继电保护改

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《电力系统继电保护原理》课程设计

—110KV电网线路保护设计

一、原始资料

1、110KV电网接线示意图如下：

2、电网参数说明(所有元件的电阻都忽略不计，并近似地取负序电抗X2=X1) (1) 线路：

已知：L1=45KM,L2=50KM,L3=35KM,L4=60KM，线路阻抗按每公里0.4Ω计算，线路零序阻抗按3倍正序阻抗计算。 (2) 变压器：

T1、T2、T7额定容量均为31.5MVA，T3、T4、T5、T6额定容量均为15MVA，所有变压器均为YN,dll接法，UK=10.5％；110／6.6KV,中性点接地方式按一般原则确定。 (3) 发电机(均为汽轮发电机)： G1,G2,G3,G4额定容量均为12MW，G5额定容量为25MW，所有发电机额定电压均为6.3KV，功率因素均为0.8。 (4)其他：

所有变压器和母线均配置差动保护，负荷侧后备保护tdz=1.5s，负荷自起动系数kzq=1.3

二、设计内容

1、建立电力系统设备参数表 2、绘制电力系统各相序阻抗图

3、确定保护整定计算所需的系统运行方式和变压器中性点接地方式 4、进行电力系统中潮流及各点的短路计算 ． 5、进行继电保护整定计算 三、设计成果

说明书一份(含短路电流计算、整定计算、校验及保护配置图) 四、参考文献

1、电力工程设计手册(上、下)

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2、电力系统继电保护设计原理，水利电力出版社，吕继绍 3、电力系统继电保护及安全自动整定计算 4、有关教材

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摘 要：本设计是针对110kv电网线路进行的继电保护设计，对电网在不同运行方式和不同短路故障类型的情况下进行了分析计算和整定的，可以充分满足110 kv电网运行的继电保护要求，达到保护110 kv电网线路的目的。同时在设计中简述了电流速断保护、距离保护和零序电流保护的具体整定方法及有关注意事项，对输电网络做了较为详细的分析，并对不同运行方式短路情况做了分析，在设计思路中紧扣继电保护四要求：速动性、灵敏性、可靠性及选择性。 关键词：继电保护、线路运行方式、短路计算、整定计算

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引 言

电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态；故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故的发生。而在电力系统的运行中最常见也是最危险的故障是发生各种形式的各种短路。发生短路时可能会产生以下后果：

(1)电力系统电压大幅度下降，广大用户负荷的正常工作遭到破坏。 (2)故障处有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。

(3)电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命减少，甚至遭到破坏。

(4)破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。

不正常情况有过负荷、过电压、电力系统振荡等.电气设备的过负荷会发生发热现象，会使绝缘材料加速老化，影响寿命，容易引起短路故障。

因此在电力系统中要求采取各种措施消除或减少发生事故的可能性，一旦发生故障，必须迅速而有选择性的切除故障，且切除故障的时间常常要求在很短的时间内（十分之几或百分之几秒）。实践证明只有在每个元件上装设保护装置才有可能完成这个要求，而这种装置在目前使用的大多数是由单个继电器或继电器及其附属设备的组合构成的，因此称为继电保护装置，它能够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生告警信号。

继电保护的任务就是在系统运行过程中发生故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和出现不正常现象时（过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等），能够自动、迅速、有选择性且可靠的发出跳闸命令将故障切除或发出各种相应信号，从而减少故障和不正常现象所造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统安全稳定的运行。

本次的课程设计是针对电力系统110KV电网（环网）线路继电保护的设计，涉及的内容比较广泛，几乎综合了大学期间本专业所学的所有相关课程，既然是继电保护，就必然涉及到了强电与弱电的相互配合，故也串行了电子、通信、自动化等相关专业的知识。正因为其涉及的知识面广，故对于即将毕业的我们是一

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次很好的实习机会，也是一次培养对知识的综合运用的机会，更是一种挑战。

通过本次设计可以树立工程观点，加强基本理论的理解和工程设计基本技能的训练，了解继电保护在电力系统中的特点和作用，掌握电网继电保护的设计方法，并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练，为今后从事电气设计、运行管理和科研工作，奠定必要的理论基础。

本设计是对电力系统110KV电网线路进行继电保护初步设计，首先对继电保护的现状、发展和趋势以及继电保护在电力系统中的作用作了简要的介绍；然后详细介绍了运行方式的选择，变压器中性点的接地方式，短路电流的计算，电流保护、差动保护和距离保护等多种线路保护的具体整定方法及计算，并对输电网络做了较详细的分析；最后介绍了电网线路的自动重合闸装置的配置原则。

