短路计算及继电保护整定系统的设计

四川信息职业技术学院

毕业设计说明书

设计题目:短路计算及继电保护整定系统的设计 专 业: 建筑电气工程技术 班 级: 建电09-1 学 号: 0912023 姓 名: 黄治佳 指导教师: 徐志刚

二O一一年十二月二十日

四川信息职业技术学院毕业设计任务书

学 生 姓 名 黄治佳 学号 0912023 班级 建电09-1 专业 建筑电气工程技术 设计（或论文）题目 指导教师姓名 徐志刚 设计（论文）内容： 1. 查阅与课题相关的技术参考资料。 2. 继电保护的任务，继电保护的选择。 3. 短路电流的计算。 4. 继电保护的整定计算。 职 称 高级教师 短路计算及继电保护整定系统的设计 工作单位及所从事专业 四川信息职业技术学院 联系方式 13219911966 备 注 5. 撰写毕业论文，观点明确，证据充足，层次清楚，不少于五千字。 进度安排： 了解课题，查阅相关资料。 （ 3 周） 计划安排时间，收集相关资料，熟悉软件 （ 4~5 周） 构思设计，进行相关思考，设计。 （ 6~10 周） 参数设定，论文设计。 （11~12 周） 检查修改，打印设计。 （13~14 周） PPT的制作与答辩。 （15~16 周） 主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)： 尹项根，曾克娥．电力系统继电保护原理与应用［M］．华中科技大学出版社，2001. 许建安，王风华．电力系统继电保护整定计算［M］．中国水利水电出版社，2007. 钟自勤．继电保护装置及二次回路故障检修典型实例［M］．机械工业出版社，2006. 吴必信．电力系统继电保护同步训练［M］．中国是力出版社，2003． 刘学军．继电保护原理北京［M］．中国电力出版社，2004． 孙丽华．电力工程基础［M］．机械工业出版社，2005． 刘介才．工厂供电［M］．机械工业出版社，2001． 审 批 意 见 教研室负责人： 年 月 日

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目录

摘 要 ....................................................................1 第1章 我国电力系统 ......................................................2 第2章 短路电流的计算 ....................................................3

2.1短路电流的计算的意义 ..............................................3 2.2电网的等值电路及元件参数的计算 ....................................3 2.3运行方式的选定原则 ................................................7 2.4网络等效图 ........................................................8 2.5短路电流的计算 ....................................................8 第3章 线路的保护方式的确定 .............................................11

3.1线路保护配置的一般原则 ...........................................11 3.2保护方式的确定及动作值的整定 .....................................11 3.3 220KV单电源环网的整定计算 .......................................13 第4章 系统保护配置图及线路保护展开图 ...................................23

4.1系统保护配置图 ...................................................23 4.2线路保护的展开图 .................................................23 结 论 ...................................................................25 参考文献 ................................................................26

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摘 要

继电保护作为电力系统的第一道防线，在防止故障及扰动上发挥着重要的作用，是电力系统的重要组成部分，其正常工作与否将对电力系统的运行将造成重大影响。本文对220KV环形网络进行保护整定计算。首先画出本环形电网的等值电路并计算其元件参数如电抗标幺值等。其次对本电网的运行方式进行选定并画出它的网络等效图，计算该电网的最大运行方式下的三相短路电流和最小运行方式下的两相短路电流，并画出本系统的相间保护、零序电流保护的原理接线图。然后对本电网进行解环，把它分为两个系统，利用三段式保护来确定各段线路相间短路保护和后备保护的整定值及灵敏度，从而使本网络可以实现某些要求，如保护方式接线简单、可靠；在线路全长都有速动保护等。若灵敏度不能达到要求则要采用电流电压联锁速断保护。再次就是利用高频保护做为电网的主保护来有效的保护线路的全长。最后就是画出系统的保护配置图和相间保护、线路保护的展开图。结果表明，本设计能基本实现拟达到的要求和技术指标。

关键词 继电保护；环形电网；整定计算

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第1章 我国电力系统

继电保护技术的发展现状继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的，它与电力系统对运行可靠性要求的不断提高密切相关。熔断器就是最初出现的简单过电流保护，时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备。由于电力系统的发展，用电设备的功率、发电机的容量不断增大，发电厂、变电站和供电网的结线不断复杂化，电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大，熔断器已不能满足选择性和快速性的要求，于是出现了作用于专门的断流装置的过电流继电器。本世纪初随着电力系统的发展，继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认为是继电保护技术发展的开端。

