35kv配電系統(tǒng)繼電保護方案設計

1、畢業(yè)設計報告課題： 35kv配電系統(tǒng)繼電保護方案設計系 部：電氣信息系 專 業(yè)：電氣自動化技術 班 級：電氣07-2 姓 名：劉偉 學 號：200703021904 指導老師：杜文摘要 繼電保護技術是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來的。電力系統(tǒng)中的短路時不可避免的。短路必然伴隨著電流的增大，因而為了保護發(fā)電機免受短路電流的破壞，需要繼電保護來發(fā)揮作用。本文研究的是關于35KV配電系統(tǒng)繼電保護。通過本次設計掌握和鞏固電力系統(tǒng)繼電保護的相關專業(yè)理論知識，熟悉電力系統(tǒng)繼電保護的設計步驟和設計技能，根據(jù)技術規(guī)范，選擇和論證繼電保護的配置選型的正確性并培養(yǎng)自己在實踐工程中的應用能力、創(chuàng)新能力和獨立工作能力。

2、本論文主要結合了阻抗的計算、短路電流的計算、三段式保護及繼電器選型等輸電線路保護。關鍵詞: 短路電流計算；輸電線路繼電保護目錄1概述11.1電力系統(tǒng)繼電保護的作用.11.2電力系統(tǒng)繼電保護技術與繼電保護裝置.1統(tǒng)繼電保護技術要求1繼電保護裝置22系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)計算32.1設計原則和一般定則.32.2 35KV電網(wǎng)元件參數(shù)計算原則42.3 各參數(shù)計算42.3.1 電阻參數(shù)計算.4電抗參數(shù)計算42.4 標幺值及標幺值計算方法.4標幺制的概念.4標幺制的折算.43 短路電流的計算63.1 短路計算的目的.63.2 復雜電源系統(tǒng)短路電流計算方法64電網(wǎng)的電流保護和方向性電流保護64.1單側電源

3、網(wǎng)絡相間短路的電流保護6 電流速斷保護10 限時電流速斷保護13 定時限過電流保護134.2電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護16方向性電流保護的工作原理17 功率方向繼電器.185實例分析206 繼電器選型.256.1過電流繼電器的選擇256.2中間繼電器的選擇256.3時間繼電器的選擇25 6.4信號繼電器選擇.25結 束 語26謝 辭27參考文獻281 概 述1.1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(zhì)量高、經(jīng)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，

4、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(nèi)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。(1)當被保護的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時，應該由該元件的繼電保護裝置迅速準確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時從電力系統(tǒng)中斷開，以最大限度地減少對電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響，并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求(如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性等)。(2)反應電氣設備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設備運行維護條件的不同(例如有無經(jīng)常值班人員)發(fā)出信號，以便值班人員進行處理

5、，或由裝置自動地進行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運行會引起事故的電氣設備予以切除。反應不正常工作情況的繼電保護裝置允許帶一定的延時動作。1.2電力系統(tǒng)繼電保護技術與繼電保護裝置繼電保護的基本要求繼電保護裝置應滿足選擇性、快速性、靈敏性和可靠性的要求：這四“性”之間緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一。 (1)選擇性是指首先由故障設備或線路本身的保護切除故障，當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備保護、線路保護或斷路器失靈保護切除故障。為保證對相鄰設備和線路有配合要求的保護和同一保護內(nèi)有配合要求的兩元件（如啟動與跳閘元件或閉鎖與動作元件）的選擇性，其靈敏系數(shù)及動作時間，在一般情況下應相互配合。(2)

6、 快速性是指保護裝置應盡快地切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用電源或備用設備自動投入的效果等。一般從裝設速動保護(如高頻保護、差動保護)、充分發(fā)揮零序接地瞬時段保護及相間速斷保護的作用、減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘時間等方面入手來提高快速性。 (3)靈敏性是指對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應該是在事先規(guī)定的保護范圍內(nèi)部故障時，不論短路點位置、短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能敏銳感覺、正確反應。保護裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來衡量，它主要決定于被保護元件和電

