35kV线路继电保护设计_本科毕业设计(论文).doc

本 科 毕 业 设 计（论文） 题目 35kv线路继电保护设计 院（系部） 电气与自动化工程系 专业名称 电气工程及其自动化 河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院毕业设计（论文）任务书专业班级 09电气5班 学生姓名 一、题目 35kv线路继电保护 二、主要任务与要求本次毕业设计的题目是35kv线路继电保护的设计。主要任务是根据设计原始数据，在规定时间内完成一下计算、设计等内容，如完成短路电流的整定计算与校验，设备的选择，以及互感器接线方式的设计。三、起止日期 年 月 日至 年 月 日指导教师 签字（盖章）系 主 任 签字（盖章） 年 月 日河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院毕业设计（论文）评阅人评语专业班级 09电气5班 学生姓名 题目 35kv线路继电保护设计 评阅人 签字（盖章）职 称 工作单位 年 月 日河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院毕业设计（论文）评定书专业班级 09电气5班 学生姓名 题目 35kv线路继电保护设计 指导教师 签字（盖章）职称 年 月 日河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院毕业设计（论文）答辩许可证经审查， 专业 班 同学所提交的毕业设计（论文），符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，达到毕业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加毕业设计（论文）答辩。指导教师 签字（盖章） 年 月 日根据审查，准予参加答辩。答辩委员会主席（组长） 签字（盖章） 年 月 日河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院毕业设计（论文）答辩委员会（小组）决议 院（系） 专业 班 同学的毕业设计（论文）于 年 月 日进行了答辩。题目 答辩委员会成员主 席（组长）委 员（成员）委 员（成员）委 员（成员）委 员（成员）委 员（成员）委 员（成员）答辩前向毕业设计答辩委员会（小组）提交了如下资料： 、设计（论文）说明 共 页 、图纸 共 张 、评阅人意见 共 页 、指导教师意见 共 页根据学生所提供的毕业设计（论文）材料、评阅人和指导教师意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小组）做出如下决议。一、毕业设计（论文）的总评语二、毕业设计（论文）的总评成绩毕业设计答辩委员会主席（组长） 签名 委员（组员）签名 年 月 6河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 要本设计的课题是35kV线路继电保护设计，主要任务是为保证电网的安全运行,需要对电网配置完善的继电保护装置。 电力系统由于受自然（如雷击、风灾等）、人为（如设备制造上的缺陷、误操作等）等因素的影响，会不可避免地发生各种形式的短路故障和异常运行状态。因此做好继电保护的设计，对于保证企业生产的正常进行和实现工业现代化具有十分重要的意义。本设计首先对电力系统继电保护作了总体的阐述，介绍了继电保护的目的、任务、原理，以及对继电保护的要求。其次，介绍了线路中发生相间短路时的电流保护，然后根据所给出的电网结构、线路长度、运行方式以及负荷性质的要求，给35KV的输电线路设计合适的继电保护。其中包括电器设备如：继电保护屏、直流电源屏、电压互感器、电流互感器等的选择，以及电压互感器、电流互感器接线方式的选择等。在保证供电可靠性的前提下，选择适当的继电保护以减少事故的发生。关键词：三段式电流保护、整定计算、35kV、继电保护AbstractThis design is the subject of 35kV line protection , the main task you need to configure the sound power protection devices, to ensure that the operation of the grid is safe . Due to natural ( such as lightning , storms , etc. ) , human ( such as equipment manufacturing defects , misuse , etc. ) and other