35KV输电线路保护设计 35KV输电线路保护

1、35KV 输电线路保护设计 -35KV 输电线路保护 电力系统的持续进展和安全稳固运行，给国民经济和社会进展带来了 庞大动力和效益。然而一旦发生故障如不能及时有效操纵，就会破坏稳固 运行，造成大面积停电，给社会带来灾难性的严峻后果。随着电力系统的 迅速进展，大量机组、超高压输变电的投入运行，对继电爱护持续提出新 的更高要求。继电爱护是电力系统的重要组成部分，做好继电爱护工作是 保证电力系统安全运行的必不可少的重要手段。因此，加大线路继电爱护 专门重要。按照线路继电爱护的要求，给 35KV35KV 的输电线路设计合适的继电爱护。 此次课程设计第一介绍了继电爱护的作用和进展，然后详细介绍了 35K

2、V35KV 线路主爱护及后备爱护的选择与整定， 35KV35KV 线路三相一次重合闸及防雷爱 护，最后介绍 35KV35KV 系统的微机爱护。关键词：继电爱护；主爱护；整定；微机爱护目录1 1 继电爱护的作用和进展 0 01.11.1 继电爱护的作用 1 11.1.11.1.1 继电爱护在电力系统中的作用 0 01.1.21.1.2 继电爱护的差不多原理和差不多要求 0 01.21.2 继电爱护的进展 2 22 2 35KV35KV 线路主爱护选择与整定 4 42.12.1 电流、电压爱护整定运算考虑原则 4 42.1.12.1.1 电流、电压爱护的构成原理及使用范畴 4 42.22.2 电流

3、闭锁电压爱护 5 535KV35KV 线路后备爱护选择与整定 131335KV35KV 线路三相一次重合闸 1919 线路及变压器防雷爱护 2121 微机爱护 22226.16.1 微机爱护的软硬件组成 22226.1.16.1.1 微机爱护的特点 22226.1.26.1.2 微机爱护装置硬件结构 22226.1.36.1.3 微机爱护的软件组成 23236.26.2 微机爱护的算法 24246.36.3 35KV35KV 系统微机爱护配置 2525总 结 2828致 谢 3030 参考文献 31311 1 继电爱护的作用和进展1.11.1 继电爱护的作用1.1.11.1.1 继电爱护在电力

4、系统中的作用电力系统在生产过程中，有可能发生各类故障和各种不正常情形。其 中故障一样可分为两类：横向不对称故障和纵向不对称故障。横向不对称 故障包括两相短路、单相接地短路、两相接地短路三种，纵向对称故障包 括单相断相和两相断相，又称非全相运行。电网在发生故障后会造成专门 严峻的后果：（1 1）电力系统电压大幅度下降，宽敞用户负荷的正常工作遭到破坏。（2 2）故障处有专门大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。（3 3）破坏发电机的并列运行的稳固性，引起电力系统震荡甚至使整个 系统失去稳固而解列瓦解。（4 4）电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命 减少，甚至遭到破坏。不正常情

5、形有过负荷、过电压、电力系统振荡等 . .电气设备的过负荷会 发生发热现象，会使绝缘材料加速老化，阻碍寿命，容易引起短路故障。继电爱护被称为是电力系统的卫士，它的差不多任务有：（1 1）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障设备从电 力系统中切除，保证系统其余部分迅速复原正常运行，防止故障进一步扩 大。（2 2）当发生不正常工作情形时，能自动、及时地选择信号上传给运行 人员进行处理，或者切除那些连续运行会引起故障的电气设备。可见继电爱护是任何电力系统必不可少的组成部分，对保证系统安全 运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作 用。1.1.21.1.2 继电爱护

6、的差不多原理和差不多要求 电力系统从正常情形运行到故障或不正常运行时，它的电气量（电流、 电压的大小和它们之间的相位角等）会发生专门明显的变化，继电爱护确 实是利用电气的突变来鉴不系统有无发生故障或不正常运行状态，按照电 气量的变化测量值与系统正常时的电气参数的对比来检测故障类型和故障 范畴，以便有选择的切除故障。一样继电爱护装置由测量元件、逻辑元件和执行元件组成。 测量元件将爱护对象（输电线路、主变、母线等电气设备）的电气量 通过测量元件（电流互感器和电压互感器）转换为继电爱护的输入信息， 通过与整定值（继电爱护装置预先设置好的参数）进行比较，鉴不被爱护 设备有无故障或是否在正常状态运行，并

7、输出相应的爱护信息。逻辑元件 按照测量元件的信息，判定爱护装置的动作行为，如动作于跳闸或信号， 是否需要延时跳闸或延时发信。执行元件则按照逻辑元件输出的信息，送 出跳闸信息或报警信息至断路器的操纵回路或报警信号回路。继电爱护按照电力系统的要求，关于直截了当作用于断路器跳闸的 爱护装置，有以下几个差不多要求。（1 1）选择性 电力系统发生故障时，继电爱护的动作应具有选择性，它仅切除故障 部分，不阻碍非故障部分的连续运行，保证最大范畴的供电，尽量缩小停 电范畴。（2 2）快速性 电力系统由于事实上时性的特点，当发生故障时要求继电爱护装置尽 快动作，切除故障，如此能够系统电压复原快，减少对宽敞用户的

8、阻碍； 电气设备的损坏程度降低 ；防止故障进一步扩大；有利于闪络处绝缘强度 的复原，提升了自动重合闸的成功率。一样主爱护的动作时刻在1 12s2s以内，后备爱护按照其特点，动作时刻 相应增加。（3 3）灵敏性 继电爱护装置反映故障的能力称为灵敏性，灵敏度高，讲明继电爱护 装置反映故障的能力强，能够加速爱护的起动。（4 4）可靠性按照继电爱护的任务和爱护范畴，如果某一爱护装置应该动作而未动 作则称为拒动；如果电力系统在正常运行状态或故障不在爱护范畴内，爱 护装置不应动作而动作了则称为误动。继电爱护的拒动和误动将阻碍装置 的可靠性，可靠性不高，将严峻破坏电力系统的安全稳固运行。装置的原 理、接线方

