电力系统继电保护课程

1、电力系统继电保护课程设计 电 力 系 统 继 电 保 护 原 理 课 程 设 计 作者姓名 学 号 指导教师 所在院系 专业班级 目录第一章 绪论 2第1.1节 电力系统继电保护概论 2第1.2节 继电保护的构成与分类3第二章 数据分析 3第2.1节 数据的分析和整理 3第2.2节 继电保护的作用. 4第2.3节 计算系统中个原元件主要参数 4第2.4节 节元件参数一览表 5第2.5节 输电线路pt和ct的选择 10第三章 短路电流计算 11第3.1节 短路计算的目的规定和步骤 11 第3.2节 运行方式的确定 11第3.3节 短路电流周期计算 12第四章 电力网电流保护整定和灵敏度检验 23

2、第4.1节 对继电保护装置的基本要求23第4.2节 电流保护整定计算 24第五章 电力网相间距离保护整定计算与灵敏度检验29第5.1节 继电保护的基本要求29第5.2节 距离保护整定计算30第六章 电力网零序继电保护整定计算35第6.1节 概述35第6.2节 零序电流保护整定计算36第6.3节 零序接地距离保护38第七章 高频保护的整定40第八章 自动重合闸装置的配置43第7.1节 自动重合闸的作用和要求43第7.2节 自动重合闸的配置43附录 44参考文献 48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，

3、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。继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。继电保护技术是一个完整的电力技术理论体系。它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计与继电保护运行及维护等技术构成。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

4、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

5、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

6、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。1.1.5继电保护的基本原理为了完成上述第一个任务，继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保

7、护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。 电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是： （1）电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。 （2）电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。 （3）电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为6085，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180+(6085)。 （

8、4）测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。 不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。第1.2节 继电保护的构成与分类1.2.1 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，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

9、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。1.2.2 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

10、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。 第二章 数据分析第2.1节 数据的分析和整理电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。但是，电力系统的组成元件数量多，

11、结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。故障中最常见，危害最大的是各种型式的短路。为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全监控系统，它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施控制。这样才能更进一步地确保电力系统的安全运行。本次设计按照设计要求对原始数据进入分析整理可知：本次设计按照设计要求对原始数据进入分析整理可知：本次设计包括两个发电厂和三个变电站，两个220kv的变电所之间采用了双回架空线联接，220kv系统视作无限容量系统，其内阻抗为零。 第2.2节 继电保护的作用继电保护装置，就是指能反应电力系统

12、中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：（1） 当电力系统中发生短路故障时，继电保护能自动地、迅速地和有选择性地动作，使断路器跳闸，将故障元件从电力系统中切除，以系统无故障的部分迅速恢复正常运行，并使故障的设备或线路免于继续遭受破坏。（2）当电气设备出现不正常运行情况时，根据不正常运行情况的种类和设备运行维护条件，继电保护装置则发出信号，以便由值班人员及时处理，或由装置自动进行调整。由此可见，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，最大限度地保证向用户安全供电。在现代的电力系 统中，如果没有专门的

13、继电保护装置，要想维持系统的正常运行是根本不可能的。第2.3节 计算系统中个原元件主要参数2.3.1标幺值参数计算需要用到标幺值或有名值，在实际的电力系统中，各元件的电抗表示方法不统一，基值也不一样。如发电机电抗，厂家给出的是以发电机额定容量和额定电压为基值的标幺电抗xd（%）；而输电线路电抗，通常是用有名值。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

14、率的基准值分别为、和时,相应的标幺值为 （2-1） （2-2） （2-3） （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；但习惯上多先选定和。这样电力系统主要涉及三相短路的, 可得: （2-5） （2-6）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。通常多选为额定电压或平均额定电压。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。2.3.