1、设计资料分析与参数计算

电力系统设备参数表（取SB=100MV·A, VB= Vav） 本设计所选取的的发电机型号：

G1–G4额定容量为12 MW的汽轮机，所采用型号为QF–12–2

G5额定容量为25 MW的汽轮机，所采用型号为QF–25–2,具体参见下表2.1 编号 G1~G4 G5 发电机型号 额定容量 功率因数 额定电压 EX” QF2-12-2 QF2-25-2 12MW 25MW 0.8 0.8 6.3KV 6.3KV 1.08 1.08 XD” 0.1221 0.1222 表2.1发电机型号及参数

发电机参数计算：

G1--G4: XG1*~XG4*?Xd?''SBPGCOS??0.1221?100?0.814 120.8G5 : XG5*?Xd''?变压器参数计算：

SBPGCOS??0.1222?100?0.393 250.8T1 T2 T7 :XT1* =

XT2* =

UK%?SB10.5?100= =0.33

100?SK100?31.5UK%?SB10.5?100==0.33

100?SK100?31.55

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XT7* =

UK%?SB10.5?100==0.33

100?SK100?31.5U0%VN10.51152?==44.08Ω ?SN10031.51002XT1=XT2=XT7=

T3～T6：XT3* =

XT4* = XT5* = XT6* =

UK%?SB10.5?100==0.7 100?15100?SKUK%?SB10.5?100==0.7 100?15100?SKUK%?SB10.5?100==0.7 100?15100?SKUK%?SB10.5?100==0.7 100?15100?SK2U0%VN10.51152XT3～XT6=100?SN=100?15=92.58Ω

线路参数的计算：

对于L1：X1(1)= 45×0.4=18Ω, X1(1)*=

X1(1)?SBVB2=

18?100=0.136 2115X1(0) *

= 3X1(1) *=3×0.136=0.408

对于L2：X2(1)=50×0.4=20Ω ，X2(1)*=

X2(1)?SBVB2=

20?100=0.151 2115X2(0)*

= 3X2(1) *=3×0.151=0.453

对于L3：X3(1)=35×0.4=14Ω，X3(1)*=

X3(1)?SBVB2=

14?100=0.106 1152X3(0)= 3X3(1) *=3×0.106=0.318

对于L4：X4(1)=60×0.4=24Ω ，X4(1)*=

X4(1)?SBVB2=

24?100=0.181

1152X

4(0) *

= 3X4(1)* *=3×0.181=0.543

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经计算得以下电力系统设备参数表2.1。

表2.1 电力系统设备参数表

G1--G4 G5 正序阻抗 正序阻抗 负序阻抗 （标幺值） 0.993 0.478 0.33 0.33 0.7 0.136 0.151 0.106 0.181 零序阻抗 （标幺值） （有名值?） （标幺值） 0.814 0.392 0.33 0.33 0.7 0.136 0.151 0.106 0.181 0.408 0.453 0.318 0.544 TT1 2 44.08 44.08 92.58 18 20 14 24 TT7 ～T6 3L 1LLL

2 342 系统运行方式和变压器中性点接地方式的确定

2.1 发电机、变压器运行变化限度的选择原则

（1） 发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，即一台机组在检修中另一台机组又出现故障；当有三台以上机组时，则应选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。

（2）发电厂、变电站的母线上无论接有几台变压器，一般应考虑其中最大的一台停用。因变压器运行可靠性较高，检修与故障出现的几率很小。但对于发电机变压器组来说，应服从发电机的投停变化。

2.2 中性点直接接地系统中变压器中性点接地的选择原则

（1）发电厂及变电所低压侧有电源的变压器，中性点均应接地运行，以防出现

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不接地系统的工频过电压状态。如事前确定不能接地运行，则应采取其他防止工频过电压的措施。

