继电保护原理课程设计报告专业：班级：姓名：学号：指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院201 年月日1设计原始资料1.1具体题目如图1所示网络，系统参数为：图1线路网络图1.2要完成的内容对保护5和保护1进行三段电流保护的整定计算与设计，并选择相关设备型号,说明该保护的运行原理。

2设计的课题内容2.1设计规程根据规程要求设计线路保护，主要涉及的是三段电流保护。

其中，I段为电流速断保护，II段为电流限时速断保护，III段为过电流保护。

2.2保护配置主保护：反映整个保护元件上的故障并能最短的延时有选择的切出故障的保护。

在本次设计中，I段电流速断保护和II段限时电流速断保护为主保护。

后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。

作为下级主保护拒动和断路器拒动时的远后备保护，同时作为本线路主保护拒动时近后备保护，也作为过负荷是的保护。

本次采用III段过电流保护。

3短路电流及残压计算3.1等效电路的建立由已知可得ZL X = (1)其中，Z —线路单位长度阻抗；L —线路长度。

将数据代入公式(1)得：Ω=⨯=24604.0L1X Ω=⨯=16404.0L3X Ω=⨯=20504.0BC X 12Ω=30×4.0=CD XΩ=⨯=8204.0D E X经分析可知，最大运行方式即最小阻抗时，如图2所示，则有两台发电机并联运行， 1G ,3G 连接在同一母线上，则求得：15.616)(10||24)(15)(||)(L3G 3L1G 1s.min =++=++=X X X X X同理，最小运行方式即阻抗值最大阻抗时，如图3所示，分析可知在只有1G 运行，则求得：39Ω2415L1G 1s.max =+=+=X X X图2 最大运行方式等效电路图3 最小运行方式等效电路3.2保护短路点的选取对保护5和保护2进行三段电流保护的整定计算与设计，在计算I 段电流速断保护时需要本线路末端的短路电流数据，而II 段限时电流速断保护则需与下级的I 段电流速断保护相配合，所以在计算分别选取B 、C 、D 、E 点为短路点。

3.3短路电流的计算在最大运行方式下流过保护元件的最大短路电流的公式为KS K E KE Z Z ZI +=∑=ϕϕ(2)式中ϕE —系统等效电源的相电动势；s Z —保护安装处到系统等效电源之间的阻抗； k Z —短路点至保护安装处之间的阻抗；ϕK —短路类型系数，三相短路取1、两相短路取23。

计算短路电流时，最大短路电流取最大运行方式下三相短路，最小短路电流最小运行方式下两相短路。

对于保护1，母线E 最大运行方式下发生三相短路流过保护1的最大短路电流。

1.194kA8122015.63115E DECD BC S.min k.E.max =+++=+++=X X X X I ϕ对于保护1，母线E 最小运行方式下发生两相短路流过保护1的最小短路电流。

0.728kA8122039311523E 23DE CD BC S.max k.E.min =+++⨯=+++=X X X X I ϕ 对于保护2，母线D 最大运行方式下发生三相短路流过保护2的最大短路电流。

1.395kA122015.63115E CDBC S.min k.D.max =++=++=X X X I ϕ对于保护2，母线D 最小运行方式下发生两相短路流过保护2的最小短路电流。

0.810kA122039311523E 23CD BC S.max k.D.min =++⨯=++=X X X I ϕ 对于保护3，母线C 最大运行方式下发生三相短路流过保护3的最大短路电流。

1.865kA2015.63115E BCS.min k.C.max =+=+=X X I ϕ对于保护3，母线C 最小运行方式下发生两相短路流过保护3的最小短路电流。

0.975kA2039311523E 23BC S.max k.C.min =+⨯=+=X X I ϕ 对于保护5，母线B 发生三相短路流过保护5的最大短路电流。

2.544kA16103115E L3G3k.B.max =+=+=X X I ϕ对于保护5，母线B 发生两相短路流过保护5的最小短路电流。

2.212kA1610311523E 23L3G3k.B.min =+⨯=+=X X I ϕ4保护的配合及整定计算4.1主保护的整定计算4.1.1 保护的I ，II 段整定计算保护1的I 段动作电流：1.433kA1.1941.2K k.E.max I rel Iset,1=⨯==I I保护2的I 段动作电流：1.674kA1.3951.2K k.D .max I rel I set,2=⨯==I I保护3的I 段动作电流：2.238kA1.8651.2K k.C.max I rel I set,3=⨯==I I保护5的I 段动作电流：3.065kA2.5541.2K k.B.max I rel Iset,2=⨯==I I 因为电流速度保护不能保护线路全长，需对其保护范围进行校验。

1S.max I set.1minz 1E 23⨯⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=Z I L ϕ （3）式中min L —电流速断保护的最小保护范围长度；1z —线路单位长度的正序阻抗。

将数据代入公式（3）求得保护2最小保护范围长度。

km 6.110.41396741)3(115/23min-=⨯⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-⨯=.L结果为负值，表明2处的电流速断保护在最小运行方式下没有保护区。

