环网继电保护设计

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章综述2\o"CurrentDocument"第二章系统的保护配置3\o"CurrentDocument"第一节发电机保护配置3\o"CurrentDocument"第二节线路保护配置4\o"CurrentDocument"第三节变压器保护配置6\o"CurrentDocument"第三章短路电流计算9\o"CurrentDocument"第一节网络参数计算9\o"CurrentDocument"第二节系统正序（负序）网10\o"CurrentDocument"第三节短路电流计算10\o"CurrentDocument"第四章线路保护整定计算19\o"CurrentDocument"第一节阶段式电流保护整定计算19\o"CurrentDocument"第二节阶段式距离保护的整定计算19\o"CurrentDocument"第五章变压器T5保护整定计算28\o"CurrentDocument"第一节WBH-100微机比率制差动保护的整定计算28\o"CurrentDocument"第二节复合电压起动的过电流保护整定30\o"CurrentDocument"第三节过负荷保护整定32\o"CurrentDocument"第四节变压器保护配置图32参考文献33\o"CurrentDocument"致谢34第一章综述继电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的。继电保护原理经历一系列的发展，从开始的单一过电流保护到现在的差动保护、距离保护、高频保护、微机保护、行波保护以及现在研究的光纤保护.继电保护技术的基本任务是：（一）自动，迅速，有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行；（二）反应电气元件地不正常运行状态，并根据运行维护地条件（例如有无经常值班人员），而动作于发出信号、减负荷或跳闸。因此，要求在电力系统的电气元件发生故障或不正常运行时，保护动作必须具有选择性、速动性、灵敏性和可靠性。继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护装置也经历了三代，即电磁型继电保护，品体管型继电保护和微机型继电保护（简称微机保护）。与过去的保护装置相比，微机保护具有巨大的计算、分析和逻辑判断能力，有存储记忆功能，可以实现任何性能完善且复杂的原理。除了保护功能外，还可兼有故障滤波、故障测距、事件顺序记录、和调度计算机交换信息等辅助功能，这对简化保护的调试、事故分析和事故处理等都有重大的意义。可以说微机保护代表着电力系统继电保护的未来，将成为未来电力系统保护、控制、运行调度及事故处理的统一计算机系统的组成部分。对电力系统中已配置安装好的各种继电保护，按照具体电力系统的参数和运行要求，通过继电保护整定计算分析给出所需的各项整定值，使全系统各种继电保护有机协调地不知，正确的发挥作用。第二章系统的保护配置第一节发电机保护配置同步发电机是电力系统中十分重要而昂贵的电力设备，它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作用。然而，发电机是长期旋转运行的电机，其定子与转子回路都可能发生各种故障或异常运行状态，必须装设相应的性能完善的继电保护装置。一、发电机的异常状态和故障类型运行中的发电机，可能发生的故障如下：定子绕组相间短路。定子绕组相简短路时，由于短路电流大，故障点的电弧会破坏绝缘，烧损绕组和铁心，甚至引起火灾，这是发电机内部最严重的故障。定子绕组单相接地。由于绝缘破坏而引起绕组一相碰壳时，发电机电压网络的电容电流将经接地点流过定子铁心，当此电流较大时能烧坏铁心，还可能扩大成为相间短路。(3)定子绕组一相匝间短路。定子绕组一相匝间短路时，被短路的各匝将有短路电流流过，产生局部过热，破坏绕组绝缘，以致转变为单相接地或相间短路。转子绕组接地。当发电机转子绕组发生一点接地时，由于没有构成接地电流的通路，故对发电机没有直接危害。若处理得不及时，易形成两点接地，此时，转子磁通的对称性被破坏，使发电机产生强烈的机械振动，尤其对具有凸极式转子的水轮发电机更为严重，所以水轮发电机不允许励磁回路带一点接地运行。转子励磁回路失去励磁电流。发电机转子绕组断线或自动灭磁装置误动作等原因造成失磁故障，此时发电机要从系统吸收大量无功功率，以致发电机端电压降低、定子电流增大，引起发电机过热。定子绕组过电压。由于突然甩负荷引起的水轮发电机定子绕组过电压，水轮发电机调速系统惯性大，在突然甩负荷时，转速急剧上升，以致引起过电压。发电机的不正常工作状态主要有：①由于负荷超过发电机的额定容量而引起过电流；②由于外部短路、非同期重合闸以及系统振荡而引起过电流。以上两种情况都使定子电流增大，温度升高，从而加速绝缘老化，、缩短发电机寿命；同时，长期的过热也可能引起发电机的内部故障二、发电机保护配置针对上述各种故障和异常运行状态，在发电机上应装设以下继电保护：纵联差动保护。作为定子绕组及其引出线相间短路的主保护，瞬时动作于停机。