（2）自耦型和有绝缘要求的其他型变压器，其中性点必须接地运行。

（3）110KV一下的变压器，以不接地运行为宜。当T接变压器低压侧有源时，则应采取防止工频过电压的措施。

（4）过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后再断开。这种情况不按接地运行考虑。

综上所述，本次设计所有变压器均应中性点接地。

2.3 线路运行变化限度的选择

（1）母线上有多条线路，一般应考虑一条线路检修，另一条线路又遇故障的方式。

（2）双回线一般不考虑同时停用。

（3）相隔一个厂、站的线路必要时，可考虑与上述（1）的条件重叠。

2.4 流过线路的最大、最小短路电流计算方式的选择

（1）相间保护 对单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大短路电流出现在最大运行方式下，即选择所有机组、变压器、线路全部投入运行的方式。而最小短路电流，则出现在最小运行方式下。对于双侧电源的网络，一般（当取Z1=Z2时）与对侧电源的运行变化无关，可按单侧电源的方法选择。对于环状网络中的线路，流过保护的最大短路电流应选开环运行方式，开环点应选在所整定保护线路的相邻下一级线路上。而对于最小短路电流，则应选闭环运行方式。同时，再合理地停用该保护背后的机组、变压器及线路。

（2）零序电流保护 对于单侧电源的辐射网络，流过保护的最大零序电流与最小零序电流，其选择方法可参照（1）中所述。只是要注意变压器接线点的变化。对于双侧电源的网路及环状网路，同样参照（1）中所述。其重点也是考虑变压器接线点的变化。

2.5 选取流过保护最大负荷电流的方法

按负荷电流整定的保护，需要考虑各种运行方式变化时出现的最大负荷电流考虑到以下的运行变化：备用电源自投引起的负荷增加;并联运行线路的减少，

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负荷转移;环状网路的开环运行，负荷转移;对于双侧电源的线路，当一侧电源突切除发电机，引起另一侧负荷增加。

3、短路电流计算

将系统的正序、负序阻抗图画出如图3.1：

图3.1 正（负）序阻抗图

3.1流经保护1的短路计算

经以上最大运行方式原则的分析，当d1点短路时，开环点在L2上，流经保护1的短路电流最大。由以上分析得以下各图。 最大运行方式正、负序阻抗见图4.2： 由图得：xff(1)=[X (G1//G2)+XT1]// [X(G3//G4)+X 2]+X(1)L1

=[ (0.814//0.814)+0.33]//[ (0.814//0.814)+0.33]+0.106=0.475 Eeq =1.08 xff(2)= xff(1)= 0.475

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图3.2 d1点开环运行方式正负序阻抗

110KV侧： IB?SB100??0.524KA 1.732?1153Uav所以在最大运行方式下d1点短路时流经保护1的三相短路电流为：

I(3)f?m?I(3)(3)fa?1?Eeq?IBXff(1)?1?1.08?0.524?1.191 KA

0.475零序阻抗，电路图如下：

图3.3 d1点开环运行零序阻抗图

XTA(0)?XT1//XT2?0.330.7?0.165 XTB(0)?XT5//XT6??0.35 22Xff(0)?XTA(0)?XL1?0?//XTB?0??单相短路接地零序电流为

(0.165?0.453)?0.35?0.23

0.165?0.35?0.453 10

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I(0)fa(0)?Eeq?IbXff(0)?Xff(1)?Xff(2)?1.05?0.524?0.479

0.475?2?0.27两相短路接地零序电流为

I(0)fa(0)?Xff(2)Xff(2)?Xff(0)?Eeq?IbXff(0)//Xff(2)?Xff(1)?0.59

最小运行方式正负序阻抗图见图4.4：

图3.4 d1点闭环运行正负序阻抗

由图得：Xff(1)= X (G1//G2)+XT1+ XL3//（XL1+ XL2）=0.904 Eeq =1.08 xff(2)= xff(1)= 0.904

所以在最小运行方式下d1点短路时流经保护1的两相短路电流为：

3)I(f3)?m(3)?I(fa?1?Eeq?IBXff(1)?1?1.08?0.524?0.542kA

0.904零序阻抗图为

图3.5 d1点闭环运行零序阻抗

XTA(0)?XT1//XT2

0.33??0.165 XTB(0)2?XT5//XT6?11

0.7?0.35 2南华大学课程设计论文

通过星网变换求的Xff(0) =0.196 单相短路接地零序电流为

I(0)fa(0)?Eeq?IbXff(0)?Xff(1)?Xff(2)?1.05?0.524?0.27

0.904?2?0.196两相短路接地零序电流为

I(0)fa(0)?Xff(2)Xff(2)?Xff(0)?Eeq?IbXff(0)//Xff(2)?Xff(1)?0.423

3.2流经保护6的短路计算

经以上最大运行方式原则的分析，当d2点短路时，开环点在L1上，流经保护6的短路电流最大。由以上分析得以下各图。 最大运行方式正负序阻抗图见图4.6：

图3.6 d6点开环运行正负序阻抗

由图得：

X1= X (G5)+ X (T7)+X (L4)=0.393+0.33+0.181=0.874 Xff(1)= X1 +Xl3=0.874+0.106=1.01 Eeq =1.080 Xff(2)= Xff(1)=1.01

