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正文內(nèi)容

35kv線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)_本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

2024-09-24 19:43 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 *Ik3,max,B 式中 op,1保護(hù) 1中瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流; rel瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的可靠系數(shù),考慮到短路電流的計(jì)算誤差、電流互感器的誤差 以及短路電流中非周期分量等因素對(duì)保護(hù)的影響,一般取 rel=; Ik3,max,B系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下,線路 1末端 B母線上發(fā)生三相短路時(shí),流過保護(hù) 1的最大短路電流。 同理,各條線路上所裝設(shè)的瞬時(shí)電流速斷保護(hù),其動(dòng)作電流 op均是按大于被保護(hù)線路末端短路時(shí),流過該保護(hù)的最大短路電流來整定的。如圖 ,瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的選擇性可以用動(dòng)作電流來保證。被保護(hù)線路外部故障時(shí),因動(dòng)作電流大于短路電流,保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)作。在保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí),保護(hù)可以瞬時(shí)動(dòng)作,快速將故障線路切除。 保護(hù)范圍及靈敏度校驗(yàn) 保護(hù) 1的動(dòng)作電流 op,1與曲線 1相交于 M點(diǎn),顯然從 M點(diǎn)到保護(hù) 1安裝處的線路長度 Lmax為保護(hù) 1的最大保護(hù)范圍; op,1與曲線 2相交于 N點(diǎn),從 N點(diǎn)到保護(hù) 1安裝處的線路長度 Lmin為保護(hù) 1的最小保護(hù)范圍。這說明瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路的全長,并且保護(hù)范圍長度受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式及故障類型的影響。 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏度,可以用保護(hù)范圍的長度占被保護(hù)線路全長的百分比表示。要求最大保護(hù)范圍 Lmax應(yīng)不小于線路全長的 50%,最小保護(hù)范圍 Lmin應(yīng)不小于線路全長的 15%20%。由于系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下, M點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí),短路電流等于保護(hù) 1瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流,即 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 = E*/(Xs,max+ x1Lmax)= op,1 故瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的最大保護(hù)范圍 Lmax可以用式 22求出 Lmax=1/ x1*( E*/ op,1 Xs,max) 式中 x1線路每公里正序阻抗; Xs,max系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下,系統(tǒng)等效電源到保護(hù) 1安裝處的系統(tǒng)電抗。 系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下, N點(diǎn)發(fā)生兩相短路時(shí),短路電流也等于保護(hù)1瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流 ;在對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行整定計(jì)算時(shí),為了簡化計(jì)算,一般將三相短路電流乘以√ 3/2折算為兩相短路電流,即 =√ 3/2* =√ 3/2* E*/(Xs,min+ x1Lmin) 因此,瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的最小范圍是 Lmin=1/ x1*(√ 3/2*E*/ op,1 Xs,min) 式中 Xs,min系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下,系統(tǒng)等效電源到保護(hù) 1安裝處的系統(tǒng)電抗。 限時(shí)電流速斷保護(hù)的原理及整定原則 限時(shí)電流速斷保護(hù)的原理 大多數(shù)情況下,瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路的全長,因此,應(yīng)再增設(shè) 一段新的保護(hù),用來切除被保護(hù)線路上瞬時(shí)電流速斷保護(hù)范圍以外的短路故障,同時(shí)也能作為瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的后備。由于瞬時(shí)電流速斷保護(hù) 不能保 護(hù)線路的全長,要求這個(gè)新增設(shè)的保護(hù)必須在任何情況下都能保護(hù)本線路的全長,并具有足夠的靈敏度。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 圖 22 限時(shí)電流速斷保護(hù)原理及整定說明示意圖 圖 22所示,只有在保護(hù) 1的動(dòng)作電流 小于線路 L1 末端短路電流的情況下,保護(hù) 1 才能保護(hù)線路 L1 的全長,但這會(huì)使保護(hù) 1 的保護(hù)范圍延伸到線路 L2 去。為了保證選擇性,必須給該保護(hù)加上一定的延時(shí),保證在線路 L2 上發(fā)生短路故障時(shí), 由保護(hù) 2 先動(dòng)作將故障切除。同時(shí)為了滿足快速性的要求,應(yīng)該盡可能縮短保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間,因此一般把這個(gè)新增設(shè)的保護(hù)稱為限時(shí)電流速斷保護(hù)或帶時(shí)限電流速斷保護(hù) 為了同時(shí)滿足選擇性與快速性的要求,限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍不能延伸的太長,最好不要超過相鄰線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 圍。如圖 22所示,只要保護(hù) 1的限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流 大于保護(hù) 2的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流 ,則其延伸到線路 L2的保護(hù)范圍就不會(huì)超過保護(hù) 2的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍。 