繼電保護課程設計---基于110kv電網(wǎng)線路繼保設計

1、<p><b>　　繼電保護課程設計</b></p><p>　　題 目：基于110KV電網(wǎng)線路繼保設計 </p><p>　　學院名稱： 電氣工程學院 </p><p>　　指導教師： XXX老師 </p><p>　　班 級：

2、 XX電力X班 </p><p>　　學 號： 2008XXXXXXX </p><p>　　學生姓名： X X </p><p>　　2012年 1 月5 日</p><p>　　摘 要：隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，各大電力系統(tǒng)的容量和電網(wǎng)區(qū)域不

3、斷擴大，為適應大電網(wǎng)發(fā)展的需要，相繼出現(xiàn)超高壓電網(wǎng)和大容量機組，致使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復雜，電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題日益突出，因此對電力系統(tǒng)繼電保護提出了更高的要求。為了給110KV電網(wǎng)進行繼電保護設計，需要選擇過電流保護，算出電流保護的動作電流，靈敏度等整定參數(shù)值。如果在過電流不滿足的情況下，相間故障選擇距離保護，而接地故障要選擇零序電流保護，同時對距離和零序電流保護要進行整定計算，能自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除并最大限度地保證其

4、他無故障部分恢復正常運行。能對電氣元件的不正常運行狀態(tài)作出反應，并根據(jù)運行維護規(guī)范和設備承受能力動作。條件許可時，可采取預定措施，盡快地恢復供電和設備運行。</p><p>　　關(guān)鍵詞：110KV繼電保護 整定計算 故障分析 設計原理</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 電力系統(tǒng)繼電保護的概述4</p&

5、gt;<p>　　1.1繼電保護按保護分類4</p><p>　　1.2繼電保護整定計算的基本任務6</p><p>　　1.3繼電保護整定計算的要求及特點7</p><p>　　2、設計資料分析與參數(shù)計算8</p><p>　　3.運行方式的選擇原則10</p><p>　　3.1發(fā)電機、變壓

6、器運行方式選擇原則10</p><p>　　3.2變壓器中性點接地選擇原則10</p><p>　　3.3線路運行方式選擇原則10</p><p>　　3.4流過保護的最大、最小短路電流計算方式的選擇11</p><p>　　3.5選取流過保護最大負荷電流的方法11</p><p>　　4、短路電流計算12

7、</p><p>　　4.1流經(jīng)保護1的短路計算12</p><p>　　4.3 流經(jīng)保護3~8的的短路計算15</p><p>　　5.電流保護整定計算15</p><p>　　5.1保護1的電流保護整定15</p><p>　　5.2對電流保護的綜合評價17</p><p&g

8、t;　　6、距離保護計算17</p><p>　　6.1、保護1的距離保護計算：18</p><p>　　6.1.1、距離Ⅰ段整定：18</p><p>　　6.1.2、距離Ⅱ段整定：18</p><p>　　6.1.3、距離Ⅲ段整定：20</p><p>　　6.2、保護3的距離保護計算..........

9、.........................................................21</p><p>　　6.2.2、距離Ⅱ段整定：21</p><p>　　6.2.3、距離III段整定：22</p><p>　　6.3、保護6的距離保護計算：23</p><p>　　6.3.1、距離Ⅰ段整定：23&

10、lt;/p><p>　　6.3.2、距離Ⅱ段整定：23</p><p>　　6.3.3、距離Ⅲ段整定：24</p><p>　　6.4、保護8的距離保護計算：25</p><p>　　6.4.1、距離Ⅰ段整定：25</p><p>　　6.4.2、距離Ⅱ段整定：25</p><p>　　6

11、.5距離保護整定值表27</p><p>　　7 繼電保護零序電流保護的整定計算和校驗..................................28</p><p>　　7.1零序電流保護整定計算.......................................................................28</p><p&

12、gt;　　7.2對零序電流保護的綜合評價...................................................................31</p><p>　　8 輸電線路的自動重合閘裝置32</p><p><b>　　8.1 概述32</b></p><p>　　8.2 單側(cè)電源線路的三相一次自動

13、重合閘裝置33</p><p>　　8.3 雙側(cè)電源線路的自動重合閘33</p><p>　　8.4 自動重合閘與繼電保護的配合34</p><p>　　8.5 電源側(cè)投檢同期重合閘存在的問題及原因34</p><p><b>　　結(jié)束語36</b></p><p><b>　

14、　參考文獻37</b></p><p>　　1 電力系統(tǒng)繼電保護的概述</p><p>　　1.1繼電保護按保護分類</p><p>　　（1）電流速斷保護：故障電流超過保護整定值無時限（整定時間為零），立即發(fā)出跳閘命令。（2）電流延時速斷保護：故障電流超過速斷保護整定值時，帶一定延時后發(fā)出跳閘命令。（3）過電流保護：故障電流超過過流保護整定值，

15、故障出現(xiàn)時間超過保護整定時間后發(fā)出跳閘命令。（4）過電壓保護：故障電壓超過保護整定值時，發(fā)出跳閘命令或過電壓信號。（5）低電壓保護：故障電壓低于保護整定值時，發(fā)出跳閘命令或低電壓信號。（6）低周波減載：當電網(wǎng)頻率低于整定值時，有選擇性跳開規(guī)定好的不重要負荷。（7）單相接地保護：當一相發(fā)生接地后對于接地系統(tǒng)，發(fā)出跳閘命令，對于中性點不接地系統(tǒng)，發(fā)出接地報警信號。（8）差動保護：當流過變壓器、中性點線路或電動機繞組，線路兩端電流之

