35KV电网的微机继电保护设计(共70页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上引 言电力系统在运行中，可能出现各种故障和不正常运行状态。最常见同时也是最危险的故障是各种类型的短路，其中包括相间短路和接地短路。此外，还可能发生输电线路断线，旋转电机、变压器同一相绕组的匝间短路等，以及由上述几种故障组合而成的复杂故障。随着电子技术和计算机技术的发展，电力系统的继电保护也突破了传统的继电保护形式，出现了以微处理器为核心的微机保护。现在微机保护的技术已日趋成熟。本次设计题目是：35KV电网的微机继电保护设计。设计的主要内容是对35KV电网进行常规继电保护的配置和整定并进行微机保护配置。设计中的整定原则及原理是通用的，但是，由于继电保护的形式和原理在不断

2、更新，因而，整定也有发展变化。应当指出，继电保护整定是一项系统工程，要依据系统结构的不同，运行方式的不同在满足继电保护“四性”的前提下采取最佳方案。论文中主要介绍了在35KV线路中微机保护的应用及继电保护的基本原理。内容主要包括：线路过流保护、距离保护的配置与整定，绝缘监视装置在小接地电流系统中的应用，以及自动重合闸的设计。本次设计由杨炳元老师担任我们小组的指导教师。设计过程中，得到了杨炳元老师及电力系其他老师的悉心指导，在此表示衷心的感谢。由于本人所学理论知识和实践经验所限，编写时间仓促，论文中难免有缺点和错误，敬请老师批评指正。 第一章 绪 论1.1 继电保护的概念和内容1.1.1 继电保

3、护的概念当电力系统中的电力元件（如发电机，线路等）或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时，需要有向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施、勇于保护电力元件的成套硬件设备，一般通称为继电保护装置；勇于保护电力系统的，则通称为电力系统安全装置。1.1.2 继电保护的基本内容：对被保护对象实现继电保护，包括软件和硬件两部分内容：（1）确定被保护对象在正常运行状态和拟进行保护的异常或故障状态下 ，有哪些物理量发生了可供进行状态判别的量、质或量与质的重要变化，这些用来进行状态判别的物理量，称为故障量或起动

4、量；（2）将反映故障量的一个或多个元件按规定的逻辑结构进行编排，实现状态判别，发出警告信号或断路器跳闸命令的硬件设备。 1、故障量。用于继电保护状态判别的故障量，随被保护对象而异，也随所处电力系统周围的条件而异。使用的最为普遍的是工程电气量。而最基本的是通过电力元件的电流和所在母线的电压，以及由这些量演绎出来的其它量，如功率、相序量、阻抗、频率等从而构成电流保护、电压保护、阻抗保护、频率保护等。例如，对于发电机，可以实现检测通过发电机绕组两端的电流大小是否相等、相位是否相反，来判定定子绕组是否发生了短路故障；对于变压器，也可以用同样的判据来实现绕组的短路故障保护，这种方式叫电流差动保护，是 电

5、力元件最基本的一种保护方式；而复杂的网络中。除电流大小外，还必须配以母线电压的变化进行综合的判断，才能实现线路保护，而最为常用的是可以正确地反映故障点到继电白狐装置安装处电气距离的距离保护。对于主要输电线路，还借助连接两侧变电所的通信通道相互传输继电保护信息，来实现对线路的保护。近年来，又开始研究利用故障初始过程暂态量作为判据的线路保护。对于电力系统安全自动装置，简单的例如以反映母线电压的频率绝对值下降或频率变化为负来判断电力系统是否已开始走向频率崩溃；复杂的则在一个处所设立中心站，通过通信通道连续收集相关变电所的信息。进行综合判断，及时向相应变电所发出操作指令，以保证电力系统的安全运行。 2

6、、硬件结构硬件结构又叫装置。硬件结构中，有反映一个或多个故障量而动作的继电器元件，组成逻辑回路的时间元件和扩展输出回路数的中间元件等，在二十世纪五十年代及以前，它们差不多都是用电磁型的机械元件构成，随着半导体器件的发展，陆续推广了利用整流二极管构成的整流元件和由半导体分立元件组成的装置。70年代以后，利用集成电路构成的装置在电力系统继电保护中得到了广泛运用。到80年代微型机在安全自动装置和继电保护装置中逐渐应用。随着新技术、新工艺的采用，继电保护硬件设备的可靠性，运行维护方便性也不断得到提高。目前，是多种硬件结构并存的时代。1.2继电保护的作用电力系统运行要求安全可靠。但是，电力系统的组成元件