复合电压起动的过电流保护。反应发电机区外相间短路所引起的过电流，并作为发电机定子绕组及其引出线相间短路的后备保护，延时动作于停机。对容量为5万KW及以上的发电机，应装设负序电流保护。定子绝缘监视装置。装设零序保护作为定子绕组单相接地的监视，当IcE^5A时，保护动作于跳闸；当IcE<5A时，保护作用于发信号。定子过负荷保护。反应发电机因对称过负荷引起定子绕组过电流的保护延时动作于信号。横差保护。为了反应发电机定子绕组的一相匝间短路，对于绕组为星形连接且每相有两个并联引出支路的发电机，需装设横差保护。定子过电压保护。作为水轮发电机突然甩掉负荷后引起定子绕组过电压的保护，带时限动作于解列并灭磁。转子一点接地保护。对于水轮发电机，转子不允许出现两点接地短路，所以应装设转子一点接地保护，对发电机励磁网路的对地绝缘情况进行监视、并延时动作于信号。在一般汽轮发电机，应装设两点接地保护.失磁保护。作为励磁电流急剧下降或消失的保护，带时限断开发电机断路器。对于大容量的汽轮发电机，可装设逆功率保护。应该指出：反应内部故障的发电机保护装置动作于发电机断路器跳闸时，必须联跳灭磁开关，并作用于事故停机；反应外部故障的发电机保护装置动作于发电机断路器跳闸时，可联跳灭磁开关。第二节线路保护配置一、选用阶段式电流保护首先暂选三段式电流保护做为110KV线路相间短路的主保护。电流、电压保护装置是反应相间短路基本特征(反映电流突然增大，母线电压突然降低)，并接于全电流、全电压的相间保护装置。整套电流、电压保护装置一般由瞬时段、定时段组成，构成三段式保护阶梯特性。三段式电流、电压保护一般用于110kV及以下电压等级的单电源出线上，对于双电源辐射线或单电源环网可以加方向元件组成带方向的各段保护。三段式保护的1、11段为主保护，第III段为后备保护段。I段一般不带时限，称瞬时电流速断，或瞬时电流闭锁电压速断，其动作时间是保护装置固有的动作时间。II段带较小延时，一般称为延时电流速断或延时电流闭锁电压速断。III段称为定时限过电流保护，带较长时限。电流、电压保护简单可靠，有一定反映弧光电阻的能力，因此，当保护性能满足要求基本要求时，应优先采用。二、选用距离保护（一）距离保护的基本构成：距离保护是反应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。当故障点全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）及时间元件，即组成了具有阶梯特性的距离保护装置。当故障线路中的电流大于阻抗继电器的允许精确工作电流时，保护装置的动作性能与通过保护装置的故障电流的大小无关。（二）距离的应用：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。（三）距离保护各段动作特性：距离保护一般装设三段，必要时也可采用四段。其中第I段可以保护全线路的80%〜85%，其动作时间一般不大于0.03〜0.1S（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II段按阶梯特性与相邻保护相配合，动作时间一般为0.5〜1.5S，通常能够灵敏而较快地切除全线路范围地故障。由I，II段构成线路地主要保护。第III（W）段，其动作时间一般在2S以上，作为后备保护段。（四）由于距离保护主要反映阻抗值，一般说其灵敏度较高，受电力系统运行方式变化地影响较小，运行中躲过负荷电流地能力强。在本线路故障时，装置第I段地性能基本上不受电力系统运行方式变化地影响（只要流过装置地故障电流不小于阻抗元件多允许的精确工作电流）。当故障点在相邻线路上时，由于可能有助增作用，对于第II、III段，保护的实际动作区可能随运行方式的变化而有所变化，但一般情况下，均能满足系统运行的要求。由于保护性能受电力系统运行方式的影响较小，因而装置运行灵活、动作可靠、性能稳定。特别是在保护定值整定计算和各级保护段相互配合上较为简单灵活，是保护电力系统相间故障的主要阶段式保护装置。三、SEL-321方向距离及方向过流微机保护装置SEL-321是美国SEL公司推出的方向距离及方向过流微机保护装置。110KV长线路保护采用这种装置，因为它具有通用性和经济性，SEL-321微机保护可以完成全部架空线的继电保护。编程的通用性可使继电器用于纵联和非纵联的保护方案继电器能适用于许多场合，仅选所需的继电器元件，即可完成基本方案，当更复杂的方案时才选更多的保护元件。保护配置：•四阶段相间和接地距离保护•与下一级保护时间阶段配合的二三和四段相间和接地保护的延时，用户可在继电器内部独立地设定•任何段可被整定为正向或反向•相间和接地距离元件分别整定•接地距离选为Mho特性、四边形特性或兼有两种特性•接地距离元件的四边形特性提高了高阻故障的灵敏度。补偿负荷电流，防止保护范围的伸长和缩短•采用正序记忆极化量（memory）为相间和接地故障提高扩大保护的电阻范围•独立的相间，负序和零序电流时间过流元件•四段瞬时/定时负序和零序电流过流元件•三相故障的典型动作时间为一个周波•示波和事件报告数据•前面板整定和显示第三节变压器保护配置电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障对供电可靠性和系统的正常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元件。