负荷，投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式称为最小运行方式。

对继电保护而言，是指短路时流过保护的短路电流最小的运行方式。

３.正常运行方式

根据系统正常负荷的需要，投入与之相适应数量的发电机、变压器和线路的运行方式称为正常运行方式。

这种运行方式在一年之内的运行时间最长。

短路保护采用两相两继电流保护，它是一种阶段式电流保护。

以第一段、第二段电流速度按保护作为主保护，以第三段过电流保护作为后备保护。

2.235KV线路保护方案

根据电网对保护装置的要求，并且考虑到保护的可靠性、先进性、易用性，本设计中采用南京南自科技发展有限公司的NS901S线路保护测控装置。

NS901S线路保护测控装置适用于35KV及以下电压等级的线路保护、测量及控制

该型保护主要软、硬件及功能介绍如下：

（一）保护功能配置

1.三段式定时限相间过流保护

（1）方向元件闭锁；

（2）电压元件闭锁；

2反时限相间过流保护

（1）方向元件闭锁;

3三段式定时限零序过流保护

（1）零序方向元件闭锁;

4反时限零序过流保护

（1）零序方向元件闭锁;

5独立的加速保护

6小电流接地告警

7过负荷发信或跳闸

8低频减载

（1）滑差闭锁;

（2）低电压闭锁

9低压解列

10三相一次重合闸

（1）非同期/检同期/检无压方式

（二）事件记录

（1）保护动作记录；

（2）告警事件记录；

（3）遥信变位记录；（4）操作命令记录；

（三）控制功能

（1）就地/远方分闸、合闸控制；

（2）远方定值修改；

（3）远方保护投/退；

2.3继电保护整定计算

2.3.1互感器变比：

最大短路电流：

考虑到三分之一的裕度：

所以

=300A。

对线路的阻抗，由

得，

最大运行方式下：

最小运行方式下：

由于本课程设计所涉及的只是单侧电源供电的单回线路电流分支系数为

，既不考虑分支系数的影响。

2.3.2瞬时电流速断保护：

瞬时电流速断保护原理

输电线路发生短路时，电流突然增大，电压降低。

利用电流突然增大使保护动作装置动作的保护装置，称作电流保护。

通常输电线路电流保护采用阶段式电流保护，采用三套电流保护共同构成三段式电流保护。

可以根据具体情况，只采用速断加电流保护或显示速断加过电流保护，也可以三段同时采用。

瞬时电流速断保护又称I段电流保护，它是反应电流增大而能瞬时动作切出故障的电流保护。

当系统电源电势一定，线路上任一点发生短路故障时，短路电流的大小与短信点至电源之间的电抗及短路类型有关，三相短路和两厢短路时，流过保护安装地点的短路电流可用下式表示

对AB段最大运行方式：

对AB段最小运行方式：

对BD段最大运行方式：

对BD段最小运行方式：

对BE段最大运行方式：

对BE段最小运行方式：

表

（一）各段短路电流

短短路点

AB段

BD段

BE段

大最大运行方式

1432.73A

793.83A

486.5A

最最小运行方式

1095.32A

640.36A

403.14A

2.3.3瞬时电流速断保护的整定计算：

瞬时电流速断保护1的动作电流应按大于本线路末端短路时流过保护安装处的最大短路电流来整定，即

校验：

所以符合要求

2.3.4限时电流速断保护：

限时电流速断保护的原理

（1）限时电流速断保护作为线路的主保护，要求应能保护被保护线路全长。

为了缩短保护的动作时间，动作值与相邻线路、原件速断保护配合。

（2）限时电流速断保护的选择性是依靠动作值、动作时间来保证。

（3）当灵敏度不满足要求时，可与相邻线路限时电流速断保护配合。

限时电流速断保护的整定计算：

对BD段

校验：

所以不符合条件

对BE段：

对变压器校验：

所以符合条件

2.3.5定时限过电流保护：

定时限过电流保护的工作原理：

定时限过电流保护是指按躲过最大负荷电流整定，并以动作时限保证其选择性的一种保护。

输电线路正常运行时它不应启动，发生短路且短路电流大于其动作电流时，保护启动延时动作于断路器跳闸。

过电流保护不仅能保护本线路的全长，也能保护相邻线路的全长，是本线路的近后备和相邻线路的远后备保护。

定时限时电流保护的整定计算

定时限过电流保护整定：

灵敏度：

作为本线路的后备保护即近后备时：

作为相邻线路的后备保护即远后备时：

对BD段：

对变压器：

定时限过电流保护动作时限：

表

（二）三段保护

保护类型

动作值

时段

灵敏度

一次侧

二次侧

1段保护

1790.9A

29.85A

0s

3.6KM>15%线路长

2段保护

729.75A

12.16A

0.5s

1.5>1.3~1.5

3段保护

对本线路

对BD段

对变压器

345.4A

5.76A

1.5s

`3.17

1.85

1.17

总结

课程设计的过程是艰辛的，但是收获却是很大的。

这次课程设计我主要是应用以前学习的内容，综合起来才完成了这个课程的设计过程，虽然所做的内容相对来说还是挺简单的，但是付出却是艰辛的。

首先，综合课程设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更进一步的理解和认识，再次，我在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅相关书籍，资料，通过自己钻研，老师给予了我很大的帮助，不仅给了我思路上的开阔，还让我认识到了自己对以前所学知识的不足方面。

结合本次设计的要求，参考35KV输电线路的一些特性，利用相关专业知识为此线路设计了一套安全、经济、可靠的继电保护自动保护装置。

此设计满足了继电保护对设备的选择性，速动性、灵敏性、可靠性的要求。

当然，通过这次课程设计，我也发现了自身的很多不足之处，在以后的学习中，我会不断的完善自我，不断进取，能使自己在电力系统继电保护设备配置这方面有一个大的发展。

参考文献

（一）设计参考资料

1、《电力系统继电保护和自动装置设计规范》GB50062─92

2、《小型水利发电站设计规范》GBJ71─84

3、《火车发电厂、变电所二次接线技术规定（强电部分）》SDGJ─78

4、《小型水电站机电设计手册电气二次分册》水利电力出版社

（二）教材及参考书可选用如下：

1、《电力系统继电保护》郭光荣主编

2、《电力工程设计手册》水利电力出版社

 3、《电力系统继电保护与自动装置技术规程》水利电力出版社

 4、《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