KV電網繼電保護設計說明書

1、第 一 章 緒 論 第1 . 1節(jié) 電力系統(tǒng)繼電保護的作用 電力系統(tǒng)的運行要求安全可靠、電能質量高、經濟性好。但是，電力系統(tǒng)的組成元 件數(shù)量多，結構各異，運行情況復雜，覆蓋的地域遼闊。因此，受自然條件、設備及人 為因素的影響，可能出現(xiàn)各種故障和不正常運行狀態(tài)。故障中最常見，危害最大的是各 種型式的短路。為此，還應設置以各級計算機為中心，用分層控制方式實施的安全監(jiān)控 系統(tǒng)，它能對包括正常運行在內的各種運行狀態(tài)實施控制。這樣才能更進一步地確保電 力系統(tǒng)的安全運行。 第1 . 2節(jié) 電力系統(tǒng)繼電保護的基本特性 動作于跳閘的繼電保護，在技術上一般應滿足四個基本要求，即選擇性、速動性、 靈敏性和可靠性。

2、 1. 2. 1 選擇 性：是指保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電 范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。 1. 2. 2 速動 性：是指快速地切除故障，以提高電力系統(tǒng)并列運行穩(wěn)定，減少用戶 在電壓降低的情況下工作的時間，以及小故障元件的損壞程度。 1. 2. 3 靈敏度： 是指在該保護裝置規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了它應該動作的故障 時，他不應該拒絕動作，而在任何其他該保護不應該動作的情況下，則不應該誤動作。 除此之外，還應從整體利益出發(fā)，考慮其經濟條件。 1. 2. 4 可靠性 ：保護則不同，它的硬件是一臺計算機，各種復雜的功能是由相應 的軟件來實現(xiàn)的。換言之

3、，它是一個只會做幾種單調的、簡單操作的硬件，配是指在保 護裝置規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了它應該反應的故障時，保護裝置應可靠地動作 即不拒 動）。而在不屬于該保護動作的其它任何情況下，則不應該動作 即不誤動）。 可靠性取決于保護裝置本身的設計、制造、安裝、運行維護等因素。一般來說，保 護裝置的組成元件質量越好、接線越簡單、回路中繼電器的觸點和接插件數(shù)越少，保護 裝置就越可靠。同時，保護裝置的恰當?shù)呐渲门c選用、正確地安裝與調試、良好的運行 維護。對于提高保護的可靠性也具有重要的作用。 保護的誤動和拒動都會給電力系統(tǒng)造成嚴重的危害，尤其是對于超高壓大容量系統(tǒng) 往往是造成系統(tǒng)大面積停電的重要原因，因此應予

4、足夠的重視。在保護方案的構成中， 防止保護誤動與防止其拒動的措施常常是互相矛盾的。例如采用 “二中取二 “的雙重化措 施，無疑提高了不誤動的可靠性，但卻降低了不拒動的可靠性。在考慮提高保護裝置可 靠性同時，應根據電力系統(tǒng)和負荷的具體情況來處理。例如系統(tǒng)有充足的旋轉備用容 量、各元件之間聯(lián)系十分緊密的情況下，由于某一元件的保護裝置誤動而給系統(tǒng)造成的 影響較小；但保護裝置的拒動給系統(tǒng)在成的危害卻可能很大。此時，應著重強調提高不 拒動的可靠性。又如對于大容量發(fā)電機保護，應考慮同時提高不拒動的可靠性和不誤動 的可靠性，對此可采取 “三中取二 ”的雙重化方案或雙倍的 “二中取一 ”雙重方案。 在某些文獻

5、中稱不誤動的可靠性為 “安全性 ”，稱不拒動和不會非選擇動作的可靠性為 “可信賴性 ” 對繼電保護裝置的四項基本要求是分析研究繼電保護的基礎，也是貫穿全書的主 線，必須反復的深刻領會。 與此同時，電子計算機特別是微型計算機技術的發(fā)展，各種微機型繼電保護裝置也應 運而生，由于微機保護裝置具有一系列獨特的優(yōu)點，這些產品問世后深受用戶青睞。 第1 .3節(jié) 電力系統(tǒng)繼電保護裝置 繼電保護裝置，就是指能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并 動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務是： 1） 當電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時，繼電保護能自動地、迅速地和有選擇性地動 作，使斷路器跳閘，

6、將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，以系統(tǒng)無故障的部分迅速恢復正常 運行，并使故障的設備或線路免于繼續(xù)遭受破壞。 2）當電氣設備出現(xiàn)不正常運行情況時，根據不正常運行情況的種類和設備運行維護 條件，繼電保護裝置則發(fā)出信號，以便由值班人員及時處理，或由裝置自動進行調整。 由此可見，繼電保護在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預防事故或縮小事故范圍 來提高系統(tǒng)運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全供電。因此，繼電保護是電力系 統(tǒng)重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運行的不可缺少的技術措施。在現(xiàn)代的電 力系統(tǒng)中，如果沒有專門的繼電保護裝置，要想維持系統(tǒng)的正常運行是根本不可能的。 第1 .4 節(jié) 設計原則和一般規(guī)定

7、電網繼電保護和安全自動裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，對保證電力系統(tǒng)的正常 運行，防止事故發(fā)生或擴大起了重要作用。 應根據審定的電力系統(tǒng)設計 二次部分）原則或審定的系統(tǒng)接線及要求進行電網繼電 - 2 - / 36 保護和安全自動裝置設計。設計應滿足繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程 SDJ6- 83）、 110220kV 電網繼電保護與安全自動裝置運行條例等有關專業(yè)技術規(guī)程的要 求。 要合理處理好繼電保護和安全自動裝置與其保護對象電網部分的關系，二次部 分應滿足電力系統(tǒng)技術導則、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則等有關技術規(guī)程的要求， 這是電力系統(tǒng)安全經濟的基礎。在確定電網結構、廠站主接線和運行方式，必須統(tǒng)籌考

