电力系统继电保护课程设计

设计题目：2X200MW火力发电厂继电保护设计

学生姓名：

班 级：电气19- 班

指导教师：

专业方向：电气工程及其自动化电力系统方向

学 院：电气与控制工程学院

设计时间：2022~2023学年第一学期第12周-第13周

2022年11月7日~2022年11月18日

目录

第1章 绪论 3

1.1 发电厂电气部分国内外现状及发展趋势 3

1.2 原始资料及分析 3

第2章 短路电流计算 6

2.1 概述 6

2.2 短路电流计算条件 6

2.2.1 基本假定： 6

2.2.2 一般规定 6

2.3 短路电流的计算 7

2.4 短路电流计算结果 15

第3章 电流互感器选择 16

3.1 电流互感器选择条件 16

3.2 发电机电流互感器选择 16

3.3 变压器高压侧电流互感器选择 17

3.4 变压器低压侧电流互感器选择 17

第4章 发电厂发电机继电保护配置与整定计算 18

4.1 发电机保护配置 18

4.1.1相间短路纵差保护 18

4.1.2 相间短路横差保护 19

4.1.3 发电机定子绕组单相接地保护 19

4.1.4 低电压启动的过电流保护 20

4.2 整定计算 20

4.2.1 相间短路纵差动保护 20

4.2.2 低电压启动的过电流保护 21

第5章 变压器保护的配置和整定计算 23

5.1保护配置 23

5.1.1 变压器的故障类型和不正常工作状态 23

5.1.2 变压器保护配置原则 23

5.1.3 瓦斯保护 24

5.1.4 变压器纵差动保护 24

5.1.5 过负荷保护 24

5.1.6 过电流保护 25

5.1.7 低电压启动的过电流保护 25

5.1.8 复合电压启动的过电流保护 26

5.2 整定计算 26

5.2.1 瓦斯保护 26

5.2.2 变压器纵差动保护 26

5.2.3 过负荷保护 29

5.2.4 过电流保护 30

5.2.5 低电压启动的过电流保护 30

5.2.6 复合电压启动的过电流保护 31

结 论 33

参考文献 34

绪论

发电厂电气部分国内外现状及发展趋势

1987年，全国电力装机容量迈上1亿千瓦台阶；1995年突破2亿千瓦；到2000年底，全国电力装机容量已达3.19亿千瓦。从1949年到改革开放前的1978我国电力装机由185万千瓦增加到5712万千瓦，增长了29.9倍；年发电量由43亿千瓦时增加到2566亿千瓦时，增长了58.7倍。而从1978年到二十世纪末，我国电力装机和年发电量又分别增长了4.58和4.33倍。目前，我国的电力装机容量和年发电量均居世界第2位；我国的电力工业也已从大电网、大机组、超高压、高自动化阶段，进入了优化资源配置、实施全国联网的新阶段。我国是发展中国家，我国的电力工业长期以来依靠多家办电的政策，吸引了投资，促进了我国电力工业的发展；并通过引进、消化和吸收和技术创新，极大地提高了电力的技术水平和装备水平；通过十年的坚持不懈的达标、创一流工作，大大提高了电力企业的管理水平，很多电力企业，尤其是一些发电厂的管理水平可以与发达国家的电厂的管理一比高低。但是，我国人均用电水平还很低，面临着继续快 速发展的巨大压力。

原始资料及分析

一、设计的原始资料

1. 本火力发电厂装机2台，均为凝汽式机组2×200MW（U_N=15.75kV），厂用电率8%，机组年利用小时数T_max=4500h。并且本电厂以2回220 kV电压等级接入容量为3500MVA系统，输送距离200km，系统归算到本电厂220kV母线上的标幺电抗X=0.027（基准容量）。

2发电机：,次暂态电抗Xd=0.1725，经线路长度输入变电所。升高电压等级220 kV、220kV出线2回; 系统归算到本电厂220kV母线上的标幺电抗X=0.027（基准容量）。

3. 升高电压等级220 kV、220kV出线2回;