factors power system will inevitably occur in various forms of short-circuit faults and abnormal operating conditions . Therefore, a good protection designed to guarantee the normal production and realization of industrial modernization has great significanceIn the first, I have made an overall s expounded of electric power system relay protection , introduced protection purposes , tasks , principles , as well as protection requirements. Secondly, I introduced the line phase short circuit occurs when the current protection , then according to the given grid structure, line length , operating mode , and the nature of the load requirements, to design appropriate protection for 35KV transmission line . The main electric devices are: protection screen , the DC power supply panel , voltage transformers, current transformers ,and included voltage transformers, current transformers connection mode selection. Select the appropriate protection in order to reduce accidents, to ensure the reliability of the premise,Key words: Three-step current protection, Setting calculation Current transformer,35kV, Relay protectionIII目录1绪论11.1 电力系统继电保护的目的与任务11.1.1电力系统继电保护的目的11.1.2电力系统继电保护的任务11.2 电力系统继电保护技术与继电保护装置21.2.1统继电保护技术要求21.2.2继电保护装置的组成31.2.3继电保护装置的分类31.3 继电保护的基本要求31.4 电网继电保护的设计原则41.4.1 35kV线路保护配置原则41.4.3 35kV断路器保护配置原则51.4.4 继电保护技术发展前景62 线路相间短路的电流保护72.1 瞬时电流速断保护82.1.1 瞬时电流速断保护的原理及整定原则82.2 限时电流速断保护的原理及整定原则112.2.1 限时电流速断保护的原理112.2.2 动作电流的整定原则132.2.3 动作时限的整定原则132.2.4 灵敏度校验142.3 定时限过电流保护152.3.1 主保护与后备保护152.3.2 定时限过电流保护的原理及整定原则153 35kV线路保护方案193.1 线路保护方法方案193.2 继电保护屏选择213.3 直流电源屏选择224 互感器接线方式设计244.1 电压互感器244.1.1电压互感器的接线原则254.1.2. 电压互感器的接线方式264.2 电流互感器324.2.1 一次回路额定电压与电流的选择324.2.2 额定二次电流的选择324.2.3 种类与型式选择324.2.4 对阶段式电流保护的基本要求：334.2.5 电流互感器的接线原则334.2.6 电流互感器的接线方式344.3总结39致谢40参考文献41ii1绪论1.1 电力系统继电保护的目的与任务 1.1.1电力系统继电保护的目的电力系统继电保护是指反应电力系统中电气设备发生故障与不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。电力系统由于受自然（如雷击、风灾等）、人为（如设备制造上的缺陷、误操作等）等因素的影响，会不可避免地发生各种形式的短路故障与异常运行状态。电力系统故障总是伴随着很大的短路电流，同时系统电压大大降低。