8、慮繼電保護和安全自動裝置配置的合理性與可能性。在此基礎上，繼電保護和安全自動 裝置的設計應能滿足電網結構和幫站主接線的要求，適應電網和幫站運行靈活性的需 求。 繼電保護和安全自動裝置由于本身的特點和重要性，要求采用成熟的特別是符和我 國電網要求的有運行經驗的技術。不合理的電網結構、廠站主接線和運行方式必將導致 繼電保護和安全自動裝置配置的困難，接線復雜，有時為適應一次部分某些特殊需要采 用一些不成熟的保護裝置，由此往往引起保護誤動，甚至使一般性故障擴大為系統(tǒng)故 障，設計必須引以為戒。 電網繼電保護和安全自動裝置應符合可靠性、安全性、靈敏性、速動性的要求。要 結合具體條件和要求，從裝置的選型、配

9、置、整定、實驗等方面采取綜合措施，突出重 點，統(tǒng)籌兼顧，妥善處理，以達到保證電網安全經濟運行的目的。 第二章電力系統(tǒng)元件的參數(shù)計算 第2.1節(jié)標幺值的計算 2. 1. 1 標幺值 參數(shù)計算需要用到標幺值或有名值，因此做下述簡介。 在實際的電力系統(tǒng)中，各元件的電抗表示方法不統(tǒng)一，基值也不一樣。如發(fā)電機電 抗，廠家給出的是以發(fā)電機額定容量 Sn和額定電壓Un為基值的標幺電抗 Xd% ；而輸 電線路電抗，通常是用有名值。 1)標幺值的定義 在標幺制中，單個物理量均用標幺值來表示，標幺值的定義如下： 標幺值二實際有名值 任意單位)/基準值 與有名值同單位) 顯然，同一個實際值，當所選的基準值不同是，其

10、標幺值也不同。所以當訴說一個 物理量的標幺值是，必須同時說明起基準值多大，否則僅有一個標幺值是沒意義的。 2)標幺值基準值的選取 當選定電壓、電流、阻抗、和功率的基準值分別為UB IB、ZB和SB時,相應的標幺 值為 U*=U/UB21) I* =I/I B22) Z*=Z/Zb23) S*=S/Sb= L2b/ Sb 2 6) Ub和Sb原則上選任何值都可以，但應根據計算的內容及計算方便來選擇。通常Ub 多選為額定電壓或平均額定電壓。Sb可選系統(tǒng)的或某發(fā)電機的總功率；有時也可取一整數(shù)，如 100、1000MVA等。 3）標幺值的計算 精確的計算法，再標幺值歸算中，不僅將各電壓級參數(shù)歸算到基本

11、級，而且還需選取 同樣的基準值來計算標幺值。 1）將各電壓級參數(shù)的有名值按有名制的精確計算法歸算到基本級，再基本級選取統(tǒng)一 的電壓基值和功率基值。 2）各電壓級參數(shù)的有名值不歸算到基本值而是再基本級選取電壓基值和功率基值后將 電壓基值向各被歸算級歸算，然后就在各電壓級用歸算得到的基準電壓和基準功率計算各 元件的標幺值。 近似計算：標幺值計算的近似歸算也是用平均額定電壓計算。標幺值的近似計算可以 就在各電壓級用選定的功率基準值和各平均額定電壓作為電壓基準來計算標幺值即可。 本次設計采用近似計算法。取基準功率為100MVA，基準電壓為115KV。所有元件 的電阻都忽略不計，其中2.2KM線路基準電

12、壓為6.3K。 第2. 2節(jié)線路元件的參數(shù)計算公式 2. 2. 1發(fā)電機參數(shù)的計算 發(fā)電機的電抗有名值： 汽 _Xd (%)Un2 100Sn 2- 7) 發(fā)電機的電抗標幺值: X - Xd (%)Sb 100Sn 2- 8) 式中：Xd （%） 發(fā)電機次暫態(tài)電抗 UN發(fā)電機的額定電壓 Ub基準電壓，取115KV Sb 基準容量，取100MVA Sn 發(fā)電機額定容量，單位 MVA 計算過程詳見計算書，計算結果如表 2.1所示 2. 2. 2變壓器參數(shù)的計算 (1)雙繞組變壓器參數(shù)的計算: 雙繞組變壓器電抗有名值: 雙繞組變壓器電抗標幺值: 2 Xt Uk(%)Un -100SN 2 - 9)

13、式中：Uk(%) 變壓器短路電壓百分值 XTUk(%)SB 100SN 2- 10) UN 發(fā)電機的額定電壓 UB 基準電壓115kv Sb基準容量100MVA Sn 變壓器額定容量 MVA 2)三繞組變壓器參數(shù)的計算: 各繞組短路電壓百分值 1 Uk % )=- 2 Ud ii% +U蚯% -Ud皿% 2 -11) Uk % ) = 1 2 Ud ii% +Udi! Il i% -Ud! in % 2 12) 1 Ud iii%)+Udi! iii% -Ud ii % 2 2 T3) 式中：Udin %、Udirn %、Udnrn % 分別為高壓與中壓，高壓與低壓, 中壓與低壓之間的短路電壓

14、百分值。 各繞組的電抗有名值 、，Uki(%)Un2 Xt1 = 100SN 2- 14 ) 2 、/_Ukii(%)Un XT2 = 100SN 2- 15 ) 2 Xt3 =Ukiii(%)Un 100SN 2- 16 ) =Uki(%)Sb 2- 17) 100SN Ukii(%)Sb 2- 18) 100SN Ukiii(%)Sb 2- 19) 100SN XT2* = XT3* = Xti* 各繞組的電抗標幺值 式中：Sb 基準容量,取為100MVA; Sn 變壓器額定容量 UN 發(fā)電機的額定電壓 Ub 基準電壓，取115KV 計算過程詳見計算書，計算結果如表2.2所示 2. 2.