所以在最大运行方式下d2点短路时流经保护6的三相短路电流为：

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3)I(f3)?m(3)?I(fa?1?Eeq?IBXff(1)?1?1.08?0.524?0.56kA

1.01零序阻抗，电路图如下：

图3.7 d6点开环运行零序阻抗

Xff(0)?(XTA(0)?XL2?0?)//XTc?0?//(XT7(0)?XL4(0))?0.413 单相短路接地零序电流为

I(0)fa(0)?Eeq?IbXff(0)?Xff(1)?Xff(2)?0.226

两相短路接地零序电流为

I(0)fa(0)?Xff(2)Xff(2)?Xff(0)?Eeq?IbXff(0)//Xff(2)?Xff(1)?0.33

经以上最小运行方式原则的分析得最小运行方式正负序阻抗图见图4.8：

图3.8 d2点闭环运行方式正负序阻抗

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由图得：xff(1)= 0.497+0.33+0.181+（0.151+0.136）//0.106=1.081 Eeq =1.080 xff(2)= xff(1)=1.01

所以在最小运行方式下d2点短路时流经保护6的两相短路电流为：

I(f2)?3?Eeq?IBXff(1)?Xff(2)?3?1.08?0.524?0.453kA

1.081?1.081零序阻抗，电路图如下：

图3.9 d2点闭环运行方式零序序阻抗

所以 Xff(0)?0.127

单相短路接地零序电流为

I(0)fa(0)?Eeq?IbXff(0)?Xff(1)?Xff(2)?0.24

两相短路接地零序电流为

I(0)fa(0)?Xff(2)Xff(2)?Xff(0)?Eeq?IbXff(0)//Xff(2)?Xff(1)?0.412

流经保护各短路点的短路计算如表3.1：

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表3.1 流经保护各短路点的短路计算

短 路 点 开环 xff(1) Eeq xff(2) 0.475 0.406 1.081 0.656 0.488 1.010 0.626 0.904 If (KA) 1.191 1.355 0.523 0.863 1.179 0.560 0.904 0.626 (3) 闭环 xff(1) 0.904 0.915 1.191 0.904 0.915 1.081 1.085 1.004 Eeq 1.080 1.080 1.080 1.080 1.080 1.080 1.080 1.080 xff(2) 0.904 0.915 1.191 0.904 0.915 1.081 1.085 1.004 If (KA) 0.542 1.071 0.408 0.542 0.534 0.453 0.493 0.471 (2) d1 0.475 1.080 d2 0.406 1.080 d3 1.081 1.080 d4 0.656 1.080 d5 0.488 1.080 d6 1.010 1.080 d7 0.626 1.080 d8 0.904 1.080

4、电流保护整定计算

4.1对各保护1、2电流速断保护（电流Ⅰ段）的整定计算

4.1.1各条线路短路时的起动电流

''' IdzkA 可靠系数KK?1.3kA 1?kKIf?1.3?1.191?1.548保护点的电流速断保护的起动电流如表4.1：

表4.1各保护的电流速断保护的起动电流

I′dz 保护1 1.548 保护2 1.760 保护3 0.680 保护4 保护5 1.122 0.697 保护6 0.728 保护7 1.175 保护8 0.814 4.1.2电流速断保护的保护范围（灵敏度Klm）校验 对保护1进行保护范围（灵敏度Klm）校验

Xs.maxZG1VB20.8141152?(?XT1)??(?0.33)??29.726

2SB23?1001Ue1115?(?Xs.max)??(?29.726)?14.5KM X02I'dz10.42?1.548Lmin114.5?100%??100%?41.5%?15% 满足要求。 L335Lmin1?Lb1%?对保护2进行保护范围（灵敏度Klm）校验

Lmin?

