110KV线路距离保护的设计说明

1、下载可编辑大理学院课程设计报告题目： 110KV 线路距离保护的设计学院：专业：班级：姓名：学号：指导教师 ：设计时间 ：.专业 .整理 .下载可编辑设计原始资料1.1 具体题目如图 1.1 所示系统中 ，发电机以发电机 - 变压器组方式接入系统 ，最大开机方式为 4台机全开 ，最小开机方式为两侧各开1 台机，变压器 T5 和 T6 可能 2台也可能 1 台运行 。参数为 ：E115/3KV，X1 .G1X2.G1X1.G 2X 2.G218，X1.G 3X2.G3 X1.G4X 2.G410，,X0.T5 X0.T 640，LAB60km ， LBC40km ，线路阻抗 Z1Z2 0.4 k

2、m ， Z01.2km ，线路阻抗角均为 75 °，I A B. LmaxI CB.L max300A ，负荷功率因数角为30 °；T1T3T1T3T1T3T1T3G1G3G1G3G1G3G1G3T2T4T2T4T4，T4，变压器均装有快速差动保T2T2G4G4G2G4G2G4G2G2T5T5T5T6T5T6T6T6护。T1123T3B4ACG1G3T4T2AG4G2T5T6图 1.1 系统网路连接图.专业 .整理 .下载可编辑试对 1、2、3、4 进行距离保护的设计 。1.2 完成内容我们要完成的内容是实现对线路的距离保护和零序电流保护。距离保护是利用短路时电压 、电流同

3、时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。零序电流保护是指利用接地时产生的零序电流使保护动作的装置。在电缆线路上都采用专门的零序电流互感器来实现接地保护。摘要电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源。电力系统的运行要求安全可靠 、电能质量高 、经济性好 。但是 ，电力系统的组成元件数量多，结构各异 ，运行情况复杂 ，覆盖的地域辽阔 。 因此，受自然条件 、设备及人为因素的影响 ，可能出现各种故障和不正常运行状态.故障中最常见 ，危害最大的是各种型式的短路 。因此 ，通过短路计算得到并设定继电器动作的整定值是继电保护不可或缺的过程 。继电保护在电力系统中

4、的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性 ，最大限度地保证向用户安全供电。因此，继电保护是电力系统重要的组成部分 ，是保证电力系统安全可靠运行的不可缺少的技术措施.在.专业 .整理 .下载可编辑现代的电力系统中 ，如果没有专门的继电保护装置，要想维持系统的正常运行是根本不可能的 。这就要求继电保护装置必须具备以下基本任务是:自动、迅速、有选择性地仅将故障元件从电力系统中切除，并最大限度地保证其他无故障的部分迅速恢复正常运行；能对电气元件的不正常运行状态作出反应，并根据运行维护规范和设备承受能力动作，发出告警信号 ，或减负荷 ，或延时跳闸 ；条件许可时 ，可采取预定措施 ，尽

5、快地恢复供电和设备运行。关键词：继电保护整定计算距离保护零序电流保护二次回路.专业 .整理 .下载可编辑绪论1.1 概述继电保护装置是指安装在被保护元件上，反应被保护元件故障或不正常运行状态并作用于断路器跳闸或发出信号的一种装置。在电力系统运行中 ，外界因素 （如雷击 、鸟害等 ）、内部因素 （绝缘老化 ，损坏等 ）及操作等 ，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有：单相接地 ；三相短路 ；两相短路 ；两相接地短路 ；断线等。电力系统非正常运行状态有：过负荷 ，过电压 ，非全相运行 ，振荡，次同步谐振，同步发电机短时失磁异步运行等。电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生

6、故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障 ，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发生故障或危及其安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件 。继电保护的作用随着自动化技术的发展，电力系统的正常运行、故障期间以及故障前后的回复过程中 ，许多控制操作日趋高度自动化。这些控制操作的技术与装备大致可以分为两大类 ：其一是为保证电力系统正常运行的经济化和电能质量的自动化技术与装备 ，主要进行电能生产过程的连续自动调节，动作速度相对迟缓 ，调节稳定性高 ，把整个电力系统或其中的一部分作为调节对象，这就是通常理.专业 .整理 .下载可编辑解的 “电力系统自动化 （控制）