按照现在制造的电力变压器的结构，变压器的可靠性很高。但是，由于变压器发生故障时造成的影响很大，故应加强其继电保护装置的功能，以提高电力系统的安全运行水平。一、变压器的常规保护配置针对变压器的故障和异常工作情况，根据其容量和重要程度，装设动作可靠，性能良好的继电保护装置，变压器保护配置一般包括：（一）反映内部故障和油面降低的非电气量（气体）保护，又称瓦斯保护；（二）反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护，或电流速断保护；（三）反应变压器外部相间短路时的过电流保护，复合电压起动的过电流保护，负序电流及单相式低电压起动的过电流保护，阻抗保护等；反应中性点直接接地系统中外部接地短路的变压器零序电流保护；反应大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及过电压保护；反应变压器过负荷的变压器过负荷保护；反应变压器非全相运行的非全相保护等。二、变压器微机保护电力变压器的微机保护的配置原则与常规保护的配置是基本相同，但由于微机保护软件的特点，一般微机保护的配置较齐全，灵活。本设计采用WBH-100型系列微机变压器保护装置，由变压器差动保护、变压器后备保护、变压器非电量保护几部分构成。其中WBH-101/CD保护箱可作为各种电压等级变压器的通用差动保护。出口1为差动保护，出口2为差流速断保护，出口3为电流回路断线信号，出口4〜8为备用。根据不同的变压器类型及电压等级，可方便的利用WBH-100微机型变压器成套保护装置的功能插件，组成保护。主保护配置：比率制差动保护。这是变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，通常采用二次谐波闭锁原理，用以躲过变压器空投时励磁涌流造成的保护误动。差动速断保护。本体重瓦斯、有载调压重瓦斯和压力释放。当油箱内部故障产生轻瓦斯或油面下降时，保护装置瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，瓦斯保护动作于断开变压器各侧电源侧断路器。一般瓦斯继电器气体容积整定范围为250~~300cm3，现确定正常整定值为250cm3。重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为0.6~~1.5m/s，以导油管中的流速为准；为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，将油流速度整定在1m/s。后备保护配置：复合电压起动过电流保护：为了满足灵敏度要求和简化保护接线，采用复合电压起动的过电流保护作为变压器的后备保护，其电压起动元件由低电压继电器和负序电压继电器组成。单侧电源的双绕组变压器后备保护装设于电源侧，作为差动保护、瓦斯保护的后备或相邻元件的后备，要求动作于电源侧的断路器。过负荷保护:I段发信，II段起动风冷，III闭锁有载调压。三、差动保护电流互感器接法分析WBH-100微机型变压器成套保护装置，对差动保护用的电流互感器接线的要求是：可以采用全星形接线，也可以采用常规接线。本设计中采用的是星形接线，由软件进行相位补偿。设补偿前的电流为1叽lby1」cy1，补偿后的电流为lay2」by2」cy2,补偿方法如下：Iay2=(Iayi-Ibyi)/指顼1ayiej30°/、/31的「(Ibyi-Icyi)/名=把1的产0。/顼312=(1「1i)/J3=J31ej30°/松通过上式可以看出软件相位补偿后各相电流只改变了相位角，而模值并没有改变。第三章短路电流计算第一节网络参数计算所给系统基本资料如下:网络接线如图3-1所示，网络参数用标么值方法计算，选基准容量Sb=100MVA,基准电压UB=U(各级平均电压，即1.05Un)。发电厂的最大运行方式为三台发电面全部投入运行，最小运行方式为G1、G2运行，G3停运；网络的正常运行方式为发电厂容量最大且闭环运行。线路AB、BC、AD、CD、BG的最大负荷电流分别为250、180、200、150、200安，负荷自启动系数为1.5.各变电所引出线上后备保护动作的动作时间如图3-1所示，线路的正序电抗为每公里0.4欧。Uk%=9.752^40MVAUk%=10.52^30MVAUk%=10.Uk%=9.752^40MVAUk%=10.52^30MVAUk%=10.5COS0=O.85Xd%=0.1052*5OMWC0S^>=0.85Xd%=0.125图3-1单侧电源110KV环形网络图一、发电机:计算公式：X='1"xWG100SNXG1=XG2=0.125100x100xXG1=XG2=0.125100x100x0.85=0.002150X3=0-105x100x0.85=G3100600.0015二、变压器:计算公式：X=^K%xSBT100SN10.5100

