繼電保護課程設(shè)計 ---110kv電網(wǎng)繼電保護配置與線路保護整定計算

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　題 目 110kV電網(wǎng)繼電保護配置 </p><p>　　與線路保護整定計算 </p><p>　　課 程 名 稱 繼電保護原理 </p><p>　　院（系、部、中心） 電力工程學院 </p>

2、<p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級 </p><p>　　學 生 姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p><b>　　設(shè) 計 時 間 </b></p><

3、p><b>　　指 導 教 師 </b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 概述1</b></p><p>　　1.1整定計算意義1</p><p>　　1.2整定計算內(nèi)容1</p><p>　

4、　1.3整定計算特點2</p><p>　　2運行方式的選擇原則3</p><p>　　2.1發(fā)電機、變壓器運行方式選擇原則3</p><p>　　2.2變壓器中性點接地方式選擇原則3</p><p>　　2.3線路運行方式選擇原則4</p><p>　　2.4 本次設(shè)計的具體運行方式的選擇4</

5、p><p>　　3 保護原則和配置5</p><p>　　3.1 發(fā)變組保護5</p><p>　　3.2 線路保護10</p><p>　　3.3 流過保護的最大負荷電流11</p><p>　　3.4 互感器變比12</p><p><b>　　4 參數(shù)計算15</b

6、></p><p>　　4.1 系統(tǒng)接線簡圖15</p><p>　　4.2 110kV系統(tǒng)阻抗圖15</p><p>　　4.3 參數(shù)表(見表4.1)16</p><p><b>　　5 整定計算17</b></p><p>　　5.1 相間短路保護整定計算17</p>

7、;<p>　　5.2 接地短路保護整定計算21</p><p><b>　　6 綜合評價25</b></p><p>　　6.1 距離保護的綜合評價25</p><p>　　6.2 零序保護的綜合評價25</p><p><b>　　結(jié)論26</b></p>&

8、lt;p><b>　　參考文獻28</b></p><p>　　附錄（計算書）29</p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　整定計算意義</b></p><p>　　隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，對繼電保護的要求也不斷提高，加上電力電子技術(shù)

9、，計算機技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展，繼電保護技術(shù)正朝向智能化的方向發(fā)展。繼電保護技術(shù)是電力系統(tǒng)必不可少的組成部分，對保障系統(tǒng)安全運行，保證電能質(zhì)量，防止故障擴大和事故發(fā)生，都有極其重要的作用。整定計算使得保護能夠合理選擇、動作，工作在電力系統(tǒng)繼電保護中占有重要的位置。對繼電保護方案的選擇要有全局觀點，不能只簡單著眼于某一套繼電保護的效果。在整定繼電保護定值時，特別注意相鄰上下級各保護之間的配合關(guān)系，不但要考慮正常方式下的配合關(guān)系，而且要考

10、慮運行方式變化時的配合關(guān)系。每一個保護的整定值及其使用方式，都是針對某種運行要求而擬定的，處理問題時應(yīng)考慮當時條件。繼電保護裝置的配置與定值正確與否，直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全運行及對用戶供電的可靠性，與電網(wǎng)的經(jīng)濟指標、運行調(diào)度、設(shè)計調(diào)試等都有密切聯(lián)系。</p><p><b>　　整定計算內(nèi)容</b></p><p>　　本次課程設(shè)計為對110kV電網(wǎng)進行繼電保護配置與線

11、路保護整定計算，首先學習規(guī)程確定系統(tǒng)運行方式，變壓器運行方式，選擇各元件保護方式，然后計算發(fā)電機、變壓器、線路的參數(shù)，確定保護方式及互感器變比。最后對反應(yīng)相間故障的三段式距離保護和反應(yīng)接地故障的三段式零序電流保護進行整定計算。零序電流保護和接地距離保護一般按階梯特性構(gòu)成，其整定配合遵循反映同種故障類型的保護上下級之間必須相互配合的原則，主要考慮與相鄰下一級的接地保護相配合；當裝設(shè)接地短路故障的保護時，則一般在同原理的保護之間進行配合整定

12、。</p><p><b>　　整定計算特點</b></p><p>　　系統(tǒng)運- |( F" P) _# B, e5 n6 q行情況的變化(包括基本建設(shè)發(fā)展和運行方式變化)，當其超出預定的適應(yīng)范圍時，就需要對全部或部分保護定值重新進0 h6 k2 x& D0 d- @# }. i7 `! F0 |行整定，以滿足新的運行需要。如何獲得一個最佳的整定方

13、: q0 O! t* D4 L1 Y  T: [案，要考慮到繼電保護的快速性、選擇性、可靠性、靈敏性之間求得妥協(xié)和平衡。因此，繼電保護整定計算要綜合、辨證、統(tǒng)一$ I! k& k: v/ Y2 m1 n$ T的運用。</p><p><b>　　運行方式的選擇原則</b></p><p>　　2.1發(fā)電機、變壓器運行方式選擇原則</p

14、><p>　　(1)一個發(fā)電廠有兩臺機組時，一般應(yīng)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用的方式。對水電廠，還應(yīng)根據(jù)水庫運行方式選擇。</p><p>　　(2)一個發(fā)電廠、變電站的母線上無論接幾臺變壓器，一般應(yīng)考慮其中容量最大的一臺停用。</p><p>　　繼電保護的最大運行方式是指電網(wǎng)在某種連接情況下通過保護的電流

15、值最大;最小運行方式是指電網(wǎng)在某種連接情況下通過保護的電流值最小。</p><p>　　2.2變壓器中性點接地方式選擇原則</p><p>　　中性的直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地短路，將產(chǎn)生很大的零序電流分量，利用零序分量構(gòu)成保護，可作為一種主要的接地短路保護。大地的電流系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，零序電流的大小和分布與變壓器中性接地點的數(shù)目和位置有密切的關(guān)系，中性接地點的數(shù)目越多，意味著系統(tǒng)零序總阻抗