15、3輸電線路參數(shù)的計算 輸電線路電阻忽略不計, 線路正序阻抗為0.4Q /KM，線路零序阻抗為 Xo = 3.5Xi， 且負序阻抗X2 = Xi Vi）線路阻抗有名值的計算: 零序阻抗 正、負序阻抗 Xi = X2 = x L X0 = 3.5 Xi 2 2 -20) -21) 2）線路阻抗標幺值的計算: 零序阻抗 式中：x 正、負序阻抗 Xi* = X2* = x L 0* = 3.5 X i * 每公里線路正序阻抗值，單位 Q /KM Sb Ub2 2 2 -22) -23) 線路長度，單位KM Sb 基準容量，取為100 MVA 基準電壓，取為115 KV D廠2.2KM線路取6.3KV)

16、 計算過程詳見計算書，計算結果如表2.3所示 第2. 3節(jié)元件參數(shù)計算結果表 表2 1發(fā)電機參數(shù)計算表 容量 /KVA 額定電壓 /KV 功率因數(shù) COS 次暫態(tài)電抗 Xd ” 歸算到基準容量的 等值電抗 標幺 值) 6000 6.3 0.8 12.2% 1.627 12000 6.3 0.8 12.0% 0.800 25000 6.3 0.8 16.5% 0.528 表2 2變壓器參數(shù)計算表 容量 /KVA 繞組型式 短路電壓百分值 Uk%) 歸算到基準容量的 等值電抗 標幺 值) 15000 三相雙繞組 10.5 0.700 31500 三相雙繞組 10.5 0.333 Udin % =

17、17 0.239 45000 三相三繞組 Ud% = 10.5 0.139 Udnrn % = 6 -0.006 Udin % = 17 0.538 20000 三相三繞組 Udi-m % = 10.5 0.313 Udnrn % = 6 -0.013 Udin % = 17 0.341 31500 三相三繞組 Udi-m % = 10.5 0.198 Udnm % = 6 -0.008 表2 3線路參數(shù)計算表 線路名稱 長度/KM 正序、負序阻抗 值標幺值） 零序阻抗值 標幺值） A 廠-BD5 65 0.197 0.688 A 廠-BDi 13.3 0.0404 0.141 A 廠-BD2

18、 43 0.130 0.455 B 廠-BDi 19 0.0575 0.201 B 廠-BD2 48 0.145 0.508 B 廠-BD3 15 0.0454 0.159 B 廠-BD4 35 0.106 0.371 C 廠-BD4 49 0.148 0.519 D 廠-BD4 2.2 2.217 7.760 第 三 章 變壓器中性點的選擇原則以及 TA，TV 的選擇 第 3 1 節(jié) 變壓器中性點的選擇原則 3 1 1 變壓器中性點的選擇原則 1）電力系統(tǒng)的中性點是指：三相電力系統(tǒng)中星形連接的變壓器或發(fā)電機中性點。 目前我國的電力系統(tǒng)采用中性點運行方式主要有三種，中性點不接地，經過消弧線 圈

19、和直接接地，前兩種稱不接地電流系統(tǒng)；后一種又稱為大接地電流系統(tǒng)。 2）如何選擇發(fā)電機或變壓器中性點的運行方式，是一種比較復雜的綜合性的技術經濟 問題，不論采用哪一種運行方式，都涉及到供電可靠性，過電壓絕緣配合，繼電保護和 自動裝置的正確動作，系統(tǒng)的布置，電訊及無線電干擾，接地故障時對生命的危險以及 系統(tǒng)穩(wěn)定等一系列問題。 3）本課題所設計網絡是110KVo 電力網中性點的接地方式，決定了變壓器中性點的接地方式。變壓器中性點接地方 式的安排應盡量保持變電所零序阻抗基本不變，遇到因變壓器檢修等原因使變電所的零 序阻 抗有較大變化的特殊運行方式時，應根據規(guī)或實際情況臨時處理。電力系統(tǒng)繼電保護 實用技

20、術問答 77 頁），變壓器中性點接地原則如下： 變電所只有一臺變壓器，則中性點應直接接地； 變電所有兩臺及以上變壓器時，應只將一臺變壓器中性點直接接地運行，當該變 壓器停運時，將另一臺中性點不接地變壓器改為直接接地。如果由于某些原因，變電所 正常必須有兩臺變壓器中性點直接接地運行，當其一臺中性點直接接地的變壓器停運 時，若有第三臺變壓器則將第三臺變壓改為中性點直接接地運行，否則，按特殊 運行方式處理。 雙母線運行的變電所有三臺及以上變壓器時，應按兩臺變壓器中性點直接接地方 式運行，并把它們分別接于不同的母線上，當其中一臺中性點直接接地變壓器停運時， 將另一臺中性點不接地變壓器直接接地。若不能保

21、持不同母線上各有一個接地點時，作 為特殊運行方式處理。 為了改善保護配合關系，當某一短線路檢修停運時，可以用增加中性點接地變壓 器臺數(shù)的辦法來抵消線路停運對零序電流分配關系產生的影響。 發(fā)電廠只有一臺主變壓器則變壓器中性點宜直接接地運行，當變壓器檢修時，按 特殊運行方式處理。 發(fā)電廠有接于母線的兩臺主變壓器，則宜將保持一臺變壓器中性點直接接地運行，如 果由于某些原因，正常運行時必須兩臺變壓器中性點均直接接地運行，則當一臺主變檢 修時，按特殊方式處理。 發(fā)電廠有接于母線的三臺及以上主變壓器，則宜將兩臺變壓器中性點直接接地運行， 并把它們分別接于不同的母線上，當不能保持不同母線上各有一個接地點時，

22、按特殊運 行方式處理。 自耦變壓器和絕緣有要求的變壓器中性點必須直接接地運行。 4）所有普通變壓器的中性點都應經隔離開關接地，以便于運行調度靈活，選擇接地 點，當變壓器中性點可能斷開運行時，若該變壓器中性點絕緣不按線電壓設計，應在中 性點裝設避雷器的保護。 5）選擇接地點時應保證任何故障形式都不應使電網解列成為中性點不接地系統(tǒng)，雙母 線界限有兩臺及以上變壓器時，可考慮兩臺主變壓器中性點接地。根據上述原則本次設 計的變壓器中性點的接地方式為： A 廠兩臺變壓器中性點接地； B 廠一臺接地； C 廠兩臺 接地；D廠一臺接地；變電所E中性點接地。 第3. 2節(jié)輸電線路TA、TV的選擇 3. 2. 1