岑=孔=布、刀=0.26259.75100

x=0.2444010.5100

岑=孔=布、刀=0.26259.75100

x=0.24440XT41007.5.100^xx=0.125T31006010.5100X=x=x=0.35T5T610030三、线路:计算公式:S——B—Xlab=80x0.4x胃X=50x0.4x甄LAD1152X=50x0.4x^0=0.151LBG1152=0.242=0.151X,=60x0.4x100=0.181LBC1152X=70x0.4x^°=0.212LCD1152第二节系统正序（负序）网正序网（正、负序网相同）等值阻抗如图3-2所示:正序网（正、负序网相同）等值阻抗如图3-2所示:图3-2正（负序网）等值阻抗图第三节短路电流计算一、当母线一、当母线B三相短路时（1）系统在最大运行方式下可能流过线路AB的最大短路电流计算，等值阻抗如图3-3所示:图3-3(0.0021+0.2625)x-x(0.0015+0.125)发电厂等效心电抗为X^ax-Gm]+0.2625)x1+(0.0015+0.125)一0"652短路点总电抗为Xd1max=0.065+0.242=0.307短路电流为I(3)=—-—=—-—=3.257d.AB.maxX0.307d.1.max(2)系统在最小行方式下可能流过线路AB、CB的最小短路电流计算，等值阻抗如图3-4所示：(0.0025+0.2625(0.0025+0.2625)八=0.132发电厂等效总电抗为XGmin0.242x(0.151+0.212+0.181)短路点总电抗为X0.242x(0.151+0.212+0.181)短路点总电抗为Xd.1.min=0.132+0.167=0.3环网线路等效总电抗为L.d10.242+0.151+0.212+0.181短路电流为I⑶.=——=」_=3.333".国X0.3d.1.min0544x20544x2=1.998可能流过线路AB的短路电流为I⑵dABmin=3.333x054402422流过线路CB的短路电流为I⑵dcBmin=3.333x*-1.998=0.888二、母线C三相短路时(1)系统在最大运行方式下可能流过线路BC的最大短路电流计算，等值阻抗如图3-5所示:图3-5短路点总电抗为Xd2=0.065+0.242+0.181=0.488短路电流为I⑶=—-—=—-—=2.049d-BC-maxX0.488d.2.max(2)系统在最大运行方式下可能流过线路DC(1)系统在最大运行方式下可能流过线路BC的最大短路电流计算，等值阻抗如图3-5所示:图3-5图3-6短路点总电抗为Xd2=0.065+0.151+0.212=0.428短路电流为I⑶dDCmax=-^―=°4?8=2.336d.2.max系统在最小运行方式下可能流过线路BC、DC的最小短路电流计算，等值阻抗如图3-7所示：图3-7环网线路等效总电抗为X=（0.242+0.181鬲.151+。.212）=0&Ld2max0.242+0.151+0.212+0.181短路点总电抗为Xd2.=0.132+0.195=0.327

短路电流为I⑶d2min=—=0二7=3・。58d.2.min根据分流比公式：流过线路BC的短路电流为I⑵.=3.058xg363x笠=1.223*min0.7862流过线路DC的短路电流为I⑵dDCmin=3.058x*-1.223=1.425三、母线D三相短路时(1)系统在最大运行方式下可能流过线路AD的最大短路电流计算，等值阻抗如图3-8所示:图3-8短路点总电抗为Xd3=0.065+0.151=0.216短路电流为I⑶dADmax=-^―—=°216=4.63d.3.max(2)系统在最小运行方式下可能流过线路AD、CD的最小短路电流计算，等值阻抗如图3-9所示：

