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1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 电力系统继电保护电力系统继电保护课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目： 输电线路电流电压保护设计（输电线路电流电压保护设计（7 7） 院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 电气电气091091 学学 号：号： 09030300090303007 7 学生姓名：学生姓名： 张宝全张宝全 指导教师：指导教师： （签字） 起止时间：起止时间： 2012.12.31-2012.1.112012.12.31-2012.1.11 本科生课程设计（论文） 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院
2、教研室：电气工程及其自动化 学 号 090303007 学生姓名张宝全专业班级电气 091 课程设 计（论 文）题 目 输电线路电流电压保护设计（7） 本科生课程设计（论文） I 课程设计（论文）任务 系统接线图如图： 课程设计的内容及技术参数参见下表 设计技术参数工作量 ,20,3/115 1 G XkVE ,15,15 32 GG XX L1=L2=50km,L3=30km, LB-C=40km,LC-D=30km, LD-E=20km,线路阻抗 0.4/km, ,2 . 1 I rel K rel K15 . 1 rel K 最大负荷电流 IB-C.Lmax=350A, IC-D.Lma
3、x=200A, ID-E.Lmax=170A, 电动机自启动系数 Kss=1.5，电流 继电器返回系数 Kre=0.85。 最大运行方式：三台发电机及线 路 L1、L2、L3 同时投入运行；最 小运行方式：G2、L2 退出运行。 1.确定保护 3 在最大、最小运行方 式下的等值电抗。 2.进行 C 母线、D 母线、E 母线相间 短路的最大、最小短路电流的计算。 3.整定保护 1、2、3 的电流速断保 护定值，并计算各自的最小保护范 围。 4.整定保护 2、3 的限时电流速断保 护定值，并校验灵敏度。 5.整定保护 1、2、3 的过电流保护 定值，假定母线 E 过电流保护动作 时限为 0.5s，
4、确定保护 1、2、3 过 电流保护的动作时限，校验保护 1 作近后备，保护 2、3 作远后备的灵 敏度。 6绘制三段式电流保护原理接线图。 并分析动作过程。 7、采用 MATLAB 建立系统模型进行 仿真分析。 B A G 1 1 23 L 3 L 2 L 1 ED C G 2 G 3 98 76 54 系统接线图 本科生课程设计（论文） II 续表 进度计划 第一天：收集资料，确定设计方案。 第二天：等值电抗计算、短路电流计算。 第三天：电流 I 段整定计算及灵敏度校验。 第四天：电流 II 段整定计算及灵敏度校验。 第五天：电流 III 段整定计算及灵敏度校验。 第六天：绘制保护原理图。
5、第七、八天：MATLAB 建模仿真分析。 第九天：撰写说明书。 第十天：课设总结，迎接答辩。 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算。 本科生课程设计（论文） III 摘要 电力系统的输、配线路因各种原因可能会发生相间或相地短路故障因此必须有 相应的保护装置来反映这些故障并控制故障线路的断路器使其跳闸以切除故障.对各 种不同电压等级的线路应该装设不同的相间短路和接地短路的保护。对于 3KV 及 以上的电力设备和线路的短路故障，应有主保护和后备保护；对于电压等级在 220KV 及以上的线
6、路，应考虑或者必须装设双重化的主保护，对于整个线路的故障， 应无延时控制其短路器跳闸。线路的相间短路、接地短路保护有：电流电压保护， 方向电流电压保护，接地零序流电压保护，距离保护和纵联保护等。电力系统中线 路的电流电压保护包括：带方向判别和不带方向判别的相间短路电流电压保护，带 方向判别和不带方向判别的接地短路电流电压保护。他们分别是用于双电源网络、 单电源环形网络及单电源辐射网络的线路上切除相间或接地短路故障。 根据线路故障对主、后备保护的要求，线路相间短路的电流电压保护有三种： 第一，无时限电流速断保护；第二，带时限电流速断保护；第三，定时限过电流保 护。这三种相间短路电流电压保护分别称
7、为相间短路电流保护第段、第段和第 段。其中第、段作为线路主保护，第段作为本线路主保护的后备保护和相 邻线路或元件的远后备保护。第、段统称为线路相间短路的三段式电流电 压保护。 关键词：线路相间短路；电流电压保护；电力系统 本科生课程设计（论文） IV 目 录 第 1 章 绪论.1 1.1 继电保护基本概念 .1 1.2 继电保护装置的基本要求 .1 第 2 章 输电线路电流保护整定计算.2 2.1 电流 段整定计算2 2.1.1 动作电流的整定 .2 2.1.2 灵敏度校验 .3 2.1.3 动作时间的整定 .3 2.2 电流段整定计算.4 2.3 电流段整定计算 .4 第 3 章 电流保护原
8、理图的绘制与动作过程分析.6 3.1 电流三段式保护原理接线图 .6 3.2 电流三段式原理展开图.7 第 4 章 MATLAB 建模仿真分析 8 第 5 章 课程设计总结10 参考文献.11 本科生课程设计（论文） 0 第 1 章 绪论 1.1 继电保护基本概念 在电力系统运行 中，外界因素（如雷击、鸟害呢）、内部因素（绝缘老化， 损坏等）及操作等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障 有：单相接地；三相接地；两相接地；相间短路；短路等。 电力系统非正常运行状态有：过负荷，过电压，非全相运行，振荡，次同 步谐振，同步发电机短时失磁异步运行等。 电力系统继电保护和安全自动装置是