7、”。其二是当电网或电气设备发生故障，或出现影响安全运行的异常情况时，自动切除故障设备和消除异常情况的技术与设备，其特点是动作速度快 ，其性质是非调节性的 ，这就是通常理解的 “电力系统继电保护与安全自动装置 ”。电力系统继电保护 （ Power System Protection ）一词泛指继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统，包括继电保护的原理设计、配置、整定、调试等技术 ，也包括由获取电量信息的电压、电流互感器二次回路，经过继电保护装置到断路器跳闸线圈的一整套具体设备，如果需要利用通信手段传送信息 ，还包括通信设备 。继电保护的基本任务设计继电保护在电力系统中的主要作用是通过

8、预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性 ，最大限度地保证向用户安全供电·因此，继电保护是电力系统重要的组成部分 ，是保证电力系统安全可靠运行的不可缺少的技术措施.在现代的电力系统中 ，如果没有专门的继电保护装置，要想维持系统的正常运行是根本不可能的 。 这就要求继电保护装置必须具备以下基本任务是:一、自动、迅速、有选择性地仅将故障元件从电力系统中切除，并最大限度地保证其他无故障的部分迅速恢复正常运行二、能对电气元件的不正常运行状态作出反应，并根据运行维护规范和设备承受能力动作 ，发出告警信号 ，或减负荷 ，或延时跳闸三、条件许可时 ，可采取预定措施 ，尽快地恢复供电和设备运行。

9、继电保护的基本要求.专业 .整理 .下载可编辑对作用于跳闸的继电保护装置，在技术上有四个基本要求，即 “四性 ”：选择性、速动性、灵敏性和可靠性 。一、选择性保护装置动作时 ，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。二、速动性速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障。以提高电力系统并列运行的稳定性 ，减少用户在电压降低的情况下的工作时间，缩小故障元件的损坏程度。 因此，在发生故障时 ，应力求保护装置能迅速动作。基本规律是电压等级越高 ，切除越要快 ，一般 220KV 电压等级为0.2s, 10 35KV 电压等级为1.5s。三、灵敏性灵敏性

10、是指电气设一备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时 ，保护装置的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的保护范围内部发生故障时不论短路点的位置、短路的类型如何 ，都能敏锐感觉，正确反应 。四、可靠性可靠性是指继电保护装置在其保护区发生故障时，不拒动 ;而在其非保护区发生故障时不误动 。 继电保护装置的误动或拒动都会给电力系统造成严重的危害。因此 ，有很高的可靠性是非常重要的，在使用继电保护装置时，必须满足可靠性的要求 。.专业 .整理 .下载可编辑.专业 .整理 .下载可编辑目录第一章论证分析1距离保护分段具体的整定原则：11.2 零序电流保护各段具体的整定原则2第二

11、章系统分析32.1 运行方式的选择原则32.2 系统中各元件参数的换算42.3 画出系统等效电路图和原理图4第三章计算43.1 距离保护计算43.2 零序电流保护计算87.表格17第四章（自己负责的 ）输电线路故障分析与保护配置174.1 相间短路功率方向判别元件的接线方式174.2 阻抗继电器及其动作特性204.3 本章个人小结 -21第五章个人体会22第六章参考文献22.专业 .整理 .下载可编辑第一章论证分析距离保护分段具体的整定原则：1距离保护第一段的整定测量元件的整定阻抗ZIset =KIrel *LA-B*Z12距离保护第 II 段的整定a.分支电路对测量阻抗的影响：助增分支的情况

12、下 ：kb= 1+（ > 1）外汲分支的情况下 ：kb= 1+（ <1）b. II 段的整定阻抗 ：与相邻线路距离保护 I 段相配合 :ZIIset1 =k IIrel *(ZA-B +k b.min *Z Iset.z)与相邻变压器的快速保护相配合：ZIIset1 =k IIrel *(ZA-B+k b.min +Z t)(综上：取其中的较小者作为整定阻抗)c. 灵敏度校验 :Ksen= 1.25动作延时的整定 ：t II1 =t (x)2+ t.专业 .整理 .下载可编辑3 距离保护第 III 段的整定a. III 段的整定阻抗 ：按与相邻下级线路距离保护II 或 III 段配

