《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》課程設(shè)計(jì)35KV雙回線路繼電保護(hù)原理圖及安裝圖設(shè)計(jì)

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1、武漢理工大學(xué)《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》課程設(shè)計(jì)說明書 摘要 電力系統(tǒng)是電能生產(chǎn)，變換，輸送，分配和使用的各種電器設(shè)備按照一定的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)要求組合成的一個(gè)聯(lián)合系統(tǒng)。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，故障期間以及故障后的恢復(fù)過程中，許多控制操作日趨高度自動化。這些操作的技術(shù)與裝備大致可分為兩大類：其一是為了保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量的自動化技術(shù)與裝備，主要進(jìn)行電能生產(chǎn)過程中的連續(xù)自動調(diào)節(jié)，動作速度相對遲緩，調(diào)節(jié)穩(wěn)定性高，把整個(gè)電力系統(tǒng)或其中的一部分作為調(diào)節(jié)對象，這就是通常理解的“電力系統(tǒng)自動化”。其二是當(dāng)電網(wǎng)或電氣設(shè)備發(fā)生故障，或出現(xiàn)影響安全運(yùn)行的異常情況時(shí)，自動切除故障設(shè)備和消

2、除異常情況的技術(shù)和設(shè)備，其特點(diǎn)是動作速度快，其性質(zhì)是非調(diào)節(jié)性的，這就是通常理解的“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動裝置”。 本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是給35KV單電源雙回線電網(wǎng)進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，首先選擇電流互感器的變比，接著根據(jù)題目中給定參數(shù)進(jìn)行雙回線路繼電保護(hù)的配置及繼電保護(hù)整定計(jì)算，然后選擇電網(wǎng)的保護(hù)裝置與自動裝置并設(shè)計(jì)一套電壓二次回路斷線閉鎖裝置，最后繪制出繼電保護(hù)原理圖，展開圖和屏面布置圖。 關(guān)鍵詞：雙回線路 電流互感器 繼電保護(hù) 電壓閉鎖保護(hù) 35KV雙回線路繼電保護(hù)原理圖及安裝圖設(shè)計(jì) 1. 緒論 電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是

3、指電力系統(tǒng)在不同運(yùn)行條件下的系統(tǒng)與設(shè)備的工作狀況。根據(jù)不同的運(yùn)行條件，可以將電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)分為正常狀態(tài)，不正常狀態(tài)和故障狀態(tài)。 電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種類型的短路。在發(fā)生短路時(shí)可能產(chǎn)生以下的后果： 1.通過故障點(diǎn)的很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞； 2.短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動力的作用，引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命； 3.電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量； 4.破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振動，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。 電氣元件的

4、正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障，這種情況屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。例如，因負(fù)荷超過電氣設(shè)備的額定值而引起的電流升高，就是一種最常見的不正常運(yùn)行狀態(tài)。由于過負(fù)荷，使元件載流部分和絕緣材料的溫度不斷升高，加速絕緣的老化和損壞，就可能發(fā)展成故障。此外，系統(tǒng)中出現(xiàn)功率缺額而引起的頻率降低，發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷而產(chǎn)生的過電壓，以及電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩等，都屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。 故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。事故，就是指系統(tǒng)或其中一部分的正常工作遭到破壞，并造成對用戶少送電或電能質(zhì)量變壞到不能容許的地步，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備的損壞。系統(tǒng)事故的發(fā)生，除了由于自然條件的因素（如遭受雷擊等

5、）以外，一般者是由于設(shè)備制造上的缺陷、設(shè)計(jì)和安裝的錯(cuò)誤、檢修質(zhì)量不高或運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)而引起的。因此，只要充分發(fā)揮人的主觀能動性，正確地掌握客觀規(guī)律，加強(qiáng)對設(shè)備的維護(hù)和檢修，就可能大大減少事故發(fā)生的機(jī)率，把事故消滅在發(fā)生之前。 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)是自動，迅速，有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到損壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，并且動作于電氣設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件而動作與發(fā)出信號或跳閘。 2.電流互感器 根據(jù)所學(xué)知識，我們知道電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成，

6、它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的二次回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。在應(yīng)用中，我們需要特別注意的是，電流互感器的二次繞組絕不能開路。 2.1電流互感器作用 　電流互感器起到變流和電氣隔離作用。便于二次儀表測量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，避免直接測量線路的危險(xiǎn)。電流互感器是升壓變壓器，它是電力系統(tǒng)中測量儀表，繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器，電流互感器將高電流按比例轉(zhuǎn)換成低電流，電流互感器一次側(cè)接在

