线路距离保护课程设计

电力系统继电保护课程设计

指导教师评语

平时（30） 修改（40） 报告（30） 总成绩

专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气XXX 姓 名： XXX 学 号： XXXXXXXXX 指导教师： XXX

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2012 年 7月 7日

电力系统继电保护课程设计报告

1设计原始资料

1.1题目

如下图所示网络，系统参数为：

Eφ=115/3kV,XG1=15?,XG2=10?,XG3=10?,L1=70?(1+7%)=74.9km,L2=60km,

IIIIIL3=40km,LB-C=50km,LC-D=30km,LD-E=20km,线路阻抗0.4?/km,KIrel=1.2,Krel=Krel=1.15,

IB-C.max?300A、IC-D.max?200A、ID-E.max?150A,Kss=1.5, Kre=0.85.

A9G13G25G3L34218CDBL1E试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计。

1.2 完成内容

距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，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。

2 继电保护方案设计

对于动作于跳闸的继电保护功能来说，最为重要的是判断出故障处于规定的保护区内还是保护区外，至于区内或区外的具体位置，一般并不需要确切的知道。可以用相位比较的方法来实现距离保护。

2.1 保护配置

2.1.1主保护配置

距离保护的主保护是距离保护Ⅰ段和距离保护Ⅱ段，联合工作构成本线路主保护。

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(1) 距离保护第Ⅰ段

距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，是保护本身的固有动作时间。其第Ⅰ段保护本应保护线路全长，即保护范围为全长的100％，然而实际上却是不可能的，因为当线路出口处短路时，保护2第Ⅰ段不应动作，为此，其启动阻抗的整定值必须躲开这一点短路时所测量到的阻抗ZAB,即Z'dZ2

'=（0.8-0.85）ZAB (2.1) ZdZ2 同理对保护1的第Ⅰ段整定值[2]应为

' ZdZ1=（0.8-0.85）ZBC (2.2)

如此整定后，距离Ⅰ段就只能保护本线路全长的80％-85％，这是一个严重缺点。为了切除本线路末端15％-20％范围以内的故障，就需设置距离保护第Ⅱ段。

(2) 距离保护第Ⅱ段

距离Ⅱ段整定值的选择是类似于限时电流速断的，即应使其不超出下一条线路距离Ⅰ段的保护范围，同时带有高出一个△t的时限，以保证选择性。 2.1.2后备保护配置

距离保护的后备保护是距离保护第Ⅲ段，装设距离保护第Ⅲ段是为了作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为Ⅰ、Ⅱ段的后备保护。

对距离Ⅲ段整定值的考虑是与过电流保护相似的，其启动阻抗要按躲开正常运行时的最小负荷阻抗来选择，而动作时限应使其比距离Ⅲ段保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个△t。

3 保护配合及整定计算

3.1 线路L1距离保护的整定与校验

3.1.1线路L1距离保护第Ⅰ段整定

（1）线路L1的I段的整定阻抗[2]为：

Zset=KrelL1z1

II

(3.1)

式中 L1—被保护线路L1的长度；

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z1—被保护线路单位长度的阻抗；

I Krel—可靠系数；

I

—距离I段的整定阻抗； Zset

其中，L1=74.9km，z1=0.4?/km，KIrel=1.2，代入式（3.1）得，

I Zset=74.9?0.4?1.2=35.952(?)

（2）动作时间：

tI?0(s) 3.1.2线路L1距离保护第Ⅱ段整定

（1）与相邻线路LB?C距离保护I段相配合，线路L1的II段的整定阻抗[2]为：

IIIII (3.2) Z?K(Lz?KZ）setrel11b.minset.3

式中 L1z1—线路L1的阻抗；

II

Zset—距离II段的整定阻抗； II Krel—可靠系数；

I Zset.2—线路LB-C的I段整定阻抗，其值为：

I ZsIet=K.2relLB-Cz1 II其中，Krel=1.2，LB-Cz1=20?，代入上式得Zset.2==24(?)

Kb.min—线路LB-C对线路L1的分支系数；其求法如下:

Kbmi=nXs1,2m?iZnXs3ma?xZ1?L1L3[2]

(3.3)

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Xs1ZL1I1I2Xs2Xs3ZL3I3

图3.1 等效电路图

式(3.3)中，ZL1=29.96?，Xs1?15? ，Xs2?10?，Xs3?10?，ZL3?16?代入得，

Kb.min=2.38

I?，Kb.min=2.38，代入得， 式(3.2)中，L1z1=74.9?0.4=29.96?，KIIrel=1.15，Zset.2=24II Zset=1.15?（74.9?0.4+2.38?24）

=100.142(?)