16、差變化超過整定值時，發(fā)出跳閘命令稱為縱差動保護，兩條并列運行的線路或兩個繞組之間電流差變化超過整定值時，發(fā)出跳閘命令稱橫差動保護。（9）距離保護：根據(jù)故障點到保護安裝處的距離（阻抗）發(fā)出跳閘命令稱為距離保護。（10）方向保護：根據(jù)故障電流的方向，有選擇性的發(fā)出跳閘命令稱為方向保護。（11）高頻保護：利用弱電高頻信號傳遞故障信號來進行選擇性</p><p>　　1.2繼電保護整定計算的基本任務</p&g

17、t;<p>　　繼電保護整定計算的基本任務，就是要對各種繼電保護給出整定值，而對電力系統(tǒng)中的全部繼電保護來說，則需編制出一個整定方案。</p><p>　　各種繼電保護適應電力系統(tǒng)運行方式變化的能力都是有限的，因而，繼電保護整定方案也不是一成不變的。對繼電保護整定方案的評價，是以整體保護效果的優(yōu)劣來衡量的，并不著眼于某一套繼電保護的保護效果。必須指出，任何一種保護裝置的性能都是有限的，或者說任何一種

18、保護裝置對電力系統(tǒng)的適應能力都是有限的。當電力系統(tǒng)的要求超出該種保護裝置所能承擔的最大變化限度時，該保護裝置便不能完成保護任務。</p><p>　?。?）繼電保護整定計算的具體任務和步驟</p><p>　?、?繪制電力系統(tǒng)一次接線圖；</p><p>　?、?根據(jù)一次接線圖繪制系統(tǒng)阻抗圖，包括正序、負序、零序網(wǎng)；</p><p>　?、?

19、建立電力系統(tǒng)設備參數(shù)表：包括一次設備的基礎(chǔ)參數(shù)，二次設備的規(guī)范及保護配置情況。</p><p>　　建立電流互感器（TA）、電壓互感器（TV）參數(shù)表，根據(jù)變壓器的容量和線路的負荷情況確定TA變比；</p><p>　　確定繼電保護整定需要滿足的電力系統(tǒng)規(guī)模及運行方式變化限度，各級母線的綜合阻抗（最大、最小方式）；</p><p>　　電力系統(tǒng)各點的短路計算結(jié)果；&l

20、t;/p><p>　　根據(jù)整定原則，選取保護裝置整定值；</p><p>　　建立各種繼電保護整定計算表；</p><p>　　按保護功能分類，分別繪制出整定值圖；</p><p>　　編寫整定方案報告書，著重說明整定的原則問題、整定結(jié)果評價、存在問題及采取的對策。</p><p>　　1.3繼電保護整定計算的要求及特點&

21、lt;/p><p>　　根據(jù)繼電保護在電力系統(tǒng)中擔負的任務，繼電保護裝置必須滿足以下4個基本要求，即選擇性、快速性、靈敏性、可靠性。</p><p>　?。?）選擇性。電力系統(tǒng)中某一部分發(fā)生故障時，繼電保護的作用只能斷開有故障的部分，保留無故障部分繼續(xù)運行，這就是選擇性。實現(xiàn)選擇性必須滿足兩個條件：一是相鄰的上一級在時限上有配合；二是相鄰的上下級保護在保護范圍上有配合。</p>

22、<p>　?。?）靈敏性。在保護裝置的保護范圍內(nèi)發(fā)生的故障，保護瓜的靈敏程度叫靈敏性，習慣上叫做作靈敏度。靈敏度用靈敏系數(shù)來衡量，用Ksen表示。靈敏系數(shù)在保證安全性的前提下，一般希望越大越好，但在保證可靠動作的基礎(chǔ)上規(guī)定了下限值作為衡量的標準。</p><p>　　（3）速動性。短路故障引起電流的增大，電壓的降低，保護裝置快速地斷開故障，有利于減輕設備的損壞程度，盡快恢復正常供電，提高發(fā)電機，并列運行

23、的穩(wěn)定性。</p><p>　　（4）可靠性。繼電保護的可靠性主要由配置結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量優(yōu)良和技術(shù)性能滿足運行要求的保護裝置及符合有關(guān)規(guī)程要求的運行維護和管理來保證。為保證保護的可靠性，應注意以下幾點：</p><p>　?、俦Ｗo裝置的邏輯環(huán)節(jié)要盡可能少；</p><p>　?、谘b置回路接線要簡單，輔助元件要少，串聯(lián)觸點要少；</p><p>

24、　?、圻\行中的操作變動要少，改變定值要少；</p><p><b>　　④原理設計合理；</b></p><p>　?、莅惭b質(zhì)量符合要求；</p><p>　?、拚{(diào)試正確、加強定期檢驗；</p><p><b>　?、呒訌娺\行管理。</b></p><p>　　要達到繼電保護

25、“四性”的要求，不是由一套保護完成的。就一套保護而言，它不能同時完全具備“四性”的要求。如電流保護簡單可靠，具備了可靠性、選擇性，但速動性較差；高頻保護具備了速動性、靈敏性、選擇性，但裝置復雜，相對可靠性就差一些。因此，要實現(xiàn)繼電保護“四性”的要求，必須由一個保護系統(tǒng)去完成，這就是保護系統(tǒng)概念。</p><p>　　對繼電保護的技術(shù)要求，“四性”的統(tǒng)一要全面考慮。由于電網(wǎng)運行方式、裝置性能等原因，不能兼顧“四性”

26、時，應合理取舍，執(zhí)行以下原則：地區(qū)電網(wǎng)服從主系統(tǒng)電網(wǎng)； 下一級電網(wǎng)服從上一級電網(wǎng)；局部問題自行消化；盡可能照顧地區(qū)電網(wǎng)和下一級電網(wǎng)的需要；保證重要用戶的供電。</p><p>　　2、設計資料分析與參數(shù)計算</p><p>　　電力系統(tǒng)設備參數(shù)表（取SB=100MV·A, VB= Vav）</p><p>　　本設計所選取的的發(fā)電機型號：</p>