15、2标幺值的归算 精确的计算法，再标幺值归算中，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。近似计算：标幺值计算的近似归算也是用平均额定电行计算。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。第2.4节 元件参数一览表（1）变压器参数的有名值由书中可知，短路电

16、抗标幺值等于短路电压；1.变压器t1：由表1-1-1的参数表可得 由上面方程可得，有名值： 2.变压器t2由表1-1-1的参数表可得由上面方程可得，有名值：3.变压器t3由表1-1-1的参数表可得由上面方程可得, , 有名值：（2）线路参数的有名值计算线路采用钢芯铝绞线，等边三角形排列线间距离d=6m。因此可得互几何间距自几何间距；在此取由表1-1-2线路参数表可得线路参数的有名值线路t1t2(l1/l2)：线路电抗：线路电阻取：线路电纳：线路总阻抗：线路总电纳：线路t1t3(l3)： 线路电抗：线路电阻取：线路电纳：线路总阻抗：线路总电纳：线路t2t3(l4)：线路电抗：线路电阻取：线路电纳

17、：线路总阻抗：线路总电纳：（3）标幺值的计算基准值选择：vb(i)=220kv；vb(ii)=110kv；vb(iii)=38.5kv；sb=120mva；线路阻抗基准值：变压器标幺值计算：变压器t1：；变压器t2：；变压器t3：；线路标幺值计算：正序电阻：同理：；正序电抗：同理：；负序电阻：；负序电抗：；零序电阻：；零序电抗：；变压器的选择变压器参数表变压器序号型号接线方式档位(kv)短路阻抗（%）空载损耗（kw）负载损耗(kw)声级t1osfps9120/220yn/yn0/d-11220/110/38.5h-m12145628865h-l 2224m-l 79t2osfs950/220y

18、n/yn0/d-11220/110/38.5h-m12143014465h-l 2224m-l 79t331.5/110yn/yn0/d-11110/38.5/11h-m10.54015860/65h-l1718m-l6.5变压器阻抗计算表序号容量（mva/kv）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()导纳gt()t1120/220ynyn0d11uk-（%）= 14uk-（%）= -1uk-（%）= 90.14-0.010.0956.467-4.00336.31.157t250/220ynyn0d11uk-（%）= 14uk-（%）= -1uk-（%）= 90.336

19、-0.0240.216135-9.6887.120.6198t331.5/110ynyn0d11uk-（%）= 10.75uk-（%）= -0.25uk-（%）= 6.750.41-0.0010.25741.294-0.96025.9290.8264（2）线路选择钢芯铝绞线，三相线等边三角形排列线路参数表线路序号型号/长度（km）结构根数/直径（mm）计算截面(mm2)外径（mm）直流电阻不大于/km计算拉断力n计算重量kg/km交货长度不小于mt1t2（l1/l2）lgj-240/50150 km铝30/3.2铝241.2722.400.119810210011082000钢7/3.2钢56

20、.30t1t3(l3)lgj-185/30100 km铝26/2.98铝181.3418.880.159264320732.62000钢7/2.32钢29.59t2t3(l4)lgj-150/2580 km铝26/2.70铝148.8617.100.193954110601.62000钢7/2.10钢24.25线路计算表线路名称长度/km正、负序电抗（标幺值）正、负序电抗（有名值）零序电抗（标幺值）线路导纳(s)t1-t21500.178+j0.59917.97+j60.360.624+j2.097 4.167t1-t31000.158 +j0.4115.92+j41.31 0.553+j1.

21、4342.704t2-t3800.154+j0.33315.51+j33.54 0.538+j1.1642.1304第2.5节 输电线路pt和ct的选择2.5.1 电流互感器的作用电流互感器将高压回路中的电流变换为低压回路中的小电流，并将高压回路与低压回路隔离，使他们之间不存在电的直接关系。额定的情况下，电流互感器的二次侧电流取为5a，这样可使继电保护装置和其它二次回路的设计制造标准化。继电保护装置和其它二次回路设备工作于低电压和小电流，不仅使造价降低，维护方便，而且也保证了运行人员的安全。注意：电流互感器二次回路必须有一点接地，否则当一，二次击穿时，造成威胁人身和设备的安全。（2）电流互感器

