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1、电力系统继电保护课程设计-35KV双回线路继电保护原理图及安装图设计摘要电力系统是电能生产，变换，输送，分配和使用的各种电器设备按照一定的技术与经济要求组合成的一个联合系统。随着自动化技术的发展，电力系统的正常运行，故障期间以及故障后的恢复过程中，许多控制操作日趋高度自动化。这些操作的技术与装备大致可分为两大类：其一是为了保证电力系统正常运行的经济性和电能质量的自动化技术与装备，主要进行电能生产过程中的连续自动调节，动作速度相对迟缓，调节稳定性高，把整个电力系统或其中的一部分作为调节对象，这就是通常理解的“电力系统自动化:其二是当电网或电气设备发生故障，或出现影响安全运行的异常情况时，自动切除
2、故障设备和消除异常情况的技术和设备，其特点是动作速度快，其性质是非调节性的，这就是通常理解的“电力系统继电保护与安全自动装置”。本课程设计的任务是给35KV单电源双回线电网进行继电保护设计，首先选择电流互感器的变比，接着根据题目中给定参数进行双回线路继电保护的配置及继电保护整定计算，然后选择电网的保护装置与自动装置并设计一套电压二次回路断线闭锁装置，最后绘制出继电保护原理图，展开图和屏面布置图。关键词：双回线路电流互感器继电保护电压闭锁保护35KV双回线路继电保护原理图及安装图设计1 .绪论电力系统运行状态是指电力系统在不同运行条件下的系统与设备的工作状况。根据不同的运行条件，可以将电力系统的
3、运行状态分为正常状态，不正常状态和故障状态。电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种类型的短路。在发生短路时可能产生以下的后果：1.通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏；2 .短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命；3 .电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量；4 .破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振动，甚至使整个系统瓦解。电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高，
4、就是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷，使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，就可能发展成故障。此外，系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发生振荡等，都属于不正常运行状态。故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。事故，就是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。系统事故的发生，除了由于自然条件的因素（如遭受雷击等）以外，一般者是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动
5、性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可能大大减少事故发生的机率，把事故消灭在发生之前。电力系统继电保护的基本任务是自动，迅速，有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行，并且动作于电气设备的不正常运行状态，根据运行维护条件而动作与发出信号或跳闸。2.电流互感器根据所学知识，我们知道电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成，它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻
6、抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。在应用中，我们需要特别注意的是,电流互感器的二次绕组绝不能开路。2.1 电流互感器作用电流互感器起到变流和电气隔离作用。便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流，避免直接测量线路的危险。电流互感器是升压变压器，它是电力系统中测量仪表，继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器,电流互感器将高电流按比例转换成低电流，电流互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。2.2 电流互感器分类电流互感器根据不同的分类方法可以分为多种类型。按用途分可以分为如下两种：测量用电流互感器。在正常工作电流范围内，向测量、计量等装置提供电网的电流信息。保护用
7、电流互感器。在电网故障状态下，向继电保护等装置提供电网故障电流信息。按绝缘介质分可以分为如下四种：干式电流互感器。由普通绝缘材料经浸漆处理作为绝缘。浇注式电流互感器。用环氧树脂或其他树脂混合材料浇注成型的电流互感器。油浸式电流互感器。由绝缘纸和绝缘油作为绝缘，一般为户外型。目前我国在各种电压等级均为常用。气体绝缘电流互感器。主绝缘由气体构成。按电流变换原理分可以分为如下两种：电磁式电流互感器。根据电磁感应原理实现电流变换的电流互感器。光电式电流互感器。通过光电变换原理以实现电流变换的电流互感器，目前还在研制中。按安装方式分可以分为如下三种：贯穿式电流互感器。用来穿过屏板或墙壁的电流互感器。支柱
8、式电流互感器。安装在平面或支柱上，兼做一次电路导体支柱用的电流互感器。套管式电流互感器。没有一次导体和一次绝缘，直接套装在绝缘的套管上的一种电流互感器。母线式电流互感器。没有一次导体但有一次绝缘，直接套装在母线上使用的一种电流互感器。2.3 电流互感器变比的选择2.3.1 电流互感器的选择和配置(1)型号：电流互感器的型号应根据作用环境条件与产品情况选择。(2) 一次电压：Ug=Un(2-1)Ug电流互感器安装处一次回路工作电压Un电流互感器的额定电压(3) 一次回路电流：4a(2-2)4m”电流互感器安装处一次回路最大电流人电流互感器一次侧额定电流(4)二次负荷：525z,(2-3)S?电流