27、;<p>　　G1–G4額定容量為12 MW的汽輪機，所采用型號為QF–12–2</p><p>　　G5額定容量為25 MW的汽輪機，所采用型號為QF–25–2,具體參見下表2.1</p><p>　　表2.1發(fā)電機型號及參數(shù)</p><p>　　L1：X1(1)=45×0.4=18Ω，</p><p>　　X1(0

28、) *= 3X1(1) *=3×0.136=0.408</p><p>　　L2：X2(1)=50×0.4=20Ω ，</p><p>　　X2(0) *= 3X1(1) *=3×0.151=0.453</p><p>　　L3：X3(1)=35×0.4=14Ω，</p><p>　　X3(0) *=

29、3X3(1) *=3×0.106=0.318</p><p>　　L4：X4(1)=60×0.4=24Ω ，</p><p>　　X4(0) *= 3X4(1) *=3×0.181=0.543</p><p>　　T1 ,T2 , T7： ，</p><p><b>　　，</b></

30、p><p><b>　　T3–T6：，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　G1--G4: </b></p><p><b>　　G5 : </b></p><p>　　經(jīng)計算得以下電力系

31、統(tǒng)設備參數(shù)表2.1。</p><p>　　表2.1 電力系統(tǒng)設備參數(shù)表</p><p>　　3.運行方式的選擇原則</p><p>　　3.1發(fā)電機、變壓器運行方式選擇原則</p><p><b>　?。?）最大方式</b></p><p>　　發(fā)電機廠所有機組投入，且運行在額定狀態(tài)，變電站所有

32、主變投入運行。</p><p><b>　?。?）最小方式</b></p><p>　　發(fā)電廠有兩臺發(fā)電機組時，一般應考慮全停方式，一臺檢修，另一臺故障。當有三臺以上機組時，則選擇其中兩臺容量較大機組同時停運的方式。</p><p>　　發(fā)電廠、變電站的母線上無論有幾臺變壓器，一般應考慮其中容量最大的一臺停運。</p><p

33、>　　3.2變壓器中性點接地選擇原則</p><p>　?。?）發(fā)電廠、變電所低壓側(cè)有電源的變壓器，中性點均要接地。</p><p>　?。?）自耦型和有絕緣要求的其它變壓器，其中性點必須接地。</p><p>　?。?）T接于線路上的變壓器，以不接地運行為宜。</p><p>　?。?）為防止操作過電壓，在操作時應臨時將變壓器中性點接

34、地，操作完畢后</p><p>　　再斷開，這種情況不按接地運行考慮。</p><p>　　所以本次設計中，在發(fā)電機低壓側(cè)的發(fā)電機變壓器T1–T2，T7其中各有一臺中性點接地。線路上的變壓器T3–T6不用中性點接地。</p><p>　　3.3線路運行方式選擇原則</p><p>　　(1)一個發(fā)電廠、變電站線線上接有多條線路，一般考慮選擇一

35、條線路檢修，</p><p>　　另一條線路又故障的方式。</p><p>　　(2)雙回路一般不考慮同時停用。</p><p>　　3.4流過保護的最大、最小短路電流計算方式的選擇</p><p>　?。?）相間保護。對單側(cè)電源的輻射形網(wǎng)絡，流過保護的最大短路電流出現(xiàn)在最大運行方式下，即選擇所有機組、變壓器、線路全部投入運行的方式。而最小短

36、路電流，則出現(xiàn)在最小運行方式下。對于雙側(cè)電源的網(wǎng)絡，一般（當取Z1=Z2時）與對側(cè)電源的運行變化無關(guān)，可按單側(cè)電源的方法選擇。</p><p>　　對于環(huán)狀網(wǎng)絡中的線路，流過保護的最大短路電流應選開環(huán)運行方式，開環(huán)點應選在所整定保護線路的相鄰下一級線路上。而對于最小短路電流，則應選閉環(huán)運行方式。同時，再合理地停用該保護背后的機組、變壓器及線路。</p><p>　?。?）零序電流保護。對于

37、單側(cè)電源的輻射網(wǎng)絡，流過保護的最大零序電流與最小零序電流，其選擇方法可參照（1）中所述。只是要注意變壓器接線點的變化。</p><p>　　對于雙側(cè)電源的網(wǎng)路及環(huán)狀網(wǎng)路，同樣參照（1）中所述。其重點也是考慮變壓器接線點的變化。</p><p>　　3.5選取流過保護最大負荷電流的方法</p><p>　?。?）選取流過保護的最大負荷電流的原則如下：</p>

38、;<p>　?、賯溆秒娫醋詣油度胍鸬脑黾迂摵?；</p><p>　　②并聯(lián)運行線路的減少，負荷的轉(zhuǎn)移；</p><p>　　③環(huán)狀網(wǎng)絡的開環(huán)運行，負荷的轉(zhuǎn)移；</p><p>　?、軐τ陔p側(cè)電源的線路，當一側(cè)電源突然切除發(fā)電機，引起另一側(cè)增加負</p><p><b>　　荷。</b></p>

39、<p>　?。?）最大負荷電流的計算</p><p>　　母線C上流過的最大負荷電流為變壓器T3、T4上的額定電流，因為，可以求得： ，即，同理母線E上流過的電流為。</p><p>　　由此可得流過線路L1和L3上的最大負荷電流為</p><p>　　流過線路L2上的最大負荷電流為 </p><p><b>　　4、