9、式、构成条件等方面都直截了当决定了爱护装置的可靠性，因 此现在的爱护装置在选用时尽量采纳原理简单、运行体会丰富、装置可靠 性高的爱护。除了以上四个差不多的要求外，在实际的选用中，还必须考虑到经济 性，在能实现电力系统安全运行的前提下，尽量采纳投资少、爱护费用低 的爱护装置。1.21.2 继电爱护的进展 电力系统继电爱护技术是随着电力系统的进展而进展的。第一是与电 力系统对运行可靠性要求的持续提升紧密有关的。熔断器确实是最初显现的 简单过电流爱护。这种爱护时至今日仍广泛应用于低压线路和用电设备。 由于电力系统的进展，用电设备的功率发电机的容量持续增大，发电厂变 电所和供电电网的结线持续复杂化，单

10、纯采纳熔断器爱护难以实现选择性 和快速性要求，因此显现了作用于专门的断流装置的过电流继电器，利用 继电器和断路器的配合来切除故障设备。 1919世纪 9090年代显现了装于断路器 上并直截了当作用于断路器的一次式电磁式过电流继电器。 2020 世纪初继电 器开始广泛应用于电力系统的爱护。那个时期可认定是继电爱护技术进展 的开端。2020 世纪 5050 年代往常继电爱护装置差不多上由电磁型，感应性或电动 型继电器组成的， 统称为机电式继电器。 2020世纪 5050 年代，由于半导体晶体 管的进展，开始显现了晶体管式继电爱护装置。 2020世纪 8080年代后期，标志 着静态继电爱护从第一代向

11、第二代的过渡。再 2020 世纪 6060年代末，就提出 用小型运算机实现继电爱护的设想。 7070 年代后半期，显现了比较完善的微 型运算机爱护样机，并投入到电力系统中试运行。 8080 年代微型运算机爱护 在硬件结构和软件技术方面已趋向成熟，并在一些国家推广应用，这确实 是第三代静态继电爱护装置。微型运算机爱护具有庞大的运算分析和逻辑 判定能力，有专门强的储备经历功能，可实现和完善各种复杂的爱护功能。 进入 2020 世纪 9090 年代以来，在我国已得到广泛的应用，受到电力系统运行 人员的欢迎，已成为继电爱护装置的要紧型式。在电力系统中，配电系统同电力用户的关系最紧密，最直截了当、配 电

12、系统的安全可靠供电直截了当关系各行各业的生产、千家万户的生活、 甚至于人们的生命安全。因此在配电系统中对继电爱护有专门高的要求。 传统上采纳独立的装置，有专门人负责，期望继电爱护装置能快速有效地 检出，切除、隔离故障，并能快速复原供电。配电系统中的继电爱护装置 与整个电力系统的继电爱护一样，历经了电磁型、晶体管型、集成电路型、 微机型的进展过程。至今，不同形式的爱护还在配电系统中广泛存在并发 挥作用。关于微机型继电爱护装置由于其性能的优越运行可靠，越来越得 到用户的认可而在配电系统中大量使用。同时，由于用户持续提升的要求 和制造厂家的努力，继电爱护技术在配网中得到专门大的发 展，同时超越 原有

13、的行业范畴，走向多功能智能化，而传统意义上的独立的继电爱护装 置正在消逝。2 2 35KV35KV 线路主爱护选择与整定2.12.1 电流、电压爱护整定运算考虑原则2.1.12.1.1 电流、电压爱护的构成原理及使用范畴电流、电压爱护装置是反应相间短路差不多特点(既反映电流突母线电压突然降低) ，并接于全电流、全电压的相间爱护装置。整电压爱护装置一样由瞬时段、定时段组成，构成三段式爱护阶梯然增大， 套电流、 特性。三段式电流、电压爱护一样用于 110kV110kV 及以下电压等级的单电源出线 上，关于双电源辐射线能够加方向元件组成带方向的各段爱护。三段式爱 护的i、n段为主爱护，第m段为后备爱

14、护段。I段一样不带时限，称瞬 时电流速断，或瞬时电流闭锁电压速断，其动作时刻是爱护装置固有的动 作时刻。n段带较小延时，一样称为延时电流速断或延时电流闭锁电压速 断。m段称为定时限过电流爱护，带较长时限。关于6 6 10KV10KV线路一样采纳两段式爱护。两段式爱护的第一段为主爱护段，第二段为后备爱护段。电流、电压爱护简单可靠，有一定反映弧光电阻的能力，因此，当爱 护性能满足要求差不多要求时，应优先采纳。2.1.22.1.2 对电流、电压爱护装置的的差不多要求及整定运算考虑原则(1)(1)爱护区及灵敏度爱护装置第I段，要求无时限动作，爱护区不小于线路全长的20%20%。第n段电流定值在本线路末

15、端故障时灵敏度满足：a a对50km50km以上的线路不小于1.31.3b.b. 对202050km50km的线路不小于1.41.4c.c. 对 20km20km 以下的线路不小于 1.51.5第m段电流定值在本线路末端故障时要求灵敏系数不小于1.51.5,在相邻线路末端故障时，力争灵敏系数不小于 1.21.2。(2)(2)定值配合及动作时刻爱护定值的配合包括电流、电压元件定值的配合及动作时刻的配合。电流、电压元件定值由可靠系数保证，动作时刻定值由时刻级差保证。爱护装置第I段一样只爱护本线的一部分，不与相邻线配合。第n段一样与相邻线路第I段配合，当灵敏度不足时，可与相邻线路 第n段配合。第m段