7、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(如雷击、倒塔、内部过电压或运行人员误操作等)，电力系统会发生各种故障和不正常运行状态。最常见、危害最大的故障是各种形式的短路。故障造成的很大的短路电流产生的电弧使设备损坏。从电源到短路点间流过的短路电流引起的发热和电动力将造成在该路径铀F故障元件的损坏。靠近故障点的部分地区电压大幅度下降，使用户的正常工作道到破坏或影响产品质量。破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使该系统瓦解和崩溃。所谓不正常运行状态是指系统的正常工作受到干扰，使运行参数偏离正常值，如一些设备过负荷、系统频率或某些地区电压异常、系统

8、振荡等。故障和不正常运行情况常常是难以避免的，但事故却可以防止。电力系统继电保护装置就是装设在每一个电气设备亡，用来反映它们发生的故障和不正常运行情况，从而动作于断路器跳闸或发出信号的一种有效的反事故的自动装置。它的基本任务是：自动、有选择性、快速地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件损坏程度尽可能降低，并保证该系统相故障部分迅速恢复正常运行。反映电气元件的；正常运行状态，并依据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出信号、减负荷或延时跳闸应该指出，要确保电力系统的安全运行除了继电保护装置外，还应该设置电力系统安全自动装置。后者是着眼于事故后和系统不正常运行情况的紧急处理，以防止电力系统大面

9、积停电和保证对重要负荷连续供电及恢复电力系统的正常运行例如自动重合闸、备用电源自动投入、自动切负荷、快关汽门、电气制动、远方切机、在技选定的开关上实现系统解列、过负荷控制等。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。为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全监控系统，它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施控制。这样才能更进一步地确保电力

10、系统的安全运行。1.3电力系统继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。1.3.1选择性：继电保护选择性是指在对系统影响可能最小的处所，实现断路器的控制操作，以终止故障或系统事故的发展。例如：对于电力元件的继电保护，当电力元件故障时，要求最靠近的故障点的断路器动作断开系统供电电源；而对于振荡解列装置，则要求当电力系统失去同步运行稳定性时，在解列后两侧系统可以各自安全的同步运行的地点动作于断路器，将系统一分为二，以终止振荡，等等 电力元件继电保护的选择性，除了决定于继电保护装置本身的性能外，还要求满足：由电源算起，愈靠近故障点的故障

11、，启动值愈小，动作时间愈短，并在上下级之间有适当的裕度。要具有后备保护的作用，如果最靠近故障点的断路器拒动，能由相邻的电源恻继电保护动作将故障断开1.3.2速动性：是指快速地切除故障，以提高电力系统并列运行稳定，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及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，切除故障。继电保护快速动作可以减轻故障元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成功率，并特别有利于故障后的电力系统同步运行的稳定性。快速切除线路与母线的短路故障，是提高电力系统暂态稳定的重要手段。1.3.3灵敏度：继电保护灵敏性是指继电保护对设计规定要求动作的故障及异常状态能

12、够可靠地动作的能力。故障时通入装置的故障量和给定的装置动作值之比，称为继电保护的灵敏系数。它是考核继电保护灵敏性的具体指标。在一般的继电保护设计与运行规程中，对它都有具体的规定要求。 继电保护愈灵敏，愈能可靠地反应要求动作的故障或异常状态；但同时，也愈易于在非要求动作的其他的情况下产生误动作，因而与选择性有矛盾，需要协调处理。1.3.4可靠性：是指在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反应的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动）。而在不属于该保护动作的其它任何情况下，则不应该动作（即不误动）。可靠性取决于保护装置本身的设计、制造、安装、运行维护等因素。一般来说，保护装置的组成元件质量越好、接

13、线越简单、回路中继电器的触点和接插件数越少，保护装置就越可靠。同时，保护装置的恰当的配置与选用、正确地安装与调试、良好的运行维护。对于提高保护的可靠性也具有重要的作用。保护的误动和拒动都会给电力系统造成严重的危害，在保护方案的构成中，防止保护误动与防止其拒动的措施常常是互相矛盾的。由于电力系统的结构和负荷性质不同，误动和拒动的危害程度有所不同，因而提高保护装置的可靠性的着重点在很多情况下也应有所不同。例如，系统有充足的旋转备用容量、各元件之间联系十分紧密的情况下，由于某一元件的保护装置误动而给系统造成的影响较小；但保护装置的拒动给系统在成的危害却可能很大。此时，应着重强调提高不误动的可靠性。又

