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1、xx 科技大学课 程 设 计 说 明 书课程名称继电保护课程设计题目110kv 电网继电保护设计-电流保护学院农业工程学院班级农业电气化与自动化 111 班学生姓名指导教师日期2023.11.29农业工程学院课程设计说明书课程设计任务书课程设计名称 继电保护课程设计 学生姓名 xxx专业班级 农电 111 班设计题目110KV 电网继电保护设计电流保护一、课程设计目的专业课程设计，一方面使学生获得综合运用学过的学问进展电力变电所、牵引变电所各主要元件的保护设计及整定和保护设备的选型的根本力气，另一方面能稳固与扩大学生的电气综合设计学问，为毕业设计做预备，为后续课程的学习及今后从事科学争论、工程
2、技术工作打下较坚实的根底。学生通过专业课程设计， 应在下述各方面得到熬炼：1. 把握继电保护保护方案确实定原则，整定计算的一般步骤，了解系统运行方式确实定，保护整定系数的分析与应用，前后级整定协作的根本原则；2. 把握保护、把握、测量、信号回路阅读和设计根本方法；3. 学习相关保护设备的选择和一般的维护。二、设计内容和要求1. 短路计算。必需说明系统运行方式、短路点与短路类型的打算原则或依据。2. 保护方式的选择及整定计算。要求说明选用保护方式的原则，各保护的整定计算条件，并用表格列出整定计算结果。3. 绘制保护原理接线图。要求绘制单线原理接线图及某一元件保护原理开放图。4. 对保护的评价。要
3、求从选择性、灵敏性和速动性、牢靠性四个方面来评价所承受保护的质量。5. 编写设计说明书。不少于2023字的说明书。三、设计任务和要求1. 原始资料l 各变电站、发电厂的操作直流电源电压 U=220KVl 发电厂最大发电容量 50+2x25=100MW，最小发电容量为 50MW，正常发电容量为 50+25=75MWl 线路 X1=0.3/km，X0=2X1/kml 变压器均为 YN，D11，1102x2.5%/10.5KV，Uk=10.5%l t=0.5s，负荷侧后备保护 tdz=1.5s，变压器和母线均配置有差动保护，Kzq=1.2l 发电厂升压变中性点直接接地，其他变压器不接地2. 设计任务
4、l 系统保护配置方案与计算l 10km 线路保护的接线图l 对本网络所承受的保护进展评价。四、时间进度安排1. 明确任务和文献查找：1 天2短路计算：2 天3保护方式选择及整定计算： 2 天4绘制保护原理接线图： 2天5编写说明书：2 天6预备辩论及辩论：1 天五、主要参考文献1. 崔家佩.电力系统继电保护及安全自动整定计算.北京：中国电力出版社，20232. 张保会，尹项根.电力系统继电保护其次版.中国电力出版社,20233. 许建安.继电保护整定计算. 北京：中国水利水电出版社，20234. 李光琦.电力系统暂态分析第三版.北京：中国电力出版社，2023 指导教师签字：20年月日110kv
5、 电网继电保护设计电流保护摘 要电力系统的发电，送电，变电和用电具有同时性，打算了它每一个过程的重要性。电力系统要通过设计、组织，以使电力能够牢靠、经济地送到用户。在电力系统线路继电保护中，对供电系统最大的威逼就是短路故障，它会给系统带来巨大的破坏作用，因此我们必需实行措施来防范它，在这个过程中，电流保护是很重要的一局部。要完成电力系统继电保护的根本任务，首先必需“区分”电力系统的正常、不正常工作和故障三种运行状态，“甄别”动身生故障和消灭特别的元件。本设计依据电力元件在这三种运行状态下的可测参量的“差异”，实现对正常、不正常工作和故障元件的快速“区分”，并自动、快速、有选择性的将故障元件从电
6、力系统中切除，使故障元件免于连续遭到破坏，保证其他无故障局部快速恢复正常运行。可见，继电保护对保证系统安全、稳定和经济运行，阻挡故障的扩大和事故的发生，发挥着极其重要的作用。因此，在线路电流保护中合理配置继电保护装置，提高整定和校核工作的快速性和准确性，以满足现代电力系统安全稳定运行的要求，理应得到我们的重视。关键词： 输电线路，继电保护，电流保护农业工程学院课程设计说明书名目第一章 绪论11.1继电保护的概述11.1.1 继电保护的任务11.1.2 继电保护的作用11.1.3 继电保护装置具备的根本要求21.2 继电保护的进展31.3 课程设计任务3其次章 短路电流计算52.1 短路电流的计