22、的选择和配置（1）型号：电流互感器的型号应根据作用环境条件与产品情况选择。（2）一次电压：ug=unug-电流互感器安装处一次回路工作电压un-电流互感器的额定电压（3）一次回路电流：i1nigmaxigmax电流互感器安装处一次回路最大电流i1n电流互感器一次侧额定电流。（4）准确等级：用于保护装置为0.5级，用于仪表可适当提高。 （5）二次负荷：s2sns2-电流互感器二次负荷sn-电流互感器额定负荷（6）线路上ct的选择：ct选择原则:采用最大极限电流选择选择结果如下表所示：ct选择结果 线路名称长度（km）最大工作电流（a）工作电压（kv）ct型号变比t1t215057.28110lc

23、w110100:5t1t3100 228.63110lcw110300:5t2t380 177.8110lcw110200:5 （3）电压互感器的作用电压互感器的作用是将一次侧高电压成比例的变换为较低的电压，实现了二次系统与一次系统的隔离，保证了工作人员的安全。电压互感器二次侧电压通常为100v,这样可以做到测量仪表及继电器的小型化和标准化。（4）电压互感器的配置原则(1)型式：电压互感器的型式应根据使用条件选择，在需要检查与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三绕组的单相互感器组。(2)一次电压的波动范围：1.1unu10.9un(3)二次电压：100v(4)准确等级：电

24、压互感器应在哪一准确度等级下工作，需根据接入的测量仪表.继电器与自动装置及设备对准确等级的要求来确定。(5)二次负荷：s2sn输电线路上pt变比的选择结果：110kv侧pt选择 型号jcc-110 变比110000/:100/:100第三章 短路电流计算第3.1节 短路计算的目的 规定和步骤3.1.1短路电流计算的目的：（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需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短

25、路电流有效值，用以效验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值，计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验着被的热稳定；计算短路电流计算冲击值，用以校验设备动稳定。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也叙用短路电流。针对本次设计，短路电流计算的主要目的是：继电保护的配置和整定。3.1.2 短路电流计算步骤（1）选择计算短路点。（2）画等值网络（次暂态网络）图：首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗xd。选取基准电容sb和

26、基准电压ub（一般去各级的平均电压）。将各元件电抗换算为同一基准的标幺电抗。绘出等值网络图，并将个元件电抗统一编号。（3）化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出个电源与短路点之间的电抗，即转移电抗x nd。（4）求计算电抗xjs。（5）计算无限大容（或xjs3）的电源供给的短路电流周期分量。（6）计算短路电流周期分量有名值和短路容量。（7）绘制短路电流计算结果表。第3.2节 运行方式的确定计算短路电流时，运行方式的确定非常重要，它关系到所选保护是否经济合理、简单可靠，以及是否能满足灵敏度要求等一系列问题。保护的运行方式是以通过保

27、护的短路电流的大小来区分的。某保护的最大（小）运行方式是指在某一点短路时通过该保护装置的短路电流最大（小）的运行方式。（1） 最大运行方式根据系统最大负荷的需要，电力系统中的发点设备都投入运行或大部分投入运行，以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。它是指供电系统中的发电机，变压器，并联线路全投入的运行方式。系统在最大运行方式工作的时候，等值阻抗最小，短路电流最大，发电机容量最大。（2） 最小运行方式根据系统最小负荷投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少分接地的运行方式称为最小运行方式，对继电保护来说是短路时通过保护的部短路电流最小的运行方式。它是指供电系统中的发电机，

28、变压器，并联线路部分投入的运行方式。系统在最小运行方式下工作的时候，应该满足等值阻抗最大，短路电流最小，发电机容量最小的条件。（3） 运行方式确定通常都是根据最大运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，在其它运行方式下也一定能保证选择性，灵敏度的校验应在最小运行方式下进行，因为只要在最小运行方式下灵敏度满足要求，在其它运行方式下也一定能满足要求。由于本系统比较简单且为了简便，本次设计我们只采用一种运行方式。但是在实际的设计当中确定运行方式的选择是很重要的。第3.3节 短路电流周期计算3.3.1 参数换算及绘制标幺阻抗图在实际电力系统接线中，各元件的电抗表示方法不统一，基值也不一样。如发电机电