16、与相邻线路（或变压器）第m段（或后备段）配合，当灵敏度 足够时，为了降低m段动作时刻，也可与相邻线路第n段配合整定。（3 3） 运算用运行方式及短路电流爱护定值运算，灵敏度校验及运行方式选择，均采纳实际可能的最大、 最小（最不利）的方式及一样故障类型，不考虑专门方式及双重的复杂故 障类型，关于无时限动作或远离电厂的爱护，整定运确实是不考虑短路电 流衰减。（4 4） 系统振荡及发电机自启动电流、电压爱护装在双电源线路上，一样用整定值躲开振荡阻碍， 而不设振荡闭锁装置，以便简化爱护。关于振荡中心邻近的母线单电源出 线，当系统振荡可能拒动时，应当设低电压爱护装置，以保证线路故障可 靠切除。对应电动机

17、自启动可能造成后备爱护误动时，应从定值上躲开或 加低电压闭锁，以防止误动。2.22.2电流闭锁电压爱护 瞬时电流闭锁电压速断爱护：如果电源容量小、线路短、运行方式变 化大，或短线路带较大容量的变压器（即变压器电抗也小） ，经运算证明采 纳瞬时电流速断爱护或无选择性电流速断爱护不能保证足够的灵敏性时， 能够采纳瞬时电流闭锁电压速断爱护。这种爱护可用于 35KV35KV 线路。瞬时电流闭锁电压速断爱护装置接线只需把时刻继电器换成中间继电 器即可。这种爱护除用作单回线具有时限时期的爱护装置的瞬动段和作为 向降压变压器供电的单回线的主爱护外，也可与自动重合闸装置配合，构 成多段串联的放射式线路的主爱护

18、。（ 1 1）爱护装置电流元件、电压元件动作值的整定运算(2.(2.nva a.按在某一要紧运行方式下电流电压元件具有相同的爱护范畴整定瞬时电流闭锁电压速断爱护作为本线路的第一段时，为了使该爱护装 置在某一要紧运行方式下，具有较大的爱护范畴，爱护装置电流元件和电 压元件的动作值可按在该运行方式下具有相同的爱护范畴整定。作为电流元件的电流继电器一次动作电流为：|op.11)1)式中: :Xop73( Xs XoP)XLKe?Un-额定线电压；要紧运行方式下爱护安装处母线上的系统总电Xs抗;相应于电流元件及电压元件爱护范畴的线路；Xl被爱护线路的电抗；Krel 可靠系数，可取1.21.3。按照运算

19、出的动作电流值后，还应该按躲过电压回路发生断线时，被爱护线路的最大负荷电流ILo.max进行校验，因此一次动作电流I。p.1应满足关系 式XopK rel I Lo. maxIop.1 -Kr(2.2)(2.2)式中: :可靠系数，取1.21.3 ；返回系数，取0.85；ILo.max线路的最大负荷电流。构成电流元件的电流继电器动作电流运算式为:.KrelKstI Lo. maxIop.1 -KrKrelKr(2.3(2.3) )Kwi|o p.1lop.r -naKrelUop.1 Uop.r(2.(2.nv(2.4)(2.4)式中：|op.1爱护装置的一次动作电流; iLo.max流过被爱

20、护线路的最大负荷电流； 也器厂继.电器的动作电流。自启动时所引起的过负荷系数； 可靠系数，DL型继电器取1.2 ；Kwi -接线系数，对两相一继电器的差接方式Kwi取7 73 3，对两相两继电器不完全星形接线Kwi取1 1 ；继电器的返回系数，DL型继电器取0.85；式中: :KrelKrKstna 电流互感器的变比。在确定最大负荷电流时，必须选取实际可能显现的最严峻的运行方式 作为运算按照。当许多Kst据时，按照启动电流大小的不同情形可采纳综合 系数K 24来运算，现在不再考虑Krel和Kr。构成电压元件的电继压电器一次动作电压运算式为：Uo p.1 皿LKrel(2.(2.5 5）式中：K

21、rel 可靠系数，采纳1.21.3。构成电压元件的电压继电器动作电压运算式为：Uo p.1 A（ 2.62.6）KrelKrUop.r 如（2.72.7）nv式中：Uo p.1爱护装置的一次动作电压；U min 配电系统最低工作线电压； 继电器的动作电压；-可靠系数，取1.11.2 ； 继电器的返回系数；Uo p.rKrelKrnv电压互感器的变比。为了在最小运行电压下，当被爱护线路以外发生短路时，如果电压继 电器已动作，并能在短路被切除后被返回，从而在电动机自启动时保证本 爱护不误动作，构成电压元件的电压继电器一次动作电压还应该按下式校 验：U minUo p.i -（2.82.8）Krel

22、Kr式中： U min配电系统最低工作线电压；可靠系数，取1.11.2 ；Krel73|op.1( XLXT)Uo p.1Kr继电器的返回系数，DL型继电器取0.85。实际上用Uo P.1 0.7Un（ Un为电网额定线电压）即可满足动作电压的校验 的要求。b b.按保证电流元件具有足够灵敏性或按电流元件、电压元件具有相等 灵敏系数整定瞬时电流闭锁电压速断爱护作为供给一台变压器，或与自动重合闸配 合供两台变压器的单侧电源终端单回线路主爱护时，有以下两种整定方法。1 1）按保证电流元件具有足够灵敏性的条件整定电流元件与电压元件的一次动作电流、电压动作值为：I k.minIop.1 -Kse n(

