继电保护定值计算课程设计成果(华电)课程设计报告( 2014—2015年度第一学期)名称：继电保护整定计算院系：电气与电子工程学院班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：两周成绩：日期： 2014年 12月29日一、课程设计(综合实验)的目的与要求1.课程设计的目的1)巩固《电力系统继电保护原理》课程的理论知识，掌握运用所学知识分析和解决生产实际问题的能力。
2)通过对国家行业颁布的有关技术规程、规范和标准学习，建立正确的设计思想，理解我国现行的技术政策。
3)初步掌握继电保护设计的内容、步骤和方法。
4)提高计算、制图和编写技术文件的技能。
2.对课程设计的要求1)理论联系实际。
对书本理论知识的运用和对规程、规范的执行必须考虑到任务书所规定的实际情况，切忌机械地搬套。
2)独立思考。
在课程设计过程中，既要尽可能参考有关资料和主动争取教师的指导，也可以在同学之间展开讨论，但必须坚持独立思考，独自完成设计成果。
3)认真细致。
在课程设计中应养成认真细致的工作作风，克服马虎潦草不负责的弊病，为今后的工作岗位上担当建设任务打好基础。
4)按照任务书规定的内容和进度完成。
二、设计（实验）正文1. 某一水电站网络如图1所示。
已知：（1）发电机为水轮立式机组，功率因数为0.8、额定电压6.3kV、次暂态电抗为0.2，负序阻抗为0.24；（2）水电站的最大发电容量为2×5000kW，最小发电容量为5000kW，正常运行方式发电容量为2×5000kW；（3）. 平行线路L1、L2同时运行为正常运行方式；（4）变压器的短路电压均为10％，接线方式为Yd-11，变比为38.5/6.3kV。
（5）负荷自起动系数为1.3 ；（6）保护动作是限级差△t ＝0.5s ；（7）线路正序电抗每公里均为0.4 Ω，零序电抗为3倍正序电抗；图1试求：（1） 确定水电站发电机、变压器相间短路主保护、后备保护的配置方式；答：对于水电站发电机，相间短路保护的主保护采用纵联差动保护，后备保护应配置低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序电流保护和阻抗保护。
对于变压器，相间短路的主保护采用纵联差动保护，并配置复合电压启动的过电流保护或低电压闭锁的过电流保护作为后备保护。
（2） 确定6QF 断路器的保护配置方式，计算它们的动作定值、动作时限，并进行灵敏度校验； 答：系统等值电路的参数标么值，选取MVA S B 3.6=，kV U B 5.38=，各部分等值参数如下：发电机：202.08.0/53.62.0''*''*=⨯=⋅=N B N G S S X X变压器：1.022**=⋅⋅=B B TN TN N T U S S U X X输电线路：068.05.383.6404.022*2*1=⨯⨯=⋅⋅==B B L L U S l r X X095.05.383.6564.022*3=⨯⨯=⋅⋅=B B L U S l r X031.05.383.6184.022*4=⨯⨯=⋅⋅=B B L U S l r X031.05.383.6184.022*5=⨯⨯=⋅⋅=B B L U S l r X 系统等值阻抗图如下：图26QF 断路器位于线路末端，与无穷大电网连接，运行方式变化大，三段式电流保护仅能配置Ⅰ段保护。
电流Ⅰ段：按躲过本线路末端发生短路时的最大短路电流整定。
D 节点最大短路电流： ()kA US X X X X I BCD BC T G k 3712.0095.0034.005.0101.03533.635.05.05.01***max .=+++⨯⨯=⨯+++= 动作定值：)(4859.03712.02.1max .6kA I K I k rel set =⨯==I I 电流速断保护保护范围校验： 03.6352860.04859.025.384.012122*6.6min <⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑B set CD S U Z I U z L Ⅰ 电流Ⅱ段：保护范围延伸至下级线路，与下级线路电流Ι段配。
末端节点最大短路电流： ()kA US X X X X X I BDN CD BC T G k 3342.0031.0095.0034.005.0101.03533.635.05.05.01***max .=++++⨯⨯=⨯++++= Ⅱ段动作定值：kA I K K Ik I rel II rel set 4411.03342.02.11.1max 6=⨯⨯==I Is t t tI II 5.0=+=∆ 灵敏性校验： ()kA U S X X X X X I B DN CD BC T G k 2184.0031.0095.0034.005.0202.03533.62335.05.0123***min .=++++⨯⨯=⨯++++=3.16min <=II set k II sen I I K相应分析：保护范围校验不满足要求。