7、一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表、繼電保護(hù)等。 2.2電流互感器分類 電流互感器根據(jù)不同的分類方法可以分為多種類型。 按用途分可以分為如下兩種： 　　測量用電流互感器。在正常工作電流范圍內(nèi)，向測量、計(jì)量等裝置提供電網(wǎng)的電流信息。 　　保護(hù)用電流互感器。在電網(wǎng)故障狀態(tài)下，向繼電保護(hù)等裝置提供電網(wǎng)故障電流信息。 按絕緣介質(zhì)分可以分為如下四種： 　　干式電流互感器。由普通絕緣材料經(jīng)浸漆處理作為絕緣。 　　澆注式電流互感器。用環(huán)氧樹脂或其他樹脂混合材料澆注成型的電流互感器。 　　油浸式電流互感器。由絕緣紙和絕緣油作為絕緣，一般為戶外型。目前我國在各種電壓等級均為常用。 　　氣體絕緣電

8、流互感器。主絕緣由氣體構(gòu)成。 按電流變換原理分可以分為如下兩種： 　　電磁式電流互感器。根據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電流變換的電流互感器。 　　光電式電流互感器。通過光電變換原理以實(shí)現(xiàn)電流變換的電流互感器，目前還在研制中。 按安裝方式分可以分為如下三種： 　　貫穿式電流互感器。用來穿過屏板或墻壁的電流互感器。 　　支柱式電流互感器。安裝在平面或支柱上，兼做一次電路導(dǎo)體支柱用的電流互感器。 套管式電流互感器。沒有一次導(dǎo)體和一次絕緣，直接套裝在絕緣的套管上的一種電流互感器。 母線式電流互感器。沒有一次導(dǎo)體但有一次絕緣，直接套裝在母線上使用的一種電流互感器。 2.3電流互感器變比的選擇

9、 2.3.1電流互感器的選擇和配置 （1）型號：電流互感器的型號應(yīng)根據(jù)作用環(huán)境條件與產(chǎn)品情況選擇。 （2） 一次電壓： (2-1) ——電流互感器安裝處一次回路工作電壓 ——電流互感器的額定電壓 （3）一次回路電流： (2-2) ——電流互感器安裝處一次回路最大電流 ——電流互感器一次側(cè)額定電流 （4）二次負(fù)荷： (2-3) ——電流互感器二次負(fù)荷 ——電流互感器額定負(fù)

10、荷 2.3.2 變比的計(jì)算與選擇 電流互感器的選擇須根據(jù)以下條件選擇： 一次回路電壓： (2-4) 所以對變比的選擇如下： (2-5) 由于流過每個(gè)斷路器的 都一樣，所以它們的型號也一樣，由于題目中給出線路上最大電流為500A，所以可以選擇標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次額定電流為5A，所以選擇變比為。 3.雙回線路繼電保護(hù)的配置及繼電保護(hù)的整定計(jì)算 3.1繼電保護(hù)的基本要求 動作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個(gè)基本

11、要求，即可靠性，選擇性，速動性，和靈敏性。這四個(gè)基本要求，緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一，必須根據(jù)具體電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每個(gè)電力元件的繼電保護(hù)，充分發(fā)揮和利用繼電保護(hù)的科學(xué)性、工程技術(shù)性，使繼電保護(hù)為提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性發(fā)揮最大效能。 3.1.1可靠性 可靠性包括安全性和信賴性，是對繼電保護(hù)性能的最根本要求。所謂安全性是要求繼電保護(hù)在不需要它動作時(shí)可靠不動作，即不發(fā)生誤動作。所謂信賴性是要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動作的故障時(shí)可靠動作，即不發(fā)生拒動作。 安全性和信賴性主要取決于保護(hù)裝置本身的制造質(zhì)量、保護(hù)回路的連接和運(yùn)行維護(hù)的

