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三段式电流保护整定校验设计方案4篇
【篇一】三段式电流保护整定校验设计方案
继电保护原理课程设计报告
专 业：电气工程及其自动化
班 级：
电气1103
姓 名：
马春辉
学 号：
201109353
指导教师：
苏宏升
兰州交通大学自动化与电气工程学院
2014 年7月 12日
1 设计原始资料
1.1 具体题目
如图1.1所示网络，系统参数为=115/kV， =18Ω、=18Ω、=10Ω， ==50km、=30km、=60km、=40km、=30km，线路阻抗0.4Ω/km， =1.3、==1.15， =300A， =200A， =150A， =1.5， =0.85。试对线路进行三段式电流保护的设计。
图1.1 系统网络图
1.2 要完成的内容
本题完成对线路保护3进行三段式电流保护的设计。
2 分析课题的设计内容2.1 设计规程
2.1.1 主保护配置
选用三段式电流保护，经灵敏度校验可得电流速断保护不能作为主保护。因此，主保护应选用三段式距离保护。
2.1.2 后备保护配置
过电流保护作为后备保护和远后备保护。
3 短路电流计算
3.1 等效电路的建立
由已知可得,线路的总阻抗的计算公式为
(3.1)
其中：—线路单位长度阻抗；
—线路长度。
所以，将数据代入公式(3.1)可得各段线路的线路阻抗分别为
经分析可知，最大运行方式即阻抗最小时，则有三台发电机运行，线路、
运行，由题意知、连接在同一母线上，则
式中 —最大运行方式下的阻抗值；
最大运行方式等效电路如图3.1所示。
【篇二】三段式电流保护整定校验设计方案
课 程 设 计设计名称 三段式电流保护
课程名称 电力系统继电保护 .
专业年级 电气134 .
姓 名 刘亚会 .
学 号 2013011973 .
提交日期 20170111 .
成 绩 .
指导教师 何自立 许景辉 .
水利与建筑工程学院前言
《电力系统继电保护基础》作为电气工程与自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课后实验、课程设计等三个主要部分。在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特安排了本次课程设计。
在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为系统中各元件主要参数计算、正序，负序，零序等值阻抗图、系统潮流计算、动稳定计算、短路电流计算、继电保护方式的选择与整定计算等。其中短路电流的计算和继电保护方式的选择与整定计算是本设计的重点。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护基础》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。
【关键词】 继电保护 短路 等值阻抗 电流保护
目录
课 程 设 计 1
水利与建筑工程学院前言 1
前言 2
1设计原始资料 1
1.1 具体题目 1
2 设计要考虑的问题 2
2.1 设计规程 2
2.1.1 短路电流计算规程 2
2.1.2 保护方式的选取及整定计算 3
2.2 设计的保护配置 3
2.2.1 主保护配置 3
2.2.2 后备保护配置 3
3 短路电流计算 4
3.1 等效电路的建立 4
3.2 保护短路点及短路点的选取 5
3.3 短路电流的计算 5
3.3.1 最大运行方式短路电流计算 5
3.3.2 最小运行方式短路电流计算 5
4 保护的配合及整定计算 6
4.1 主保护的整定计算 6
4.1.1 动作电流的整定 6
总结 8
参 考 文 献 9
如图所示网络，过电流保护1、2、3的最大负荷电流分别为300、400、500A，，Ω/km， =1.2， =1.1， =1.15， =1.5， =0.85；
=40Km， =60Km, =72 。==0.5s， =1sΩ， =5 Ω。
图1.1 系统网络图
试对线路AB、BC的保护3、4进行电流保护的设计。
1.2要完成的内容
（1）保护的配置及选择；
（2）短路电流计算（系统运行方式的考虑、短路点的考虑、短路类型的考虑）；
（3）保护配合及整定计算；
（4）保护原理展开图及展开图的设计；
（5）对保护的评价。
2设计要考虑的问题2.1设计规程2.1.1短路电流计算规程在决定保护方式前，必须较详细地计算各短路点短路时，流过有关保护的短路电流， 然后根据计算结果，尽可能采用简单的保护方式。其计算步骤及注意事项如下。
（1）系统运行方式的考虑
除考虑发电厂发电容量的最大和最小运行方式外，还必须考虑在设备检修或故障切除的情况下，发生短路时流过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便计算保护的整定值和保护灵敏度。在需采用电流电压联锁速断保护时，还必须考虑系统的正常运行方式。