23、輸電線路TV的選擇 1）電流互感器的作用： 電流互感器將高壓回路中的電流變換為低壓回路中的小電流，并將高壓回路與低 壓回路隔離，使他們之間不存在電的直接關系。 額定的情況下，電流互感器的二次側電流取為5A，這樣可使繼電保護裝置和其它二次回 路的設計制造標準化。 電保護裝置和其它二次回路設備工作于低電壓和小電流，不僅使造價降低，維護 方便，而且也保證了運行人員的安全。 電流互感器二次回路必須有一點接地，否則當一，二次擊穿時，造成威脅人身和設備的 安全。 I gmax I gmax 電流互感器安裝處一次回路最大電流 Iln 電流互感器一次側額定電流。 2）準確等級： 用于保護裝置為 0.5 級，用

24、于儀表可適當提高。 3）二次負荷：S2 Sn S2-電流互感器二次負荷 Sn-電流互感器額定負荷巾 4）輸電線路上TA的選擇：見TA選擇結果表31） 3. 2. 2輸電線路TV的選擇 1）電壓互感器的作用 電壓互感器的作用是將一次側高電壓成比例的變換為較低的電壓，實現(xiàn)了二次系 統(tǒng)與一次系統(tǒng)的隔離，保證了工作人員的安全。 電壓互感器二次側電壓通常為 100V,這樣可以做到測量儀表及繼電器的小型化和標 準化。 U10.9Un 二次電壓： 100V 準確等級： 電壓互感器應在哪一準確度等級下工作，需根據接入的測量儀表.繼電器與自動置及 設備對準確等級的要求來確定。 二次負荷：S2 Sn 3） 輸電線

25、路上 TV 變比的選擇 線路電均為110KV,故選用三相屋外的TV，見TV變比選擇結果表3 2） 第3. 3節(jié)TA TV變比的選擇結果表 表3 1TA選擇結果表 線路名稱 長度 km) 最大工作電流 A) 工作電壓 KV) CT型號 變比 A 廠一BD5 65 98.2 110 Lcw-110 100/5 A 廠一BDi 13.3 260 110 Lcw-110 300/5 A 廠一BD2 43 260 110 Lcw-110 300/5 B 廠一BDi 19 160 110 Lcw-110 200/5 B 廠一BD2 48 160 110 Lcw-110 200/5 B 廠一BD3 15 1

26、61 110 Lcw-110 200/5 B 廠一BD4 35 226 110 Lcw-110 300/5 C 廠一BD4 49 151 110 Lcw-110 200/5 表3 2TV變比選擇結果表 線路名稱 最大工作電流 電流互感器的變比 電壓互感器的變比 A-BD 260A 300/5 11000 ,100 /100 J3 V3 A-BD2 260A 300/5 A-BD 98.2A 100/5 B-BD 160A 200/5 B-BD 160A 200/5 B-BD3 161A 200/5 B-BD4 226A 300/5 C-BD 151A 150/5 第四章系統(tǒng)運行方式確定 第4.

27、 1節(jié)運行方式確定的原則 計算短路電流時，運行方式的確定非常重要，因為它關系到所選的保護是否經濟合 理、簡單可靠，以及是否能滿足靈敏度要求等一系列問題。 保護的運行方式是以通過保護裝置的短路電流的大小來區(qū)分的。 4. 1. 1最大運行方式 根據系統(tǒng)最大負荷的需要，電力系統(tǒng)中的發(fā)電設備都投入運行 或大部分投入運行） 以及選定的接地中性點全部接地的系統(tǒng)運行方式稱為最大運行方式。對繼電保護來說， 是短路時通過保護的短路電流最大的運行方式。 4. 1. 1最小運行方式 根據系統(tǒng)最小負荷，投入與之相適應的發(fā)電設備且系統(tǒng)中性點只有少部分接地的運 行方式稱為最小運行方式。對繼電保護來說，是短路時通過保護的短

28、路電流最小的運行 方式。 對過量保護來說，通常都是根據系統(tǒng)最大運行方式來確定保護的整定值，以保證選 擇性，因為只要在最大運行方式下能保證選擇性，在其他運行方式下也一定能保證選擇 性；靈敏度的校驗應根據最小運行方式來進行，因為只要在最小運行方式下，靈敏度符 合要求，在其他運行方式下，靈敏度也一定，靈敏度也一定能滿足要求。 對某些保護例如電流電壓連鎖速斷保護和電流速斷保護），在整定計算時，還要按 正常運行方式來決定動作值或計算靈敏度。根據系統(tǒng)正常負荷的需要，投入與之相適應 數(shù)量的發(fā)電機、變壓器和線路的運行方式稱為正常運行方式。 第4. 2節(jié)系統(tǒng)運行方式確定的結果表 表4 2系統(tǒng)運行方式結果表 1#

29、DL 最大運行方式 A-BD斷線，開環(huán)運行，且系統(tǒng)開機容量為最 大 最小運行方式 閉環(huán)運行，且系統(tǒng)開機容量為最小 2#DL 最大運行方式 A-BD斷線，開環(huán)運行，且系統(tǒng)開機容量為最 大 最小運行方式 閉環(huán)運行，且系統(tǒng)開機容量為最小 17#DL 最大運行方式 閉環(huán)運行，且系統(tǒng)開機容量為最大 最小運行方式 B-BD斷線，且系統(tǒng)開機容量為最小 第五章 短路電流的計算 短路是電力系統(tǒng)最常見的故障。所謂短路，是指一切不正常的相程與相或中性點接 地系統(tǒng)中相與地之間的短路。 第 51 節(jié) 短路計算的說明 5 1 1 短路計算的目的 短路故障對電力系統(tǒng)正常運行的影響很大，所造成的后果也十分嚴重，因此在系統(tǒng) 的

30、設計，設備選擇以及系統(tǒng)運行中，都應著眼于防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障 發(fā)生后要盡量限制所影響的范圍。短路的問題一直是電力技術的基本問題之一，無論從 設計，制造，安裝，運行和維護檢修等各方面來說，都必須了解短路電流的產生和變化 規(guī)律，掌握分析計算短路電流的方法。 針對本次設計，短路電流計算的主要目的是：繼電保護的配置和整定。 系統(tǒng)中應配置哪些繼電保護以及保護裝置的參數(shù)整定，都必須對電力系統(tǒng)各種短路 故障進行計算和分析，而且不僅要計算短路點的短路電流，還要計算短路電流在網絡各 支路中的分流系數(shù)，并要作多種運行方式的短路計算。 512 選擇計算短路點 1）在零序短路計算中，整定時一般是選擇各母