29、抗，厂家给出的是以发电机额定容量sn和额定电压un为基值的标幺电抗值xd；变压器的电抗，厂家给出的是短路电压百分值ud(%);而输电线路的电抗，通常是用有名值表示的。为此，短路计算的第一步是将各元件电抗换算为同一的标幺电抗。3.3.2 网络的等值变换与简化（1）分布系数法对于具有几个电源支路并联，有经一公共支路连到短路点的网络，欲求个电源与短路点之间的转移电抗，则使用分布系数答较为简便。即将个电源供出的短路电流im与短路点总短路电流id之比值，分别称为个电源支路的分布系数，用下式表示： cm=im/id (m=1，2，n) 由于所有电源支路分布系数之和等于1，所以分布系数又可用电抗表示为： c

30、m=xn/xm式中 xn为n个电源支路的并联电抗（不包括公共支路电抗）； xm为各电源支路电抗。对于任一电源m与短路点d之间的转移电抗则可用下式求出： xmd=x/cm (m=1，2，n)式中 x各电源到短路点之间的总电抗（包括公共支路）。3.3.3计算过程短路电流的计算系统接线图k1点短路电流的计算：正序等值网络图：将等值网络图化简：；负序等值网络图：负序等值网络图简化：零序等值网络图：零序等值网络图简化：k1点三相短路时的短路电流： 总的短路电流;变压器t1流过的电流流过l1线路的电流流过l2线路的电流流过l3线路的电流流过l4线路的电流变压器t2流过的电流k1点两相短路时的短路电流：总的

31、短路电流变压器t1流过的电流流过l1线路的电流流过l2线路的电流流过l3线路的电流流过l4线路的电流变压器t2流过的电流k1点单相接地短路时的零序短路电流：总的零序短路电流流过l1线路的零序电流流过l2线路的零序电流流过l3线路的零序电流流过l4线路的零序电流k1点两相接地短路时的零序短路电流：总的零序短路电流流过l1线路的零序电流流过l2线路的零序电流流过l3线路的零序电流流过l4线路的零序电流k2点短路电流的计算：正序等值网络图：将等值网络图化简：；负序等值网络图：负序等值网络图简化：零序等值网络图：零序等值网络图简化：k2点三相短路时的短路电流总的短路电流变压器t1流过的电流流过l1线路

32、的电流流过l2线路的电流流过l3线路的电流流过l4线路的电流变压器t2流过的电流k2点两相短路时的短路电流总的短路电流变压器t1流过的电流流过l1线路的电流流过l2线路的电流流过l3线路的电流流过l4线路的电流变压器t2流过的电流k2点单相接地短路时的零序短路电流总的零序短路电流流过l1线路的零序电流流过l2线路的零序电流流过l3线路的零序电流流过l4线路的零序电流k2点两相接地短路时的零序短路电流：总的零序短路电流流过l1线路的零序电流流过l2线路的零序电流流过l3线路的零序电流流过l4线路的零序电流k3点短路电流的计算：正序等值网络图：将等值网络图化简：；负序等值网络图：负序等值网络图简化

33、：零序等值网络图：零序等值网络图简化：k3点三相短路时的短路电流总的短路电流变压器t1流过的电流流过l1线路的电流流过l2线路的电流流过l3线路的电流流过l4线路的电流变压器t2流过的电流k3点两相短路时的短路电流总的短路电流变压器t1流过的电流流过l1线路的电流流过l2线路的电流流过l3线路的电流流过l4线路的电流变压器t2流过的电流k3点单相接地短路时的零序短路电流总的零序短路电流流过l1线路的零序电流流过l2线路的零序电流流过l3线路的零序电流流过l4线路的零序电流k3点两相接地短路时的零序短路电流：总的零序短路电流流过l1线路的零序电流流过l2线路的零序电流流过l3线路的零序电流流过l

34、4线路的零序电流(1) 各点短路时等效值计算结果各点短路时等效值计算结果短路点等效电压正序电抗负序电抗零序电抗k1k2k3(2) 三相短路电流计算结果三相短路电流计算结果短路点k1k2k3短路电流流过t1电流流过l1电流流过l2电流流过l3电流流过l4电流流过t2电流(3) 两相短路电流计算结果两相短路电流计算结果短路点k1k2k3短路电流流过t1电流流过l1电流流过l2电流流过l3电流流过l4电流流过t2电流(4) 单相接地短路时的零序短路电流单相接地短路时的零序短路电流计算结果短路点k1k2k3短路电流流过l1电流流过l2电流流过l3电流流过l4电流(5) 两相接地短路时的零序短路电流两相