（2）短路点的考虑
求不同保护的整定值和灵敏度时，应注意短路点的选择。若要绘制短路电流、电压与距离的关系曲线，每一条线路上的短路点至少要取三点，即线路的始端、中点和末端三点。
（3）短路类型的考虑
相间短路保护的整定计算应取系统最大运行方式下三相短路电流，以作动作电流整定之用；
而在系统最小运行方式下计算两相短路电流，以作计算灵敏度之用。短路的计算选用三相短路或两相短路进行计算均可，因为对保护所取的残余而言，三相短路和两相短路的残余数值相同。
若采用电流电压连锁速断保护，系统运行方式应采用正常运行方式下的短路电流和电压的数值作为整定之用。
（4）短路电流列表
为了便于整定计算时查考每一点的短路时保护安装处的短路电流和，将计算结果列成表格。
流过保护安装处的短路电流应考虑后备保护的计算，即列出本线路各短路点短路时流过保护安装处的短路电流，还要列出相邻线路各点短路时流过保护安装处的短路电流。
计算短路电流时，用标幺值或用有名值均可，可根据题目的数据，用较简单的方法计算。
2.1.2保护方式的选取及整定计算采用什么保护方式，主要视其能否满足规程的要求。能满足要求时，所采用的保护就可采用；
不能满足要求时，就必须采取措施使其符合要求或改用其他保护方式。
选用保护方式时，首先考虑采用最简单的保护，以便提高保护的可靠性。当采用简单保护不能同时满足选择性、灵敏性和速动性要求时，则可采用较复杂的保护方式。
选用保护方式时，可先选择主保护，然后选择后备保护。通过整定计算，检验能否满足灵敏性和速动性的要求。
当采用的保护不能很好地满足选择性或速动性的要求时，允许采用自动重合闸来校正选择性或加速保护动作。
当灵敏度不能满足要求时，在满足速动性的前下，可考虑利用保护的相继动作，以提高保护的灵敏性。
在用动作电流、电压或动作时间能保证选择性时，不要采用方向元件以简化保护。
后备保护的动作电流必须配合，要保证较靠近电源的上一元件保护的动作电流大于下一元件保护的动作电流，且有一定的裕度，以保证选择性。
2.2设计的保护配置2.2.1主保护配置在满足线路灵敏度要求的情况下，选用三段式电流保护作为主保护。若灵敏度不满足要求时应选用三段式距离保护作为主保护。
2.2.2后备保护配置过电流保护作为本线路的近后备保护和相邻线路远后备保护。
3短路电流计算3.1等效电路的建立由已知可得,线路的总阻抗的计算公式为
其中：—线路单位长度阻抗；
—线路长度。
所以，将数据代入公式可得各段线路的线路阻抗分别为
0.440=16Ω
0.460=24Ω
保护3最大运行方式sh时阻抗最小时，有
==3+16=19Ω
对保护4最大运行方式即阻抗最小时，有
==3Ω
—最大运行方式下的阻抗值；
同理，对于保护3，最小运行方式即阻抗值最大，分析可知在只有和运行，相应地有
+=5+16=21Ω
对于保护4，最小运行方式即阻抗值最大，分析可知在只有运行，相应地有
=5Ω
由此可得最大运行方式等效电路如图所示，最小运行方式等效电路图如图所示。
最大运行方式等效电路图
最小运行方式等效电路图
3.2保护短路点及短路点的选取选取B、C点进行计算。
3.3短路电流的计算3.3.1最大运行方式短路电流计算在最大运行方式下流过保护元件的最大短路电流的公式为
式中 —系统等效电源的相电动势；
—短路点至保护安装处之间的阻抗；
—保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；
—短路类型系数、三相短路取1，两相短路取。
(1)对于保护3等值电路图如图3.1所示，母线C最大运行方式下发生三相短路电流保护的最大短路电流为
=1=0.497KA
对于保护4等值电路图如图3.1所示，母线B最大运行方式下发生三相短路电流保护的最大短路电流为
== 1.124KA
3.3.2最小运行方式短路电流计算在最小运行方式下流过保护元件的最小短路电流的公式为
式中 —系统等效电源的相电动势；
—保护安装处到系统等效电源之间的阻抗；
—短路点到保护安装处之间的阻抗。
所以带入各点的数据可以计算得到C点的的最小短路电流。
==0.411KA
所以带入各点的数据可以计算得到B点的的最小短路电流
==0.881KA
4保护的配合及整定计算4.1主保护的整定计算4.1.1动作电流的整定对保护3相应的速断整定值
整定原则：按照躲过本线路末端最大短路电流来整定。
=. =1.210.497=0.601
动作时限：
=0S
灵敏度校验：
最大保护范围：
/=()/0.4=41.47Km
>50%(灵敏度满足要求)
最小保护范围：
/==24.46Km
>15%(灵敏度满足要求)
对保护3相应的定时限过电流整定值
整定原则：按照大于本线路流过的最大负荷电流整定。
=1.014
灵敏度校验：
近后备：
50%(灵敏度满足要求)
最小保护范围：
/==21.51Km
>15%(灵敏度满足要求)
保护4的限时电流速断定值