自本世纪初第一代机电型感应式过流继电器（1901年）在电力系统应用以来，继电保护已经经历了一个世纪的发展。在最初的二十多年里，各种新的继电保护原理相继出现，如差动保护（1908年）、电流方向保护（1910年）、距离保护（1923年）、高频保护（1927年），这些保护原理都是通过测量故障发生后的稳态工频量来检测故障的。尽管以后的研究工作不断发展和完善了电力系统的保护，但是这些保护的基本原理并没有变，至今仍然在电力系统继电保护领域中起主导作用。

继电保护装置是保证电力系统安全运行的重要设备。满足电力系统安全运行的要求是继电保护发展的基本动力。快速性、灵敏性、选择性和可靠性是对继电保护的四项基本要求。为达到这个目标，继电保护专业技术人员借助各种先进科学技术手段作出不懈的努力。经过近百年的发展，在继电保护原理完善的同时，构成继电保护装置的元件、材料等也发生了巨大的变革。继电保护装置经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微处理机式等不同的发展阶段。

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第2章 短路电流的计算

2.1短路电流的计算的意义

短路电流计算是电力系统基本计算之一，根据电力系统的实际情况，可以采用标幺值或有名值计算，哪种方法方便就采用哪种方法。在高压系统中通常采用标幺值计算。

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，把复杂网络简化一个等值电势和一个等值电抗的串联电路或者多个有源支路并联的多支星形电路。

（3）考虑接在短路点附近的大型电动机对短路电流的影响。 （4）计算指定时刻短路点发生某种短路时的短路电流。

2.2电网的等值电路及元件参数的计算

220KV单电源环形网络如图2.1所

图2.1 220KV单电源环形网络

2.2.1电网的等值电路

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选取基准容量Sd?100MVA，基准电压Ud?230KV，基准电流

Id=

Sd3Ud=0.251KA

计算各元件电抗标幺值

*线路WL1 X1?0.4?100?1002302＝0.0757

?13100?100120?0.108线路WL2 X*?0.4?50?2?0.4?80?线路WL3 X*310023010023022＝0.0378＝ 0.0605*****变压器T1~T6：X*?X5?X6?X7?X8?X9?4Uk%Sd100SN

故该电网的等值电路如图2.2所示。

图2.2电网的等值电路图

2.2.2网络元件参数的计算

计算短路电流时，各电气量如电流、电压、功率和电抗等的数值，可用有名值表示，也可用标么值表示。为了计算方便，在低压系统中宜用有名值计算法，在高压系统中宜用标么值计算法。

标么值计算法

标么值就是相对值算法，用新选单位进行某物理量的衡量，衡量的值称标么值。 有名值计算法

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每个电气参数的单位是有名的，而不是相对值。在比较简单的网络中计算短路电流也常常采用此方法，在使用此方法计算短路电流时，应特别注意的是:必须将各电压等级的电气参数都归算到同一电压等级上来。

（1）电机参数的计算 发电机的电抗有名值：X??2Xd(%)UN100SN（2.1）

发电机的电抗标幺值：X*??Xd(%)SB100SN（2.2）

式中X?(%)——发电机次暂态电抗；

dUN——发电机的额定电压； UB——基准电压230KV； SB ——基准容量100MVA；

SN ——发电机额定容量，单位MVA。

发电机G1、G2和 G3电抗的计算:

已知：PN?100 MWcos??0.85X?(%)?18.3则：

dSN?PNcos??1000.85?117.647(MVA) X*??Xd(%)SB100SN?0.183?100120?0.153

由以上计算可得发电机参数结果如表2.1所示。

表2.1发电机参数结果

发电机编号 G1 G2 G3 容量（MW） 100 100 100 功率因数 0.85 0.85 0.85 次暂态电抗 0.183 0.183 0.183 电抗标幺值 0.153 0.153 0.153 （2）变压器参数的计算 双绕组变压器电抗有名值：XT?UK(%)UN100SN2 （2.3）

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双绕组变压器电抗标幺值：XT*?Uk(%)SB100SN （2.4）

式中UK(%)——变压器短路电压百分值；UN——发电机的额定电压；UB——基准电压230KV；SB——基准容量100MVA；SN——变压器额定容量。

变压器T1~T6电抗的计算:

XT?UK(%)UN100SN2?0.13?220100?120?13100?2?52.433(?)

