110KV电网继电保护毕业设计_secret

1、xx大学本科毕业设计说明书PAGE PAGE 81引 言电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源，电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。电力系统的各种元件在运行中不可能一直保持正常状态。因此，需要有专门的技术为电力系统建立一个安全保障体系，其中最重要的专门技术之一就是继电保护技术。它可以按指定分区实时的检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警等措施，以求最大限度地维持系统的稳定，保持供电的连续性，保障人身的安全，防止或减轻设备的损坏。由于最初的继电保护装置是又机电式继电器为主构成的，故称为继电保护装置。尽管现代继电保护装置已发展成为

2、由电子元件或微型计算机为主构成的，但仍沿用次名称。目前常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。从科学技术的角度，电力系统继电保护隶属于电力系统及其自动化专业领域；从工业生产的角度，电力系统继电保护是电力工业的一个必不可少的组成部分，担负着保障电力系统安全运行的重要职责。随着我国电力工业的迅速发展，各大电力系统的容量和电网区域不断扩大。为适应大电网发展的需要，相继出现超高压电网和大容量机组，致使电网结构日趋复杂，电力系统稳定问题日益突出，因此对电力系统继电保护提出了更高的要求。继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分等部分组成。对作用于跳闸的继电保护装置，

3、在技术上有四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础。在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。继电保护的科学研究、设计、制造和运行的绝大部分工作也是围绕着如何处理好这四个基本要求之间的辨证统一关系而进行的。关于电网继电保护的选择在“技术规程”中已有具体的规定，一般要考虑的主要规则为：（1） 电力设备和线路必须有主保护和后备保护，必要时增加辅助保护，其中主保护主要考虑系统稳定和设备安全；后备保护主要是考虑主保护和断路器拒动 时用于故障切除；辅助保护是补充前二者的不足或在主保护退出时起保护作用；（2） 线路保护之间或线路保护与设备保护

4、之间应在灵敏度、选择性和动作时间上相互配合，以保证系统安全运行；（3） 对线路和设备所有可能的故障或异常运行方式均应设置相应的保护装置，以切除这些故障和给出异常运行的信号；（4） 对于不同电压等级的线路和设备，应根据系统运行要求和技术规程要求,配置不同的保护装置.一般电压等级越高,保护的性能越高越完善,如330KV以上线路或设备的主保护采用“双重化”保护装置等。本次设计是根据电力系统继电保护原理进行设计的，主要是110KV电网继电保护的设计。本设计共分六章：第一章 系统中各元件的主要参数的计 算；第二章 输电线路上的CT.PT变比的选择及中性点接地的选择；第三章 短路电流的计算；第四章 电力网

5、相间距离保护的配置和整定计算；第五章 电力网零序电流保护的配置和整定计算；第六章 自动重合闸的选择。本次设计巩固了我所学过的专业理论知识，使我对电力系统和继电保护有了更加深刻的理解和认识，为我走向社会这个大课堂奠定更为有力的基础，也为我迈向成功提供了更加充足的信心和动力！系统中各元件的主要参数的计算已知基准值为:MVA KV 则有:A 1.1 发电机参数的计算发电机的电抗有名值计算公式： （1-1）发电机的电抗标幺值计算公式： （1-2）式中： 发电机次暂态电抗 发电机的额定电压KV 基准电压115KV 基准容量100MVA 发电机额定容量MVA(1) 利用以上公式对50MW的发电机: 已知:

6、 MWA KV MVA(2) 对2台25mw的发电机:已知: MW KVMVA由上述计算可知发电机参数结果（表1-1）：表1-1 发电机参数结果表 容量(MVA)等值电抗 （标幺值）等值电抗 （有名值）500.20627.2440.21127.9051.2 变压器参数的计算变压器电抗有名值计算公式： （1-3）变压器电抗标幺值计算公式： （1-4） 式中： 变压器短路电压百分值 发电机的额定电压KV 基准电压115KV 基准容量100MVA 变压器额定容量MVA令变压器的编号自左向右依次为:.对: 已知MWKV 对:已知MWKV 对:已知 MW KV 对:已知MW KV 对:已知MWKV 有以

7、上计算可得变压器参数（表1-2）：表1-2 变压器参数结果表 变压器编号短路电压百分值 （%）等值电抗（标幺值）等值电抗（有名值）10 %0.15920.9910 %0.16722.04210 %0.2533.063 10 %0.15920.99 10 %0.31741.981.3 输电线路参数的计算输电线路电阻忽略不计，线路正序阻抗为，线路零序阻抗为 线路阻抗有名值的计算：正序阻抗 （1-5）零序阻抗 （1-6）线路阻抗标幺值的计算：正序阻抗 （1-7）零序阻抗 （1-8）式中： 每公里线路正序阻抗值/ KV 每公里线路零序阻抗值/ KV 线路长度 KV 基准电压115KV 基准容量100M

8、VA(1)线路正序阻抗:(2) 线路零序电抗:有以上计算可知线路的正序和零序参数（表1-3）：表1-3 线路的正序和零序参数列表 线路名称长度(KV)正、负序电抗（标幺值）正、负序电抗（有名值）零序电抗（标幺值）零序电抗 （有名值）AC900.272360.823108.9 AB600.181240.54972.6 BC 400.121160.36648.4 CD250.076100.22930.25第二章 CT.PT变比的选择及中性点接地的选择2.1 输电线路上CT变比的选择2.1.1 CT（电流互感器）的特点（1）一次绕组串联在电路中并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷

9、电流，而与二次电流大小无关。（2）电流互感器的二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。 2.1.2 CT（电流互感器）变比的选择 (1)CT（电流互感器）变比的选择原则:1）型式：电流互感器的型式应根据环境条件和产品情况选择。对于6-20kv屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35kv及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。2）一次回路电压 为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流；为电流互感器额定电压。3）一次回路电流： 为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流；为电流互感器原边额定电流。4）准确

10、等级：电流互感器的准确等级的确定，须先知电流互感器二次回路所接测量仪表的类型 及对准确等级的要求，并按准确等级要求的表记类来选择。(2)选择结果:已知线路AB,BC,AC,CD的最大负荷电流为230A,150A,230A,140A而测量仪表用电流互感器一般取:线路AB: A线路BC: A线路AC: A线路CD: A应选变比(50100)(300600)/5由所查得的型号为:LCW110其中:L电流互感器C瓷绝缘W户外型2.2 输电线路上变比的选择2.2.1 PT（电压互感器）的特点（1）容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数。 （2）二此侧所接仪表和继电器的低压线圈阻抗很

11、大，互感器近视于空载运行2.2.2 PT（电压互感器）变比的选择:(1) PT（电压互感器）变比的选择原则1) 型式：电压互感器的型式应根据使用条件选择。620kv屋内配电装置，一般采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器。35110kv配电装置，一般采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器。220kv及以上配电装置，一般采用电容式电压互感器。当需要检查和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第三绕组的单相电压互感器。 2) 一次电压：为电压互感器额定一次线电压,1.1和0.9是允许的一次电压波动范围。3) 准确等级：电压互感器应在一次准确等级下工作，需根据接入测量仪表

12、，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。(2)选择结果:由于线路电压等级均为110KV,PT二次侧电压为100V,故线路上所有的PT的变比均选为,由所查得的型号为:JCC110J电压互感器C串级式 C瓷绝缘2.3 中性点接地的选择2.3.1 中性接地点的选择原则电力系统的中性点是指：三相电力系统中星形连接的变压器或发电机中性点。目前我国的电力系统采用中性点运行方式主要有三种，中性点不接地，经过消弧线圈和直接接地，前两种称不接地电流系统；后一种又称为大接地电流系统。中性的直接接地系统中发生接地短路，将产生很大的零序电流分量，利用零序分量构成保护，可作为一种主要的接地短路保护。大地的电流系统

13、发生接地短路时，零序电流的大小和分布与变压器中性接地点的数目和位置有密切的关系，中性接地点的数目越多，意味着系统零序总阻抗越小，零序电流越大；中性点接地位置的不同，则意味着零序电流的分布不同。通常，变压器中性接地位置和数目按如下两个原则考虑：一是使零序电流保护装置在系统的各种运行方式下保护范围基本保持不变，且具有足够的灵敏度和可靠性；二是不使变压器承受危险的过电压。为此，应使变压器中性点接地数目和位置尽可能保持不变。2.3.2变压器中性点接地的位置和数目的具体选择原则（1） 对单电源系统，线路末端变电站的变压器一般不应接地，以提高保护的灵敏度和简化保护线路。（2） 对多电源系统，要求每个电源点

14、都有一个中性点接地，以防接地短路的过电压对变压器产生危害。（3） 电源端的变电所只有一台变压器时，其变压器的中性点应直接接地。（4） 变电所有两台及以上变压器时，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。若由于某些原因，变电所正常情况下必须有二台变压器中性点直接接地运行，则当其中一台中性点直接接地变压器停运时，应将第三台变压器改为中性点直接接地的运行。（5） 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.（6）对于其他由于特殊原因不满足上述规定者，应按特殊情况临时处理，例如，可采用改变保护定值，停运

15、保护或增加变压器接地运行台数等方法进行处理，以保证保护和系统的正常运行。2.3.3中性点接地的选择根据变压器的台数和接地点的分布原则，结合该系统的具体情况，中性点接地方式的选择结果如下： 1）和只有一台变压器，所以应中性点接地。2）, ,有两台变压器，只将其中一台中性点直接接地，若该变压器停运时，则将另一台中性点不接地的变压器改为中性点直接接地。第三章 短路电流的计算3.1 电力系统短路计算的主要目的3.1.1短路计算的主要目的: (1) 在选择电气主接线时, 为了比较各种接线方案或确定某制短路电流的措施时,需进行短路计算.(2) 在选择电气设备在正常运行和故障情况下都能安全,可靠的工作,同时

16、又力求节省投资,这需要全面地进行短路计算.(3) 在选择继电保护装置和进行整定计算时, 需进行各种短路电流计算, 依次据短路电流的大小及特性,来确定保护装置的型号及整定值.3.1.2短路计算的假定条件 本设计短路电流计算采用以下假定条件及原则: (1) 故障前为空载, 即负荷略去不计,只计算短路电流的故障分量. (2) 短路发生在短路电流为最大值的瞬间. (3) 故障前所有接点的电压均等于平均额定电压, 其标幺值为1. (4) 不考虑短路点的电弧阻抗和励磁电流.在本次设计中所有线路和元件的电阻都略去不计。3.2线路AC上各保护零序电流的计算 3.2.1 线路AC末端短路时最大零序电流的计算应考