23、2.9(2.9)Krel（2.102.10）式中：I（2）k.min 被爱护线路末端两相短路时，流经爱护装置的最小短路电流；Ksen-电流元件灵敏系数，取1.251.5 ；XL线路电抗；XT 变压器短路电抗，若为两台变压器时，取其并联电抗值；Krel 可靠系数，可取1.21.3。按上两式整定爱护装置的动作值，能够保证动作的选择性，因为当爱 护范畴以外短路，短路电流小于爱护装置电流元件一次动作电流时，电流 元件不动作。如果被爱护范畴以外短路，短路电流大于动作值，电流元件 会动作，但电压元件感受的残余电压将大于动作电压，因此电压元件不可 能动作，爱护也可不能无选择动作残余电压Uk在数值上等于73i

24、k （XL XT）。整套爱护装置的爱护范畴，取决于电流元件和电压元件的最小爱护范 畴中较小者。电压元件的灵敏系数按下式校验：最大运行方式下被爱护线路末端短路时，爱护安装处.maxI k.minU op.1- Ksen -I op.1U k. maxU k. min I k.minI op.1 -Uop.1（2.122.12）将（2.42.4）代入（2.52.5）(2)KrelUK .min I K. min爲(XL XT)|op.1图E2.12.1为求电流元件在两相短路时最小爱护范畴的电抗Xl.minXl.min的讲明厂f、XsI X图。在线路末端K KX点发生两相短路时，流过爱护装置电流元件

25、的短路电流-VI _举 rIk.miIk.mi卜正好等于动作电流lOp.1lOp.1。|（3）* k.minU op.1Ksen 1.25U k. max（2.112.11）U k. max J3xL|k.max 工式中:U k. max 的最大残余电压；I k.max最大运行方式下被爱护线路末端短路时，爱护安装处的最大短路电流；XL线路阻抗。2 2）按电流元件和电压元件灵敏系数相等的条件整定。如果按式（2.32.3）和（2.42.4）整定爱护装置的动作值，电压元件灵敏系数 不满足要求时，可按电流元件和电压元件最小灵敏系数相等的条件来选择爱 护装置的动作值。如此整定能够使经常运行的中间运行方式

26、得到较大的爱 护范畴，即：（2.132.13）求出Iop.1以后，电压元件的一次动作电压运算式为:U k. min I k. min Uop.1 -I op.1（2.142.14）瞬时电流闭锁电压速断爱护装置的爱护范畴与系统运行方式的关系分 析如下：（1 1 ）电流元件最小爱护范畴1图E2JE2J为求电流元件在两相短路时最小爱护范畴的电抗图2.12.1求电流元件最小爱护范畴的电抗XL.minXL.min(2.15(2.15)由式Iop.1 I(2)k.min 旦 _ -2 3( Xs. max Xli.m in).max(2.15(2.15)得：Un- Xs. max21。p.1UNUN -额

27、定线电压；XS.MAXXS.MAX 最小运行方式下，爱护装置安装处母线上系统最大综合电 抗。从式(2.162.16)可见，Xs.maxXs.max越大，则电流元件的最小爱护范畴的电抗Xli.minXli.min 越小。(2 2)电压元件最小爱护范畴图2.22.2为求电压元件最小爱护范畴的电抗IXU.minIXU.min的讲明图。爱护装置 安装处母线上感受的残余I I电压正好等于其电压元件的动作电压 Uop.1Uop.1。串联 回路中流过的电流， 任一电抗两端产生的电压降与其电抗大小成正比，Xli.min式中:(2.16(2.16)因此从图2.22.2能够列出:f rk.max图2.22.2求电

28、压元件最小爱护范畴的电抗 关系式：Xlu.minXlu.minUop.1Xlu . minUnXs. min Xlu. min(2.1(2.1U op.1Xlu. min -Xs. minU n Uop.17 7)(2.18(2.18)由式(2.172.17)可看出，Xs.minXs.min越小，则电压元件的最小爱护范畴的电 抗Xlu.minXlu.min也越小。综上分析可见，瞬时电流闭锁电压速断爱护并不能适应运行方式变化 较大的需要，因而许多地区在系统进展后不得不改用阻抗爱护。限时电流闭锁电压速断爱护：限时电流速断爱护与其相邻线路或设备 的速动爱护配合，在被爱护线路末端短路时，有时不能保证足

29、够的灵敏性如 相邻线路或设备为较短的线路或容量专门大的降压变压器(即变压器的短 路阻抗XTXT较小)，在这种情形下，可考虑选用限时电流闭锁电压速断爱 护，如图2.32.3所示。图2.32.3限时电流闭锁电压速断爱护接线图图2.32.3也能够省去两只电压继电器，而由电压继电器再启动一只中间继 电器，由此中间继电器的两对常开触点中的一对发断线信号，另一对常开 触点与电流继电器常开触点串接，构成限时电流闭锁电压速断爱护。（1 1）电流、电压元件的一次动作值为了保证动作上的选择性，爱护的电流元件和电压元件的动作值都需 要与下一段线路或变压器的速动爱护相配合。a.a.当下一级为变压器的速动爱护时，限时电

30、流闭锁电压速断爱护的电 流、电压整定运算当下一级为变压器的速动爱护时，电流元件均按被爱护线路末端短路 时，具有足够灵敏性的条件整定。现在电流元件应接在相电流上（即不采 纳两相电流差接线方式），以保证爱护的可靠动作和灵敏性。电流元件的整 定运算按式（2.32.3）进行，电压元件的整定运算按式（2.42.4）进行。当如此整 定电压元件的灵敏性不够时，则电流元件可按式（2.62.6）运算，电压元件可 按式（2.42.4）或式（2.72.7）运算。顺便指出，前面所述线路的瞬时电流闭锁电 压速断爱护靠与自动重合闸配合以补救无选择性动作，能快速切除瞬时性 故障，而限时电流闭锁电压速断爱护则是靠与延时配合以