14、如对于大容量发电机保护，应考虑同时提高不拒动的可靠性和不误动的可靠性。在某些文献中称不误动的可靠性为“安全性”，称不拒动和不会非选择动作的可靠性为“可信赖性”。对继电保护装置的四项基本要求是分析研究继电保护的基础。与此同时，电子计算机特别是微型计算机技术的发展，各种微机型继电保护装置也应运而生，由于微机保护装置具有一系列独特的优点，这些产品问世后深受用户青睐电流。.1.4 微机继电保护1.4.1 微机保护的现状传统的继电保护装置，调试工作量很大，尤其是一些复杂的保护. 微机具有高速运算、逻辑判断和记忆能力，微机保护是通过软件程序实现的，具有极大的灵活性，也因而微机保护可以实现很复杂的保护功能，

15、也可以实现许多传统保护模式无法实现的新功能。目前，微机保护的平均无故障时间长达十万小时以上，这说明了微机保护是十分可靠的。微机保护经过近20年的应用、研究和发展，已经在电力系统中取得了巨大的成功，并积累了丰富的运行经验，产生了显著的经济效益，大大提高了电力系统运行管理水平。近年来，计算机软硬件技术、网络通信技术、自动控制技术及光电子技术日新月异的进步，现代电力系统不断发展的新形势，对微机保护技术的发展提出了许多新的课题及挑战。文章对现代微机保护软硬件技术的发展及设计进行了深入分析和阐述，提出了新的设计思路和解决问题的新概念新方法。特高压输电线和直流输电在国内的建设、大容量紧凑型输电技术的应用、

16、FACTS技术的发展，变电站自动化技术的成熟以及集成智能化电力设备（智能开关及组合电器）、电子或光电式互感器的投入运行都对微机保护技术的发展提出了新的课题，他们对保护运行的可靠性、抗干扰能力、快速性、灵敏性，保护的构成方式，保护动作行为的改进，保护装置的高速通信能力以及保护新原理研究等方面提出了更高的要求。在新的硬件和软件基础上，这些性能需求能够得到更好的满足和实现。微机保护在现场的普遍应用已经为现场继电保护人员带来了无可比拟的优越性，不仅保护的正确动作率大大提高，而且由于其调试的方便性使调试工作量大为减少，从而缩短了调试时间。然而，实现装置内部100%的实时状态监视和自检，特别是加强对装置内

17、部薄弱部位的监视以及实现装置的全自动化测试，不仅是继电保护装置安全稳定运行的要求，更是现场继电保护工作者不断追求的目标。1.4.2 微机继电保护装置的特点维护调试方便：目前国内大量使用的整流型或晶体管型继电保护装置的调试工作量很大，尤其是一些复杂保护，例如距离保护，调试一套常常需要一周，甚至更长的时间。究其原因，这类保护装置是布线逻辑的，保护的每一种功能都有相应的硬件器件和连线来实现。为确认保护装置是否完好，就需要把所具备的各种功能通过模拟试验来校核一遍。微机保护则不同，它的硬件是一台计算机，各种复杂的功能是由相应的软件来实现的。换言之，它是一个只会做几种单调的、简单操作的硬件，配以软件，把许

18、多简单操作组合完成各种复杂功能的。因而只要用几个简单的操作就可以 检验微机的硬件是否完好。或者说如果微机硬件有故障，将会立即表现出来，如果硬件完好，对于以成熟的软件，只要程序和设计时一样（这很容易检查），就必然会达到设计的要求，用不着逐台作各种模拟试验来检验每一种功能是否正确。实际上如果经检查，程序和设计时的 完全一样，就相当于布线逻辑的保护装置的各种功能已被检查完毕。一般微机保护装置都具有自检功能，对硬件各部分和存放在EPROM中的程序不段进行自动检测，一旦发现异常会发出警报。通常只要接上电源后没有警报，就可确认装置完好。所以对微机保护装置可以说几乎不用调试，从而大大减轻了运行维护的工作量。

19、可靠性高：计算机在程序指挥下，有极强的综合分析和判断能力，因而它可以实现常规保护很难办到的自动纠错，即自动地识别和排除干扰，防止由于干扰而造成的误动作。另外，它有自诊断能力，能够自动检测出本身硬件的异常部分，配合多重化可以有效地防止拒动，因此可靠性很高。易于获得附加功能：应用微型计算机后，如果配置一个打印机，或者其它显示设备，可以在系统发生故障后提供多种信息。例如保护各部分的动作顺序和动作时间记录，故障类型和相别及故障前后电压和电流的波形记录等。还可以提供故障点的位置。这将有助于运行部门对事故的分析和处理。灵活性大：由于计算机保护的特性主要有软件决定，因此，只要改变软件就可以改变保护的特性和功