17、虑系统在最大运行方式下故障点的最小,其次应取单相接地短路和两相接地短路中零序电流最大的接地短路类型.一般时采用两相接地短路时的计算公式,反之,用单相接地短路时的计算公式计算短路电流.当线路AB断线时:正序阻抗为: 零序阻抗为:流过保护1的最大零序电流:线路AB断线时的正序和零序图为（图3-1，图3-2）：图3-1 线路AB断线时的正序图图3-2线路AB断线时的零序图(2)当线路BC断线时: 其正序图和线路AB断线时一样（图3-1）所以其正序阻抗为:零序图为（3-3）经计算可得其零序阻抗为:图3-3 线路BC断线时的零序图流过保护1的最大零序电流:(3)闭环运行且CD断线时:正序图为（图3-4）

18、经计算可得其正序阻抗为:零序图为（图3-5）经星角变换（图3-6）后计算可得零序阻抗为:图3-4 闭环运行且CD断线时的正序图 图3-5 闭环运行且CD断线时的零序图 流过保护1的最大零序电流:图3-6 星角变换图(4)闭环正常运行时: 正序图为（图3-4）所以其正序阻抗同上: 零序图为（图3-7）同(3)计算可得其零序阻抗为:图3-7 闭环正常运行时的零序图 流过保护1的最大零序电流:3.2.2 距线路AC首端15%处短路时最小零序电流的计算应考虑系统在最小运行方式下故障点的最大,其次应取单相接地短路和两相接地短路中零序电流最小的接地短路类型.一般时采用单相接地短路时的计算公式,反之,用两相

19、接地短路时的计算公式计算短路电流.闭环运行时，正序图为（图3-8）经计算可得其正序阻抗为：零序图为（图3-9）经变换图（图3-10、图3-11、图3-12）后计算可得其零序阻抗为：图3-8闭环运行时的正序图图3-9 闭环正常运行时的零序图 图3-10星角变换图图3-11 角星变换图:图3-12化简图设短路点的电流分布系数则有:距线路AC首端15%处短路时的最小零序电流: (2) 闭环运行且CD断线时:其正序图同正常运行时（图3-8）所以其正序阻抗为:类似(图3-9)可得其零序阻抗为:设短路点电流分布系数则有:距线路AC 首端15%处的最小零序电流:(3)当AB断线时:图3-13 AB断线时的正

20、序图正序图为（图3-13）计算可得其正序阻抗为: 图3-14 AB断线时的零序图零序图为（图3-14）零序阻抗为:距线路AC首端的15%处的最小零序电流:(4)当线路BC断线时:其正序图（图3-13）所以其正序阻抗为:图3-15 线路BC断线时的零序图零序图（图3-15）计算可得其零序阻抗为:距线路AC首端15%处的最小零序电流:3.2.3 线路AC末端短路时最小零序电流的计算(1) 线路AB断线时正序图零序图（图4-16、图4-17）:正序阻抗为:零序阻抗为：流过保护1的最小零序电流:图3-16 线路AB断线时的正序图图3-17 线路AB断线时的零序图 (2) 当线路BC断线时正序图及零序图

21、分别为（图3-16、图3-17）所以其正序阻抗为: 图3-18 线路BC断线时的零序图零序阻抗为:流过保护1的最小的零序电流:(3)闭环运行且线路CD断线时:正序图（图3-19）计算可得其正序阻抗为:零序图（图3-20）经星角变换（图3-21）后计算可得其零序阻抗为 图3-19 闭环运行且线路CD断线时的正序图: 图3-20 闭环运行且线路CD断线时的零序图:图3-21 星角变换图: (4) 闭环正常运行时:正序图（图3-19）所以其正序阻抗为:零序图（图3-22）经星角变换可得零序阻抗为:流过保护1的最小零序电流: 图3-22 闭环正常运行时的零序图:3.2.4线路CA末端短路时最大零序电流

22、的计算 (1) 闭环运行且线路CD断线时正序图（图3-23）所以其正序阻抗为:图3-23 闭环运行且线路CD断线时正序图:图3-24 闭环运行且线路CD断线时零序图:图3-25星角变换图:零序图（图3-24）经星角变换图（图3-25）后计算可得其零序阻抗为:流过保护6的最大零序电流(2) 闭环运行时：正序图（图3-23）所以其正序阻抗为:图3-26闭环正常运行时的零序图:零序图（图3-26）同(1)通过星角变换可得零序阻抗为:流过保护6的最大零序电流:(3) 线路AB断线时:正序图（图3-23）所以其正序阻抗为:零序图（图3-27）计算可得其零序阻抗为:流过保护6的最大零序电流:图3-27线路

23、AB断线时的零序图: (4) 线路BC断线时:正序图（图3-23）所以其正序阻抗为:零序图（图3-28）计算可得其零序阻抗为:流过保护6的最大零序电流:图3-28线路AB断线时的零序图3.2.5 距线路CA首端15%处短路时最小零序电流的计算闭环正常运行时:正序图（图3-29）计算得其正序阻抗为:零序图（图3-30）通过星角变换可得其零序阻抗为: 图3-29闭环正常运行时的正序图图3-30 闭环正常运行时的零序图图3-31 化简图设短路点电流分布系数则有:距线路CA首端15%处的最小零序电流(2) 闭环运行且线路CD断线时:正序图（图3-29）所以其正序阻抗同上为:零序图（图3-32）零序阻抗

24、为:图3-32闭环运行且线路CD断线时的零序图图3-33 化简图设短路点电流分布系数则有:距线路CA首端15%处的最小零序电流:3.3 线路CD各保护零序电流的计算3.3.1线路CD末端短路时最大零序电流的计算（1）线路AB断线时正序图（图3-34）计算可得其正序阻抗为:图3-34 线路AB断线时的正序图 图3-35 线路AB断线时的零序图零序图（图3-35）计算可得其零序阻抗为:流过保护7的最大零序电流:(2)线路BC断线时其正序图（图3-34）所以其正序阻抗为:零序图（图3-36）所以其零序阻抗为：流过保护7的最大零序电流:图3-36线路BC断线时的零序图 (3) 线路AC断线时正序图（图