图3-9环网线路等效总电抗为XLd3max(0.242+0.181+0.212)x0.151八—图3-9环网线路等效总电抗为XLd3max(0.242+0.181+0.212)x0.151八—0.1220.242+0.151+0.212+0.181短路点总电抗为Xd.3.min=0.132+0.122=0.254流过线路AD的短路电流为I(2).=3.937乂_°6竺xl!=2.755"。.皿0.7862流过线路CD的短路电流为I⑵dCDmin=3.937x§-2.755=0.655四、线路BG末端三相短路时(1)系统在最大运行方式下可能流过线路BG的最大短路电流计算，等值阻抗如图3-10所示:短路点总电抗为(0.0025+0-2625)x2x(O.00175+0.125)0.242x(0.151+0.212+0.181)八八尽X=++0.151=0.383d"ax(0.0025+0.2625)x1+(0.00175+0.125)0.242+0.151+0.212+0.1812短路电流为：I(3)=1=1=2.611d如exX0.383d.4.max

图3—10(2)系统在最小运行方式下的短路电流计算，等值阻抗如图3-12所示:短路点总电抗为X_(0.0025+0.2625)+0.242x(0.151+0.212+0.181)+0151_0451d.4.min20.242+0.151+0.212+0.181.一.短路电流为：I(2)dBGmin_—=01,]x-2-_1.92d.4.min

五、10KV母线E三相短路时(1)系统在最大运行方式下的短路电流计算，等值阻抗如图3-13所示:图3—13短路点总电抗为X_(0.0021+0.2625)x--x(0.0015+0J25)十心如+0.181)x(0.151+0.212)+0.35_0435de(0.0021+0.2625)x1+(0.0015+0.125)0.242+0.151+五、10KV母线E三相短路时(1)系统在最大运行方式下的短路电流计算，等值阻抗如图3-13所示:图3—13短路点总电抗为短路电流为：I(3)d5max_x1=0435_2.299d.E.max(2)系统在最小运行方式下的短路电流计算，等值阻抗如图3—14所示：图3—14短路点总电抗为X_(0.0021+0.2625)+(0.242+0.181)x(0.151+0.212)+035_0678d.5.min_20.242+0.151+0.212+0.181._.短路电流为：1⑵d5.min1疽_1x短路电流为：1⑵d5.min1疽_1xV3Xx项_0.678x~2d.5.min_1.277表3—1短路电流（标么值）列表w了-一一一、方式短路点、设备名称最大运行方式下三相短路电流最小运行方式下两相短路电流B(d1)线路AB3.2571.998线路CB/0.888C(d2)线路BC2.0491.223线路DC2.3361.425D(d3)线路CD/0.655线路AD4.632.755G(d4)线路BG2.6111.92E(d5)变压器T52.2991.277将以上短路电流标么值换算为实际值，换算公式为I三—;L=LXTB履U表3—2短路电流（实际值）列表方式短路'设备名称最大运行方式下三相短路电流（KA）最小运行方式下两相短路电流（KA）B(d1)线路AB1.6351.003线路CB/0.446C(d2)线路BC1.0290.614线路DC1.1730.715D(d3)线路CD/0.329线路AD2.3241.383G(d4)线路BG1.3110.964E(d5)变压器T5（110KV侧）1.1540.641第四章线路保护整定计算第一节阶段式电流保护整定计算一、瞬时电流速断保护：整定原则按躲开线路末端三相短路的最大短路电流整定。(1)LABIidz=K『⑶dmax=1.2x1.635=1.962(KA)保护装置第I段，要求无时限动作，保护区不小于线路全长的20%。动作时限：0秒最小保护范围：,—伊Z、zL(1+——)一——s.maxbh.min2KZZv3“0.065+0.242、0.133+0.242=(1+)2x1.30.2420.242=-0.038保护灵敏度不满足要求。可见对于系统运行方式变化很大的线路，电流速断保护范围很小或根本无保护区，此时电流保护不能满足要求，必须改用距离保护第二节阶段式距离保护的整定计算一、距离保护I段一I段保护线路全长的80%，按躲过本线路末端故障整定:LAB:Z.[二驰心=0.85x0.242=0.206LBC:Zd[=、Zlbc=0.85x0.181=0.154LAD:Z.