35kv线路继电保护设计_本科毕业设计论文(编辑修改稿)

35kv线路继电保护设计_本科毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

*Ik3,max,B 式中 op,1保护 1中瞬时电流速断保护的动作电流； rel瞬时电流速断保护的可靠系数，考虑到短路电流的计算误差、电流互感器的误差 以及短路电流中非周期分量等因素对保护的影响，一般取 rel=； Ik3,max,B系统最大运行方式下，线路 1末端 B母线上发生三相短路时，流过保护 1的最大短路电流。 同理，各条线路上所装设的瞬时电流速断保护，其动作电流 op均是按大于被保护线路末端短路时，流过该保护的最大短路电流来整定的。 如图 ，瞬时电流速断保护的选择性可以用动作电流来保证。 被保护线路外部故障时，因动作电流大于短路电流，保护不会误动作。 在保护范围内部故障时，保护可以瞬时动作，快速将故障线路切除。 保护范围及灵敏度校验 保护 1的动作电流 op,1与曲线 1相交于 M点，显然从 M点到保护 1安装处的线路长度 Lmax为保护 1的最大保护范围； op,1与曲线 2相交于 N点，从 N点到保护 1安装处的线路长度 Lmin为保护 1的最小保护范围。 这说明瞬时电流速断保护不能保护线路的全长，并且保护范围长度受电力系统运行方式及故障类型的影响。 瞬时电流速断保护的灵敏度，可以用保护范围的长度占被保护线路全长的百分比表示。 要求最大保护范围 Lmax应不小于线路全长的 50%，最小保护范围 Lmin应不小于线路全长的 15%20%。 由于系统在最大运行方式下， M点发生三相短路时，短路电流等于保护 1瞬时电流速断保护的动作电流，即 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 11 = E*/(Xs,max+ x1Lmax)= op,1 故瞬时电流速断保护的最大保护范围 Lmax可以用式 22求出 Lmax=1/ x1*（ E*/ op,1 Xs,max） 式中 x1线路每公里正序阻抗； Xs,max系统在最大运行方式下，系统等效电源到保护 1安装处的系统电抗。 系统在最小运行方式下， N点发生两相短路时，短路电流也等于保护1瞬时电流速断保护的动作电流 ；在对保护装置进行整定计算时，为了简化计算，一般将三相短路电流乘以√ 3/2折算为两相短路电流，即 =√ 3/2* =√ 3/2* E*/(Xs,min+ x1Lmin) 因此，瞬时电流速断保护的最小范围是 Lmin=1/ x1*（√ 3/2*E*/ op,1 Xs,min） 式中 Xs,min系统在最小运行方式下，系统等效电源到保护 1安装处的系统电抗。 限时电流速断保护的原理及整定原则 限时电流速断保护的原理 大多数情况下，瞬时电流速断保护不能保护线路的全长，因此，应再增设 一段新的保护，用来切除被保护线路上瞬时电流速断保护范围以外的短路故障，同时也能作为瞬时电流速断保护的后备。 由于瞬时电流速断保护 不能保 护线路的全长，要求这个新增设的保护必须在任何情况下都能保护本线路的全长，并具有足够的灵敏度。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 12 图 22 限时电流速断保护原理及整定说明示意图 图 22所示，只有在保护 1的动作电流 小于线路 L1 末端短路电流的情况下，保护 1 才能保护线路 L1 的全长，但这会使保护 1 的保护范围延伸到线路 L2 去。 为了保证选择性，必须给该保护加上一定的延时，保证在线路 L2 上发生短路故障时， 由保护 2 先动作将故障切除。 同时为了满足快速性的要求，应该尽可能缩短保护的动作时间，因此一般把这个新增设的保护称为限时电流速断保护或带时限电流速断保护 为了同时满足选择性与快速性的要求，限时电流速断保护的保护范围不能延伸的太长，最好不要超过相邻线路瞬时电流速断保护的保护范河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 13 围。 如图 22所示，只要保护 1的限时电流速断保护的动作电流 大于保护 2的瞬时电流速断保护的动作电流 ，则其延伸到线路 L2的保护范围就不会超过保护 2的瞬时电流速断保护的保护范围。 动作电流的整定原则 限时电流速断保护的动作电 流一般按与相邻线路瞬时电流速断保护配合整定。 