一旦发生短路将会产生如下后果： (1) 短路点的电弧将故障的电气设备烧坏；(2) 短路电流通过故障设备与非故障设备时发热并产生电动力，使电气设备的机械损坏与绝缘损伤，以致缩短设备的使用寿命； (3) 电压下降，使大量电能用户的正常工作遭受破坏，影响产品质量； (4)电压下降可能导致电力系统各发电厂间并列运行的稳定性遭受破坏，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。 1.1.2电力系统继电保护的任务继电保护的基本任务是： (1) 电力系统发生故障时，自动、快速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证非故障设备继续运行，尽量缩小停电范围。 (2) 电力系统出现异常运行状态时，根据运行维护的要求能自动、及时、有选择地发出告警信号或者减负荷、跳闸。 综上所述，继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性。继电保护装置是电力系统的重要组成部分，是保证电力系统安全、可靠运行的主要技术措施之一。1.2 电力系统继电保护技术与继电保护装置 1.2.1统继电保护技术要求 （1）起动失灵的保护为线路、过电压和远方跳闸、母线、短引线、变压器（高抗）的电气量保护。 （2）断路器失灵保护的动作原则为：瞬时分相重跳本断路器的两个跳闸线圈；经延时三相跳相邻断路器的两个跳闸线圈和相关断路器（起动两套远方跳闸或母差、变压器保护），并闭锁重合闸。 （3）失灵保护应采用分相和三相起动回路，起动回路为瞬时复归的保护出口接点（包括与本断路器有关的所有电气量保护接点）。 （4）断路器失灵保护应经电流元件控制实现单相和三相跳闸，判别元件的动作时间和返回时间均不应大于20ms。 （5）重合闸仅装于与线路相联的两台断路器保护屏（柜）内，且能方便地整定为一台断路器先重合，另一台断路器待第一台断路器重合成功后再重合。（6）断路器重合闸装置起动后应能延时自动复归，在此时间内断路器保护应沟通本断路器的三跳回路，不应增加任何外回路。（7）闭锁重合闸的保护为变压器、失灵、母线、远方跳闸、高抗、短引线保护。（8）短引线保护可采用和电流过流保护方式，也可采用差动电流保护方式。 （9）短引线保护在系统稳态和暂态引起谐波分量和直流分量影响下不应误动作（10）短引线保护的线路或变压器隔离刀闸辅助接点开入量不应因高压开关场强电磁干扰而丢失信号。对隔离刀闸辅助接点的通断应有监视指示。 1.2.2继电保护装置的组成无论按什么原因构成继电保护，其装置结构都由三个部分组成，即测量比较部分、逻辑判断部分和执行部分。 1.2.3继电保护装置的分类按保护所起的作用分类可分为：主保护，后备保护，辅助保护等。主保护是指满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护 元件故障的保护。后备保护是指当主保护或断路器据动时用来切除故障的保护。辅助保护是为了补充主保护和后备保护的性能的简单保护。1.3 继电保护的基本要求根据继电保护的任务，对动作于跳闸的继电保护要求其具有选择性、速动性、灵敏性和可靠性。这些要求是相辅相成，相互制约的，需要根据具体的使用环境进行协调保证。 选择性：系统中发生故障时，保护装置应有选择地切除故障部分，非故障部分继续运行； 快速性“短路时，快速切除故障这样可以 a.缩小故障范围，减少短路电流引起的破坏； b.减少对用记的影响； c.提高系统的稳定性； 灵敏性：指继电保护装置对保护设备可能发生的故障和正常运行的情况，能够灵敏的感受和灵敏地作，保护装置的灵敏性以灵敏系数衡量。 可靠性：对各种故障和不正常的运方式，应保证可靠动作，不误动也不拒动，即有足够的可靠。以上对继电保护装置的四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，他们之间紧密相连，互相之间既有矛盾，又可以在一定条件下统一。1.4 电网继电保护的设计原则 1.4.1 35kV线路保护配置原则 （1）每回35kV线路应按近后备原则配置双套完整的、独立的能反映各种类型故障、具有选相功能全线速动保护 （2）每回35kV线路应配置双套远方跳闸保护。断路器失灵保护、过电压保护和不设独立电抗器断路器的500kV高压并联电抗器保护动作均应起动远跳。 （3）根据系统工频过电压的要求，对可能产生过电压的500kV线路应配置双套过电压保护。 （4）装有串联补偿电容的线路，应采用双套光纤分相电流差动保护作主保护 （5）对电缆、架空混合出线，每回线路宜配置两套光纤分相电流差动保护作为主保护，同时应配有包含过负荷报警功能的完整的后备保护。 （6）双重化配置的线路主保护、后备保护、过电压保护、远方跳闸保护的交流电压回路、电流回路、直流电源、开关量输入、跳闸回路、起动远跳和远方信号传输通道均应彼此完全独立没有电气联系。 （7）双重化配置的线路保护每套保护只作用于断路器的一组跳闸线圈。（8）线路主保护、后备保护应起动断路器失灵保护。1.4.2 35kV母线保护配置原则 （1）每条500kV母线按远景配置双套母线保护，对500kV一个半断路器接线方式，母线保护不设电压闭锁元件。 （2）双重化配置的母线保护的交流电流回路、直流电源、开关量输入、跳闸回路均应彼此完全独立没有电气联系。 （3）每套母线保护只作用于断路器的一组跳闸线圈。 （4）母线侧的断路器失灵保护需跳母线侧断路器时，通过起动母差实现。 1.4.3 35kV断路器保护配置原则 （1）一个半断路器接线的500kV断路器保护按断路器单元配置，每台断路器配置一面断路器保护屏（柜）。 （2）当出线设有隔离开关时，应配置双套短引线保护。 （3）重合闸沟三跳回路在断路器保护中实现。 （4）断路器三相不一致保护应由断路器本体机构完成。 （5）断路器的跳、合闸压力闭锁和压力异常闭锁操作均由断路器本体机构实现，分相操作箱仅保留重合闸压力闭锁回路。（6）断路器防跳功能应由断路器本体机构完成。 1.4.4 继电保护技术发展前景随着电力系统的飞速发展和电子技术、计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术有了长足的发展。当前国内外继电保护技术发展的趋势为计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化。我国从20世纪0年代末开始计算机继电保护的研究，从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代，进入21世纪，随着微型计算机和计算计算的迅猛发展，加之微机保护装置的巨大优越性和潜力，可以预见，微机保护将成为电力系统保护、监控、通信、调度综合自动化系统的重要组成部分。继电保护计算未来趋势是向计算机化，网络化，智能化。保护、控制、测量和数据通信一体化发展。2 线路相间短路的电流保护在电网中35kv及以下的较低电压的网络中主要采用三段式电流保护，最主要的优点就是简单、可靠，并且在一般情况下也能够满足快速切除故障的要求。三段式过流保护包括：1、瞬时电流速断保护（简称电流速断保护或电流段）2、限时电流速断保护（电流段）3、过电流保护（电流段）。电流速断、限时电流速断与过电流保护都是反应电流增大而动作的保护，它们相互配合构成 一整套保护，称做三段式电流保护，它们的不同是保护范围不同。三段的区别主要在于起动电流的选择原则不同。其中速 断与限时速断保护是按照躲开某一点的最大短路电流来整定的，而过电流保护是按照躲开最 大负荷电流来整定的。 1、瞬时电流速断保护：保护范围小于被保护线路的全长一般设定为被保护线路的全长的85% 2、限时电流速断保护：保护范围是被保护线路的全长或下一回线路的15% 3、过电流保护：保护范围为被保护线路的全长至下一回线路的全长2.1 瞬时电流速断保护 2.1.1 瞬时电流速断保护的原理及整定原则 2.1.1.1 瞬时电流速断保护的原理根据电流系统对继电保护装置的要求，在保证选择性的前提下，力求装设快速动作的保护。瞬时电流速断保护就是这样一种保护，它反映电流增大而瞬时动作。瞬时电流速断保护的原理可以用图2-1说明。对于单侧电源辐射形电网，电流保护装设在电源侧。当线路上任一点发生三相短路时，流过保护1的短路电流为Ik3=E*/(Xs+ Xk) （2-1）式中 E*-系统等效电源相电动势； Xs-系统等效电源到保护1安装处之间的电抗（一般称为系统电抗）； Xk-保护1安装处至短路点之间的短路电抗。假设短路点从电网的末端（负荷侧）逐渐向电源端移动，由于短路阻抗Xk逐渐减小，短路电流Ik将逐渐增大。根据式（2-1）可以作出不同地点短路时，流过保护1的短路电流变化曲线。当电力系统的运行方式变化时，系统电抗Xs将随之变化，短路电流也将发生变化。一般把通过保护安装处短路电流最大时的运行方式，称为系统最大运行方式，此时系统电抗Xs为最小；通过保护安装处短路电流最小时的运行方式，称为系统最小运行方式，此时系统电抗Xs为最大。对于输电线路的相间短路故障，一般三相短路电流大于两相短路电流。在图2.1中，曲线1表示系统在最大运行方式下，流过保护1的三相短路电流Ik3变化曲线；曲线2表示系统在最小运行方式下，流过保护1的两相短路电流Ik2变化曲线.图2-1 瞬时电流速断保护原理及整定说明示意图 为了保证选择性，保护1应该只反映线路L1上的短路故障。对于线路L1以外的短路故障，保护1均不应该动作；即使故障发生在线路L2的首端，保护1也不应该动作。