【導(dǎo)讀】電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)

　　

【正文】 器應(yīng)選擇 級(jí)或 1 級(jí)的，只供估計(jì)被測(cè)值的儀表和一般電壓繼電器的選用 3 級(jí)電壓互感器為宜。 （ 5） 按準(zhǔn)確級(jí)和額定二次容量選擇 首先根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器接線方式，并盡可能將負(fù)荷均勻分布在各相上，然后計(jì)算各相負(fù)荷大小，按照所接儀表的準(zhǔn)確級(jí)和容量選擇互感器的準(zhǔn)確級(jí)額定容量。有關(guān)電壓互感器準(zhǔn)確級(jí)的選擇原則，可參照電流互感器準(zhǔn)確級(jí)選擇。一般供功率測(cè)量、電能測(cè)量以 及功率方向保護(hù)用的電壓互感器應(yīng)選擇 級(jí)或 1 級(jí)的，只供估計(jì)被測(cè)值的儀表和一般電壓繼電器的選用 3 級(jí)電壓互感器為宜。 電壓互感器的額定二次容量（對(duì)應(yīng)于所要求的準(zhǔn)確級(jí)） 2NS ，應(yīng)不小于電壓互感器的二次負(fù)荷 2S ，即 22 SSN ? 。 ?2S ? ?? ? ??? 20202020 )()()s i n()c os( QPSS ?? （ ） 式中 00/0 QPS 、 — 各儀表的視在功率、有功功率和無(wú)功功率。 cos? — 各儀表的功率因數(shù)。 如果各儀表和繼電器的功率因數(shù)相近，或?yàn)榱撕?jiǎn)化計(jì)算起見，也可以將各儀表和繼電器的視在功率直接相加，得出 2S 大于的近似值，它若不超過(guò) 2NS ，則實(shí)際值更能滿足式 子 的要求。 由于電壓互感器三相負(fù)荷常不相等，為了滿足準(zhǔn)確級(jí)要求，通常以最大相負(fù)荷進(jìn)行比較。計(jì)算電壓互感器各相的負(fù)荷 時(shí)，必須注意互感器和負(fù)荷的接線方式。 所以本題中的電壓互感器的型號(hào)為 JDZJ3。 繼電器的選擇 按使用環(huán)境選型 使用環(huán)境條件主要指溫度（最大與最?。穸龋ㄒ话阒?40 攝氏度下的最大相對(duì)濕度）、低氣壓（使用高度 1000 米以下可不考慮）、振動(dòng)和沖擊。此外，尚有封裝方式、安裝方法、外形尺寸及絕緣性等要求。由于材料和結(jié)構(gòu)不同，繼電器承受的環(huán)境力學(xué)條件各異，超過(guò)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境力學(xué)條件下使用，有可能損壞繼電器，可按整機(jī)的環(huán)境力學(xué)條件或高一級(jí)的條件選用。 對(duì)電磁干擾或射頻干擾比較敏感的裝置周圍，最好 不要選用交流電激勵(lì)的繼電器。選用直流繼電器要選用帶線圈瞬態(tài)抑制電路的產(chǎn)品。那些用固態(tài)器件或電電氣工程系繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) 15 路提供激勵(lì)及對(duì)尖峰信號(hào)比較敏感地地方，也要選擇有瞬態(tài)抑制電路的產(chǎn)品。 按輸入信號(hào)不同確定繼電器種類 按輸入信號(hào)是電、溫度、時(shí)間、光信號(hào)確定選用電磁、溫度、時(shí)間、光電繼電器，這是沒有問(wèn)題的。這里特別說(shuō)明電壓、電流繼電器的選用。若整機(jī)供給繼電器線圈是恒定的電流應(yīng)選用電流繼電器，是恒定電壓值則選用電壓繼電器。 輸入?yún)⒘康倪x定 與用戶密切相關(guān)的輸入量是線圈工作電壓（或電流），而吸合電壓（或電流）則是繼電器 制造廠控制繼電器靈敏度并對(duì)其進(jìn)行判斷、考核的參數(shù)。對(duì)用戶來(lái)講，它只是一個(gè)工作下極限參數(shù)值?？刂瓢踩禂?shù)是工作電壓（電流） /吸合電壓（電流），如果在吸合值下使用繼電器，是不可靠的、不安全的，環(huán)境溫度升高或處于振動(dòng)、沖擊條件下，將使繼電器工作不可靠。整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，不能以空載電壓作為繼電器工作電壓依據(jù)，而應(yīng)將線圈接入作為負(fù)載來(lái)計(jì)算實(shí)際電壓，特別是電源內(nèi)阻大時(shí)更是如此。當(dāng)用三極管作為開關(guān)元件控制線圈通斷時(shí)，三極管必須處于開關(guān)狀態(tài)，對(duì) 6VDC 以下工作電壓的繼電器來(lái)講，還應(yīng)扣除三極管飽和壓降。當(dāng)然，并非工作值加得愈高愈好 ，超過(guò)額定工作值太高會(huì)增加銜鐵的沖擊磨損，增加觸點(diǎn)回跳次數(shù)，縮短電氣壽命，一般，工作值為吸合值的 倍，工作值的誤差一般為 177。10%。 