16、越小，零序電流越大；中性點接地位置的不同，則意味著零序電流的分布不同。通常，變壓器中性接地位置和數(shù)目按如下兩個原則考慮：一是使零序電流保護裝置在系統(tǒng)的各種運行方式下保護范圍基本保持不變，且具有足夠的靈敏度和可靠性；二是不使變壓器承受危險的過電壓。為此，應(yīng)使變壓器中性點接地數(shù)目和位置盡可能保持不變。具體選擇原則：</p><p>　　⑴當中間變電所母線有穿越電流情況或變壓器低壓側(cè)由電源時，因此至少有一臺變壓器中性點

17、接地，以防止由于接地短路引起的過電壓。</p><p>　　⑵電廠并列運行的變壓器，應(yīng)將部分變壓器的中性點接地。</p><p>　?、钱斀K端變電所變壓器低壓側(cè)無電源時，變壓器應(yīng)該不接地運行。</p><p>　　⑷對于雙母線按固定連接方式運行的變電所，每組母線上至少應(yīng)有應(yīng)有一臺變壓器中性點直接接地。</p><p>　?、僧斪儔浩髦行渣c絕緣

18、水平較低時，中性點必須接地。</p><p>　　2.3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，一般考慮選擇一條線路檢修，另一條線路又故障的方式。</p><p>　　雙回路一般不考慮同時停用。</p><p>　　2.4 本次設(shè)計的具體運行方式的選擇</p><p>　　

19、電力系統(tǒng)運行方式的變化，直接影響保護的性能。因此，在對繼電保護進行整定計弊之前，首先應(yīng)該分析運行方式。</p><p>　　根據(jù)上述運行方式的選擇原則，現(xiàn)規(guī)定：系統(tǒng)的的運行方式的最大運行方式為滿發(fā)（G1T1，G2T2發(fā)變組均投入），最小運行方式為停一臺發(fā)變組（G1T1發(fā)變組投入，G2T2發(fā)變組退出）；發(fā)電廠變壓器的運行方式為有一到兩臺變壓器中性點接地，T1、T2均接地，終端變壓器T4、T5、T6、T7不接地；線路

20、的正常運行方式為開環(huán)運行（QFB出開環(huán)，以減小短路電流）。</p><p><b>　　3 保護原則和配置</b></p><p><b>　　3.1 發(fā)變組保護</b></p><p>　　3.1.1 發(fā)變組保護原則</p><p>　　根據(jù)國家電網(wǎng)公司《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》第

21、20.1.4條規(guī)定，“為提高繼電保護的可靠性，對重要的路線和設(shè)備必須堅持設(shè)立兩套獨立的主保護等原則，并且兩套保護宜為不同原理和不同廠家的產(chǎn)品，對重要元件應(yīng)充分考慮后背保護的設(shè)置，200MW級以上容量的發(fā)電機設(shè)備應(yīng)配置兩套完整的互相獨立的主保護和后背保護”。</p><p>　　根據(jù)國電公司25項反措第11.6要求精神，防止發(fā)電機變壓器組和變壓器的主斷路器出現(xiàn)非全相運行，引起設(shè)備事故或擴大為系統(tǒng)事故，220kv及以

22、上發(fā)電機變壓器組和變壓器的主斷路器及母聯(lián)、母線分段斷路器應(yīng)選用三相聯(lián)動的雙跳斷路器。</p><p>　　發(fā)變組保護技術(shù)要求高，對運行方式安全性，可靠性有嚴格的要求，必須選用有良好運行實績的微機發(fā)變組保護。</p><p>　　根據(jù)以上的原則110kv輸電線路方式為：相間距離保護和零序電流保護。其中I段II段作為主保護，III段作為后備保護。</p><p>　　3

23、.1.2發(fā)變組保護配置</p><p>　　3.1.2.1 主保護</p><p><b>　?、?發(fā)電機差動保護</b></p><p>　　發(fā)變組差動作為發(fā)變組及其引出線范圍內(nèi)短路故障的主保護。保護采用二次諧波電流制動原理。為防止TA斷線差動誤動，任一相電流互感器斷線，均應(yīng)能閉鎖差動，TA斷線功能應(yīng)設(shè)置開關(guān)，使其能投能退。定子繞組及引線相間

24、短路保護，瞬時動作于停機。</p><p><b>　?、?發(fā)電機匝間保護</b></p><p>　　定子繞組匝間短路或定子開焊事故保護，瞬時動作于停機。</p><p><b>　　① 單元件橫差保護</b></p><p>　　發(fā)電機橫差保護作為發(fā)電機定子繞組匝間短路故障的主保護，發(fā)電機中性點

25、側(cè)有六個或四個引出端子的機組應(yīng)優(yōu)先考慮裝設(shè)單元件橫差保護。</p><p>　?、?故障分量負序功率方向匝間保護</p><p>　　電流取自中性點側(cè)時，只能反應(yīng)繞組匝間短路和機端開焊事故；電流取自機端時，不能反應(yīng)繞組匝間短路和機端開焊事故，也能反應(yīng)繞組相間短路，成為第二套不同判據(jù)的相間短路主保護</p><p>　?、?故障分量負序功率方向+縱向零序電壓</

26、p><p>　　由故障分量負序功率方向（或負序功率方向）作閉鎖啟動元件，和專用PT開口三角側(cè)的縱向零序電壓作為動作元件組成的匝間保護。</p><p>　?、?定子繞組單相接地（100%）保護</p><p>　?、匐p頻式定子繞組單相接地（100%）保護</p><p>　　適用于大型汽輪機組及中小型水輪機組，延時動作于程序跳閘；</p&g

27、t;<p>　?、?注入式定子繞組單相接地（100%）保護適用于大型水輪機組，延時動作于程序跳閘。</p><p>　?、?轉(zhuǎn)子本體過熱（不對稱過負荷）保護</p><p>　　轉(zhuǎn)子本體的主保護，又是不對稱過負荷或不對稱短路過電流后備保護，延時或反時限動。作于程序跳閘。</p><p><b>　?、?變壓器差動保護</b><