31、線短路，在校驗時應根據實際情況選取 短路點。 2）在距離保護的整定中也是按其實際情況選取短路點。 513 短路計算方法 1）首先去掉系統(tǒng)中的所有負荷分支線路電容，發(fā)電機電抗用次暫態(tài)電抗。 2）取基準容量和基準電壓 3）將各元件電抗換算為同一基準值的標幺電抗 f (3 1.708 最小 f(1 0.606 f (2.0 f (3 BD-5 最大 f(1 0.3472 f (2.0 f (3 0.771 最小 f(1 f (2.0 0.5567 f (3 A廠 110KV 母線 最大 f(1 0.1822 f (2.0 f (3 BD-5 末 端 最小 f(1 f (2.0 0.2237 f (3

32、 B廠 110KV 母線 最大 f(1 0.3293 f (2.0 f (3 1.684 最小 f(1 0.3067 f (2.0 f (3 BD-4 最小 f (1 f(2.0 0.0663 第 六 章 電力網相間繼電保護方式選擇與整定計算 第 6 1 節(jié) 電力網相間繼電保護方式的選擇 6. 1. 1在110220kv中性點直接接地電網中，線路的保護以以下原則配置： 1 ) 對于相間短路，單側電源單回線路，可裝設三相多段式電流電壓保護作為相間短路 保護。如不滿足靈敏度要求，應裝設多段式距離保護。雙電源單回線路，可裝設多段式 距離保護，如不能滿足靈敏度和速動性的要求時，則應加裝高頻保護作為主保

33、護，把多 段式距離保護作為后備保護。 (2) 對于接地短路，可裝設帶方向性或不帶方向性的多段式零序電流保護，在終端線 路，保護段數(shù)可適當減少。對環(huán)網或電網中某些短線路，宜采用多段式接地距離保護， 有利于提高保護的選擇性及縮短切除故障時間。 6. 1. 2 B-BDi和A-BD5線路相間繼電保護方式選擇： 1 )B-BD 1為 110KV 環(huán)形網絡中的一條線路，為了保證環(huán)網各線路的保護都有足夠的靈 敏度和選擇性，降低網絡保護的動作時限，確定在各線路上都裝設三段式距離保護。 (2) A-BD5為110KV輻射形線路，為保證線路的可靠性，裝設電流保護。 第 6. 2 節(jié) 相間距離保護 6. 2. 1

34、 距離保護原理： 電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的情況：系統(tǒng)的運行方式變化增大，長距離中 符合線路增多，網絡結構復雜化。這些情況下電流、電壓保護的靈敏度、快速性、選擇 性往不能滿足要求。 對一個被保護元件，在起一段裝設的保護，如能測量出故障點至保護安裝處的距離 并與保護范圍對應的比較，即可怕不斷出故障點的位置從而決定起行為。這種方式顯然 不受運行方式和接線的影響。這樣構成的保護就是距離保護。對于高電壓、大電流的電 力系統(tǒng)，母線電壓與線路電流必須經過互感器后送入距離保護的測量元件 距離保護是由阻抗繼電器來實現(xiàn)阻抗 即距離）的測量，當滿足27）時，說明故障在 內部，保護應動作。 622 距離保護

35、的基本特性和特點 1）距離保護的基本構成 距離保護是以反映從故障點到保護安裝處之間阻抗大小距離大小）的阻抗繼電器為 主要元件 測量元件），動作時間具有階梯性的相間保護裝置。當故障點至保護安裝處之 間的實際阻抗大于預定值時，表示故障點在保護范圍之外，保護不動作當上述阻抗小于 預定值時，表示故障點在保護范圍之內，保護動作。當再配以方向元件方向特性）及時 間元件，即組成了具有階梯特性的距離保護裝置。 2）距離保護的應用 距離保護可以應用在任何結構復雜、運行方式多變的電力系統(tǒng)中，能有選擇性的、 較快的切除相間故障。當線路發(fā)生單相接地故障時，距離保護在有些情況下也能動作； 當發(fā)生兩相短路接地故障時，它可

36、與零序電流保護同時動作，切除故障。因此，在電網 結構復雜，運行方式多變，采用一般的電流、電壓保護不能滿足運行要求時，則應考慮 采用距離保護裝置。 3）距離保護各段動作特性 距離保護一般裝設三段，必要時也可采用四段。其中第I段可以保護全線路的80%- 85%其動作時間一般不大于0.030.1s保護裝置的固有動作時間），前者為晶體管保 護的動作時間，后者為機電型保護的動作時間。第 II 段按階梯性與相鄰保護相配合，動 作時間一般為0.51.5s，通常能夠靈敏而較快速地切除全線路范圍內的故障。由I、II 段構成線路的主要保護。第 IIIIV ）段，其動作時間一般在 2s 以上，作為后備保護段。 4）

37、距離保護裝置特點 由于距離保護主要反映阻抗值，一般說其靈敏度較高，受電力系統(tǒng)運行方式變化 的影響較小，運行中躲開負荷電流的能力強。在本線路故障時，裝置第 I 段的性能基本 上不受電力系統(tǒng)運行方式變化的影響 只要流過裝置的故障電流不小于阻抗元件所允許的 精確工作電流）。當故障點在相鄰線路上時，由于可能有助增作用，對于地 II 、 III 段，保護的實際動作區(qū)可能隨運行方式的變化而有所變化，但一般情況下，均能滿足系 統(tǒng)運行的要求。 由于保護性能受電力系統(tǒng)運行方式的影響較小，因而裝置運行靈活、動作可靠、 性能穩(wěn)定。特別是在保護定值整定計算和各級保護段相互配合上較為簡單靈活，是保護 電力系統(tǒng)相間故障的

38、主要階段式保護裝置。 第 63 節(jié)相間距離保護定值配合的原則和助增系數(shù)計算原則 6 3 1 距離保護定值配合的基本原則 距離保護定值配合的基本原則如下： 1) 距離保護裝置具有階梯式特性時，起相鄰上、下級保護段之間應該逐級配合，即 兩配合段之間應在動作時間及保護范圍上互相配合。 距離保護也應與上、下相鄰的其他保護裝置在動作時間及保護范圍上相配合。例 如：當相鄰為發(fā)電機變壓器組時，應與其過電流保護相配合；當相鄰為變壓器或線路 時，若裝設電流、電流保護，則應與電流、電壓保護之動作時間及保護范圍相配合。 2) 在某些特殊情況下，為了提高保護某段的靈敏度，或為了加速某段保護切除故障 的時間，采用所謂“