動(dòng)作電流的整定原則 限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電 流一般按與相鄰線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)配合整定。限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流一般整定為 = 式中 保護(hù) 1中限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流; 限時(shí)電流速斷保護(hù)的可靠系數(shù),一般取 rel=; 相鄰線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流。 當(dāng)圖 22所示 L2首端短路時(shí),保護(hù) 2的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作,令斷路器 QF2跳閘,將故障線路 L2切除;但如果故障點(diǎn)發(fā)生在保護(hù) 1的限時(shí)電流速斷保護(hù)之內(nèi)(如 K1點(diǎn))時(shí),該保護(hù)的電流元件也會(huì)動(dòng)作,為了防止保護(hù) 1誤將斷路器 QF1跳開,應(yīng)延長限時(shí)電 流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限。等保護(hù) 2將故障切除后,流過保護(hù) 1的電流由短路電流變?yōu)樨?fù)荷電流,此時(shí)保護(hù) 1中的限時(shí)電流速斷保護(hù)將自動(dòng)返回(復(fù)歸),不再動(dòng)作。 動(dòng)作時(shí)限的整定原則 限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限,一般按與相鄰線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)配合整定。為了確保保護(hù) 2能先將故障切除、保護(hù) 1能可靠返回,限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)把瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限、斷路器的河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 固有分閘時(shí)間、保護(hù)裝置時(shí)間元件的誤差等因素都考慮進(jìn)去,并且還要留有一定的時(shí)間裕度??紤]了上述因素后,限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限一般取 。一般將與之配合的保護(hù)動(dòng)作時(shí)限與本保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的差值,稱為保護(hù)的時(shí)間級(jí)差,用⊿ t表示。故限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限一般整定為 = +⊿ t= 式中 保護(hù) 1中限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限; 保護(hù) 1中限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限; ⊿ t 時(shí)間級(jí)差。 靈敏度校驗(yàn) 為了使限時(shí)電流速斷保護(hù)能夠保護(hù)線路的全長,要求在本線路末端發(fā)生相間短路故障時(shí),該保護(hù)應(yīng)具有一定的靈敏度。限時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏度,按本線路末端發(fā)生相間短路故障時(shí)的最小短路電流校驗(yàn),檢驗(yàn)式為 = / ≥ 式中 限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流; 系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下,本線路末端兩相短路電流; 限時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù), ≥ 。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 定時(shí)限過電流保護(hù) 主保護(hù)與后備保護(hù) 一般把能以最短的動(dòng)作時(shí)限、有選擇性地切除被保護(hù)設(shè)備的保護(hù),作為電氣設(shè)備的主保護(hù)。為了確保被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障時(shí),能被可靠切除,在電氣設(shè)備上不僅配置有主保護(hù),還配置有后備保護(hù)。后備保護(hù)是指在主保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí),用以切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)不僅可 以對(duì)本線路或設(shè)備的主保護(hù)起后備保護(hù)作用,而且對(duì)相鄰電氣設(shè)備也可以起到后備保護(hù)作用。因此,后備保護(hù)又可分為近后備與遠(yuǎn)后備兩種方式。 利用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)與限時(shí)電流速斷保護(hù)相互配合,可以使全線路范圍內(nèi)的相間短路故障,都能在短時(shí)間內(nèi)被快速切除。這兩種保護(hù)一般用來作為 35kV及以下電壓等級(jí)線路的主保護(hù)。 定時(shí)限過電流保護(hù)的原理及整定原則 ( 1)定時(shí)限過電流保護(hù)的原理及動(dòng)作電流 定時(shí)限過電流保護(hù)一般用來作為線路的后備保護(hù)。對(duì)于輸配電線路,為了保證正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)不動(dòng)作,其定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng) 作電流,應(yīng)大于本線路可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流 Il,max,即 ≥ Il,max。由于動(dòng)作電流整定的比較小,定時(shí)限過電流保護(hù)的保護(hù)范圍一般都比較長。如圖 23所示,當(dāng) K點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí),保護(hù) 保護(hù) 保護(hù) 3均有短路電流流過。此時(shí),保護(hù) 保護(hù) 保護(hù) 3的電流元件均有可能動(dòng)作。按照選擇性的要求,應(yīng)由保護(hù) 3先動(dòng)作,跳開 QF3,將故障切除。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 圖 23 定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限整定說明示意圖 保護(hù) 保護(hù) 2在故障被切除后,仍由負(fù)荷電流流過。