28、;/p><p>　　變壓器繞組及區(qū)內(nèi)引線相間、匝間短路和Yn側(cè)區(qū)內(nèi)接地短路主保護，瞬時動作于全停。</p><p>　?、?零序差動保護或分側(cè)差動保護</p><p>　　自耦變壓器當變差保護靈敏度不滿足要求時，配置零序差動保護或分側(cè)差動保護，動作于全停。</p><p>　?、?廠變低壓側(cè)限時速斷過流保護</p><p>

29、;　　廠變低壓側(cè)母線短路的主保護，短延時動作于全停，也可作為小機組或小變壓器繞組短路的主保護。</p><p>　?、套儔浩魍咚?壓力釋放保護</p><p>　　變壓器內(nèi)部繞組各種短路故障的非電量主保護，是第二套不同原理判據(jù)的主保護，瞬時動作于全停。</p><p>　　⑼ 轉(zhuǎn)子一點接地保護</p><p>　　理論上講轉(zhuǎn)子發(fā)生一點接地故障

30、對機組無傷害，但可怕的是兩點接地短路故障。新《規(guī)程》不要求裝設(shè)兩點接地保護是基于系統(tǒng)容量足夠大，可以隨時停一臺或兩臺機組對系統(tǒng)無影響，和沒有更好更可靠的兩點接地保護裝置。</p><p>　　新《規(guī)程》要求大型機組配置一點接地保護。保護經(jīng)延時動作于信號或程序跳閘。</p><p>　　3.1.2.2 后備保護</p><p><b>　?、?對稱過負荷保護

31、</b></p><p>　　發(fā)變組及相鄰元件線路的對稱過負荷或?qū)ΨQ短路過電流的后備保護，定時限或反時限動作于程序跳閘。</p><p><b>　　⑵不對稱過負荷保護</b></p><p>　　發(fā)變組及相鄰元件線路的不對稱過負荷或不對稱短路過電流的后備保護，定時限或反時限動作于程序跳閘。</p><p>

32、　　⑶復合電壓啟動（方向）過流保護</p><p>　　發(fā)變組及相鄰元件線路的對稱或不對稱短路過電流的后備保護，定時限動作于程序跳閘。</p><p><b>　?、?復合電流保護</b></p><p>　　由低壓啟動過電流元件和負序過電流元件組成，是發(fā)變組及相鄰元件線路的對稱或不對稱短路過電流的后備保護，定時限動作于程序跳閘。當配置了對稱過

33、負荷（反時限）保護和不對稱過負荷（反時限）保護就不應(yīng)再配置復合電壓啟動過流保護和復合電流保護。</p><p><b>　?、闪阈蜻^電流保護</b></p><p>　　變壓器接地運行的Yn側(cè)引線或相鄰元件線路接地短路故障的后備保護，第一時限動作于縮小故障范圍跳母聯(lián)斷路器，第二時限動作于全?；虺绦蛱l；根據(jù)系統(tǒng)要求也可反時限動作于全?；虺绦蛱l</p>

34、<p><b>　?、书g隙零序保護</b></p><p>　　作為不接地運行變壓器Yn側(cè)接地短路的后備保護，由間隙零序電流元件和零序過電壓元件組成，經(jīng)短延時動作于程序跳閘或全停。</p><p>　?、宿D(zhuǎn)子繞組過負荷保護</p><p>　　轉(zhuǎn)子繞組勵磁電流過負荷或短路過流的后備保護，定時限或反時限動作于程序跳閘。</p>

35、;<p>　　3.1.2.3 異常保護</p><p><b>　?、?失磁保護</b></p><p>　　發(fā)電機失磁指的是勵磁電流突然消失或下降到靜態(tài)極限所對應(yīng)的勵磁電流以下。失磁的原因主要有：轉(zhuǎn)子繞組短路、勵磁回路開路、勵磁系統(tǒng)故障、滅磁開關(guān)誤跳閘以及誤操作等。</p><p>　　發(fā)電機勵磁電流異常下降或全失磁的保護，第一

36、時限動作于信號，第二時限動作于減勵磁或切換勵磁電源或程序跳閘，第三時限動作于程序跳閘或停機。</p><p><b>　?、剖Р奖Ｗo</b></p><p>　　反應(yīng)系統(tǒng)發(fā)生不穩(wěn)定振蕩即失步并危及機組或系統(tǒng)安全的保護，當振蕩中心落在機組外延時動作于信號，當振蕩中心落在機組內(nèi)時擇機延時動作于程序跳閘或解列。</p><p><b>　　

37、⑶ 逆功率保護</b></p><p>　　防止主汽門誤關(guān)閉后汽輪機葉片在汽室作功發(fā)熱軟化斷裂的保護，延時動作于程序跳閘。</p><p><b>　?、?頻率異常保護</b></p><p>　　防止頻率升高或下降后機組運行在汽輪機葉片諧振點上斷裂的保護，延時動作于信號，頻率異常發(fā)生時間累加延時動作于程序跳閘。</p>

38、<p>　?、?誤上電（突加電壓）保護</p><p>　　發(fā)電機停機盤車狀態(tài)或并網(wǎng)前斷路器誤合閘以及并網(wǎng)非同期合閘的保護，瞬時動作于停機；正常運行時保護自動退出運行。</p><p><b>　?、?起停機保護</b></p><p>　　發(fā)電機升速升勵磁未并網(wǎng)前定子繞組發(fā)生單相接地或相間短路故障的保護，延時動作于停機。<

39、/p><p><b>　?、诉^激磁保護</b></p><p>　　發(fā)電機或變壓器運行頻率下降或電壓升高引起鐵芯工作磁密升高的保護，定時限或反時限動作于程序跳閘。</p><p><b>　　⑻非全相保護</b></p><p>　　斷路器合閘不成功而形成非全相運行的保護，延時動作于停機或程序跳閘。&l