7、力系統(tǒng)的參數(shù)和運行方式。在設備或線路的被保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時，保護裝置應具有必要的靈敏系數(shù)，各類保護的最小靈敏系數(shù)在規(guī)程中有具體規(guī)定。 (4)可靠性是指在該保護裝置規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了故障，它不應該拒絕動作，簡稱拒動，而在任何其他該保護不應該動作的情況下，則不應該錯誤動作，簡稱誤動?？煽啃灾饕副Ｗo裝置本身的質(zhì)量和運行維護水平而言。一般來說，保護裝置的組成元件的質(zhì)量越高、接線越簡單。回路中繼電器的觸點數(shù)量越少，保護裝置的工作就越可靠。同時，精細的制造工藝、正確的調(diào)整試驗。良好的運行維護以及豐富的運行經(jīng)驗，對于提高保護的可靠性也具有重要的作用。繼電保護裝置繼電保護裝置，就是指能反應電力系

8、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。繼電保護裝置的任務是：（1）當被保護設備或線路發(fā)生故障時，保護裝置迅速動作，有選擇地將故障部分斷開，以減輕故障危害，防止事故蔓延。（2）當設備出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時，保護裝置一般作用于信號，以便及時采取措施，防止事故發(fā)生。在供電系統(tǒng)中，為了提高可靠性，除了裝設繼電保護裝置外，還設有各種自動裝置，如自動重合閘、備用電源自動投入裝置等。2系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)計算 2.1 設計原則和一般規(guī)定電網(wǎng)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(jù)審定的電力系統(tǒng)

9、設計（二次部分）原則或?qū)彾ǖ南到y(tǒng)接線及要求進行電網(wǎng)繼電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）、35kV電網(wǎng)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。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合我國電網(wǎng)要求的有運行經(jīng)驗的技術。電網(wǎng)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(wǎng)安全經(jīng)濟運行的目的。2.2 35KV電網(wǎng)元件參數(shù)計算原則輸電線路的參數(shù)有四個：反應線路通過電流時產(chǎn)生有功功

10、率損失效應的電阻；反應載流導線產(chǎn)生的磁場效應的電感；反應線路帶電時絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生的漏電電流及導線附近空氣游離而產(chǎn)生有功功率損失的電導；反應帶電導線周圍電場效應的電容。輸電線路的這些參數(shù)通?？梢哉J為是沿全長均勻分布的。2.3各參數(shù)計算 電阻參數(shù)計算有色金屬導線單位長度的直流電阻可按下面公式;鋁用31.5·mm2 /km由手冊查的LGJ-240的計算直徑21.66mmL:鋁線； G:鋼芯； J：絞線電抗參數(shù)計算 輸電線路的等效電抗額定頻率下輸電線每項的等值電抗： 我國電力系統(tǒng)的額定頻率為50HZ，對單導線線路： 由題意LGJ-240可由計算手冊查的其計算直徑21.66mm2#線路電抗：

11、所以2#線路總電抗同理可求得1#電抗為3.15 3#電抗為1.4322.4 標幺值及標幺值計算方法 標幺制的概念 標幺值是電力系統(tǒng)分析和工程計算中常用的數(shù)值標記方法，表示各物理量及參數(shù)的相對值。標幺值是相對于某一基準值而言的，同一有名值，當基準值選取不同時，其標幺值也不同。它們的關系如下:標幺值有名值/基準值。標么值的折算本網(wǎng)絡采用近似計算法 近似計算：標幺值計算的近似歸算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進行。3.1短路計算的目的選擇有足夠機械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設備 為了合理的配置各種繼電保護和自動裝置并正確整定其參數(shù),

12、必須對電力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進行計算和分析。在這些計算中不但要知道故障支路中的電流值,還必須知道在網(wǎng)絡中的分布情況。有時還要知道系統(tǒng)中某些節(jié)點的電壓值,在設計和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線時,為了比較各種不同方案的接線圖,確定是否需要采取限制短路電流的措施,都要進行必要的短路電流計算。進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算,研究短路對用戶工作的影響等,也包含有一部短路計算。在實際工作中,根據(jù)一定的任務進行短路計算時必須首先確定計算條件。所謂計算條件是指短路發(fā)生時系統(tǒng)的運行方式,短路的類型和發(fā)生地點,以及短路發(fā)生后所采取的措施.3.2復雜電源系統(tǒng)短路電流計算方法 綜合變化法實質(zhì)是將各種類型的電源用一個等效發(fā)