35、接地短路时的零序短路电流计算结果短路点k1k2k3短路电流流过l1电流流过l2电流流过l3电流流过l4电流第四章 电力网电流保护整定和灵敏度检验第4.1节 对继电保护装置的基本要求4.1.1 电流保护的基本概念当线路发生短路时，重要特征之一是线路中的电流急剧增大，当电流流过某一预定值时，反应于电流升高而动作的保护装置叫过电流保护。电源的保护功能主要是过压、过流保护两种功能。 两者之间的关系为： 任何一种电源在发生故障时，都有可能使输出电压或输出电流失去控制，为了使用户的负载不致因此而损坏，我公司的电源一般都设有过压和过流保护。有些负载如阻性负载，当电源有故障，负载上的电压有可能大幅上升，而电流

36、的上升值不一定能超过过流保护值。此种情况宜用过压保护，例如工作在50v，可将电压保护值调至55v，如果电源故障只要电压升至55v时，电源会自动切断电压输出。当有些负载是容性负载时，由于大容量的电解电容器并联在一起，当电源发生故障时，电流就可能大幅度上升，而电压的升值却不甚明显，这时电源内部的过流保护部件会首先启动，电源会自动切断输出。 过压保护值在面板上有一只电位器，可以人工设定。而过流保护值是不能人工设定的，机内已经定死，一般为额定电流的1.21.5倍。需要说明的是，过压保护会立即快速启动，过流保护则有一秒左右的延时。这是因为如电源正常工作时，如电源的负载发生突然短路，此时电源输出的瞬间电流

37、是数倍或数十倍的额定电流值，可以认为是一个电流冲击，远远超过过流保护的数值，但这时并不希望过流保护起作用。而希望短路解除后，电压自动恢复正常。因此在设计过流保护时，要避开突发短路时的电流冲击，而仅考虑使输出过电流的时长达到一定的值才启动过流保护。 过压、过流保护是针对机内故障的，因此既然发生，电源就不应自动恢复。如果一定要再现，必须关机后重新开机。而短路保护、电流报警、短路报警功能是面对用户的，如果电流已经下降，短路已经排除，相对的报警声就会自动解除，电压就会自动恢复正常。4.1.2 整定计算运行方式的选择原则继电保护整定计算用的运行方式，是在电力系统确定好运行方式的基础上，在不影响继电保护效

38、果的前提下，为提高继电保护对运行方式变化的适应能力而进一步选择的，特别是有些问题主要是由继电保护方面决定的。确定运行方式变化的限度，就是确定最大和最小运行方式，它应以满足常见运行方式为基础，在不影响保护效果的前提下，适当加大变化范围。其一般原则如下：(1) 必须考虑检修与故障两种状态的重叠出现，但不考虑多种重叠。(2) 不考虑极少见的特殊方式。因为出现特殊方式的机率教小，不能因此恶化了绝大部分时间的保护效果。第4.2节 电流保护整定计算4.2.1电流保护段整定计算无时限电流速断保护（又称电流段保护）反应电流升高而不带动时限动作的保护。动作电流的整定：保护1，整定的动作电流iiset.1必须大于

39、d4点短路时可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下变电所c母线上三相短路时电流ik.c.max： 动作电流为： 可靠系数kirel=1.21.3是考虑非周期分量的影响、实际的短路电流可能大于计算值、保护装置的实际动作值可能小于整定值和一定的裕度等因素。继电器的二次电流：2）动作时间的整定：速断保护的动作时间取决于继电器本身固有的动作时间，一般小于10ms。考虑到躲过线路中避雷器的放电时间为4060ms，一般加装一个动作时间为6080ms的保护出口中间继电器，一方面提供延时，另一方面扩大接点的容量和数量。3）保护范围的校验：最小的保护范围为在系统最小运行方式下两相短路时出现。按最小的保护范围