39、非選擇性動作，再由重合閘加以糾正”的措施。例如：當某一較長 線路的中間接有分支變壓器時，線路距離保護裝置第 I 段可允許按伸入至分支變壓器內 部整定，即可仍按所保護線路總阻抗的 80%- 85燉算，但應躲開分支變壓器低壓母線故 障；當變壓器內部發(fā)生故障時，線路距離保護第 I 段可能與變壓器差動保護同時動作 因 變壓器差動保護設有出口跳閘自保護回路)，而由線路自動重合閘加以糾正，使供電線 路恢復正常供電。 3) 采用重合閘后加速方式，達到保護配合的目的。采用重合閘后加速方式，除了加 速故障切除，以減小對電力設備的破壞程度外，還可借以保證保護動作的選擇性。這可 在下述情況下實現(xiàn)：當線路發(fā)生永久性故

40、障時，故障線路由距離保護斷開，線路重合閘 動作，進行重合。此時，線路上、下相鄰各距離保護的I 、II 段可能均由其振蕩閉鎖裝 置所閉鎖，而未經振蕩閉鎖裝置閉鎖的第 III 段，在有些情況下往往在時限上不能互相 配合因有時距離保護 III 段與相鄰保護的第 II 段配合)，故重合閘后將會造成越級動 作。其解決辦法是采用重合閘后加速距離保護 III 段，一般只要重合閘后加速距離保護 III段在1.52s，即可躲開系統(tǒng)振蕩周期，故只要線路距離保護III段的動作時間大于 22.5s，即可滿足在重合閘后仍能互相配合的要求。 632 距離保護定值計算中所用助增系數(shù) 或分支系數(shù))的選擇及計算 1) 對于輻射

41、狀結構電網的線路保護配合時 這種系統(tǒng)，其助增系數(shù)與故障點之位置無關。計算時故障點可取在線路的末端，主 電源側采取大運行方式，分支電源采用小運行方式。 2) 環(huán)形電力網中線路保護間助增系數(shù)的計算 這種電力網中的助增系數(shù)隨故障點位置的不同而變化。在計算時，應采用開環(huán)運行 - 19 - / 36 的方式，以求出最小助增系數(shù) 應該指出，上述原則無論對于輻射狀電網內，還是環(huán)形電網內的雙回線與單回線間 的助增系數(shù)的計算都是適用的。 第6 . 4節(jié)距離保護裝置阻抗繼電器的接線方式和整定阻抗 6. 4. 1阻抗繼電器的接線方式 阻抗繼電器的電流及電壓回路的介入，有各種不同的接線方式，譬如：有接入相電 壓和相電

42、流的；有接入相間電壓和相電流之差的；有接入相間電壓和相電流的等等。對 于不同的接線方式，在各種類型的短路故障情況下，繼電器端子上所測得的阻抗值是不 同的。 6. 4. 2 阻抗繼電器的整定阻抗 在進行距離保護裝置的定值計算時，首先按照計算原則及要求，算出各保護段的一 次整定阻抗值。計算的結果用線路的一次正序相阻抗表示。這樣就可給出距離保護定值 配置圖，并根據實際情況和習慣可以按以下幾種不同方式給出調試用定值。 第一種方式：根據所計算出的距離保護各段的一次定值，直接給出距離保護各段的 “整定阻抗Zopo該定值為當線路三相短路時，從保護區(qū)末端至保護安裝處每相線路正序 阻抗的一次歐姆值。至于考慮由該

43、一次“整定阻抗”換算至電流互感器及電壓互感器二 次側的“整定阻抗”以及繼電器接線系數(shù)等因素影響時的計算工作，均由實驗部門根據 實際情況確定。這種方式給出保護定值的優(yōu)點是，概念清楚、不易發(fā)生差錯；其缺點 是，要求調試者熟悉一、二次定值的換算關系，給調試單位增加了一些工作量。 第二種方式：根據電流互感器及電壓互感器的變化，結合繼電器的接線系數(shù)，按下 式算出在三相短路故障方式下，阻抗繼電器的二次“整定阻抗”值，并依次給出各保護 段的整定值， ZdzJ=ZdzX “l(fā)h/ yh X Kjx6 2） 式中 Z dzj 阻抗繼電器的二次整定阻抗VQ /相）； Zdz距離保護的一次整定阻抗Q /相）； “L

44、H、“YH分別為電壓互感器及電流互感器的變比； Kx 三相短路時，阻抗繼電器的接線系數(shù)，對于 U a/|,的00接線方式， 當三相短路時，Kjx =1 ;對u . I，的30接線，則Kjx= 3 e j30。 第三種方式：按照已選的電流互感器及電壓互感器變比，給出從保護趕為末端至保 護安裝處之間線路正序相阻抗的二次值 即換算至電流互感器及電壓互感器二次側的正序 相阻抗），可按下式計算為 Zdz j=Zjz x 門屮/nYH6 3） 式中Z dzj距離保護的二次整定阻抗VQ/相）； Zdz距離保護的一次整定阻抗Q /相）； n_H、nYH分別為電流互感器，電壓互感器的變化。 上式中的整定阻抗為從

45、保護范圍末端至保護安裝處之間的一個假想的二次正序相阻 抗，它不考慮繼電器的接線系數(shù) 即繼電器的接線方式），在其整定值的通知單中應加以 說明。根據通知單中的“整定值”，調試單位在調試時應結合繼電器的具體接線方式及 實驗方法進行。 根據網絡的具體結構，采用第一種方法計算。 第6 . 5節(jié)距離保護整定計算 6. 5. 1距離保護I段整定計算 1）當被保護線路無中間分支線路 式中Z6etI距離保護I段的整定阻抗； Zl被保護線路的正序相阻抗； KrelI可靠系數(shù)，可取0.80.85 ;計算時取0.85。 保護的動作時間按topI=0s即保護固有動作時間）整定。 2）若被保護對象為單回線帶終端變壓器 式