为此，保护1的动作电流，应该比线路L2的首端，也就是线路L1末端B母线上短路时的最大短路电流Ik,max,b还要大。这样，当线路L1末端B母线之后的线路短路时，因短路电流小于保护1的动作电流，保护1不会误动作。 2.1.1.2 动作电流的整定原则瞬时电流速断保护的动作电流，按躲过本线路末端可能出现的最大短路电流整定。对于线路L1上所装设的瞬时电流速断保护，其动作电流为op,1=rel*Ik3,max,B式中 op,1-保护1中瞬时电流速断保护的动作电流； rel-瞬时电流速断保护的可靠系数，考虑到短路电流的计算误差、电流互感器的误差以及短路电流中非周期分量等因素对保护的影响，一般取rel=1.2-1.3； Ik3,max,B-系统最大运行方式下，线路1末端B母线上发生三相短路时，流过保护1的最大短路电流。同理，各条线路上所装设的瞬时电流速断保护，其动作电流op均是按大于被保护线路末端短路时，流过该保护的最大短路电流来整定的。如图2.2所示，瞬时电流速断保护的选择性可以用动作电流来保证。被保护线路外部故障时，因动作电流大于短路电流，保护不会误动作。在保护范围内部故障时，保护可以瞬时动作，快速将故障线路切除。 2.1.1.3 保护范围及灵敏度校验保护1的动作电流op,1与曲线1相交于M点，显然从M点到保护1安装处的线路长度Lmax为保护1的最大保护范围；op,1与曲线2相交于N点，从N点到保护1安装处的线路长度Lmin为保护1的最小保护范围。这说明瞬时电流速断保护不能保护线路的全长，并且保护范围长度受电力系统运行方式及故障类型的影响。瞬时电流速断保护的灵敏度，可以用保护范围的长度占被保护线路全长的百分比表示。要求最大保护范围Lmax应不小于线路全长的50%，最小保护范围Lmin应不小于线路全长的15%-20%。由于系统在最大运行方式下，M点发生三相短路时，短路电流等于保护1瞬时电流速断保护的动作电流，即= E*/(Xs,max+ x1Lmax)= op,1故瞬时电流速断保护的最大保护范围Lmax可以用式2-2求出Lmax=1/ x1*（E*/op,1- Xs,max）式中 x1-线路每公里正序阻抗； Xs,max-系统在最大运行方式下，系统等效电源到保护1安装处的系统电抗。 系统在最小运行方式下，N点发生两相短路时，短路电流也等于保护1瞬时电流速断保护的动作电流；在对保护装置进行整定计算时，为了简化计算，一般将三相短路电流乘以3/2折算为两相短路电流，即=3/2*=3/2* E*/(Xs,min+ x1Lmin)因此，瞬时电流速断保护的最小范围是Lmin=1/ x1*（3/2*E*/op,1- Xs,min）式中Xs,min-系统在最小运行方式下，系统等效电源到保护1安装处的系统电抗。2.2 限时电流速断保护的原理及整定原则 2.2.1 限时电流速断保护的原理 大多数情况下，瞬时电流速断保护不能保护线路的全长，因此，应再增设一段新的保护，用来切除被保护线路上瞬时电流速断保护范围以外的短路故障，同时也能作为瞬时电流速断保护的后备。由于瞬时电流速断保护不能保护线路的全长，要求这个新增设的保护必须在任何情况下都能保护本线路的全长，并具有足够的灵敏度。 图2-2 限时电流速断保护原理及整定说明示意图 图2-2所示，只有在保护1的动作电流小于线路L1末端短路电流的情况下，保护1才能保护线路L1的全长，但这会使保护1的保护范围延伸到线路L2去。为了保证选择性，必须给该保护加上一定的延时，保证在线路L2上发生短路故障时，由保护2先动作将故障切除。同时为了满足快速性的要求，应该尽可能缩短保护的动作时间，因此一般把这个新增设的保护称为限时电流速断保护或带时限电流速断保护为了同时满足选择性与快速性的要求，限时电流速断保护的保护范围不能延伸的太长，最好不要超过相邻线路瞬时电流速断保护的保护范围。如图2-2所示，只要保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时电流速断保护的动作电流，则其延伸到线路L2的保护范围就不会超过保护2的瞬时电流速断保护的保护范围。 2.2.2 动作电流的整定原则限时电流速断保护的动作电流一般按与相邻线路瞬时电流速断保护配合整定。限时电流速断保护的动作电流一般整定为=式中 -保护1中限时电流速断保护的动作电流； -限时电流速断保护的可靠系数，一般取rel=1.1-1.2； -相邻线路瞬时电流速断保护的动作电流。当图2-2所示L2首端短路时，保护2的瞬时电流速断保护动作，令断路器QF2跳闸，将故障线路L2切除；但如果故障点发生在保护1的限时电流速断保护之内（如K1点）时，该保护的电流元件也会动作，为了防止保护1误将断路器QF1跳开，应延长限时电流速断保护的动作时限。等保护2将故障切除后，流过保护1的电流由短路电流变为负荷电流，此时保护1中的限时电流速断保护将自动返回（复归），不再动作。 