110KV电网继电保护的设计

1、目录前言第一章 绪 论（2）第11节 电力系统继电保护概论（2）第12节 继电保护的基本要求（3）第13节 继电保护的构成与分类.（4）第二章 计算系统中各元件的主要参数（6）第2.1节 标幺制及标幺值计算方法.（6）第2.2节 发电机参数的计算. （7）第2.3节 变压器参数的计算.（8）第2.4节 输电线路参数的计算.（9）第三章 输电线路上的ct.pt变比的选择.（11）第3.1节 互感器的简介.（11）第3.2节 输电线路上ct的变比选择.（11）第3.3节 输电线路上pt变比的选择.（12）第四章 中性点接地的选择（14）第4.1节 中性点接地的确定原则（14）第4.2节 中性点接地

2、的选择（15）第5章 短路电流的计算.（16）第5.1节 运行方式的确定.（16）第5.2节 短路电路的计算.（18）第5.3节 分支系数.（19）第6章 相间继电保护的配置原则和整定计算原则（23）第6.1节 110-220kv中性点直接电网中线路的保护.（23）第6.2节 相间距离保护.（24）第6.3节 距离保护各段的整定值计算.（26）第7章 零序电流保护的配置和整定计算.（32）第7.1节 概述.（32）第7.2节 零序电流保护的整定计算原则（32） 第7.3节 零序电流保护整定配合的其他问题 .（37）第7.4节 零序电流保护的评价及使用范围（37）第8章 自动重合闸的选择.（39

3、）第8.1节 自动重合闸的基本概念（39）第8.2节 自动重合闸的基本要求（40）第8.3节 自动重合闸的选择（43）符 号 说 明 .（44）外文翻译 .（46）参考文献.（61）致谢信.（62） 前 言 随着我国电力工业的迅速发展，各大电力系统的容量和电网区域不断扩大。为适应大电网发展的需要，相继出现超高压电网和大容量机组，致使电网结构日趋复杂，电力系统稳定问题日益突出，因此对电力系统继电保护提出了更高的要求。 本次设计是根据“电力系统继电保护原理”进行设计的，主要是110kv电网继电保护的设计。本设计共分八章。第1章绪论，第2章系统中各参数的计算，第3章输电线路上的ct.pt变比的选择，

4、第4章中性点接地的选择，第5章短路电流的计算，第6章电力网相间距离保护的配置和整定计算，第7章电力网零序电流保护的配置和整定计算，第8章自动重合闸选择。第 一 章 绪论第 1 . 1节 电力系统继电保护概论从科学技术的角度，电力系统继电保护隶属于电力系统及其自动化专业领域；从工业生产的角度，电力系统继电保护是电力工业的一个必不可少的组成部分，担负着保障电力系统安全运行的重要职责。1.1.1 继电保护的基本概念电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源，电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。电力系统由各种电气元件组成。这里电气元件是一个常用术语，它泛指电

5、力系统中的各种在电气上的独立看待的电气设备、线路、器具等。由于自然环境，制造质量运行维护水平等诸方面的原因，电力系统的各种元件在运行中不可能一直保持正常状态。因此，需要有专门的技术为电力系统建立一个安全保障体系，其中最重要的专门技术之一就是继电保护技术。1.1.2 继电保护的基本作用电力系统继电保护的基本作用是：在全系统范围内，按指定分区实时的检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警等措施，以求最大限度地维持系统的稳定，保持供电的连续性，保障人身的安全，防止或减轻设备的损坏。1.1.3继电保护装置的基本任务（1）自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除并最大限度地保证其

6、他无故障部分恢复正常运行；（2）能对电气元件的不正常运行状态作出反应，并根据运行维护规范和设备承受能力动作，发出告警信号，或减负荷，或延时跳闸；（3）条件许可时，可采取预定措施，尽快地恢复供电和设备运行。由于最初的继电保护装置是又机电式继电器为主构成的，故称为继电保护装置。尽管现代继电保护装置已发展成为由电子元件或微型计算机为主构成的，但仍沿用次名称。目前常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。1.1.4 电网继电保护的设计原则关于电网继电保护的选择在“技术规程”中已有具体的规定，一般要考虑的主要规则为：（1） 电力设备和线路必须有主保护和后备保护，必要时增加辅