40、短路電流計算</b></p><p>　　將系統(tǒng)的正序、負序阻抗圖畫出如圖4.1：</p><p>　　圖4.1 正（負）序阻抗圖</p><p>　　4.1流經(jīng)保護1的短路計算</p><p>　　經(jīng)以上最大運行方式原則的分析，當d1點短路時，開環(huán)點在L2上，流經(jīng)保護1的短路電流最大。由以上分析得以下各圖。</p>

41、<p>　　最大運行方式正、負序阻抗見圖4.2：</p><p>　　由圖得：xff(1)=[X (G1//G2)+XT1]// [X(G3//G4)+X 2]+X(1)L1</p><p>　　=[ (0.814//0.814)+0.33]//[ (0.814//0.814)+0.33]+0.106=0.475</p><p>　　Eeq =1.08

42、 xff(2)= xff(1)= 0.475</p><p>　　圖4.2 d1點最大運行方式正負序阻抗 </p><p><b>　　110KV側(cè)： </b></p><p>　　所以在最大運行方式下d1點短路時流經(jīng)保護1的三相短路電流為：</p><p><b>　　KA</b></

43、p><p>　　經(jīng)以上最小運行方式原則的分析得，最小運行方式正負序阻抗圖見圖4.3：</p><p>　　圖4.3 d1點最小運行方式正負序阻抗</p><p>　　由圖得：xff(1)= X (G1//G2)+XT1+ XL3//（XL1+ XL2）=0.814</p><p>　　Eeq =1.08 xff(2)= xff(1)=0.8

44、14</p><p>　　所以在最小運行方式下d1點短路時流經(jīng)保護1的兩相短路電流為：</p><p><b>　　KA</b></p><p>　　4.2流經(jīng)保護6的短路計算 </p><p>　　經(jīng)以上最大運行方式原則的分析，當d2點短路時，開環(huán)點在L1上，流經(jīng)保護6的短路電流最大。由以上分析得以下各圖。</p

45、><p>　　最大運行方式正負序阻抗圖見圖4.4： </p><p>　　圖4.4 d2點最大運行方式正負序阻抗</p><p><b>　　由圖得：</b></p><p>　　X1= X (G5)+ X (T7)+X (L4)=0.393+0.33+0.181=0.874 </p><p>　　

46、Xff(1)= X1 +Xl3=0.874+0.106=1.01</p><p>　　Eeq =1.080</p><p>　　Xff(2)= Xff(1)=1.01</p><p>　　所以在最大運行方式下d2點短路時流經(jīng)保護6的三相短路電流為：</p><p>　　經(jīng)以上最小運行方式原則的分析得最小運行方式正負序阻抗圖見圖4.5：<

47、/p><p>　　圖4.5 d2點最小運行方式正負序阻抗</p><p>　　由圖得：xff(1)= 0.478+0.33+0.181+（0.151+0.136）//0.106=1.066</p><p>　　Eeq =1.080</p><p>　　xff(2)= xff(1)=1.066</p><p>　　所以在最

48、小運行方式下d2點短路時流經(jīng)保護6的兩相短路電流為：</p><p>　　注示：以下的短路點計算在列表中</p><p>　　4.3 流經(jīng)保護3~8的的短路計算</p><p>　　計算流經(jīng)保護各短路點最大運行方式下的開環(huán)點，如表4.1：</p><p>　　表4.1 流經(jīng)保護各短路點最大運行方式下的開環(huán)點</p>

49、<p>　　流經(jīng)保護各短路點的短路計算如表4.2：</p><p>　　表4.2 流經(jīng)保護各短路點的短路計算</p><p>　　5.電流保護整定計算</p><p>　　5.1保護1的電流保護整定</p><p>　?。?）電流速斷保護（電流Ⅰ段）的整定計算</p><p>　?、賱幼麟娏鳎喊凑斩汩_本線路

50、末端的最大短路電流來整定。</p><p><b>　?。煽肯禂?shù)）</b></p><p><b>　　②動作時間</b></p><p><b>　?、郾Ｗo范圍的校驗</b></p><p><b>　　系統(tǒng)最大阻抗為 </b></p>

51、<p>　　即保護1的電流速斷保護在最小運行方式下沒有保護區(qū)。</p><p>　　（2）限時電流速斷保護（電流Ⅱ段）的整定計算</p><p>　?、賱幼麟娏鳎喊凑斩汩_下級各相鄰元件電流速斷保護的最大動作范圍來整定。</p><p><b>　?、趧幼鲿r間</b></p><p><b>　　③靈敏

52、度的校驗</b></p><p><b>　　不滿足要求。</b></p><p>　?。?）定時限過電流保護（電流Ⅲ段）的整定計算</p><p>　　①動作電流：按照躲開本元件的最大負荷電流來整定。</p><p><b>　　②動作時間</b></p><p&g

53、t;<b>　?、垤`敏度的校驗</b></p><p>　　作為近后備保護時 ；</p><p>　　作為近后備保護時 ；</p><p>　　兩種情況下的靈敏度都不滿足要求。</p><p>　　由以上整定計算結(jié)果可知，電流保護不能作為本設計的主保護，我們改用距離保護作為主保護，下面將以距離保護進行整定。</p&

54、gt;<p>　　5.2對電流保護的綜合評價</p><p>　　三段式電流保護的主要優(yōu)點：簡單、可靠、經(jīng)濟，并且一般情況下都能較快的切除故障。但是一般用于35KV及以下的電壓等級的電網(wǎng)中，對于容量大、電壓高或者結(jié)構(gòu)復雜的網(wǎng)絡，它難于滿足電網(wǎng)對保護的要求。</p><p>　　缺點：它的靈敏度和保護范圍直接受系統(tǒng)運行方式和短路類型的影響，此外，它只在單側(cè)電源電網(wǎng)中才有選擇性。