7、算52.2 当 K1 点发生短路时，短路电流的计算52.2.1 最大运行方式下52.2.2 最小运行方式下92.3 当 K2 点发生短路时，短路电流的计算112.3.1 最大运行方式下112.3.2 最小运行方式下15第三章 继电保护整定计算183.1 整定计算183.2 保护配置及说明213.310KM 线路保护接线图22第四章 设计心得23参考文献24第一章 绪论1.1继电保护的概述争论电力系统故障和危及安全运行的特别状况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其进展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件发电机、变压器、输电线路等，使之免遭损害，所以称其继电保护。1.1.1 继电
8、保护的任务当电力系统发生故障或特别工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内， 自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消退特别工况根源，以减轻或避开设备的损坏和对相邻地区供电的影响。1.1.2 继电保护的作用由于电气设备内部绝缘的老化、损坏或工作人员的误操作、雷击、外力破坏等缘由，可能使运行中的电力系统发生故障和不正常运行状况。常见的故障是各种形式的短路，如三相短路、两相短路、两相对地短路、中性点直接接地系统中的一相对地短路、电气设备绕组层间和匝间短路等。各种短路均会产生很大的短路电流，同时使电力系统的电压水平下降，从而引发如下严峻后果。（1） 短路电流产生的电弧将短路点的电气设备烧坏
9、；（2） 短路电流通过非故障设备，由于发热和电动力的作用，很可能使非故障元件损坏或缩短其使用寿命；（3） 电力系统电压水平下降，影响用电单位的生产，消灭次品及废品，甚至烧毁电动机；（4） 电力系统电压下降，可能破坏电力系统的稳定，使系统振荡而导致崩溃。2农业工程学院课程设计说明书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局部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患病雷击等以外，一般都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
10、。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地把握客观规律，加强设备的维护和检修，就可以大大削减事故发生的几率，把事故消灭在发生之前。在电力系统中，除应实行各项乐观措施消退或削减发生故障的可能性之外， 故障一旦发生，必需快速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十几分之几 甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置以前，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置 。在电子式静态保护装置和数字式保护装置消灭以后，虽然继电器已被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在
11、电业部门常用继电保护一次泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一次则指各种具体的装置。电力系统中各种设备之间都有电或磁的现象,当某一设备发生故障,在很短的时间内就会影响到其他统的其他局部 .因此,一旦电力系统消灭故障,必需尽快将其切除,恢复正常运行,削减对用电单的影响;而当消灭不正常运行状况时要准时处理,以免引起故障。继电保护装置是一种能反响电力系统电气设备发生故障或不正常工作状态而作用于开关跳闸或发出信号的自动装置。1.1.3 继电保护装置具备的根本要求继电保护装置必需具备以下五项根本要求：1安全性；在不该动作时， 不发生误动作。2牢靠性；在该动作时，不发生拒动
12、作。3快速性；能以最短时限将故障或特别消退。4选择性；在可能的最小区间切除故障，保证最大限度地向无故障局部连续供电。5灵敏性；反映故障的力气，通常以灵敏系数表示。选择继电保护方案时，除设置需满足以上五项根本性能外，还应留意其经济性，即不仅考虑保护装置的投资和运行维护费，还必需考虑因装置不完善而发生拒动或误动对国民经济和社会生活造成的损失。1.2 继电保护的进展随着电力系统容量日益增大，范围越来越广，仅设置系统各元件的继电保护装置，远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严峻事故。为此必需从电力系统全局动身，争论故障元件被相应继电保护装置的动作切除后，系统将呈现何种工况，系统失去稳定时将消灭何种