25、3-37）正序阻抗为:图3-37 线路AC断线时的零序图图3-38 线路AC断线时的零序图零序图（图3-38）计算可得零序阻抗为:流过保护7的最大零序电流:(4)闭环运行时正序图（图3-39）计算可得正序阻抗为:图3-39 线路AC断线时的正序图图3-40线路AC断线时的零序图零序图（图3-40）通过星角变换可得其零序阻抗为:流过保护7的最大零序电流:3.3.2距线路CD首端15%处最小零序电流的计算图3-41 线路AB断线时的正序图图3-42 线路AB断线时的零序图 (1)线路AB断线时正序图（3-41）计算可得其正序阻抗为:零序图（图3-42）计算可得其零序阻抗为: 距线路CD首端15%处

26、的最小零序电流:(2) 线路BC断线时:正序图（图3-41）所以其正序阻抗为:图3-43 线路BC断线时的零序图零序图（图3-43）计算可得其零序阻抗为: 距保护线路CD首端15%处的最小零序电流:(3)线路AC断线时正序图（图3-44）计算可得其正序阻抗为:图3-44 线路AC断线时的正序图图3-45 线路AC断线时的零序图零序图为（图3-45）零序阻抗为:距线路CD首端15%处最小零序电流:(4)闭环运行时:图3-46闭环运行时的正序图图3-47 闭环运行时的零序图正序图（图3-46）计算可得其正序阻抗为:零序图（图3-47）通过星角变换可得其零序阻抗为:距线路CD首端15%处的最小零序电

27、流:3.4 线路CB末端短路时最大零序电流的计算 (1)当线路AB断线时图3-48当线路AB断线时的正序图正序图（图3-48）计算可得其正序阻抗为:零序图（图3-49）计算可得零序阻抗为:流过保护5的最大零序电流:图3-49当线路AB断线时的正序图(2)闭环运行且线路CD断线时正序图（图3-50）计算可得其正序阻抗为:零序图（图3-51）零序阻抗为:图3-50 闭环运行且线路CD断线时的正序图图3-51 闭环运行且线路CD断线时的零序图设短路点电流分布系数则有: 流过保护5的最大零序电流:(3)闭环运行时:正序图（图3-50）所以其正序阻抗为:图3-52 闭环运行且线路CD断线时的零序图零序图

28、（图3-52）通过星角变换可得其零序阻抗为:设短路点电流分布系数则有:流过保护5的最大零序电流:由以上计算可得各短路电流的计算结果（表3-1）：表3-1 短路电流计算结果表序号短路位置系统运行方式故障类型流过故障线的零序电流（标幺值）流过保护的零序电流（标幺值）1保护1末端最大运行方式闭环运行且线路CD断线时 两相接地短路 4.38 1DL：0.7882距保护1 15%处最小运行方式闭环运行时单相接地短路 2.788 距1DL15%处：1.0093保护1末端最小运行方式且线路A B断线运行时单相接地短路 2.102 1DL：0.2634保护5末端最大运行方式闭环运行时两相接地短路 4.37 5

29、DL：1.511DL：0.5075保护7末端最大运行方式闭环运行时两相接地短路 3.94 7DL：1.723 1DL：0.5826距保护7 15%处最小运行方式且线路AC断线时行单相接地短路 1.955距7DL15%处：1.3087保护6末端最大运行方式且线路AB断线时两相接地短路 7.8486DL：0.788距保护6 15%处最小运行方式闭环且线路CD断线时 单相接地短路 2.346距6DL15%处：0.786第四章 电力网相间距离保护配置和整定计算图4.1最大运行方式系统图：图4.2 最小运行方式系统图：4.1 概述在110220kv中性点直接接地电网中，线路的相间短路保护及单相接地保护均

30、应动作于断路器跳闸。在下列情况下，应装设全线任何部分短路时均能速动的保护：（1）根据系统稳定要求有必要时；（2）线路发生三相短路，使厂用电或重要用户母线电压低于60%额定电压，且其保护不能无时限和有选择地切除短路时；（3）如某些线路采用全线速动保护能显著简化电力系统保护，并提高保护的选择性、灵敏性和速动性。4.1.1 110-220kv线路继电保护的配置原则（1） 对于相间短路，单侧电源单回线路，可装设三相多段式电流电压保护作为相间短路保护。如不满足灵敏度要求，应装设多段式距离保护。双电源单回线路，可装设多段式距离保护，如不能满足灵敏度和速动性的要求时，则应加装高频保护作为主保护，把多段式距离

31、保护作为后备保护。（2） 对于接地短路，可装设带方向性或不带方向性的多段式零序电流保护，在终端线路，保护段数可适当减少。对环网或电网中某些短线路，宜采用多段式接地距离保护，有利于提高保护的选择性及缩短切除故障时间。4.2 相间距离保护4.2.1 距离保护的基本特性和特点（1） 距离保护的基本构成距离保护是以反映从故障点到保护安装处之间阻抗大小（距离大小）的阻抗继电器为主要元件（测量元件），动作时间具有阶梯性的相间保护装置。当故障点至保护安装处之间的实际阻抗大于预定值时，表示故障点在保护范围之外，保护不动作当上述阻抗小于预定值时，表示故障点在保护范围之内，保护动作。当再配以方向元件（方向特性）及