31、保证选择性，两 者的要紧区不在此，应酌情选用。b.b. 当下一级线路上装有瞬时电流闭锁电压速断爱护时，限时电流闭锁电压速断爱护的电流、电压元件的整定运算电流元件一次电流淌作值按式（2.132.13）运算。电压元件一次电压动作值运算式为：.际。P.1XL U op.1Uop.1 -Keo式中：UOP.1UOP.1被爱护线路下一级爱护电压元件的一次电压动作值；KCOKCO 配合系数，取1.11.1；XLXL 线路电抗。（2 2）继电器动作值及爱护的灵敏性校验(2.14(2.14)运算。电压继电器的动作电压按式2.16)2.16) 验算。2.17)2.17) 或式(2.182.18)验算。当灵敏性不

32、满足KrelX=X L1 XL2=(0.4 11)(0.4a.a. 继电器的动作值运算 电流继电器的动作电流按式(2.152.15)运算。b.b. 电压元件的灵敏性按式( 电流元件的灵敏性须按式(要求时，可考虑与下一级线路第二段延时主爱护配合或改用距离爱护。关于35KV35KV单侧电源线路，一样采纳一段或两段电流速段或电流 速段或电压电流连锁速段爱护和过电流爱护。关于本线路采纳限时电流闭锁电压速段爱护作为主爱护，爱护整定如下：(1)(1)因为10KV10KV侧为变压器的速段爱护，因此当下一级为变压器的速动 爱护时，限时电流闭锁电压速段爱护的电流，电压整定运算如下：电流元件的整定运算： I k.

33、min 7 1lop.1=-= KA=5.7KAKsen 1.25电压元件的整定运算： Uop 1J3 |0P1(X+XT)7.1)=1.7Ud%UP27.5 372XT=/=16.31OOSN1OO 6.3Krel 取 1.25因此：Uop 1=亦亦 5.7 (1.7+16.3)=142KV1.25电压元件的灵敏度校验:Ksen= 归 二竺也=5.91.25满足要求。 Uk.max 24.1kV(2)(2)继电器的动作值及爱护的灵敏性校验电流继电器的动作值运算：|op.r= Kwi |op.1=1 57KA=57OAnv10电压继电器的动作值运算：Uop.1U op.r二 -nvK.1|op

34、.1=1 1.2 1.3 6300 *A=38.3A0.8 10 V3 37Ikr.minKserc-I op.r1.5满足要求。UminUop.1二 -Krel nv 因此：Uo p.r二聖 125=24.7KV1.2 100爱护的灵敏性校验同电压元件的灵敏校验已满足过电流爱护，过电流 爱护作为本线路的后备爱护。(3)(3)过电流的动作电流运算公式：Krel Kst I l.maxlop.仁-,Kwi|op.r= -nv 因此：(4)(4)灵敏度校验:3 3 35KV35KV线路后备爱护选择与整定(1)(1)后备爱护选择按照3 3110KV110KV电网继电爱护装置运行整定规程(DL/T58

35、4(DL/T584 95)95),本设 计35/10KV35/10KV系统为双电源35KV35KV单母线分段接线，10KV10KV侧单母线分段接线， 所接负荷多为化工型，属一二类负荷居多。关于本设计35KV35KV单侧电源线路，一样采纳一段或两段电流速段或电流速段或电压电流连锁速段爱护和 过电流爱护，而关于本线路采纳限时电流闭锁电压速段爱护作为主爱护， 过电流爱护作为本线路的后备爱护。(2)(2)后备爱护整定配电系统发生短路时，最要紧的特点之一确实是在大多数情形下线路 中的电流将大大地增加。过电流爱护装置确实是按照这一特点构成的。当 流经爱护的电流超过整定值时，爱护动作，使线路断路器跳闸。反应

36、短路 电流常用过电流继电器或通过微机爱护判定，过电流爱护接在被爱护线路 的电流互感器二次电流回路中。图3.13.1所示为单侧电源放射式单回线路，每 段线路(或电力设备)的断路器和过电流爱护装在该段线路(或电力设备) 靠近电源侧的一端，作为线路本身发生短路故障时的主爱护，并作为下一III4I级线路的后备爱护。图3 3. .1 1所示I I 的选择性，是靠时限配合保证的源放射式配电系统中的过电流爱护i?t34斗斗t4Is(3.1(3.1)图3.13.1单侧电源放射式配电系统中的过电流爱护(a a)爱护装置配置图；(b b)按阶梯原则选择的时限图1 1、2 2、3 3、4 4定时限过电流爱护装置图通

37、常过电流爱护的时限特性分以下两种：a a定时限特性当短路电流大于爱护装置的启动电流时，爱护装置动作。爱护装置的 动作时限是固定的，与短路电流的大小无关。爱护的这种特性称为定时限 特性。b.b.反时限特性当短路电流较爱护装置的动作电流大得不多时，爱护装置的动作时限 与短路电流的大小成反比。然而在短路电流专门大的情形下，爱护装置的 动作时限受短路电流大小的阻碍专门小，甚至完全不受短路电流大小的阻 碍。爱护装置的时限大小是从用户至电源逐级增长的，即t1f t2f t3f t4 ；为了保证爱护动作的选择性，每个时限之间应有一定的时刻间隔，用时限时 期表示，即t2 t3 t23t如此构成的时限特性称为阶

38、梯时限特性。按时期时限特性选择爱护动 作时限的这种时限选择原则叫阶梯原则。当k2k2点发生短路时，爱护装置4 4较其他爱护装置先动作而切除故障线路；爱护装置1 1、2 2、3 3在短路故障切除后赶忙返回。同理，当k1k1点短路时，爱护装置3 3动作于跳闸，而爱护装 置1 1、2 2均不跳闸，只有当它们的下一级爱护装置或断路器拒动时才动作。爱护装置的动作电流：过电流爱护装置的动作电流运算公式为I L0 .maxIop.1 -KrKwi|o p.1I op.r -na式中:两相3.23.2仅示出定时限特性的两相两继电器瞬断及过电流爱护的接线图图中速断爱护和过电流爱护部分各有两I op.1 -爱护装