同理将数据代入公式（3）求得保护5最小保护范围长度。

km 9.210.4110065.3)3(115/23min=⨯⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-⨯=L结果为正值，表明5处的电流速断保护在最小运行方式下保护范围长度为21.9km 。

保护2的II 段动作电流：A =⨯==k I I 648.1433.115.1K I set.1II rel II set,2在计算保护5出的限时电流速断保护时要考虑助增电流的影响，引入分支系数b K ，其定义为：流过的短路电流前一级保护所在线路上流故障线路流过的短路电=b K在已知阻抗的情况下通过阻抗比计算求得：667.1241624b =+=K 保护5的II 段动作电流：A =⨯==k I I544.1238.2667.115.1K K I set.3b II rel II set,54.1.2 保护的动作时间计算限时速度动作时限II t 应比下级线路速断保护的动作时限I t 高出一个时间阶梯t ∆。

保护2的整定时限：s5.0I 1II2=∆+=t t t保护5的整定时限：s5.0I 3II 5=∆+=t t t4.1.2 灵敏度校验对于保护2的限时电流速断而言，即应采用母线D 最小运行方式下发生两相短路流过保护2的最小短路电流最为故障参数的计算值。

648.1IIset.2sen I其值不满足3.1sen ≥K 的要求，无法保护线路全长。

对于保护5的限时电流速断而言，即应采用母线B 最小运行方式下发生两相短路流过保护5的最小短路电流最为故障参数的计算值。

423.1554.1212.2IIset.5K.Bmin sen ===I I K 其值满足3.1sen ≥K 的要求，满足保护要求。

4.2后备保护的整定计算4.2.1 保护的III 段整定计算作为下级线路主保护拒动和断路器拒动的远后备保护，同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护，一般采用过电流保护。

reL.maxss III rel IIIsetK K K I I=式中，III rel K —可靠系数；ss K —自启动系数；re K —电流继电器的返回系数。

保护2处的过电流整定值：A40685.02005.115.1K K K re CD.max ss III rel III set=⨯⨯==I I保护5处的过电流整定值：A 36585.01805.115.1K K K re L3max ss III rel IIIset=⨯⨯==I I4.2.2 保护的动作时间计算假设母线E 过电流保护动作时限为0.5s ，则保护2的动作时间为：s t 15.05.0III 1=+=s t t 5.15.0III 1III 2=+=保护5的动作时间为：s t t 25.0III 2III 3=+= s t t 5.25.0III 3III 5=+=4.2.3 灵敏度校验保护2作为D 母线短路近后备保护时的灵敏度。

406IIIset.2sen.2I其值满足3.1sen ≥K 的要求，满足近后备保护要求。

保护2作为D 母线短路近后备保护时的灵敏度。

793.1406728IIIset.2k.E.min III sen.2===I I K其值满足3.1sen ≥K 的要求，满足远后备保护要求。

保护5作为B 母线短路近后备保护时的灵敏度。

060.63652212IIIset.5k.B.min III sen.5===I I K其值满足3.1sen ≥K 的要求，满足近后备保护要求。

保护5作为C 母线短路远后备保护时的灵敏度。

671.2365975IIIset.5k.C.min III sen.5===I I K其值满足3.1sen ≥K 的要求，满足远后备保护要求。

5继电保护主要设备的选择5.1互感器的选择根据计算结果选择相应的电流互感器、电压互感器，其结果分别如表1、表2所示。

表1电流互感器的选择型号额定一次电流(A) 额定短时热电流(kA/s) 额定动稳定电流(kA) 准确级组合 额定二次输出 0.2 0.5 5P LZMB1-10 2500~5000100 250 0.2/0.5/5P10/5P20 30 30 30 AS12/175h/4600631580.2/0.5/5P20102030表2电压互感器的选择型号 电压比额定绝缘水平(kV) 准确级及额定输出(V A) 极限输出(V A)5.2继电器的选择根据计算结果选择相应的继电器，其结果分别如表3、表4、表5、表6、表7所示。

表3电流继电器的选择型号功能测量范围(A)输出DIA53S 相AC直接连接100AC,可调设定值,滞后可调。

2-205-5010-1008A/250V AC5A/24VDC 表4 信号继电器的选择型号功能工作线圈额定电流(A)工作线圈额定电压(V)保持线圈额定值(V)DX-32A 灯光信号，机械保持，电气复归。

0.01-2.4 12-220 48-220表5延时继电器的选择型号时间范围输出供电电源DAA01C 0.1s-10h 5A/250V AC5A/24VDC24VDC24-240V AC表6功率方向继电器的选择型号用途额定电流（A）额定电压（V）额定频率（Hz）灵敏角（°）LG-11 相间短路保护 5 100 50 -30°LG-12 接地短路保护 5 100 50 +70°表7中间继电器的选择型号额定绝缘电压（V）额定耐冲击电压(kV)触点数目与类型最大工作频率（次、小时）空载负载RXMCB 250 3.6 2C/O 18000 1200在对设备的选择过程中，应考虑多方面因素，例如产品的功能、可靠性、寿命、性价比等，本次课程设计互感器采用天津市纽泰克的产品，其中电流互感器选择两种，一种用于短路电流的测量和保护，一种用于测量最大负荷电流。