13、合整定 ：ZIIIset1=K IIIrel （ZAB+K b.min *ZIIset2 ）按与相邻下级变压器的电流、电压保护配合整定 ：ZIIIset1=K IIIrel （ZAB+K b.min *Zmin ）按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定：ZL.min = =ZIIIset.1= *ZL.min （采用全阻抗特性 ）ZIIIset.1=（采用方向圆特性 ）（综上：取其中的较小者作为距离III 段的整定阻抗 ）b. 灵敏度校验作为近后备是 ，按本线路末端短路校验 ：Ksen(1)=1.5作为远后备是 ，按相邻设备末端短路校验：Ksen(2)=c. 动作延时的整定距离保护 III 段的动

14、作延时 ，应比与之配合的相邻设备保护动作延时大一个时间级差 t ，但考虑到距离II 段一般不经震荡闭锁 ，其动作延时不应小于最大的振荡周期（ 1.52s ）。.专业 .整理 .下载可编辑1.2 零序电流保护各段具体的整定原则1零序电流 I 段（速断）保护IIset=K Irel*3*I 0.max2零序电流 II 段保护a.III set.2= *IIset.1b. 校验灵敏度 ： Ksen =1.3 方向圆特性的绝对值比较动作方程Zm -? Zset ? Zset 当测量阻抗Zm 这样的动作区域以内时，就判断为区内故障 ，阻抗继电器给出动作信号 ；反之，为区外故障 ，阻抗继电器不动作 。第二

15、章系统分析2.1 运行方式的选择原则最大开机方式为 4 台机全开 ，最小开机方式为两侧各开一台机，变压器T5和T6可能 2台也可能 1台运行。2.2 系统中各元件参数的换算1 距离保护关系换算.专业 .整理 .下载可编辑ZAB=Z 1*LA-BZBC=Z 1*LB-CZIset1.2 =KIrel* Z ABZIset3.4 =KIrel* Z BC2零序电流保护关系换算X1*AB= X 2*AB=LA-B *Z1 =LA-B *Z2X0*AB=LA-B *Z0X1*BC= X 2*BC=L B-C*Z1=L B-C*Z2X0*BC= L B-C*Z 0第三章计算3.1 距离保护计算1为了快速

16、切除线路上的各种短路，线路 A-B 、B-C 应在何处配备三段式距离保护，各选用何种接线方式 ？各选用何种动作特性 ？答：应在 1、 2、 3、4 出配备三段式距离保护 ；选用接地距离保护接线方.专业 .整理 .下载可编辑式和相间距离保护接线方式；它们的 I、II 段选择具有方向特性的距离保护，III 段具有偏移特性的距离保护。2整定保护 14 的距离 I 段，并按照你选定的动作特性，在一阻抗复平面上画出个保护的动作区域。答：线路 AB 正序阻抗 ： ZAB=Z 1 *LA-B=0.4*60=24 线路 BC 正序阻抗 ：ZBC=Z 1*LB-C=0.4*40=16 保护 1、2 的距离保护

17、I 段：ZIset1.2 =K Irel *Z AB=0.85*24=20.4 保护 3、4 的距离保护 I 段：ZIset3.4 =K Irel *Z BC=0.85*16=13.6 保护 14 距离 I 段在复阻抗平面上的动作区域如下所示，圆周 1、2、3、4 分别对应保护 1、 2、 3、 4 距离 I 段的动作特性3整定值计算.专业 .整理 .下载可编辑保护 1的 II段：与相邻下级最短线路的保护3的I段相配合ZIIset.1 =K IIrel (ZA-B +Kb.min *ZIset.3)=0.75*(24+1*13.6)=28.2a. 与相邻变压器的快速保护相配合ZIIset.1