7、助保护，其中主保护主要考虑系统稳定和设备安全；后备保护主要是考虑主保护和断路器拒动时用于故障切除；辅助保护是补充前二者的不足或在主保护退出时起保护作用；（2） 线路保护之间或线路保护与设备保护之间应在灵敏度、选择性和动作时间上相互配合，以保证系统安全运行；（3） 对线路和设备所有可能的故障或异常运行方式均应设置相应的保护装置，以切除这些故障和给出异常运行的信号；（4） 对于不同电压等级的线路和设备，应根据系统运行要求和技术规程要求,配置不同的保护装置.一般电压等级越高,保护的性能越高越完善,如330kv以上线路或设备的主保护采用“双重化”保护装置等。第1.2节 继电保护的基本要求对作用于跳闸的

8、继电保护装置，在技术上有四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。1.2.1 选择性选择性是指继电保护装置动作时，应在尽可能小的范围内将故障元件从电力系统中切除，尽量缩小停电范围，最大限度的保护电力系统中非故障部分能继续运行。1.2.2 速动性快速的切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作，切除故障。动作迅速而同时又能满足选择性要求的保护装置，一般结构都比较复杂，价格也比较昂贵。电力系统在一些情况下，允许保护装置带有一定的延时切除故障的元件。因此，对继电保护速动性的具体要求，应根

9、据电力系统的接线以及被保护元件的具体情况来确定。 切除故障的总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。一般的快速保护的动作时间为0.060.12s，最快的可达0.010.04s；一般的断路器动作时间为0.060.15s，最快的可达0.020.06s。1.2.3 灵敏性继电保护的灵敏性是指，对于其保护范围内发生的故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的博爱户范围内部发生故障时，不论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻都能敏锐感觉，正确反应。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，通常记为ksen，它主要决定于被保护元件和电力系统的参数和运行方式。

10、1.2.4 可靠性 保护装置的可靠性是指，对于任何一台保护装置，在为其规定的保护范围内发生了他应该动作的故障，它不应该拒绝动作（简称拒动）；而在其他任何情况下，包括系统正常运行状态或发生了该保护装置不应该动作的故障时，则不应该错误动作（简称误动）。 可靠性主要是针对保护装置本身的质量和运行维护水平而言的。一般来说，保护装置的原理方案越周全，结构设计越合理，所用元器件质量越好，制造工艺越精良，内外接线越简明，回路中继电器的触点数量越少，保护装置工作的可靠性就越高。同时，正确的安装和接线、严格的调整和试验、精确的整定计算和操作、良好的运行维护以及丰富的运行经验等，对于提高保护运行的可靠性也具有重要

11、的作用。以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础。在它们之间，既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。继电保护的科学研究、设计、制造和运行的绝大部分工作也是围绕着如何处理好这四个基本要求之间的辨证统一关系而进行的。第1.3 节 继电保护的构成与分类1.3.1 继电保护装置的构成 继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分等部分组成，如图1-1所示，各部分功能如下。（1）测量部分测量部分是测量从被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，判断保护是否应该启动的部件。 （2）逻辑部分逻辑部分是根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们

12、的组合，使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分的部件。（3）执行部分执行部分是根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的对外操作的任务的部件。如检测到故障时，发出动作信号驱动断路器跳闸；在不正常运行时发出告警信号；在正常运行时，不产生动作信号。1.3.2 继电保护的分类常用继电保护的分类方法有以下几种：（1）按被保护对象的类别，继电保护分为线路保护和设备保护等俩种。（2）按保护原理可，继电保护可以分为电流保护，电压保护，距离保护（基于线路阻抗），差动保护，纵联保护，方向保护及负（零）序保护。（3）按故障或不正常运行的