32、时间元件，即组成了具有阶梯特性的距离保护装置。（2） 距离保护的应用距离保护可以应用在任何结构复杂、运行方式多变的电力系统中，能有选择性的、较快的切除相间故障。当线路发生单相接地故障时，距离保护在有些情况下也能动作；当发生两相短路接地故障时，它可与零序电流保护同时动作，切除故障。因此，在电网结构复杂，运行方式多变，采用一般的电流、电压保护不能满足运行要求时，则应考虑采用距离保护装置。（3） 距离保护各段动作特性距离保护一般装设三段。其中第段可以保护全线路的80%85%，其动作时间一般不大于0.030.1s（保护装置的固有动作时间），前者为晶体管保护的动作时间，后者为机电型保护的动作时间。第段按

33、阶梯性与相邻保护相配合，动作时间一般为0.51.5s，通常能够灵敏而较快速地切除全线路范围内的故障。由、段构成线路的主要保护。第段，其动作时间一般在2s以上，作为后备保护段。4.3相间距离保护装置的原则和分支系数计算原则4.3.1 距离保护定值配合的基本原则距离保护定值配合的基本原则如下：（1） 距离保护装置具有阶梯式特性时，其相邻上、下级保护段之间应该逐级配合，即两配合段之间应在动作时间及保护范围上互相配合。距离保护也应与上、下相邻的其他保护装置在动作时间及保护范围上相配合。例如：当相邻为发电机变压器组时，应与其过电流保护相配合；当相邻为变压器或线路时，若装设电流、电流保护，则应与电流、电压

34、保护之动作时间及保护范围相配合。（2） 采用重合闸后加速方式，达到保护配合的目的。采用重合闸后加速方式，除了加速故障切除，以减小对电力设备的破坏程度外，还可借以保证保护动作的选择性。这可在下述情况下实现：当线路发生永久性故障时，故障线路由距离保护断开，线路重合闸动作，进行重合。4.3.2 距离保护定值计算中所用分支系数的选择及计算分支系数的正确计算，直接影响到距离保护定植及保护范围的大小，也就影响了保护各段的相互配合及灵敏度。正确选择与计算分支系数，是距离保护计算配合的重要工作内容之一。（1） 对于辐射状结构电网的线路保护配合时这种系统，其分支与故障点之位置无关。计算时故障点可取在线路的末端，

35、主电源侧采取大运行方式，分支电源采用小运行方式。（2） 环形电力网中线路保护间分支系数的计算这种电力网中的分支系数随故障点位置的不同而变化。在计算时，应采用开环运行的方式，以求出最小分支系数。（3） 单回辐射线路与环网内线路保护相配合时应按环网闭环运行方式下，在线路末端故障时计算。（4） 环网与环网外辐射线路保护间相配合时应按环网开环计算。应该指出，上述原则无论对于辐射状电网内，还是环形电网内的双回线与单回线间的分支系数的计算都是适用的。4.4 电力网相间距离保护的整定计算目前电力系统中的相间距离保护多采用三段式阶梯型时限特性的距离保护。三段式距离保护的整定计算原则与三段式电流保护的整定计算原

36、则相同。4.4.1 电力网相间距离保护的整定计算步骤（1）相间距离保护第段整定计算1）相间距离保护第段的整定值主要是要躲过本线路的末端相间故障。设线路AB首端断路器为1QF,Z则线路AB断路器1QF处的相间距离保护第段的整定值为： （4-1）式中：AB线路首端断路器1QF处相间距离保护第段的整定值； 相间距离保护第段的可靠系数，取0.85； 被保护线路AB的正序阻抗。 2）相间距离保护第段的动作时间为： 3）相间距离保护第段的灵敏度用范围表示，即为被保护线路全长的80%85% （2） 相间距离保护段整定计算1） 按与相邻线路距离保护 = 1 * ROMAN I段配合整定 （4-2）式中， 被保

37、护线路AB阻抗； 相邻线路相间距离保护 = 1 * ROMAN I段动作阻抗； 相间距离保护第段可靠系数，取0.80.85； 相间距离保护第段可靠系数，取0.8； 分支系数最小值，为相邻线路第段距离保护范围末端短路时流过故障线电流之比的最小值。 2）与相邻变压器纵差保护配合 （4-3）式中， =0.7 相邻变压器的正序阻抗； 相邻变压器另侧母线，如D母线短路时流过变压器的短路电流与被保护线电流之比的最小值。取所有与相邻元件相间短路保护配合计算值中的最小值为整定值。 3） 相间距离保护第段的动作时间为： =0.5s 4） 相间距离保护第段的灵敏度校验： （4-4） 5） 当不满足灵敏度要求时可与

38、相邻线相间距离保护第段配合。这时有： （4-5）式中， =0.800.85 相邻线路相间距离保护第段的整定值。这时，相间距离保护第的动作时间为： =+式中， 相邻线路相间距离保护第段的动作时间。（3） 相间距离保护段整定计算1）躲过被保护线路的最小负荷阻抗采用方向阻抗继电器 （4-6）式中， 相间距离保护第段可靠系数，取1.21.3； 返回系数，取1.151.25： 自起动系数，取1； 电网的额定相电压； 最大负荷电流； 阻抗元件的最大灵敏角，取。 负荷阻抗角，取。 2）相间距离保护第段动作时间为： 3）相间距离保护第段灵敏度校验： 当作近后备时 （4-7） 当作远后备时 （4-8） 式中，