40、t;/p><p><b>　　⑼失靈（啟動）保護</b></p><p>　　斷路器跳閘（不成功）失靈的近后備保護，延時動作于啟動斷路器失靈。</p><p>　?、?斷路器斷口閃絡(luò)保護</p><p>　　發(fā)電機撲捉并網(wǎng)時機時，斷路器斷口間發(fā)生閃絡(luò)事故的保護，延時動作于滅磁或啟動失靈保護。</p><p

41、><b>　?、线^負荷保護</b></p><p><b>　　延時動作于信號。</b></p><p><b>　?、蠺A/TV異常</b></p><p><b>　　延時動作于信號。</b></p><p><b>　?、炎儔浩鞣请娏?/p>

42、保護</b></p><p>　　變壓器冷卻器故障、過溫、油位異常等。</p><p>　　結(jié)合上述的內(nèi)容，本電網(wǎng)發(fā)電機-變壓器組保護可配置類型為：應(yīng)該裝設(shè)差動保護、瓦斯保護、失磁保護、轉(zhuǎn)子一點接地保護、定子單相接地保護、過電壓保護、過負荷保護。</p><p><b>　　3.2 線路保護</b></p><p

43、>　　3.2.1 線路保護配置的原則</p><p>　　（１）110kV 系統(tǒng)線路保護現(xiàn)按遠后備原則考慮實施，只配置一套線路微機保護。保護的主要功能為相間距離保護、接地距離保護、零序電流保護和三相一次重合閘。</p><p>　　（２） 同一變電所宜采用同一制造廠的產(chǎn)品。對于110kV線路，保護和監(jiān)控了兩個獨立的單元機箱應(yīng)裝設(shè)在同一屏上。一面屏上可裝設(shè)兩條線路的保護和監(jiān)控，以避免不

44、必要的連線，簡化回路接線，提高抗干擾力。</p><p>　?。ǎ常┑貐^(qū)發(fā)電廠至變電所的110kV聯(lián)絡(luò)線可根據(jù)電網(wǎng)穩(wěn)定運行或繼電保護整定配合需要可裝設(shè)一套完整的縱聯(lián)距離保護（有條件時可考慮采用光纖通道）。</p><p>　　3.2.2 線路保護配置</p><p>　　本電網(wǎng)線路保護類型：</p><p>　　線路發(fā)生相間短路保護--配置距

45、離保護（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段）</p><p>　　線路發(fā)生接地短路保護—配置零序電流保護（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段）</p><p><b>　　表3-1 保護配置</b></p><p>　　3.3 流過保護的最大負荷電流</p><p><b>　　3.3.1 原則</b></p><p>

46、;　　選取流過保護的最大負荷電流的原則如下：</p><p>　　(1)備用電源自動投入引起的增加負荷。</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(luò)的開環(huán)運行，負荷的轉(zhuǎn)移。</p><p>　　(4)對于雙側(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)增加負荷。</p>&

47、lt;p><b>　　3.3.2 選擇</b></p><p>　　結(jié)合本次設(shè)計，最大負荷電流選擇為兩臺發(fā)變組全部投入，線AB停運，環(huán)網(wǎng)在QFB處開環(huán)運行。最大負荷電流為：</p><p><b>　　3.4 互感器變比</b></p><p>　　3.4.1 電壓互感器變比</p><p>

48、　　3.4.1.1 選擇原則</p><p>　　根據(jù)《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南—繼電保護分冊》—韓笑﹑宋麗群主編，電壓互感器的選擇原則：</p><p><b>　?、乓淮坞妷哼x擇原則</b></p><p>　　電壓互感器的一次繞組額定電壓有3KV、6KV、20KV、35KV、110KV、220KV、500KV。</p>&l

49、t;p>　?、?二次電壓選擇原則 </p><p>　　電壓互感器二次繞組分主二次繞組及輔助二次繞組兩類：</p><p>　　主二次繞組的額定電壓是按下述原則設(shè)計的：</p><p>　?、僖淮卫@組接于線電壓時，二次繞組額定電壓為100V；</p><p>　?、谝淮尉€路接于相電壓時，二次繞組的額定電壓為。</p>&l

50、t;p>　　輔助二次繞組的額定電壓按下述原則設(shè)計：</p><p>　　①中性點直接接地的系統(tǒng)中，二次繞組額定電壓為100V；</p><p>　?、谥行渣c不接待或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，二次繞組額定電壓為。</p><p>　　3.4.1.2 配置</p><p>　　在本次設(shè)計中選擇的電壓互感器變比是110kV/0.1kV.<

51、/p><p>　　3.4.2 電流互感器選擇</p><p>　　3.4.2.1選擇原則</p><p>　　為降低工程造價，在設(shè)計上通常采用測量儀表與繼電保護共用一組電流互感器的方式，一個電流互感器內(nèi)有一個或多個鐵芯，每個鐵芯上有一個二次繞組，測量儀表和繼電保護接不同的二次繞組，且供測量儀表的鐵芯與供繼電保護的鐵芯在特性上有較大差別。測量鐵芯是按電流互感器正常運行條件

52、設(shè)計的，鐵芯截面小，飽和倍數(shù)低；而保護用鐵芯是按短路條件設(shè)計的，鐵芯截面大，飽和倍數(shù)高。</p><p>　?、?一次電流的選擇原則</p><p>　　測量儀表用電流互感器的一次電流一般應(yīng)取。其中，為發(fā)電機或變壓器的額定電流，對線路應(yīng)是最大負荷電流。對于直接起動電動機的測量儀表用電流互感器應(yīng)選用。</p><p>　　繼電保護用電流互感器額定電流應(yīng)大于該電氣主設(shè)備

53、可能出現(xiàn)的最大長期負荷電流。</p><p>　?、?二次電流的選擇原則</p><p>　　標準電流互感器二次額定電流為5A或1A。110kV及以上的電流互感器的額定二次電流宜選1A，這樣可大幅度降低電纜中的有功損耗，在相同的條件下可減輕電流互感器的二次負擔，減小電流回路電纜截面，以降低工程造價。</p><p>　?、?額定輸出容量的選擇</p>

