三段式电流保护整定校验设计方案

1、课题名称：三段式电流保护整定校验设计方案前 言继电保护装置属于二次系统，是电力系统中的一个重要组成部分。继电保护装置对电力系统的安全稳定地运行起着极为重要的作用。继电保护整定计算是继电保护工作中的一项重要工作。在电力工程设计和生产运行工作中，继电保护整定计算是一项必不可少的内容，电力工程的设计部门，其整定计算的目的是对电力系统进行计算分析，选择和论证继电保护的配置及选型的正确性。 在社会网络化发展背景下，继电保护装置在网络环境里还近似一个功能齐全的计算机装置，而相对于整个电力网络系算机网统来说，可以算是一个智能化终端服务器。继电保护装置借电保护助于网络技术的便利性，先利用互联网提供的平台获取电力网络系统运行数据、故障信息，或先连接到被保护原件读取护网络相关数据与信息，再将数据与信息传送给电力网络控制中心。由此可见，在社会网络化发展背景下，继电保护装置可以借助电力系统提供的广阔平台自动获取电力网络系统运行数据及故障信息，并对通信数据进行测量与控制，从而使得继电保护装置具备集保护、测量和控制于一体的综合自动化功能。继电保护能够有效的保证电路系统进行正常的运行，从而保证电力系统能够正常的进行

2、工作。电力系统的各级调度部门，其整定计算的目的是对电力系统中已配置安装好的各种继电保护，按照具体电力系统的参数和运行要求，通过计算分析给出所需的各项整定值，使全系统各种继电保护有机协调地布置，正确地发挥其作用。本设计主要针对长沙市岳麓区一段35kV单侧电源辐射形输电线路发生短路故障中，通过对长沙市岳麓区一段35kV单侧电源辐射形输电线路发生故障时三段式电流保护的动作整定值计算和实验产生的整定值校验数据进行分析并得到正确结论。摘 要本设计是针对三段式电流保护进行整定校验方案设计，收集了相关资料并分析概念，资料收集与概念分析主要是收集计算所需资料，介绍三段式电流保护、三段式电流保护的构成和作用。三段式电流保护整定校验工作计划的制定与实施主要是针对35kV单侧电源辐射形输电线路具体案例在微机保护中三段式电流保护的整定值设定和定值校验方法。过程检查及项目总结分析主要是对设计过程进行检查与控制，通过整定校验结果分析35kV单侧电源辐射形输电线路三段式电流保护整定校验情况并提出解决措施。旨在分析三段式电流保护在35kV输电线路短路故障中的应用，优化三段式电流保护整定值的设定，提高工作人员的工作效率

3、，促进电力系统的正确、健康运转。关键词：三段式电流保护；整定计算校验；继电保护2目 录前 言I摘 要II第1章 项目任务11.1 任务背景11.2任务描述11.3任务目标2第2章 信息咨询32.1 三段式电流保护基本概念32.2 三段式电流保护保护范围52.3 三段式电流保护的动作时间62.4三段式电流保护接线方式62.5三段式电流保护逻辑框图72.6 三段式电流保护应用82.7整定继电保护定值时电力系统运行方式选择9第3章 制定35kV线路三段式电流保护整定校验工作计划113.1撰写毕业设计方案113.2制定三段式电流保护整定校验设计方案113.3撰写毕业设计113.3制定三段式电流保护整定校验数据记录表12第4章 实施35kV线路三段式电流保护整定校验工作计划134.1 实施35kV线路整定值及灵敏度校验操作流程134.2 实施三段式电流保护整定校验理论计算16第5章 过程检查与控制205.1三段式电流保护整定校验过程检查205.2三段式电流保护整定校验过程控制20第6章 项目总结226.1三段式电流保护整定值计算总结226.2三段式电流保护整定值校验总结246.3过程总结24致

