继电保护综合设计

继电保护线路综合设计 题 目： 继电保护线路综合设计学 院： 自动化工程学院专 业： 电气工程及其自动化姓 名： 玄祖爱学 号： 200940600343指导教师： 隋岗2012年9月13日星期三35KV电网线路继电保护课程设计摘 要为给35KV单电源双环形回路电网进行继电保护设计，首先选择过电流保护，对电网的最大负荷电流进行计算，然后再对其进行短路电流的计算，整定电流保护的整定值。在过电流保护不满足的情况下，相间故障选择距离保护，同时在变压器中间的线路采取纵联保护，通过电力线路载波通道传递线路信息，保证线路的安全。最后再确定继电保护所需要的装置名称，并且对其进行总结关键词：继电保护 负荷电流 短路电流 整定计算 装置选择电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的减小电力系统停电范围。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了五大部分，电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。继电保护的作用：电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路。在发生短路时可能产生以下的后果.1.通过故障点的最大短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏；2.短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命；3.电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量；4.破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振动，甚至使整个系统瓦解；电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高（一般又称过负荷），就是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷，使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，就可能发展成故障。此外，系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发生振荡等，都属于不正常运行状态。故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。 系统事故的发生，除了由于自然条件的因素（如遭受雷击等）以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可能大大减少事故发生的机率，把事故消灭在发生之前。 在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。继电保护的基本原理： 电流速断保护：对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护。限时电流速断保护：用来切除本县线路上速断保护范围以外的故障，同时也能作为速断保护的后备。过电流保护其启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的保护，当电流的幅值超过最大负荷电流值是启动。距离保护：利用短路时电压.电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。输电线路的纵联保护：将线路一侧电气量信息传到另一侧去，两侧的电气量同时比较.联合工作。一、设计材料1. 35KV双回路接线图2. 35KV双回路线路的继电保护的原理图二、参数计算Vn=35kV，x=0.4(km),L=10(km),Vav=32.5kVcos=0.81.1最大负荷电流的计算：1，2段和3，4段线路的阻抗值为：X=1/2*x*L=0.5*0.4*10=2（）1，2段和3，4段负荷电流为： I12=I34=Vav*Vav/(X*Vn cos)=32.5*32.5/(4*35*0.8)=9.43(kV)1.2短路电流的计算：线路I=2*I12=2*9.43=18.86(kA)所以当K点或者L点发生短路的时候，流过12或者34的电流为Id=18.86(kA)1.3继电保护距离保护的整定计算和校验 断路器1距离保护的整定计算和校验1、距离保护段的整定计算(1)动作阻抗对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。取KK'=0.85； Zdz'=KK'Z12=0.85×4=3.4；(2)动作时限距离保护段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t1=0s。2、距离保护段的整定计算和校验(1)动作阻抗：按下列三个条件选择。与相邻线路34的保护的段配合 Zdz''=KK''(Z12+K'Kfh·minZ34)式中，取K'=0.85, KK''=0 .8，Kfh·min为保护2的段末端发生短路时对保护2而言的最小分支系数。当保护2的段末端发生短路时，分支系数为：Kfh·min=I12/I34=1于是Zdz''=KK''(ZL3+K'Kfh·minZL4)=0.8×(3.4+0.85×1×4)=5.44； (2)动作时间，与相邻保护2的段配合，则 t1"=t2'+t=0.5 s它能同时满足与相邻线路34保护配合的要求。