13、特征，如何尽快恢复其正常运行等。系统保护的任务就是当大电力系统正常运行被破坏时，尽可能将其影响范围限制到最 小，负荷停电时间减到最短。此外，机、炉、电任一局部的故障均影响电能的安全生产，特别是大机组和大电力系统的相互影响和协调正成为电能安全生产的重大课题。因此，系统的继电保护和安全自动装置的配置方案应考虑机、炉等设备的承变力气，机、炉设备的设计制造也 应充分考虑电力系统安全经济运行的实际需要。为了巨型发电机组的安全，不仅应有完善的继电保护，还应争论、推广故障推想技术。1.3 课程设计任务1、原始资料电站 C 装机容量分别为 15MW，以单回 35kV 输电线路向变电所 B 供电,还以一回 35
14、kV 联络线经 110kV 中心变电所与省电网连接。电站发电机功率因数为0.75，暂态电抗Xd 为 0.25；线路电抗标幺值为,AC 线 1.15，BC 线为 0.38；变压器均为 YN，D11，三相变压器标幺电抗为 X*1=0.5，X*2=0，X*3=0.25,其它两相变压器 X*B=0.7，短路电压 Ud%=8.5%；系统标幺电抗 X*S=0.2。电网的接线示意如下：5农业工程学院课程设计说明书2设计任务l 系统保护配置方案与计算l 25km 电流保护的接线图；l 对本网络所承受的保护进展评价。其次章 短路电流计算2.1 短路电流的计算将图 2-1 电网进展电抗转换，对该电网求短路电流。1
15、10KV35KV20230KVA2* 7500KVA10.5KV6.3KV系统25KM10KM10000KVA6.3KV4* 3000KW变电所A电站C变电所B图 2-1 线路继电保护网络示意图2.2 当 K1 点发生短路时，短路电流的计算2.2.1 最大运行方式下1、最大运行方式下K1 点短路的等值电路图农业工程学院课程设计说明书系统16723K15108411129变电所A13变电所B电站C图2-2 最大运行方式下K1 点短路的等值电路图7X1=0.2X2=0.5X3=0X4=0.25X5=1.15X6=0.38 X8=0.7X9=0.7X10=X11=X12=X13=0.252、排解变电
16、所 B，合并整理其它电抗值得：X7=0.7系统181423K154915电站 C变电所AX14=X10/X11=0.252=0.125 X15=X12/X13=0.252=0.1253、整理合并得：系统11623K15417电站C变电所AX16=X8+X14=0.7+0.125=0.825 X17=X9+X15=0.7+0.125=0.8254、整理合并得：系统123K15418电站C变电所AX18=X16/X17=0.8252=0.41255、排解变电站 A，整理合并得：系统12K1518电站C6、整理合并得：系统19K120站电 C农业工程学院课程设计说明书X19=X1+X2 =0.2+0
17、.5=0.7 X20=X5+X18 =1.15+0.4125=1.56257、短路电流的计算最大运行方式下 k1 短路时，系统到短路点的等值电抗为: X19=0.7短路电流标幺值为 IKA*=1/0.7=1.429知名值为 IKA=1.429100/37= 2.223KA电站 C 到短路点的转移电抗为 X20=1.5625计算电抗为 XJ=1.5625(43/0.75)/100=0.14知名值为 ICK0.2=1.32910/(37)=0.21KA查运算曲线图，得 C 短路电流标幺值为 IC0.2*=1.3292.2.2 最小运行方式下1、最小运行方式下，K1 点短路的等值电路图系统16723
18、K15489变电所 B电站 C变电所A9X1=0.2X2=0.5X3=0X4=0.25X5=1.15X6=0.38X7=0.7 X8=0.7X9=0.252、排解变电所 B，合并整理其它电抗值得：系统123K15948电站C变电所A3、排解变电站 A，整理合并得：系统12K1589电站C4、整理合并得：系统10K111电站 CX10=X1+X2 =0.2+0.5=0.7 X11=X5+X8+X9=1.15+0.7+0.25=2.1农业工程学院课程设计说明书5、短路电流的计算最小运行方式下 k1 短路时，系统到短路点的等值电抗为:X10=0.7短路电流标幺值为 IKA*=1/0.7=1.429知
19、名值为 IKA=1.429100/37= 2.223KA电站 C 到短路点的转移电抗分别为 X11=2.1计算电抗为 XJSC=2.15/100=0.41知名值为 IC=2.3095/(37)=0.18KA查运算曲线图，得 B、C 短路电流标幺值为 IC0.2*=2.3092.3 当 K2 点发生短路时，短路电流的计算2.3.1 最大运行方式下1、当 K2 点发生短路，12系统1672K23510411912变电所A13变电所B电站CX1=0.2X2=0.5X3=0X4=0.25X5=1.15X6=0.38 X8=0.7X9=0.7X10=X11=X12=X13=0.252、排解变电所 B，合