55、</p><p><b>　　6、距離保護計算</b></p><p>　　下面以主要的保護1，3，6，8為例進行討論：</p><p><b>　　計算最大負荷電流</b></p><p>　　每一條線路上流過的最大負荷電流的計算</p><p>　　母線Ｃ上流過的最大負荷

56、電流為變壓器上的額定電流</p><p>　　因為，可以求得： A，即I=2=150.6 A</p><p>　　同理母線D上流過的電流為I=2=150.6 A</p><p>　　上流過的最大負荷電流計算：</p><p>　　分析它的運行方式如圖所示：</p><p>　　因為考慮上的電流最大，斷開，母線上的電流全

57、部由提供：</p><p><b>　　A</b></p><p>　　斷開，則流過上的電流為</p><p><b>　　A</b></p><p>　　比較兩個數(shù)據(jù)區(qū)取其中的最大值可得 A</p><p><b>　　同理可以得到： A</b><

58、;/p><p><b>　　A</b></p><p><b>　　A</b></p><p>　　簡化的發(fā)電機母線出口區(qū)電流，阻抗如下：</p><p>　　6.1、保護1的距離保護計算：</p><p>　　6.1.1、距離Ⅰ段整定：</p><p>

59、<b>　　動作阻抗： </b></p><p><b>　　動作時間：</b></p><p>　　6.1.2、距離Ⅱ段整定：</p><p>　　動作阻抗：按下列三個條件選擇：</p><p>　　圖6.1 保護1第Ⅱ段</p><p>　　a.與相鄰線路L2的保護5的?

60、段配合：</p><p>　　式中，取，為保護5的?段末端發(fā)生短路時對保護1而言的最小分支系數(shù)，如圖6.2所示。對于G1~G4，有，</p><p><b>　　。對于G5，有</b></p><p>　　當保護5的?段末端發(fā)生短路時，分支系數(shù)為：</p><p>　　b.與相鄰線路L4的保護7的?段配合</p&g

61、t;<p>　　當保護7的?段末端發(fā)生短路時，分支系數(shù)為：</p><p><b>　　于是</b></p><p>　　c.按躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口短路整定</p><p>　　圖 6.2 保護1第Ⅱ段</p><p>　　為變壓器低壓側(cè)出口發(fā)生短路時對保護1而言的最小分支系數(shù)，如圖6.3所示。當變壓器

62、低壓側(cè)發(fā)生短路時，分支系數(shù)為：，取線路開環(huán)運行時K有最小值，即忽略線路L1和L2，有</p><p><b>　　于是</b></p><p>　　取以上三個計算值中較小者為П段整定值，即取</p><p>　?、陟`敏性校驗：按本線路末端短路求靈敏系數(shù)為</p><p><b>　　，滿足要求。</b&g

63、t;</p><p>　?、蹌幼餮訒r，與相鄰保護7的?段配合，則</p><p>　　它能同時滿足與相鄰保護以及與相鄰變壓器保護配合的要求。</p><p>　　6.1.3、距離Ⅲ段整定：</p><p><b>　　動作阻抗：</b></p><p>　　動作時間： ； ； </p&g

64、t;<p><b>　　取其中最大值即</b></p><p><b>　　靈敏度校驗：</b></p><p><b>　　本段線路末段短路</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　?。?） 相鄰元件短路

65、時的靈敏系數(shù)：</p><p>　?、?L2末端短路時：</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　?、?與相鄰線路L4末端短路配合：</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　?、?與變壓器相配合：</p>

66、<p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　6.2、保護3的距離保護計算：6.2.1、距離Ⅰ段整定：</p><p><b>　　動作阻抗： </b></p><p><b>　　動作時間： </b></p><p>　　6.2.2、距離Ⅱ段整定：

67、</p><p><b>　　動作阻抗：</b></p><p>　　與線路L3的保護1相配合：如圖6.4僅考慮G1~G4的作用：</p><p>　　圖6.4保護3的第Ⅱ段</p><p><b>　　當僅考慮G5時有：</b></p><p><b>　　最小分

68、支系數(shù)：</b></p><p><b>　　所以，</b></p><p><b>　　動作時間：</b></p><p>　　靈敏系數(shù)校驗： ＞ 1.5 滿足要求。</p><p>　　6.2.3、距離III段整定： </p><p><b>

69、　　動作阻抗：</b></p><p><b>　　動作時間：</b></p><p><b>　　靈敏度校驗：</b></p><p>　　（1）本段線路末段短路</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　與相鄰線

70、路L3末端短路配合，</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　6.3、保護6的距離保護計算：</p><p>　　6.3.1、距離Ⅰ段整定：</p><p><b>　　動作阻抗：</b></p><p><b>　　動作時間： <

71、/b></p><p>　　6.3.2、距離Ⅱ段整定：</p><p><b>　　動作阻抗：</b></p><p>　　與線路L1的保護2相配合：如圖6.5，用疊加定理，考慮G1~G4投入運行是的作用：</p><p>　　圖6.5 保護6的第Ⅱ段</p><p>　　考慮G5投入運行時

72、：</p><p>　　疊加可得出最小分支系數(shù)：</p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　動作時間：</b></p><p>　　靈敏度校驗： 滿足要求。</p><p>　　6.3.3、距離Ⅲ段整定：</p><p

73、><b>　　動作阻抗：</b></p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　時間整定：</b></p><p>　?。?）本線路末端短路時的靈敏系數(shù)為：</p><p>　?。?）在相鄰元件末端短路時的靈敏系數(shù)為：</p>&