54、<p>　　電流互感器的額定輸出容量是指在額定一次電流、額定變比條件下，保證所要求的準確級時，所能輸出的最大容量。可根據(jù)二次負載所消耗的容量來計算電流互感器的輸出容量。電流互感器二次負載所消耗的容量為</p><p>　　式中 ——電流互感器的二次額定電流，A;</p><p>　　——二次回路的負載阻抗，可采用實際測量值或通過計算得到。</p><p>

55、;　　選擇電流互感器的額定輸出容量。額定容量標準值為5VA、10VA、15VA、20VA、25VA、30VA、40VA、50VA、60VA、80VA、100VA。</p><p>　　注意，對測量儀表用互感器的額定容量只要稍大于二次負載即可，以保證短路時鐵芯能迅速飽和，使測量儀表免遭過大的電流所造成的損壞。</p><p><b>　?、?準確級的選擇</b><

56、/p><p>　　為滿足保護、測量的需要，各個鐵芯具有的準確級可以不同。保護用電流互感器應(yīng)選P級或TP級。P級一般保護用電流互感器，其誤差是在穩(wěn)態(tài)正弦一次電流條件下的誤差，P級可分為5Px,10Px兩種，如5P10,5P20,10P10,10P20等，其中“P”表示保護用鐵芯，P之前的數(shù)字表示綜合誤差即準確等級，P之后的數(shù)字表示極限準確倍數(shù)。極限準確倍數(shù)指電流互感器能滿足綜合誤差要求的最大一次電流值與電流互感器額定一

57、次電流之比值，如5P20的含義是該互感器為保護用，在一次側(cè)流過的最大電流為其一次額定電流20倍時，該互感器的綜合誤差不大于5%。</p><p>　　在設(shè)計時，推薦采用10P型電流互感器鐵芯，只有對精度有特殊要求而10P型鐵芯不能滿足時才采用造價相對較高的5P型電流互感器鐵芯。</p><p>　　對于測量用電流互感器鐵芯，準確等級用有0.1級、0.2級、0.3級、0.5級1級、3級、5級

58、等，測量和表計用的電流互感器一般為0.5級。只作為測量用的允許用1級，對非重要的測量允許使用3級。</p><p>　　使用了規(guī)定準確等級的電流互感器后，并不能確保實際的電流誤差控制在規(guī)定范圍之內(nèi)。必須保證二次負載實際的消耗伏安數(shù)不超過電流互感器的額定容量。此外，對繼電保護用電流互感器的一次最大短路電流不應(yīng)超過電流互感器的極限準確倍數(shù)。</p><p>　　3.4.2.2 整定線路AC電流

59、互感器的選擇</p><p>　　由最大負荷電流得公式（3.2）可選電流互感器的變比為1500A∕5A</p><p>　　表3　互感器變比選擇</p><p><b>　　4 參數(shù)計算</b></p><p>　　4.1 系統(tǒng)接線簡圖</p><p>　　圖4.1 110kV系統(tǒng)接線簡圖<

60、/p><p>　　4.2 110kV系統(tǒng)阻抗圖</p><p>　　圖4.2 110kV系統(tǒng)阻抗圖</p><p>　　4.3 參數(shù)表(見表4.1)</p><p>　　SB=100MVA UB=115kV X1=0.4Ω/km X0=1.2Ω/km =0.129</p><p>　　表4.1 參數(shù)計算結(jié)果&

61、lt;/p><p><b>　　5 整定計算</b></p><p>　　5.1 相間短路保護整定計算</p><p>　　整定線路AC的A側(cè)保護，三段式距離保護整定計算</p><p>　　5.1.1 距離I段整定</p><p>　?、?原則：I段保護區(qū)不能伸出本線路，即整定阻抗要小于被保護線路阻

62、抗.</p><p>　　一次整定值 </p><p>　　二次整定值 </p><p>　?、?動作時限 </p><p>　?、潜Ｗo范圍

63、 </p><p>　　5.1.2 距離II段整定</p><p>　?、旁瓌t：II段延時動作，保護區(qū)不能伸出相鄰元件或線路瞬時段的保護區(qū)，并按照最小分支系數(shù)考慮。</p><p>　?、倥c相鄰線路CB 的I段配合整定</p><p>　?、谂c相鄰線路CS的I段配合整定</p><p>

64、　?、叟c相鄰變壓器T6/T7配合</p><p>　　取以上三者最小者作為II段整定阻抗，動作時限比相鄰線路I段長。</p><p>　　即 一次整定值 </p><p>　　二次整定值

65、 </p><p>　?、?靈敏性校驗：按照線路末端發(fā)生金屬性短路來校驗靈敏系數(shù)</p><p&

66、gt;<b>　　靈敏系數(shù)滿足要求。</b></p><p>　?、?動作時限 </p><p>　　5.1.3 距離III段整定</p><p>　?、?原則：整定阻抗按躲過最小的負荷阻抗</p><p>　　即一次整定

67、值 </p><p>　　二次整定值 </p><p><b>　?、?靈敏性校驗：</b></p><p>　　采用圓特性方向阻抗繼電器時，保

68、護的靈敏系數(shù)為：</p><p>　　① 作為AC線路的近后備時，當本線路末端短路時，靈敏系數(shù)為：</p><p><b>　　靈敏系數(shù)滿足要求。</b></p><p>　　②作線路CB的遠后備，當相鄰線路末端短路時</p><p>　　靈敏系數(shù)為：

69、 </p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　?、圩骶€路CS的遠后備，當相鄰線路末端短路時</p><p><b>　　靈敏系數(shù)為： </b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><

70、;p>　?、?與相鄰變壓器低壓側(cè)出口短路時 </p><p><b>　　靈敏系數(shù)為：</b></p><p>　　作為變壓器的遠后備保護不滿足要求，變壓器需要增加近后備保護。</p><p>　?、?動作時限 大于相鄰線路的最大動作時限</p><p>　　表5.1 相間距離保護整定計算結(jié)果</p>