1U1115?('E?Xs?min)??(?29.726)?7.40kA X02Idz0.42?1.76015

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Lb1%?Lmin7.40?100%??100%?16.44%kA?15% 满足要求 L345对其他保护进行保护范围（灵敏度Klm）校验也满足要求，具体数值如表4.2所示。

表4.2各保护的电流速断保护的灵敏度校验

保护1 41.5% 保护2 16.44% 保护3 保护4 保护5 保护6 保护7 保护8 70.4% 40.6% 51.9% 39.6% 61.4% 19.7% Lb%

4.2对保护1、2进行电流速断保护（电流Ⅱ段）的整定计算

保护1电流Ⅱ段的起动电流为：

'''Idz?kk''Idz5?1.2?0.697?0.836

灵敏度校验为：

KlmI(2)f0.542?''??0.366?1.5 灵敏度不符合要求 Idz1.478保护2电流Ⅱ段的起动电流为：

'''''Idz2?kkIdz4?1.2?1.122?1.346

灵敏度校验为

KlmI(2)f1.071?''??0.796?1.5 灵敏度不符合要求 Idz1.478对其他各保护进行电流Ⅱ段灵敏度校验，不符合要求，其数值如表4.3所示。

表4.3各保护的电流Ⅱ段保护的灵敏度校验 保护1 0.366 保护2 保护3 保护4 保护5 保护6 保护7 保护8 0.796 0.27 0.401 0.64 0.34 0.46 0.55 Klm 5 输电线路的距离保护

5.1 概述

电流电压保护的主要优点是简单、可靠、经济，但是，随着电力工业的发展，电力系统出现了一些新的特点：容量大、电压高、距离远、负荷重、网络复杂、参数变化范围大、运行稳定性要求高等，致使它们难以满足电网对保护的要求。对于110KV及以上电压等级的复杂网，线路保护采用距离保护。

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所谓距离保护，就是反应故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时间的一种保护装置。故障点距保护安装处越近，保护的动作时间就越短；故障点距保护安装处越远，保护的动作时间就越长，从而保证动作的选择性。测量故障点至保护安装处的距离，实际上就是用阻抗继电器测量故障点之保护安装处的阻抗。因此距离保护又叫阻抗保护。 5.2 计算最大负荷电流

每一条线路上流过的最大负荷电流的计算

母线Ｃ上流过的最大负荷电流为变压器T3,T4上的额定电流 因为S?3UI，可以求得：I3?S33U?75.3 A，即I=2I3=150.6 A

同理母线D上流过的电流为I=2I5=150.6 A

L1上流过的最大负荷电流计算：

因为考虑L1上的电流最大，断开L2，母线上的电流全部由L1提供：

Ifmax1?150.6 A

断开L3，L4则流过L1上的电流为

Ifmax1?301.2 A

比较两个数据区取其中的最大值可得Ifmax1?301.2 A 同理可以得到：Ifmax2?150.6 A Ifmax3?301.2 A Ifmax1?156.9 A

简化的发电机母线出口区电流，阻抗如下：

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XS11XXS22XS33XXS44

图5.1 简化的发电机母线出口区电流

5.1、保护1的距离保护计算

5.1.1、距离Ⅰ段整定

''Z?ZK 动作阻抗： dz1L3k?0.85?14?11.9?

't 动作时间：1?0s

5.1.2、距离Ⅱ段整定

动作阻抗：

与线路L2的保护5相配合：如图5.2利用叠加定理计算：

图5.2 保护1第Ⅱ段

①、发电机G1~G4，假设流入母线A的电流为I1，发电机G5提供的电流为I3，流过变压器的电流为I4，,流过XL2的电流为I2，

Kfzmin?(I2I1)min?(XS(1?4)?XL3?XS5?XL4)IXS5?XL418

?1?XS(1?4)min?XL3XS5?XL4

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107.6XS(1?4)min?(?44.08)?0.5?49.3

2带入上式得：Kfzmin?(所以：

I2I1)min?1+

63.3=1.73 87.26''''Zdz)?34.13? 1?Kk(ZAD?KkKfzZDB)?0.8(14?1.73?0.85?24与线路L4的保护7相配合如图5.3：

图 5.3 保护1第Ⅱ段

Kfzmin?(I2I1)min?1

动作阻抗：

''''Zdz.52? 1?Kk(ZAD?KkKfzZDF)?0.8?(14?1?0.85?24)?27与相邻变压器相配合如图5.4：

图5.4 保护1第Ⅱ段

I1+I2=I3+I4=I Kfzmin1?()min?2I1I2I1I2XS(1?4)?XL4I1?(1?)