46、中 ZT 線路末端變壓器的阻抗，且假定阻抗角與線路阻抗角相同； KrelT 伸入變壓器部分第 I 段的可靠系數(shù)，取 0.75 ； Krei1 可靠系數(shù)，取0.80.85 ;計算時取0.85 ; ZL 被保護線路的正序相阻抗。 保護動作時間按topI=0S即保護固有動作時間）整定。 6 5 2 距離保護 II 段整定計算 式中 ZL 被保護線路阻抗； Zset1 相鄰線路距離保護 I 段的整定阻抗； KseJ可靠系數(shù)，取0.80.85 ;計算時取0.85 ; KrelII 距離保護 II 段的可靠系數(shù)，取 0.8 ； Kbmin 分支系數(shù)最小值，為相鄰線第 I 段距離保護范圍末端短路時 流過故障

47、線電流與被保護線電流之比的最小值。 Kbmin 相鄰變壓器另側母線短路時流過變壓器的短路電流與被保護 線電流之比的最小值。 靈敏系數(shù)計算: KSenH=ZsetH/ZL 1.3 1.5(6 8 保護動作時間tp=0.5s 當不滿足靈敏度要求時可與相鄰線相間距離保護第II段配合。這時有 乙et! = K-e/IZL+Kre/ KbminZset2(6 9 這時動作時間為 top1II= t opj + t 式中 t 時間級差，一般取0.5 S。 6. 5. 3距離保護III段整定計算 3Kh Kzq Lmax COS - sen 一 一 L 式中： Kk可靠系數(shù)，取0.7 Kh返回系數(shù)，取1.1

48、5 Kzq負荷自啟動系數(shù)，取1.5 -sen 最靈敏角，取66.90 -L 負荷阻抗角，取260 ILmax最大負荷電流； 靈敏系數(shù)計算： 近后備 Kse=ZsetIII /Zl -1.3 1.5(6 11 遠后備 Ksen = Zse/ 6. 5. 4距離保護整定計算表 表（4-1距離保護整定計算 I段 II段 III段 定值 時限 整定值 靈敏度 時限 整定值 近后備 遠后備 時限 1#DL 6.46 0.0s 9.698 滿足 0.5s 186.54 滿足 滿足 T3+0.5S 2#DL 6.46 0.0s 10.282 滿足 0.5s 186.54 滿足 滿足 Tn+0.5s 說明：距

49、離保護II段與相鄰線路I段配合，山 段與相鄰線路II段配合 第6. 6節(jié)距離保護的評價及應用范圍 根據距離保護的工作原理，它可以在多電源復雜網絡中保證有選擇性地動作。它不 僅反應短路時電流的增大，而且又反應電壓的降低，因而靈敏度比電流、電壓保護高。 保護裝置距離I段的保護范圍不受系統(tǒng)運行方式的影響，其它各段受系統(tǒng)運行方式變化 的影響也較小，同時保護范圍也可以不受短路種類的影響，因而保護范圍比較穩(wěn)定，且 動作時限也比較固定而較短。 雖然距離保護第I段是瞬時動作的，但是，它只能保護線路全長的80%- 85%它不 能無時限切除線路上任一點的短路，一般線長15%-20%范圍內的短路要考帶0.5s時限的

50、 距離II段來切除，特別是雙側電源的線路就有 30%-40%長的短路，不能從兩端瞬時切 除。 距離保護的工作受到各種因素的影響，如系統(tǒng)振蕩、短路點的過度電阻和電壓回路 的斷線失壓等。因此，在保護裝置中需采取各種防止或減少這些因素影響的措施，如振 蕩閉鎖、瞬時測定和電壓回路的斷線失壓閉鎖等，需應用復雜的阻抗繼電器和較多的輔 助繼電器，使整套保護裝置比較復雜，可靠性相對比電流保護低。 雖然距離保護仍存在一些缺點，但是，由于它在任何形式的網絡均能保證有選擇性 的動作。因此，廣泛地以內功用在 35KV及以上電壓的電網中。通常在 35KV電壓網絡 中，距離保護可作為復雜網絡相間短路的主保護；110220

51、KV的高壓電網和330500KV 的超高壓電網中，相間短路距離保護和接地短路距離保護主要作為全線速動主保護的相 間短路和接地短路的后備保護，對于不要求全線速動保護的高壓線路，距離保護則可作 為線路的主保護 第 七 章 電力網零序繼電保護方式選擇與整定計算 第 7 1 節(jié) 電力網零序繼電保護方式選擇 711 零序電流保護的特點 中性點直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地短路，將產生很大的零序電流分量，利用零序電流 分量構成保護，可做為一種主要的接地短路保護。因為它不反映三相和兩相短路，在正 常運行和系統(tǒng)發(fā)生振蕩時也沒有零序分量產生，所以它有較好的靈敏度。另一方面，零 序電流保護仍有電流保護的某些弱點，即它受電

52、力系統(tǒng)運行方式變化的影響較大，靈敏 度將因此降低；特別是在短距離的線路上以及復雜的環(huán)網中，由于速動段的保護范圍太 小，甚至沒有保護范圍，致使零序電流保護各段的性能嚴重惡化，使保護動作時間很 長，靈敏度很低。 當零序電流保護的保護效果不能滿足電力系統(tǒng)要求時，則應裝設接地距離保護。接 地距離保護因其保護范圍比較固定，對本線路和相鄰線路的博愛戶效果都會有所改善。 零序電流保護接于電流互感器的零序濾過器，接線簡單可靠，零序電流保護通常由 多段組成，一般是三段式，并可根據運行需要而增減段數(shù)。為了適應某些運行情況的需 要，也可設置兩個一段或二段，以改善保護的效果。 7. 1. 2 110220kv中性點直

53、接接地電網中線路零序繼電保護的配置原則 對于單回線路接地短路，可裝設帶方向性或不帶方向性的多段式零序電流保護，在 終端線路，保護段數(shù)可適當減少。對環(huán)網或電網中某些短線路，宜采用多段式接地距離 保護，有利于提高保護的選擇性及縮短切除故障時間。 7. 1. 3 B-BDi和A-BD5線路相間繼電保護方式選擇 1) B-BD 1為 110KV 環(huán)形網絡中的一條線路，可裝設帶方向性或不帶方向性的多段 式零序電流保護，如不能滿足靈敏度和速動性的要求時，則應采用多段式接地距離保 護，有利于提高保護的選擇性及縮短切除故障時間。 2) A-BD5為110KV輻射網不帶方向性的多段式零序電流保護。 第 7 2