39、置一次动作电流；|Lo. max-流经被爱护线路的最大负荷电流；I op.r -继电器的动作电流；Krel-可靠系数，DLDL型继电器取1.21.2, GLGL型继电器取1.31.3；Kst-自启动时所引起的过负荷系数，按照运算、试验或实际数据确定;Kwi-接线系数，对两相一继电器的差接方式 Kwi=7=75，对两 相两继电器不完全星形接线Kwi =1=1 ；Kr-继电器的返回系数，DLDL型继电器取0.850.85, GLGL 1111、2 21 1型继电器取0.850.85，GLGL 1515、2525型继电器取0.80.8；na-电流互感器的变比。在确定最大负荷电流时，必须选取实际可能显

40、现的最严峻运行方式作 为运算按照。当许多Kst据时，按照启动电流大小的不同情形可采纳综合系 数K=2K=24 4来运算，现在不再考虑Krel和Kr。过电流爱护的接线方式和灵敏性校验：接线方式有3 3种: :三相星形接线方式这种接线方式应用在非直截了当接 地系统，要紧有以下缺点：需要三个电流互感器和三个继电器，元件多， 接线复杂，费用较贵。用在平行线路时，如爱护的动作时刻相同，发生不 同线路的两点接地故障时，动作切除两线路的机会为 100%100%，降低了供电的 可靠性。由于以上缘故，三相星形接线方式在非直截了当接地系统过电流爱护 中用的较少 时电流速两只电流继电器分不接在：A A、|c c两相

41、电流互感器的二次回路中Q I过流部分 个电流继电器的触点并町因此，+任一个电流继电器启动后都能够接通尸 刻继电器|KT的线圈，启动时刻继电器去跳闸。丄 - -图3.23.2两相两继电器式瞬时电流速断及过电流爱护接线图至信联系的网络中，所有元件的爱样装在FA两相差电流的接线方式两相差继电器的过电流爱护如图 接线方式由两个电流互感器和一个电流继电器组成，电流互感器也应与两 相上，发生不同相两点接地时，爱I_护装置的动作情形分析同两相不完全星形接线方式。T 3.33.3所示。这种.感相不完全星形接线方式样，装在同名通常时刻继电器KTKT的触点容量较大，能够直截了当跳闸，而不需另外 装设触点容量较大的

42、中间继电器。这种接线方式，一样均装在A A、C C相上，构成不完全星形接线，可爱护 各种相间短路。能够证明当发生不同线路两点接地，同时断开两回线路的 机会较少，因而两相不完全星形接线方式成为非直截了当接地系统最广泛 应用的接线方式。如果各线路采纳的是电流互感器不装设在同名相上的不完全星形接线 方式的爱护装置，能够证明：当发生不同相两点接地短路时，有1/61/6机会两 套爱护装置均不动作，因而造成越级跳闸，扩大停电范畴，这是不承诺的。 在爱护装置动作时刻相同的平行线路上发生不同相两点接地时，工作情形 最差，除1/61/6机会越级跳闸外，还有1/21/2机会同时切除两回线路，仅有1/31/3 机会

43、有选择性地切除一回线路。从而得出以下结论：在有电的直截了护装置为两相两继电器接线时，帀个电流互感器均装设在同名相上，且一- -t tn n 相上两相差电流图3.33.3过电流爱护装置的两相差继电器式接线图这种接线方式的要紧缺点是各种故障爱护的灵敏性不同，必须按最坏 的情形校验灵敏性。该接线方式尽管接线简单，使用设备少，但节约投资 不多。由于节约投资不多，还降低了爱护的灵敏性，故这种接线方式较少 使用。灵敏性校验因过电流爱护作为相邻线路或设备的后备爱护，故其灵敏性应按相邻 线路或设备末端发生故障时进行校验。(3.3(3.3)式中:用最小运行方式，两相短路时爱护装置二次电流来运算爱护的灵敏系 数，

44、运算式为：I k.r. minK sen -|op.r（3.23.2）式中：|k.r.min-最小运行方式下相邻线路或设备末端两相短路时，流过继电器的最小电流；lop. 一继电器的动作电流，由式求出。用爱护装置一次电流来运算爱护的灵敏性系数，运算式为：K（2） K I k.minK sen Ksen.re -|op.1Ksen.re -两相短路相对灵敏系数，取本接线方式下的最小值；IIk. min -系统最小运行方式下相邻线路或设备末端三相短路电流值;lop.i-爱护装置的一次动作电流，由式（3.33.3）求出。过电流爱护的时限选择原则：从过电流爱护原理可知，爱护装置的时限按阶梯式原则整定，即

45、上一级爱护时限比下一级各回路中最长的爱护时限大一时限时期t，对第n n级爱护装置可用通用式表示为：tn t（n 1）tntn 与本级及下级断路器的型式、爱护回路所采纳继电器型式以及误差 等有关。一样当第n n级用DLDL型继电器构成定时限爱护时，tn取0.5S0.5S；当用GLGL型继电器构成反时限爱护时，由于继电器在下级短路切除后惯性误差 大怕引起本级误跳闸，故取tn为0.7s0.7s；当采纳微机型爱护时可取0.3SO0.3SO其中n n表示配电系统中任意一级爱护的顺序号。过电流爱护作为本线路的后备爱护及相邻线路的远后备过电流的动作电流运算公式：Krel Kst I l.maxI op.仁-