12、水平。一般而言，保護(hù)裝置的組成元件質(zhì)量越高、回路接線越簡單，保護(hù)的工作就越可靠。同時(shí)，正確地調(diào)試、整定，良好地運(yùn)行維護(hù)以及豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對于提高保護(hù)的可靠性具有重要的作用。 3.1.2選擇性 繼電保護(hù)的選擇性是指保護(hù)裝置動作時(shí)，在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障從電力系統(tǒng)中斷開，最大限地保護(hù)系統(tǒng)中午故障部分繼續(xù)安全運(yùn)行。它包含兩種意思：其一是只應(yīng)由裝在故障元件上的保護(hù)裝置動作切除故障；其二是要力爭相鄰元件的保護(hù)裝置對它起后備保護(hù)的作用。 3.1.3速動性 繼電保護(hù)的速動性是指盡可能快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大短路電流、低電壓下運(yùn)行的時(shí)間，降低設(shè)備 的損壞程度，提高店里系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性

13、。動作迅速而又能滿足選擇性要求的保護(hù)裝置，一般結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴，對于的中低壓電力元件，不一定都采用高速動作的保護(hù)。對于保護(hù)速動性的要求應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的接線和被保護(hù)元件的具體情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。 3.1.4靈敏性 繼電保護(hù)的靈敏性是指對于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，在系統(tǒng)任意的運(yùn)行條件下，無論短路點(diǎn)的位置、短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過渡電阻，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)都能敏銳感覺、正確反應(yīng)。靈敏性通常用靈敏系數(shù)或靈敏度來衡量，增大靈敏度，增加了保護(hù)動作的信賴性，但有時(shí)與安全性相矛盾。 3.2電流速

14、斷保護(hù) 3.2.1電流速斷保護(hù)的工作原理 通常輸電線路電流保護(hù)采用階段式電流保護(hù)，采用三套電流保護(hù)共同構(gòu)成三段式電流保護(hù)?？梢愿鶕?jù)具體的情況，只采用速斷加過流保護(hù)或限時(shí)速斷加過流保護(hù)，也可以三段同時(shí)采用。 對于反應(yīng)短路電流增幅值增大而瞬時(shí)動作的電流保護(hù)，稱為電流速斷保護(hù)。電流速斷保護(hù)又稱段電流保護(hù)，它是反應(yīng)電流增大而能瞬時(shí)動作切除故障的電流保護(hù)。 當(dāng)系統(tǒng)電源電勢一定，線路上任一點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流的大小與短路點(diǎn)至電源之間的電抗及短路類型有關(guān)，三相短路和兩相短路時(shí)，流過保護(hù)安裝地點(diǎn)的短路電流可用下式表示

15、 (3-1) (3-2) 式中 ——系統(tǒng)等電源相電勢； ——系統(tǒng)等效電源到保護(hù)安裝處之間的電抗； ——線路千米長度的正序電抗； ——短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處距離。 由上式可見，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式一定時(shí)，和是常數(shù)，流過保護(hù)安裝處的短路電流，是短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處距離的函數(shù)。短路點(diǎn)距離電源越遠(yuǎn)，短路電流值越小。 3.2.2電流速斷保護(hù)的構(gòu)成 圖3-1 電流速斷保護(hù)的單相原理接線 3.2.3電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算 （1）動作電流整定。為了保證電流速斷保護(hù)的選擇性，其整定的動作電流

16、必須大于短路點(diǎn)的最大短路電流。 (3-3) 動作電流為 (3-4) 引入可靠系數(shù)是考慮非周期分量的影響，實(shí)際的短路電流可能大于計(jì)算值，保護(hù)裝置的實(shí)際動作值可能小于整定值和一定的裕度等因素。 (2)保護(hù)范圍的校驗(yàn)。在已知保護(hù)的動作電流后，大于一次動作電流的短路電流對應(yīng)的短路點(diǎn)區(qū)域，就是最小保護(hù)范圍。通常規(guī)定，最大保護(hù)范圍不應(yīng)小于被保護(hù)線路的，最小保護(hù)范圍不應(yīng)小于被保護(hù)線路全長。 (3-5) 其中是電流

17、速斷保護(hù)的最小保護(hù)范圍長度 由以上的理論分析可以知道電流速斷保護(hù)的理論計(jì)算如下： 首先進(jìn)行整定計(jì)算， (3-6) (3-7) 經(jīng)計(jì)算可知：段整定電流為． 電流速斷保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)，由式子 　　　　　　　　　　　 (3-8) 可知，，大于。 3.3限時(shí)電流速斷保護(hù) 3.3.1限時(shí)電流速斷保護(hù)工作原理 限時(shí)電流速斷保護(hù)的工作原理，可用下圖說明。線路和上分別裝有電流速斷保護(hù)。設(shè)在線路和的保護(hù)裝置都有限時(shí)電路速斷保護(hù)，要使其能保護(hù)的全長，即線路末端短路時(shí)應(yīng)該可靠地動作，則其動作電流必須小于線路末端的短路電流最