39、分支系数最大值。4.4.2. 距离保护1的整定计算（1）距离段：1）动作阻抗 2）动作时限 3）灵敏性校验 满足灵敏性（2）距离段：1）与相邻线路保护5段相配合: 与相邻线路保护7段相配合: 3）与相邻变压器的速断保护相配合:为保证选择性取上述三项计算结果中的最小者为距离段动作阻抗即: 按与相邻线路距离保护第段相配合的条件整定动作阻抗:保护1距离段动作时限为: （3）距离段(方向阻抗继电器):1）保护1距离段动作阻抗按躲过被保护线路最小负荷阻抗整定,最小负荷阻抗:2）与相邻线路距离保护5第段的配合:3）与相邻线路距离保护7第段的配合:取Z较小值为第三段距离保护动作阻抗即: （4）距离保护第段的

40、灵敏性校验:1）当作本线路近后备保护时有: 2）当作本线路远后备保护时有:图4-3 分支系数图 与相邻线路距离BC段三段动作阻抗相配合:4.4.3距离保护6的整定计算（1）距离段1）动作阻抗 2）动作时限 3）灵敏性校验 满足灵敏性（2）距离段 4.4.4 距离保护7的整定计算（1）距离段:1）动作阻抗 2）动作时限 3）灵敏性校验 满足灵敏性（2）距离段:1）与相邻变压器的速断保护相配合:（3）距离段:1）当本线路末段短路时: 2）当低压侧短路时: 4.5距离保护的评价及应用根据距离保护的工作原理，它可以在多电源复杂网络中保证有选择性地动作。它不仅反应短路时电流的增大，而且又反应电压的降低，

41、因而灵敏度比电流、电压保护高。保护装置距离段的保护范围不受系统运行方式的影响，其它各段受系统运行方式变化的影响也较小，同时保护范围也可以不受短路种类的影响，因而保护范围比较稳定，且动作时限也比较固定而较短。虽然距离保护第段是瞬时动作的，但是，它只能保护线路全长80%85%，它不能无时限切除线路上任一点的短路，一般线长15%20%范围内的短路要考带0.5s时限的距离段来切除，特别是双侧电源的线路就有30%40%线长的短路，不能从两端瞬时切除。因此，对于220KV及以上电压网络根据系统稳定运行的需要，要求全长无时限切除线路任一点的短路，这时距离保护就不能作为主保护来应用。距离保护的工作受到各种因素

42、的影响，如系统振荡、短路点的过度电阻和电压回路的断线失压等。虽然距离保护仍存在一些缺点，但是，由于它在任何形式的网络均能保证有选择性的动作。因此，广泛地以内功用在35KV及以上电压的电网中。通常在35KV电压网络中，距离保护可作为复杂网络相间短路的主保护；110220KV的高压电网和330500KV的超高压电网中，相间短路距离保护和接地短路距离保护主要作为全线速动主保护的相间短路和接地短路的后备保护，对于不要求全线速动保护的高压线路，距离保护则可作为线路的主保护. 表4-1相间距离保护整定计算结果 线路名称保护安装地点保护编号保护段整定值（）动作时限（S）ACAC线路首端130.60.0611

43、.0233.952.0AC线路末端630.60.046.80.5CD4CD线路首端78.50.037.890.5272.341.5第五章 电力网零序电流保护配置与整定计算系统图同相间距离保护时的系统图零序图为：图5-1最大运行方式零序图：图5-2 最小运行方式零序图5.1 概述5.1.1零序电流保护的特点中性点直接接地系统中发生接地短路，将产生很大的零序电流分量，利用零序电流分量构成保护，可作为一种主要的接地短路保护。因为它不反映三相和两相短路，在正常运行和系统发生振荡时也没有零序分量产生，所以它有较好的灵敏度。另一方面，零序电流保护仍有电流保护的某些弱点，即它受电力系统运行方式变化的影响较大

44、，灵敏度将因此降低；特别是在短距离的线路上以及复杂的环网中，由于速动段的保护范围太小，甚至没有保护范围，致使零序电流保护各段的性能严重恶化，使保护动作时间很长，灵敏度很低。当零序电流保护的保护效果不能满足电力系统要求时，则应装设接地距离保护。接地距离保护因其保护范围比较固定，对本线路和相邻线路的保护效果都会有所改善。零序电流保护接于电流互感器的零序电流滤过器，接线简单可靠，零序电流保护通常由多段组成，一般是三段式，并可根据运行需要而增减段数。为了适应某些运行情况的需要，也可设置两个一段或二段，以改善保护的效果。5.2 零序电流保护整定计算的运行方式分析5.2.1 接地短路计算的运行方式选择计算

45、零序电流大小和分布的运行方式选择，是零序电流保护整定计算的第一步。选择运行方式就是考虑零序电流保护所能适应的发电机、变压器以及线路变化大小的问题。一般可按下述条件考虑。（1）总的原则是，不论发电厂或是变电所，首先是按变压器设备的绝缘要求来确定中性点是否接地；其次是以保持对该母线的零序电抗在运行中变化最小为出发点来考虑。当变压器台数较多时，也可采取几台变压器组合的方法，使零序电抗变化最小。（2）发电厂的母线上至少应有一台变压器中性点接地运行，这是电力系统过电压保护和继电保护功能所需要的。为改善设备过电压的条件，对双母线上接有多台（一般是四台以上）变压器时，可选择两台变压器同时接地运行，并各分占一