4、谢26参考文献27第1章 项目任务1.1 任务背景在电力行业中,电气设备比较多,用电设备的容量相当大,电气系统的运行安全问题就显得非常重要。但是各种电气设备在长期的运行过程中,不可避免地会发生一些短路故障。万一哪个线路出现短路情况,其短路电流要比额定电流大几十倍,必须要立即切断故障的电源,假如没有及时切断故障电源,后果将会非常严重,不仅会烧毁用电设备,而且还有可能会发生火灾和危及人身安全。如果遇到严重的供电系统的短路故障,一定要在非常短的时间里、甚至要在几个微秒的时间内快速地切断故障电源。这些操作要由变电所的值班运行人员来完成是很难做到的,首先要确定是哪一线路发生的短路故障,几乎同时还要快速地切断故障的电源,在这样短的时间内是不可能由值班人员来安全地完成任务的。为此,必定要通过电流保护的装置来完成,才能迅速地把短路故障电源切除,保证供电系统和电气设备的安全运行。35kV以下的变电所主要运用单侧电源网络相间短路的三段电流保护。1.2任务描述如图1.1所示，在长沙市岳麓区有一段35kV单侧电源辐射形输电线路，线路L1,L2上均配置有三段式电流保护。1.系统在最大、最小运行方式下的系统电抗分

5、别为Xs.max=7.9，Xs.min=5.4，T1,T2变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28。2.线路L1、L2的长度分别为L1=20KM,L2=30KM;线路每公里正序电抗为X1=0.4。3.线路L1的最大负荷功率为9MW,功率因数cos=0.9,:KTA=3005，电动机自起动系数Kss=1.3。4.变电所L2中变压器连接组别为Y,d11,且在变压器上装设差动保护。5.试对线路L1上配置的三段式电流保护进行整定计算。6.在实验室对所得出整定值进行校验。 L1 L2图1.1 三段式电流保护整定计算图1.3任务目标1.明确毕业设计的性质、目的、任务和要求；2.学会微机保护的三段式电流保护的定值设定和定值检验方法；3.熟悉三段式电流整定校验，从理论上分析三段式电流保护组成、结构原理、关键参数的影响；4.通过理论分析，找到要设计的三段式电流保护参数，确定保护配置相关原则；5.梳理35kV单侧辐射型输电线路三段式电流保护的整定计算方法，详细分析整定计算方法的原理、整定计算数据的要求、计算的准确性；6.运用所学专业知识设计三段式电流保护整定校验方案；7.对实验数据进行整理、计算、分析得

6、出结论；8.对数据进行处理形成曲线，对曲线中参数变化规律进行分析和总结；9.加深对三段式电流保护基本原理的理解。第2章 信息咨询2.1 三段式电流保护基本概念瞬时电流速断和限时电流速断保护配合使用的结果，不仅可使被保护装置保护线路全长，而且尽量地满足了快速动作的要求，但是，这种限时速断保护只能弥补主保护的不足，却不能满足后备保护的要求，因为它的保护范围达不到下一线路的末端。所以，为了对本线路和下一线路起后备保护作用，还须装设一组过流保护。通过这种方式能够更好的对于电路进行保护，及时的对于电路中的电流进行切断，这样能够更好的对于电路进行保护。电网结构简单的单侧电源环形网络及辐射状网络，一般采用带方向或不带方向的电流电压保护作为相间故障的主保护及后备保护，可以满足选择性，灵敏性及快速性的要求。电流、电压保护般按接于全电流及全电压设计，反应故障状态下电流及电压的数值。根据需要，保护由瞬时限或带时限，无方向或带方向，单段或数段保护组合而成。由于电流电压保护的保护区或灵敏度随着电网的运行方式的变化而变化，当电网的运行方式变化较大时，电流电压保护特性受到严重影响，同时，系统振荡电流也对该类保护有较