54、節(jié) 零序電流保護整定計算的運行方式分析 7 2 1 接地短路電流、電壓的特點 根據接地短路故障的計算方法可知，接地短路是相當于在正序網絡的短路點增加額 外附加電抗的短路。這個額外附加電抗就是負序和零序綜合電抗。各序的電流分配，只 決定該序網中各只路電抗的反比關系；而各序電流的絕對值要受其他序電抗的影響。 計算分支零序電流的分布時，例如：計算電流分支系數(shù)，只須研究零序序網的情 況；當要計算零序電流絕對值大小時，必須同時分析正、負、零三個序網的變化。零序 電壓的特點，類似零序電流的情況。零序電壓分布在短路點最高，隨著距短路點的距離 而逐漸降低，在變壓器中性點接地處為零。 722 接地短路計算的運行

55、方式選擇 計算零序電流大小和分布的運行方式選擇，是零序電流保護整定計算的第一步。選 擇運行方式就是考慮零序電流保護所能適應的發(fā)電機、變壓器以及線路變化大小的問 題。一般來說，運行方式變化主要取決于電力系統(tǒng)調度管理部門，但繼電保護可在此基 礎上，加以分析選擇。其中變壓器中性點接地數(shù)目的多少和分配地點，對零序電流保護 影響極大，通常由繼電保護整定計算部門決定。變壓器中性點接地方式的選擇，一般可 按下述條件考慮： 1） 總的原則是，不論發(fā)電廠或是變電所，首先是按變壓器設備的絕緣要求來確 定中性點是否接地；其次是以保持對該母線的零序電抗在運行中變化最小為出發(fā)點來考 慮。當變壓器臺數(shù)較多時，也可采取幾臺

56、變壓器組合的方法，使零序電抗變化最小。 2） 發(fā)電廠的母線上至少應有一臺變壓器中性點接地運行，這是電力系統(tǒng)過電壓保 護和繼電保護功能所需要的。為改善設備過電壓的條件，對雙母線上接有多臺 一般是四 臺以上）變壓器時，可選擇兩臺變壓器同時接地運行，并各分占一條母線，這樣在雙母 線母聯(lián)短路器斷開后，也各自保持著接地系統(tǒng)。 變電所的變壓器中性點分為兩種情況，單側電源受電的變壓器，如果不采用單相重 合閘，其中性點因班應不接地運行，以簡化零序電流保護的整定計算；雙側電源受電的 變壓器，則視該母線上連接的線路條數(shù)和變壓器臺數(shù)的多少以及變壓器容量的大小，按 變壓器零序電抗變化最小的原則進行組合。 723 流過

57、保護最大零序電流的運行方式選擇 1）單側電源輻射形電網，一般取最大運行方式，線路末端的變壓器中性點不接地 運行。 作，并考慮在最大開機方式下對側接地方式最小，而本側 保護的背后）接地方式最大。 3）計算各類短路電流值。 4）繪制短路電流計算結果表。 見表5 1） 724最大分支系數(shù)的運行方式和短路點位置的選擇 1） 輻射形電網中線路保護的分之系數(shù)與短路的位置無關。 2） 環(huán)狀電網中線路的分支系數(shù)隨短路點的移遠而逐漸減小 。但實際上整定需要 最大分支系數(shù)，故還是選擇開環(huán)運行方式。 （3） 環(huán)外線路對環(huán)內線路的分支系數(shù)也與短路點有關，隨著短路點的移遠，分支系數(shù) 逐漸增大，可以增加到很大很大，但具體

58、整定并不是選一個最大值，而應按實際 整定配合點的分支系數(shù)計算。 第 7 3 節(jié) 零序電流保護的整定計算 731 零序電流保護 I 段的整定 式中Kk可靠系數(shù)，取1.21.3 ;計算時取1.2 I max線路末端接地短路時流過保護的最大零序電流。 式中Kk可靠系數(shù)，取1.11.2 ;計算時取1.1 I 0, bt max斷路器三相不同時合閘所產生的零序電流最大值。 式中Kk可靠系數(shù)，取1.151.2 ; Kfz 分支系數(shù)，按實際情況選取可能的最小值； I dz一一相鄰下一級線路的零序電流保護I段整定值。當按此整定結果達不 到規(guī)定靈敏系數(shù)時，可改為與相鄰下一級線路的零序電流保護 II 段配合整定。

59、 2)按躲開本線路末端母線上變壓器的另一側母線接地短路時流過的最大零序電流整 定。 3)當本段保護整定時間等于或低于本線路相間保護某段的時間時，其整定值還必須 躲開該段相間的保護范圍末端發(fā)生相間短路的最大不平衡電流。 4)當使用本段保護做為重合閘后加速或手動合閘后加速時，應考慮可能出現(xiàn)線路變 壓器組的情況。 733 零序電流保護 III 段保護的整定 此段保護一般是起后備保護作用。 III 段保護通常是作為零序電流保護 II 段保護的 補充作用。對后備保護的要求是在相鄰下一級線路末端達到規(guī)定的靈敏系數(shù)。零序電流保 護 III 段保護按滿足以下條件整定： 1) 按與相鄰下一級線路的零序電流保護

60、II 段保護配合整定。當本保護的零序電 流保護 II 段已達到規(guī)定的靈敏系數(shù)時，此零序電流保護 III 段也可按與相鄰下一級線路 的零序電流保護 III 段配合整定，以改善后備性能。 2) 按躲開下一條線路出口處發(fā)生三相短路時，保護裝置零序電流濾過器中的最大 不平衡電流來整定 1 dz Ill =K 式中Kk 可靠系數(shù)。取1.11.2 ; Ibp -max相鄰線路出口處發(fā)生三相短路時，零序電流濾過器所輸出的最大不平衡電 流。 I bpmax本級線路末端可能出現(xiàn)的最大不平衡電流，而其近似計算式為： I bp max=zp X 氐 X KwcX Id max(7 5 式中Kfzp非周期分量系數(shù)，取