20、并整理其它电抗值得：X7=0.7农业工程学院课程设计说明书系统181423K254915电站 C变电所A X14=X10/X11=0.252=0.125 X15=X12/X13=0.252=0.1253、整理合并得：系统11623K25417电站C变电所A13X16=X8+X14=0.7+0.125=0.825 X17=X9+X15=0.7+0.125=0.8254、整理合并得：系统123K25418电站C变电所AX18=X16/X17=0.8252=0.41255、排解变电站 A，整理合并得：系统125K2418电站C6、整理合并得：系统K21918电站 CX19=X1+X2+X5=0.2+
21、0.5+1.15=1.85农业工程学院课程设计说明书7、最大运行方式下 k2 短路时，系统到短路点的等值电抗为:X19=1.85短路电流标幺值为IKA*=1/1.85=0.541知名值为IKA=0.541100/37= 0.843KA电站 C 到短路点的转移电抗为X18=0.4125计算电抗为XJ=0.4125(43/0.75)/100=0.037知名值为 ICK0.2=1.32910/(37)=0.21KA查运算曲线图，得 C 短路电流标幺值为IC0.2*=1.3292.3.2 最小运行方式下1、K2 点短路的等值电路图系统167235K2489变电所 B电站 C变电所AX1=0.2X2=0
22、.5X3=0X4=0.25X5=1.15X6=0.38X7=0.7 X8=0.7X9=0.252、排解变电所 B，合并整理其它电抗值得：15系统123K25948电站C变电所A3、排解变电站 A，整理合并得：系统125K2894电站C4、整理合并得：系统10K211电站 CX10=X1+X2+X5=0.2+0.5+1.15=1.85 X11=X8+X9=0.7+0.25=0.955、最小运行方式下k1 短路时，系统到短路点的等值电抗为:X10=1.85短路电流标幺值为IKA*=1/1.85=0.541IKA=0.541100/37= 0.843KA电站 C 到短路点的转移电抗分别为X11=0.
23、95计算电抗为XJSC=0.955/100=0.41查运算曲线图，得 B、C 短路电流标幺值为IC0.2*=2.309IC=2.3095/(37)=0.18KA知名值为农业工程学院课程设计说明书第三章 继电保护整定计算3.1 整定计算将简化电路图分解成下述中的网络系 统QF1QF3QF5变电所B19变电所A电 站 CQF2QF4QF6变电所B电 站 C1、保护 1 的整定计算 瞬时电流速断保护段的定值为IOP.1=KrelIK2.max=1.250.94=1.175KAXxt.min=ES/I(3)k1.min=(37/)/(2.497+0.165) =8.022最小保护长度计算Xxt.max
24、=ES/I(3)k1.max=(37/)/(3.12+0.43) =6.052lmin =1/Kk0.866L-KkXxt.min-0.866Xxt.max/X1=0.86625-(1.258.022-0.8666.052)/0.4/1.25=18.139KM 15%L 满足要求限时电流速断保护段的定值为与相邻单回路的限时电流电压速断保护协作最小分支系数的值为 Kfz.min=0.624+0.157/0.624=1.252Iop.1 =KphIop.3/Kfz.min=1.10.441/1.252=0.387KA灵敏度校验：Ksen =I(2)K2.min/ Iop.1=0.753/0.387
25、=1.951.3满足要求动作时限 t1=tlx+t=1s 定时限过电流保护段的定值为Iop.1=Krel KssIL.max/Kre=1.1520.11/0.85=0.298KA灵敏度校验： 作为近后备保护Ksen=I(2)K2.min/ Iop.1=0.753/0.298=2.531.3满足要求作为远后备保护Ksen =I(2)K3.min/ Iop.1=(0.624+0.157)/0.298=2.621 1.2 满足要求保护段动作时间 t= txl+t=2.5s+0.5s=3s 2、保护 2 的整定计算 瞬时电流速断保护段的定值为IOP.2=KrelIK1.max=1.250.43+0.2
26、1=0.8KAXxt.min=ES/I(3)k2.min=(37/)/(0.201+0.23) =49.565最小保护长度计算Xxt.max=ES/I(3)k2.max=(37/)/(0.72+0.37)=19.60lmin =1/Krel0.866L-KrelXxt.min-0.866Xxt.max/X1=0.86640-(1.2549.565-0.86619.6)/0.4/1.25=-62.253KM不满足要求承受瞬时电流电压联锁速断保护的定值为a.主要运行方式时的最大保护区是： LImain=L/KK0.75L=0.7540=30KMb.主要运行方式使得等效电阻：Xxt.main= (X