20、能。从而可灵活地适应电力系统运行方式的变化。保护性能得到很好改善：由于计算机的应用，使很多原有型式的继电保护中存在的技术问题，可找到新的解决办法。例如对接地距离的允许过度电阻的能力，距离保护如何区别振荡和短路等问题都以提出许多新的原理和解决办法。保护装置体积缩小：一套微机保护装置，可以实现多种保护功能，例如一套LFP-901A微机保护装置有3个独立的CPU可以实现距离保护、零序保护、自动重合闸等功能。因此在组屏时，体积要缩小，便于现场的按装维护。第二章 参数计算2.1 元件参数计算的原则2.1.1标幺值参数计算需要用到标幺值或有名值，在实际的电力系统中，各元件的电抗表示方法不统一，基值也不一样

21、。如发电机电抗，厂家给出的是以发电机额定容量和额定电压为基值的标幺电抗Xd（%）；而输电线路电抗，通常是用有名值。在标幺制中，单个物理量均用标幺值来表示，标幺值的定义如下：标幺值=实际有名值（任意单位）/基准值（与有名值同单位）显然，同一个实际值，当所选的基准值不同是，其标幺值也不同。所以当诉说一个物理量的标幺值是，必须同时说明起基准值多大，否则仅有一个标幺值是没意义的。当选定电压、电流、阻抗、和功率的基准值分别为、和时,相应的标幺值为: (2-1) (2-2) (2-3) (2-4)使用标幺值,首先必须选定基准值.电力系统的各电气量基准值的选择,在符合电路基本关系的前提下,原则上可以任意选取

22、。四个物理量的基准值都要分别满足以上的公式。因此，四个基准值只能任选两个，其余两个则由上述关系式决定。至于先选定哪两个基准值，原则上没有限制；但习惯上多先选定和。这样电力系统主要涉及三相短路的, 可得: （2-5） （2-6）和原则上选任何值都可以，但应根据计算的内容及计算方便来选择。通常多选为额定电压或平均额定电压。可选系统的或某发电机的总功率；有时也可取一整数，如100、1000MVA等。2.1.2标幺值的归算 精确的计算法，再标幺值归算中，不仅将各电压级参数归算到基本级，而且还需选取同样的基准值来计算标幺值。1）将各电压级参数的有名值按有名制的精确计算法归算到基本级，再基本级选取统一的电

23、压基值和功率基值。2）各电压级参数的有名值不归算到基本值而是再基本级选取电压基值和功率基值后将电压基值向各被归算级归算，然后救灾各电压级用归算得到的基准电压和基准功率计算各元件的标幺值。近似计算：标幺值计算的近似归算也是用平均额定电行计算。标幺值的近似计算可以就在各电压级用选定的功率基准值和各平均额定电压作为电压基准来计算标幺值即可。结合本网络采用精确计算法。选取基准值：SB =10MVA ,UB=35KV 2.2 元件参数的具体计算取=10MVA =35KV 为基准 COS= 0.8 = 0.2 = =122.5 =35= 5.73KV =164.96A发电机参数：= = 0.2= 1.27

24、 = /= 1.27= 0.39= 0.24= 1.52 = /=1.52= 0.46变压器参数：变压器、： = = = 0.19 = 0.19=23.28 = = 23.28变压器： = = 0.16 = = 0.16122.5 = 19.6变压器： = = 0.4 = 0.4122.5 = 49线路参数：正序：线路 、根据LGJ-185的计算直径为19mm ，可求得b = 2.83Y= jbl = j2.8340= j113.2(s)R= 0.1740 = 6.8 X=0.440=16= Z /= 0.056 + j0.131 = 0.14266.98线路：Y= jbl = j2.8356

25、= j158.48(s)R= 0.1756 = 9.52 X= 0.456=22.4= Z /= 0.078 + j0.18 = 0.19966.98线路Y= jbl = j2.8318= j50.94(s)R= 0.1718 = 3.06 X= 0.418 = 7.2= Z /= 0.025+ j0.06 =0.06566.98零序：线路 、R= 0.5140 = 20.4 X=1.440=56= Z /=0.48669.99 线路：R= 0.5156 = 28.56 X= 1.456=78.4= Z /= 0.6869.99线路R= 0.5118 = 9.18 X=1.418 = 25.2