[=Kg以=0.85x0.151=0.128LDC:Zd[=KkZlc=0.85x0.212=0.18LBG:Z.[=%艰=0.85x0.151=0.128式中Kk—可靠系数，取为0.85。动作时限：0秒二、距离保护II段一II段保护线路全长，按躲开相邻线路距离保护I段整定:(1)Lab:①按躲过线路BC距离保护I段整定dzIKLABKzmindz.xl.1=0.85x0.242+0.8x1x0.154=0.329式中KK—可靠系数，取为0.85K'k一可靠系数，取为0.8Kz.一最小分支系数Z5一为相邻线路I段的动作阻抗值灵敏度校验：K=0329=1.36V1.5不满足要求sen0.242②按躲过线路BG距离保护I段整定叱0.151+0.212+0.181+0.242…亿K==1.445Z.min0.181+0.151+0.212dz.IIKLABKZmindz.xl.1=0.85x0.242+0.85x1.445x0.128=0.363式中K'k一可靠系数，取为0.85灵敏度校验：K=0^63=1.5=1.5满足要求。动作时限：0.5秒sen0.242(2)Lbc:①按躲过线路BG距离保护I段整定0.151+0.212+0.181+0.242K==3.25Z.min0.242Zdz.i=KKZLBG+KK"xl.1=0.85x0.181+0.8x3.25x0.128=0.487②按躲过变压器T5、T6另一侧母线E短路时的阻抗值v0.151+0.212+0.242.0181°K==2.166Z-min0.212+0.151IfKABC+KLW_…0.35=0.85x0.181+0.7x2.166x2=0.419式中七一为变压器T5、T6等效阻抗取①和②较小者为动作值：ZE=0.419灵敏度校验：K=04以=2.315>1.5满足要求。动作时限:sen0.181(3)Lad:①按躲过线路DC距离保护I段整定dz.IIKLADKZmindz.xl.1=0.85x0.151+0.8x1x0.180.5秒=0.272②按躲过变压器T4另一侧母线F短路时的阻抗值V0.151+0.212+0.242.0181K==1.238Z.min0.212+0.181+0.242Zdz.i=KKZLAD+K'¥=0.85x0.15+0.7x1.238<0.244=0.34式中Z^—为变压器T4阻抗取①和②较小者为动作值：Z浒lbc=0.272灵敏度校验：K=0.272=1.801>1.5满足要求。动作时限:sen0.1510.5秒(4)Ldc:①按躲过变压器T5、T6另一侧母线E短路时的阻抗值KZ.min0.151+0.212+0.242.01810.181+0.242=1.858Zdzi=KKZLDc+K'KTKzZt0.35=0.85x0.212+0.7x1.858x——2=0.408②按躲过变压器T4另一侧母线F短路时的阻抗值KZ.min0.151+0.212+0.242.0181匚。—5.20.151Zd,「KKZL疽K‘叭，=0.85x0.212f0.7x5.2x0.244=1.068取①和②较小者为动作值：Zoplbc=0.408灵敏度校验：K=0408=1.925>1.5满足要求。动作时限：0.5秒0.212（5）Lr「：按躲过相邻下一线路的距离保护I段来整定BGdz.IIKLBGKZmindz.xl.1=0.85x0.151+0.8x1x0.85x0.151=0.231灵敏度校验：K=竺1=1.53>1.5满足要求。动作时限：0.5秒0.151三、距离保护III段TII段作为本线路I，II的后备保护（称为近后备保护）以及作为相邻线路保护的后备（称为远后备保护）。按躲过本线路最大负荷时的最小负荷阻抗整定。在进行距离保护I段整定计算前，因为本网是环网，首先得分析环网内线路的各开关的保护动作时限特性上的配合情况。如下图3-15所示：装设方向元件的原则为：在双电源电网或单电源环网中，位于变电所同一母线两侧的距离III段保护，其动作时限较长者（大于一个时限级差』t）不装设方向元件，时限较短者必须加装方向元件；如两保护的动作时限相等，则均需装设方向元件。当D1点短路时，保护的时限配合是t2<t3，保护1、2动作，保护3不动作；当D2点短路时，保护的时限配合上要求t2>t3，保护3、4应该可靠动作跳开故障，由此保护2有可能误动作；可见保护2必须装设方向闭锁元件，才能保证不发生误动作。因此，开关1、3、5、7、9距离III段可装设全阻抗继电器，开关2、4、6、8的距离III段需要装设方向阻抗继电器。