根據(jù)負(fù)載情況選擇繼電器觸點(diǎn)的種類和容量 國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期實(shí)踐證明，約 70%的故障發(fā)生在觸點(diǎn)上，這足見正確選擇和使用繼電器觸點(diǎn)非常重要。 觸點(diǎn)組合形式和觸點(diǎn)組數(shù)應(yīng)根據(jù)被控回路實(shí)際情況確定。動(dòng)合觸點(diǎn)組和轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)組中的動(dòng)合觸點(diǎn)對(duì)，由于接通時(shí)觸點(diǎn)回跳次數(shù)少和觸點(diǎn)燒蝕后補(bǔ)償量大，其負(fù)載能力和接觸可靠性較動(dòng)斷觸點(diǎn)組和轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)組中的動(dòng)斷觸點(diǎn)對(duì)要高，整機(jī)線路可通過(guò)對(duì)觸點(diǎn)位置適當(dāng)調(diào)整，盡 量多用動(dòng)合觸點(diǎn)。 根據(jù)負(fù)載容量大小和負(fù)載性質(zhì)（阻性、感性、容性、燈載及馬達(dá)負(fù)載）確定參數(shù)十分重要。認(rèn)為觸點(diǎn)切換負(fù)荷小一定比切換負(fù)荷大可靠是不正確的，一般說(shuō)，繼電器切換負(fù)荷在額定電壓下，電流大于 100mA、小于額定電流的 75%最好。電流小于 100mA 會(huì)使觸點(diǎn)積碳增加，可靠性下降，故 100mA 稱作試驗(yàn)電流，是國(guó)內(nèi)外專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)繼電器生產(chǎn)廠工藝條件和水平的考核內(nèi)容。由于一般繼電器不具備低電平切換能力，用于切換 50mV、 50μA 以下負(fù)荷的繼電器訂貨，用戶需注明，必要時(shí)應(yīng)請(qǐng)繼電器生產(chǎn)廠協(xié)助選型。 繼電器的觸點(diǎn)額定負(fù)載與 壽命是指在額定電壓、電流下，負(fù)載為阻性的動(dòng)作次數(shù)，當(dāng)超出額定電壓時(shí)，可參照觸點(diǎn)負(fù)載曲線選用。當(dāng)負(fù)載性質(zhì)改變時(shí)，其觸點(diǎn)負(fù)載能力將發(fā)生變動(dòng)。 電氣工程系繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) 16 6 二次展開圖的繪制 保護(hù)測(cè)量回路 對(duì)于動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)功能來(lái)說(shuō)，最為重要的是判斷出故障處于規(guī)定的保護(hù)區(qū)內(nèi)還是保護(hù)區(qū)外，至于區(qū)內(nèi)或區(qū)外的具體位置 ，一般并不需要確切的知道?？梢杂脙煞N方法來(lái)實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)。一種是首先精確地測(cè)量出 mZ ，然后再將它與事先確定的動(dòng)作進(jìn)行比較。當(dāng) mZ 落在動(dòng)作區(qū)之內(nèi) 時(shí)，判為區(qū)內(nèi)故障，給出動(dòng)作信號(hào)；當(dāng) mZ 落在動(dòng)作區(qū)之外時(shí)，繼電器不動(dòng)作。另一種方法不需要精確的測(cè)出mZ ，只需間接地判斷它是處在動(dòng)作邊界之外還是處在動(dòng)作邊界之內(nèi)，即可確定繼電器動(dòng)作或不動(dòng)作。 絕對(duì)值比較原理的實(shí)現(xiàn) 如前所述，絕對(duì)值比較的一般動(dòng)作表達(dá)式如式 AB ZZ ? 所示。絕對(duì)值比較式的阻抗元件，既可以用阻抗比較的方式實(shí)現(xiàn)，也可以用電壓比較的方式實(shí)現(xiàn)。 該式兩端同乘以測(cè)量電流mI? ，并令 AA UZI ?? ?m ， BB UZI ?? ?m ,則絕對(duì)值比較的動(dòng)作條件又可以表示為 AB UU?? ? （ ） 式（ ）稱為電壓形式的絕對(duì)值比較方程。電路圖如圖 所示。 圖 絕對(duì)值比較的電壓形成 電氣工程系繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) 17 相位比較原理的實(shí)現(xiàn) 相位比較原理的阻抗元件動(dòng)作 條件的一般表達(dá)式如式 oo 90a rg90 ??DCZZ 所示，相角表達(dá)式的分子、分母同乘以mI? ，并令CUZI C?? ?m，DUZI D?? ?m，則相位比較的動(dòng)作條件又可以表示為 oo 90arg90 ????DCUU （ ） 式（ ）稱為電壓形式相位比較方程。電路圖如圖 所示。 