西南交大继电保护二次课程设计（B相馈线）

课程设计（实训）报告 题 目 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 熊列彬 电气工程学院 二〇一 年 月 至 二〇一 年 月

课程设计任务书

学生姓名 学生专业 发题日期 课程名称 设计题目 课程设计（实训）主要目的： 加深学生对电力系统继电保护课程基础知识和基本理论的理解和掌握，培养学生综合运用所学知识的能力，使之在继电保护配置、整定计算分析、变电所二次系统与一次系统之间的接口设计等方面得到进一步训练，同时提高学生运用标准和规范、查阅设计手册与资料的动手能力，促进学生养成严谨求实的科学态度。 ## 电气工程及其自动化 2012 年 10 月 29 日 学生学号 学生班级 完成日期 2010###4 ##级电气#班 2012 年 12 月 21 日 指导教师 熊列彬 二次系统课程设计 电力系统继电保护课程设计 课程设计（实训）任务要求：（包括原始数据、技术参数、设计条件、设计要求等） 一、基础数据 1．YN,d11牵引变压器参数 变 量 名 称 最小运行方式变压器一次侧三相短路电流(A) 最小运行方式变压器二次侧三相短路电流(A) 最小运行方式牵引网末端短路电流(A) 最小运行方式27.5KV母线电压(kV) 牵引变压器容量(MVA) 牵引变压器一次侧额定电流(A) 牵引变压器二次侧额定电流(A) 牵引变压器一次侧CT接线系数 牵引变压器二次侧CT接线系数 牵引变压器一次侧CT变比 牵引变压器二次侧CT变比 变 量 值 变 量 名 称 变 量 值 1775.89 过电流保护可靠系数 1.2 1429.25 低电压保护可靠系数 1.2 919.08 24 20 104.98 422.11 1.732 1 40 160 过电流保护返回系数 低电压保护返回系数 牵引变压器过负荷系数 牵引变压器一次侧母线电压(kV) 变压器中性点CT变比 过负荷保护可靠系数 二次谐波闭锁条件 重瓦斯保护(M/S) 主变过热(℃) 0.95 1.05 1.5 110 32 1.45 0.18 0.6~1 75 牵引变压器一次侧PT变比 牵引变压器二次侧PT变比 差流速断保护可靠系数 20MVA牵引变压器涌流倍数 1100 275 1.2 5 主变通风启动信号(℃) 主变通风停止信号(℃) 牵引变压器变比 55 45 4 2.并联电容补偿装置参数 变 量 名 称 最小运行方式变压器二次侧两相短路电流(A) A相并联电容器组容量(kVar) (4并4串连接) B相并联电容器组容量(kVar) (4并4串连接) 变压器二次侧母线额定电压(kV) 变压器二次侧母线最高电压(kV) 变压器二次侧母线PT变比 电容器组PT变比 A相电容器组CT变比 B相电容器组CT变比 A相电容器组额定电流(A) B相电容器组额定电流(A) 电容器组额定电压(kV) 变 量 值 1429.25 1600 1600 27.5 31.5 275 275 10 10 38.1 38.1 42 变 量 名 称 电容器组涌流倍数 过电压保护返回系数 电流速断保护可靠系数 过电流保护可靠系数 谐波过电流保护可靠系数 差流保护可靠系数 电压保护可靠系数 电流保护返回系数 差电压保护返回系数 电容器组同型系数 低电压保护返回系数 差压保护灵敏系数 变 量 值 5 0.95 1.3 1.05 1.2 1.3 1.2 0.95 0.95 1 1.05 1.5 3.A相馈线参数 变 量 名 称 牵引网末端最大短路电流(A) 最小运行方式牵引网近端15%处短路电流(A) 最小运行方式牵引网末端短路电流(A) 供电臂最大负荷电流(A) 牵引变压器二次侧母线最低工作电压(kV) 供电臂长度(km) 牵引网单位阻抗电抗值(欧/千米) 变 量 值 1656.321 2295.743 变 量 名 称 馈线CT变比 牵引变压器二次侧母线PT变比 变 量 值 126 275 919.08 1364 24 20.163 0.509 阻抗保护电抗可靠系数 阻抗保护电阻可靠系数 电流速断保护可靠系数 阻抗保护电阻偏移值(欧) 阻抗保护电抗偏移值(欧) 1.2 1.1 1.3 1 1 阻抗保护灵敏角(°) 牵引负荷阻抗角(°) 65 36.87 阻抗保护PT断线电流检测可靠系数 牵引网单位阻抗电阻值(欧/千米) 1.2 0.23 4.B相馈线参数 变 量 名 称 牵引网末端最大短路电流(A) 最小运行方式牵引网近端15%处短路电流(A) 最小运行方式牵引网末端短路电流(A) 供电臂最大负荷电流(A) 牵引变压器二次侧母线最低工作电压(kV) 供电臂长度(KM) 牵引网单位阻抗电抗值(欧/千米) 阻抗保护灵敏角(°) 牵引负荷阻抗角(°) 变 量 值 1978.171 2405.344 变 量 名 称 馈线CT变比 牵引变压器二次侧母线PT变比 变 量 值 80 275 1046.38 970 24 12.14 0.509 65 36.87 阻抗保护电抗可靠系数 阻抗保护电阻可靠系数 电流速断保护可靠系数 阻抗保护电阻偏移值(欧) 阻抗保护电抗偏移值(欧) 阻抗保护PT断线电流检测可靠系数 牵引网单位阻抗电阻值(欧/千米) 1.2 1.1 1.3 1 1 1.2 0.23 说明：馈线保护整定计算时，不计复线牵引网上下互感。 二、系统接线图 系统主接线如附图1和附图2所示。 课程设计（实训）主要任务： 1）所有学生都必须完成主变、并联电容补偿装置、馈线保护的配置方案设计； 2）所有学生都必须完成主变、并联电容补偿装置、馈线保护的整定计算； 3）学号尾数为0、1的学生必须画出主变保护的原理接线图和保护的展开图，并作相应说明； 4）学号尾数为2、3的学生必须画出A相馈线保护的原理接线图和保护的展开图，并作相应说明； 5）学号尾数为4、5的学生必须画出B相馈线保护的原理接线图和保护的展开图，并作相应说明； 6）学号尾数为6、7的学生必须画出A相并联电容补偿装置保护的原理接线图和保护的展开图，并作相应说明； 7）学号尾数为8和9的学生必须画出B相并联电容补偿装置保护的原理接线图和保护的展开图，并作相应说明； 注1：展开图需包括电流电压回路接线图、控制回路接线图和信号回路接线图； 注2：不要求对电流、电压互感器的负载能力进行校验，不要求画出屏面布置图、屏后接线图和端子排列； 注3：仅要求针对一个断路器画出控制回路。 课程设计（实训）进度安排：（共8周） 序号 1 2 3 内容安排 课程设计讲解、任务布置 答疑，周4下午14：00~15：00，X2611 交报告，周4下午14：00~15：00，X2611 时间 第9周 第10~15周 第16周 课程设计（实训）参考文献： [1] 张保会，尹项根. 《电力系统继电保护》，中国电力出版社，2005年 [2] 潘启敬. 《牵引供电系统继电保护》，中国铁道出版社，1996年 [3] 张玉诸. 《发电厂及变电所的二次接线》，华北电力学院 [4] 王维俭. 《电气主设备继电保护原理与应用》，中国电力出版社，1996年 [5] 各种继电器、继电保护产品样本 [6] 各种设计施工图 指导教 师签字 系主任审核签字 注：1、发题日期为每学期第9周周一，完成日期根据实际情况填写（一般不超过进度安排）。