26、= Z /= 0.02269.99第 三 章 输电线路上CT、PT配置与选择3.1 CT、PT的作用及选择3.1.1电流互感器电流互感器的作用：1、电流互感器将高压回路中的电流变换为低压回路中的小电流，并将高压回路与低压回路隔离，使他们之间不存在电的直接关系。2、额定的情况下，电流互感器的二次侧电流取为5A，这样可使继电保护装置和其它二次回路的设计制造标准化。3、保护装置和其它二次回路设备工作于低电压和小电流，不仅使造价降低，维护方便，而且也保证了运行人员的安全。电流互感器二次回路必须有一点接地，否则当一，二次击穿时，造成威胁人身和设备的安全。电流互感器的选择和配置1、型号：电流互感器的型号应

27、根据作用环境条件与产品情况选择。2、 一次电压： Ug=UnUg-电流互感器安装处一次回路工作电压Un-电流互感器的额定电压3、一次回路电流：I1nIgmaxIgmax电流互感器安装处一次回路最大电流I1n电流互感器一次侧额定电流。4、准确等级：用于保护装置为0.5级，用于仪表可适当提高。 5、二次负荷：S2SnS2-电流互感器二次负荷Sn-电流互感器额定负荷输电线路上CT的选择：电流互感器的选择须根据以下条件选择：（1）一次回路电压： （2）一次回路电流： （3）准确等级：1所以对CT的选择如下： 由于流过每个断路器的Igmax 都一样，所以它们的型号也一样 Igmax = =1.25 Ig

28、max =1.25103.10=128.88A 标准电流互感器的二次额定电流为5A 根据工厂常用电气设备手册选择型号 LB635 变比为300/5 3.1.2 电压互感器电压互感器的作用1、电压互感器的作用是将一次侧高电压成比例的变换为较低的电压，实现了二次系统与一次系统的隔离，保证了工作人员的安全。2、电压互感器二次侧电压通常为100V,这样可以做到测量仪表及继电器的小型化和标准化。电压互感器的配置原则：1、型式：电压互感器的型式应根据使用条件选择，在需要检查与监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有三绕组的单相互感器组。2、一次电压的波动范围：1.1UnU10.9Un3、二

29、次电压：100V 4、准确等级：1电压互感器应在哪一准确度等级下工作，需根据接入的测量仪表.继电器与自动装置及设备对准确等级的要求来确定。5、二次负荷：S2Sn根据上述原则对电压互感器进行选择因为线路的电压等级为35KV 型号为JDX735 初级绕组35000/变比为。3.2 变压器中性点接地原则系统中变压器中性点是否接地运行的原则是，应该尽量保持变电站零序阻抗基本不变，以保持系统中零序电流分布不变，并使零序电流电压保护有足够的灵敏度和变压器不致于产生过电压危险。1电源端的变电站只有一台变压器时，其变压器的中性点应直接接地。2变电站有两台变压器时，应只将一台变压器中性点直接接地运行，当该变压器

30、停运时，再将另一台中性点不接地的变压器改为中性点直接接地运行。3双母线运行的变电站有三台和以上变压器时，应按两台变压器中性点直接接地运行，并把它们分别接在不同的母线上。当其中一台中性点直接接地变压器停运时，应将另一台中性点不接地变压器改为直接接地运行。4低电压侧无电源的变压器中性点应不接地运行，以提高保护的灵敏度和简化保护接线。5对于其他由于特殊原因不满足上述规定者，应按特殊情况来处理6选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成为中性点不接地系统根据上述原则对变压器的中性点的接地方式进行选择：变压器 通过消弧线圈接地变压器 不接地第四章 短路计算4.1 短路的概述短路是电力系统最常见的故

31、障。所谓短路，是指一切不正常的相与相或中性点接地系统中相与地之间的短路。4.1.1 短路的后果短路故障对电力系统的正常运行会带来严重后果，主要表现在如下几方面。(1) 短路故障使短路点附近的某些支路中流过巨大的短路电流（大容量系统中可达数万或数十万安培），产生的电动力效应可能使电气设备变形或损坏。(2) 巨大短路电流的热效应可能烧坏设备。(3) 短路时短路点的电压比正常运行时低，如果是三相短路，则短路点的电压为零。这必然导致整个电网电压大幅度的下降，可能使部分用户的供电受到破坏，接在网络中的用电设备不能正常工作。如在用电设备中占有很大比重的异步电动机，其电磁转矩与电压的平方成正比，当电压下降幅