XT*?Uk(%)SB100SN100120 ?0.108

由以上计算可得变压器的参数如表2.2所示。

表2.2变压器参数结果表

等值电抗标幺变压器编号 T1 T2 T3 T4 T5 T6 容量/MVA 120 120 120 120 120 120 短路电压百分值Uk% 13% 13% 13% 13% 13% 13% 电抗有名值/Ω 值 52.433 52.433 52.433 52.433 52.433 52.433 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108 0.108 （3）输电线路参数的计算 ①线路AB

正序电抗 X1?0.4?100?40(?) X1*?X1SBU2B?0.0756

负序电抗 X1?X2?40(?) X2*?X1*?0.0756 零序电抗 X0?3.5X1?140(?) X0*?3.5X1*?0.265 ②线路BC

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正序电抗 X1?0.4?50?20(?) X1*?X1SBU2B?0.0378

负序电抗 X1?X2?20(?) X2*?X1*?0.0378 零序电抗 X0?3.5X1?70(?) X0*?3.5X1*?0.132 ③线路CA

正序电抗 X1?0.4?80?32(?) X1*?X1SBU2B?0.0605

负序电抗 X1?X2?32(?) X2*?X1*?0.0605 零序电抗 X0?3.5X1?112(?) X0*?3.5X1*?0.212

由以上计算可得输电线路的参数如表2.3所示。

表2.3 输电线路参数

正、负序电线路 长度/KM 名称 （标幺值） AB BC CA 100 50 80 0.0756 0.0378 0.0605 （有名值）Ω 40 20 32 值） 0.265 0.132 0.212 Ω 140 70 112 Ａ 330 200 230 抗 电抗 （标幺（有名值）作电流正、负序 零序电抗零序电抗 最大工2.3运行方式的选定原则

继电保护整定计算用的运行方式，是在电力系统确定好运行方式的基础上，在不影响继电保护的保护效果的前提下，为提高继电保护对运行方式变化的适应能力而进一步选择的。

确定运行方式就是确定最大和最小运行方式，通常都是根据最大运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，在其它运行方式下也一定能保证选择性，灵敏度的校验应根据最小运行方式来校验，因为只要在最小运行方式下灵敏度一定能满足要求。

（1）最大运行方式在相同地点发生相同类型短路时流过保护安装处的电流最大，

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对继电保护而言称为系统最大运行方式，对应的系统等值阻抗最小。它是指供电系统中的发电机，变压器，并联线路全投入的运行方式。系统在最大运行方式工作的时候，等值阻抗最小，短路电流最大，发电机容量最大。

（2）最小运行方式在相同地点发生相同类型短路时流过保护安装处的电流最小，对继电保护而言称为系统最小运行方式，对应的系统等值阻抗最大。它是指供电系统中的发电机，变压器，并联线路部分投入的运行方式。系统在最小运行方式工作的时候，等值阻抗最大，短路电流最小，发电机容量最小。

2.4网络等效图

本网络是一个单电源环形网络，把它看成一个双电源供电网络，我们在每个保护装置中加入一个功率方向判断元件，在本次设计的网络中，我们加入功率继电器。根据功率方向不同，（规定母线流向线路的电流为正，线路流向母线的电流为负）可把线路上的断路器分为两组，1、3、5为一组，2、4、6为一组。解环后的等效网络如图2.3

图2.3 解环后的等效网络图

2.5短路电流的计算

)（1）线路CA末端短路流过5QF的最大三相短路电流Ik(3.max

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X1??(0.153?0.108)//(0.153?0.108)//(0.153?0.108)?0.0756?0.0378?0.0605?0.261)所以I(k3.max?Ib?