18、=KIIrel (ZA-B+K b.min *ZT)=0.75* （24+1*15 ） =29.25 取其中桥笑着为II 段整定值 ，即 ZIIset.1=28.2 校验：按本线路末端短路求灵敏系数为：Ksen = =1.175<1.25 （不满足要求 ）动作延时 ： tII1=t II3+ t=0.5+0.5=1s.专业 .整理 .下载可编辑保护2的 III段：按躲开最小负荷阻抗整定：Zmin = =190.5256 ZIIIset.2=155.3045 校验：本线路末端短路时的灵敏系数为：Ksen = =6.47>1.5 （满足要求 ）动作延时 ：t 2III=t+0=0.5

19、（s）保护 3的 III段：Zmin = =190.5256 Zset.3III=校验： Ksen= =11.42>1.5 （满足要求 ）动作延时 ：t3III=t+0=0.5 （ s）保护 1的 III段 5保护 3的III段一样a.本线路末端短路时的灵敏系数： Ksen（1）=校验：相邻原件末端短路时的灵敏系数：Ksen(2)=4.13>1.5 （满足要求 ）Ksen(3)=3.98>1.5 （满足要求 ）动作延时 ：t1III=t 3III+t=0.5+0.5=1 （s）t1III=t T+t=0+0.5=0.5 （s）t1III =maxt 1III， t 1III=

20、1 （ s）保护 4的II段：.专业 .整理 .下载可编辑a.与相邻夏季最短线路的保护2 的 I 段相配合 ：Zset.4II =K selII(ZB-C+Kb *Zset.2I )=0.75(16+20.4)=27.3( )b.与相邻变压器的快速保护相配合：Zset.4II =K relII (ZB-C+Kb *ZT)=0.75(16+15)=23.25( )去其中较小者 ：Zsel.4II=23.25( )校验：安本线路末端短路求灵敏系数Ksen= =1.45>1.2满足要求动作延时 ： t4II=t 2II+t=0.5+0.5=1 （s）III 段：Tset.4III=155.30

21、45( )校验：a.本线路末端短路Ksen(1) = =9.706531>1.5满足要求B.相邻原件末端短路Ksen(2) =4.13>1.5满足要求Ksen(3) =5.009823>1.5满足要求IIIIII,t4III（s）动作延时 ： t4=maxt 4=1III 段：.专业 .整理 .下载可编辑.专业 .整理 .下载可编辑3.2 零序电流保护计算1.画出所有原件权运行时的三序等值网络，并标注参数 。解： 先 求 出 线 路 的 参 数 ， 即LA-B=60KM ， X 1.AB=X 2.AB=60*0.4=24 ,X0.AB=60*1.2=72 ,L B-C =40

22、KM,X 1.BC=X 2.BC=40*0.4=16 ,X0.BC=40*1.2=48 ,所有原全运行是三序电压等值网络图如下：正序等值图 ：.专业 .整理 .下载可编辑负序等值图 ：零序等值图 ：2.所有原件全运行时 ，计算 B 母线发生单相接地短路和两相接地短路时的零序电.专业 .整理 .下载可编辑流分布。解：单相接地短路时 ，故障端口正序阻抗为 ：Z?1 =(X 1.AB+)/( X 1.BC+)=()/()=15.44 故障端口负序阻抗为 ：Z?2 =Z ?1=15.44 故障端口零序阻抗为 ：Z?0 =(+X 0.AB)/+X 0.BC)=(/(+48)=12.93 则复合序网等值图

23、如下所示：故障端口零序电流为 ： If0 =1.516KA在零序网中按照零序导纳进行非配零序电流从而得到此时流过保护1、4 出的零序电流非别为 ：I0.1=I f0*=0.225KA.专业 .整理 .下载可编辑I0.4= I f0*=0.311KA画出零序电流分布图如下所示：两相接地短路时 ，故障端口各序阻抗和单相接地短路时相同，即Z?1=Z ?2=15.44 Z?0=12.93 Z?2? ? Z?0=7.037故障端口郑旭电流为 ：If1 =2.954KA故障端口零序电流为 If0= I f1*=1.608KA同样的，流过保护1、4的零序电流分别为I0.1=0.242KA,I 0.4=0.3