18、小短路電流。 圖3-2 限時(shí)電流速斷保護(hù)的工作原理　　 3.3.2限時(shí)電流速斷的構(gòu)成 圖3-3 限時(shí)電流速斷保護(hù)的單相原理接線 3.3.3限時(shí)電流速斷整定計(jì)算 （1）啟動電流的整定。保護(hù)2的限時(shí)電流速斷范圍不應(yīng)該超出保護(hù)1電流速斷的范圍。因此在單端電源供電的情況下，它的啟動電流就應(yīng)該整定為 (3-9) 引入可靠性配合系數(shù)，一般取為，則得 (3-10

19、) （2）動作時(shí)限的選擇。從以上分析中已經(jīng)得出，限時(shí)速斷的動作時(shí)限，應(yīng)選擇得比下級線路速斷保護(hù)的動作時(shí)限高出一個(gè)時(shí)間階梯，即 (3-11) 3）保護(hù)裝置靈敏性校驗(yàn)。為了能夠保護(hù)本線路的全長，限時(shí)電流速斷保護(hù)必須在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，具有足夠的反應(yīng)能力，這個(gè)能力通常用靈敏系數(shù)來衡量。對于保護(hù)2的限時(shí)電流速斷而言，即采取系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)短路電流作為故障參數(shù)的計(jì)算值。則靈敏系數(shù)為 (3-12) 由于課程設(shè)計(jì)任務(wù)

20、書所給定的條件中沒有雙回線路后面一條線路的阻抗值，下一條線路的電流速斷保護(hù)的整定值無法確定，導(dǎo)致雙回線路的限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算無法進(jìn)行，整定時(shí)間也沒有辦法確定，也不用進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)，在這里，我們就不進(jìn)行電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算與靈敏度校驗(yàn)了。 3.4定時(shí)限過電流保護(hù) 3.4.1定時(shí)限電流保護(hù)的工作原理 作為下一級主保護(hù)拒動和斷路器拒動時(shí)的遠(yuǎn)后備保護(hù)，同時(shí)作為本線路主保護(hù)拒動時(shí)的近后備保護(hù)，也作為過負(fù)荷時(shí)的保護(hù)，一般采用過電流保護(hù)。過電流保護(hù)通常是指其啟動電流按躲開最大負(fù)荷電流來整定的保護(hù)，當(dāng)電流的幅值超過最大負(fù)荷電流時(shí)啟動。過電流保護(hù)在正常運(yùn)行時(shí)不會動作，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，則能

21、反應(yīng)于電流的增大而動作。在一般情況下，它不僅能夠保護(hù)本線路的全長，而且保護(hù)相鄰線路的全長。 3.4.2定時(shí)限電流保護(hù)的接線 圖3-4 定時(shí)限過電流保護(hù)單相式原理接線圖 3.4.3定時(shí)限電流保護(hù)整定計(jì)算 (1)自啟動最大電流 (3-13) (2)啟動電流 (3-14) (3)動作時(shí)間:該段保護(hù)的動作時(shí)間應(yīng)比相鄰元件的動作時(shí)限高出至少一個(gè) ，只有這樣才能保證動作的選擇性. 首先進(jìn)行過電流保護(hù)的整定計(jì)算， (3-15)

22、 (3-16) 整定時(shí)間為 (3-17) 靈敏度校驗(yàn)： =1.97/0.78=2.52>1.5 滿足要求 (3-18) 3.5電流三段保護(hù)小結(jié) 由上述的分析可見，雙回線路只能采用電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)相配合，其中前者能偶迅速響應(yīng)電路的短路故障，滿足了快速性，但是其保護(hù)范圍不夠線路的全長，選擇性不夠，因此還必須配備定時(shí)限過電流保護(hù)，它能夠保護(hù)本段線路的全長和相鄰下一段線路的全長，但是其動作時(shí)間比較長，不能保證快速性。使用Ⅰ段Ⅱ段或Ⅲ段組成的階段式電流保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡單、可靠，并且在一般情況下能夠滿足快速切除故障的要求

