课程设计--电网接地短路的保护设计

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1、学号2014215936课程设计（2014级本科）题目：电网接地短路的保护设计学院：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化作者姓名：吴雅荣16指导教师：刘永科职称：副教授完成日期：2017年12月24日二○一七年十二月16目录1设计资料分析21.1系统接线图及参数：22分析要设计的课题内容（保护方式的确定）22.1设计规程22.2本设计的保护配置43短路电流计算43.1等效电路的建立43.2短路电流的计算44保护的配合及整定运算74.1主保护整定计算75MATLAB建模与仿真分析85.1仿真图像86保护的评价15参考文献16161设计资料分析在中性点直接接地的电

2、网中，接地故障占故障总次数的绝大多数，一般在90%以上。线路的电压等级愈高，所占的百分比愈大。母线故障、变压器差动保护范围内高压配电装置故障的情况也类似，一般也约占70%~80%。明显可见，接地保护是高压电网中最重要的一种保护。1.1系统接线图及参数：图1.1电力系统简图G1=30MVAT1=31.5MVAX1=0.4Ω/kmT2=60MVAG2=60MVAXd″=x2=0.1Uk%=10.5X0=3.5X1Uk%=10.5Xd″=X2=0.125本课程设计主要对题目中所述系统进行零序电流保护的设计。主要完成对A处的零序保护的设计。通过对A保护方式的分析，短路电流的

3、计算，进行零序三段电流保护，并对设计的保护进行灵敏度校验和整定时间的确定；最后进行有关设备的选择和评价。2分析要设计的课题内容（保护方式的确定）首先应该分析运行方式。由于本题开机运行方式为两侧各开1台发电机，所以不存在受最大运行方式和最小运行方式对零序保护的影响。2.1设计规程16根据继电保护在电力系统中所担负的任务，一般情况下，对动作于跳闸的继电保护在技术上有四条基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。这几个之间，紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体电力系统运行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每个电力原件的继电保护。充分发挥和利用继电保护的科学性、工

4、程技术性，使继电保护为提高电力系统运行的安全性、稳定性和经济性发挥最大效能。(1)可靠性可靠性是指保护该动作时应动作，不该动作时不动作。为保证可靠性，宜选用性能满足要求、原理尽可能简单的保护方案。(2)选择性选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件（如起动与跳闸元件、闭锁与动作元件），其灵敏系数及动作时间应相互配合。(3)灵敏性灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生故障时，保护装置具有

5、的正确动作能力的裕度，灵敏性通常用灵敏系数或灵敏度来衡量，增大灵敏度，增加了保护动作的信赖性，但有时与安全性相矛盾。对各类保护的的灵敏系数的要求都作了具体规定，一般要求灵敏系数在1.2-2之间。(4)速动性速动性是指保护装置应能尽快地切除故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围。110kV及以上电压等级的线路，由于其负荷电流大，距离长，用电流保护往往不能满足技术要求，而需要采用距离保护。这是因为与电流保护相比，距离保护有以下优点：①灵敏度较高。因为阻抗，阻抗继电器反映了正常情况与短路时电流、电压值的变化，短路时电流增大，电压降低，

6、阻抗减小得多。②保护范围与选择性基本上不受系统运行方式的影响。由于短路点至保护安装处的阻抗取决于短路点至保护安装处的电距离，基本上不受系统运行方式的影响，因此，距离保护的保护范围与选择性基本上不受系统运行方式的影响。16③迅速动作的范围长。距离保护第一段的保护范围比电流速断保护范围长，距离保护第二段的保护范围比限时电流速断保护范围长，因而距离保护迅速动作的范围较长。规范规定：110KV~220KV有效接地电力网线路，应按下列规定装设反应接地短路和相间短路的保护设置。1）对于接地短路：宜装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护；零序电流保护不能满足要求时，可装设接地距

7、离保护，并装设一段或两段零序电流保护作为后备保护。2）对于相间短路：单侧电源单回线路，应装设三相多段式电流或电压保护，如不能满足要求，则应装设距离保护；双侧电源线路宜装设阶段式距离保护。2.2本设计的保护配置（1）主保护（零序电流保护）配置电力系统正常运行时是三相对称的，其零序、负序电流值理论上为零。多数的短路故障是不对称的，其零、负序电流电压会很大，利用故障的不对称性可以找到正常与故障的区别，并且这种差别是零与很大值的比较，差异更为明显。所以零序电流保护被广泛的应用在110KV及以上电压等级的电网中。（2）后备保护（距离保护)配置距离保护是利用短路发生时电压、