4. 气候条件

地区属于温寒带大陆性季风气候，主要气候特征是：冬季漫长而严寒，夏季短暂，雨水集中，春秋两季气温变化剧烈，春温高于秋温，秋雨多于春雨，无霜期短，气温年、日差较大，光照充足，全年盛行南风。年平均气温-1.5℃，极端最高气温36.7℃，多年极端最低气温 -42.9℃。年最大积雪深度30cm，年最大冻土深度242cm，地震基本烈度为6度。

5.主变形式及主接线方式

查电力设计设备手册，采用两台主变，选择型号为SSP3—260000/220

表1-2 SSP3-260000/220电力变压器参数表

型号	额定容量(MVA)	额定电压(kV)		损耗(kW)		空载电流(%)	阻抗电压(%)
		高压	低压	空载	负载
SSP3-260000/220	260	242±2×2.5%	15.75	235	835	0.7	14

接线方式：220KV侧用双母线接线方式。

图1-3

二、设计任务

1.短路电流计算

（1）根据主接线画出短路电流计算电路图，给出短路回路各元件的编号，并标出短路点；

（2）根据短路电流计算电路图计算各元件的电抗并绘制短路回路等值电路图

（3）计算各短路点的短路电流。

2. 电流互感器的选择

（1）发电机电流互感器的选择；

（2）变压器电流互感器的选择。

3.继电保护配置

（1）发电机保护配置（主保护和后备保护）；

（2）变压器保护配置（主保护和后备保护）。

4.保护整定计算

（1）发电机主保护、后备保护整定计算；

（2）变压器主保护、后备保护整定计算 。

5.保护回路设计

设计发电机保护或变压器保护回路并绘制保护回路图。

三、设计成品要求

1.设计说明书、计算书一份。

2.保护回路图一张。

短路电流计算

概述

短路是电力系统中较常发生的故障。短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行。为使电气设备能承受短路电流的冲击，往往需选用大容量的电气设备。这不仅增加了投资，甚至会因开断电流不能满足而选不到符合要求的电气设备。因此要求我们在设计变电站时一定要进行短路计算，其计算的目的主要有以下几个方面：

（1）为设计和选择电气主接线提供必要的数据;

（2）在选择电气设备时，为校验各种电气设备的动稳定性和热稳定性提供依据;