23、，因此在及以下的中低壓網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)是它直接受電網(wǎng)的接線及電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響。 4.電網(wǎng)保護(hù)裝置與自動裝置的選擇 在電力系統(tǒng)故障中，大多數(shù)是輸電線路的故障。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線路故障大都是瞬時(shí)性的，對于這類瞬時(shí)性故障，如果把斷開的線路斷路器再合上，就能恢復(fù)正常的供電。由于輸電線路的故障具有以上的性質(zhì)，因此，在線路被斷開以后再進(jìn)行一次合閘就有可能大大提高供電的可靠性。為此在電力系統(tǒng)中廣泛采用了當(dāng)斷路器跳閘以后能夠自動地將斷路器重新合閘的自動重合閘裝置。 4.1自動重合閘的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果 （1）它可以大大提高

24、供電可靠性，減少線路停電的次數(shù)，特別是對單測電源的單側(cè)線路尤為顯著； （2）在高壓輸電線上采用自動重合閘，還可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而提高傳輸容量； （3）對斷路器本身由于結(jié)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動作而引起的誤跳閘，也能起到糾正的作用。 4.2自動重合閘基本要求 （1）在下列情況下，自動重合閘裝置不應(yīng)動作。 首先，由值班人員手動操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時(shí)；其次，手動投入斷路器，由于線路上存在故障，隨即由保護(hù)動作將其斷開.因?yàn)樵谶@種情況下，故障大多都是屬于永久性的。它可能是由于檢修質(zhì)量不合格、隱患未能消除或者是保安地線沒有拆除等原因造成的。因此，即使再重合一次也不可能成功

25、。最后，在某些不允許重合的情況下例如，斷路器處于不正常狀態(tài)以及變壓器內(nèi)部故障，差動或瓦斯保護(hù)動作使斷路器跳閘時(shí)，均應(yīng)使閉鎖裝置不進(jìn)行重合閘。 （2）自動重合閘在動作以后，應(yīng)能夠自動復(fù)歸。對于及以下的線路，當(dāng)經(jīng)常有值班人員時(shí)，也可采用手動復(fù)歸方式。 （3）當(dāng)斷路器由繼電保護(hù)動作或其他原因而跳閘后，重合閘都應(yīng)該動作，使斷路器重新合閘。在某些情況下，也允許只在保護(hù)動作于跳閘后進(jìn)行重合閘。 （4）自動重合閘裝置的動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。如一次重合閘就只應(yīng)該動作一次。當(dāng)重合于永久性故障而再次跳間后，就不應(yīng)該再動作。裝置本身也不允許出現(xiàn)元件損壞或異常時(shí)，使斷路器多次重合的現(xiàn)象，以免損壞斷路器設(shè)備和

26、擴(kuò)大事故范圍。 （5）基于以上的要求，應(yīng)優(yōu)先采用斷路器操作把手與斷路器位置不對應(yīng)啟動方式，即當(dāng)斷路器操作把手在合閘位置而斷路器處在跳閘位置時(shí)啟動重合閘。這種方式可以保證無論什么原因使斷路器跳間后，都能進(jìn)行一次重合閘。當(dāng)手動操作斷路器跳閘，由于兩者的位置是對應(yīng)的，因此，不會啟動重合閘。當(dāng)利用保護(hù)來啟動重合閘時(shí)，由于保護(hù)動作很快，可能使重合閘來不及啟動。因此，必須采取措施來保證裝置可靠動作。 （6）自動重合間時(shí)間應(yīng)盡可能短，以縮短停電的時(shí)間.因?yàn)殡娫粗袛嗪?，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速急劇下降，停電時(shí)間越長，電動機(jī)轉(zhuǎn)速越低，重合閘后自起動就越困難，會拖延恢復(fù)正常工作的時(shí)間。但重合閘的時(shí)間也不能太短，因?yàn)椋阂?/p>

27、故障點(diǎn)的絕緣強(qiáng)度來得及恢復(fù)；要使斷路器的操作機(jī)構(gòu)來得及恢復(fù)到能夠重新合閘的狀態(tài)。重合閘的動作時(shí)間一般采用。 （7）自動重合閘裝置應(yīng)有與繼電保護(hù)配合加速切除系統(tǒng)故障的回路。加速方式可分為前加速和后加速。前加速方式就是在重合閘前保護(hù)以瞬時(shí)或縮短時(shí)間，快速切除故障。重合于永久性故障時(shí)保護(hù)將延時(shí)切除故障。后加速方式就是在重合閘前保護(hù)瞬時(shí)或后備時(shí)間切除故障，重合于永久性故障時(shí)，保護(hù)將瞬時(shí)或后備縮短時(shí)間，快速切除故障。 4.3自動重合閘裝置分類與運(yùn)用 一般的來說自動重合閘裝置分為四種狀態(tài)：單相重合閘、綜合重合閘、三相重合閘、停用重合閘 （1）單相重合閘作用及運(yùn)用范圍 　　110kV及以上線