整定原则：按照躲过下级线路电流速断保护的最大动作电流来整定。
=. =1.110.601=0.667
动作时限：
=0.5S
灵敏度校验：
= >1.3(灵敏度满足要求)
对保护4相应的定时限过电流整定值
=1200A=1.2KA
=2.43
动作时限：
={}+Δt=1S+0.5S=1.5S
灵敏度校验：
近后备：
=
【篇三】三段式电流保护整定校验设计方案
1、三段式电流保护的作用分别是什么？它们各自有什么优缺点？
答：瞬时电流速断保护作为本线路首端的主保护。它动作迅速、但不能保护线路全长。
限时电流速断保护作为本线路首段的近后备、本线路末端的主保护、相邻下一线路首端的远后备。它能保护线路全长、但不能作为相邻下一线路的完全远后备。
定时限过电流保护作为本线路的近后备、相邻下一线路的远后备。它保护范围大、动作灵敏、但切除故障时间长。
2、影响距离保护正确动作的因素有哪些？
答:(1)短路点的过渡电阻；
(2)保护安装处与短路点间的分支线；
(3)线路串补电容；
(4)保护装置电压回路断线；
(5)电力系统振荡。
3、图示单侧电源组成网络，线路、上均装设三段式电流保护，已知正常运行时最大负荷电流为120A；
的过电流保护的动作时限为2s。计算线路的三段式电流保护的动作电流、动作时限并校验保护的灵敏度。（保护I的可靠系数取1.2，II的可靠系数取1.1,III段的可靠系数取1.2，自启动系数取2.2）
解：
1、计算短路电流：
K1点的最大短路电流：
K1点的最小短路电流：
同理可以得到：
K2点的最大短路电流：
K2点的最小短路电流：
K3点的最大短路电流：
2、整定计算：
保护I段：
保护II段：
灵敏度校验：灵敏度不满足要求。
故应该考虑和相邻线路L2的II进行配合。
故L1的II动作电流为：
灵敏度校验：灵敏度满足要求。
动作时限整定：
保护III段：
按照最大的负荷电流进行整定计算：
校验灵敏度：
作为近后备：，灵敏度满足要求。
作为远后备：，灵敏度满足要求。
动作时限整定：
【篇四】三段式电流保护整定校验设计方案
第1章 输电线路保护配置与整定计算
重点 ：掌握110KV及以下电压等级输电线路保护配置方法与整定计算原则。
难点 ：保护的整定计算
能力培养要求：基本能对110KV及以下电压等级线路的保护进行整定计算。
学时：4学时
主保护：反映整个保护元件上的故障并能以最短的延时有选择地切除故障的保护称为主保护。
后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。
辅助保护：为补充主保护或后备保护的不足而增设的简单保护。
一、线路上的故障类型及特征：
相间短路（三相相间短路、二相相间短路）
接地短路（单相接地短路、二相接地短路、三相接地短路）
其中，三相相间短路故障产生的危害最严重；
单相接地短路最常见。相间短路的最基本特征是：故障相流动短路电流，故障相之间的电压为零，保护安装处母线电压降低；
接地短路的特征：
1、中性点不直接接地系统
特点是：
①全系统都出现零序电压，且零序电压全系统均相等。
②非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成，零序电流超前零序电压90°。
③故障线路的零序电流由全系统非故障元件、线路对地电容形成，零序电流滞后零序电压90°。显然，当母线上出线愈多时，故障线路流过的零序电流愈大。
④故障相电压（金属性故障）为零，非故障相电压升高为正常运行时的相间电压。
⑤故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小不相同。
因此中性点不直接接地系统中，线路单相故障可以反应零序电压的出现构成零序电压保护；
可以反应零序电流的大小构成零序电流保护；
可以反应零序功率的方向构成零序功率方向保护。
2、中性点直接接地系统
接地时零序分量的特点：
①故障点的零序电压最高，离故障点越远处的零序电压越低，中性点接地变压器处零序电压为零。
②零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。
③在电力系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。
④对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。
二、保护的配置
小电流接地系统（35KV及以下）输电线路一般采用三段式电流保护反应相间短路故障；
由于小电流接地系统没有接地点，故单相接地短路仅视为异常运行状态，一般利用母线上的绝缘监察装置发信号，由运行人员“分区”停电寻找接地设备。对于变电站来讲，母线上出线回路数较多，也涉及供电的连续性问题，故一般采用零序电流或零序方向保护反应接地故障。
对于短线路、运行方式变化较大时，可不考虑Ⅰ段保护，仅用Ⅱ段+Ⅲ段保护分别作为主保护和后备保护使用。