XS5?XL32XS5?XL3XS(1?4)?XL3?XS5?XL4Kfzmin?()min?1107.65?24(1?)?1.35 263.216?14所以，动作阻抗：

''''Zdz)?97.29? 1?Kk(ZAD?KfzminZT)?0.7(14?1.35?0.85?92.58 19

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''故取以上三个计算值中的较小者为Ⅱ段的定值，即取Zdz1?27.52?

灵敏度校验：

''Zdz27.52 Klm?1??1.97?1.5 满足要求。

ZAD14'' 动作时间： t1''?t1'??t ； t1''?t3??t ； t1''?t5??t

取其中最大值即 t1''?1.5s

5.1.3、距离Ⅲ段整定

动作阻抗： Zfzmin?0.9Ue0.9?110??1000?189.77?

3Ifhmax3?301.2?189.77?125.9?

1.2?1.3?1.15cos(70??36.87?)Z'''dz1?ZfhminKk'''KhKzqcos(?d??fh)'''''' 动作时间：t1'''?t5??t ； t1'''?t7??t ； t1'''?t1''??t

取其中最大值即t1'''=t1''+0.5=2s 灵敏度校验： 本段线路末段短路 Klm近'''Zdz125.9?1??8.99?1.5 满足要求。 ZAD14（2） 相邻元件短路时的灵敏系数： ① L2末端短路时：

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1)单独考虑G1?4 I1=

XL1?XL218?20I?I?0.731I

XL1?XL2?XL318?20?14 且I2?I1?0.731I 2)单独考虑G5 I4?XL2I3?0.385I3, I2?0.615I3

XL1?XL2?XL3 Kfzmax?I20.731I?0.615I3220.18?98.15???2.01 I10.731I?0.385I3220.18?61.45'''Zdz125.91???2.32?1.2满足要求。 ZAD?KfzmaxZL214?2.01?20 Klm远② 与相邻线路L4末端短路配合：

Kfzmax?I2?I1I214?1??1.36

XL2?XL118?20I2XL1?XL2?XL3Klm远'''Zdz125.91???2.68?1.2 满足要求。 ZAD?KfzmaxZL414?1.36?24 ③ 与相邻变压器相配合：

1）单独考虑G1?4时， I1?1XL1?XL2?0.731I I4?I

2XL1?XL2?XL3 2)单独考虑G5 I1?0 I4?1I3 2 21

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所以 Kfzmax11I?I3I2?0.698 ?4?2I10.731IKlm远'''Zdz125.91???1.6?1.2 满足要求。 ZAD?KfzmaxZT14?0.698?92.585.2、保护3的距离保护计算 5.2.1、距离Ⅰ段整定

'' 动作阻抗：Zdz3?ZABKk?0.85?18?15.3? ' 动作时间：t3?0s

5.2.2、距离Ⅱ段整定

动作阻抗：

与线路L2的保护4相配合：如图5.5仅考虑G1~G4的作用：

图5.5保护3的第Ⅱ段

最小分支系数：Kfzmin?1

''''所以，Zdz3?Kk(ZAB?KfzminZL4)?0.8?(18?1?0.85?14)?30.72? ''Zdz30.72灵敏系数校验：Klm?3??1.71?1.5＞ 1.5 满足要求。

ZAB18''动作时间：t3?0.5s

6.2.3 距离III段整定

动作阻抗：

Zfhmin?0.9Ue0.9?110??1000?198.4?

3Ifhmax3?301.2Zfzmin?198.4?131.6? ??1.2?1.3?1.15cos(70?36.87)22

'''Zdz3?Kk'''KhKzqcos(?d??fh)

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'''动作时间：t3?1.0s

灵敏度校验：

（1）本段线路末段短路

Klm近'''Zdz131.6?3??7.3?1.5 满足要求。 ZAB18与相邻线路L2末端短路配合，

Kfzmax?I2?I1I1XL3I1XL1?XL2?XL3?3.7

Klm远'''Zdz131.63???1.43?1.2 满足要求。 ZAD?KfzmaxZL318?3.7?205.3、保护6的距离保护计算： 5.3.1 距离Ⅰ段整定

'' 动作阻抗：Zdz?ZK6ADk?0.85?14?11.9? ' 动作时间：t6?0s

5.3.2 距离Ⅱ段整定

动作阻抗：

1)与线路L2的保护5相配合：

23

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图5.6 保护6的第Ⅱ段

KfzminXS(1?4)?XL3I?1? ?()min?XS4?XL4X?XI1S5L4IXS(1?4)?XL3?XS5?XL4I2 最小分支系数：Kfzmin?1?107.65?14?2.39

63.226?24'''''所以 Zdz6?Kk(ZAD?KkKfzminZBD)?0.8?(14?2.39?0.85?20)?43.7?