28、路大多采用三相一次重合閘，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)110kV以上的大接地電流系統(tǒng)的高壓架空線路上，短路故障中70%以上是單相接地短路，特別是220kV以上的架空線路，由于線間距離大，單相接地故障甚至高達(dá)90%左右。在這種情況下，如果只把發(fā)生故障的一相斷開，然后再進(jìn)行單相重合閘，而未發(fā)生故障的兩相在重合閘周期內(nèi)仍然繼續(xù)，就能大大提高供電的可靠性和系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，在220kV以上的大接地電流系統(tǒng)中，廣泛采用了單相重合閘。 （2）綜合重合閘作用及運(yùn)用范圍 當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)采用單相重合閘方式，而當(dāng)發(fā)生相間短路時(shí)采用三相重合閘方式。一般在允許使用三相重合閘的線路，但使用單相重合閘對系統(tǒng)或恢復(fù)供電

29、有較好效果時(shí)，可采用綜合重合閘方式。 （3）三相重合閘作用及運(yùn)用范圍 三相重合閘，是指不論在輸、配電線上發(fā)生單相短路還是相間短路時(shí)，繼電保護(hù)裝置均將線路三相斷路器同時(shí)跳開，然后啟動自動重合閘再同時(shí)重新合三相斷路器的方式一般的在線路兩側(cè)分別為電源與用電戶，相互聯(lián)系較強(qiáng)的線路采用三相重合閘。 4.4自動重合閘時(shí)間的整定 對于單側(cè)電源線路的三相重合閘，其最小時(shí)間按照下述原則整定： （1） 在斷路器跳閘后，負(fù)荷電動機(jī)向故障點(diǎn)反饋電流的時(shí)間，故障點(diǎn)電弧熄滅并使周圍介質(zhì)恢復(fù)絕緣強(qiáng)度需要的時(shí)間； （2） 在斷路器動作跳閘熄弧后，其觸頭周圍絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)以及消弧室重新充滿油，氣需要的時(shí)間；同時(shí)

30、其操動機(jī)構(gòu)恢復(fù)原狀準(zhǔn)備好再次動作需要的時(shí)間； （3） 如果重合閘是利用繼電保護(hù)跳閘出口啟動，其動作時(shí)限還應(yīng)考慮斷路器的跳閘時(shí)間。 根據(jù)我國一些電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，重合閘最小時(shí)間為0.3到0.4秒。 對于雙側(cè)電源線路的三相重合閘，其最小時(shí)間按照下述原則整定： （1）時(shí)間的配合 在輸電線路上發(fā)生故障時(shí)，線路兩側(cè)保護(hù)可能以不同的時(shí)限斷開兩側(cè)的斷路器。如在靠近線路一側(cè)發(fā)生短路，近故障點(diǎn)一側(cè)屬于第一段保護(hù)范圍，而離故障點(diǎn)較遠(yuǎn)的另一側(cè)則屬于第二段動作保護(hù)范圍。因此，當(dāng)本側(cè)斷路器跳閘后，在重合閘前，必須保證對側(cè)的斷路器確已跳開，故障點(diǎn)有足夠去游離時(shí)間，才能將本側(cè)斷路器首先合閘，以使重合閘成功。所

31、以雙電源重合閘的動作時(shí)間，還應(yīng)考慮雙側(cè)保護(hù)的動作時(shí)間的影響，它的動作時(shí)間比單側(cè)電源的重合閘時(shí)間長，即 （4-1） 式中 —— 遠(yuǎn)故障側(cè)保護(hù)動作時(shí)間最大值 —— 遠(yuǎn)故障側(cè)斷路器跳閘時(shí)間 ——操作機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備好合閘時(shí)間，對電磁操作機(jī)構(gòu)取 、——斷路器的跳閘時(shí)間與儲備時(shí)間，通常 取 （2）同期問題 在某些情況下，當(dāng)線路發(fā)生故障被繼電保護(hù)斷路器斷開后，線路兩側(cè)電源間電動勢角擺開，有可能使兩側(cè)電源之間失去同步。為此，重合閘時(shí)，對后合閘一側(cè)斷路器應(yīng)考慮兩側(cè)電源是否同步，以及是否允許非同步合閘的問題。因此，在兩側(cè)電源