13、类型，继电保护可以分为相间短路保护，接地故障保护，匝间短路保护，断线保护，失步保护，失磁保护及过励磁保护等。（4）按继电保护的实现技术，继电保护可分为机电型保护，整流型保护，晶体管型保护，集成电路型保护及微机型保护等。（5）按故障继电保护的职责和重要性，继电保护可分为主保护和后备保护。（6）按继电保护测量值和整定值之间的关系，继电保护可分为过量继电保护装置和欠量继电保护装置。第2 章 计算系统中各元件的主要参数第2. 1节 标幺制及标幺值计算方法系统中各元件的主要参数采用标幺值计算，为后边的整定所需短路电流计算做准备。标幺制之所以能在相当宽广的范围内取代有名制，是由于标幺制具有计算结果清晰、便

14、于迅速判断计算结果的正确性、可大量简化计算等优点。在标幺制中，单个物理量均用标幺值来表示，标幺值的定义如下：标幺值=实际有名值（任意单位）/基准值（与有名值同单位）显然，同一个实际值，当所选的基准值不同是，其标幺值也不同。所以当诉说一个物理量的标幺值是，必须同时说明起基准值多大，否则仅有一个标幺值是没意义的。当选定电压、电流、阻抗、和功率的基准值分别为ub、ib、zb和sb时,相应的标幺值为u*=u/ub （2.1） i*=i/ib （2.2） z*=z/zb （2.3） s*=s/sb （2.4）使用标幺值,首先必须选定基准值.电力系统的各电气量基准值的选择,在符合电路基本关系的前提下,原则

15、上可以任意选取。四个物理量的基准值都要分别满足以上的公式。因此，四个基准值只能任选两个，其余两个则由上述关系式决定。至于先选定哪两个基准值，原则上没有限制；但习惯上多先选定ub b。这样电力系统主要涉及三相短路的ib zb, 可得:ub （2.5）uub （2-6）u和原则上选任何值都可以，但应根据计算的内容及计算方便来选择。通常ub多选为额定电压或平均额定电压。b可选系统的或某发电机的总功率；有时也可取一整数，如100、1000mva等。用标幺值计算时，也就是在各元件参数的有名值归算到同一个电压等级后，在此基础上选定统一的基准值求各元件参数的标幺值。标幺值的计算有精确计算法和近似计算法两种，

16、其区别在于参数归算时是否采用变压器实际变比。标幺值的计算方法：（1） 精确的计算法，在标幺值归算中，不仅将各电压级参数归算到基本级，而且还需选取同样的基准值来计算标幺值。1）将各电压级参数的有名值按有名制的精确计算法归算到基本级，再基本级选取统一的电压基值和功率基值。2）各电压级参数的有名值不归算到基本值而是再基本级选取电压基值和功率基值后将电压基值向各被归算级归算，然后就在各电压级用归算得到的基准电压和基准功率计算各元件的标幺值。（2）近似计算：标幺值计算的近似归算也是用平均额定电压计算。标幺值的近似计算可以就在各电压级用选定的功率基准值和各平均额定电压作为电压基准来计算标幺值即可。本次设计

17、采用近似计算法。取基准功率为100mva，基准电压为115kv。所有元件的电阻都忽略不计，其中2.2km线路基准电压为6.3kv。第2. 2节 发电机参数的计算发电机的电抗有名值： （2.7）发电机的电抗标幺值： （2.8）式中： 发电机次暂态电抗 发电机的额定电压 基准电压115kv 基准容量100mva 发电机额定容量mva计算结果：表2.1 发电机参数结果表 容量/kva额定电压 /kv功率因数cos次暂态电抗 xd”等值电抗 （标幺值）等值电抗（有名值）60006.30.812.2%1.6270.646120006.30.812.0%0.8000.318250006.30.816.5%

18、0.5280.209第2. 3节 变压器参数的计算2.3.1双绕组变压器参数的计算双绕组变压器电抗有名值： （2.9）双绕组变压器电抗标幺值： （2.10） 式中： 变压器短路电压百分值 发电机的额定电压 基准电压115kv 基准容量100mva 变压器额定容量mva2.3.2 三绕组变压器参数的计算：（1）各绕组短路电压百分值uk1（%）= ud（%）+ud（%）-ud（%） （2.11）uk2（%）= ud（%）+ud（%）-ud（%） （2.12）uk3（%）= ud（%）+ud（%）-ud（%） （2.13） 式中：ud（%）、ud（%）、 ud（%）分别为高压与中压，高压与低压，中压