2.2.3 动作时限的整定原则限时电流速断保护的动作时限，一般按与相邻线路瞬时电流速断保护配合整定。为了确保保护2能先将故障切除、保护1能可靠返回，限时电流速断保护的动作时限应把瞬时电流速断保护的动作时限、断路器的固有分闸时间、保护装置时间元件的误差等因素都考虑进去，并且还要留有一定的时间裕度。考虑了上述因素后，限时电流速断保护的动作时限一般取0.5S。一般将与之配合的保护动作时限与本保护动作时限的差值，称为保护的时间级差，用t表示。故限时电流速断保护的动作时限一般整定为=+t=0.5s式中 -保护1中限时电流速断保护的动作时限； -保护1中限时电流速断保护的动作时限； t -时间级差。 2.2.4 灵敏度校验为了使限时电流速断保护能够保护线路的全长，要求在本线路末端发生相间短路故障时，该保护应具有一定的灵敏度。限时电流速断保护的灵敏度，按本线路末端发生相间短路故障时的最小短路电流校验，检验式为=/1.3-1.5式中 -限时电流速断保护的动作电流； -系统在最小运行方式下，本线路末端两相短路电流；-限时电流速断保护的灵敏系数，1.3-1.5。2.3 定时限过电流保护 2.3.1 主保护与后备保护一般把能以最短的动作时限、有选择性地切除被保护设备的保护，作为电气设备的主保护。为了确保被保护设备发生故障时，能被可靠切除，在电气设备上不仅配置有主保护，还配置有后备保护。后备保护是指在主保护或断路器拒绝动作时，用以切除故障的保护。后备保护不仅可以对本线路或设备的主保护起后备保护作用，而且对相邻电气设备也可以起到后备保护作用。因此，后备保护又可分为近后备与远后备两种方式。利用瞬时电流速断保护与限时电流速断保护相互配合，可以使全线路范围内的相间短路故障，都能在短时间内被快速切除。这两种保护一般用来作为35kV及以下电压等级线路的主保护。 2.3.2 定时限过电流保护的原理及整定原则 （1）定时限过电流保护的原理及动作电流定时限过电流保护一般用来作为线路的后备保护。对于输配电线路，为了保证正常运行时保护不动作，其定时限过电流保护的动作电流，应大于本线路可能出现的最大负荷电流Il,max，即Il,max。由于动作电流整定的比较小，定时限过电流保护的保护范围一般都比较长。如图2-3所示，当K点发生短路故障时，保护1、保护2、保护3均有短路电流流过。此时，保护1、保护2、保护3的电流元件均有可能动作。按照选择性的要求，应由保护3先动作，跳开QF3，将故障切除。图2-3 定时限过电流保护动作时限整定说明示意图保护1、保护2在故障被切除后，仍由负荷电流流过。此时，保护1、保护2的电流元件应能可靠返回，也就是说电流元件的返回电流应该大于本线路的最大负荷电流，即，因此定时限过电流保护的动作电流一般整定为=*/式中 -被保护线路定时限过电流保护的动作电流； -定时限过电流保护的可靠系数，一般取=1.15-1.25； -电流元件的返回系数，一般取0.85；-被保护线路的最大负荷电流。 (2) 动作时限的整定原则当图2-3所示K1点发生短路故障时，保护1、保护2的电流元件动作，按照选择性的要求，应由保护2先动作跳开QF2。也就是说，保护1的过电流保护动作时限，应该大于保护2的过电流保护动作时限，即。同理，当K2点发生短路故障时，保护1、保护2、保护3的电流元件动作，按照选择性的要求，应由保护3先动作跳开QF3。保护1、保护2的过电流保护动作时限，应该大于保护3的过电流保护动作时限，即.以此类推，越靠近电源端，过电流保护的动作时限越长；越靠近负荷侧，过电流保护的动作时限越短。定时限过电流保护的动作时限是从系统的末端（负荷侧）向电源端逐级递增的，每一级递增一个时限级差t，即=+t，=+t，一般把这个整定原则称为阶梯形原则。由此可见，定时限过电流保护的选择性，是用不同的动作时限来保证的。 （3）灵敏度校验 定时限过电流保护一般具有较高的灵敏度，不仅能够保护本线路的全长，也能保护相邻线路的全长。但故障点越靠近电源，短路电流越大，定时限过电流保护得动作时限反而越长，不能快速切除故障。因此，该保护一般只用来作为本线路与相邻元件的后备保护。定时限过电流保护灵敏度的校验式为=/式中 -定时限过电流保护的动作电流； -系统在最小运行方式下，线路末端两相短路电流； -灵敏系数，作近后备保护时，要求1.3-1.5，作远后备保护时，要求1.2。 在校验近后备灵敏度时，故障点取在本线路末端母线上；在校验远后备灵敏度时，故障点取在相邻末端母线上。3 35kV线路保护方案3.1 线路保护方法方案 本次设计的35千伏线路的保护方案为配置速断与过电流保护，相关参数如下：已知系统在最大、最小运行方式下的系统电抗分别为=6.3欧，=9.4欧；线路长度为62KM；线路每公里正序电抗为X1=0.4欧；导线型号为LGJ-150（钢筋铝绞线，直径为150毫米），电流互感器变比为300/5，最大负荷功率为9MW，功率因数取0.9，电流互感器为不完全星形，线路的最大负荷电流为300A，具体参数见表1。