71、;<p>　　5.2 接地短路保護整定計算</p><p>　　整定線路AC的A側(cè)保護，三段式零序保護整定計算。</p><p>　　5.2.1 零序I段 整定</p><p>　?、?原則：按躲過被保護線路末端短路發(fā)生單相或兩相接地短路的最大零序電流（整定時按最大運行方式考慮）</p><p>　　一次整定值

72、 </p><p>　　二次整定值 </p><p>　?、?校驗：保護范圍要求大于線路全長的15%~20%（最小運行方式下的零序電流）</p><p>　　最小保護范：

73、 </p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　?、?動作時限： </p><p>　　5.2.2 零序II段整定</p>

74、<p>　?、?原則：按躲過相鄰線路I段末端短路時流過本線路的最大零序電流， </p><p><b>　　一次整定值：</b></p><p>　　二次整定值： </p><p>　?、菩ｒ灒?按被保護線路AC末端發(fā)生接地短路

75、時的最小零序電流校驗。</p><p>　　靈敏系數(shù)不滿足要求改為與相鄰線路的II段配合：</p><p>　?。╝）與相鄰線路CB的II段配合：</p><p>　　由于線路CB沒有相鄰線路，則令CB的II段靈敏系數(shù)為1.3，則最小運行方式下線路CB末端發(fā)生接地短路時：</p><p><b>　　最小零序電流為：</b&g

76、t;</p><p>　　CB的II段一次整定值： </p><p>　　則AC 線路的II段一次整定值：</p><p>　?。╞）相鄰線路CS的II段配合：</p><p>　　由于線路CS沒有相

77、鄰線路，令CS的II段靈敏系數(shù)1.3，則最小運行方式下CS末端發(fā)生接地短路時：</p><p>　　最小零序電流為： </p><p>　　又

78、 </p><p>　　CB的II段一次整定值： </p><p>　　則AC 線路的II段一次整定值：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　取與相鄰線路的II段配合

79、所得的AC的II段整定值中的最大值作為AC的II段整定值</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　一次整定值： </p><p>　　二次整定值：

80、 </p><p>　　校驗：按被保護線路AC末端發(fā)生接地短路時的最小零序電流來校驗</p><p><b>　　靈敏系數(shù)滿足要求</b></p><p>　?、莿幼鲿r限 ：

81、 </p><p>　　5.2.3 零序III段整定：</p><p>　?、旁瓌t：按躲過本線路末端三相短路時流過本保護的最大不平衡電流來整定。</p><p><b>　　最大不平衡電流為：</b></p><p>　　一次整定值

82、 </p><p>　　二次整定值 </p><p><b>　?、?校驗：</b></p><p>　　① 作為本線路的近后備，其靈敏度按本線路末端接地短路的最小零序電流（）， 按最小運行方式下考慮:&l

83、t;/p><p><b>　　靈敏系數(shù)滿足要求。</b></p><p>　　②作為相鄰線路的遠后備：應(yīng)按相鄰線路末端接地短路時流過本線路的最小零序電流校驗</p><p>　?。╝）最小運行方式下CB末端發(fā)生接地短路：</p><p><b>　　靈敏系數(shù)滿足要求。</b></p>&l

84、t;p>　?。╞）最小運行方式下CS末端發(fā)生接地短路：</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　?、?動作時限： </p><p>　　表5.2 接地短路保護整定計算結(jié)果</p&

85、gt;<p><b>　　6 綜合評價</b></p><p>　　6.1 距離保護的綜合評價</p><p>　　能滿足多電源復雜電網(wǎng)對保護動作選擇性的要求；阻抗繼電器是同時反應(yīng)電壓的降低與電流的增大而動作的，因此距離保護較電流保護有較高的靈敏度.其中一段保護基本上不受運行方式的影響，而二段 三段依舊受系統(tǒng)的運行方式變換的影響，但是比電流保護要小些，保

86、護區(qū)域和靈敏度比較穩(wěn)定。但是有以下缺點:不能實現(xiàn)全線速動。對雙側(cè)電源線路,將有全長的30%-40%的第二段時限跳閘，這對穩(wěn)定有較高要求的超高壓遠距離輸電系統(tǒng)來說是不能接受的。阻抗繼電器本身較復雜，還增設(shè)了振蕩閉鎖裝置，電壓斷線閉鎖裝置，因此距離保護裝置調(diào)試比較麻煩，可靠性也相對低些。</p><p>　　6.2 零序保護的綜合評價</p><p>　　零序電流保護比接地短路的電流保護有較高

87、的靈敏度。對于零序I段,由于線路的零序阻抗大于正序阻抗，使的線路始末兩端電流變化較大，因此使零序I段保護范圍增大，即提高了靈敏度；對于零序III段，由于起動值是按不平衡電流來整定的，所以比接地短路的電流保護的起動值小，即靈敏度高；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(yīng)相間短路。</p><p><

88、b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本次課程設(shè)計，根據(jù)任務(wù)書的要求，對110kV電網(wǎng)進行繼電保護配置與線路保護整定計算，本方案整定線路AC段。對于被保護線路的保護方式的選擇分為相間短路時線路的距離保護和接地短路時線路的接地零序保護。在設(shè)計過程中，始終圍繞繼電保護的“四性”要求：選擇性、速動性、靈敏性以及可靠性，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

89、，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(luò)。</p><p>　　關(guān)于本次設(shè)計，可概括為一下四個方面:</p><p><b>　?、啪唧w工作:</b></p><p>　?、龠\行方式的選擇，包括發(fā)變組、電網(wǎng)、變壓器中性點運行方式的選擇；</p><p>　?、诒Ｗo的配置，包括發(fā)變組，輸電線路</p>

90、<p>　　③參數(shù)計算，各種元件的阻抗標幺值、有名值；</p><p>　　④整定計算，包括反應(yīng)相間故障的三段式距離保護和反應(yīng)接地故障的三段式零序電流保護。</p><p><b>　?、?保護的配置有:</b></p><p>　　①發(fā)電機-變壓器組:差動保護,瓦斯保護,失磁保護,轉(zhuǎn)子一點接地保護,定子單相接地保護,過電壓保護,過