19、与低压之间的短路电压百分值。（2）各绕组的电抗有名值xt1 = （2.14）xt2 = （2.15）xt3 = （2.16）各绕组的电抗标幺值 xt1* = （2.17） xt2* = （2.18）xt3* = （2.19）式中： sb - 基准容量100mva； sn - 变压器额定容量 发电机的额定电压 基准电压115kv计算结果：表2.2 变压器参数结果表 容量/kva绕组型式短路电压百分值 uk（%）等值电抗（标幺值）等值电抗（有名值）15000三相双绕组10.5%0.7084.7031500三相双绕组10.5%0.33340.33345000三相三绕组ud（%）= 17 %ud（%）

20、= 10.5 %ud（%）= 6 %0.2390.1390.028.90616.0860.020000三相三绕组ud（%）= 17 %ud（%）= 10.5 %ud（%）= 6 %0.5380.3120.065.03837.8120.031500三相三绕组ud（%）= 17 %ud（%）= 10.5 %ud（%）= 6 %0.3410.1980.041.29424.0080.0说明： 对普通（非自耦）三绕组变压器，按如上方法求得的三个电抗中，有一个可能是负值，这是由于这种变压器的三个绕组中，必有一个在结构上处于其它两个绕组之间，而这个处于居中位置的绕组与位于它两侧两个绕组间的两个漏抗之和又小于

21、该两绕组相互间的漏抗。例如，中压绕组居中，且有ud（%）+ ud（%） ud（%） 的关系。因此，这种等值电抗为负值的现象并不真正表示该绕组有容性漏抗。普通三绕组变压器出现这种现并不少见，但因这一负值电抗的绝对值往往很小，在近似计算中常取其为零。第2. 4 节 输电线路参数的计算输电线路电阻忽略不计，线路正序阻抗为0.4/km，线路零序阻抗为x0 = 3.5x1， 且负序阻抗x2 = xi线路阻抗有名值的计算：正、负序阻抗xi = x2 = x1l （2.20）零序阻抗 x0 = x0l （2.21）线路阻抗标幺值的计算：正、负序阻抗xi* = x2* = x1l （2.22）零序阻抗 x0

22、= x0l （2.23）式中： x1 - 每公里线路正序阻抗值/km x0 - 每公里线路零序阻抗值/km l - 线路长度 km sb - 基准容量 100 mva ub - 基准电压 115 kv （d厂2.2km线路取6.3kv） 计算结果：表2.3 线路参数 线路名称长度/km正、负序电抗（标幺值）正、负序电抗（有名值）零序电抗（标幺值）零序电抗 （有名值）a厂-bd5650.197260.68891a厂-bd113.30.045.320.14118.62a厂-bd2430.13017.20.45560.2b厂-bd1190.0587.60.20126.6b厂-bd2480.14519

23、.20.50867.2b厂-bd3150.04560.15921b厂-bd4350.106140.37149c厂-bd4490.14819.60.51968.6d厂2.22.2170.887.7603.08 第三章 输电线路上的ct.pt变比的选择第3. 1节 互感器的简介互感器是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表，继电器电流线圈和电压线圈供电，正确反应电气设备的正常用行和故障情况。3.1.1互感器的作用是：（1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化，小型化并使其结构轻巧，价格便宜和便于屏内安装。（2）使二次设备与高压部分隔离

24、，且互感器二次部分侧均接地，从而保证了设备和人生的安全。（3）取得零序电流和零序电压。第3.2节 输电线路上ct的变比选择3.2.1 ct（电流互感器）的特点：（1）一次绕组串联在电路中并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。（2）电流互感器的二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。 3.2.2 ct（电流互感器）变比选择的原则电流互感器的选择和配置有应满足下列条件：（1）型式：电流互感器的型式应根据环境条件和产品情况选择。对于620kv屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35