图3-15方向距离保护的时限特性(1)采用全阻抗继电器时，距离III段整定阻抗Z=—09^心—、七七.式中^少一为保护安装处额定相电势，标么值为1Kk一为可靠系数，取为1.2气一为阻抗继电器的返回系数，取为1.1K一为负荷自起动系数，取为1.5九心「为最大负荷电流

①L开关1距离III段保护Z=°9"/=_——-=0.913AB或宵产1J®i.ix1.5x竺z502灵敏度校验:近后备按本线路末端短路时校验KZdz.IIIZLab0.9130.242=近后备按本线路末端短路时校验KZdz.IIIZLab0.9130.242=3.773>1.5远后备按下一线路末端短路时校验KlmZdzIZL+气maxZAB0.913=2.16>1.20.242+1x0.181LbcKbmax-最大分支系数。灵敏度均满足要求。②Lbc开关3②Lbc开关3距离III段保护Z50.9U

e^

k^kkIzqfh.max。.9X1m=1.268………1801.2x1.1x1.5x502灵敏度校验:近后备按本线路末端短路时校验KlmZdz.IIIZLbc1.268r1u

=7近后备按本线路末端短路时校验KlmZdz.IIIZLbc1.268r1u

=7>1.50.181远后备按相邻下一元件即变压器T5低压侧端短路时校验KlmZdZl七,Kmax'0.181+。•⑻+0.151+0.212x些1.268=2.26>1.2均满足要求0.212+0.151，AD开关5距离III段保护Z50.9Ue.①khzqfh.max0.9x12001.2x1.1x1.5x一502=1.141灵敏度校验:近后备按本线路末端短路时校验KlmZ”e1.141z.L近后备按本线路末端短路时校验KlmZ”e1.141z.Lad=7.56>1.50.151远后备按下一线路末端短路时校验KlmLdZdz.I+KmaxZ1.141=3.14>1.20.151+1x0.212Ldc均满足要求。0.9Ue^④Ldc开关7距离III段保护Z5竺x1=1.521KkKhKz".max1.2x1.1x1.5x也q502灵敏度校验:

近后备按本线路末端短路时校验K=0.9Ue^④Ldc开关7距离III段保护Z5Ldc远后备按相邻下一元件即变压器T5低压侧端短路时校验K=^dzffllmZ+KZLDC气max150.212+1.5210.242K=^dzffllmZ+KZLDC气max150.212+1.5210.242+0.181+0.151+0.2120.35=2'3>"均满足要求

x20.242+0.181⑤Lbg开关9距离III段保护Zdz.III0.9U

e.®khzqfh.max0.9x1=1.1412001.2x1.1x1.5x502灵敏度校验:近后备按本线路末端短路时校验KZ——dz.IIIZLbg1.141=7.56>1.50.151远后备按相邻下一线路末端短路时校验KlmZLbcZdz.III+Kbmax1.141Z50.151+1x0.151=3.78>1.2均满足要求⑵采用方向阻抗继电器，距离III段整定阻抗公式为♦.广KKKI*Os(0-0)khzqfh.maxlmfh式中U一为保护安装处额定相电势，标么值为e.0KK一为可靠系数，取为1.2七一为阻抗继电器的返回系数，取为1.1K一为负荷自起动系数，取为1.5Is「为最大负荷电流g一为灵敏角，取为80。0.9x1气—为负荷阻抗角’按C咨=0.8计①0.9x1①Lab开关2距离111段保护气.田1.2x1.1x1.5x—xcos'80。-36.87。）502灵敏度校验:近后备按本线路末端短路时校验Klm远后备按下一线路末端短路时校验Klm均满足要求。Z——Qz.IIIZLab1.25

0.242=5.17>1.5dzffl=L25=2.96>1.2Z+KZ0.242+1x0.181LabbmaxLbc②Lbc开关4距离III保护段Z50.9x1TonX=1.7371.2x1.1x1.5x1—xcos*0。-36.87J502灵敏度校验：近后备按本线路末端短路时校验K——dz呼=L737=9.6>1.5lmZl0.181远后备按相邻下一元件即变压器T5低压侧端短路时校验KlmZdz.IIIZL+气maxZ50.181+BC1.7370.242+0.181+0.151+0.2120.35=3」>"均满足要求

