电力系统继电保护及自动装置课程设计.doc

电力系统继电保护及自动装置课程设计
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1设计原始资料
1.1具体题目
如下图所示网络，系统参数为：
=115/kV，XG1=15、XG2=10、XG3=10,L1=L2=60km、L3=40km，LB-C=50km，LC-D=30km，LD-E=20km，线路阻抗0.4/km，=0.85，IB-C.max=300A、IC-D.max=200A、ID-E.max=150A，KSS=1.5、Kre=1.2。

图1.1线路网络图

试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计。
1.2要完成内容
对保护3和保护5进行距离保护设计。其中包括距离保护Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段的整定计算，及设备选型。

2设计分析
2.1设计步骤
其中包括四个步，第一步：保护3和保护5的Ⅰ段的整定计算及灵敏度校验；第二步：保护3和保护5的Ⅱ段的整定计算及灵敏度的校验；第三部：保护3和保护5的Ⅲ段的整定计算及灵敏度的校验；第四步：继电保护设备的选择和原理的分析。
2.2本设计保护配置
距离保护在作用上分为主保护和后备保护，主保护用于对线路进行保护主要作用的装置当线路故障时，主保护首先动作。当主保护由于故障拒动时就需要后备保护对线路起保护作用，后备保护用于对线路起后备保障作用。线路主保护有距离保护的Ⅰ段和Ⅱ段保护，线路的后备是距离保护Ⅲ段保护。后备保护又分为近后备保护和远后备保护。
2.2.1主保护配置
距离保护的主保护是距离保护Ⅰ段和距离保护Ⅱ段。
(1)距离保护Ⅰ段保护
距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，它只反映本线路的故障，下级线路出口发生故障时，应可靠不动作。以保护3为例，其启动阻抗的整定值必须躲开本线路末端短路的测量阻抗来整定。同时，在考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差后，需要引入可靠系数（一般取0.8～0.85）以满足要求。
如此整定后，距离Ⅰ段就只能保护本线路全长的80％～85％，无法保证保护线路全长，这是一个缺点。为了切除本线路末端15％～20％范围以内的故障，就需设置距离保护第Ⅱ段。
(2)距离保护的Ⅱ段保护
距离段整定值的选择应使其不超出相邻下级保护Ⅰ段的保护范围，同时带有高出一个△t的时限，以保证选择性。考虑到可能引起误差，需引入可靠系数。距离Ⅰ段与Ⅱ段配合工作构成本线路的主保护。
2.2.2后备保护配置
距离保护的后备保护是距离保护的Ⅲ段保护，其可作为近后备保护也可作为远后备保护。
距离保护的Ⅲ段保护当作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作时的后备保护时，即为远后备保护；当作为本线路Ⅰ、Ⅱ段的后备保护时，即为近后备保护。其作用是保证线路保护的完整性，防止出现线路全长没有保护到的现象。

3等效电路建立及阻抗计算
3.1等效电路建立
3.1.1保护3等效电路建立
保护3等效电路建立及短路点选取如图3.1所示。

图3.1保护3等效电路

3.1.2保护5等效电路建立及阻抗计算
(1)保护5与保护3配合时等效电路建立如图3.2所示。

图3.2保护5与保护3配合时等效电路

(2)保护5与保护8配合时等效电路建立如图4所示。

图3.3保护5与保护8配合时等效电路
3.2基本阻抗计算
阻抗计算公式为：
Z=L×z1(1)
其中：L——为线路长度（km）；
z1——为线路单位长度上的阻抗(Ω/km)。
将线路L1的参数带入(1)，算得线路L1的阻抗值为：
ZL1=60×0.4=24(Ω)
将线路L3的参数带入(1)，算得线路L3的阻抗值为：
ZL3=40×0.4=16(Ω)
将线路B-C的参数带入(1)，算得线路B-C的阻抗值为：
ZB-C=50×0.4=20(Ω)
将线路C-D的参数带入(1)，算得线路C-D的阻抗值为：
ZC-D=30×0.4=12(Ω)
将线路D-E的参数带入(1)，算得线路D-E的阻抗值为：
ZD-E=20×0.4=8(Ω)

4保护配合及整定计算
4.1主保护整定计算
4.1.1Ⅰ段整定计算
(1)Ⅰ段保护的阻抗整定公式为：
QUOTEQUOTE(2)
式中——距离Ⅰ段保护的整定阻抗(Ω)；
——距离Ⅰ段保护的可靠系数；
——被保护线路的正序阻抗(Ω)。
将保护3的参数得带入(2)得：
=0.85×20=17.0(Ω)
将保护5的参数得带入(2)得：
=0.85×16=13.6(Ω)
将保护1的参数得带入(2)得：
=0.85×8=6.8(Ω)
将保护2的参数得带入(2)得：
=0.85×12=10.2(Ω)
将保护8的参数得带入(2)得：
=0.85×24=20.4(Ω)
(2)Ⅰ段保护的时间整定
保护3的Ⅰ段保护动作时间为：=0(s)。
保护5的Ⅰ段保护