32、度较大时，电动机将停止转动，在离短路点较远的电动机，因电压下降幅度较小而能继续运转，但它的转速将降低，导致产生废，次产品。此外，由于电压下降，转速降低，而电动机拖动的机械负载又未变化，电动机绕组将流过较大的电流，如果短路持续时间较长，电动机必然过热，使绝缘迅速老化，缩短电动机的寿命。(4) 影响电力系统运行的稳定性在由多个发电机组成的电力系统中发生短路时，由于电压大幅度下降，发电机输出的电磁功率急剧减少，如果由原动机供给的机械功率来不及调整，发电机就会加速而失去同步，使系统瓦解而造成大面积停电，这是短路造成的最严重，最危险的后果。(5) 对通信干扰4.2 短路计算的意义4.2.1 短路计算的目

33、的短路故障对电力系统正常运行的影响很大，所造成的后果也十分严重，因此在系统的设计，设备选择以及系统运行中，都应着眼于防止短路故障的发生，以及在短路故障发生后要尽量限制所影响的范围。短路的问题一直是电力技术的基本问题之一，无论从设计，制造，安装，运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的产生和变化规律，掌握分析计算短路电流的方法。针对本次设计，短路电流计算的主要目的是：继电保护的配置和整定。系统中应配置哪些继电保护以及保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分，并要作多种运行方式的短路计算。电力工程中，

34、计算短路电流的目的还很多，不可能一一列举，如确定中性点的接地方式，验算接地装置的接触电压和跨步电压，计算软导线的短路摇摆，计算输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等都需要计算短路电流。综上所述，对电力系统短路故障进行计算和分析是十分重要的。无论是电力系统的设计，或是运行和管理，各环节都免不了对短路故障的分析和计算。4.2.2 计算短路电流的基本程序短路电流计算是电力系统基本计算之一，一般采用标幺制进行计算。对于已知电力系统结构和参数的网络，短路电流计算的主要步骤如下：（1） 制定等值网络并计算各元件在统一基准值下的标幺值。（2） 网络简化。对复杂网络消去电源点与短路点以外的中间节点，把复杂网

35、络简化为如下两种形式之一：（3）一个等值电势和一个等值电抗的串联电路，（4）多个有源支路并联的多支星形电路，（5）考虑接在短路点附近的大型电动机对短路电流的影响。（6）计算指定时刻短路点发生某种短路时的短路电流（含冲击电流和短路全电流有效值）。（7） 计算网络各支路的短路电流。一般情况下三相短路是最严重的短路（某些情况下单相接地短路或两相接地短路电流可能大于三相短路电流）。因此，绝大多数情况是用三相短路电流来选择或校验电气设备。另外，三相短路是对称短路，它的分析和计算方法是不对称短路分析和计算的基础。系统等值图如下： 图4-1 系统等值图4.3 最大运行方式下的短路计算在进行计算前做如下假设：

36、假设无穷大系统的标幺电势为1，电抗为0假设电源的标幺电势为1最大运行方式下（即两台发电机投运，平行线路中一条运行）点短路： 图4-2 大方式下点短路等值图 + = = 0.29= = I = = = I=1195.3A=A= 1195.3383.69 = 811.61A点短路 图4-3 大方式下点短路等值图利用 = 0.023+j0.047上图可化简为I= I= 560.86A=A= 560.86180.04 = 380.82A点短路 图4-4大方式下点短路等值图=（ + +）= 0.043+j0.131所以上述等值图可化解为：I= I= 812.59A=A=812.59260.84 = 55

37、1.75A点短路： 图4-5大方式下点短路等值图因为 + = j0.29=j0.29+0.056+j0.131+0.078+j0.18=0.134+j0.6=0.6177.41I = = I= 270.53A点短路： 图4-6 大方式下点短路等值图因为 + = j0.29=I = =6.26-79.32= I= 1032.65AA= 1032.65486.38 = 546.27A点短路：图4-7 大方式下点短路等值图可简化为：由点短路知 =0.043+j0.131= +=0.043+j0.131+0.025+j0.06+j0.4=0.066+j0.591=0.59483.63I = = I=2

38、77.13A=A= 277.1388.96 = 188.17A点短路：图4-8 大方式下点短路等值图= + =0.134+j0.406 = 0.4371.73= =I = = I=1177.81A= 0.3171177.81= 373.37A= 1177.81373.37 = 804.44A4.4 最小运行方式下的短路计算最小运行方式下的短路计算（即发电机一台运行，线路双回运行状态）点短路：图4-9 小方式下点短路等值图= = 0.028+j0.066= += j0.39+j0.19+0.028+j0.066= 0.028+j0.646 =0.64687.52I= I=1071.91A= 0.