46、Kr代入数据得：,.1.2 1.3 6300 2 Iop .仁F A=165.8A1.85 V3 37K sen =远近后备爱护灵敏度按爱护本线路末端短路进行校验，灵敏系数不小于1.21.2。L .Ksen=S 1.21 op.1满足要求。灵敏度校验： 近后备爱护灵敏度按爱护本线路末端短路进行校验，灵敏系数不小于1.31.3。1.3满足要求。1 op.14 4 35KV35KV 线路三相一次重合闸针对该 35KV35KV 输电线路的特点，由于其采纳架空钢芯铝绞线，更 易受到瞬时性故障的阻碍，因此必须采纳线路三相一次重合闸装置。电力系统的运行体会表明，架空线路故障大差不多上“瞬时性”的， 例如，

47、由雷电引起的绝缘子表面闪络，大风引起的碰线，通过鸟类以及树 枝等物掉落在导线上引起的短路等，在线路被继电爱护迅速断开以后，电 弧即行熄灭，外界物体 （如树枝，鸟类等 ）也被电弧烧掉而消逝，短路即自行 消逝。现在，如果把断开的线路断路器再合上，就能够复原正常的供电， 因此，称这类故障是“瞬时性故障” 。除此之外，也有“永久性故障” ，例 如由于线路倒杆，断线，绝缘子击穿或损坏等引起的故障，在线路被断开 以后，它们仍旧存在。这时，即使再合上电源，由于故障依旧存在，线路 还要被继电爱护再次断开，因而就不能复原正常的供电。由于送电线路上的故障具有以上的性质，因此，在线路被断开以后再 进行一次合闸就有可

48、能大大提升供电的可靠性。由运行人员手动进行合闸， 因此也能够实现上述作用，但由于停电时刻过长，用户电动机多数差不多 停转，因此，其成效就不明显。为此在电力系统中采纳厂自动重合闸 （缩写 为 ZCHZCH） ，即当断路器跳闸之后，能够自动地将断路重视新合闸的装置。在 线路上装设重合闸以后，由于它并不能够判定是瞬时性故障依旧永久性故 障，因此，在重合以后可能成功 （指复原供电不再断开 ），也可能不成功。用 重合成功的次数与总动作次数之比来表示重合闸的成功率，按照运行资料 的统汁，成功率一样在6060%9090%之间。关于重合闸的经济效益，应该用无重合闸时，因停电而造成的国民经 济缺失来衡量。由于重

49、合闸装置本身的投资专门低，工作可靠，因此，在 电力系统中获得了广泛的应用。三相一次重合闸动作过程： 当爱护发出跳闸命令后起动重合闸，开关位置分开后，重合闸按照预 先整定方式在检定时刻内开始检测合闸条件是否满足；如果满足合闸条件， 经重合闸延时时刻后，发出合闸命令，开关位置接点变位后，延时 100ms100ms 返回，并给出“重合闸动作”信号。发出合闸命令 1S1S 后，开关位置接点没 有变位，则合闸命令返回，发出“开关拒动”信号。如果在检定时刻内合 闸条件不满足，装置将发出“检定失败”信号，不在进行重合。重合闸动 作的间隔时刻为 24S24S。5 5线路及变压器防雷爱护本设计输电线路为架空钢芯

50、铝绞线，且由原始资料知该地区的雷电日 为23.323.3日/ /年，介于少雷区和多雷区之间。为了预防和限制雷电的危害，必 须采取一系列防雷措施。(1)(1)线路防雷爱护a a直击雷爱护输电线路直击雷爱护目前最重要和最有效的措施仍是装设避雷线。规 程规定，3535110KV110KV架空线路，如果未沿全线架设避雷线，则应在距变电 所1 12Km2Km的进线段架设避雷线，其爱护角宜不超过 2020,最大不应超过 3030。b.b.感应雷及雷电侵入波爱护为了防止感应雷以及雷电侵入波对变电所设备绝缘造成击穿损坏，应 采取措施减少近区雷击闪络，幸免显现过分强烈的感应雷过电压，并合理 配置避雷器，使雷电侵

51、入波通过避雷器对地放电，将能量泄放掉，如此就 不致对电气设备的绝缘造成威逼。(2)(2)变电所母线防雷爱护规程规定，35KV35KV及以上变电所具有架空进线的每组母线上都要装设避田器。(3)(3)变压器防雷爱护35KV35KV变压器其高低压侧均应装设避雷器，以防止低压侧雷电侵入波击 穿高压侧绝缘。避雷器应尽量靠近变压器，其与主变的电气距离应按表中 规定：表5.15.1避雷器与主变的电气距离雷雨经常运行的进线路数1234及以上最大电气距离(m)15202530一旦雷电过电压造成线路绝缘击穿闪络，引起工频电弧从而导致继电 爱护动作跳闸，则需要靠自动重合闸动作复原供电。6 6 微机爱护6.16.1

52、微机爱护的软硬件组成6.1.16.1.1 微机爱护的特点 微机爱护充分利用了运算机技术上的两个明显优势：高速的运算能力 和完备的存贮经历能力，以及采纳大规模集成电路和成熟的数据采集， A/A/ D D 模数变换、数字滤波和抗干扰措施等技术，使其在速动性、可靠性方面 均优于以往传统的常规爱护，而显示了强大生命力，与传统的继电爱护相 比，微机爱护有许多优点，其要紧特点如下：(1)改善和提升继电爱护的动作特点和性能，正确动作率高。要紧表 现在能得到常规爱护不易获得的特性；其专门强的经历力能更好地实现故 障重量爱护；可引进自动操纵、新的数学理论和技术，如自适应、状态推 测、模糊操纵及人工神经网络等，其

53、运行正确率专门高，已在运行实践中 得到证明。(2)能够方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等，能够方 便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。(3)工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用，制造容易统一标准；装 置体积小，减少了盘位数量；功耗低。(4)可靠性容易提升。体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波 动、使用年限的阻碍，不易受元件更换的阻碍；且自检和巡检能力强，可 用软件方法检测要紧元件、部件的工况以及功能软件本身。(5)使用灵活方便，人机界面越来越友好。其爱护调试也更方便，从 而缩短修理时刻；同时依据运行体会，在现场可通过软件方法改变特性、 结构。(6)能够进行