表3-1 10-110KV架空线路的电阻与电抗值（/km）导线型号电阻 r电抗 x10KV35KV110KVLGJ-950.3320.3560.4000.429LGJ-1200.2230.3480.3920.421LGJ-1500.2100.3870.416 计算每km架空线路的阻抗值: 则架空线路总电阻R= 0.44*62=27.28。 (1) 电流速断保护的整定计算速断保护的动作电流=37000/（6.3+0.4*62）/3=686.9 AIop=Krel*=824.3 AIopr=Kcon* Iop/Nta=1*824.3/60=13.74A式中 本保护线路末端系统最大运行方式下的三相短路电路； 电流速断保护的可靠系数，一般，对电磁型继电器取1.21.3；对感应型继电器，取1.41.5;Iop一次动作电流；Iopr二次动作电流。 (2) 电流速断保护的保护范围及灵敏度校验Lmax=1/ x1*（E*/op,1- Xs,max） =（1/0.4）*（37000/3/824.3-6.3）=49.04KM(Lmax/L)*100%=49.04/62*100%=79.1%50% Lmin=1/ x1*（3/2*E*/op,1- Xs,min） =（1/0.4）*（3/2*37000/824.3-9.4）=32.61KM(Lmin/L)*100%=32.61/62*100%=52.3%15% 灵敏度满足要求。 (3) 过电流保护的整定计算1）动作电流Il,max=Pmax/(3Uw,min*cos)=9000000/(3*0.95*35*9)=174A= Krel*Kss*Il,max /Kre=1.2*1.3*174/0.85=320A=* Kcon/(300/5)=5.3A 2)灵敏度校验作为本线路的近后备保护时Ks=/=（3/2）*624.63/320=1.691.5（其中=37000/（9.4+0.4*62）/3=624.63 A）灵敏度满足要求。3.2 继电保护屏选择通用非标准结构箱、屏、台可分两类，一类通常作为大、中容量发电厂及变电站中的远方控制及继电保护屏用，一般选PK-1型、PK-2型、PKT-1型、PKT-2型及PT-1型。另一类通常作为电气传动用的控制箱、屏、台，一般选J（XF）型及JT型系列。 根据供电系统的特点，考虑了供电的可靠性与经济性等方面的因素，满足安全可靠、技术先进可行、经济合理的要求，继电保护屏选用许继电气公司的WXH-813A保护装置。 本屏通用于变电所作为控制、保护发电、变电及输配电设备之用。WXH-813A型控制及继电器屏之指示测量仪表、灯光信号及操作元件、继电保护元件等均安装于钢板弯制之屏面上，在此屏面上并示出电路之模拟线。屏后最上方可架设各屏公用之小母线，一排可布16根，超过16根则在其上方架设第二层，此时，第一层与第二层均只能布置12根，小母线材料为6圆黄铜棒，小母线下方靠近屏面为安装管形电阻之位置，最多可装10个。屏后上方角板上可安装控制熔断器、刀形开关、电笛、电铃等附件。屏后两侧安放端子排敷设导线及电缆线，每侧端子排最多可由135个接线板组成。3.3 直流电源屏选择本设计选用的直流电源屏是根据电力系统的需要而设计生产的新一代智能型直流屏此产品具有多种型号与规格能满足大、中小型发电厂、变电站与各行业对直流屏电源的需求。其主要性能特点是运行稳定抗干扰性好、纹波系数小、技术精度高。此外还具备完善的保护功能；调整设定既直观又方便，两路交流输入，通过微机控制能够自动切换，可靠性强。 应用范围：110kv及以下电压等级的各类变电站、用户变，发电厂，冶金，矿山，石油化工，电气化铁路等单位作为控制保护、动力合闸直流电源或后备电源。 此电源给设计系统中的小母线，预告信号回路，事故信号，断路器、隔离开关控制回路等提供电能。 技术参数:* 交流输入电压：交流380V15%，50HZ，三相四线制，两路电源输入；* 直流输出电压：DC220V、DC110V、DC48V、DC24V；* 输出电流：控制母线（KM）5200A，合闸母线（HM）53000A；* 电池容量：铅酸免维护蓄电池10Ah3000Ah；* 稳压精度：0.5%；* 稳流精度：0.5%；* 纹波系数：0.5%；* 系统效率：90%；* 功率因数：0.92；* 运行噪音：50dB；* 介电强度：2000V/min无闪络，无击穿；* 接地电阻：0.1；* 输出回路：标准配置 控母（KM）5路、合母（HM）5路。(可根据用户要求增减)* 屏体结构：本公司产品屏体采用PK结构，正面配玻璃门。