46、条母线，这样在双母线母联短路器断开后，也各自保持着接地系统。（3）变电所的变压器中性点分为两种情况，单侧电源受电的变压器，如果不采用单相重合闸，其中性点因班应不接地运行，以简化零序电流保护的整定计算；双侧电源受电的变压器，则视该母线上连接的线路条数和变压器台数的多少以及变压器容量的大小，按变压器零序电抗变化最小的原则进行组合。5.2.2 流过保护最大零序电流的运行方式选择(1) 单侧电源辐射形电网，一般取最大运行方式，线路末端的变压器中性点不接地运行。(2) 多电源的辐射形电网及环状电网，应考虑到相临线路的停运或保护的相继动作，并考虑在最大开机方式下对侧接地方式最小，而本侧（保护的背后）接地方

47、式最大。(3) 计算各类短路电流值。5.2.3 最大分支系数的运行方式和短路点位置的选择(1) 辐射形电网中线路保护的分之系数与短路的位置无关。(2) 环状电网中线路的分支系数随短路点的移远而逐渐减小 。但实际上整定需要最大分支系数，故还是选择开环运行方式。(3) 环外线路对环内线路的分支系数也与短路点有关，随着短路点的移远，分支系数逐渐增大，可以增加到很大很大，但具体整定并不是选一个最大值，而应按实际整定配合点的分支系数计算。5.3 零序电流保护的整定计算5.3.1零序电流保护的整定计算步骤（1） 零序电流保护段的整定1）按躲开本线路末端接地短路的最大零序电流整定，即 (5-1)式中 可靠系

48、数，取1.21.3；计算时取1.3线路末端接地短路时流过保护的最大零序电流。2） 零序电流保护段的保护最小保护范围亦要求不小于本保护线路长度的15%。3）整定的动作延时为0。（2） 零序电流保护段的整定此段保护按满足以下条件整定：1）按与相邻下一级线路的零序电流保护段配合整定，即 (5-2)式中 可靠系数，取1.1。 分支系数，按实际情况选取可能的最小值； 相邻下一级线路的零序电流保护 = 1 * ROMAN I段整定值。 2）当按此整定结果达不到规定灵敏系数时，可改为与相邻下一级线路的零序电流保护段配合整定： （5-3）3）零序段的灵敏度校验： 1.31.5 （5-4）4）零序电流保护段的动

49、作时间： 当动作电流按式（7.2）计算时， 当动作电流按式（7.3）计算时，（3） 零序电流保护段保护的整定此段保护一般是起后备保护作用。段保护通常是作为零序电流保护 = 2 * ROMAN II段保护的补充作用。零序电流保护段保护按满足以下条件整定：1）按躲开下一条线路出口处发生三相短路时，流过保护装置的最大不平衡电流来整定 (5-5)式中 可靠系数。取1.25。 最大不平衡电流。 其中 (5-6)式中 非周期分量系数,取12； 电流互感器的同性系数,取0.5； 电流互感器的10%误差,取0.1； 下一级线路始端三相短路的最大短路电流。 2） 零序段的灵敏度校验： 当作为近后备保护时， 1.

50、31.5 (5-7)当作为远后备保护时， 1.2 (5-8)式中 本线路末端短路时在小方式运行下的最小零序电流。 下一级线路末端短路时在小方式运行下的最小零序电流。 最大分支系数。3） 零序电流保护段的动作时间：时限的确定:对于环型网络,若按阶梯原则与相邻线路配合时,会产生断路器误动的现象因此应找出解环点所以必须选出某一线路的保护段与其相邻的保护段配合此即环网保护段的动作时限的起始点，此起始点的选择原则是：应考虑尽可能使整个环网中保护三段的保护灵敏度较高。(1) 各段保护的整定时间均应按整定配合原则增加时间级差。(2) 当分支系数随短路点的移远而变大时，例如有零序互感的平行线路，保护的整定配合

51、应按相配合保护段的保护范围末端进行计算，一般可用图解法整定，(3) 与相邻双回线路的零序保护配合整定。当双回线路装设了横联差动保护时，为提高灵敏度，可按与横联差动保护配合整定，即按双回线路全线为快速保护范围考虑，但时间整定要考虑横联差动保护相继动作的延时；如考虑双回线运行中将横联差动保护停用的情况时，可相应提出将双回线路运行临时改为单回线路运行的措施。表5-1 零序电流保护整定计算结果表线路名称保护安装地点保护编号保护段整定值（A）动作时限（S）ACAC线路首端保护1474.89 0.0292.06 ACAC线路末端保护6469.87 CDCD线路首端保护71038.14 5.3.2保护1的零

52、序整定（1）无时限电流零序电流保护:按躲过相邻下一线路出口即本线路末端单相或两相接地短路时,可能出现的最大3倍零序电流即:取的最大值则有: 以在距1号短路器15%处最小短路电流来检验灵敏度:取的最小值即: （2）带时限零序电流速断保护:与相邻下一级线路BC段5DL零序电流保护第段相配合,即: 图5-3 最小分支系数图由图5-3计算可得： 图5-4最小分支系数图 图5-5 星角变换:参照图5-4和图5-5与下一相邻线路保护7的配合:所以: 图5-6最小分支系数图由图5-6计算可得 图5-7最大分支系数图 图5-8星角变换图参照图5-7和图5-8可知：应更换更加灵敏的接地距离保护.保护1末端短路时

53、的最小零序电流为： 5.3.3保护6的零序整定（1）无时限电流速断保护的整定以在距6号短路器15%处最小短路电流来检验灵敏度:应更换更加灵敏的接地距离保护.5.3.4保护7的零序整定（1）无时限电流速断保护的整定以在距7号短路器15%处最小短路电流来检验灵敏度:应更换更加灵敏的接地距离保护.5.4 零序电流保护的评价在大接地电流系统中，采用零序电流保护和零序方向电流保护与采用三相完全星形接线的电流保护和方向电流保护来防御接地短路相比较，前者具有较突出的优点：灵敏度高(2) 延时小(3) 在保护安装处正向出口短路时，零序功率方向元件没有电压死区，而相间短路保护功率方向元件有电压死区。(4) 在电