13、電機代替，這種方法簡單，但是未考慮各電源與短路點間的電氣距離的不同及發(fā)電機類型的不同；而且除了有限容量的電源外，還會有無限大容量電源的存在。由于各電源類型和距離上的不同，他們向短路點供給的電流大小及變化規(guī)律差異較大，所以在要求較高的短路電流計算中，需要采用單獨變化法。單獨變化法先將供電系統(tǒng)中的電源按一定原則進行分組；每組用一個等值發(fā)電機來代替，并求出它的直接聯(lián)于短路點的支路轉移電抗；然后對各支路分別查相應的計算曲線，求出它們向短路點供給的短路電流；各支路電流之和就是短路點的實際短路電流。對電源進行分組：將特殊情況的一、二個電源分出來，按單獨變化處理，而將其余的發(fā)電機合并為一組。做出供電系統(tǒng)的等

14、值電路圖，選取基準，計算元件標么電抗。求各等效電源支路轉移電抗（采用分布系數(shù)法）。將各個等效電源的短路電流相加。4電網(wǎng)的電流保護和方向性電流保護4.1單側電源網(wǎng)絡相間短路的電流保護 電流速斷保護 在保證選擇性和可靠性要求的前提下，根據(jù)對繼電保護快速性的要求，原則上應裝設快速動作的保護裝置，使切除故障的時間盡可能短。反應電流增加，且不帶時限(瞬時)動作的電流保護稱為無時限電流速斷保護，簡稱電流速斷保護。1. 工作原理對于圖2.1 所示的單側電源輻射形電網(wǎng)，為切除故障線路，需在每條線路的電源側裝設斷路器和相應的保護裝置，即無時限電流速斷保護分別裝設在線路、的電源側(也稱為線路的首端)。當線路上任一

15、點發(fā)生三相短路時，通過被保護元件(即線路)的電流為 式中系統(tǒng)等效電源的相電勢，也可以是母線上的電壓；保護安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗，即系統(tǒng)阻抗； 線路單位長度的正序阻抗，單位為/ km ； 短路點至保護安裝處之間的距離。圖 圖2.1 單側電源輻射形電網(wǎng)電流速斷保護工作原理圖 若 和 為常數(shù)，則短路電流將隨著的減小而增大，經(jīng)計算后可繪出其變化曲線，如圖2.1 所示。若 變化，即當系統(tǒng)運行方式變化時，短路電流都將隨著變化。當系統(tǒng)阻抗最小時，流經(jīng)被保護元件短路電流最大的運行方式稱為最大運行方式。圖2.1中曲線1表示系統(tǒng)在最大運行方式下短路點沿線路移動時三相短路電流的變化曲線。短路時系統(tǒng)阻抗最大，

16、流經(jīng)被保護元件短路電流最小的運行方式稱為最小運行方式。在最小運行方式下，發(fā)生兩相短路時通過被保護元件的電流最小，即最短路電流為 式中，為最小運行方式下的系統(tǒng)阻抗，為短路點至保護安裝處的距離。圖2.11中曲線2表示系統(tǒng)在最小運行方式下短路點沿線路移動時最小短路電流的變化曲線。對于線路 的無時限電流速斷保護1，當本線路上任一點 發(fā)生短路時，保護1 為瞬動保護。為保證選擇性，在下一線路首端點短路時，保護1不應動作，即保護1 的電流速斷保護的動作電流應該大于最大運行方式下k2點三相短路時流過被保護元件的短路電流,即>。由于k2點短路時與本線路末端k1點短路時流經(jīng)被保護元件的短路電流相等，因此 也

17、可按大于最大運行方式下k1點三相短路時流經(jīng)被保護元件的短路電流來整定，即 式中電流速斷保護的可靠系數(shù)，一般取1.21.3。引入可靠系數(shù)的原因是由于理論計算與實際情況之間存在著一定的差別，即必須考慮實際上存在的各種誤差影響，如實際的短路電流可能大于計算值；對瞬時動作的保護還應考慮非周期分量使總電流變大的影響；保護裝置中電流繼電器的實際啟動電流可能小于整定值；考慮一定的裕度，從最不利的情況出發(fā)，即使同時存在以上幾種因素的影響，也可能保證在預定的保護范圍以外故障時，保護裝置不誤動，因而必須乘以大于1的可靠系數(shù)，一般取1.21.3。同理，保護電流速斷保護的動作電流應為 動作電流整定后是不變的，如圖2.