（2）灵敏度校验

距离保护II段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。考虑到各种误差因素，要求灵敏系数[1]应满足

?ZsKsen?et

ZL3

(3.4)

?其中, Zset=100.142?，ZL3=40?0.4=16?，代入(3.4)得

Ksen=6.26>1.25，因此，满足要求。

（3）动作时间，与相邻线路LB-C距离I段保护配合，则， tII?tI??t?0.5(s) 3.1.3线路L1距离保护第Ⅲ段整定

（1）按与相邻下级线路距离保护II段配合时，线路L1的III段的整定阻抗[2]为:

IIIIIIII Zset=Krel(ZL1+Kb.minZset.3) (3.5)

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III式中 Krel—可靠系数为；

ZL1—线路L1的阻抗；

Kb.min—线路LC-D对线路LB-C的分支系数，单线系时，其值为1。

III

Zset—距离III段的整定阻抗；

II?，Kb.min=1，Zset.3其中，KIII=39.56?，代入式(3.5)得， rel=1.15，ZL1=29.96

III Zset=1.15?(29.96+1?39.56)

=79.948(?)

（2）灵敏度校验

距离保护III段，即作为本线路I、II段保护的近后备保护，又作为相邻下级线路的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。

作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，灵敏度[2]为：

IIIZset (3.6)Ksen（1）?ZL1

III其中，Zset=79.948?，ZL1=74.9?0.4=29.96?，代入式(3.6)得，

Ksen（1）=2.67>1.5，因此，满足要求。

作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验，灵敏度[2]为：

IIIZset (3.7) Ksen（2）?ZL1?Kb.maxZB-C

III其中，Zset=79.948?，ZL1=29.96?，Kb.max=1，ZB-C=20?，代入式(3.7)得，

Ksen（2）=1.60>1.2，因此，满足要求。

4 设备选择及原理图

4.1 互感器的选择

4.1.1电流互感器的选择

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根据电流互感器安装处的电网电压、最大工作的电流和安装地点的要求，选择型号

为LCWB6-110W2屋外型电流互感器。 4.1.2电压互感器的选择

根据电压等级选型号为YDR-110的电压互感器。 4.1.3时间继电器的选择

根据要求时间继电器选AC220V、嵌入式、限时动作的继电器，选其型号为H3CR-G8EL。

4.2 保护原理图

绝对值比较的一般动作表达式如式ZB?ZA所示。绝对值比较式的阻抗元件，可以用电压比较的方式实现。

TARUR0.5KⅠìm0.5KⅠìmTVTKⅠùmUA.UB.绝对值比较回路

图4.1 绝对值比较的电压形成原理图

4.2保护跳闸回路

三段式距离保护由测量回路、起动回路和逻辑回路三部分组成，如下图4.2所示。

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I20.1s/0T1QHJ起动回路逻辑回路测量回路Y1&1.2ZKJY2&3ZKJ&T2 tⅠJZ1XJH跳闸02XJ≥1T3 tⅡ02XJ 图4.2 保护跳闸回路

5 保护的评价

从对继电保护所提出的基本要求来评价距离保护，可以得出如下几个主要的结论： (1) 根据距离保护工作原理，它可以在多电源的复杂网络中保证动作的选择性。 (2) 距离I段是瞬时动作的，但是它只能保护线路全长的80%—85%，因此，两端合起来就使得在30%—40%线路长度内的故障不能从两端瞬时切除，在一端需经过0.5s的延时才能切除。在220kV及以上电压的网络中，这有时候不能满足电力系统稳定运行的要求，因而，不能作为主保护来应用。

(3) 由于阻抗继电器同时反应于电压的降低和电流的增大而动作，因此，距离保护较电流、电压保护具有较高的灵敏度。此外，距离I段的保护范围不受系统运行方式变化的影响，其它两段受到的影响也比较小，因此，保护范围比较稳定。

(4) 由于保护范围中采用了复杂的阻抗继电器和大量的辅助继电器，再加上各种必要的闭锁装置，因此接线复杂，可靠性比电流保护低，这也是它的主要缺点。

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参考文献

[1] 谭秀炳.铁路牵引与牵引供电系统继电保护[M].成都:西南交通大学出版社,2007:56-82. [2] 张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版,2009:62-111. [3] 贺家李.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,1992:66-94.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/09aa.html