9、在电力系统发生故障和不正常运行情况 时，用于快速切除故障 ，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发 生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸 命令以终止事件。 1.2 继电保护装置的基本要求 1选择性 电力系统发生故障时，继电保护的动作应当具有选择件，它仅将故障部分切除 能继续运行尽量缩小中断供电的范围。 2动作迅速 电力系统发生故障后，要求继电保护装置尽快的动作切除故障部分，这样做 的好处(1)系统电压恢复得快，减少对广大用户的影响。 (2)电气设备损坏程度减轻。 (3)防止故障扩大，对高压电网来说，快速切除故障更为必要，否则会引起电力 系统振荡甚至失
10、去稳定。 (4)有利于电弧闪络处的绝缘强度恢复当电源切除后又自动重新合上(即采用白 动重合闸装置)再送电时容易获得成功(即提高了自动重合闸的成功率)。 3灵敏性 灵敏性是指继电保护装置反应故障的能力，一般以灵敏系数的大小来衡量。 4安全性和可靠性 (1)选用确当的保护原理，在可能条件下尽量简化接线，减少元器件的数量和触 点的数量。 本科生课程设计（论文） 1 (2)提高保护装置所选用的器件质量和工艺水平，并有必要的抗干扰措施。 (3)提高保护装置安装和调试的质量，并加强维护和管理。 除了上述四个方面基本要求之外，在选用继电保护装置时，还必须注意经济性， 在保证电力系统安全运行的前提下，应采用投
11、资少、维护费用较低的保护装置。 本科生课程设计（论文） 0 第 2 章 输电线路电流保护整定计算 2.1 电流 段整定计算 2.1.1 动作电流的整定 ，204 . 050 21LL XX124 . 030 3L X ，, 164 . 040 BC X124 . 030 CD X84 . 020 DE X 所以，最大运行方式的等值阻抗为： 11152012201520 212121min3GGLLGG XXXXXXX 最小运行方式的等值阻抗为： 1612152020 3311max3LGLG XXXXX C 母线最大短路电流为： A 46. 2 1611 3115 min3 max BC s
12、kC XX E I C 母线最小短路电流为： A 07. 2 1616 3115 2 3 2 3 max3 min BC s kC XX E I 同理，D 母线最大短路电流为： A 70 . 1 121611 3115 min3 max CDBC s kD XXX E I D 母线最小短路电流为： A 44 . 1 121216 3115 2 3 2 3 max3 min CDBC s kD XXX E I E 母线最大短路电流为： 本科生课程设计（论文） 0 A 41 . 1 8121611 3115 min3 max DECDBC s kE XXXX E I E 母线最小短路电流为： A
13、96 . 0 12201216 3115 2 3 2 3 max3 min DECDBC s kE XXXX E I 保护 1，2，3 的第 I 段动作电流分别为： A69. 141 . 1 2 . 1 max1kE I rel I op IKI A04 . 2 70. 12 . 1 max2kD I rel I op IKI A95. 246. 22 . 1 max3kC I rel I op IKI 2.1.2 灵敏度校验 98 . 9 121616 69. 12 115 2 3 max3 1 min1CDBC I op s XXX I E xl 8 . 31616 04 . 2 2 11
14、5 2 3 max3 2 min2BC I op s XX I E xl 49 . 3 16 95 . 2 2 115 2 3 max3 3 min3 X I E xl I op s 所以，不满足灵敏度要求。 0%100 min1 1 DE I sen X xl K ，不满足灵敏度要求。 , 0%100 min2 2 CD I sen X xl K ，满足灵敏度要求。 %15% 8 . 21%100 16 49. 3 %100 min3 3 BC I sen X xl K 2.1.3 动作时间的整定 由上述过程可知，保护 1，2，3 的 I 段动作时间分别为： ，s0 1 I op Is0 2
15、 I op Is0 3 I op I 本科生课程设计（论文） 0 2.2 电流段整定计算 对于保护 2 的电流保护 II 段动作电流应与相邻线路 DE 电流保护的 I 段配合， 即 ， 2min12b I op II rel II op KIKI1 2min b K 所以，A94 . 1 169 . 1 15. 1 2 II op I ，不满足灵敏度要求。 3 . 174 . 0 94 . 1 44 . 1 2 min II op kDII sen I I K 所以断路器 2 处电流保护 II 段与断路器 1 处的 II 段配合，但因 1 处没有保护 II 段，所以不满足要求。 对于保护 3 的电流保护的 II 段的动作电流应与相邻线路 CD 电流保护的 I 段配 合，即 A35 . 2 104 . 2 15 . 1 3min23b I op II rel II op KIKI ，不满足灵敏度要求。 3 . 188 . 0 35. 2 07