18、1中的直線3，它與曲線1、2 各有一個交點M和N。在交點以前的線路上發(fā)生短路故障時，由于，保護1 的電流速斷保護能夠動作；在交點以后的線路上短路時，由于,保護不能動作。因此電流速斷保護不能保護本線路的全長，而且保護的范圍隨運行方式和故障類型的變化而變化。2. 保護范圍校驗 電流速斷保護的靈敏系數(shù)通常用保護范圍來衡量，保護范圍越長，表明保護越靈敏。由圖2.1 可見，最大運行方式下三相短路時，保護范圍最大為；最小運行方式下兩相短路時，保護范圍最小為。保護范圍通常用線路全長的百分數(shù)表示，一般要求最大保護范圍50%，最小保護范圍15%。電流速斷保護的保護范圍可通過下面的方法求得：在最大運行方式下( =

19、)，保護范圍末端()發(fā)生三相短路時，短路電流 與動作電流相等，即 在最小運行方式下()，保護范圍末端( )發(fā)生兩相短路時，短路電流 與動作電流 相等，即 限時電流速斷保護 由于有選擇性的電流速斷保護不能保護本線路的全長，為快速切除本線路其余部分的短路，應增設第二套保護。為保證選擇性和快速性，該保護應與下一線路的電流速斷保護在保護范圍和動作時限上相配合，即保護范圍不超過下一線路電流速斷保護的保護范圍，動作時限比下一線路電流速斷保護高出一個時限級差 。這種帶有一定延時的電流速斷保護稱為限時電流速斷保護。1. 工作原理與動作電流 現(xiàn)以圖2.4 中的保護1 為例，來說明限時電流速斷保護的整定計算。假設

20、保護2 裝有電流速斷保護，其動作電流整定為 ,它與最大短路電流變化曲線1 的點為P，這就是它的保護范圍。而保護1 限時電流速斷保護的保護范圍不能超過保護2 電流速斷保護的保護范圍，即P點所對應的短路點之前，所以在單側電源供電的情況下，保護1 的限時電流速斷保護的保護范圍應在點和點之間。為什么？因為：若在點之前，則不能保護本線路的全長；若在點之后，則失去與保護2 電流速斷保護的選擇性。所以保護1 限時電流速斷保護的動作電流應整定為，考慮到各種誤差的影響，則有 式中限時電流速斷保護的可靠系數(shù)，取1.11.2。2. 動作時限的整定 由圖2.4 可知，保護1 限時電流速斷保護的保護范圍已延伸至下一線路

21、電流速斷保護的保護范圍，為保證選擇性，要求限時電流速斷保護的動作時限 要高于下一線路電流速斷保護的動作時限 一個時限級差，即 對于時限級差，從盡快切除故障出發(fā)，應越小越好，但為了保證兩套保護動作的選擇性，又不能選擇過小。保護 1 與保護2的配合關系，即保護動作時間與短路點至保護安裝處之間距離的關系，用t = f (L)來描述，如圖2.4 所示。在保護2 電流速斷保護范圍內(nèi)的短路，將以 的時間切除，此時保護1 的限時電流速斷雖然可以啟動，但因較 大一個t ，而在QF2跳閘后，保護1 將返回，所以從時間上保證了選擇性。若短路發(fā)生在保護1電流速斷保護范圍內(nèi)時，保護1 將以 時間切除，而在該線路其他點

22、短路時，保護1將以時間切除。圖 2.2 限時電流速度保護工作原理及時限特性所以，當線路裝設電流速斷保護和限時電流速斷保護后，它們的聯(lián)合工作就可以保證在全線路范圍內(nèi)的短路故障都能在0.5s 時間內(nèi)予以切除，在一般情況下都能滿足速動性的要求。它們的共同作用，構成了線路的主保護，即以最短的時間切除全線路任一點發(fā)生的短路。3. 靈敏系數(shù)校驗 為了能夠保護本線路的全長，限時電流速斷保護在系統(tǒng)最小運行方式下線路末端發(fā)生兩相短路時，應具有足夠的靈敏性，一般用靈敏系數(shù)來校驗，即規(guī)程規(guī)定 式中(2)最小運行方式下被保護線路末端發(fā)生兩相金屬性短路時，流過本線路保護的電流； 本線路限時電流速斷保護的動作電流。必須進