2、页面不够可附加页

附图1 牵引变电所主接线示意图

注：图中仅画出了一台牵引主变压器，接在27.5kV母线的并联电容补偿装置附图2给出。

并联电容补偿装置接线示意图

27．5kV21TA1 21TA2 13QF 22TA1 22TA2 25TA 27．5kV

23TA1 23TA2 14QF 24TA1 24TA2 2TR1 2TR2 26TA 4TR1 4TR2 附图2

摘要

在本次课程设计中，按照题目的要求分别对主变压器、并联电容补偿装置、馈线三部分依据保护配置原则，设置了相应的保护方案并计算出了整定值。最后绘制了B相馈线的保护原理接线图和展开图。

首先对于主变压器的保护，采用纵联差动保护和瓦斯保护为主保护，以电气量和非电气量分别来检测变压器可能存在的故障。考虑到存在相间短路和接地短路的故障情况，从而设置低电压启动过流保护和零序过流保护为后备保护。

其次对于并联电容补偿装置，我运用了继电保护课程中所学的知识，设置电流速断保护、电流差动保护、电压差动保护为主保护，而用过电流保护、过电压保护、谐波过电流保护、低电压保护作为后备保护。

然后在A、B馈线的保护设定中，参考母线保护的整定原则和输电线路的整定原则后，利用电流速断保护和距离保护作为主保护，过电流保护为后备保护的方式来保护馈线。同时考虑到线路上的瞬时故障较多，可以采用重合闸前加速保护与继电保护配合的方式，从而提高供电的可靠性。