限时电流速断保护的动作电流一般整定为 = 式中 保护 1中限时电流速断保护的动作电流； 限时电流速断保护的可靠系数，一般取 rel=； 相邻线路瞬时电流速断保护的动作电流。 当图 22所示 L2首端短路时，保护 2的瞬时电流速断保护动作，令断路器 QF2跳闸，将故障线路 L2切除；但如果故障点发生在保护 1的限时电流速断保护之内（如 K1点）时，该保护的电流元件也会动作，为了防止保护 1误将断路器 QF1跳开，应延长限时电 流速断保护的动作时限。 等保护 2将故障切除后，流过保护 1的电流由短路电流变为负荷电流，此时保护 1中的限时电流速断保护将自动返回（复归），不再动作。 动作时限的整定原则 限时电流速断保护的动作时限，一般按与相邻线路瞬时电流速断保护配合整定。 为了确保保护 2能先将故障切除、保护 1能可靠返回，限时电流速断保护的动作时限应把瞬时电流速断保护的动作时限、断路器的河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 14 固有分闸时间、保护装置时间元件的误差等因素都考虑进去，并且还要留有一定的时间裕度。 考虑了上述因素后，限时电流速断保护的动作时限一般取。 一般将与之配合的保护动作时限与本保护动作时限的差值，称为保护的时间级差，用⊿ t表示。 故限时电流速断保护的动作时限一般整定为 = +⊿ t= 式中 保护 1中限时电流速断保护的动作时限； 保护 1中限时电流速断保护的动作时限； ⊿ t 时间级差。 灵敏度校验 为了使限时电流速断保护能够保护线路的全长，要求在本线路末端发生相间短路故障时，该保护应具有一定的灵敏度。 限时电流速断保护的灵敏度，按本线路末端发生相间短路故障时的最小短路电流校验，检验式为 = / ≥ 式中 限时电流速断保护的动作电流； 系统在最小运行方式下，本线路末端两相短路电流； 限时电流速断保护的灵敏系数， ≥。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 15 定时限过电流保护 主保护与后备保护 一般把能以最短的动作时限、有选择性地切除被保护设备的保护，作为电气设备的主保护。 为了确保被保护设备发生故障时，能被可靠切除，在电气设备上不仅配置有主保护，还配置有后备保护。 后备保护是指在主保护或断路器拒绝动作时，用以切除故障的保护。 后备保护不仅可 以对本线路或设备的主保护起后备保护作用，而且对相邻电气设备也可以起到后备保护作用。 因此，后备保护又可分为近后备与远后备两种方式。 利用瞬时电流速断保护与限时电流速断保护相互配合，可以使全线路范围内的相间短路故障，都能在短时间内被快速切除。 这两种保护一般用来作为 35kV及以下电压等级线路的主保护。 定时限过电流保护的原理及整定原则 （ 1）定时限过电流保护的原理及动作电流 定时限过电流保护一般用来作为线路的后备保护。 对于输配电线路，为了保证正常运行时保护不动作，其定时限过电流保护的动 作电流，应大于本线路可能出现的最大负荷电流 Il,max，即 ≥ Il,max。 由于动作电流整定的比较小，定时限过电流保护的保护范围一般都比较长。 如图 23所示，当 K点发生短路故障时，保护 保护 保护 3均有短路电流流过。 此时，保护 保护 保护 3的电流元件均有可能动作。 按照选择性的要求，应由保护 3先动作，跳开 QF3，将故障切除。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 16 图 23 定时限过电流保护动作时限整定说明示意图 保护 保护 2在故障被切除后，仍由负荷电流流过。 此时，保护 保护 2的电流元件应能可靠返回，也就是说电流元件的返回电流应 该大于本线路的最大负荷电流，即 ＞ ，因此定时限过电流保护的动作电流一般整定为 = * / 式中 被保护线路定时限过电流保护的动作电流； 定 时 限 过 电 流 保 护 的 可 靠 系 数 ， 一 般 取=； 电流元件的返回系数，一般取 ； 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 17 被保护线路的最大负荷电流。 (2) 动作时限的整定原则 当图 23所示 K1点发生短路故障时，保护 保护 2的电流元件动作，按照选择性的要求，应由保护 2先动作跳开 QF2。 