54、网变压器中性点接地的数目和位置不变的条件下，当系统运行方式变化时，零序电流变化较小，因此，零序电流速断保护的保护范围长而稳定。而相间短路电流速断保护，受系统运行方式变化的影响较大。(5) 采用了零序电流保护后，相间短路的电流保护就可以采用两相星形接线方式，并可和零序电流保护合用一组电流互感器，又能满足技术要求，而且接线也简单。应该指出，在110KV及以上电压系统中，单相接地短路故障约占全部故障的80%90%，而其它类型的故障，也往往是由单相接地发展起来的。所以，采用专门的零序电流保护就有其更重要的意义。因而，在大接地电流系统中，零序电流保护获得广泛的应用。但是，零序电流保护也存在一些缺点，主要

55、表现在以下两方面：(1) 于短线路或运行方式变化很大的电网，零序电流保护往往难于满足系统运行所提出的要求，如保护范围不够稳定或由于运行方式的改变需要新整定零序电流保护。（2）220KV及以上电压的电力系统，由于单相重合闸的应用，影响了零序电流保护的正确工作，这时必须增大保护的起动值，或采取措施使保护退出工作，待全相运行后再投入。第六章 自动重合闸的选择6.1采用自动重合闸的目的在电力系统中,输电线路(特别是架空线路)最容易发生故障。故障分为两类一类是暂时性故障一类是永久性故障。如果把断开的线路断路器重新合上,仍能使输电线路继续供电，这类故障为暂时性故障。此外,也还有永久性故障,例如,倒塔杆、断

56、线、绝缘子击穿或损坏等引起的故障,在故障线路被断开以后,故障点的绝缘强度不能恢复,即故障仍然存在,这时即使再合上断路器,输电线路还要再次断开,因而不能立即恢复正常供电。在线路上装设自动重合闸装置以后,由于它不能判别是暂时性故障还是永久性故障,因此,重合闸后就有可能成功(即恢复供电),也可能不成功。根据运行资料统计,重合闸的成功率(重合闸的成功数与总动作数之比)在60%90%之间,可见其成功率是相当高的。采用自动重合闸的技术经济效果主要有:(1)可以提高输电线路供电的可靠性,减少线路的停电机会,特别是对于单回线单侧电源尤为显著。(2)可以提高并列运行的稳定性。(3)在电网的设计和建设过程中,由于

57、考虑了自动重合闸的作用,可以暂缓架设或不架设双回线路,节约投资。(4)对由于断路器本身机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸,能起纠正作用。6.2 自动重合闸的基本要求6.2.1、自动重合闸应满足的基本要求： (1)在下列情况下,自动重合闸装置不应动作。 1)由值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时。 2)手动投入断路器,由于线路上存在故障,随即由保护动作将其断开.因为在这种情况下,故障大多都是属于永久性的。它可能是由于检修质量不合格、隐患未能消除或者是保安地线没有拆除等原因造成的。因此,即使再重合一次也不可能成功. 3)在某些不允许重合的情况下例如,断路器处于不正常状态(如气压、液压降

58、低等)以及变压器内部故障,差动或瓦斯保护动作使断路器跳闸时,均应使闭锁装置不进行重合闸。 (2)除上述条件外,当断路器由继电保护动作或其他原因而跳闸后,重合闸都应该动作,使断路器重新合闸。在某些情况下(如使用单相重合闸时),也允许只在保护动作于跳闸后进行重合闸。(3)自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定。如一次重合闸就只应该动作一次。当重合于永久性故障而再次跳间后,就不应该再动作。装置本身也不允许出现元件损坏或异常时,使断路器多次重合的现象,以免损坏断路器设备和扩大事故范围。 (4)自动重合闸在动作以后,应能够自动复归。6.2.2 自动重合闸的类型 自动重合闸的采用是系统运行的实际需要。随

59、着电力系统的发展，自动重合闸的类型一般有以下三类： （1） 三相重合闸（2） 单相重合闸（3） 综合重合闸 本设计采用三相一次重合闸,所谓三相重合闸是指不论在输、配线上发生单相短路还是相间短路时，继电保护装置均将三相断路器同时跳开，然后启动自动重合闸同时合三相断路器的方式。若故障为暂时性故障，则重合闸成功；否则保护再次动作，跳三相断路器。 三相重合闸结构相对比较简单，保护出口可直接动作控制断路器，保护之间互为后备的保护性能良好。6.2.3 自动重合闸与继电保护的配合 重合闸和继电保护之间的密切良好的配合可以较迅速切除多数情况下的故障，提高供电的可靠性和安全性，对系统的安全稳定产生极其重要的作用

60、。目前，在电力系统中，自动重合闸与继电保护配合的方式有两种，即自动重合闸前加速保护动作和自动重合闸后加速保护动作。（1） 自动重合闸前加速保护动作方式（2） 自动重合闸后加速保护动作方式 “前加速”方式只适用于35kv及以下的网络;“后加速”方式适用于35kv以上的高压网络中。6.3 自动重合闸的选择及整定计算6.3.1 自动重合闸的配置原则 （1）1kv及以上架空线路及电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，当用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合闸装置； （2）旁路断路器和兼作旁路的母联断路器或分段断路器，应装设自动重合闸装置； （3）低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重