32、的線路上，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)的接線方式和具體運(yùn)行情況，采用不同重合閘方式。 對于斷路器重合閘時(shí)間的整定，原則上應(yīng)盡可能的短，以有利于盡快恢復(fù)供電，但是為了提高重合閘成功率，又必須考慮以下因素:故障消弧及去游離時(shí)間；雙側(cè)電源或單側(cè)電源環(huán)網(wǎng)還應(yīng)考慮對側(cè)切除故障時(shí)間；斷路器合閘時(shí)間；斷路器跳閘時(shí)間。 下面說明本任務(wù)書中斷路器重合閘時(shí)間的整定： （1）同期重合閘時(shí)間配合: （4-2） ——近故障側(cè)保護(hù)動作時(shí)間最小值； ——近故障側(cè)斷路器跳閘時(shí)間。 （4-3） （2） 三相一次重合閘時(shí)間配合：

33、(4-4) 斷路器的合閘時(shí)間取，固有分閘時(shí)間取，電流休止時(shí)間取，燃弧時(shí)間取。斷路器跳閘時(shí)間為固有分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間之和。 線路故障消弧及去游離時(shí)間為。 (4-5) 5.電壓互感器二次回路斷線閉鎖裝置 5.1概述 電壓互感器二次回路在運(yùn)行中容易發(fā)生單相接地和相間短路，造成保護(hù)裝置交流失壓，失壓引起保護(hù)裝置的誤動，造成不應(yīng)有的損失。由于這種不利因素的存在，許多保護(hù)裝置在設(shè)計(jì)時(shí)都考慮了斷線閉鎖回路。然而，閉鎖回路對不對稱斷線很有效果，而對電壓互感器二次側(cè)發(fā)生三相完全斷線就失

34、去了作用，不能有效防止誤動的發(fā)生。發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)為正、副母帶旁母接線，正母又分為段、段，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。正母段、副母電壓互感器二次側(cè)電壓小開關(guān)均是分相操作開關(guān)，在其負(fù)載側(cè)發(fā)生接地或短路時(shí)，只有故障相開關(guān)跳開，所以三相完全失壓的可能性很小。在其負(fù)載側(cè)發(fā)生接地或短路時(shí)，電壓小開關(guān)三相均同時(shí)跳開，造成三相完全失壓。下面就此情況，分析失壓對型晶體管距離保護(hù)裝置、正常運(yùn)行于其上的線型微機(jī)保護(hù)裝置及方向低壓裝置的影響。 5.2裝置設(shè)計(jì)的兩種閉鎖回路及改進(jìn)措施 （1）電壓短線閉鎖裝置的原理是利用電壓回路發(fā)生非對稱性故障或電壓回路被斷開一相或二相時(shí)的不平衡電壓使閉鎖裝置啟動，對距離保護(hù)實(shí)行閉鎖。 （2）在本

35、保護(hù)盤內(nèi)裝設(shè)快速的分路小開關(guān)，小開關(guān)裝于切換繼電器之后。其原理是該小開關(guān)因故跳開時(shí)，切斷了本裝置的交流電壓，雖然引起三相失壓，但他同時(shí)也切斷了本裝置的保護(hù)直流正電源，從而起到了閉鎖作用。 由此我們可以可以看出，方法一只在電壓回路不平衡斷線時(shí)起閉鎖作用，在三相完全失壓時(shí)啟動不了。方法二只對盤內(nèi)小開關(guān)后面電壓回路短路引起的失壓起閉鎖作用，而對正母段電壓互感器二次側(cè)三相連動小開關(guān)跳閘引起的整個(gè)電壓回路失壓無閉鎖作用。所以只要正母段電壓互感器二次側(cè)三相連動小開關(guān)不作改進(jìn)，盡管在型相間距離保護(hù)裝置中，采用種閉鎖回路，但是在電壓互感器小開關(guān)跳開引起三相失壓，此時(shí)系統(tǒng)中發(fā)生短路或電流達(dá)到動作值時(shí)，裝置就可