也就是说，保护 1的过电流保护动作时限，应该大于保护 2的 过电流保护动作时限，即 ＞。 同理，当 K2点发生短路故障时，保护 保护 保护 3的电流元件动作，按照选择性的要求，应由保护 3先动作跳开 QF3。 保护 保护 2的过电流保护动作时限，应该大于保护 3的过电流保护动作时限，即＞ ＞ .以此类推，越靠近电源端，过电流保护的动作时限越长；越靠近负荷侧，过电流保护的动作时限越短。 定时限过电流保护的动作时限是从系统的末端（负荷侧）向电源端逐级递增的，每一级递增一个时限级差⊿ t，即 = +⊿ t，= +⊿ t，……一般把这个整定原则称为阶梯形原则。 由此可见，定时限过电流保 护的选择性，是用不同的动作时限来保证的。 （ 3）灵敏度校验 定时限过电流保护一般具有较高的灵敏度，不仅能够保护本线路的全长，也能保护相邻线路的全长。 但故障点越靠近电源，短路电流越大，定时限过电流保护得动作时限反而越长，不能快速切除故障。 因此，该保护一般只用来作为本线路与相邻元件的后备保护。 定时限过电流保护灵敏度的校验式为 = / 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 18 式中 定时限过电流保护的动作电流； 系统在最小运行方式下，线路末端两相短路电流； 灵敏系数，作近后备保护时，要求 ≥ ，作远后备保护时，要求 ≥。 在校验近后备灵敏度时，故障点取在本线路末端母线上；在校验远后备灵敏度时，故障点取在相邻末端母线上。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 19 3 35kV 线路保护方案 线路保护方法方案 本次设计的 35 千伏线路的保护方案为配置速断与过电流保护，相关参数如下：已知系统在最大、最小运行方式下的系统电抗分别为= 欧， = 欧；线路长度为 62KM；线路每公里正序电抗为 X1= 欧；导线型号为 LGJ150（钢筋铝绞线，直径为 150 毫米），电流互感器变比为 300/5，最大负荷功率为 9MW，功率因数取 ，电流互感器为不完全星形，线路的最大负荷电流为 300A，具体参数见表 1。 表 31 10110KV 架空线路的电阻与电抗值（Ω /km） 导线型号 电阻 r 电抗 x 10KV 35KV 110KV LGJ95 LGJ120 LGJ150 —— 计算每 km 架空线路的阻抗值 0R : 2 2 2 20 r + x 0 . 2 1 0 + 0 . 3 8 7 0 . 4 4R   Ω 则架空线路总电阻 R= *62=。 (1) 电流速断保护的整定计算 速断保护的动作电流 =37000/（ +*62） /√ 3= A 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 20 Iop=Krel* = A Iopr=Kcon* Iop/Nta=1*式中 —— 本保护线路末端系统最大运行方式下的三相短路电路； relK —— 电流速断保护的可靠系数，一般，对电磁型继电器取～ ；对感应型继电器，取 ～。 Iop—— 一次动作电流； Iopr—— 二次动作电流。 (2) 电流速断保护的保护范围及灵敏度校验 Lmax=1/ x1*（ E*/ op,1 Xs,max） =（ 1/） *（ 37000/√ 3/） = (Lmax/L)*100%=*100%=%＞ 50% Lmin=1/ x1*（√ 3/2*E*/ op,1 Xs,min） =（ 1/） *（√ 3/2*37000/） = (Lmin/L)*100%=*100%=%＞ 15% 灵敏度满足要求。 (3) 过电流保护的整定计算 1）动作电流 Il,max=Pmax/(√ 3Uw,min*cos@)=9000000/(√ 3**35*9)=174A = Krel*Kss*Il,max /Kre=**174/=320A = * Kcon/(300/5)= 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 21 2)灵敏度校验 作为本线路的近后备保护时 Ks= / =（√ 3/2） *＞ （其中 =37000/（ +*62） /√ 3= A） 灵敏度满足要求。 继电保护屏选择 通用非标准结构箱、屏、台可分两类，一类通常作为大、中容量发电厂及变电站中的远方控制及继电保护屏用，一般选 PK1 型、 PK2 型、。