畢業設計 電力系統繼電保護及自動裝置課程設計

2023-02-08 10:36:02 字數 4756 閱讀 5832

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如下圖所示網路,系統引數為:

=115/kv,xg1=15、xg2=10、xg3=10,l1=l2=60km、l3=40km,lb-c=50km,lc-d=30km,ld-e=20km,線路阻抗0.4/km, =0.85,

圖1.1 線路網路圖

試對線路l1、l2、l3進行距離保護的設計。

對保護3和保護5進行距離保護設計。其中包括距離保護ⅰ段、ⅱ段和ⅲ段的整定計算,及裝置選型。

其中包括四個步,第一步:保護3和保護5的ⅰ段的整定計算及靈敏度校驗;第二步:保護3和保護5的ⅱ段的整定計算及靈敏度的校驗;第三部:

保護3和保護5的ⅲ段的整定計算及靈敏度的校驗;第四步:繼電保護裝置的選擇和原理的分析。

距離保護在作用上分為主保護和後備保護,主保護用於對線路進行保護主要作用的裝置當線路故障時,主保護首先動作。當主保護由於故障拒動時就需要後備保護對線路起保護作用,後備保護用於對線路起後備保障作用。線路主保護有距離保護的ⅰ段和ⅱ段保護,線路的後備是距離保護ⅲ段保護。

後備保護又分為近後備保護和遠後備保護。

距離保護的主保護是距離保護ⅰ段和距離保護ⅱ段。

(1) 距離保護ⅰ段保護

距離保護的第ⅰ段是瞬時動作的,它只反映本線路的故障,下級線路出口發生故障時,應可靠不動作。以保護3為例,其啟動阻抗的整定值必須躲開本線路末端短路的測量阻抗來整定。同時,在考慮到阻抗繼電器和電流、電壓互感器的誤差後,需要引入可靠係數(一般取0.

8~0.85)以滿足要求。

如此整定後,距離ⅰ段就只能保護本線路全長的80%~85%,無法保證保護線路全長,這是乙個缺點。為了切除本線路末端15%~20%範圍以內的故障,就需設定距離保護第ⅱ段。

(2) 距離保護的ⅱ段保護

距離段整定值的選擇應使其不超出相鄰下級保護ⅰ段的保護範圍,同時帶有高出乙個△t的時限,以保證選擇性。考慮到可能引起誤差,需引入可靠係數。距離ⅰ段與ⅱ段配合工作構成本線路的主保護。

距離保護的後備保護是距離保護的ⅲ段保護,其可作為近後備保護也可作為遠後備保護。

距離保護的ⅲ段保護當作為相鄰線路保護裝置和斷路器拒絕動作時的後備保護時,即為遠後備保護;當作為本線路ⅰ、ⅱ段的後備保護時,即為近後備保護。其作用是保證線路保護的完整性,防止出現線路全長沒有保護到的現象。

圖3.1 保護3等效電路

(1) 保護5與保護3配合時等效電路建立如圖3.2所示。

圖3.2 保護5與保護3配合時等效電路

(2) 保護5與保護8配合時等效電路建立如圖4所示。

圖3.3 保護5與保護8配合時等效電路

阻抗計算公式為:

z=l×z11)

其中: l——為線路長度(km);

z1——為線路單位長度上的阻抗(ω/km)。

將線路l1的引數帶入(1),算得線路l1的阻抗值為:

zl1=60×0.4=24 (ω)

將線路l3的引數帶入(1),算得線路l3的阻抗值為:

zl3=40×0.4=16 (ω)

將線路b-c的引數帶入(1),算得線路b-c的阻抗值為:

zb-c=50×0.4=20 (ω)

將線路c-d的引數帶入(1),算得線路c-d的阻抗值為:

zc-d=30×0.4=12 (ω)

將線路d-e的引數帶入(1),算得線路d-e的阻抗值為:

zd-e=20×0.4=8 (ω)

(1) ⅰ段保護的阻抗整定公式為:

2)式中 ——距離ⅰ段保護的整定阻抗(ω);

——距離ⅰ段保護的可靠係數;

——被保護線路的正序阻抗(ω)。

將保護3的引數得帶入(2)得:

=0.85×20=17.0 (ω)

將保護5的引數得帶入(2)得:

=0.85×16=13.6 (ω)

將保護1的引數得帶入(2)得:

=0.85×8=6.8 (ω)

將保護2的引數得帶入(2)得:

=0.85×12=10.2 (ω)

將保護8的引數得帶入(2)得:

=0.85×24=20.4 (ω)

(2) ⅰ段保護的時間整定

保護3的ⅰ段保護動作時間為: =0 (s)。

保護5的ⅰ段保護動作時間為: =0 (s)。

保護2的ⅰ段保護動作時間為: =0 (s)。

保護8的ⅰ段保護動作時間為: =0 (s)。

(1) ⅱ段保護的阻抗整定公式為:

zl3)

式中 ——距離ⅱ段保護的整定阻抗(ω);

——距離ⅱ段保護的可靠係數;

zl——保護安裝段的線路正序阻抗(ω);

——最小分支係數;

