电网三段式零序电流保护

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1、第一章设计题目系统接线图如下图（图i.i）,发电机以发电机-变压器组方式接入系统，开 机方式为两侧各开1台机，变压器T5 1台运行。参数为：EG=115/、,3kV , X1.G2 =X2.G2 =5，. X1.G2 = X2.G4 =5.-一 -一，- -_ X1.T2 = X2.T4 = 51. 1 , X0.T2 = X0.T4 = 151. 1 ,Xm = 15 X1.T5 = 15Q, X0.T5 = 20, La_b =60km , My = 40km,线路阻抗乙=Z2 =0.4Q/km ,*;割E节产 K1=1.2, KrIL =1.15;试对 1、2、3、4进行零序保护的设计。

2、GT2图1.1系统接线图1.1具体设计要求本设计主要对系统进行零序保护的设计。要求完成对 1、4点的零序保护的 设计。通过对1、4点的保护方式的分析，进行零序三段电流保护，并对设计的 保护进行灵敏度校验和整定时间的确定，并进行有关设备的选择和评价。第二章 分析要设计的课题内容2.1 设计规程继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，110220kV有效接地电力网线路，应按下列规定装设反应接地短路和相间短路的保护装置。(1)对于接地短路：装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护；零序电流保护不能满足要求时，可装设接地距离保护，并应装设一段或两 段零序电流保护作为后备保护。(2)对于

3、相问短路：单侧电源单回线路，应装设三相多段式电流或电压保护，如不能满足要求， 则应装设距离保护；双侧电源线路宜装设阶段式距离保护。2.2 本设计的保护配置2.2.1 主保护(零序电流保护)的配置电力系统正常运行时是三相对称的， 其零序、负序电流值理论上是零。多数 的短路故障是不对称的，其零、负序电流电压会很大，利用故障的不对称性可以 找到正常与故障的区别，并且这种差别是零与很大值得比较，差异更为明显。2.2.2 后备保护(距离保护)配置距离保护是利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反应故障点到保护安装处的距离， 如果短路点距离小于整定值，则 保护装置动作。2.3

4、 绘制等效电路图绘制三序电压等值网络图如图1;图2;图3。图1正序网络X2.G2E?I图2负序网络Z 0.BCX 0.T2Z 0.ABX 0.T5图3零序网络Z0.T4X 0.G4第三章短路电流及残压计算3.1保护短路点的选取母线A处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护2的最大零 序电流。母线B处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护1和4的最大零序电流。母线C处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护3的最大零 序电流。3.2短路电流的计算整理线路参数：Lab =60km；乙.AB =Zi.ab =60M0.4=24Q; Z0.AB =601.2 = 72Q;L

5、bc =45km; Zi.bc = Z2.bc = 45x0.4 = 54 q； Z0.bc = 45 父1.2 = 54 Q;(1)B母线单相接地短路时,有上述三序网络图得故障端口正序阻抗：ZS =(X1.G2+ X1.T2 +Z1.AB)|(Z1.BC+ X1.G4+ X1.T4)=5 5 24 | 18 5 5= 15.35 Q;故障端口负序阻抗：Z1=Z2=15.35Q;故障端口零序阻抗:Z%0=(X0.t2 Z0.ab)|X0.t5|(X0.t4 - Zo.bc)43.16 Q;所以系统单相接地短时&的复合序图如图3.1所示：Ufo图3.1单相接地短路的复合序图 故障端口的零序电流为

6、：E：115/ ,3f0=1.514kA;2Zi Z0 2 15,35 13.16I 0.1X0.T2 Z0.AB115 72= 0.151 KAZio13.16I 0.4X o.T 4 X o.BC1=15 54 =0.191KA 1ZZ013.16当B母线发生两相接地短路时，故障端口各序阻抗与单相接地的相同，可画出系统两相接地短路的复合时序图如图 3,3所示:I f1图3.3两相接地短路的复合序图115/ .3Z11 - Z12 Lzi015.35 15.3513.16= 2.959 KAZL15.351 =2.959 =1.593 KAZ，2 Z，015.35 13.161X 0.T 1

7、 X 0. ABI 0.1 = I f 01Z三01X 0.T 4 X0. BCI 0.4 - I f 01ZT1= 1.59315 72 =0.241 KA113.161= 1.593 15 54 0.304 KA113.16由以上计算可得：I 0.4max=0.304KA;I 0.1max=0.241KA同理得：A母线分别发生单相接地和两相接地短路时的等值网络。故障端口正序阻抗为：故障端口负序阻抗为：故障端口零序阻抗为：Z = (X1.T2+ X1.G2) |(Zi.ab +Zi.bc + X1.T4 + Xi.g4)=8.387 Q;Z1 = Z2 =8.387Q;Z0 =(X0.T4