* 防护等级：IP30* 外形尺寸：8006002360(mm) 或 8006002260(mm),或根据用户要求制作。系统特点：* 系统运行稳定，抗干扰能力强，技术精度高；* 系统保护功能完善，调整设定直观方便；* 两路交流输入，通过微机控制自动切换，可靠性高；* 系统具备完善的保护功能，极大地提高了可靠性；* 当中央控制系统故障退出时，充电及整流模块能正常工作；* 通过中央监控系统实现蓄电池均充/浮充的自动转换；* 严格按照蓄电池充电曲线对蓄电池充电，避免过充/欠充现象，延长电池的使用寿命；* 可通过RS485通讯接口与上位计算机通讯。4 互感器接线方式设计 互感器就是把一次回路的高电压、大电流变换为统一标准的二次低电压、小电流，以供给连接于互感器二次回路的测量仪表、继电保护与自动装置等的一种电气设备。 互感器虽然归类于一次设备但却连接在一、二次回路之间，在一、二次回路之间起着桥梁的作用。 1) 互感器的作用1电量变换。互感器将一次回路的高电压、大电流变换为供给二次设备，从而位二次设备实现标准化、小型化。2电气隔离。互感器是根据电磁感应原理进行工作的，因此，其一、二次绕组间只有磁的联系而没有电的直接联系，从而实现了一、二次电气设备之间的电气隔离。 此外，为了确保二次设备与在二次回路上工作的人员的安全，要求互感器二次侧均需要设置安全接地。这样，即使互感器一、二次间发生电气击穿也能将一次回路的高电压、大电流引人大地，保证二次设备与在二次回路上工作的人员的安全。2) 互感器的分类互感器可分为电压互感器与电流互感器两大类4.1 电压互感器 电压互感器是一种将一次回路的高电压变换为二次回路标准的低电压(额定值常为100 v或v) 的电气设备。对二次电压回路来说，电压互感器相当于正比于一次回路电压、内阻很小(相对于二次回路的负载来说)的电压源。电压互感器一次绕组匝数很多，二次绕组匝数较少(相对于一次绕组而言)。 4.1.1电压互感器的接线原则 (1) 电压互感器一、二次侧均采用并联连接方式 电压互感器的一次绕组必须以并联连接的方式接入一次主回路；电压互感器二次回路上连接的设备(测量仪表、继电器等的电压线圈)也必须采用并联连接的方式接入由其二次绕组供电的二次回路。图4-1 电压互感器接线图 图4-1所示为采用Y。Y。接线方式的电压互感器接线图。 在图4-1中，电压互感器Tv的一次绕组(Tva、Tvb、Tvc)通过熔断器1FU3FU、隔离开关QS并联接入一次回路(对于110 kv及以上电压等级的电网，电压互感器一次绕组只经隔离开关接入一次回路一次侧没有熔断器)。二次设备(电压表1Pv3Pv、电压继电器1Kv、2KV的线圈)通过熔断器4FU-6FU与电压互感器的二次绕组(Tva，Tvb、Tvc)并联连接。 (2) 电压互感器一、二次侧必须设置保护电器 一般情况下，电压互感器的一、二次侧均采用熔断器或自动开关作为保护电器。对于110 kV及以上电压等级的电网，电压互感器一次绕组经电容分压式接入一次主回路时，其一次侧不设置熔断器。 在图4-1中，一次侧熔断器Fu3Fu作为电压互感器本身的保护设备，当电压互感器一、二次间发生电气击穿或一次绕组发生相间短路或匝间短路时，熔断器1Fu3Fu熔断。熔断器4Fu6Fu作为二次回路的过载与短路保护设备。 (3) 电压互感器的二次侧必须有一点接地 为了防止电压互感器一、二次绕组间发生绝缘击穿，从而使一次系统的高电压、大电流串入二次回路。可能造成二次设备损坏与人身伤亡事故，电压互感器的二次侧必须设置一点接地作为保护接地，其一次侧的接地情况根据具体的接线方式有不同的要求。 电压互感器二次绕组的接地方式有两种：中性点接地方式与B相接地方式。当采用B相接地方式时，中性点需要装设击穿保险器。见图4-5。 在我国，110 KV及以上电压等级的电网均为大接地电流系统，电源中性点直接接地。这类电网中的电压互感器二次侧通常采用中性点接地方式。这类电网一旦发生了单相接地故障。保护直接动作于跳闸，因此不需要装设绝缘监察装置。 35kv及以下电压等级的电网(400 v电网除外)均为小接地电流系统，电源中性点不接地或经消弧线圈接地。这类电网发生单相接地故障时，允许继续运行不超过两小时。在这类电网中，电压互感器的二次侧有些采用中性点接地方式。当需要考虑同期并网时也可以采用B相接地方式，小接地电流系统需要装设绝缘监察装置来反映单相接地故障。 4.1.2. 电压互感器的接线方式 根据不同的使用要求与电压互感器组成方式的不同，变电所中的电压互感器有多种接线方式。 (1) 一台单相电压互感器接线方式 图4-2所示为由一台单相电压互感器组成的单相接线方式。其中，图4-2(a)所示为该接线方式的原理接线图，图4-2(b)所示为该接线方式在一次系统图(电气主接线图等)上的表示方法。图4-2 一