74、lt;p>　　下一線路L1末端短路時的靈敏系數(shù)為</p><p><b>　　最大分支系數(shù)： </b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　6.4、保護8的距離保護計算：</p><p>　　6.4.1、距離Ⅰ段整定：</p><p>&

75、lt;b>　　動作阻抗： </b></p><p><b>　　動作時間： </b></p><p>　　6.4.2、距離Ⅱ段整定：</p><p><b>　　動作阻抗：</b></p><p>　　與相鄰線路L3的保護6相配合如圖6.6，</p><p&g

76、t;　　圖6.6保護8的第Ⅱ段</p><p>　　首先考慮G1~G4的投入運行</p><p><b>　　考慮G5的投入運行</b></p><p><b>　　最小分支系數(shù)為：</b></p><p>　　與相鄰線路L2相配合：如圖6.7所示</p><p>　　圖6.

77、7保護8的第Ⅱ段</p><p>　　由如上的計算分析可得： </p><p>　　與相鄰變壓器相配合：如圖6.8</p><p>　　圖6.8保護8的第Ⅱ段</p><p>　　與保護3的電路同理可求得最小分支系數(shù)</p><p>　　故取以上三個中最小者，即</p><p><b>

78、;　　動作時間：</b></p><p><b>　　靈敏系數(shù)校驗：</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　6.4.3、距離III段整定：</p><p><b>　　動作阻抗：</b></p><p>

79、<b>　　動作時間：</b></p><p><b>　　靈敏度校驗：</b></p><p>　?。?）近后備保護時：</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　作遠備保護，</b></p><p&

80、gt;　?、倥c相鄰線路L3相配合：</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　?、谂c相鄰線路L2相配合</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　?、?與DE段變壓器相配合</p><p><b>　　滿足要求</

81、b></p><p>　　6.5距離保護整定值表</p><p>　　由于篇幅問題，我們沒有把保護2.4.5.7一一列舉出，其各段的分析圖見附錄1。下面給出各保護的第一段，第二段，第三段的整定阻抗值如圖6.5</p><p>　　7 繼電保護零序電流保護的整定計算和校驗</p><p>　　當中性點直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地短路時，將出現(xiàn)

82、很大的零序電壓和電流，我們利用零序電壓、電流來構(gòu)成接地短路的保護，具有顯著地優(yōu)點，被廣泛應用在110kV及以上電壓等級的電網(wǎng)中。</p><p>　　電網(wǎng)接地的零序電流保護也可按三段式電流保護的模式構(gòu)成，可分為無時限零序電流速斷保護、帶時限零序電流速斷保護和零序過電流保護三段。具體應用中考慮到零序網(wǎng)絡的特點而有所變化。</p><p>　　7.1零序電流保護整定計算</p>

83、<p>　　當線路上采用零序電流保護對接地故障進行動作時，同樣以1保護為例進行分析：選取最大開機方式和雙回線路投入運行情況下為最大運行方式；以最小開機方式和雙回線路取單回投入運行為最小運行方式</p><p>　　各序網(wǎng)絡圖如圖分析：</p><p>　　圖7.1正序阻抗簡化圖</p><p>　　負序阻抗圖則發(fā)電機不產(chǎn)生負序電勢，故在正序的基礎(chǔ)上把E=0

84、即可。</p><p>　　圖7.2零序短路點設置阻抗圖等效圖</p><p>　　圖7.3 d1點短路時最大開機方式零序阻抗等效簡化圖</p><p>　　圖7.4 d1點短路時最小開機方式零序阻抗等效簡化圖</p><p>　　零序阻抗（選取基準功率基準電壓）</p><p>　　由正序網(wǎng)絡圖可得： </p

85、><p>　　取發(fā)電機的次暫態(tài)電勢：E=1.08</p><p>　　當AC末端發(fā)生單相接地短路時，</p><p>　　2、當AC末端發(fā)生兩相接地斷路時，</p><p>　　零序電流保護整定計算：</p><p>　　零序電流保護Ⅰ段整定計算與動作時限：</p><p>　　躲開下一條線路出口處

86、兩相接地短路可能出現(xiàn)的最大零序電流，即</p><p>　　零序電流的Ⅱ段整定和動作時限：</p><p>　　a.起動電流：與6保護段整定</p><p><b>　　b.靈敏度校驗</b></p><p><b>　　不滿足條件。</b></p><p>　　與保護的Ⅱ段

87、相整定，則</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　效驗靈敏度：</b></p><p><b>　　滿足條件。</b></p><p>　　以上是對1保護的具體分析，其它斷路器的保護值見表7.1</p><p>　　表7.

88、1 零序電流保護各參量值</p><p>　　按照零序電流保護整定計算的原則，可算出各點保護的零序電流整定值如下表7.2所示：</p><p>　　表7.2 各點的零序整定值</p><p>　　7.2 對零序電流保護的綜合評價</p><p>　　優(yōu)點：零序電流保護比相間短路的電流保護有較高的靈敏度.對于零序一段,由于線路的零序阻抗大于正序

89、阻抗,使的線路始末兩端電流變化較大,因此使零序一段保護范圍增大,即提高了靈敏度;對于零序三段,由于起動值是按不平衡電流來整定的,所以比相間短路的電流保護的起動值小,即靈敏度高。</p><p>　　缺點：零序過電流保護的動作時限較相間保護短;零序電流保護不反映系統(tǒng)振蕩和過負荷;零序功率元件無死區(qū),副方電壓斷線時,不會誤動作;接線簡單可靠.其缺點是不能反應相間短路。</p><p>　　8