EX1??0.251?10.261?0.962 (KA)

)（2）线路BC末端短路流过3QF的最大三相短路电流Ik(3 .maxX1??(0.153?0.108)//(0.153?0.108)//(0.153?0.108)?0.0756?0.0378?0.200

)所以I(k3.max?Ib?EX1??0.251?10.200? 1.255(KA)

)（3）线路AB末端短路流过1QF的最大三相短路电流Ik(3.max

X1??(0.153?0.108)//(0.153?0.108)//(0.153?0.108)?0.0756?0.163

)所以I(k3.max?Ib?EX1??0.251?10.163? 1.540(KA)

)（4）线路BA末端短路流过2QF的最大三相短路电流Ik(3.max

X1??(0.153?0.108)//(0.153?0.108)//(0.153?0.108)?0.0756?0.0378?0.0605?0.261Ik.max?Ib?(3)

EX1??0.251?10.261? 0.962(KA)

)（5）线路CB末端短路流过4QF的最大三相短路电流Ik(3.max

X1??(0.153?0.108)//(0.153?0.108)//(0.153?0.108) ?0.0378?0.0605?0.185Ik.max?Ib?(3)

EX1??0.251?10.185? 1.357(KA)

)（6）线路AC末端短路流过6QF的最大三相短路电流Ik(3.max

X1??(0.153?0.108)//(0.153?0.108)//(0.153?0.108) ?0.0605?0.148第 9 页

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Ik.max?Ib?(3)EX1??0.251?10.148?1.696(KA)

由以上计算可得线路末端短路时流过保护安装处的最大三相短路电流如表2.4所示。表2.5为线路末端短路时流过保护安装处的最小两相短路电流。

表2.4线路末端短路时流过保护安装处的最大三相短路电流

断路器 5QF 3QF 1QF 2QF 4QF 6QF 短路位置 线路CA末端 线路BC末端 线路AB末端 线路BA末端 线路CB末端 线路AC末端 系统运行方式 最大运行方式 最大运行方式 最大运行方式 最大运行方式 最大运行方式 最大运行方式 故障类型 三相短路 三相短路 三相短路 三相短路 三相短路 三相短路 最大三相短路电流（KA） 0.962 1.255 1.540 0.962 1.357 1.696 表2.5 线路末端短路时流过保护安装处的最小两相短路电流

断路器 5QF 3QF 1QF 2QF 4QF 6QF

短路位置 线路CA末端 线路BC末端 线路AB末端 线路BA末端 线路CB末端 线路AC末端 系统运行方式 最小运行方式 最小运行方式 最小运行方式 最小运行方式 最小运行方式 最小运行方式 故障类型 两相短路 两相短路 两相短路 两相短路 两相短路 两相短路 最小两相短路电流（KA） 0.833 1.087 1.334 0.833 1.175 1.469 第 10 页

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第3章 线路的保护方式的确定

3.1线路保护配置的一般原则

（1）对于220KV及以上的电压电网的线路继电保护一般都采用近后备原则。当故障元件的一套继电保护装置拒动时，由相互独立的另一套继电保护装置动作切除故障。而当断路器拒绝动作时，启动断路器失灵保护，断开与故障元件相连的所有联接电源的断路器。

（2）对瞬时动作的保护或瞬时段保护，其整定值应保证在被保护元件发生外部故障时，继保装置可靠且不动作，但单元或线路变压器组的情冰况除外。

（3）220KV线路保护应按加强主保护简化后备保护的基本原则配置和整定。其中两套全线速动保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立；每一套全线速动保护对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障；两套全线速动保护应具有选相功能；两套主保护应分别动作于断路器的一组跳闸线圈；两套全线速动保护分别使用独立的远方信号传输设备；具有全线速动保护的线路，其主保护的整组动作时间应为：对近端故障不大于20毫秒；对远端故障不大于30毫秒。

3.2保护方式的确定及动作值的整定

各电流保护速断定值如图3.1所示。其中保护1QF、6QF的速断不需加装方向元件，因为它们的定值大于短路时流过它们的最大短路电流，因此从定值上可以保证反方向短路时不会误动。保护2QF、3QF、4QF、5QF的速断则需加装方向元件，因为它们的定值小于背后短路时流过它们的电流。

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图3.1电网的短路电流分布图

把该网络分为两个系统，一个由1QF、3QF、5QF组成，它负责切除左边电源供给的短路功率；另个由2QF、4QF、6QF组成，它负责切除由右边电源供给的短路功率。按阶梯原则应满足t1>3>5和6>t4>t2。