110KV输电线路一般采用三段式相间距离保护作为相间短路故障的保护方式，采用阶段式零序电流保护作为接地短路的保护方式。对极个别非常短的线路，如有必要也可以考虑采用纵差保护作为主保护。
注意：
1、在双侧电源的输电线路上，当反方向短路时，如果保护可能失去选择性的话，就应该增设方向元件，构成方向电流保护。
2、变压器——线路组接线时，将线路视为变压器绕组的引出线，不再单独设置保护。
3、保护的配置没有定则，只要能反应对象上可能出现的所有故障且满足保护的四个基本要求的方案都可以，最经济的方案就是最好的。无论那种保护，其灵敏度都应满足规程要求，否则应改换其它保护方式。
三、三段式电流保护的整定计算
1、瞬时电流速断保护
整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流
整定计算公式：
式中：
Iact——继电器动作电流
Kc——保护的接线系数
IkBmax——最大运行方式下，保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。
K1rel——可靠系数，一般取1.2～1.3。
I1op1——保护动作电流的一次侧数值。
nTA——保护安装处电流互感器的变比。
灵敏系数校验：
式中：
X1——线路的单位阻抗，一般0.4Ω/KM；
Xsmax——系统最大短路阻抗。
要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长，才允许使用。
2、限时电流速断保护
整定计算原则：
不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故：
式中：
KⅡrel——限时速断保护可靠系数，一般取1.1～1.2；
△t——时限级差，一般取0.5S；
灵敏度校验：
规程要求：
3、定时限过电流保护
定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备
以及相邻线路或元件的远后备。
动作电流按躲过最大负荷电流整定。
式中：
KⅢrel——可靠系数，一般取1.15～1.25；
Krel——电流继电器返回系数，一般取0.85～0.95；
Kss——电动机自起动系数，一般取1.5～3.0；
动作时间按阶梯原则递推。
灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。
式中：
Ikmin——保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最小运行方式下，两相相间短路电流。
要求：作近后备使用时，Ksen≥1.3～1.5
作远后备使用时，Ksen≥1.2
注意：作近后备使用时，灵敏系数校验点取本条线路最末端；
作远后备使用时，灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端；
4、三段式电流保护整定计算实例
如图所示单侧电源放射状网络，AB和BC均设有三段式电流保护。已知：1）线路AB长20km，线路BC长30km，线路电抗每公里0.4欧姆；
2)变电所B、C中变压器连接组别为Y，d11，且在变压器上装设差动保护；
3）线路AB的最大传输功率为9.5MW，功率因数0.9，自起动系数取1.3；
4）T1变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28欧；
5）系统最大电抗7.9欧，系统最小电抗4.5欧。试对AB线路的保护进行整定计算并校验其灵敏度。
解：
（1）短路电流计算
注意：短路电流计算值要注意归算至保护安装处电压等级，否则会出现错误；
双侧甚至多侧电源网络中，应取流经保护的短路电流值；
在有限系统中，短路电流数值会随时间衰减，整定计算及灵敏度校验时，精确计算应取相应时间处的短路电流数值。
B母线短路三相、两相最大和最小短路电流为：
=1590（A）
=1160（A）
C母线短路电流为：
E母线短路电流为：
整定计算
①保护1的Ⅰ段定值计算
工程实践中，还应根据保护安装处TA变比，折算出电流继电器的动作值，以便于设定。
最小保护范围的校验：
=3.49KM
满足要求
②保护1限时电流速断保护
按躲过变压器低压侧母线短路电流整定：
与相邻线路瞬时电流速断保护配合
=1.15×1.25×840
=1210A
选上述计算较大值为动作电流计算值，动作时间0.5S。
灵敏系数校验：
可见，如与相邻线路配合，将不满足要求，改为与变压器配合。
③保护1定限时过电流保护
按躲过AB线路最大负荷电流整定：
=501.8A
动作时限按阶梯原则推。此处假定BC段保护最大时限为1.5S，T1上保护动作最大时限为0.5S，则该保护的动作时限为1.5+0.5=2.0S。
灵敏度校验：
近后备时：
远后备时：
注意：不能作T1的远后备。
四、距离保护的整定计算
相间距离保护多采用阶段式保护,三段式距离保护整定计算原则与三段式电流保护基本相同.