23、行靈敏系數(shù)校驗的原因，主要是考慮下列因素：(1) 故障點存在過渡電阻，使實際短路電流比計算電流小，不利于保護動作。(2) 實際的短路電流由于計算誤差或其他原因而小于計算值。(3) 由于電流互感器的負誤差，使實際流入保護裝置的電流小于計算值。(4) 繼電器實際動作電流比整定電流值高，即存在正誤差等。(5) 考慮一定的裕度。當靈敏系數(shù)不能滿足要求時，在保護范圍內(nèi)發(fā)生短路時，在上述不利因素的影響下，將導致保護拒動，達不到保護線路全長的目的。這時可采用降低保護動作值的辦法來提高敏系數(shù)，即使之與下級線路的限時電流速斷相配合。如保護1 的動作電流與下一條線路保護2 的限時電流速斷保護的動作電流配合，則 此

24、時 可見，保護范圍的伸長(即靈敏性的提高)，必然導致動作時限的升高。 定時限過電流保護 過電流保護通常是指其動作電流按躲過最大負荷電流來整定的保護，它分為兩種類型：一種是保護啟動后出口的動作時間是固定的整定時間，稱為定時限過電流保護；另一種是出口動作時間與過電流的倍數(shù)有關，電流越大，出口動作越快，稱為反時限過電流保護。本節(jié)只介紹定時限過電流保護。定時限過電流保護(也可簡稱為過電流保護)在正常運行時，不會動作。當電網(wǎng)發(fā)生短路時，則能反應于電流的增大而動作。由于短路電流一般比最大負荷電流大得多，所以保護的靈敏性較高，不僅能保護本線路的全長，作本線路的近后備保護，而且還能保護相鄰線路全長，作相鄰線路

25、的遠后備保護。1. 工作原理和動作電流 為保證在正常情況下各條線路上的過電流保護絕對不動作，過電流保護的動作電流應大于該線路上可能出現(xiàn)且通過保護裝置的最大負荷電流，即>同時還必須考慮在外部故障切除后電壓恢復時負荷自啟動電流作用下保護裝置必須能夠可靠返回，即返回電流應大于負荷自啟動電流。如圖2.6 所示，當k點短路時，保護1 和保護2 的過電流保護將同時啟動，但根據(jù)選擇性要求,應由保護2 動作切除故障，此時保護1 由于電流已減小應立即返回。而這時通過保護1的可能的最大電流不再是正常運行時的最大負荷電流 了，這是因為短路時，變電所B母線電壓降低，接在該母線上的電動機的轉速會降低或停轉，在故障

26、切除后電壓恢復時，電動機將自啟動，而電動機的自啟動電流要大于它正常工作時的電流。圖2.3 過電流保護動作電流整定說明圖電動機最大自啟動電流 與正常運行時最大負荷電流 的關系為 式中KSS 自啟動系數(shù)，其數(shù)值由負載的性質(zhì)及電網(wǎng)的具體接線決定，一般取1.53。為使保護 1 在此電流下能可靠返回，其返回電流應滿足關系式 ，引入可靠系數(shù)則有 式中定時限過電流保護的可靠系數(shù)，一般取1.151.25；由電流繼電器動作電流與返回電流的關系，可得過電流保護的動作電流為 由式(2-15)可知，當返回系數(shù)越小時，則過電流保護的動作電流越大，則保護的靈敏性就越差，所以要求繼電器的返回系數(shù)應盡可能大。2. 動作時限的

27、整定 如圖2.7 所示的網(wǎng)絡，假設各條線路都裝有過電流保護，且均按躲過各自的最大負荷電流來整定動作電流。當k點短路時，保護14 在短路電流的作用下，都可能啟動，為滿足選擇性要求，應該只有保護4 動作切除故障，而保護13 在故障切除后應立即返回。如只能依靠選擇不同的動作時限來保證。圖 2.4 單側電源輻射形電網(wǎng)過電流保護動作時限選擇說明圖3. 靈敏系數(shù)校驗 過電流保護的靈敏系數(shù)校驗類似于限時電流速斷保護，即 當過電流保護作本線路近后備保護時， 取最小運行方式下本線路末端兩相金屬性短路電流來校驗，要求 1.3 1.5；當過電流保護作相鄰線路的遠后備保護時， 應取最小運行方式下相鄰線路末端兩相金屬性

28、短路電流來校驗，要求 1.2。 此外應注意，各過電流保護之間還應在靈敏系數(shù)上進行配合，即對同一故障點來說，要求靠故障點近的保護，靈敏系數(shù)應越高，否則將失去選擇性。如圖2.7中的過電流保護1和2，由于通過同一最大負荷電流，所以動作電流相同，假定為100A。實際上若保護2的電流繼電器動作值有正誤差，如105A(一次值)，而保護1 剛好有負誤差，如95A，那么，當k1點短路時流過保護1、2 的短路電流為102A，保護2不動作，而保護1卻要動作，將失去選擇性。4.2電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護方向性電流保護的工作原理 只要在電流保護的基礎上加裝一個能判斷短路功率流向的方向元件，即功率方向繼電器，并且只