(3) 灵敏性校验：Klm= Zdz''/Z12=5.44/3.4=1.6>1.5,满足要求。3、距离保护段的整定计算和校验(1)动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定；Kzq=1,Kh=1.15,KK"'=1.2，If·max=8.43KAZf·min=0.9Ue/1.732If·max=0.9×35/1.732×8.43=2.16于是Zdz'''= Zf·min/KK"'Kh Kzq=2.16/1.2×1.15×1=1.57(2)动作时间：断路器1的动作时间为：t'''1= t'''dz+t=1.5+0.5=2 s断路器2的动作时间为：t'''2= t'''dz+t=2.0+0.5=2.5 s取其中较长者，于是断路器1的动作时间为：t'''1= t''1+t=2.0+0.5=2.5 s(3)灵敏性校验： 本线路末端短路时的灵敏系数为： Klm= Zdz'''/Z12=1.57/0=>1.5 ，满足要求断路器2距离保护的整定计算和校验1、距离保护段的整定计算(1)动作阻抗 对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。取KK'=0.85Zdz'=KK'Z12=0.85×8.43=7.17；(2)动作时限 距离保护段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t'=0s2.距离保护段的整定计算和校验(1)动作阻抗：按下列三个条件选择。与相邻线路L2的保护的段配合 Zdz''=KK''(Z12+K'Kfh·minZ34)式中，取K'=0.85, KK''=0 .8，Kfh·min为保护2的段末端发生短路时对保护2而言的最小分支系数。当保护1的段末端发生短路时，分支系数为：Kfh·min=IL3/IL4=1于是 Zdz''=KK''(Z12+K'Kfh·minZ34)=0.8×(0+0.85×1×8.43)=5.7；按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定 Zdz''=KK''(Z12+Kfh·minZTC)式中，取KK''=0 .8，Kfh·min为保护2的段末端变压器低压侧出口发生短路时对变压器低压侧出口而言的最小分支系数。当保护1的段末端发生短路时，分支系数为：Kfh·min=IL3/IL4=1于是 Zdz''=KK''(Z12+Kfh·minZ34)=0.7×(8.43+1×8.43)=5.7；取以上二个计算值中最小者为段整定值，即取Zdz''=5.7；(2)动作时间，与相邻保护1的段配合，则 t1"=t4'+t=0.5 s它能同时满足与相邻线路12和变压器保护配合的要求。(3) 灵敏性校验：Klm= Zdz''/ZL3=5.7/2=2.35>1.5,满足要求。3.距离保护段的整定计算和校验(1)动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定；Kzq=1,Kh=1.15,KK"'=1.2，If·max=8.43KAZf·min=0.9Ue/1.732If·max=0.9×35/1.732×8.43=2.16于是：Zdz'''= Zf·min/KK"'Kh Kzq=2.16/1.2×1.15×1=1.57(2)动作时间：断路器2的动作时间为：t'''5= t'''dz+t=2+0.5=2 .5s(3)灵敏性校验： 本线路末端短路时的灵敏系数为： Klm= Zdz'''/Z12=1.57/0=>1.5 ，满足要求 相邻元件末端短路时的灵敏系数为： a、 相邻线路34末端短路时的灵敏系数为； 最大分支系数：Kfh·max=0/4=0 Klm=Zdz'''/(Z12+ Kfh·maxZ34)= 1.57/(0+0×4)=>1.2 ，满足要求b、相邻变压器末端短路时的灵敏系数为；最大分支系数：Kfh·max=0/4=0 Klm= Zdz'''/(Z12+ Kfh·maxZ34)= 1.57/(0+0×4)=>1.2 ，满足要求其中3和4断路器的整定保护的计算与1和2的整定保护的计算相同。1.4输电线路的纵联保护1. 一般纵联保护有导引线纵联保护，电力载波纵联保护，微波纵联保护，以及光纤纵联保护。其纵联保护的结构框图如下图所示：图1 输电线路纵联保护结构框图由于输电线路是双回路传输，传输线路为100km，属于长距离输电，因此对输电线路采取的纵联保护必须具备安全性高，易操作，易检修等的性能。而此时若采取引线纵联保护以及光纤纵联保护就显得不够经济，虽然微波通道是理想的通道，但是保护专用微波通道及设备是不经济的，因此对于35KV长距离输电线路应该采用电力载波纵联保护。1.5 电力变压器的继电保护1、继电保护装置的定义、用途(1)、当电力系统发生故障或异常现象时，利用一些电气自动装置将故障部分从系统中迅速切除或在发生异常时及时发出信号，以达到缩小故障范围，减少故障损失，保证系统安全运行的目的。通常将执行上述任务的电气自动装置称作继电保护装置。 (2)、当电网发生足以损坏设备或危及电网安全运行的故障时，使被保护设备快速脱离电网：对电网的非正常运行及某些设备的非正常状态，能及时发出警报信号以便迅速处理，使之恢复正常，实现电力系统自动化和远动化，以及工业生产的自动控制。 2. 继电保护的组成及工作原理 供电系统发生故障时，会引起电流的增加和电压的降低，以及电流电压间相位角的变化，因此故障时参数与正常运行的差别就可以构成不同原理和类型的继电保护。例如，利用短路时电流增大的特征，可构成过电流保护：利用电压降低的特征