由于在三段式方向性电流保护在作用原理、整定计算原则等方面与无方向三段式电流保护基本相同，只不过在保护构成中应加功率方向测量元件，并与电流测量元件共同判别是否在保护线路的正方向发生故障。所以第I段方向电流保护的动作电流可不必躲过反方向外部最大短路电流，只需按正方向短路计算即可。第III段方向电流保护的动作电流除按Iop?KrelKstKreIL.max计算外，还应考虑躲过反方向不对称短路时，

tttIII?KrelKnk。为了保证方向电流保护不会因为反方向不对称短流过非故障相的电流Iop路时非故障相电流测量元件动作和功率方向元件而发生保护误跳闸，方向电流保护必须采用按相起动接线方式。

在高压输电线路上，为保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率，要求继电保护装置无时限的快速动作，切除线路上任一点发生的短路故障，必需采用高频保护。

高频保护不反应保护范围外的故障，在参数选择上不需要与下一级线路配合，因此，可以达到无时限地有选择性的切除内部的短路故障。目前高频保护是220KV及以上电压级复杂电网的主保护方式。

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3.3 220KV单电源环网的整定计算

3.3.1对保护1、3、5进行整定

保护1、3、5的等效电路图如图3.3所示。

图3.3 保护1、3、5的等效图

（1）AB线路1QF的整定

①瞬时电流速断保护的整定计算 动作电流的整定

)线路AB末端的最大三相短路电流I(k3.B.?1.540kA max取KIrel?1.3，则保护1的电流保护第I段动作电流为

Iop.1?KrelIk.B.max?1.3?1.540?2.002kA

I(3)保护范围的校验

最小运行方式下，AB线路X处两相短路的电流为：

Ik.min?2UN2?Zs.max?X%?ZAB??1.334kA

其中，Zk.max?69.0(?)，ZAB?0.4?100?40(?)故

X%?ZAB?13.45940UN2I2k.min?Zk.max?2202?1.334?69.0?13.459(?)

X%??33.6%?20%

②带时限电流速断保护的整定计算 动作电流的整定

)保护3的电流保护I段动作电流为I(k3.C.?1.255kA max第 13 页

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Iop.3?KrelIk.C.max?1.632kA

取KII?1.1，则保护1的电流保护第II 段动作电流为 relI(3)Iop.1?KrelIop.3?1.1?1.632?1.795kA

III动作时限为:t1II=t3I+△t=△t=0.5s 灵敏度校验

)本线路AB末端的最小两相短路电流I(k2.B.?1.334 kA min) II/Iop.1?故 Ks?I(k2.B.min1.3341.795?0.748?1.3

灵敏度不满足要求，可与保护3的电流保护第II段相配合。 ③定时限过电流保护的整定计算 动作电流的整定

取Kre?0.85，KIII?1.2，Kst?1.5 则保护1的电流保护第III段动作电流为 relIop.1? IIIKrelKstKreIL.max?1.2?1.50.85?330?698.8A8A

动作时限为

t1III?t3??t?1?2?t?2s

III灵敏度校验

)作近后备时，按本线路AB末端的最小两相短路电流Ik(.2B.min来校验，

即 Ks?Kk.B.minIIIIIop.1?2??1.334?10698.83?1.909?1.5

)作远后备时，按相邻线路BC末端的最小两相短路电流Ik(.2C.min来校验，

)由于 I(k2.C.?1.087kA min故 Ks?Kk.C.minIIIIIop.1?2??1.087?10698.83?1.556?1.2

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（2）BC线路3QF的整定 ①瞬时电流速断保护的整定计算

动作电流的整定

)线路BC末端的最大三相短路电流I(k3.C.?1.255kA max取KIrel?1.3，则保护3的电流保护第I段动作电流为

Iop.3?KrelIk.C.max?1.3?1.255?1.632kA

I(3)保护范围的校验

最小运行方式下，BC线路X处两相短路的电流为：

Ik.min?2UN2?Zs.max?X%?ZBC??1.087kA

其中，Zk.max?69.0?40?109.0(?)，ZBC?0.4?50?20(?)故

X%?ZBC?7.80420UN2Ik.min2?Zk.max?2202?1.087?109.0?7.804(?)