39、2351071.91= 251.90A= 1071.91251.90 = 820.01A= 0.5= 0.5251.90 = 125.95A. 点短路 图4-10 小方式下点短路等值图=+ =j0.39+j0.19+0.028+j0.066=0.028+j0.646=0.64687.52=0.0484+j0.147I= I=532.82A= 0.235532.82= 125.21A=532.82125.21 = 407.61A= 0.5= 0.5125.21 = 62.61A 点短路图4-11 小方式下点短路等值图=+ =j0.39+j0.19+0.028+j0.066=0.028+j0.64

40、6=0.64687.52=0.15571.81=0.0484+j0.147=+=0.0484+j0.147+0.025+j0.06=0.0734+j0.207=0.2270.48I = = I=750.57A= 0.235750.57= 176.38A=750.57176.38 = 574.19A= 0.5= 0.5176.38 = 88.19A. 点短路：图4-12 小方式下点短路等值图=+ =0.028+j0.646=0.64687.52=0.028+j0.646+0.078+j0.18=0.106+j0.826=0.8382.69I = = I=197.95A点短路：图4-13小方式下点

41、短路等值图=+=j0.39+j0.19=j0.58=+ =0.078+j0.18+0.028+j0.066=0.106+j0.246=0.2766.69I= =1.46-j5.12=5.32-74.08= I=877.59AA= 0.5 = 0.5610.8 = 305.4A点短路：图4-14小方式下点短路等值图参照点短路=（+ ）+=0.0734+j0.207 =0.0734+j0.607=0.6183.11I= 1.64-83.11 = I=270.53A= 0.235270.53= 63.57A=270.5363.57 = 206.96A= 0.5= 0.5206.96 = 103.48

42、A. 点短路：图4-15小方式下点短路等值图=+ +=j0.19+0.028+j0.066+0.078+j0.18=0.4576.34=I = = I=750.57A= 0.468750.57 = 351.27A= 0.5= 175.64A 表4-1大方式下各短路点流经相关断路器的分支电流 (A)断路器1QF383.69180.04260.84270.53486.3888.96373.372QF00000003QF383.69180.04260.84270.53486.3888.96373.374QF00000005QF811.61380.82551.75270.53486.38188.173

43、73.376QF00812.5900277.130表4-1小方式下各短路点流经相关断路器的分支电流(A)断路器1QF125.9562.6188.1998.98305.4103.48175.642QF125.9562.6188.1998.98305.4103.48175.643QF125.9562.6188.1998.98305.4103.48175.644QF125.9562.6188.1998.98305.4103.48175.645QF820.01407.61574.19197.95610.8206.96351.276QF00750.5700270.530第五章 线路保护的配置与整定 本次

44、设计的内容是对35KV线路进行微机保护的配置与选型，35KV电网属于小接地电流系统，所以加装的保护应该针对35KV电网的特殊性进行选择与配置，出于这种考虑，所以我们选择PSL620C系列数字式线路保护中的PSL626C作为电网的微机保护。下面我们对该保护进行全面的介绍：5.1 PSL620C系列装置简介PSL620C系列数字式线路保护装置是以距离保护、零序保护和三相一次重合闸为基本配置的成套线路保护装置，并集成了电压切换箱和三相操作箱，适用于110KV、66KV或35KV输配电线路。目前该系列保护装置有PSL621C、PSL622C、PSL623C、PSL626C四种型号。 本系列装置基本配置

45、（PSL621C）设有两个硬件完全相同的保护CPU模件，其中一个保护CPU完成距离保护功能，另一个保护CPU完成零序保护和三相一次重合闸功能，各CPU插件之间相互独立。各种保护功能均由软件实现。保护的逻辑关系符合“四统一”设计原则。5.1.1 装置的特点：1、个性化：装置采用大屏幕全汉化液晶显示器，可显示158个汉字，显示信息多。事件和定植全部采用汉字显示或打印，舍弃了字符表述方式。滤波数据波形方式输出，包括模拟量和重要开关量，可由突变量或开关变位启动。定植以汉字表格方式输出，控制字可按十六进制和按功能两种方式整定。全汉化WINDOWS界面的调试和分析软件PSview，不但能完成人机对话的功能

46、，还能对保护录波数据分析2、大资源：保护功能摸件模件（CPU）的核心为32位微处理器，配以大容量的RAM和FlashRAM。使得本装置具有极强的数据处理能力和存储能力，可记录的录波报告为8-50个，可记录的事件不少于1000条。数据存入FlashRAM中，装置掉电后可保持。A/D模件采用16位的A/D转换和有源低通滤波，使本装置具有极高的测量精度。采用CAN网作为内部通讯网络，数据信息进出流畅，事件可立即上传。可独立整定32套定植，供改变运行方式时切换使用。3、高可靠性： 装置采用背插式箱结构和特殊的屏蔽措施，能通过IEC255-22-4标准规定的IV级（4KV10%）快速瞬变干扰实验，IEC