1、相间距离Ⅰ段保护的整定
相间距离保护第Ⅰ段动作阻抗为：
可靠系数取0.8～0.85。
若被保护对象为线路变压器组，则动作阻抗为：
如果整定阻抗角与线路阻抗角相等，则保护区为被保护线路全长的80%～85%。
2、相间距离Ⅱ段保护的整定
相间距离Ⅱ段应与相邻线路相间距离第Ⅰ段或与相邻元件速动保护配合。
①与相邻线路第Ⅰ段配合
动作阻抗为：
式中：
Kbmin——最小分支系数。
KⅡrel——可靠系数，一般取0.8。
关于分支系数：
助增分支（保护安装处至故障点有电源注入，保护测量阻抗将增大）
B、汲出分支（保护安装处至故障点有负荷引出，保护测量阻抗将减小。）
Znp1——引出负荷线路全长阻抗
Znp2——被影响线路全长阻抗
Zset——被影响线路距离Ⅰ段保护整定阻抗
汲出系数是小于1的数值。
C、助增分支、汲出分支同时存在时
总分支系数为助增系数与汲出系数相乘。
例题：分支系数计算
已知，线路正序阻抗0.45Ω/KM ，平行线路70km、MN线路为40km，距离Ⅰ段保护可靠系数取0.85。M侧电源最大阻抗ZsM.max=25Ω、最小等值阻抗为ZsM.min=20Ω;N侧电源最大ZsN.max=25Ω、最小等值阻抗分别为ZsN.min=15Ω，
试求MN线路M侧距离保护的最大、最小分支系数。
解：
（1）求最大分支系数
最大助增系数：
最大汲出系数：
最大汲出系数为1。
总的最大分支系数为：
（2）求最小分支系数
最小助增系数：
=2.52
最小汲出系数：
总分支系数：
②与相邻元件的速动保护配合
灵敏度校验：
要求：≥1.3～1.5
若灵敏系数不满足要求，可与相邻Ⅱ段配合，动作阻抗为
动作时间：
3、相间距离Ⅲ段保护的整定
整定计算原则：按躲过最小负荷阻抗整定
①按躲过最小负荷阻抗整定
可靠系数取1.2～1.3；
全阻抗继电器返回系数取1.15～1.25。
若测量元件采用方向阻抗继电器：
Ψlm——方向阻抗继电器灵敏角
Ψld——负荷阻抗角
②灵敏度校验
近后备时：
要求≥1.3～1.5
远后备时：
要求≥1.2
注意：以上动作阻抗为一次侧计算值，工程实践中还应换算成继电器的整定值：
五、阶段式零序电流保护的整定
三段式零序电流保护原理接线图
1、零序电流速断保护
与反应相间短路故障的电流保护相似，零序电流保护只反应电流中的零序分量。躲过被保护线路末端接地短路时，保护安装处测量到的最大零序电流整定。
由于是保护动作速度很快，动作值还应与“断路器三相触头不同时闭合”、“非全相运行伴随振荡”等现象产生的零序电流配合，以保证选择性。按非全相且振荡条件整定定值可能过高，灵敏度将不满足要求。
措施：通常设置两个速断保护，灵敏Ⅰ段按条件①和②整定；
不灵敏Ⅰ段按条件③整定。在出现非全相运行时闭锁灵敏Ⅰ段。
2、限时零序电流速断保护
基本原理与相间短路时阶段式电流保护相同，不再赘述。当灵敏度不满足要求时：可采用与相邻线路的零序Ⅱ段配合，其动作电流、动作时间均要配合。
3、零序过电流保护
动作电流整定条件：
①躲过下级线路相间短路时最大不平衡电流
②零序Ⅲ段保护之间在灵敏度上要逐级配合