25、kv及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。（2）一次回路电压：ugunug为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流；un为电流互感器额定电压。（3）一次回路电流：ig.maxinig.max为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流；in为电流互感器原边额定电流。（4）准确等级：电流互感器的准确等级的确定，须先知电流互感器二次回路所接测量仪表的类型 及对准确等级的要求，并按准确等级要求的表记类来选择。3.2.3 选择结果：表3.1 ct选择结果 线路名称长度（km）最大工作电流（a）ct型号变比准确等级a厂bd56598.2lcw-110100/51a厂bd113.326

26、0lcw-110300/50.5a厂bd243260lcw-110300/51b厂bd119160lcw-110200/50.5b厂bd248160lcw-110200/51b厂bd315161lcw-110200/50.5b厂bd435226lcw-110300/51c厂bd449151lcw-110200/51第3.3节 输电线路上变比的选择3.3.1 pt（电压互感器）的特点（1）容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数。 （2）二此侧所接仪表和继电器的低压线圈阻抗很大，互感器近视于空载运行3.3.2 pt（电压互感器）变比的选择原则 电压互感器的选择应满足下列条件：

27、（1）型式：电压互感器的型式应根据使用条件选择。620kv屋内配电装置，一般采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器。35110kv配电装置，一般采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器。220kv及以上配电装置，一般采用电容式电压互感器。当需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。 （2）一次电压u1：1.1unu10.9unun为电压互感器额定一次线电压,1.1和0.9是允许的一次电压波动范围。（3）电压互感器的二次电压u2n，应根据使用情况，按表2.2选用。表3.2 电压互感器二次额定电压选择表 绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接线

28、方式接于线电压接于相电压中性点直接接地中性点不接地或经销弧线圈接地二次额定电压100100（4）准确等级：电压互感器应在一次准确等级下工作，需根据接入测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。3.3.3 pt变比选择的结果型号：jcc110 变比： 准确等级：1级第 四 章 短路电流的计算第4.1节 电力系统短路计算的主要目的4.1.1 电力系统短路计算的主要目的是: (1) 在选择电气主接线时, 为了比较各种接线方案或确定某一接线是否要采取限制短路电流的措施时,需进行短路计算.(2) 在选择电气设备在正常运行和故障情况下都能安全,可靠的工作,同时又力求节省投资,这需要全面地进行短

29、路计算.(3) 在选择继电保护装置和进行整定计算时, 需进行各种短路电流计算, 依次据短路电流的大小及特性,来确定保护装置的型号及整定值.4.1.2短路计算的假定条件 本设计短路电流计算采用以下假定条件及原则: (1) 故障前为空载, 即负荷略去不计,只计算短路电流的故障分量. (2) 短路发生在短路电流为最大值的瞬间. (3) 故障前所有接点的电压均等于平均额定电压, 其标幺值为1. (4) 不考虑短路点的电弧阻抗和励磁电流.在本次设计中所有线路和元件的电阻都略去不计.第4.2节 短路计算结果4.2.1 三相短路电流计算结果表4.1 三相短路电流计算结果表（只列出有关部分） 序号短路位置运行

30、方式流过故障线或变压器的短路电流（标么值）流过保护的短路电流 （标么值）5dl6dl1e变电站低压侧a厂最大，b、c、d最小且断b-bd1线1.1090.6802距17dl85%处a厂最小，b、c、d厂最大环网1.6480.433a厂最小，b、c、d厂最大且断a-bd1或b-bd12.5511.1173距4dl85%处a厂最小，b、c、d厂最大，且断b-bd1线3.8761.69744dl末端a厂最小，b、c、d厂最大，且断b-bd1线3.7881.6595a厂1双绕组低压侧a厂最小，b、c、d厂最大。环网1.8150.337a厂最小，b、c、d厂最大。断a-bd1或b-bd11.5750.9