（3）在配置继电保护和自动装置时，为合理配置电力系统中的各种继电保护和自动装置并正确整定提供可靠的依据。

短路电流计算条件

基本假定：

1）正常工作时，三相系统对称运行

2）所有电流的电动势相位角相同

3）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行

4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间

5）不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流

一般规定

1）电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算。

2）选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响。

3）选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择短路电流最大地点。

4）导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。

短路电流的计算

对应系统最大运行方式，按无限大容量系统进行相关短路点的电流计算，求得I″、i_sh 、I_sh 值。

I″——-三相短路电流；

i_sh——-三相短路冲击电流，用来校验电气的动稳定。

I_sh—–三相短路全电流最大值，用来校验电器和载流导体的热稳定。

短路电流计算实际手算采用近似计算，即忽略综合负荷，且认为短路电源电动势及至网络各点电压均为1。

一、等值电路电抗的计算

选取的基准容量SB=200MW UB—–基准电压 UB＝Ｕav＝1.05UN

以下各式中 Uk%——–变压器短路电压的百分数（%）

SN—————–最大容量绕组的额定容量（MVA）

均采用标幺值计算，等值电路如下：

图2-1等值电路图

基准值：S =200MVA,U =U，系统阻抗X=0.027,

=0.15, X₍₂₎==0.16125, X₍₀₎=0.4=0.069

发电机正序电抗X=X=

发电机负序电抗X=X=

发电机零序电抗X=X=

变压器X= X =

二 、发电机出口处发生短路(f₁点)的计算：

1.正序：

图2-2正负等值电路图

X=(X+X)//X+X=(0.538+0.776)//0.027+0.538=0.564

X=X=0.776

I_p^* ==

有名值的表示：

I_P =3.058= 107.0kA

短路冲击电流

i_sh=k_sh I_P=1.9107=287.5kA

短路电流最大有效值：

I_sh= I_p

==173.19kA

短路容量：

2.负序：

X=(X+X)//X+X=(0.538+0.726)//0.027+0.538=0.564

X=X=0.726

I_p^* ==

有名值的表示：

I_P =3.155= 110.4kA

短路冲击电流

i_sh=k_sh I_P=1.9110.4=296.6kA

短路电流最大有效值：

I_sh= I_p

==178.69kA

短路容量：

3.零序：

X=(X+X)//X+X=(0.538+0.311)//0.027+0.538=0.564

X=X=0.311

I_p^* ==

有名值的表示：

I_P =5=174.97kA

短路冲击电流

i_sh=k_sh I_P=1.9174.97=470.14kA

短路电流最大有效值：

I_sh= I_p

==283.21kA

短路容量：

三 、高压母线处发生短路(f₂点)的计算：

图2-3高压母线等值电路图

1.正序：

X=(X₂+X)//X=(0.538+0.776)//0.027=0.0265

X=X+X=0.538+0.776=1.314

I_P^*==

有名值表示:

I_P =38.4=95.975kA

短路冲击电流

i_sh=k_sh I_f=1.8595.975=251.1kA

短路电流最大有效值：

I_sh= I_p

==150kA

短路容量：

2.负序：

图2-4负序等值电路图

X=(X₂+X)//X=(0.538+0.726)//0.027=0.0264

X=X+X=0.538+0.726=1.264

I_P^*==

有名值表示:

I_P =38.8=96.975kA

短路冲击电流

i_sh=k_sh I_f=1.8596.975=253.7kA

短路电流最大有效值：

I_sh= I_p

==151.6kA

短路容量：

3.零序：

X=(X₂+X)//X=(0.538+0.311)//0.027=0.0262

X=X+X=0.538+0.311=0.849

I_P^*==

有名值表示:

I_P =39.4=98.477kA

短路冲击电流

i_sh=k_sh I_f=1.8598.477=257.6kA

短路电流最大有效值：

I_sh= I_p==153.95kA

短路容量：

短路电流计算结果

表2-1系统短路电流计算

短路点 电流值		发电机-双绕组变压器发电机出口短路（d1）	220kV母线上短路（d2）
次暂态短路电流	正序	107kA	95.975kA
	负序	110.4kA	96.975kA
	零序	174.97kA	98.477kA
短路冲击电流	正序	287.5kA	251.1kA
	负序	296.6kA	253.7kA
	零序	470.14kA	257.6kA
短路全电流最大有效值	正序	173.19kA	150kA
	负序	178.69kA	151.6kA
	零序	283.21kA	153.95kA
短路容量	正序	3057.94MVA	38399.96MVA
	负序	3155.01MVA	38798.92MVA
	零序	5000.44MVA	39399.86MVA

电流互感器选择

电流互感器选择条件

（1）一次回路额定电压和电流的选择

电流互感器额定电压和电流应满足

式中、为电流互感器额定电压和电流；

为了保证准确度，互感器的一次侧额定电流应尽量接近工作电流。

（2）二次额定电流的选择

电流互感器的二次额定电流有5A和1A两种。一般弱点系统用1A，强电系统用5A。

发电机电流互感器选择

额定电流

I_NG===8146A

（81461.25=10182A）

电流互感器的变比应考虑额定电流的1.25倍，故电流互感器的变比为12000/5

==2400

所以选用LMZD1-20，电流变比为12000/5。

==2400

变压器高压侧电流互感器选择

变压器高压侧的额定电压：

变压器高压侧的额定电流：

 

 

所以选用LCW-220，电流变比为1200/5。

==240

变压器低压侧电流互感器选择

变压器低压侧的额定电压：

变压器低压侧的额定电流：

所以选用LCW-35，电流变比为10000/5。

==2000

发电厂发电机继电保护配置与整定计算

发电机保护配置

发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是十分贵重的电气设备，因此，应该针对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的维电保护装置。

发电机分为正常运行状态，不正常运行状态，故障运行状态。发电机的不正常运行状态主要有:由于外部短路引起的定子绕组过电流；由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流。发电机的故障类型主要有定子绕组相间短路、定子一相统组内的匝间短路、定子统组单相接地、转子绕组一点接地或两点接地、转子励磁回路励磁电流消失等。