x20.212+0.151AD开关6距离III段保护Z50.9x1——『\=1.5631.2x1.1x1.5x—-xcos^80。-36.87。）502灵敏度校验：近后备按本线路末端短路时校验KlmZdz.IIIZLad1.5630.151—10.35>1.5远后备按下一线路末端短路时校验KlmZLadZ―dzffi+KbmaxZLDC1.563=4.3>1.20.151+1x0.212均满足要求。④Ldc开关8距离III保护段Z50.9x1z11I”】；。C1.2x1.1x1.5xxcos^80o502—2.084-36.87。）Zdz.III=ZLdc远后备按相邻下一元件即变压器T5低压侧端短路时校验灵敏度校验：近后备按本线路末端短路时校验Klm2.0840.212=9.83>1.5K—5^^.®血ZL+气maxZ5DC2.084=3.88>1.2均满足要求0.242+0.181+0.151+0.2120.350.212+x——20.242+0.181四、线路AB、BC、AD、CD、BG的各开关三段式距离保护整定结果列于表4-1中。线路开关名称距离I段（标么值）有名值（Q）距离II段（标么值）有名值（Q）距离III段（标么值）有名值（Q）距离III段动作时限（s）线路AB开关10.20627.240.36348.010.913120.742开关20.20627.240.36348.011.25165.310.5线路BC开关30.15420.370.41955.411.268167.691.5开关40.15420.370.41955.411.737229.721线路AD开关50.12816.930.27235.971.141150.92开关60.12816.930.27235.971.563206.710.5线路CD开关70.1823.810.40853.961.521201.151.5开关80.1823.810.40853.962.084275.611线路BG开关90.12816.930.23130.551.141150.91第五章变压器T5保护整定计算第一节WBH-100微机比率制差动保护的整定计算一、整定计算按下式计算变压器各侧一次额定电流i「s/J3Un式中S、。1^分别为变压器同一侧的额定容量和额定电压。有分接头的则取主接头电压。按下式计算电流互感器的计算变比nTAjs=Kj"/5式中Kj-接线系数。电流互感器三角形接线取、'3，星形接线取1。根据上式计算的结果选择稍大于的电流互感器标准变比nTA按下式计算各侧流入差动保护的二次额定电流I2N=IN/nTA电流平衡调整。差动保护各侧电流平衡调整由装置的软件完成，无需外接中间变流器。下面需要求出电流平衡调整系数Kb，将％当作定值送入微机保护，由软件实现电流自动平衡调整，削除不平衡电流影响。调整平衡系数均以主变高压侧二次电流为基准，按下式计算：低压侧平衡系数为Kbi=I2Nh/I2Ni；式中h、l分别表示高压侧、低压侧。根据以上公式，计算结果如下表5-1所示：表5-1名称各侧数值额定容量（MVA）30额定电压（KV）11010一次额定电流in（a）157.461732.05电流互感器接线方式△Y电流互感器计算变比nTA.JS54.5346.4选用电流互感器变比nTA300520005二次额定电流I2N（A）4.554.33电流平衡调整系数Kb11.05差动最小动作电流七。该定值需躲过最大负荷电流下的不平衡电流，且要保证变压器内部故障时有足够的灵敏系数。通常取Iop=(0.3〜0.5)、。、为变压器高压侧二次额定电流。取I「0.4x4.55=1.82A比率制动系数K:resK=K(Kf+△U+AF)resrelisTb式中Kl可靠系数，一般取Kj1.2〜2;Kis-—电流互感器同型系数，变压器差动保护取Kis=1;fT电流互感器误差，取fT=1;AU---变压器调压系数，取AU=0.05〜0.15;AFb--二次电流平衡不精确引起的误差，一般取AFb=0.05〜0.1;通常比率制动系数Kres=0.5。差流速断定值If的计算：躲过空投变压器时产生的最大励磁电流。躲过外部短路时产生的最大不平衡电流。当空载变压器投入电网或变压器外部故障切除后电压恢复时，励磁涌流高达额定电流的6〜8倍，当差动保护电流互感器选择合适时，变压器外部短路流过差动速断的不平衡电流小于变压器励磁涌流，因此差流速断定值Idf可只躲过变压器励磁涌流，即Idf=(4〜10)I2N通常中小型变压器取8I左右。这里取2NIdf=8I2N=8X4.55=36.4(A)二次谐波制动系数。变压器空载投入时，励磁涌流中二次谐波含量很大，其他高次谐波也占相当比例，通过对装置的合理调整，使谐波分量占基波的15%〜25%，使保护不动作，达到变压器空载投入时闭锁差动保护的目的。二次谐波制动系数一般取0.15。最小制动电流。一般取变压器二次额定电流值I2N.设变压器各侧电流为ii、i、i、i、i、i、i、i;进入差动保护的差电流为A1、A2A3B1B2B3C1C2C3i=i+i+i;i=i+i+i;i=i+i+i。制动电流为i=max(ii、i),i=max(i、D1A1A2A3BDB1B2B3BCC1C2C3ZAA1、A2A3ZBB1i、i),i二max(i、i、i)。从以上式子可看出当变压器内部故障时，差电流为变压器三侧B2B3ZCC1C2C3电流之和，而制动电流取三侧电流中较大者，因此变压器内部故障时差电流大于制动电流，保护可靠动作。当变压器外部故障时，进入差动保护的差电流为三侧电流相减后的不平衡电流，制动电流仍取三侧电流中较大者，此时制动电流大于差动电流，保护可靠不动作。电流回路断线的整定当任一相差动电流大于0.1"启动TA断线判别程序，满足下列条件，认为是TA断线：①本侧三相电流中一相无电流；②其他两相与启动前电流相等。TA断线保护投退控制整定为“1”时，保护投入。TA断线保护投退控制整定为“1”时，保护退出。TA断线闭锁控制整定为“1”