31、326a厂1双绕组低压侧a厂最小，b、c、d厂最大。环网1.7610.341a厂最小，b、c、d厂最大。断a-bd1或b-bd11.5110.948717dl末端a厂最大，b、c、d厂最小。环网2.9850.241表4.2 三相短路电流计算结果表（只列出有关部分） 序号短路位置运行方式流过故障线或变压器的短路电流（标么值）流过保护 的短路电流（标么值）13dl14dl8距15dl85%处a、b厂最大，d厂最小，环网2.602.383a、b厂最大，d厂最小，且断a-bd2或b-bd2线2.5972.3739d厂变压器低压侧a、b厂最大，c厂最小，环网2.3041.648a、b厂最大，c厂最小，且

32、断a-bd2或b-bd2线2.2781.6131015dl末端a、b厂最小，d厂最大，且断a-bd1或b-bd1线1.7861.51611b-bd3末端a、b厂最小，c、d厂最大，环网4.6511.723a、b厂最小，c、d厂最大，且断a-bd1或b-bd1线4.1321.74612距8dl85%处b厂最小，c、d厂最大。断a-bd1或b-bd1线2.2321.39813距1dl85%处b厂最小，c、d厂最大，且断a-bd2或b-bd2线2.6741.67514b厂变压器低压侧a厂最小，c、d厂最大。环网1.7040.811a厂最小，c、d厂最大，且断a-bd1或b-bd11.5770.891

33、158dl末端a、b厂最大，c、d厂最小，且断a-bd2线3.5210.7404.2.3零序电流计算结果表：表4.3 零序电流计算结果表 序号短路位置系统运行方式故障类型流过故障线的零序电流（标幺值）流过保护的零序电流（标幺值）113dl末端系统等值正序阻抗最小两相接地短路13dl：0.5712距13dl15%处系统等值正序阻抗最大单相接地短路13dl：0.921315dl末端系统等值正序阻抗最小两相接地短路0.43815dl：0.45413dl：0.1344距15dl15%处系统等值正序阻抗最大单相接地短路15dl：1.005513dl末端系统等值正序阻抗最大单相接地短路15dl：0.342

34、615dl末端系统等值正序阻抗最大单相接地短路0.28813dl：0.243714dl末端系统等值正序阻抗最小单相接地短路14dl：0.6258距14dl15%处系统等值正序阻抗最大单相接地短路14dl：1.03391dl末端系统等值正序阻抗最小单相接地短路0.99514dl：0.3481014dl系统等值正序阻抗最大单相接地短路14dl：0.471112dl末端系统等值正序阻抗最小单相接地短路0.6480.211128dl末端系统等值正序阻抗最大单相接地短路14dl：0.133135dl末端系统等值正序阻抗最小单相接地短路5dl：1.97514距15dl15%处系统等值正序阻抗最大单相接地短

35、路5dl：3.331157dl末端系统等值正序阻抗最小单相接地短路3.3315dl：0.618165dl末端系统等值正序阻抗最大单相接地短路5dl：1.184176dl末端系统等值正序阻抗最小两相接地短路6dl：0.99818距6dl15%处系统等值正序阻抗最大单相接地短路6dl：2.231194dl末端系统等值正序阻抗最小单相接地短路4.6646dl：0.798206dl末端系统等值正序阻抗最大单相接地短路0.3280.573第五章 电力网相间继电保护方式选择和整定计算第5. 1节 概述在110220kv中性点直接接地电网中，线路的相间短路保护及单相接地保护均应动作于断路器跳闸。在下列情况下

36、，应装设全线任何部分短路时均能速动的保护：（1）根据系统稳定要求有必要时；（2）线路发生三相短路，使厂用电或重要用户母线电压低于60%额定电压，且其保护不能无时限和有选择地切除短路时；（3）如某些线路采用全线速动保护能显著简化电力系统保护，并提高保护的选择性、灵敏性和速动性。5.1.1 110220kv线路继电保护的配置原则（1） 对于相间短路，单侧电源单回线路，可装设三相多段式电流电压保护作为相间短路保护。如不满足灵敏度要求，应装设多段式距离保护。双电源单回线路，可装设多段式距离保护，如不能满足灵敏度和速动性的要求时，则应加装高频保护作为主保护，把多段式距离保护作为后备保护。（2） 对于接地