针对故障类型及不正常运行状态，本次设计发电机装设了以下继电保护装置。

(1)相间短路纵差动保护。

(2)相间短路横差保护。

(3)发电机定子绕组接地保护装置。

(4)励磁回路接地保护

4.1.1相间短路纵差保护

图4-1 纵差动基本原理图

图中以一相为例，规定一次电流以流入发电机为正方向。当正常运行以及发生保护区外故障时，流入差动继电器的差动电流为零,继电器将不动作。当发生发电机内部故障时，流入差动继电器的差动电流将会出现较大的数值，当差动电流超过整定值时，继电器判为发生了发电机内部故障而作用于跳闸。选用BCH2型差动保护装置。

4.1.2 相间短路横差保护

图4-2 单元件横差保护基本原理图

大型发电机由于额定电流大，定子绕组每相都由两个或两个以上的并联支路组成，同一支路或同相不同支路绕组间易发生匝间短路。发生匝间短路时，被短接线匝内通过的电流可能超过机端三相短路电流，而传统纵差保护也不能反应，所以应装设匝间短路保护。对于中性点侧引出6个或4个端子的发电机，可以采用单元件式横差保护。

4.1.3 发电机定子绕组单相接地保护

图4-3 发电机变压器组单相接地基本原理图

发电机中性点釆用高阻接地方式（即中性点经配电变压器接地，配电变压器的二次侧接小电阻）的主要目的是限制发电机单相接地时的暂态过电压，防止暂态过电压破坏定子绕组绝缘，但另一方面也人为地增大了故障电流。因此釆用这种接地方式的发电机定子绕组接地保护应选择尽快跳闸。

4.1.4 低电压启动的过电流保护

低电压起动的过电流保护主要用于容量为300kW及以下的小型发电机上作后备保护。

采用低电压起动后,保护的动作电流不必按躲过最大负荷电流整定,只需按发电机额定电流整定,从而可提高保护的灵敏性,因为在出现最大负荷电流时,虽然电流继电器可能动作,但因此时电压降低不多,低电压继电器不会动作,中间继电器KML不会起动,整套保护装置不会动作,只有在发生故障时,电流继电器动作,低电压继电器也动作,整套保护才能动作,当电压回路断线时,低电压继电器动作,但电流继电器不动作,可通过中间继电器KML发出断线信号,通知运行人员及时处理,以防止出现最大负荷电流时保护误动作。为了使过流保护对发电机内部故障起后备保护作用,过电流保护所用的电流互感器应装设在发电机定子绕组中性点侧的各相引出线上,低电压继电器是从装设在发电机出口处的电压互感器上取得电压,这样可以保证发电机在未并人系统前或与系统解列以后发生短路时,保护仍能正确工作。

4.2 整定计算

4.2.1 相间短路纵差动保护

确定平衡线圈匝数

 

取匝数为匝

确定差动线圈匝数

 

取差动匝数为匝

继电器动作电流

 

灵敏度：

发电机端短路最小短路电流

 

 

4.2.2 低电压启动的过电流保护

 

 

—最低工作电压，一般取0.9UN

—可靠系数，取1.2

低电压继电器的返回系数，取1.15

发电机两相短路电流计算

 

电流元件灵敏度:

 

由于故障点残余电压为0，电压元件近后备灵敏度无限大。

电压元件远后备灵敏系数计算：

变压器高压侧两相短路

 

变压器高压侧三相短路

 

 

时限整定：

 

 

式中：为被保护线路下一级第一段瞬时电流速断保护装置的固有动作时间， 约 0.06～0.1s，有时可忽略不计；为时间级差。一般取 0.5s。

当动作电流与下一级第二段限时电流速断保护配合时，限时电流速断的动作 时限为：

 