24、34KA从而得到如下两图 ：.专业 .整理 .下载可编辑两相接地短路复合序网等值图3.分别求出保护1、 4 零序 II 段的最大 、最小分支系数 ：先求出保护 1 的分支系数 K1.b当 BC 段发生接地故障 ，变压器 5、6 有助增作用 ，如下图所示 ：.专业 .整理 .下载可编辑对于X1，当只有一台发电机变压器组运行时最大，有X1.max =X 0.T1+X0.AB=102，当两台发电机变压器组运行时X1 最小，有 X1.min =+X 0.AB=87 对于 X2，当 T5、 T6 只有一台运行时X2 最大，X2.max =40 ，当 T5、T6 两台权运行时 X2 最小，X2.min =

25、20 。因此保护 1 的最大分支系数 ：K1.bmax =1+=1+=6.1最小分支系数为 ：K1.bmin =1+=1+=3.175同样的分析求出保护4 的分支系数 K4.b当 AB 段发生接地故障时 ，T5、 T6 变压器有助增作用 ，如下图所示 ：.专业 .整理 .下载可编辑K4.b = =1+ =1+对于X1，当只有一台发电机变压器组运行时最大，有X1.max =X 0.T3+X0.BC=78;当两台发电机变压器组运行时X1 最小，有 X1.min =+X 0.BC=63 对于 X2，当 T5、 T6 只有一台运行时X2 最大，X2.max=40 ，当 T5 、T6，两台权运行时 X2

26、 最小，X2.min =20 。新词保护 4 的最大分支系数 ：K =1+=1+=4.9最小分支系数为 :K =1+=1+=2.575.专业 .整理 .下载可编辑Zset1 = Z set2= （）/()=8.438 = /=12.16 单相接地短路时 ，有If0=2.287KA从而求得流过保护3 的电流：I0.3= 0.4328 KA两相接地短路时 ，有 z2/ z 0=4.98正序电流 If1=4.948Ka从而求得流过保护3 的电流：I0.3=0.3836KA当所有元件全部运行时 ，设在母线A 处分别发生单相接地短路和两相接地短路，此时的复合序网也与母线B 处发生故障时类似 ：Zset1

27、 = Z set2= （）/()=10.9375 = /=12.798 单相接地短路时 ，有If0=1.915KA从而求得流过保护2 的电流：I0.2=0.281KA两相接地短路时有 ：.专业 .整理 .下载可编辑z2/ z0=5.897 正序电流 ：If1=3.944KA零序电流 ：If0 = ：If1 *=1.817KA从而求得流过保护2 的电流： I0.2=0.2667KA5.保护 1 整定计算1 零序 1 段：更具前面的分析结果 ，母线故障流过保护 1 的最大零序电流为 ：I =0.242KA, 故 1 段定值为 :II set.1= K I rel*3I为求保护 1 的零序 II 段

28、定值，则应先求出保护 3 零序 I 段定值，跟具前面分析可知：I0.3.max =0.4328KA保护 3 的零序 I 段定值为 ：IIset.3= K Irel*3I 0.3.max =0.85*3*0.4328=1.104KA2 零序 II 段： IIIset.1= *IIset.3=*1.104=0.261KA3 校验灵敏度：母线 B 接地短 路故障流过保护1 的最小 零序电 流：I0.1.min =0.225KA灵敏度系数 ：Ksen.1=2.5866.保护 4 整定计算1 零序 1 段：根据前面的分析结果 ，导线 B 故障流过保护 4 的最大零序电流为：I =0.334KA故 I 段

29、定值：IIset.4 = K Irel *3I .专业 .整理 .下载可编辑为求保护 4 的零序 2 段定值，则应求出保护 2 的零序 I 段定值，根据前面分析流过保护 2 的最大零序电流 ： I =0.281KA则保护 2 的零序 I 段定值为 ：IIset.2= K Irel*3I 2 零序 II 段： III=*II=*0.717=0.209KAset.4set.23 校验灵敏度：母线B 接地短路故障流过保护4 的最小零序电流为：I =0.311KA灵敏度系数 ：Ksen.4=4.464>1.5K4.b = =1+ =1+对于X1，当只有一台发电机变压器组运行时最大，有X1.max