47、255-22-2标准规定的IV级（空间放电15KV，接触放电8KV）静电放电实验，装置整体具备高可靠性。组屏可不加抗干扰模件。4、开放性 通信接口方式选择灵活，与变电站自动化系统配合，可实现远方定植修改和切换、事件记录和录波数据上传、压板遥控投退和遥测、遥信。5、透明化记录保护内部各元件动作行为和录波数据，记录各元件动作时内部各计算值。记录保护在一次鼓掌中发出的所有事件和当前运行的定值可将数据在PSview软件上分析保护内部各元件动作过程。6、免调试概念在采样回路中，选用高精度、高稳定的器件。 由于本线路电压等级为35KV，所以采用PSL626C5.1.2 PSL626C线路保护装置PSL62

48、6C适用于小电流接地系统，保护功能配置：三段式相间距离、仅在有零序电流才投入的用于保护异地两点接地的两段式接地距离、三段式方向过流、低周减载和三相一次重合闸。距离保护、过流保护和低周减载，可以通过压板控制投退。三相一次重合闸由重合闸方式开关投退。 装置启动元件除了突变量启动元件外，还配备了一个过电流启动元件。过电流启动的动作条件为：max() 且持续时间大于30ms，为过流段电流定值。 相间距离由相间偏移阻抗元件和正序方向元件组成，接地距离由接地偏移阻抗元件、正序方向元件和零序电抗元件组成。接地距离仅在距离压板投入、接地距离控制字投入并且零序电流大于0.5倍额定电流时才投入。距离保护不再采用选

49、相元件。距离保护可以由控制字选择振荡闭锁功能是否投入。 过流保护为相过流保护，设有段、段、段和加速段，各段可独立整定成带方向或不带方向。方向元件采用正序电压和相电流比相判别。动作范围：-10度到120度。为消除死区，过流方向元件带有记忆功能。电压闭锁回路在三个线电压中的任意一个高于低电压定值时动作，闭锁相应段过流保护。 三相一次重合闸比PSL621C多一种同期方式，即检查邻线有流。装置有一个发本线路有电流信号的开出继电器和一个邻线有电流的开入端子，用作“检查邻线有流”重合闸方式的配合。本线路有电流的判据：a)最大的相电流大于等于0.4b)最大的相电流小于0.4、大于0.04且不是电容电流本线路

50、无电流的判据：a)最大的相电流小于等于0.4b)最大的相电流小于0.4、大于0.04且是电容电流尽管该保护中配置了许多种保护对电网进行各方面的保护，但出于对本网实际情况的考虑，我们只选择电流保护和距离保护作为主要的保护。由于35KV电网的零序电流保护没有具体的整定原则，所以不选择零序电流保护。下面对这两个保护逐个进行介绍并整定：5.2 线路相间电流保护输电线路发生短路故障时，其主要特征是电流增大、电压降低，利用这两个特点可以构成电流保护和电压保护。根据电流整定值选取的原则不同，电流保护可分为无时限电流速断保护、带时限电流速断保护和定时限过流保护三种。5.2.1线路相间电流保护整定原则（一）无时

51、限电流速断保护的整定计算1.动作电流的整定原则根据电网对继电保护的要求，可以使电流保护的动作不带时限，构成瞬动保护。为了保证动作的选择性，采取动作电流按躲过被保护线路外部短路时最大短路电流来整定。这种保护装置称为无时限电流速断保护。保护1的动作电流I可按大于最大运行方式下线路末端短路是流过被保护元件的短路电流来整定，即 I= KIK- 电流保护第I段可靠系数，当采用DL-10型电磁型电流继电器时，取1.21.3；当采用GL-10型感应型电流继电器时，取1.51.6；I系统最大运行方式下，线路末端k2点三相短路时，一次侧暂态短路电流周期分量有效值，即 按与相邻变压器保护配合整定。当相邻元件为变压器时，可以采取与变压器保护配合的方式整定以扩大保护范围。其中：1) 当变压器采用纵联保护时 I= KI式中 I- 变压器低压侧母线短路时，流过本线路的最大短路电流； K - 可靠系数，取1.31.42) 当变压器采用无时限电流速断保护时 I= K式中 - 并列运行变压器的电流速断定值； K - 可靠系数，取1.1同理可得最大运行方式下三相短路时的最大保护范围为 式中- 最大运行方式下系统等值阻抗要求最小保护范围不小于本线路全长的15%；最大保护范围不小于本线路全长