91、負荷保護；</p><p>　?、谳旊娋€路配置了三段式相間距離保護和三段式零序電流保護。</p><p>　?、沁\行方式的考慮有:</p><p>　?、?系統(tǒng)的運行方式:滿發(fā)（G1T1，G2T2發(fā)變組均投入）為最大運行方式,停一臺發(fā)變組（G1T1發(fā)變組投入，G2T2發(fā)變組退出）最小運行方式；</p><p>　?、?變壓器的運行方式為發(fā)電廠

92、變壓器T1、T2均接地，終端變壓器T4、T5、T6、T7不接地；</p><p>　?、劬€路正常運行方式為開環(huán)運行（QFB出開環(huán)，以減小短路電流）。</p><p>　?、?保護的整定結(jié)論：</p><p>　?、?對于線路AC，經(jīng)整定其三段式距離保護：I段保護范圍為80%，動作時限為0s；II段靈敏系數(shù)滿足要求、動作時限為0.5s；III段作為線路的近后備、遠后備

93、靈敏系數(shù)滿足要求，但是作為終端變壓器T6/T7靈敏系數(shù)不滿足要求，需給變壓器配置近后備保護，動作時限為2.5s。</p><p>　?、谌问搅阈螂娏鞅Ｗo：I段最小保護范圍為38.27%，動作時限為0s；II段靈敏系對于線路AC，經(jīng)整定其數(shù)不滿足要求，則與相鄰線路的II段配合，再次校驗靈敏系數(shù)滿足要求，動作時限為1s。III段作為線路的近后備、遠后備靈敏系數(shù)滿足要求，動作時限為1.5s。</p>&

94、lt;p>　　本網(wǎng)絡(luò)所采用的反映相間短路的距離保護具有有較高的靈敏度，基本上不受運行方式的影響。反映接地短路的零序保護保護有較高的靈敏度，接線簡單可靠；其缺點是不能反應(yīng)相間短路。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉萬順.電力系統(tǒng)故障分析.北京：中國電力出版社,2000</p><p>　　[2]

95、崔家佩等.電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置整定計算.北京：水利電力出版社,1995</p><p>　　[3] 張保會.尹項根. 電力系統(tǒng)繼電保護.北京：中國電力出版社,2005</p><p>　　[4] 許建安.繼電保護整定計算.北京:中國水利水電出版社,2001</p><p>　　[5] 韓笑,宋麗群.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南—繼電保護分冊.北京：中國水利水電

96、出版社,2008</p><p><b>　　附錄（計算書）</b></p><p><b>　　南京工程學院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計計算書</b></p><p>　　題 目 110kV電網(wǎng)繼電保護配置 </p><p>

97、;　　與線路保護整定計算 </p><p>　　課 程 名 稱 繼電保護原理 </p><p>　　院（系、部、中心） 電力工程學院 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級 繼保082 </p><p&

98、gt;　　學 生 姓 名 王姣姣 </p><p>　　學 號 206080407 </p><p>　　設(shè) 計 時 間 2010年12月13日~24日</p><p>　　指 導 教 師 宋麗群 副教授 </p><p>　　2010年12月 南 京&l

99、t;/p><p><b>　　一、選題</b></p><p>　　圖A1 110kV系統(tǒng)接線簡圖</p><p>　　表A1 元件參數(shù)與具體任務(wù)</p><p><b>　　二、等值網(wǎng)絡(luò)</b></p><p>　　圖A2 110kV系統(tǒng)等值阻抗圖</p>&l

100、t;p><b>　　三、參數(shù)計算</b></p><p>　　取SB=100MVA </p><p>　　UB=115kV為基準值 </p><p>　　線路的正序電抗： X1=0.4Ω/km</p><p>　　線路的零序電抗：X0=1.2Ω/km</p><p>　　發(fā)電機的次暫態(tài)電

101、抗：=0.129</p><p>　　發(fā)電機的標幺值：XGB* ==</p><p>　　變壓器的標幺值：XT1.B*=XT2.B*===0.1</p><p>　　線路AB的標幺值：XAB1.B*==</p><p><b>　　XAB0.B*==</b></p><p>　　表A2 參數(shù)計算結(jié)

102、果</p><p><b>　　四、整定計算</b></p><p>　?。?相間短路保護整定計算</p><p>　　整定線路AC的A側(cè)保護，三段式距離保護整定計算</p><p><b>　?、啪嚯xI段整定</b></p><p>　?、僭瓌t：I段保護區(qū)不能伸出本線路，即

103、整定阻抗小于被保護線路阻</p><p><b>　　抗。 </b></p><p><b>　　一次整定值 </b></p><p><b>　　二次整定值 </b></p><p><b>　　②動作時限 </b></p><p&

104、gt;<b>　　③保護范圍 </b></p><p><b>　?、?距離II段整定</b></p><p>　?、僭瓌t：II段延時動作，保護區(qū)不能伸出相鄰元件或線路瞬時段的保</p><p>　　護區(qū)，并按照最小分支系數(shù)考慮。</p><p>　　a相鄰線路CB 的I段配合整定</p>

105、;<p>　　b相鄰線路CS的I段配合整定</p><p>　?、叟c相鄰變壓器T6/T7配合</p><p>　　取以上三者最小者即 作為II段整定阻抗，動作時限比相鄰線路I段長。</p><p><b>　　即一次整定值 </b></p><p><b>　　二次整定值 </b>&l

106、t;/p><p>　　② 靈敏性校驗：按照線路末端發(fā)生金屬性短路來校驗靈敏系數(shù)</p><p><b>　　靈敏系數(shù)滿足要求。</b></p><p>　?、?動作時限 </p><p>　?、?距離III段整定</p><p>　?、僭瓌t：整定阻抗按躲過