27、xt.min+ Xxt.max)/2=(49.565+19.60)/2=34.582 c.电流元件动作电流值为IIop.2 =ES/( Xxt.main+X1 LImain)=(37/)/(34.582 +0.430)=0.459KAd.电压元件动作电压值为UIop.2=IIop.2 X1 LImain=0.4590.430=9.54KVf.校验：LIma x = Xxt.maxUIop.2/X1(UP- UIop.2)=19.609.54/0.4(37-9.54)=17.02 KM50%L不满足要求LImin =(0.886ES-Xxt.minIIop.2)/X1IIop.2=(0.8863
28、7/-49.5650.459)/(0.40.459)= -20.822KM不满足要求因此，保护 2 不装设瞬时电流速断段保护限时电流速断保护段的定值为Iop.2= I(2)K1.min/Ksen农业工程学院课程设计说明书=0.143+0.159/1.3=0.232 KA动作时限 t5=tlx+t=0.5s 定时限过电流保护段的定值为Iop.2=Krel KssIL.max/Kre=1.1520.11/0.85=0.298KA灵敏度校验： 作为近后备保护Ksen=I(2)K1.min/ Iop.2=0.302/0.298=1.011.3 满足要求保护段动作时间 t= txl+t=1.5s+0.5
29、s=2s3.2 保护配置及说明段段段保护序号动作值灵敏度/保护区灵敏度/保护区动作时限1. 保护配置图：动作动作灵敏度/动作动作时限值保护区时限值23瞬时电流速断保护限时电流速断保护 定时限过电流保护QF11.18KA45.3%L0S0.387KA1.951S0.298KA2.532.6263S不装设段限时电流速断保护QF2低电压闭锁定时限过电流保护0.1550.232KA1.3O.5SKA33.35KV1.9482S2. 对各保护是否需装方向元件的推断依据方向元件安装原则对在同一母线上的定时限过电流保护，按动作时限考虑，时限短的安装方向元件，而长的不用装，假设相等则均装可推断：依据段的动作时
30、限可推断，段保护需装方向元件的保护装置有 QF2，根据反方向短路时的短路电流是否超过保护的整定值可推断，保护段没有需装设方向元件的保护装置，保护段需装设方向元件的保护装置有 QF2。3.310KM 线路保护接线图KA1KSKWKA&KTKSKWKA&KTKS线路跳闸TA第四章 设计心得电力系统继电保护作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要局部。在完成了理论的学习的根底上，为了进一步加深对理论学问的理解，本专业特安排了本次课程设计。理解这次课程设计的课题内容，生疏并把握电力系统的三段式保护，能看懂电力系统网络图，查阅其他资料了解电流互感器和电压互感器的选择
31、，以及主保护和后备保护的配置等，心得如下： 进一步理解了继电保护的重要性，及其对继电保护的选择的原则有了进一步的理解。而在三段式电流保护满计算中，依据系统网络图分析，来确定系统运行的最大方式和最小方式。当三段式整定计算中消灭灵敏系数不能满足要求，当发生内部故障时可能启动不了，可以考虑进一步延长限时电流速断的保护，或降低本线路限时电流速断保护的整定值，以保证灵敏性。这次课程设计虽然花了我很多的精力和时间，中间遇到不少问题，但经过教师的指导，弥补了以前学习上的盲点。我觉得这是很值得的，我通过这一次作业，让我更深刻理解了理论上的东西，也可以说是学以致用。我觉得这不仅仅是在教我们如何去实践理论上的学问
32、，更重要的是教会了我们应用学问的一种方法，我认为我们之所以要上学，是由于我们需要一种思维，一种会不断觉察问题然后不断去解决问题的思维，这是解决我们独立根生的根本方法。我信任通过这次课程设计都会让我们有进一步的成长。农业工程学院课程设计说明书参考文献1崔家佩.电力系统继电保护及安全自动整定计算.北京：中国电力出版社，2023 2张保会.尹项根.电力系统继电保护其次版.中国电力出版社,20233 许建安.继电保护整定计算. 北京：中国水利水电出版社，20234 李光琦.电力系统暂态分析.第三版.北京：中国电力出版社，2023 5都洪基.电力系统继电保护原理.南京：东南大学出版社，20236 马永翔.电力系统继电保护.北京：中国林业出版社，20237 于永源.电力系统分析第三版.北京：中国电力出版社，202324