式中：为被保护线路下一级第二段限时电流速断保护装置的动作时限；为时间级差，一般取 0.3s。 所以速断动作时间为 0s，II 段动作时间为 0.5s。

第5章变压器保护的配置和整定计算

5.1保护配置

5.1.1 变压器的故障类型和不正常工作状态

在电力系统中广泛地用变压器来升高或降低电压。变压器是电力系统不可缺少的重要电气设备。它的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响，同时大容量的电力变压器也是十分贵重的设备。因此应根据变压器容量等级和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。

变压器的不正常运行状态主要有:

1. 变压器外部短路引起的过电流。
2. 负荷长时间超过额定容量引起的过负荷。
3. 风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降。
4. 中性点不接地运行的星形接线变压器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压，威胁变压器的绝缘。
5. 容量变压器在过电压或低频率等异常运行工况下会使变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件的过热

这些不正常运行状态会使绕组和铁芯过热，变压器处于不正常运行状态时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。

变压器的故障可以分为油箱外和邮箱内两种故障。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路以及接地短路。油箱内故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧毁等。

由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生的大量的气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。对于变压器发生的各种故障，保护装置应能尽快地将变压器切除。

5.1.2 变压器保护配置原则

对于变压器内部的某些轻微故障，灵敏性可能不能满足要求，因此变压器通常还装设反应油箱内部油、气、温度等特征的非电量保护。此外，对于某些不正常运行状态，如果有可能损伤变压器，也需要装设专门的保护。根据规程规定，变压器一般应装设下列保护：

1. 瓦斯保护
2. 纵差动保护或电流速断保护
3. 外部相间短路或接地短路时的后备保护
4. 过负荷保护
5. 过励磁保护
6. 其他非电气量保护

为防止变压器外部相间短路引起的变压器过流，变压器除了装设主保护外， 还必须装设后备保护，作为瓦斯保护和差动保护的后备。变压器后备保护顾名思义是作为变压器保护的后备保护。它是在变压器外部 发生短路故障引起过电流，以及变压器内部发生短路故障的后备保护。根据外部或者内部短路电流情况及变压器容量的大小，确保符合保护灵敏度的要求。变压器的后备保护一般包括复合电压启动的过流保护、接地保护、过负荷保护等。

5.1.3 瓦斯保护

瓦斯保护的主要元件是气体继电器.它安装在油箱和油枕之间的连接管道上，气体继电器有两个输出触点：一个反应.变压器内部的不正常情况或轻微故障，通常称为轻瓦斯；另一个反应变压器的严重故障，称为重瓦斯。轻瓦斯动作于信号，使运行人员能够迅速发现故障并及时处理，重瓦斯动作于跳开变压器各侧断路器。

变压器发生轻微故障时，油箱内产生的气体较少且速度慢，由于油枕处在油箱的上方,气体沿管道上升，使气体继电器内的油面下降，当下降到动作门槛时，轻瓦斯动作，发出警告信号。发生严重故障时，故障点周围的温度剧增而迅速产生大量的气体，变压器内部压力升高，迫使变压器油从油箱经过管道向油枕方向冲去，气体继电器感受到的油速达到动作门槛时，重瓦斯动作，瞬时作用于跳闸回路，切除变压器，以防事故扩大。

5.1.4 变压器纵差动保护

图5-2 纵差动保护基本原理图

（1）纵差动保护要求

应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流;

应在变压器过励磁时不误动；

差动保护范围应包括变压器套管及其引出线。如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。

5.1.5 过负荷保护

过负荷保护采用单相式，带时限动作于信号。在无人值班的变电所，必要时过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。

对于升压变压器，过负荷保护应装设在主电源侧（低压侧）；对于降压变压器，双绕组变压器的过负荷保护装在高压侧。

5.1.6 过电流保护

图5-3 过电流保护基本原理图

当变压器外部发生短路，一次侧电流增加，过电流继电器接于电流互感器TA的二次侧，当流过它的电流大于动作电流后，比较环节电流元件有输出，经时间元件的延时后动作于发出跳闸命令，跳变压器两侧断路器。

5.1.7 低电压启动的过电流保护

图5-4 低电压启动过电流保护基本原理图

当变压器外部发生短路，一次侧电流增加，过电流继电器接于电流互感器TA的二次侧，当流过它的电流大于动作电流后，比较环节电流元件有输出，如果发生的是三相短路，则低电压继电器有输出，经时间元件的整定延时后动作于发出跳闸命令，跳变压器两侧断路器。