107、最小的負荷阻抗 </p><p><b>　　即一次整定值 </b></p><p><b>　　二次整定值 </b></p><p><b>　?、?靈敏性校驗：</b></p><p>　　采用圓特性方向阻抗繼電器時，保護的靈敏系數(shù)為：</p><p&g

108、t;　　a 作為AC線路的近后備時，當本線路末端短路時，靈敏系數(shù)為：</p><p><b>　　靈敏系數(shù)滿足要求。</b></p><p>　　b作線路CB的遠后備，當相鄰線路末端短路時， </p><p><b>　　靈敏系數(shù)為：</b></p><p><b>　　滿足要求。<

109、/b></p><p>　　c線路CS的遠后備，當相鄰線路末端短路時 </p><p><b>　　靈敏系數(shù)為：</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　d與相鄰變壓器低壓側(cè)出口短路時 </p><p><b>　　靈敏系數(shù)

110、為：</b></p><p>　　作為變壓器的遠后備保護不滿足要求，變壓器需要增加近后備保護。</p><p>　?、?動作時限 大于相鄰線路的最大動作時限</p><p>　　２ 接地短路保護整定計算</p><p><b>　?、?零序I段: </b></p><p>　?、僭瓌t

111、：按躲過被保護線路末端短路發(fā)生單相或兩相接地短路的最大</p><p>　　零序電流的原則，（整定時按最大運行方式考慮）</p><p><b>　　正序網(wǎng)：</b></p><p><b>　　負序網(wǎng)</b></p><p><b>　　零序網(wǎng)</b></p>

112、<p><b>　　因為 </b></p><p>　　所以當被保護線路末段發(fā)生時流過保護安裝出的零序電流最大,此時復合序網(wǎng)為:</p><p><b>　　短路電流標幺值</b></p><p><b>　　有名值 </b></p><p>　　流過保護安

113、裝處的零序電流為</p><p><b>　　一次整定值 </b></p><p>　　二次整定值 </p><p>　?、谛ｒ灒喊醋钚∵\行方式下的最小零序電流校驗</p><p><b>　　正序網(wǎng)：</b></p>&l

114、t;p><b>　　負序網(wǎng)</b></p><p><b>　　零序網(wǎng)</b></p><p>　　當時(此時)，M 點發(fā)生時的零序電流最小，此時復合序網(wǎng)為</p><p><b>　　則有 </b></p><p>　　可得 </p>&l

115、t;p><b>　　最小保護范圍：</b></p><p>　　當時 (此時)，M點發(fā)生時的零序電流最小，此時等值序網(wǎng)為</p><p><b>　　則有 </b></p><p>　　可得 與不符。</p><p><b>　?、邸幼鲿r限 </b><

116、;/p><p><b>　?、?零序II段</b></p><p>　?、僭瓌t：按躲過相鄰線路I段末端短路時流過本線路的最大零序電流，即的原則整定</p><p>　　a與相鄰線路CB 的I段配合</p><p>　　如最大運行方式下CB線路末端發(fā)生接地故障，其等值序網(wǎng)圖為</p><p><b

117、>　　正序：</b></p><p><b>　　負序：</b></p><p><b>　　零序：</b></p><p><b>　　因為 </b></p><p>　　所以 最大運行方式下線路CB末端發(fā)生時時零序短路電流最大</p>&l

118、t;p>　　最大短路電流 </p><p>　　保護安裝處的電流 </p><p>　　b與相鄰線路CS 的I段配合</p><p>　　如最大運行方式下CS線路末端發(fā)生接地故障，其等值序網(wǎng)圖為</p><p><b>　　正序：</b></p><p><b

119、>　　負序：</b></p><p><b>　　零序：</b></p><p>　　最大短路電流 </p><p>　　保護安裝處的電流 </p><p>　　比較兩種情況下的流過保護安裝處的電流可知，應(yīng)與相鄰線路CB 的I段配合</p><p>　　有名值

120、 </p><p>　　一次整定值： 二次整定值： </p><p>　?、陟`敏性校驗：按被保護線路末端發(fā)生接地短路時的最小零序電流來校驗</p><p>　　如最小運行方式下AC線路末端發(fā)生接地故障，其等值序網(wǎng)圖為</p><p><b>　　正序：</b></p><p><

121、;b>　　負序：</b></p><p><b>　　零序：</b></p><p><b>　　因為</b></p><p>　　所以即，最小運行方式下線路AC末端發(fā)生時流過本線路的零序電流最小:</p><p>　　最小短路電流標幺值 </p><p&

122、gt;　　保護安裝處電流標幺值 </p><p><b>　　有名值 </b></p><p><b>　　不滿足要求</b></p><p>　　改為與相鄰線路的II段配合：</p><p><b>　　a相鄰線路CB:</b></p><p>

123、　　由于線路CB沒有相鄰線路，令CB的II段靈敏系數(shù)</p><p>　　則最小運行方式下CB末端發(fā)生接地短路時：</p><p><b>　　正序網(wǎng)</b></p><p><b>　　負序網(wǎng)</b></p><p><b>　　零序網(wǎng)</b></p><

124、p><b>　　因為</b></p><p>　　所以即，則CB末端發(fā)生兩相接地短路時</p><p>　　最小短路電流標幺值 </p><p><b>　　有名值 </b></p><p><b>　　由得</b></p><p>

125、;<b>　　則AC 線路：</b></p><p><b>　　一次整定值：</b></p><p><b>　　b相鄰線路CS:</b></p><p>　　由于線路CS沒有相鄰線路，令CS的II段靈敏系數(shù)</p><p>　　則最小運行方式下CS末端發(fā)生接地短路時：<

126、;/p><p><b>　　正序網(wǎng)</b></p><p><b>　　負序網(wǎng)</b></p><p><b>　　零序網(wǎng)</b></p><p><b>　　因為</b></p><p>　　所以即，則CS末端發(fā)生兩相接地短路時<

127、;/p><p>　　最小短路電流標幺值 </p><p><b>　　有名值 </b></p><p><b>　　由得</b></p><p><b>　　則AC 線路：</b></p><p><b>　　一次整定值：</b