——相鄰下級保護的ⅰ段保護阻抗整定值。

1) 將保護3與保護2的引數得帶入(3)得:

=0.85×(20+10.2)=25.67 (ω)

2) 保護5的ⅱ段保護分為兩種情況。

① 保護5與保護3配合的ⅱ段保護等效圖如圖3所示。

kb1.867

將保護5與保護3的相應引數帶入(3)得:

=0.85×(16+1.867×17.0)=40.59 (ω)

② 保護5與保護8配合時的ⅱ段保護等效如圖4所示。

將保護5與保護8的相應引數帶入(3)得:

=0.85×(16+20.4)=30.94 (ω)

取以上兩個計算值中較小者為保護5的ⅱ段整定值,即取=30.94 (ω)。

3) 保護2與保護1的引數帶入(3)得:

=0.85×(12+6.8)=15.98 (ω)

(2) ⅱ段保護的時間整定

保護3的ⅰ段保護的動作時間為:

=+=0.5 (s)。

保護5的ⅰ段保護的動作時間為:

=+=0.5 (s)或=+=0.5 (s)

取其中較長者,即=0.5 (s)。

(3) ⅱ段保護的靈敏度校驗

ⅱ段保護的靈敏度校驗依據為:

ksen=≥1.254)

式中 ksen——靈敏係數;

——距離ⅱ段的整定阻抗;

zl——被保護線路阻抗。

將保護3的相應引數帶入(4)得:

ksen.3==1.28≥1.25

將保護3的相應引數帶入(4)得:

ksen.5==1.934≥1.25

所以保護3和保護5的ⅱ段保護整定值均滿足要求。

(1) 按與相鄰下級線路距離保護ⅱ段配合時,ⅲ段的整定阻抗為:

=(zl5)

式中 ——保護ⅲ段的可靠係數;

zl——阻抗測量元件返回係數;

——最小分支係數;

——相鄰下級保護的ⅱ段保護阻抗整定值。

1) 將保護3和保護1的對應引數帶入(5)得:

=0.85×(20+15.98)=30.58 (ω)

2) 將保護5和保護3的對應引數帶入(5)得:

=0.85×(16+1.867×25.67)=54.34 (ω)

(2) 按躲過正常執行時的最小負荷阻抗整定。

當線路上的負荷最大且母線電壓最小時,負荷阻抗最小,其值為:

式中 ——正常執行母線電壓的最低值;

——被保護線路最大負荷電流;

——母線額定線電壓。

考慮到電動機自啟動的情況下,保護ⅲ段必須立即返回的要求,則整定值為:

7)式中 ——可靠係數;

——電動機自啟動係數;

——阻抗測量元件的返回係數。

將保護3的引數帶入(6)、(7)得:

(ω)==89.97 (ω)

取其中較小者作為距離保護ⅲ段的整定阻抗。

保護3的ⅲ段的整定阻抗=30.58 (ω)。

保護5的ⅲ段的整定阻抗=54.34 (ω)。

(1) 保護3的ⅲ段保,護動作時間:

=+=1 (s)

(2) 保護4的ⅲ段後備保護動作時間:

=+=2 (s)或=+=1 (s)

取其中較大者作為距離保護ⅲ段的整定時間,所以=1 (s), =2 (s)。

4.2.3靈敏度校驗

(1) 保護3的ⅲ段保護靈敏度校驗。

1) 作為近後備時,按本線路末端短路校驗,計算式為:

ksen(1)=≥1.58)

將保護3的引數帶入(8)得:

ksen(1)= =1.53>1.5

滿足要求。

2) 作為遠後備時,按相鄰裝置末端短路校驗,計算式為:

ksen(2)=≥1.29)

將保護3的引數帶入(9)得:

ksen(2)= =0.96<1.2

所以不滿足要求,保護2需要加近後備保護。

(2) 保護5的ⅲ段保護靈敏度校驗。

1) 作為近後備時,按本線路末端短路校驗。

將保護5的引數帶入(8)得:

ksen(1)= =3.40>1.2

滿足要求。

2) 保護5作為遠後備保護又分為兩種情況。

① 作保護3的遠後備保護,將相應引數帶入(9)得:

ksen(2)= =1.02<1.2

所以不滿足要求,保護5不能作為保護3的遠後備保護。如果保護9也不滿足要求,保護3就需要加近後備保護。

② 作保護8的遠後備保護,將相應引數帶入(9)得:

ksen(2)= =1.36>1.2

滿足要求。

當多電源併聯執行時,電源之間就會出現振盪現象。因為該系統各部分的阻抗角都相等,所以振盪中心的位置就位於阻抗中心處,即位於z= (6+24+16+10)=28 (ω)處,距離保護5的阻抗為18 (ω)。因為=13.

6 (ω), =30.94 (ω), =54.34 (ω),可以知道,振盪中心不在保護5的ⅰ段的整定定範圍內,因此保護5的ⅰ段不需要加振盪閉鎖;但是振盪中心在保護5的的ⅱ段和ⅲ段的整定範圍內,因此保護5的ⅱ段和ⅲ段都必須加振盪閉鎖,來防止由於振盪而使保護誤動。

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