5.1.8 复合电压启动的过电流保护

图5-5 复合电压启动过电流保护基本原理图

当变压器外部发生短路，一次侧电流增加，过电流继电器接于电流互感器TA的二次侧，当流过它的电流大于动作电流后，比较环节电流元件有输出，如果发生的是三相短路，则低电压继电器有输出，两个继电器的输出给与门，经时间元件的整定延时后动作于发出跳闸命令，跳变压器两侧断路器。如果是不对称短路，则电流元件负序电压继电器有输出给与门，经时间原件的整定延时后动作于发出跳闸命令，跳变压器两侧断路器。

5.2 整定计算

5.2.1 瓦斯保护

轻瓦斯允许范围：250

重瓦斯允许范围：
根据变压器确定：轻瓦斯整定值250

重瓦斯整定值1

5.2.2 变压器纵差动保护

求各侧一次额定电流I_N1，变比TA和I _N2并确定基本侧。计算结果见表5-1

表 5-1 电流互感器变比选择及二次电流计算

数值名称	变压器各侧数值
	220kV侧	15.75kV侧
变压器一次额定电流A
电流互感器接线方式	△	△
电流互感器一次电流计算值A		9530.79
电流互感器标准变比
二次回路额定电流A

据计算结果确定220kV 侧为基本侧。

(2)确定制动线圈接法 由于15.75kV 侧外部短路电流最大，故制动线圈接在 15.75kV侧，还可以减小内部故障时的制动作用，从而降低故障时保护动作所需动作磁势，提高保护动作灵敏度。

(3)求保护在无制动情况下的动作电流

1.按躲过外部短路故障时的最大不平衡电流，整定式为

 

—可靠系数，取1.3

­—外部短路故障时最大短路电流，取短路计算变压器短路点K1的T=0S短路电流同期分量值7550A

—由于电流互感器计算变比与实际变比不一致引起的相对误差，取0.05

—由变压器分接头引起的相对误差，取

—电流互感器同型系数，取0.5

—非周期分量系数，取1.5，本次取2

2.按躲过变压器最大的励磁涌流，整定式为

 

—可靠系数，取1.3

—变压器的额定电流

—励磁涌流的最大倍数，260MVA的变压器，取近似4

按躲过电流互感器二次回路断线引起的差电流，整定式为

 

—可靠系数，取1.3

—变压器最大负荷电流。（不确定时，取变压器额定电流）

选取上面三者最大值

 

(4)确定差动线圈及平衡线圈的接法及匝数 220kV 侧为基本侧，其电流互感器二次侧直接接差动线圈，15.75kV接人平衡线圈后再接差动线圈。

求差动线圈匝数，首先求出基本侧二次动作电流为

 

由此，求得

 

取接近的整数匝，故取

则继电器动作电流为

 

保护装置实际动作电流为

 

15.75kV 侧平衡线圈匝数

 

取1匝

(5)计算由于整定匝数与计算匝数不同所产生的误差△f

 

小于 0.05，故不需要重新计算 set

(6)制动系数的计算。由于系单电源，故制动系数计算为

 

 

(7)确定制动线圈匝数。制动线圈可按下式计算

 

式中，n 为标准制动特性曲线的切线斜率，如无实际录取的制动特性曲线， 可取 n=0.9。取20匝

灵敏度校验为

 

满足灵敏度要求。

5.2.3 过负荷保护

整定计算

应躲过可能出现的过负荷电流

 

保护装置一次动作电流

 

—接线系数，取1；

—返回系数，取0.85

5.2.4 过电流保护

 

—可靠系数，取1.3

返回系数，取0.85

—变压器最大负荷电流。

可按以下情况考虑，并取最大值；

对并列运行的变压器，应考虑切除一台最大容量的变压器时，在其他变压器中出现的过负荷。当各台变压器容量相同时，计算式为

 

n—并列运行变压器的可能最少台数； —每台变压器的额定电流。

5.2.5 低电压启动的过电流保护

（1）按大于变压器的额定电流，整定式为

4

（2）按躲过正常运行时可能出现的最低工作电压整定，整定式为

 