8、- Zo.bc)|X0.T5 - Zo.ab|X0.T2 二(15 54) |20 72 |15= 12.805Q则最大短路零序电流： 单相接地短路时I f0E115/ .3Z 三1 ZZ2 Z 三08.387 8.387 12.805= 2.245KAI 0.2 I f 01(X 0.T 4 Z0. BC ) X 0.T 5 Z 0. ABJ_Z 10(15 54) L 20 72112.805= 0.146 KA两相接地短路时Z三2LZ三08.387 12.805 =5.0688.387 12.805故障端口正序电流 =115/ 3 = 4.935KAZ 三08.387 5.068I f0

9、 = If1Zi28.387 =4.935 = 1.95KAI 0.2 = I f 0Z，2 Z101XT4 Z AB . Z bc2S.18.387 12.805Z三0由以上计算可得I 0.2max=0.177KA1= 1.9515 7254 0.177 KA112.805同理得：C母线分别发生单相接地和两相接地短路时的等值网络。单相接地短路时,故障端口正序阻抗为：Z X =(Z1.AB Z1.BC - X1T2 - X1.G2) |(X1.T4 . X1.G4) =8.387i 1;故障端口负序阻抗为：ZS= ZZ2=8.387Q故障端口零序阻抗为： Z%0 u(X0.T2 Z0.AB)|

10、X0.T5 Z0.BC| X 0.T4 =12.361J； 则最大短路零序电流：单相接地短路时：= 2.279KAE_115/ ,3Z 二 ZZ2 Z 三0 一 8.387 8.387 12.361在零序网络中按照零序导纳分配零序电流从而得到此时的流过保护 1、4出的零序电流分别为I 0.3 = I f 0(XT2 ZAB)LX0.T5 ZBC(1572) L 2054=2.2 7 9 K = 0.176 KA_1Z三0112.361两相接地短路时：Z2|_Z三0 =0387 12.361 =4.9978.387 12.361端口正序电流：f0=115/64 961KAZZ1 - ZZ2LZZ

11、08.387 4.997零序电流:Z J8 3871f0 = 1fl =4.961 5- =2.005KAZZ2 Z 三08.387 12.36111I0.3 = I f0 M Xt2 +Z； *Zbc = 2.005 X 15 + 72 .54 0.176 KAH12.361由以上计算可得：I 0.3max=0.176KA第四章保护的配合及整定计算4.1整定原则：(例如彳护1处)(1)躲过被保护线路末端接地短路使得最大零序电流3I0max ,即.1 maxI 0.set 一 Krel 3I 0.max(4.1)Krel为可靠系数，一般取1.11.25 ； I0.set为保护处零序电流。(2)

12、零序R段与下一条线路I段配合，即与 3的I段配合的零序电流为:IIII _ Krel II 0.set.1 I 0.set.3Kob(4.2)匕为可靠系数，取1.17； Kob为分之系数。(3)按照躲过相邻线路出口处发生相问短路时的最大不平衡电流整定整定计算公式:I unb.max K np Kst K er I k.max(4.3)I 0.dziK k I unb.max(4.4)式中Knp为短路电流中非周期分量影响系数，取 1.5； Kst为电流互感系数，取0.5； Ker为电流互感误差，取0.1 ； Ik.max为端点最大电流。Kk为靠可系数，取1.2。4.2保护1处4.2.1 保护1零

13、序I段零序I段躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流由 式4.1得：I0.set.1 =KrIel3I0.1.max =26 3 0.241 = 0.91KA；4.2.2保护1零序H段零序R段与下一条线路I段配合，即与 3的I段配合由式4.1得：I0.set.3 = KrIel3I0.3.max =1.26 3 0.176 =0.665*(4.5)分之系数=*.35;(4.6)由式结果带入4.2中可得1零序R段电流为:Iset.1IIrel IKobI 1.170.set.3 . _ _4.350.665 = 0.179kA;(4.7)灵敏度校验灵敏度校验公式：Ksen式中I

14、k.min为端点最小电流;_ 3I k.minI set.kI set.k为保护电流(4.8)将数据带入4.7式中得灵敏度系数Ksen3I 0.1minIset.13 0.151= 2.53 1.150.179动作时间保护1的I段为零序速断电流保护，故动作时间均为0s,保护1的n段为限时零序电流速断，比I段延迟一个t,故保护1的n段的动作时间为0.5s4.2.3保护1零序田段零序田段保护按躲开末端最大不平衡电流得：I unb.max KnpKst Ker I k.max(4.9)= 1.5 0.5 0.1 0.176= 0.013kA;将4.9结果带入4.4中得动作电流I0.dz1 = Kklunb.max =0.016kA；(4.10)作为近后备保护