X%??39.0%?20%

②带时限电流速断保护的整定计算 动作电流的整定

)保护5的电流保护I段动作电流为I(k3.A.?0.962kA maxIop.5?KrelIk.A.max?1.251 kA

取KII?1.1，则保护5的电流保护第II 段动作电流为 relI(3)Iop.3?KrelIop.5?1.1?1.251?1.376kA

III动作时限为:t3?t5??t? 0.5s

III灵敏度校验

)本线路BC末端的最小两相短路电流I(k2.C.?1.087kA min第 15 页

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) II故Ks?I(k2.C./Iop.3?min1.0871.376?0.790?1.3

灵敏度不满足要求，可与保护3的电流保护第II段相配合。 ③定时限过电流保护的整定计算

动作电流取Kre?0.85，KIII?1.2，Kst?1.5则保护3的电流保护第III段动作rel III电流为:Iop?.3KrelKstKreIL.max?III1.2?1.50.85?200?423.5A

III动作时限为:t3?t5??t?0.5s

灵敏度校验

)作近后备时，按本线路BC末端的最小两相短路电流Ik(.2C.min来校验，即

Ks?Kk.C.minIIIIIop.3?2??1.087?10423.53?2.567?1.5

)作远后备时，按相邻线路CA末端的最小两相短路电流Ik(.2A.min来校验，

)由于:I(k2.A.?0.833kA min故 Ks?Ik.A.minIIIIIop.3?2??0.833?10423.531.967?1.2

（3）CA线路5QF的整定

保护5在网络的末端，所以不存在与下级保护的配合问题，其速断保护（第一段）的整定电流按躲过本线路的最大负荷电流来整定，保护线路全长，第二段按过负荷的方式整定，所以不需要第三段。 ①瞬时电流速断保护的整定计算

动作电流的整定

)线路CA末端的最大三相短路电流I(k3.A.?0.962kA max取KIrel?1.3，则保护3的电流保护第I段动作电流为

Iop.3?KrelIk.C.max?1.3?0.962?1.251kA

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I(3) 四川信息职业技术学院毕业设计 (论文)

保护范围的校验

最小运行方式下，CA线路X处两相短路的电流为：

Ik.min?2UN2?Zs.max?X%?ZBC??0.833kA

其中，Zk.max?69.0?40?20?129.0(?)，ZBC?0.4?80?32(?)故

X%?ZCA?3.05320UN2I2k.min?Zk.max?2202?0.833?129.0?3.053(?)

X%??9.5%?15%

不满足要求，可采用电流电压联锁保护来提高保护的灵敏度。 ②过负荷保护的整定 动作电流的整定

取Kre?0.85，KIII?1.2，Kst?1.2 则保护5的电流保护第II段动作电流为 relIop.5?II IIKrelKstKreIL.max?1.2?1.50.85?230?487.1A

动作时限为：t5?0s 灵敏度校验

)作近后备时，按本线路CA末端的最小两相短路电流Ik(.2A.min来校验，

即 Ks?Ik.A.minIop.5II?2??0.833?10487.13?1.7?1.5

3.3.2对保护6、4、2进行整定

保护6、4、2的等效电路图如图3.4所示。

第 17 页

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图3.4系统6、4、2的等效图

（1）AC线路6QF的整定 ①瞬时电流速断保护的整定计算

动作电流的整定

)线路AC末端的最大三相短路电流I(k3.C.?1.696kA max取KIrel?1.3，则保护6的电流保护第I段动作电流为

Iop.6?KrelIk.C.max?1.3?1.696?2.205Ka

I(3)保护范围的校验

最小运行方式下，AC线路两相短路的电流为：

2Ik.min?UN2?Zs.max?X%?ZBC??1.469kA

其中，Zk.max?69.0(?)，ZBC?0.4?80?32(?)

UN2I2k.min故 X%?ZAC??Zk.max?2202?1.469?69.0?5.881(?)

X%?5.88132?18.4%?15%

②带时限电流速断保护的整定计算

动作电流的整定

)保护4的电流保护I段动作电流为I(k3.B.?1.357kA maxIop.4?KrelIk.B.max?1.764kA

I(3)第 18 页

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取KII=1.1，则保护6的电流保护第II 段动作电流为 relIop.6?KrelIop.4?1.1?1.764?1.941kA

III动作时限为：t6?t4??t? 0.5s

III灵敏度校验

)本线路AC末端的最小两相短路电流I(k2.C.?1.469 kA min) II故Ks?I(k2.C./I?minop.61.4691.941?0.757?1.3