圖 相位 比較的電壓形成 保護(hù)跳閘回路 三段式距離保護(hù)主要由測(cè)量回路、起動(dòng)回路和邏輯回路三部分組成 ，如圖 所示。 電氣工程系繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) 18 amp。000amp。000amp。0000 . 1 s / 0T 1Y 1Y 2 1 , 2 Z K J3 Z K JJ ZH 1T 2T 31%J2%J2%JC H JI 2啟 動(dòng) 回 路邏 輯 回 路 跳 閘測(cè) 量 回 路 圖 保護(hù)跳閘回路 起動(dòng)回路 起動(dòng)回路主要由起動(dòng)元件組成，起動(dòng)元件可由電流繼電器、阻抗繼電器、負(fù)序電流繼電器或負(fù)序零序電流增量繼電器構(gòu)成。實(shí)踐證明，負(fù)序零序電流增量繼電器動(dòng)作可靠、靈敏度高，同時(shí)還可兼起斷線閉鎖保護(hù)作用。正常運(yùn)行時(shí)，整套保護(hù)處于未起動(dòng)狀態(tài)，即使測(cè)量元件 動(dòng)作也不會(huì)產(chǎn)生誤跳閘。起動(dòng)部分用來(lái)在短路時(shí)起動(dòng)整套保護(hù)，即解除閉鎖，允許 ZKJ2 和 ZKJ3 通過(guò)與門 1Y 和 2Y 去跳閘。起動(dòng)部分啟動(dòng)后，起動(dòng)時(shí)間電路 1T ，在 時(shí)間內(nèi)（開放時(shí)間內(nèi)）允許距離Ⅰ段跳閘。超過(guò) 時(shí) 1T 動(dòng)作，一方面通過(guò)禁止門 JZ 閉鎖距離Ⅰ段，另一方面起動(dòng)切換繼電器，對(duì)于各段或各相有公用阻抗繼電器的距離保護(hù)裝置，進(jìn)行段別或相別切換。 測(cè)量回路 測(cè)量回路的Ⅰ段和Ⅱ段，由公用阻抗繼電器 2ZKJ 組成，而第Ⅲ段由測(cè)量阻抗繼電器 3ZKJ 組成。測(cè)量回路是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，用以判斷故障處于那一段保護(hù)范圍。 邏輯回路 邏輯回路主要由門電路和時(shí)間電路組成。與門電路包括與門 1Y 、 2Y 、或門 H和禁止門 JZ ,用以分析判斷是否應(yīng)該跳閘。 7 對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià) 從對(duì)繼電保護(hù)所提出的基本要求來(lái)評(píng)價(jià)距離保護(hù)，可以得出如下幾個(gè)主要的電氣工程系繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) 19 結(jié)論： （ 1）根據(jù)距離保護(hù)工作原理，它可以在多電源的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中保證動(dòng)作的選擇性。 （ 2）距離 I 段是瞬時(shí)動(dòng)作的，但是它只能保護(hù)線路全長(zhǎng)的 80%— 85%，因此，兩端合起來(lái)就使得在 30%— 40%線路長(zhǎng)度內(nèi)的故障不能從兩端瞬時(shí)切除，在一端需經(jīng)過(guò) 的延時(shí)才能切除。在 220kV 及以上電壓的網(wǎng)絡(luò)中，這有時(shí)候不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求，因而，不能作為主保護(hù)來(lái)應(yīng)用。 （ 3）由于阻抗繼電器同時(shí)反應(yīng)于電壓的降低和電流的增大而動(dòng)作，因此，距離保護(hù)較電流、電壓保護(hù)具有較高的靈敏度。此外，距離 I 段的保護(hù)范圍不受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響，其它兩段受到的影響也比較小，因此，保護(hù)范圍比較穩(wěn)定。 （ 4） 由于保護(hù)范圍中采用了復(fù)雜的阻抗繼電器和大量的輔助繼電器，再加上各種必要的閉鎖裝置，因此接線復(fù)雜，可靠性比電流保護(hù)低，這也是它的主要缺點(diǎn) 。 電氣工程系繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) 20 參考文獻(xiàn) [1] 尹項(xiàng)根 ， 曾克娥 .電 力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與應(yīng)用 [M].武漢 : 華中科技大學(xué)出版社， 2021. [2] 陳德樹，張哲，尹項(xiàng)根 .微機(jī)繼電保護(hù) [M].北京 :中國(guó)電 力 出版社 ,2021. [3] 張保會(huì) ,尹項(xiàng)根 .電力系統(tǒng)繼電保護(hù) [M].北京 :中國(guó)電 力 出版社 ,2021. 電氣工程系繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) 21