30、 =X 0.T3+X0.BC=78当两台发电机变压器组运行时X1最小，有 X=+X 0.BC=63;1.min对于 X2，当 T5、 T6 只有一台运行时X2 最大，X2.max=40 ，当 T5 、T6，两台权运行时 X2 最小，X2.min =20 。新词保护 4 的最大分支系数 ：K =1+=1+=4.9最小分支系数为 :K =1+=1+=2.575.专业 .整理 .下载可编辑Zset1 = Z set2= （）/()=8.438 = /=12.16 单相接地短路时 ，有If0=2.287KA从而求得流过保护3 的电流：I0.3= 0.4328 KA两相接地短路时 ，有 z2/ z 0=

31、4.98正序电流 If1=4.948Ka从而求得流过保护3 的电流：I0.3=0.3836KA当所有元件全部运行时 ，设在母线A 处分别发生单相接地短路和两相接地短路，此时的复合序网也与母线B 处发生故障时类似 ：Zset1 = Z set2= （）/()=10.9375 = /=12.798 单相接地短路时 ，有If0=1.915KA.专业 .整理 .下载可编辑从而求得流过保护2 的电流：I0.2=0.281KA两相接地短路时有 ：z2/ z0=5.897 正序电流 ：If1=3.944KA零序电流 ：If0 = ：If1 *=1.817KA从而求得流过保护2 的电流： I0.2=0.266

32、7KA5.保护 1 整定计算1 零序 1 段：更具前面的分析结果 ，母线故障流过保护 1 的最大零序电流为 ：I =0.242KA, 故 1 段定值为 :II set.1= K I rel*3I为求保护 1 的零序 II 段定值，则应先求出保护 3 零序 I 段定值，跟具前面分析可知：I =0.4328KA保护 3 的零序 I 段定值为 ：IIset.3= K Irel*3I 2 零序 II 段： III=*II=*1.104=0.261KAset.1set.33 校验灵敏度：母线B 接地短 路故障流过保护1 的最小零序电流：I =0.225KA灵敏度系数 ：Ksen.1=2.5866.保护

33、4 整定计算1 零序 1 段：根据前面的分析结果 ，导线 B 故障流过保护4 的最大零序电流.专业 .整理 .下载可编辑为：I =0.334KA故 I 段定值：IIset.4 = K Irel *3I 为求保护 4 的零序 2 段定值，则应求出保护 2 的零序 I 段定值，根据前面分析流过保护 2 的最大零序电流 ： I =0.281KA则保护 2 的零序 I 段定值为 ：IIset.2= K Irel*3I 2 零序 II 段： III=*II=*0.717=0.209KAset.4set.23 校验灵敏度：母线B 接地短路故障流过保护4 的最小零序电流为：I =0.311KA灵敏度系数 ：

34、Ksen.4=4.464>1.57.表格零序 I段零序 II段灵敏度系数保护 10.61710.2612.586保护 40.2850.2094.464.专业 .整理 .下载可编辑第四章输电线路故障分析与保护配置4.1 相间短路功率方向判别元件的接线方式1、按相接线时存在动作的电压死区保护出口故障时例如：故障类型 为 k A(1) , k AB(2) , kCA(2) , k ( 3 )时， A 相功率方向继电器工作电压为零，出现动作死区改进：使用非故障相间电压参与比相，即采用 90 接线方式 （另以电压记忆消除三相出口短路电压死区 ）2、 90 接线方式 ：GJA(U BCGJB(U B

35、CGJC(UBC, I A ), I B ), I C )纯有功时 ，以上电压电流间相位差为90最大灵敏角为lm（电流滞后电压为正角度 ）90d为 GJ 内角.专业 .整理 .下载可编辑3、功率方向继电器的动作特性（ 1）三相正向短路故障三相对称 ，以 A 相为例分析 ：lm；j(90d )代入动作方程 ，有U j I j cos( d90) 090d90 )90得 动作条件：090（注意 0d 90）（ 2）两相正向短路故障（以 BC 相故障为例分析） I Ja0 ； GJa 不动作；I BI C与 I BCEBC 同相位，GJb， GJc 动作行为需具体分析Zd.专业 .整理 .下载可编辑a）近处故障 ：作出近处故障时电压电流