灵敏度不满足要求，可与保护4的电流保护第II段相配合。 ③定时限过电流保护的整定计算 动作电流的整定

取Kre?0.85，KIII?1.2，Kst?1.5 则保护1的电流保护第III段动作电流为 relIop.6?III IIIKrelKstKreIL.max?1.2?1.50.85?230?487.1A

动作时限为：t6?tIII??t?1.5?1?2.5s 4灵敏度校验

)作近后备时，按本线路AC末端的最小两相短路电流Ik(.2C.min来校验，

即

Ks?Ik.C.minIop.6IIII?2??1.469?10487.13?3.016?1.5

)作远后备时，按相邻线路CB末端的最小两相短路电流Ik(.2B.min来校验，

)由于 I(k2.B.?1.175kA min故 Ks?（2）CB线路4QF的整定

Kk.B.minIop6IIII?2??1.175?10487.13?2.412?1.2

①瞬时电流速断保护的整定计算 动作电流的整定

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)线路CB末端的最大三相短路电流I(k3.B.?1.357kA max取KIrel?1.3，则保护4的电流保护第I段动作电流为

Iop.6?KrelIk.C.max?1.3?1.357?1.764kA

I(3)保护范围的校验

最小运行方式下，CB线路X处两相短路的电流为：

2Ik.min?UN2?Zs.max?X%?ZBC??1.175kA

其中，Zk.max?69.0?32?101(?)，ZCB?0.4?50?20(?)故

UN2I2k.minX%?ZCB?7.3820?Zk.max?2202?1.175?101?7.38(?)

X%??36.9%?20%

②带时限电流速断保护的整定计算 动作电流的整定

)保护2的电流保护I段动作电流为I(k3.A.?0.962kA maxIop.2?KrelIk.A.max?1.251kA取Krel?1.1，则保护4的电流保护第II 段动作

II I(3) IIIIII?KrelIop.2?1.1?1.251?1.376kA 动作时限为：t4?t2??t?0.5s 电流为：Iop.4)灵敏度校验本线路CB末端的最小两相短路电流I(k2.B.?1.175kAmin故

Ks?Ik.B.min/Iop.4?(2) II1.1751.376?0.854?1.3灵敏度不满足要求，可与保护4的电流保护第

II段相配合。

③定时限过电流保护的整定计算 动作电流的整定

取Kre?0.85，KIII?1.2，Kst?1.5则保护1的电流保护第III段动作电流rel第 20 页

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III为:Iop?.4KrelKstKreIL.max?1.2?1.50.85?200?423.5A

动作时限为：t4III?tIII??t?0.5s 2灵敏度校验

)作近后备时，按本线路CB末端的最小两相短路电流Ik(.2B.来校验， min即 Ks?Ik.B.minIIIIIop.4?2??1.175?10423.53?2.774?1.5

)作远后备时，按相邻线路BA末端的最小两相短路电流Ik(.2A.min来校验，由于

(2)Ik.A.min?0.833kA

故 Ks（3）BA线路2QF的整定

?Kk.B.minIIIIIop6?2??0.833?10423.53?1.967?1.2

①瞬时电流速断保护的整定计算 动作电流的整定

I)线路BA末端的最大三相短路电流I(k3.A.?0.962kA取Krel?1.3，则保护2的电maxI(3)?Krel?Ik.A.max?1.3?0.962?1.251kA 流保护第I段动作电流为：Iop.2保护范围的校验

最小运行方式下，BA线路X处两相短路的电流为：I2k.min?UN2?Zs.max?X%?ZBC??0.833kA

其中，Zk.max?69.0?32?20?121.0（Ω），ZCB?0.4?100?40（Ω）故

UN2I2k.minX%?ZBA?11.05340?Zk.max?2202?0.833?121.0?11.053（Ω）

X%??27.6%?20%

②过负荷保护的整定

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动作电流的整定

取Kre?0.85，KIII?1.2，Kst?1.5则保护2的电流保护第II段动作电流为 relIop.2?II IIKrelKstKreIL.max?1.2?1.50.85?330?698.8kA

动作时限为：t5?0s 灵敏度校验

)作近后备时，按本线路BA末端的最小两相短路电流I(k2.A.来校验， min即 Ks?Ik.A.minIop.5II?2??0.833?10698.83?1.19?1.3