由于系统运行方式变化大，故一般的电流保护不满足灵敏性与可靠性的要求，且末端仍有一段线路，故一般配置距离保护。
距离保护Ⅰ段：整定阻抗Ω92.174.0568.016=⨯⨯==z L K Z CD I rel Iset距离保护Ⅱ段：整定阻抗Ω528.22)4.0188.04.056(8.0)(116=⨯⨯+⨯⨯=+=z L K z L K Z DN I rel CD II rel II set 灵敏度校验：007.1564.0528.226=⨯==CD II set IIsen Z Z K <1.25灵敏度不满足要求距离保护Ⅲ段：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定Ω254.161528.035395.0395.095.02max 2max .min .=⨯⨯⨯⨯=⨯==S U I U Z N L N L CD CD 距离保护Ⅲ段整定值Ω14.862.13.12.1254.161min .6=⨯⨯==re ss rel L set K K K Z Z CD Ⅲ 距离保护Ⅲ段灵敏度校验：5.185.34.05614.86Z 6≥=⨯==CD set sen Z K Ⅲ 灵敏度满足要求，且s tIII 5.0=（3） 确定平行线路L1、L2的的1QF 、3QF 相间短路主保护和后备保护，计算它们的动作定值、动作时限，并进行灵敏度校验；答：由上，易知系统运行情况变化大，一般的电流保护均无法满足要求，故采用距离保护，而距离保护Ⅱ段在双回线并列运行时线路末端短路时易误动，故配置距离保护Ⅰ段和Ⅲ段。
以1QF 为例，整定计算如下：距离保护Ⅰ段：整定阻抗 Ω8.124.0408.011=⨯⨯==z L K Z BC rel set ⅠⅠ距离保护Ⅲ段：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定Ω254.161528.035395.0395.095.02max 2max .min .=⨯⨯⨯⨯=⨯==S U I U Z N L N L BC BC 距离保护Ⅲ段整定值()Ω14.862.13.12.1254.162min.1=⨯⨯==re ss rel L set K K K Z Z BC Ⅲ距离保护Ⅲ段灵敏度校验5.1384.54.04014.86Z 6≥=⨯==BC set sen Z K Ⅲ 灵敏度满足要求，且Ⅲ段动作时间：s t t tIII III5.061=+=∆ 3QF 的整定计算过程和结果与1QF 相同。
（4） 假设平行线路L1、L2两侧配置有三相重合闸，计算三相重合闸装置的整定值。
答：按最不利情况考虑，本侧先跳闸，对侧保护延时跳闸s t t t t t t t QF p u QF p ARC 5.1~8.0)()(1.1.2.2.=+-+++=裕度取典型值1s 。
（5）继电保护6QF的接线图及展开图。
答：6QF的接线图如图3所示。
第I段距离保护由电流继电器KA1、KA2、中间继电器KM和信号继电器KS1组成。
第II段距离保护由电流继电器KA3、KA4、时间继电器KT1及信号继电器KS2组成。
第III段距离保护由电流继电器KA5、KA6、KA7、时间继电器KT2及信号继电器KS3组成。
其中，电流继电器KA7接于A、C两相电流之和的中性线上，相当于B相继电器，则第III段距离保护组成了三相式保护。
图3展开图如图4所示。
图42.已知一配电网络如图5所示。
已知： （1） 系统中各变压器参数如图所示，忽略变压器电阻；（2） 变压器T1与T2之间的电缆L1参数：)/(153.01kM r Ω=，)/(119.01kM x Ω=，130r r ⋅=,130x x ⋅= 母线LA 与LE 之间的电缆L2参数：)/(163.01kM r Ω=，)/(087.01kM x Ω=，130r r ⋅=,130x x ⋅=。
（3） 变压器T1、T2参数如图中所示，其中变压器T1中性线阻抗Z0=20Ω。
（4） 高压母线HA 以上部分的在10kV 电压等级下系统阻抗为：Ω=0.2max ..HA s X ，Ω=0.1min ..HA s X（5） 低压0.4kV 开关CB510下级直接与负荷相连，400A 为其额定电流。
低压开关CB504、CB505也是如此。
图5试求：（1） 电力系统中各断路器所配置的电流三段式保护进行定值整定，进行灵敏性校验； 答：选取基准容量MVASB4=，基准电压为各段平均电压。