7、大的影响，所以电流电压保护一般不作为110kV及以上电网中线路的主保护。为了有选择性地切除故障，电流电压相间保护按阶梯时限特性构成。一般情况下，三段式电流保护保护包括三个时限阶段，即：第一段:通常指主保护的瞬时段，保护不经时限元件，而以本身固有动作时限发出跳闸脉冲。第二段:通常指主保护的限时段，其动作参数与相邻元件上的主保护相配合。第三段:通常指后备保护段，一般由各类过电流保护构成。1.瞬时电流速断保护瞬时电流速断保护又称无时限电流保护，指对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护。 图2.1 瞬时电流速断保护工作原理示意图作用:快速切除设备和线路故障。整定原则:躲过本线路末端最大短路电流。灵敏度：灵敏度用保护范围占线路全长的百分数表示。瞬时电流速断保护反应线路故障时电流增大而动作，并且没有动作延时，所以必须保证只有在被保护线路上发生短路时才动作，这就是保护选择性的要求，瞬时电流保护是通过对动作电流的合理整定来保证选择性的。图2.2 构成原理图2.限时电流速断保护限时电流速断保护的单相原理接线如图所示，它比瞬时电流速断保护接线增加了时间继电器KT，这样当电流继电器KA启动后，还必须经过时

8、间继电器KT的延时K1II才能动作于跳闸。而如果在K1II以前故障已经切除，则电流继电器KA立即返回，整个保护随即恢复原状，不会形成误动作。作用：能够对外界的故障进行及时的排查，从而保证线路能够正常的运行，从而减少了安全事故发生的概率。要求：能够快速的保护电路正常的运行，如果电路通过的电流快速的增大，能够及时的断开电路，从而起到保护的作用。工作原理：在线路进行工作的过程中，由于线路较长，并且经过风吹雨打，很容易导致线路出现短路的现象，严重的影响着人们正常的生活。所以对于用电线路进行保护是至关重要的。当用电线路中的电流超过一定的范围内，需要及时的断开电路中的线路，从而起到一定的保护的作用。图2.3构成原理图3.定时限过电流保护概念：指其启动电流按照躲过最大负荷电流来整定的保护装置。作用：作为本线路主保护拒动的后备保护；作为下线路保护或开关拒动的后备保护。要求：正常时不应该动作，短路时启动并以时间来保证动作的选择性。构成：定时限过电流保护的原理接线与限时电流速断保护相同，只是动作电流和动作时限不同。2.2 三段式电流保护保护范围I段：本条线路首端的一部分，其最大保护范围不小于全长的百分之五

9、十，最小保护范围不小于全长的百分之一十五到百分之二十。II段：本条线路全长，延伸到下条线路，并且不超过下条线路的I段保护范围。III段：本条线路全长，下条线路全长，延时到下条线路，无终点限制。2.3 三段式电流保护的动作时间I段：0s。II段：0.5s,当灵敏度不满足时为1s。III段：t1III=t1II+0.5。2.4三段式电流保护接线方式电流保护的接线方式，就是指保护安装处A B C三相的电流互感器和电流测量元件之间的连接方式。为反应相间短路，电流保护的实际接线要求至少在两相上应装有电流互感器和电流测量元件，如图所示，图2.4为完全星形接线，三相均有电流互感器和电流测量元件，一般用于大接地电流系统。图2.5为不完全星形接线，仅两相安装了电流互感器和测量元件（规定安装在A ,C相上），一般用于小接地电流系统。图2.4完全星形接线图图2.5不完全星形接线图2.5三段式电流保护逻辑框图图2.6逻辑框图1，4，7A,B,C三相I段电流保护测量元件；2，5，8A,B,C三相II段电流保护测量元件；3，6，9A,B,C三相III段电流保护测量元件; 10，12，12,18或门；13，14II,III段电流保护延时元件；15，16，17I，II,III段电流保护动作报警信号元件。图2.7网络示意图三段电流保护常用于中，低压网络作为主保护和后备保护，反应相间短路的三段式电流保护构成的三相简要逻辑框图如图1所示，图中或门18输出启动出口跳闸继电器1QF。当如图2所示网络中K2点（在1QF该保护的I

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