2)与L4线路的保护8配合时：

Kfzmin?1

'''''Zdz)?25.6? 6?Kk(ZAD?KkKfzminZDF)?0.8?(14?1?0.85?24''Zdz25.66灵敏度校验：Klm???1.89?1.5 满足要求。

ZAD14'动作时间：t6?0.5s

6.3.3 距离Ⅲ段整定

24

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动作阻抗： Zfhmin?0.9Ue0.9?110??1000?198.4?

3Ifhmax3?301.2Zfzmin?198.4?131.6? ??1.2?1.3?1.15cos(70?36.87)'''所以 Zdz6?Kk'''KhKzqcos(?d??fh)'''时间整定：t6?1.0s

灵敏度校验：

（1）本线路末端短路时的灵敏系数为： Klm近'''Zdz131.66???9.4?1.5 ZAD14（2）在相邻元件末端短路时的灵敏系数为：

1）单独考虑G1?4时， I1?I2?XL1XL1?XL2?XL3I?XL218?0.429I

18?14?20I??20?0.476I

18?14?20 2)单独考虑G5 I1??XL1?XL2?XL3 I2?0.542I 所以 Kfzmax?I20.542?156.9?0.429?30.12??3.9 I130.12?0.429?0.476?156.9Klm远

'''Zdz131.66???1.43?1.2 满足要求。 ZAD?KfzmaxZBD14?3.9?20 25

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5.4、保护8的距离保护计算

5.4.1 距离Ⅰ段整定

''动作阻抗： Zdz8?ZABKk?0.85?24?20.4? ' 动作时间：t8?0s

5.4.2 距离Ⅱ段整定

动作阻抗：

与相邻线路L3的保护6相配合如图5.7，

图5.7保护8的第Ⅱ段

Kfzmin?(I2I1)min?IXS4IXS(1?4)?XL3?XS5?XL4?131.32?51.842?14?24?1.81

131.24''''Zdz8?Kk(ZL4?KfzminZAD)?0.8?(24?0.85?1.81?14)?36.42?

与相邻线路L2的保护5相配合：如图5.8所示

图5.8保护8的第Ⅱ段

由上图分析得：

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Kfzmin?(I2I1)min?I2XS(1?4)?XL3XS(1?4)?XL3?XS5?XL4?1?I2XG5?XL4?1.51

XS(1?4)?XL3''''Zdz? 8?Kk(ZL4?KfzminZL2)?0.8?(24?1.52?20)?39.88与相邻变压器相配合

与保护3的电路同理可求得最小分支系数Kfzmin?2.3

'''' Zdz8?Kk(ZL4?KfzminZBC)?0.7?(24?2.3?46.29?0.5)?54.06? ''故取以上三个中最小者，即Zdz8?36.42? ''动作时间：t8?2.0s

灵敏系数校验：

''Zdz36.42 Klm?8??1.52?1.5 满足要求。

ZAD245.4.3 距离III段整定

动作阻抗：

Zfzmin?0.9Ue0.9?110??1000?364.24? 3Ifhmax3?156.9Zfzmin?364.24?315.36? ??1.2?1.3?1.15cos(70?36.87)'''Zdz8?'''KkKhKzqcos(?d??fh)'''动作时间：t8?3.0s

灵敏度校验： （1）近后备保护时： Klm近'''Zdz315.366???13.4?1.5 满足要求。 ZAD14(2)作远备保护时： ①与相邻线路L3相配合：

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Kfz?max?1.76

Klm远'''Zdz315.368???6.57?1.2 满足要求。 ZL4?KfzmaxZL324?1.76?14 ②与相邻线路L2的保护5相配合 Kfz?max?1.8 Klm远'''Zdz315.368???2.16?1.2 满足要求 ZL4?KfzmaxZL224?1.8?20③ 与DE段变压器相配合