此時(shí),保護(hù) 保護(hù) 2的電流元件應(yīng)能可靠返回,也就是說電流元件的返回電流應(yīng) 該大于本線路的最大負(fù)荷電流,即 > ,因此定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流一般整定為 = * / 式中 被保護(hù)線路定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流; 定 時(shí) 限 過 電 流 保 護(hù) 的 可 靠 系 數(shù) , 一 般 取=; 電流元件的返回系數(shù),一般取 ; 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流。 (2) 動(dòng)作時(shí)限的整定原則 當(dāng)圖 23所示 K1點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí),保護(hù) 保護(hù) 2的電流元件動(dòng)作,按照選擇性的要求,應(yīng)由保護(hù) 2先動(dòng)作跳開 QF2。也就是說,保護(hù) 1的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限,應(yīng)該大于保護(hù) 2的 過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限,即 >。同理,當(dāng) K2點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí),保護(hù) 保護(hù) 保護(hù) 3的電流元件動(dòng)作,按照選擇性的要求,應(yīng)由保護(hù) 3先動(dòng)作跳開 QF3。保護(hù) 保護(hù) 2的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限,應(yīng)該大于保護(hù) 3的過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限,即> > .以此類推,越靠近電源端,過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限越長;越靠近負(fù)荷側(cè),過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限越短。 定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限是從系統(tǒng)的末端(負(fù)荷側(cè))向電源端逐級(jí)遞增的,每一級(jí)遞增一個(gè)時(shí)限級(jí)差⊿ t,即 = +⊿ t,= +⊿ t,……一般把這個(gè)整定原則稱為階梯形原則。由此可見,定時(shí)限過電流保 護(hù)的選擇性,是用不同的動(dòng)作時(shí)限來保證的。 ( 3)靈敏度校驗(yàn) 定時(shí)限過電流保護(hù)一般具有較高的靈敏度,不僅能夠保護(hù)本線路的全長,也能保護(hù)相鄰線路的全長。但故障點(diǎn)越靠近電源,短路電流越大,定時(shí)限過電流保護(hù)得動(dòng)作時(shí)限反而越長,不能快速切除故障。因此,該保護(hù)一般只用來作為本線路與相鄰元件的后備保護(hù)。定時(shí)限過電流保護(hù)靈敏度的校驗(yàn)式為 = / 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 式中 定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流; 系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下,線路末端兩相短路電流; 靈敏系數(shù),作近后備保護(hù)時(shí),要求 ≥ ,作遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí),要求 ≥ 。 在校驗(yàn)近后備靈敏度時(shí),故障點(diǎn)取在本線路末端母線上;在校驗(yàn)遠(yuǎn)后備靈敏度時(shí),故障點(diǎn)取在相鄰末端母線上。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 3 35kV 線路保護(hù)方案 線路保護(hù)方法方案 本次設(shè)計(jì)的 35 千伏線路的保護(hù)方案為配置速斷與過電流保護(hù),相關(guān)參數(shù)如下:已知系統(tǒng)在最大、最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗分別為= 歐, = 歐;線路長度為 62KM;線路每公里正序電抗為 X1= 歐;導(dǎo)線型號(hào)為 LGJ150(鋼筋鋁絞線,直徑為 150 毫米),電流互感器變比為 300/5,最大負(fù)荷功率為 9MW,功率因數(shù)取 ,電流互感器為不完全星形,線路的最大負(fù)荷電流為 300A,具體參數(shù)見表 1。 表 31 10110KV 架空線路的電阻與電抗值(Ω /km) 導(dǎo)線型號(hào) 電阻 r 電抗 x 10KV 35KV 110KV LGJ95 LGJ120 LGJ150 —— 計(jì)算每 km 架空線路的阻抗值 0R : 2 2 2 20 r + x 0 . 2 1 0 + 0 . 3 8 7 0 . 4 4R ? ? ?Ω 則架空線路總電阻 R= *62=。 (1) 電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算 速斷保護(hù)的動(dòng)作電流 =37000/( +*62) /√ 3= A 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 20 Iop=Krel* = A Iopr=Kcon* Iop/Nta=1*式中 —— 本保護(hù)線路末端系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的三相短路電路; relK —— 電流速斷保護(hù)的可靠系數(shù),一般,對(duì)電磁型繼電器取~ ;對(duì)感應(yīng)型繼電器,取 ~ 。 Iop—— 一次動(dòng)作電流; Iopr—— 二次動(dòng)作電流。 (2) 電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍及靈敏度校驗(yàn) Lmax=1/ x1*( E*/ op,1 Xs,max) =( 1/) *( 37000/√ 3/) = (Lmax/L)*100%=*100%=%> 50% Lmin=1/ x1*(√ 3/2*E*/ op,1 Xs,min) =( 1/) *(√ 3/2*37000/) = (Lmin/L)*100%=*100%=%> 15% 靈敏度滿足要求。 (3) 過電流保護(hù)的整定計(jì)算 1)動(dòng)作電流 Il,max=Pmax/(√ 3Uw,min*cos@)=9000000/(√ 3**35*9)=174A = Krel*Kss*Il,max /Kre=**174/=320A = * Kcon/(300/5)= 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 21 2)靈敏度校驗(yàn) 作為本線路的近后備保護(hù)時(shí) Ks= / =(√ 3/2) *> (其中 =37000/( +*62) /√ 3= A) 靈敏度滿足要求。 繼電保護(hù)屏選擇 通用非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)箱、屏、臺(tái)可分兩類,一類通常作為大、中容量發(fā)電廠及變電站中的遠(yuǎn)方控制及繼電保護(hù)屏用,一般選 PK1 型、 PK2 型、
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