37、短路，可装设带方向性或不带方向性的多段式零序电流保护，在终端线路，保护段数可适当减少。对环网或电网中某些短线路，宜采用多段式接地距离保护，有利于提高保护的选择性及缩短切除故障时间。（3） 对于平行线路的相间短路，一般可装设横差动电流方向保护或电流平衡保护作主保护。当灵敏度或速动性不能满足要求时，应在每一回线路上装设高频保护作为主保护。装设带方向或不带方向元件的多段式电流保护或距离保护作为后备保护，并作为单回线运行的主保护和后备保护。（4） 对于平行线路的接地短路，一般可装设零序电流横差动保护作为主保护；装设接于每一回线路的带方向或不带方向元件的多段式零序电流保护作为后备保护。（5） 对于电缆线

38、路或电缆与架空线路混合的线路，应装设过负荷保护。过负荷保护一般动作于信号，必要时可动作于跳闸。5.1.2 a-bd2和b-bd4线路相间继电保护方式选择（1） a-bd2为110kv环形网络中的一条线路，为了保证环网各线路的保护都有足够的灵敏度和选择性，降低网络保护的动作时限，确定在各线路上都装设三段式距离保护。（2） a-bd2是双电源辐射型线路，应装设三段式距离保护。 第5. 2节 相间距离保护5.2.1 距离保护的基本特性和特点（1） 距离保护的基本构成距离保护是以反映从故障点到保护安装处之间阻抗大小（距离大小）的阻抗继电器为主要元件（测量元件），动作时间具有阶梯性的相间保护装置。当故障

39、点至保护安装处之间的实际阻抗大于预定值时，表示故障点在保护范围之外，保护不动作当上述阻抗小于预定值时，表示故障点在保护范围之内，保护动作。当再配以方向元件（方向特性）及时间元件，即组成了具有阶梯特性的距离保护装置。当故障线路中的电流大于阻抗继电器的允许精确工作电流时，保护装置的动作性能与通过保护装置的故障电流的大小无关。（2） 距离保护的应用距离保护可以应用在任何结构复杂、运行方式多变的电力系统中，能有选择性的、较快的切除相间故障。当线路发生单相接地故障时，距离保护在有些情况下也能动作；当发生两相短路接地故障时，它可与零序电流保护同时动作，切除故障。因此，在电网结构复杂，运行方式多变，采用一般

40、的电流、电压保护不能满足运行要求时，则应考虑采用距离保护装置。（3） 距离保护各段动作特性距离保护一般装设三段，必要时也可采用四段。其中第i段可以保护全线路的80%85%，其动作时间一般不大于0.030.1s（保护装置的固有动作时间），前者为晶体管保护的动作时间，后者为机电型保护的动作时间。第ii段按阶梯性与相邻保护相配合，动作时间一般为0.51.5s，通常能够灵敏而较快速地切除全线路范围内的故障。由i、ii段构成线路的主要保护。第iii（iv）段，其动作时间一般在2s以上，作为后备保护段。（4） 距离保护装置特点 由于距离保护主要反映阻抗值，一般说其灵敏度较高，受电力系统运行方式变化的影响较

41、小，运行中躲开负荷电流的能力强。在本线路故障时，装置第i段的性能基本上不受电力系统运行方式变化的影响（只要流过装置的故障电流不小于阻抗元件所允许的精确工作电流）。当故障点在相邻线路上时，由于可能有助增作用，对于第ii、iii段，保护的实际动作区可能随运行方式的变化而有所变化，但一般情况下，均能满足系统运行的要求。 由于保护性能受电力系统运行方式的影响较小，因而装置运行灵活、动作可靠、性能稳定。特别是在保护定值整定计算和各级保护段相互配合上较为简单灵活，是保护电力系统相间故障的主要阶段式保护装置。第 5. 3 节 相间距离保护装置各保护段定值配合的原则和助增系数计算原则5.3.1 距离保护定值配