最后，按照题目要求，绘制出了B相馈线的保护原理图和展开图，包括电流保护和距离保护两部分。并且对信号回路和控制回路作了相应说明。

关键词：电流保护 距离保护 纵联差动保护 保护原理图

电力系统继电保护课程设计

目录

正文 ............................................................................ 3 1.主变压器保护的配置方案设计 ..................................................................................................... 3 2.主变压器保护的整定计算 ............................................................................................................. 3 2.1纵联差动保护的整定计算 ...................................................................................................... 3 2.2相间短路的后备保护——三相低电压过电流保护（110kV） ............................................ 4 2.3相间短路的后备保护——单相低电压过电流保护（27.5kV） .......................................... 5 2.4接地短路的后备保护——零序过电流保护 .......................................................................... 5 2.5非电量保护——重瓦斯保护整定计算 .................................................................................. 6 2.6其他保护——过负荷保护的整定计算 .................................................................................. 6 3.并联电容补偿装置的配置方案 ..................................................................................................... 6 4.并联电容补偿装置整定计算 ......................................................................................................... 6 4.1主保护——电流速断保护 ...................................................................................................... 6 4.2主保护——电流差动保护 ...................................................................................................... 7 4.3主保护——电压差动保护 ...................................................................................................... 8 4.4后备保护——过电流保护 ...................................................................................................... 9 4.5后备保护——过电压保护 .................................................................................................... 10 4.6后备保护——谐波过电流保护 ............................................................................................ 10 4.7后备保护——低电压保护 .................................................................................................... 10 5.馈线保护的配置 ........................................................................................................................... 11 6.馈线保护的整定计算 ................................................................................................................... 11 6.1A相馈线保护整定计算 .......................................................................................................... 11 6.1.1主保护——电流速断保护的整定计算 ............................................................................ 11 6.1.2主保护——距离保护的整定计算 .................................................................................... 12 6.1.3后备保护——过电流保护整定计算 ................................................................................ 12 6.2 B相馈线保护整定计算 ........................................................................................................ 13 6.2.1主保护——电流速断保护的整定计算 ............................................................................ 13 6.2.2主保护——距离保护的整定计算 .................................................................................... 13 6.2.3后备保护——过电流保护整定计算 ................................................................................ 14 6.3重合闸的设定 ........................................................................................................................ 14 7.B相馈线保护原理的接线图和展开图 ........................................................................................ 15 7.1保护原理框图 ........................................................................................................................ 15

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7.2 保护接线图 ........................................................................................................................... 16 7.3 保护操作回路图 ................................................................................................................... 17 总结 ........................................................................... 18 参考文献资料 ................................................................... 19

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电力系统继电保护课程设计

总结

经过这几周课程设计的学习和完成，我感触最深的是仅仅从课本中学习的知识

是不足以解决实际问题的。比方说我们在设置主变压器、并联电容补偿装置、馈线的保护装置时，我们需要设置瓦斯保护、电流差动保护、谐波过电流保护等等。而这些内容在我们的课程中涉及较少。而且不能简单的设置电流保护或者速断保护，需要根据不同的故障类型选择更合适、更具体的保护，比方说对于主变压器的相间短路故障，我们一般会设置低电压启动的过电流保护或者是复合启动的过电流保护。其次，在实际整定计算中，我们不会像课本上那样按步骤依次计算来的简单。因为实际的线路往往更为复杂，有些数据需要通过公式推倒或是经验才能得到。然后，通过这次课程设计我还锻炼了自己的逻辑思维能力和材料组织能力，认识和熟练了一些常用的软件，如visio画图软件、Office、Mathtype。最后，我想感谢学院能精心组织这次课程设计。总之，我认为这次二次系统课程设计对我的帮助还是很大的。因为我把课本中学到的原理，真正的运用到了实际当中，这在其他课程中是很难实现的。同时我还认识到了自己知识的局限，需要努力的方面还有很多。

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电力系统继电保护课程设计

参考文献资料

[1] 张保会，尹项根.电力系统继电保护（第二版）.中国电力出版社，2005 [2] 谭秀炳.铁路电力与牵引供电系统继电保护.西南交通大学出版社，2007 [3]苏玉林，刘志民.怎样看电气二次回路图.中国电力出版社，1998

[4] 王维俭.

1996年19

《电气主设备继电保护原理与应用》，中国电力出版社，

13.WJ_COM(跳闸插件)-----ZWJ,QWJ公共端11.KD1(保护插件)-----QF控断12.CKJ(信号插件)----程控输出14.QS2_JGGZ----隔开二机构故障5.QSI_JGGZ----隔开一机构故障8.CK(保护插件)----程控6.KD4(保护插件)----QS3控断(故判)9.YK(保护插件)----遥控方式附录

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断控2SQ----)件插 7.KD3(保护 障 故 构 机 器 10.KD2(保护插件)----QS1控断 ) 4.JGGZ----断路扭按屏( 入投合重- 端子符号含义注释: 1.ZHTR(保护插件)--- 2.CHZTR----重合投入3.GSRD(保护插件)----故判熔断附图3 馈线保护测控装置背面端子图