54、远方监控。微机爱护装置具有串行通信功能，与变电所 微机监控系统的通信联络使微机爱护具有远方监控特性。6.1.26.1.2 微机爱护装置硬件结构 微机继电爱护的要紧部分是微机，因此，除微机本体外，还必须配自 电力系统向运算机输入有关信息的输入接口和运算机向电力系统输出操纵开关量输入打印机显示器开关量输出信息的输出接口采集此外运算机还要输入有关运算和操作程序，触摸按出记录 信息，以供运行人员进行分析事故，即运算机还必须有人机联系部分。微机爱护装置硬件系统如图6.1.1所 括以下几部分。继电器图6.1微机爱护硬件示意框图(1)(1) 模拟量输入系统由于微机系统是一种数字电路设备，只能识不数字量，因此

55、就需要今 后自TA,TVTA,TV的电流，电压这一类模拟信号转换为相应的微机系统能同意的 数字信号。(2)(2) 微机系统微机系统是微机爱护装置的核心，一样包括：微处理器，只读储备器， 随机存取储备器以及定时器，“看门狗”等。微机系统用来分析运算电力系 统的有关电量和判定系统是否发生故障，然后决定是否发生跳闸信号。(3)(3) 开关量输入/ /输出系统开关量输入/ /输出回路由若干个并行接口适配器、光电隔离器件及有触 点的中间继电器等组成。(4 4)人机对话接口回路该回路要紧功能用于人机对话，如调试、定值整定、工作方式设定、 动作行为记录、与系统通信等。人机对话接口回路要紧包括打印、显示、 键

56、盘及信号灯、音响或语音告警等。(5 5)电源微机爱护的电源是一套微机爱护装置的重要组成部分。通常采纳逆变 稳压电源，一样集成电路芯片的工作电压为 5V,5V,而数据采集系统的芯片通常 需要双极性的士 15V15V或士 12V12V工作电压，继电器回路则需要 24V24V电压。6.1.36.1.3微机爱护的软件组成微机爱护系统的软件分为接口软件和爱护软件两大部分。(1)接口软件接口软件是指人机接口部分的软件，其程序可分为监控程序和运行程 序。调试方式下的执行监控程序，运行方式下执行运行程序。由接口面板 上的工作方式或显示器上显示的菜单选择执行哪一部分程序。监控程序要紧确实是键盘命令处理程序，是为

57、接口插件及各 CPUCPU 爱护 插件进行调剂和整定而设置的程序。接口的运行程序由主程序和定时中断服务程序构成。主程序只要完成 巡检，键盘扫描和处理，及故障信息的排列和打印。定时中断服务程序包 括软件时钟程序，以硬件时钟操纵并同步各插件 CPUCPU 的软时钟，检测各插 件启动元件是否动作的检测启动程序。（2 2）爱护软件的配置各爱护软件的 CPUCPU 插件的爱护软件配置为主程序和中断服务程序。主 程序通常由三个差不多模块：初始化和自检循环模块，爱护逻辑判定模块 和跳闸模块，故障处理模块。关于不同原理的爱护，一样而言，前后两个 模块差不多相同，而爱护逻辑判定模块就随不同的爱护装置而相差甚远。

58、中断服务程序一样包括定时采样中断服务程序和串行口通信中断服务 程序。在不同的爱护装置中，采样算法有些不同或因爱护装置有些专门要 求，使得采样中断服务程序部分也不尽相同。不同爱护的通信规约不同， 也造成程序的专门大差异。软件爱护一样都有三种工作状态：运行，调试和不对应状态。不同状 态时程序流程也就不相同。有的爱护没有不对应状态，只有运行状态和调 试两种工作状态。6.26.2 微机爱护的算法 因为微机爱护的算法比较繁琐，考虑到自己所学知识的有限和此次设 计的要求，在那个地点对微机爱护的算法就只做大致的了解，不具体分析 了，期望老师能够谅解。但微机爱护的算法对以后工作来讲依旧专门重要 的，因此在以后

59、的自学和工作中依旧会重点学习和钻研的。微机爱护是用数学运算方法实现故障量的分析，测量，和判定的。而 运算的基础是若干个离散的，量化了的数字采样序列。因此，微机爱护的 一个差不多咨询题是查找适当的离散运算方法，使运算结果的精度能满足 工程要求。微机爱护装置按照模数转换器提供的输入电气量的采样数据进 行分析，运算和判定，以实现各种继电爱护功能的方法称为算法。按算法的目标可分为两大类：一类是按照输入电气量的若干点采样值 通过数学式或方程式运算出爱护所反应的量值，然后与给定值进行比较。 另一类算法，他是直截了当仿照模拟型爱护的实现方法，按照动作方程来 判定是否在动作区内，而不运算具体的数值。尽管这种算

60、法所依循的原理 和常规的模拟型爱护相同，但通过运算机所特有的数学处理和逻辑运算， 能够使某些爱护的性能有明显提升。例如，为实现距离爱护，可按照电压 和电流的采样值计数出复阻抗的模和幅角或阻抗的电阻和电抗重量，然后 同给定的阻抗动作区进行比较。这一类爱护利用了微机能进行数值运算的 特点，从而实现许多常规爱护无法实现的功能。这种数字式距离爱护的动 作特性的形状能够专门灵活，不像常规爱护的动作特性形状决定于一定的 动作方程。继电爱护的类型专门多，然而，不论哪一类爱护的算法，其核 心咨询题归结到底是算出可表征被爱护对象运行特点的物理量。如电流和 电压的有效值相位，阻抗等，或者算出他们的序重量，基波重量