Kfz?max?2.51

Klm远?'''Zdz?8ZL4?Kfz?maxZT72?315.36?2.18?1.2 满足要求

24?2.51?96.58?0.55.5距离保护整定值表

由于篇幅问题，我们没有把保护2.4.5.7一一列举出，其各段的分析图见附录1。下面给出各保护的第一段，第二段，第三段的整定阻抗值如图5.5 保 整 护 点 定 值 第Ⅰ段 11.9 25.3 15.3 17.0 17.0 11.9 0s 0s 0s 0s 0s 0s 第Ⅱ段 24.8 29.8 27.8 41.7 61.2 32.9 28

第Ⅲ段 2.0s 125.9 2.5s 2.5s 2.0s 2.0s 2.0s 2.5s 保护1点 保护2点 保护3点 保护4点 保护5点 保护6点

2.0 s 251.9 0.5s 2.0s 2.0s 0.5s 131.6 252.0 263.3 131.6 南华大学课程设计论文

保护7点 保护8点 20.4 20.4 0s 0s 47.7 39.6 0.5s 2.0s 364.1 252.7 0.5s 2.5s

7、综合评价

7.1电流保护的综合评价

三段式电流保护的主要优点是简单,可靠,经济,并且一般情况下都能较快的切除故障.但是一般用于35KV及以下的电压等级的电网中,对于容量大,电压高,或者结构复杂的网络,它难于满足电网对保护的要求.缺点是它的灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响,此外,它只在单侧电源电网中才有选择性.

7.2 对零序电流保护的评价

零序电流保护比相间短路的电流保护有较高的灵敏度.对于零序一段,由于线路的零序阻抗大于正序阻抗,使的线路始末两端电流变化较大,因此使零序一段保护范围增大,即提高了灵敏度;对于零序三段,由于起动值是按不平衡电流来整定的,所以比相间短路的电流保护的起动值小,即灵敏度高;零序过电流保护的动作时限较相间保护短;零序电流保护不反映系统振荡和过负荷;零序功率元件无死区,副方电压断线时,不会误动作;接线简单可靠.其缺点是不能反应相间短路.

7.3 距离保护的综合评价

能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求;阻抗继电器是同时反应电压的降低与电流的增大而动作的,因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度.其中一段保护基本上不受运行方式的影响,而二段 三段依旧受系统的运行方式变换的影响,但是比电流保护要小些,保护区域和灵敏度比较稳定.但是依然有以下缺点:不能实现全线速动.对双侧电源线路,将有全长的30%-40%的第二段时限跳闸,这对稳定有较高要求的超高压远距离输电系统来说是不能接受的.阻抗继电器本身较复杂,还增设了振荡闭锁装置,电压断线闭锁装置.因此,距离保护装置调试比较麻烦,可靠性也相对降低.。

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结束语

通过本次课程设计，对继电保护的设计有了进一步的了解和掌握了。通过对课本和参考书籍的翻阅，进一步提高了利用手头所拥有的材料自习并完成设计的能力。本设计是针对与110KV 电网在不同运行方式以及短路故障类型的情况下进行的分析计算和整定的，因此它可保护发生上述各种故障和事故时的系统网络，在设计思路中紧扣继电保护的四要求：速动性、灵敏性、可靠性以及选择性。 在本次课程设计中，重新回顾了电力系统分析，电路，电机学，CAD等专业课，更加牢固的对CAD作图的能力。因为这次课程设计涉及的知识面较广，基本上综合了我们的专业课的知识，对以前不懂得短路计算，短路电路图的化简进一步加深了认识，通过和同学的讨论更加了解到团队合作的重要性。特别要感谢赵宇红老师，在特定的时间不厌其烦的精辟的讲解和指导，进行解释，对知识的严谨要求，给了我深刻的印象。

参考文献

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[1]吕继绍.电力系统继电保护设计原理.北京:中国水利电力出版社

[2]陈永芳.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算. 北京:中国电力出版社 [3]孙国凯.电力系统继电保护原理. 北京:中国水利水电出版社,2002 [4]西北电力设计院.电力工程电气设计手册.北京：中国电力出版, 1996 [5]何仰赞.温增银.电力系统分析（上、下）.武汉:华中科技大学出版社，2002 [6]冯炳阳.输电设备手册[M] .北京：机械工业出版社，2000 [7]戈东方.电力工程电气设备手册.北京：中国电力出版社 ，1998

[8]曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料.北京：中国电力出版社，1995.

[9]黄其励.电力工程师手册（上、下）.北京：中国电力出版社， 2002 [10]周文俊.电气设备实用手册.北京：中国水利水电出版社，1999.

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