90、輸電線路的自動重合閘裝置</p><p><b>　　8.1 概述</b></p><p>　　1. 必要性和可能性</p><p>　　在電力系統(tǒng)中，輸電線路，特別是架空線路是最容易發(fā)生短路故障的元件。因此，設法提高輸電線路供電的可靠性是非常重要的。而自動重合閘裝置正是提高線路供電可靠性的有力工具。</p><p>　

91、　電力系統(tǒng)運行經(jīng)驗證明，架空線路的故障大多數(shù)是瞬時性故障，因此在線路斷開以后，再進行一次重合閘，就有可能大大提高供電的可靠性。為了自動、迅速地將斷開的線路斷路器重新合閘，在電力系統(tǒng)中廣泛采用自動重合閘裝置。</p><p><b>　　2.基本要求</b></p><p>　?。?）正常運行時，當斷路器由繼電保護動作或其他原因而跳閘后，自動重合閘裝置均應動作，使斷路器

92、重新合上。自動重合閘動作以后，一般應能自動復歸，準備好下一次動作。</p><p>　　（2）由運行人員手動操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時，自動重合閘不應啟動，不能將斷路器重新合上。</p><p>　　當手動投入斷路器或自動投入斷路器時，若線路上有故障，隨即被繼電保護將其斷開時，自動重合閘不應啟動，不發(fā)出重合閘脈沖。</p><p>　　（3）繼電保護動作切除故

93、障后，在滿足故障點絕緣恢復及斷路器消弧室和傳動機構(gòu)準備好再次動作所必須時間的條件下，自動重合閘裝置應盡快發(fā)出重合閘脈沖，以縮短停電時間，減少因停電而造成的損失。在斷路器跳開之后，自動重合閘一般延時0.5—1s后發(fā)出重合閘脈沖。</p><p>　　（4）自動重合閘裝置動作次數(shù)應符合預先規(guī)定。如一次式重合閘就應該只動作一次，當重合于永久性故障而再次跳閘以后，就不應該再動作；對二次式重合閘就應該能夠動作兩次，當?shù)诙?/p>

94、重合于永久性故障而跳閘以后，它不應該再動作。重合閘裝置損壞時，不應將斷路器多次重合于永久性故障線路上，以避免系統(tǒng)多次遭受故障電流的沖擊，使斷路器損壞，擴大事故。</p><p>　?。?）自動重合閘裝置應有可能在重合閘以前或重合閘以后加速繼電保護的動作，以便更好地和繼電保護相配合，加速故障的切除。</p><p>　　如用控制開關(guān)手動合閘并合于永久性故障上時，也宜于采用加速繼電保護動作的措

95、施，以加速故障的切除。</p><p>　?。?）在雙側(cè)電源的線路上實現(xiàn)重合閘時，重合閘應滿足同期合閘條件。</p><p>　?。?）當斷路器處于不正常狀態(tài)（例如操動機構(gòu)中使用的氣壓、液壓降低等）而不允許實現(xiàn)重合閘時，應將自動重合閘裝置閉鎖。</p><p>　　8.2 單側(cè)電源線路的三相一次自動重合閘裝置</p><p>　　單側(cè)電源線路

96、廣泛應用三相一次自動重合閘方式。所謂三相一次自動重合閘方式，就是不論在輸電線路上單相、兩相或三相短路故障時，繼電保護均將線路的三相斷路器一起斷開，然后AAR裝置起動，經(jīng)預定延時將三相斷路器重新一起合閘。若故障為瞬時的，則重合成功；若故障為永久性的，則繼電保護再次將三相斷路器一起斷開，且不再重合。</p><p>　　8.3 雙側(cè)電源線路的自動重合閘</p><p>　　在這種線路上采用自動

97、重合閘裝置時，除了應滿足前述基本要求外，還必須考慮以下兩點：</p><p>　?。?）當線路發(fā)生故障時，線路兩側(cè)的保護可能以不同的時限斷開兩側(cè)短路器。</p><p>　　（2）在某些情況下，當線路發(fā)生故障，兩側(cè)斷路器斷開之后，線路兩側(cè)電源之間有可能失去同步。</p><p>　　因此后合閘一側(cè)的斷路器在進行重合閘時，必須確保兩電源間的同步條件，或者校驗是否允許非

98、同步重合閘。</p><p>　　由此可見，雙側(cè)電源線路上的三相自動重合閘，應根據(jù)電網(wǎng)的接線方式和運行情況，采用不同的重合閘方式。國內(nèi)采用的有：非同步自動重合閘；快速自動重合閘；檢定線路無電壓和檢定同步的自動化重合閘；解列重合閘及自同步重合閘等。</p><p>　　8.4 自動重合閘與繼電保護的配合</p><p>　　自動重合閘與繼電保護的適當配合，能有效地加速

99、故障的切除，提高供電的可靠性。自動重合閘的應用在某些情況下還可以簡化繼電保護。</p><p>　　自動重合閘與繼電保護的配合方式，有重合閘前加速保護和重合閘后加速保護兩種。重合閘前加速是，當線路上發(fā)生故障時，靠近電源側(cè)的保護先無選擇性的瞬時動作于跳閘，而后再借助自動重合閘來糾正這種非選擇性動作。重合閘后加速保護是當線路故障時，先按正常的繼電保護動作時限有選擇性地動作于斷路器跳閘，然后AAR裝置動作將斷路器重合，

100、同時將過電流保護的時限解除。這樣，當斷路器重合于永久性故障時，電流保護將無時限地作用于斷路器跳閘。實現(xiàn)后加速的方法是，在被保護的各條線路上都裝設有選擇性的保護和自動重合閘裝置。</p><p>　　8.5 電源側(cè)投檢同期重合閘存在的問題及原因</p><p>　　對雙電源單回線路,當大電源側(cè)投無壓,小電源側(cè)投同期時,現(xiàn)場發(fā)現(xiàn):當線路故障保護起動開關(guān)跳開后,檢同期重合閘,大都沒有成功過,而造