29、有當短路功率由母線流向線路時才允許動作，而由線路流向母線時則不允許動作，從而使保護的動作具有一定的方向性。這樣就可以解決反方向短路保護誤動作的問題。這種在電流保護的基礎上加裝方向元件的保護稱為方向電流保護。方向電流保護既利用了電流的幅值特征，又利用了短路功率的方向特征。 功率方向繼電器 功率方向繼電器是用來判斷短路功率方向的，是方向電流保護中的主要元件。所以它必須具有足夠的靈敏性和明確的方向性，即發(fā)生正方向故障(短路功率由母線流向線路)時，能可靠動作，而在發(fā)生反方向故障(短路功率由線路流向母線)時，可靠不動作。5 實例分析附錄A 原始資料某地區(qū)部分供電系統(tǒng)如圖1所示。區(qū)域性變電所35kV母線最

30、大及最小運行方式下的系統(tǒng)電抗分別為Xmax=0.426，Xmin=0.647（Sj=100MVA）。架空線參數(shù)：1#、2#為LGJ240，長度分別為9km、12km；3#為LGJ185，長度為4km，幾何均距均為2.5m。鋁廠變電所參數(shù)：T1、T2 均為SL712500/35，uk%=7.5%，35±2×2.5%/6.3kV，運行方式為一臺工作一臺備用，該變電所的最大及最小負荷分別為Pmax=9880kW，Pmin=4690kW，6kV側平均功率因數(shù)為cos=0.921。某煤礦變電所參數(shù)：T3、T4 均為SL710000/35，T5為SL78000/35，uk%=7.5%，

31、35±2×2.5%/6.3kV，運行方式為一臺10000KVA及一臺8000KVA的變壓器同時工作且分裂運行，另一臺10000KVA變壓器備用，該變電所的最大及最小負荷分別為Pmax=13800kW，Pmin=10990kW，6kV側平均功率因數(shù)為cos=0.918。煤礦熱電廠有兩臺發(fā)電機經(jīng)升壓后由兩條電纜線路與煤礦變電所35kV母線相連，發(fā)電機參數(shù)：G1、G2均為QF-15-2 ，額定容量為SN=15MW，額定功率因數(shù)為cosN=0.8，此暫態(tài)電抗為XG*=0.132。升壓變壓器參數(shù)：T6 、T7均為SFZ2-16000/35，uk%=8.08，P0=15kW，Pk=81

32、kW。并網(wǎng)電纜參數(shù)：型號為VVJV32-26/35，長度為530m，截面為240mm2。該系統(tǒng)正常運行方式為閉環(huán)運行，試確定線路1#、2#、3#及變壓器T1、T3、T5、T6的保護裝置。等效電路圖：在35kv的母線斷開的情況下：【1】電流速斷保護B點最大運行方式的短路電流實際值 動作電流靈敏度校驗：最小運行方式15%處兩相短路電流為，合格滿足要求?！?】限時電流速斷保護（1） 動作電流計算：按躲過變壓器低壓側母線（即D）處短路電流整定，對于D點由于變壓器阻抗很小可忽略不計。動作電流當于相鄰線路BC電流速斷保護配合時，最大運行方式的三相短路電流為在確定限時電流速斷保護整定值，有幾個相鄰線路時，要

33、分別考慮與這幾個相鄰線路的瞬時電流速斷，或限時電流速斷，或變壓器差動保護相配合，而且不能超出被配合保護的保護范圍，因此，取上述整定值中最大的一個為最終的整定值。因此選較大者作為動作電流，為2.56KA。靈敏度校驗：最小工作方式下B處兩根短路電流為靈敏系數(shù)為不符合要求 如果與相鄰線路的瞬時電流速斷保護配合，靈敏度不滿足要求，可采用降低動作電流的方法，則考慮本線路限時速斷保護與下一線路限時速斷保護配合。所以AB線路的限時速斷保護的范圍超過了BC線路電流速斷保護的范圍，進入其限時速斷保護范圍。這時AB短段第二段保護的動作時限為【3】定時限過電流保護當變電所與工作時： 系數(shù)0.95是考慮傳輸最大功率時