—最低工作电压，一般取0.9UN

—可靠系数，取1.2

低电压继电器的返回系数，取1.15

（3）按躲过电动机自启动时的电压整定

 

取最大者

 

5.2.6 复合电压启动的过电流保护

（1）低电压动作值按以下条件整定：

 

—最低工作电压，一般取0.9UN

—可靠系数，取1.2

低电压继电器的返回系数，取1.15

实际中常按 0.6~0.7𝑈整定

 

（2）负序电压元件整定： 负序电压应该大于系统正常运行时出现的最大不平衡电压来整定，正常运行时的最大不平衡电压可以实测确定。一般负序电压元件的整定电压为：

 

所以后备保护负序电压为：

 

取15kV

（3）过电流保护整定 按变压器额定电流整定：

 

电流元件的动作电流：

 

（4）校验灵敏系数

灵敏系数为

 

（5）时间元件整定保护的第Ⅰ段一般不与相邻线路配合。保护第Ⅱ段一般与相邻线路的第Ⅰ段配合。第Ⅲ段与相邻线路（或变压器）第Ⅲ段配合，当灵敏度足够时，为了降低 第Ⅲ段动作时间，也可以与相邻线路第Ⅱ段配合整定。 当一次动作电流与下一级第一段瞬时电流速断保护配合时，限时电流速断的 动作时限为：

 

式中：为被保护线路下一级第一段瞬时电流速断保护装置的固有动作时间， 约 0.06～0.1s，有时可忽略不计；为时间级差。一般取 0.5s。 当动作电流与下一级第二段限时电流速断保护配合时，限时电流速断的动作 时限为：

 

式中：为被保护线路下一级第二段限时电流速断保护装置的动作时限；为时间级差，一般取 0.3s。 所以速断动作时间为 0s，II 段动作时间为 0.5s，过负荷时间通常设为 3s。

 

结 论

通过课程设计，把所学过的知识重新温习一遍，对本专业知识有了更深入的了解。本次课程设计根据任务书，结合原始资料，对继电保护进行设计的。主要包括短路电流计算、电压互感器的选择、发电机主保护、发电机后备保护、变压器主保护、变压器后备保护的整定计算及灵敏度校验。

通过设计中图纸的绘制，熟练掌握CAD制图软件的使用，并掌握查阅整理参考文献大的方法。在设计的过程中，对电力系统分析课程知识重新学习一遍并与本次设计相结合，不同与平日里从书本上学习知识的不求甚解，需要认真到没一个细节，每一次需要计算的地方，都格外注意，不能因为马虎而计算错误，影响了整篇设计。因为实践经验不足，遇到很多问题，在CAD制图过程中对于图纸的不理解，老师对我的每一次讲解都完美的解答了我的疑惑，让我知道自己专业方面许多不足，以后需要更加的努力。

通过这次课程设计，我理解和掌握了不少有关继电保护的知识，同时又要考虑很多与实际结合的问题，并且通过此次设计训练了我查资料的能力。与同学的深入交流想法和意见，还培养了我团队合作的精神。期间有无数问题让我头疼，通过一点一点地努力，一步一步脚踏实地的学习，慢慢的解开所缠绕我的问题，这个过程让人回味无穷。

参考文献

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[2] 周鹤良. 电气工程师手册. 中国电力出版社[M]， 2008.

[3]谢毓城. 电力变压器手册. 机械工业出版社[M]， 2014.

[4] 许正亚.发电厂继电保护整定计算及其运行技术[M].北京:中国水利水电出

版社,2009.

[5] 方万良 李建华 王建学. 电力系统暂态分析. 中国电力出版社, 1985.

[6] 姚春球.发电厂电气部分. 中国电力出版社, 2007.

[7] Bose B K.power Electronice and AC[M]. Drives. Prentice-Hall,2011

[8] J.Duncan Glover,Poert System Analysis and Design,China Machine,Press,2014

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