36、能發(fā)生非選擇性動作，造成嚴(yán)重后果。經(jīng)分析我們發(fā)現(xiàn)，不完全斷線時(shí)，各種保護(hù)裝置容易實(shí)現(xiàn)閉鎖，不發(fā)生誤動；而電壓互感器二次側(cè)發(fā)生三相斷線時(shí)，誤動可能性較大。若將正母段電壓互感器二次側(cè)三相連動小開關(guān)更換為分相操作小開關(guān)，當(dāng)電壓回路發(fā)生故障時(shí)，只跳開故障相開關(guān)，就可以減少三相同時(shí)失壓的機(jī)會。 6.繼電保護(hù)的原理圖、展開圖和屏面布置圖 KS2 KS3 KS1 KT2 KAc3 KAc1 TAa KT3 KAb3 KAa3 KAc2 KAa2 KAa1 KCO TAc QF

37、 ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 圖6-1 繼電保護(hù)原理圖 TA KA2 KA1 QF1 KA1 KS3 KM KT2 KT1 KM KT1 KT2 KS1 LT KS2 KA2 +L KA3 -L KA4 F KA5 F KA6 KS1 KS2 KS3 701 716 KA3 KA5 KA6 KA4 TA TA 交流電流回路 直流回路 圖6-2 繼電保護(hù)展開圖 29 30 31 32 34 35 36 37 33 5 1LJ 1 2LJ 3

38、 5LJ 2 6LJ 1 1YJ 10 3LJ 4 4LJ 8 1SI 7 7LJ 6 2YJ J5 1BCJ J1 2SJ J3 J7BJ J2 3SJ Z1 2BCJ 17 1HWJ 16 2HWJ 19 1GJ 18 2GJ 22 1CJ 21 2CJ 23 3CJ 28 27 26 25 24 23 1LP 2LP 3LP 4LP QP 5LP 6LP 7LP 8LP 圖6-3 繼電保護(hù)平面布置圖 7.結(jié)束語 本次課程設(shè)計(jì)，讓我初

39、步掌握了雙回線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的基本思路與方法。在設(shè)計(jì)的過程中，我再一次回歸教材，把前面所學(xué)的基本知識回顧了一遍，特別是一些最基本的概念，比如電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，繼電保護(hù)裝置，對繼電保護(hù)的基本要求等。本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)當(dāng)然是電流三段保護(hù)的整定計(jì)算，在寫說明書之前，我先是簡單的回顧了一下書本上所學(xué)的內(nèi)容，根據(jù)所學(xué)的知識進(jìn)行雙回線路電流三段保護(hù)的整定計(jì)算；在選擇電網(wǎng)保護(hù)裝置和自動裝置的過程中，我對重合閘的相關(guān)內(nèi)容有了進(jìn)一步的認(rèn)識，鞏固了所學(xué)知識；在繪制電流繼電保護(hù)的原理圖、展開圖和屏面布置圖的過程中，我使用了Auto CAD這個(gè)軟件，繪圖的過程中，我更加熟悉了該軟件的用法，在同學(xué)的指導(dǎo)下，我掌握了一些新

40、的技巧。 這幾天讓我更深刻的體會到凡事預(yù)則立。做任何事情都要先計(jì)劃好，不能像之前一樣，先玩幾天，等快要交報(bào)告了，才開始做課設(shè)。這次我規(guī)劃好了時(shí)間，按照計(jì)劃一步步執(zhí)行，絲毫不拖沓，這樣的感覺真好，沒有之前熬通宵趕報(bào)告那種焦慮的心情，不僅效率高，質(zhì)量也高。 總之，本次課程設(shè)計(jì)讓我更加熟悉了Word的使用技巧，提高了我的文字排版能力，學(xué)會了使用網(wǎng)絡(luò)和查閱資料的能力，提高自己獨(dú)立解決問題的能力，同時(shí)進(jìn)一步鞏固了所學(xué)知識，讓自己的理論更加扎實(shí)，基本上完成了任務(wù)書中的課題，達(dá)到了課程設(shè)計(jì)的目的。 參考文獻(xiàn) [1] 張寶會,尹項(xiàng)根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù).北京：中國電力出版社，2005 [2] 崔家佩,孟慶炎,陳永芳等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動裝置整定計(jì)算.北京：中國電力出版社，1993 [3] 于永源,楊綺雯.電力系統(tǒng)分析（第三版）.北京：中國水利水電出版社，2007 [2] 許建安.繼電保護(hù)整定計(jì)算.北京：中國水利水電出版社，2001 [5] 呂繼紹.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)原理.北京：中國水利水電出版社，1986 　　 25