9、互感器二次负荷Sn电流互感器额定负荷2.3.2变比的计算与选择电流互感器的选择须根据以下条件选择：一次回路电压：U&，Un(2-4)所以对变比的选择如下：Ug35(2-5)由于流过每个断路器的4max都一样，所以它们的型号也一样，由于题目中给出线路上最大电流为500A,所以可以选择标准电流互感器的二次额定电流为5A,所以选择变比为KTA=争=100。3.双回线路继电保护的配置及继电保护的整定计算3.1 继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即可靠性，选择性，速动性，和灵敏性。这四个基本要求，紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体电力系统运行的主要矛盾和矛盾的主要
10、方面，配置、配合、整定每个电力元件的继电保护，充分发挥和利用继电保护的科学性、工程技术性，使继电保护为提高电力系统运行的安全性、稳定性和经济性发挥最大效能。3.1.1 可靠性可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护性能的最根本要求。所谓安全性是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动作。所谓信赖性是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不发生拒动作。安全性和信赖性主要取决于保护装置本身的制造质量、保护回路的连接和运行维护的水平。一般而言，保护装置的组成元件质量越高、回路接线越简单,保护的工作就越可靠。同时，正确地调试、整定，良好地运行维护以及丰富的运行经验，
11、对于提高保护的可靠性具有重要的作用。3.1.2 选择性继电保护的选择性是指保护装置动作时，在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限地保护系统中午故障部分继续安全运行。它包含两种意思：其一是只应由装在故障元件上的保护装置动作切除故障；其二是要力争相邻元件的保护装置对它起后备保护的作用。3.1.3 速动性继电保护的速动性是指尽可能快地切除故障，以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间，降低设备的损坏程度，提高店里系统并列运行的稳定性。动作迅速而又能满足选择性要求的保护装置，一般结构都比较复杂，价格比较昂贵，对于的中低压电力元件，不一定都采用高速动作的保护。对于保护速动性的要求应根据
12、电力系统的接线和被保护元件的具体情况，经技术经济比较后确定。3.1.4 灵敏性继电保护的灵敏性是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在规定的保护范围内部故障时，在系统任意的运行条件下，无论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，当发生短路时都能敏锐感觉、正确反应。灵敏性通常用灵敏系数或灵敏度来衡量，增大灵敏度，增加了保护动作的信赖性，但有时与安全性相矛盾。3.2 电流速断保护321电流速断保护的工作原理通常输电线路电流保护采用阶段式电流保护，采用三套电流保护共同构成三段式电流保护。可以根据具体的情况，只采用速断加过流保护或限时速断
13、加过流保护，也可以三段同时采用。对于反应短路电流增幅值增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护O电流速断保护又称I段电流保护，它是反应电流增大而能瞬时动作切除故障的电流保护。当系统电源电势一定，线路上任一点发生短路故障时，短路电流的大小与短路点至电源之间的电抗及短路类型有关，三相短路和两相短路时，流过保护安装地点的短路电流可用下式表示/=%(3-1)(3-2)kXs+X1/(2)_Esk2X5+X1/E式中J系统等电源相电势；S系统等效电源到保护安装处之间的电抗；X线路千米长度的正序电抗；/短路点至保护安装处距离。由上式可见，当系统运行方式一定时，&和X、是常数，流过保护安装处的短路电流，是
14、短路点至保护安装处距离/的函数。短路点距离电源越远，短路电流值越小。322电流速断保护的构成图31电流速断保护的单相原理接线323电流速断保护的整定计算(1)动作电流整定。为了保证电流速断保护的选择性，其整定的动作电流必须大于短路点的最大短路电流O-o,J=SCt.IA8113Xyzryfs.min/max(3-3)动作电流为1setKreJkBmax(3-4)引入可靠系数K：“=12L3是考虑非周期分量的影响，实际的短路电流可能大于计算值，保护装置的实际动作值可能小于整定值和一定的裕度等因素。(2)保护范围的校验。在已知保护的动作电流后，大于一次动作电流的短路电流对应的短路点区域，就是最小保
15、护范围。通常规定，最大保护范围不应小于被保护线路的50%,最小保护范围不应小于被保护线路全长O520)%oI旦瓦LminOyr.v/s.maxrmin(3-5)其中L-是电流速断保护的最小保护范围长度由以上的理论分析可以知道电流速断保护的理论计算如下:首先进行整定计算，(3-6)(3-7)(3-8)letlIkliia=J=-/K=2.78乂XSEin+XJa0.7520X0.4心=CJqmaX=2.31X1.2=2.78公经计算可知：I段整定电流为2.7弘4电流速断保护的灵敏度校验，由式子4.1z百=I,.rnnGVrZI5.max可知，Lmin=I3.49一,大于15%3.3 限时电流速断保护3.3.1 限时电流速断保护工作原理限时电流速断保护的工作原理，可用下图说明。线路。和乙上分别装有电流速断保护。设在线路。和右的保护装置都有限时电路速断保护，要使其能保护乙的全长，即线路末端短路时应该可靠地动作，则其动作电流/占必须小于线路末端的短路电流最小短路电流。图32限时电流速断保护的工作原理3.3.2 限时电流速断的构成