表3.1 220KV单电源环网的整定计算

I 动作值 电流 保护范围% 电流 时限 动作值 灵敏度Ks近后Ks 电流 时限 备 1QF 2QF 3QF 4QF 5QF 6QF 2.002 1.251 1.632 1.764 1.250 2.205 33.6% 27.6% 39.0% 36.9% 9.5% 18.4% 1.795 698.8 1.376 1.376 487.1 1.941 0.5 0 0.5 0.5 0 0.5 0.748 1.19 0.790 0.854 1.7 0.757 698.8 \\ 423.5 423.5 \\ 487.1 2 \\ 0.5 0.5 \\ 0.5 1.909 \\ 2.567 2.774 \\ 3.016 备 1.556 \\ 1.967 1.967 \\ 2.412 件 不加 加 加 加 加 不加 Ks远后方向元II 动作值 III 灵敏度 备注 是否加第 22 页

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第4章 系统保护配置图及线路保护展开图

4.1系统保护配置图

图4.1为线路AB的保护配置图，由于三段线路采用的保护是一样的，故只给出AB线路的配置图。

1—高频保护；2、3—电流电压保护

图4.1 AB线路保护配置图

4.2线路保护的展开图

继电保护展开接线图，它按供电给二次回路的每个独立电源来划分，即将二次回路按交流电流、电压、直流操作回路、信号回路以及保护回路等几个主要部分。每一个部分又分成许多行，交流回路按a、b、c相序排列。直流回路按各无件先后的动作顺序从上到下或从左到右排列，其中同一个继电器的无件的电压绕组以及触点要分开表示在各相回路里.图4.2中YR表示断路器跳闸线圈，QF表示断路器，TA表示电流

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互感器，KS表示信号继电器，TV表示电压互感器，FU表示熔断器，KA表示电流继电器，KT表示时间继电器，KCO表示中间继电器。各触电的位置对应于被保护线路的正常工作状态。

图4.2电流保护展开图

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结 论

电力系统的任务是尽可能经济而又可靠地将电供给用户，安全、经济、优质是对电力系统的根本要求。继电保护系统对保障系统安全运行、保证电能质量、防止事故的发生和故障的扩大都有极其重要的作用，是电力系统必不可少的一部分。随着电网等级的不断提高，尽可能避免大面积停电事故。本文主要对220KV环形电网的继电保护进行整定计算。

通过本文的研究工作，得出以下结论：

1．单电源环形网络的相间短路保护可采用带方向或不带方向的电流电压保护，因此在决定保护方式前，必须详细地计算短路点短路时，渡过有关保护的短路电流和保护安装处的残余电压，然后根据计算结果和题目的要求条件下，尽可能采用简单的保护方式。

2．系统运行方式的考虑除了发电厂发电容量的最大和最小运行方式外，还必须考虑在设备检修或故障切除的情况下，发生短路时渡过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便计算保护的整定值灵敏度。

3．在要求不同保护的整定值和灵敏度时，应该注意短路点的选择。

4．后备保护的动作电流必须配合，要保证较靠近电源的上一元件保护的动作电流大于下一元件保护的动作电流，且有一定的裕度，以保证选择性。

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参考文献

[1]尹项根，曾克娥．电力系统继电保护原理与应用［M］．华中科技大学出版社，2001。

[2]许建安，王风华．电力系统继电保护整定计算［M］．中国水利水电出版社，2007。

[3]钟自勤．继电保护装置及二次回路故障检修典型实例［M］．机械工业出版社，2006。

[4]吴必信．电力系统继电保护同步训练［M］．中国是力出版社，2003。 [5]刘学军．继电保护原理北京［M］．中国电力出版社，2004。 [6]孙丽华．电力工程基础［M］．机械工业出版社，2005。 [7]刘介才．工厂供电［M］．机械工业出版社，2001。

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毕业设计评语

学生姓名 论文题目 黄治佳 学号 0912023 班级 建电09-1班 专业 指导教师 建筑电气工程技术 徐志刚 短路计算及继电保护整定系统设计 指导老师考核意见 等级： 指导教师： 等级： 答辩老师： 总评 成绩 等级： 考核小组组长： 答辩 评语 备注 以上两项成绩综合后，指导老师考核成绩占总分的60%，答辩成绩占总分的40%，按五级记分（优、良、中、及格、不及格）。

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