101、成小電源側(cè)電網(wǎng)很快自動瓦解,擴大事故范圍。當檢同期重合閘斷路器控制開關(guān)KK在“合閘后”位置時, KK21、KK23觸點接通, 當母線側(cè)有電壓時, YJ 1 觸點接通, 本側(cè)斷路器跳開后, 跳閘位置繼電器觸點TWJ 接通, 這時檢同期繼電器觸點只要滿足同期合閘條件就會閉合, TJJ 閉合后, 啟動時間繼電器1SJ , 經(jīng)一個延時(如1 秒) 時間, 即啟動重合繼電器合閘。當兩側(cè)電源滿足下述條件:①電壓的幅值差；②頻率差；③相位差。檢查同步

102、繼電器TJJ 常閉觸點即閉合。若上述三條件之一不能滿足, 重合閘就無法啟動。同步繼電器TJJ 實際上反映兩側(cè)電源的電壓差, 與相位(或頻率) 的關(guān)系為: </p><p>　　一般來說,當小電源與大電源解列后,小電源頻率很快下降,即角頻增大很快,隨的增大而增大,TJJ觸點不閉合,如果過負荷達到水輪發(fā)電機過電流整定值,大約4秒時間各發(fā)電機相繼跳開,小電源系統(tǒng)就隨之相繼瓦解。</p><p>

103、　　根據(jù)分析,可采用故障線路大電源側(cè)線路無壓重合,小電源側(cè)檢本側(cè)母線無壓重合。檢母線無壓重合方式優(yōu)點: </p><p>　　簡單、經(jīng)濟, 整個改進材料只需增加一只電壓繼電器和少量電纜。</p><p>　　手動跳閘不會重合,原檢同期檢線路無壓重合回路全部保留,根據(jù)需要可任意選用重合方式。</p><p>　　符合電力系統(tǒng)對重合閘方式的基本要求。當小電源系統(tǒng)瓦解時,

104、 能迅速恢復對負荷供電。</p><p>　　盡管自動重合閘技術(shù)作為保證系統(tǒng)安全供電和穩(wěn)定運行的重要措施之一, 目前已在架空輸電線上獲得普遍應用, 但通過以上關(guān)于電力系統(tǒng)自動重合閘研究現(xiàn)狀的分析認為, 自動重合閘技術(shù)還存在許多問題有待解決，為此建議如下：能在線識別故障時瞬時性還是永久性的自適應重合閘的研究,仍具有很大的吸引力,在此方面仍有許多理論和實際問題有待進一步研究和解決,而如何使目前已經(jīng)成熟的識別方法盡快得

105、到推廣應用,顯得更具迫切的現(xiàn)實意義。</p><p>　　自動重合閘裝置在電網(wǎng)中的運行, 直接影響電力系統(tǒng)的安全,又直接影響大型發(fā)電機組的安全。從對系統(tǒng)暫穩(wěn)有利來講, 有“最佳重合閘時間”; 而從對軸系扭振有利來看,又存在理想的重合時刻。如何協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與大機組安全運行的關(guān)系,尋求“最佳重合閘時間”和理想的重合時刻之間的統(tǒng)一,使得重合閘對系統(tǒng)暫穩(wěn)和軸系扭振都只有利而無害, 保系統(tǒng)安全與保機組安全能夠兩全, 應該是一

106、個很值得研究的重大問題。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　通過本次課程設計，對繼電保護的設計有了進一步的了解和掌握了。通過對課本和參考書籍的翻閱，進一步提高了利用手頭所擁有的材料自習并完成設計的能力。本設計是針對與110KV 電網(wǎng)在不同運行方式以及短路故障類型的情況下進行的分析計算和整定的，因此它可保護發(fā)生上述各種故障和事故時的系統(tǒng)網(wǎng)絡

107、，在設計思路中緊扣繼電保護的四要求：速動性、靈敏性、可靠性以及選擇性。</p><p>　　在本次課程設計中，再一次復習了電力系統(tǒng)分析，電路，電機學，CAD等專業(yè)課。因為這次課程設計涉及的知識面較廣，基本上綜合了我們的專業(yè)課的知識，對以前不懂得短路計算，短路電路圖的化簡進一步加深了認識，通過和同學的討論更加了解到團隊合作的重要性。特別要感謝趙宇紅老師，在特定的時間不厭其煩的精辟的講解和指導，進行解釋，對知識的嚴謹

108、要求，給了我深刻的印象。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]呂繼紹.電力系統(tǒng)繼電保護設計原理.北京:中國水利電力出版社</p><p>　　[2]陳永芳.電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置整定計算. 北京:中國電力出版社</p><p>　　[3]孫國凱.電力系統(tǒng)繼電保護原理. 北京:中

109、國水利水電出版社,2002</p><p>　　[4]西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊.北京：中國電力出版, 1996</p><p>　　[5]何仰贊.溫增銀.電力系統(tǒng)分析（上、下）.武漢:華中科技大學出版社，2002</p><p>　　[6]馮炳陽.輸電設備手冊[M] .北京：機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[7]戈東

110、方.電力工程電氣設備手冊.北京：中國電力出版社 ，1998</p><p>　　[8]曹繩敏.電力系統(tǒng)課程設計及畢業(yè)設計參考資料.北京：中國電力出版社，1995.</p><p>　　[9]黃其勵.電力工程師手冊（上、下）.北京：中國電力出版社， 2002</p><p>　　[10]周文俊.電氣設備實用手冊.北京：中國水利水電出版社，1999.</p>