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其中 Krel：过电流保护可靠系数，表中给定值为1.2；

Ik.max：最大负荷电流； 灵敏度校验：

Ksenss)Ik(.min919.08???0.56?1.2 Iset1636.8ss)其中 Ik(.min：最小运行方式牵引网末端短路电流；

可见灵敏度不满足要求；

考虑到与距离保护?段相配合，设定过电流保护动作时限：

t?0.6s

按照牵引供电的特点，装置一次自动重合闸，时限设定为2s。 6.2 B相馈线保护整定计算

前面已经对A相馈线保护进行了整定计算，因为A、B相的保护设定原理都一样。于是以下主要针对B相整定的计算过程进行阐述。 6.2.1主保护——电流速断保护的整定计算 整定值为：

BIset?KrelIk.max?1.3?1978.171?2571.62A

式中：Krel ：电流速断保护可靠系数，表中给出值为1.3； Ik.max：牵引网末端最大短路电流；

B灵敏度分析有：Ik.min15%?2405.344AIset?2571.62A代入公式可得：Lmin.set?L15%于是灵敏度不满足要求。

电流保护速断动作时间的设定为：tset?0.1s 6.2.2主保护——距离保护的整定计算 距离保护I段的整定

距离?段阻抗动作值的整定按照能保护线路全长的85%进行整定：

Zset?0.85LZ0???0.85?12.14?0.509?65?5.25?65

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?保护动作时限选为：tset?0.1s

距离保护II段的整定

阻抗动作值按能保护相邻线路全长进行整定：

??Zset?Krel?2L?Z0???1.2?2?12.14?0.509?65?14.83?65

式中: Krel：阻抗保护电抗可靠系数，表中提供数据为1.2； 考虑到与距离?段动作时限相配合，取距离??段保护动作时限：

??tset?0.5s

6.2.3后备保护——过电流保护整定计算

整定值计算：

Iset?KrelIkB.max?1.2?970?1164A

灵敏度校验：

Ksen可见灵敏度不满足要求； 过电流保护动作时限：

ss)Ik(.min1046.38???0.899?1.2 Iset1164tset?0.6s

6.3重合闸的设定

在电力系统的故障中，大多数是输电线路的故障。运行经验表明，架空线路故障

大都是“瞬时性”的。此时如果把断开的线路断路器再合上，就能够恢复正常的供电。因此在电力系统中广泛采用了当断路器跳闸以后能够自动地将断路器重新合闸的自动重合闸装置。为了能尽量利用重合闸所提供的条件以加速切出故障，继电保护与之配合时，一般采用重合闸前加速和重合闸后加速。根据题目中所给出的条件，馈线母线电压为27.5KV，所以采用重合闸前加速保护。整定时间设置为：

tset?2s

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7.B相馈线保护原理的接线图和展开图

综合上一章中对馈线保护的配置，我们可以将其划分为两类。一、电流保护。二、距离保护。其中电流保护设置了电流速断保护和过电流保护，而距离保护则设置了阻抗距离保护I、II段。以下是其馈线保护的原理框图和接线图。 7.1保护原理框图 信号I1≥ISDtSD跳闸 图7.1.1 电流速断保护原理框图 其中I1为从二次回路测量得到的数值，当I1?ISD时速断保护经过延时tSD动作跳闸。 信号I2/I1≥KYLI1Kh(I2I3I5)≥IGL&tGL跳闸 图7.1.2 过电流保护原理框图 其中I1、I2、I3、I5分别为基波、二次、三次、五次谐波分量； Kh为谐波抑制加权系数； I2I1?KYL为谐波闭锁的条件。 信号PT断线I2/I1≥KYL阻抗I段在动作区内&t1ZD跳闸 图7.1.3阻抗Ⅰ距离段保护原理框图 其中I2I1?KYL为谐波闭锁的条件； 信号PT断线I2/I1≥KYL阻抗II段在动作区内&t2ZD跳闸 图7.1.4阻抗Ⅱ段距离保护原理框图 15

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其中I2I1?KYL为谐波闭锁的条件；

7.2 保护接线图

B相15TA1S1S21L11L215TA1测量测量15TA2S1S21L31L415TA2保护7QF保护电流回路+WC-WC1Y91Y101Y1电保压护回路

图7.2.1 B相馈线保护接线图

其中1L1、1L2、1L3、1L4、1Y9、1Y10分别对应到附录中馈线保护测控装置背面端子图J1交流插件部分。并且利用15TA2电流互感器测得的数值实现电流保护和距离保护的功能。

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7.3 保护操作回路图

图7.3.1 B相馈线保护操作回路图

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/25cv.html