高压母线HA 以上部分0726.05.1040.2221max .max*.=⨯==B B HA s HA s U S X X 0363.05.1040.122min .min*.=⨯==U S X X B HA s HA s变压器T1和T206.04406.0221**1=⨯=⋅⋅=B B TN TN N T U S S U X X12.02406.0*2=⨯=T X电缆线路L1和L2 00805.037418153.02*1=⨯⨯=⋅⋅=B B L U S l r R00626.037418119.02*1=⨯⨯=L X815.04.042.0163.02*2=⨯⨯=L R435.04.042.0087.02*2=⨯⨯=L X系统等值阻抗图6如下：图6电流Ⅰ段： CB107 ：系统最大运行方式下电缆线路L1末端三相短路时AU S Z X X I B L T HA s L k 7.606373103.0431*1*1min*.max .1.=⨯⨯=⨯++=动作电流AI K IL k rel set 04.7287.6062.1max .1.107.=⨯==ⅠⅠ保护范围校验04371326.0728.0237194.012122*107.1107min <⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑B set L S U Z I U z L ⅠCB108：系统最大运行方式下变压器T2末端三相短路时A U S X Z X X IB T L T HA s T k 3.280373223.0431*2*1*1min*.max .2.=⨯⨯=⨯+++=动作电流AI K I T k I rel Iset 36.3363.2802.1max .2.108.=⨯==CB503：系统最大运行方式下电缆线路L2末端三相短路时kAU S Z X Z X X I B L T L T HA s L k 48.54.0305.1431*2*2*1*1min*.max .2.=⨯⨯=⨯++++=动作电流kAI K IL k I rel Iset 576.648.52.1max .2.503.=⨯==保护范围校验m S U Z I U z L B set L 7.10744.02628.0576.624.0185.012122*503.2503min =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑Ⅰ电流II 段： CB107 ：动作电流AI K I II set II rel IIset 37036.3361.1108.107.=⨯==动作时间st t t Iset IIset 5.0108.107.=+=∆系统最小运行方式下电缆线路L1末端两相短路时A U S Z X X IB L T HA s L k 9.38837139.0243123*1*1max*.min .1.=⨯⨯=⨯++⨯=灵敏度校验05.13709.388107.min .1.107.===IIset L k IIsen I I KCB108: 动作电流A I K I I set II rel IIset 2.78374.065761.1503.108.=⨯⨯==动作时间st t tI set IIset 5.0503.108.=+=∆系统最小运行方式下变压器T2末端两相短路时()A U S X Z X X I B T L T HA s T k 7.20837259.0243123*2*1*1max*.min .2.=⨯⨯=⨯+++⨯=灵敏度校验 67.22.787.208108.min .2.108.===IIset T k IIsen I I K电流Ⅲ段：CB506：动作电流AI K K K I re ss III rel III set 3.6934009.03.12.1max .506506.=⨯⨯==动作时间stIII set 5.0506=CB504：动作电流AI K K K I re ss III rel IIIset 7.8665009.03.12.1max .504504.=⨯⨯==动作时间stIIIset 5.0504=CB505：动作电流AI K K K I re ss III rel III set 3.6934009.03.12.1max .505505.=⨯⨯==动作时间stIIIset 5.0504=CB503： 动作电流kAI K K K I L re ss III rel III set 56.19009.03.12.1max .2503.=⨯⨯==动作时间st s tIIIset 0.15.0503=+=∆CB108：动作电流AI K K K I T re ss III rel III set 36.24374.013009.03.12.1max .2108.=⨯⨯⨯==动作时间st t tIIIset IIIset 5.1503108=+=∆CB107：动作电流AI K K K I L re ss III rel III set 36.24374.013009.03.12.1max .1107.=⨯⨯⨯==动作时间st t t IIIset IIIset 0.2108107=+=∆（2） 对系统中所配置的零序电流保护进行定值整定，进行灵敏性校验；答：根据系统的中性点接地方式，在CB107上，可配置零序电流保护Ⅰ段和Ⅲ段，而降压变压器后无零序通路，无需配置II 段。