42、合的基本原则距离保护定值配合的基本原则如下：（1） 距离保护装置具有阶梯式特性时，其相邻上、下级保护段之间应该逐级配合，即两配合段之间应在动作时间及保护范围上互相配合。距离保护也应与上、下相邻的其他保护装置在动作时间及保护范围上相配合。例如：当相邻为发电机变压器组时，应与其过电流保护相配合；当相邻为变压器或线路时，若装设电流、电流保护，则应与电流、电压保护之动作时间及保护范围相配合。（2） 在某些特殊情况下，为了提高保护某段的灵敏度，或为了加速某段保护切除故障的时间，采用所谓“非选择性动作，再由重合闸加以纠正”的措施。例如：当某一较长线路的中间接有分支变压器时，线路距离保护装置第i段可允许按伸

43、入至分支变压器内部整定，即可仍按所保护线路总阻抗的80%85%计算，但应躲开分支变压器低压母线故障；当变压器内部发生故障时，线路距离保护第i段可能与变压器差动保护同时动作（因变压器差动保护设有出口跳闸自保护回路），而由线路自动重合闸加以纠正，使供电线路恢复正常供电。（3） 采用重合闸后加速方式，达到保护配合的目的。采用重合闸后加速方式，除了加速故障切除，以减小对电力设备的破坏程度外，还可借以保证保护动作的选择性。这可在下述情况下实现：当线路发生永久性故障时，故障线路由距离保护断开，线路重合闸动作，进行重合。此时，线路上、下相邻各距离保护的i、ii段可能均由其振荡闭锁装置所闭锁，而未经振荡闭锁装

44、置闭锁的第iii段，在有些情况下往往在时限上不能互相配合（因有时距离保护iii段与相邻保护的第ii段配合），故重合闸后将会造成越级动作。其解决办法是采用重合闸后加速距离保护iii段，一般只要重合闸后加速距离保护iii段在1.52s，即可躲开系统振荡周期，故只要线路距离保护iii段的动作时间大于22.5s，即可满足在重合闸后仍能互相配合的要求。5.3.2 距离保护定值计算中所用助增系数（或分支系数）的选择及计算助增系数（或分支系数）的正确计算，直接影响到距离保护定植及保护范围的大小，也就影响了保护各段的相互配合及灵敏度。正确选择与计算助增系数，是距离保护计算配合的重要工作内容之一。（1） 对于辐

45、射状结构电网的线路保护配合时这种系统，其助增系数与故障点之位置无关。计算时故障点可取在线路的末端，主电源侧采取大运行方式，分支电源采用小运行方式。（2） 环形电力网中线路保护间助增系数的计算这种电力网中的助增系数随故障点位置的不同而变化。在计算时，应采用开环运行的方式，以求出最小助增系数。（3） 单回辐射线路与环网内线路保护相配合时应按环网闭环运行方式下，在线路末端故障时计算。（4） 环网与环网外辐射线路保护间相配合时应按环网开环计算。应该指出，上述原则无论对于辐射状电网内，还是环形电网内的双回线与单回线间的助增系数的计算都是适用的。第5. 4节 相间距离保护整定计算目前电力系统中的相间距离保

46、护多采用三段式阶梯型时限特性的距离保护。三段式距离保护的整定计算原则与三段式电流保护的整定计算原则相同。5.4.1 相间距离保护第i段整定计算（1）相间距离保护第段的整定值主要是要躲过本线路的末端相间故障。在图5-1所示的网络中，线路ab断路器1qf处的相间距离保护第段的整定值为： （5.1）dabct1qf3qf2qf5qf4qf 图5-1 距离保护整定计算的系统图式中：ab线路a侧断路器1qf处相间距离保护第段的整定值； 相间距离保护第段的可靠系数，取0.85； 被保护线路ab的正序阻抗。 （2）相间距离保护第段的动作时间为： （3）相间距离保护第段的灵敏度用范围表示，即为被保护线路全长的80%85% 5.4.2 相间距离保护ii段整定计算（1） 按与相