34、電壓下降5%，所以第三階段的動作電流為靈敏度校驗作本線路近后備遠后備保護動作時限按階梯原則，比相鄰元件后備保護最大動作時間大一個時限階級差為保證保護動作的選擇性，過電流保護動作延時是按階梯原則整定的，即本線路的過電流保護動作延時應比下一條線路的電流段的動作時間長一個時限階段6繼電器選型時間繼電器（KT）作用：是一種輔助繼電器，從激勵量變化至規(guī)定值的瞬間起至繼電器輸出信號的瞬間止所經(jīng)歷的時間間隔為其動作時間。簡而言之就是獲得人為的延時。中間繼電器（ZJ、KM）作用：是一種輔助繼電器，具體體現(xiàn)為:增加觸點的數(shù)目;擴展觸點的容量;獲得一定的延時。信號繼電器（XJ、KS）作用：用來保持繼電器或繼電保護

35、所處狀態(tài)，并按通聲、光信號電路。綜上要求，可以對電流繼電器、中間繼電器、時間繼電器、信號繼電器進行選擇。6.1 過電流繼電器選擇1 適用范圍和主要功能 JSL系列定時限過流繼電器適用于電力城農(nóng)網(wǎng)供電線路、變壓器、電動機的過負荷和短路保護。該系列繼 電器為集啟動、延時、執(zhí)行為一體的交直流操作靜態(tài)型多功能繼電器，并具有精度高、功耗小、延時準確、返回系數(shù)高、整定直觀方便、觸點容量大、無需輔助電源 等特點。是感應型GL繼電器的理想換代產(chǎn)品，且更能滿足電力系統(tǒng)的時序配合。JSL-11/10 一副動合觸點；JSL- 15/10一副轉換滑動觸點； JSL-16/10一副轉換滑動觸點，一副延時輔助觸點。2 主

36、要技術參數(shù) 過電流部分的整定范圍：2.0-9.9A級差0.1A。 返回系數(shù)不小于0.9。 過電流延時部分的整定范圍：0.059.99S、級差0.01S。 電流速斷部分的整定范圍：29.9倍動作電流整定值。 電流速斷在任一過電流整定值倍數(shù)下動作時間不大于50ms；15、16的速斷部分含延時回路，起訴段動作時間為100ms。 整定誤差：過電流部分在任一整定值下其誤差不大于5%，速斷電流部分在任一整定值下其誤差不大于10%，在極限溫度下不大于15%。過電流延時的延時誤差 絕對值不大于10ms。 觸點容量：AC250V可長期接通16A的交流電流，閉合觸點可分流斷開交流電流50A。當電流為額定值時不大于

37、5W。 熱穩(wěn)定倍數(shù)：2倍的額定電流下可長期運行。6.2 中間繼電器選擇3TH系列中間繼電器，適用于交流50Hz或60Hz，電壓至660V和直流電壓至600V的控制電路中，用來控制各種電磁線圈及作為電信號的 放大和傳遞，符合IEC947，VDE0660，GB14048等標準。特性：繼電器采用E形鐵心，雙斷點橋式觸頭系統(tǒng)的直 動式運動結構，動作可靠；· 3TH40，80有四對觸頭可組合； 3TH42，82有八對觸頭可組合； 3TH30 可接插輔助觸頭座（3TX4），可自由組合；· 繼電器動作機構靈活，手動檢查方便，結構設計緊湊，可防止外界雜物及灰塵落入繼電器的活動 部位。接線端都有罩覆蓋，人手不能直接接觸帶電部位，安全防護性很高；· 繼電器外型尺寸巧、安裝面積小。安裝方式可用螺釘堅固，也可扣裝 在35毫米寬的標準導軌上，具有裝卸迅速方便之優(yōu)點；· 觸頭為橋式雙斷點結構，觸頭材料由電性能優(yōu)越的銀合金制成，具有使用壽命長及良好 的接觸可靠性。滅弧室均呈封閉型，并由阻燃性材料阻擋電弧向外噴濺，保證人身及鄰近電器的安全；· 繼電器電磁鐵工作可靠、損耗小、噪音 小、具有很高的機械強度，線圈的接線端裝有電壓規(guī)格標志牌，標志牌按電壓等級著有特定的顏色，清晰醒目，接線方便，可避免因接錯電