40、进行校验，要求大于被保护线路全长的（1520）。保护的最小范围可按下式求出：式中: lmin是电流速断保护的最小保护线路长度;z1是线路单位长度的正序阻抗。5.2.2 电流保护ii段整定计算起动电流为iiset.1，它与短路电流变化曲线的交点m即为电流速断的保护范围。保护2的限时电流速断不应超出保护1电流速断的范围m点，因此在单侧电源供电的情况下，它的起动电流就应该整定为:因为保护2和保护1安装在不同的地点，使用的是不同的电流互感器和继电器，因此它们之间的特性很难完全一样，如果正好遇到保护1的电流速断出现负误差，其保护范围比计算值缩小，而保护2的限时速断是正误差，其保护范围比计算值增大，那么实

41、际上，当计算的保护范围末端短路时，就会出现保护1的电流速断已不能动作，而保护2的限时速断仍然会起动的情况。为了避免这种情况的发生，就不能采用两个电流相等的整定方法，而必须采用:引入可靠性配合系数kiirel，一般取为1.11.2 。则得 动作时限的选择： 限时速断的动作时限t2ii，应选择得比下一条线路速断保护的动作时限t1i高出一个时间阶梯t,即: 保护装置灵敏性的校验 为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力,灵敏系数: 对保护2的限时电流速断而言，即应采取系统最小运行方式下线路ab末端发生两相短路时短路电流作为故障参数

42、的计算值。设此电流为ik.b.min，代入上式中则灵敏系数为为了保证在线路末端短路时，保护装置一定能够动作，要求 ksen1.31.5 。当校验灵敏系数不能满足要求时，通常降低限时电流速断的整定值，使之与下一条线路的限时电流速断相配合，这样其动作时限就应该选择得比下一条线路限时速断的时限再高一个t一般取为11.2 s 可见，保护范围的伸长，必然导致动作时限的升高。5.2.3 距离保护iii段整定计算启动电流计算（1） 保证在正常情况下各条线路上的过电流保护绝对不动作，显然保护装置的起动电流必须大于该线路上出现的最大负荷电流。即：（2） 保证在外部故障切除后电压恢复，负荷自起动电流作用下保护装置

43、必须能够返回，其返回电流应大于负荷自起动电流。即电动机的自起动电流要大于它正常工作的电流，引入一个自启动系数kss来表示自起动时最大电流iss.max与正常运行时最大负荷电流il.max之比，即： 保护3、4和5在各自起动电流的作用下必须立即返回。为此应使保护装置的返回电流（一次值）ire大于iss.max。引入可靠系数kiiirel，则 、式中 -可靠系数，一般采用1.151.25 ； -自起动系数。数值大于1，应由网络具体接线和负荷性质确定； -电流继电器的返回系数，一般采用0.850.95 。动作时限式中: t1iii保护1（电动机）的动作时间； t2iii保护2（变压器）的动作时间；

44、t3iii保护3（线路bc）的动作时间；过电流保护灵敏系数的校验（1）当过电流保护作为本线路的主保护时，应采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的电流进行校验,要求:ksen1.31.5。（2）当作为相邻线路的后备保护时，则应采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的电流进行校验，此时要求: ksen1.31.5。计算过程电流保护的i段整定：保护装置1：保护装置2：保护装置3：保护装置4：保护装置5：保护装置6：电流保护的ii段整定：保护装置1：分支系数保护装置2：分支系数保护装置3：分支系数保护装置4：分支系数保护装置5：分支系数保护装置6：分支系数电流速断保护整定结果保护位置整定电流（一次

45、测）ka灵敏度动作时限（s）可靠系数17.3201.217.3201.226.1901.226.1901.234.6701.242.8101.252.3701.261.6601.2表6.2 限时电流速断保整定结果保护位置整定电流（一次测）ka灵敏度动作时限（s）分支系数可靠系数10.17645.850.57.1111.10.17645.850.57.1111.120.17646.250.57.341.10.17646.250.57.341.130.52001.30.511.140.33261.420.511.150.68641.790.51.151.160.46401.360.51.0681.

46、1第五章 电力网相间距离保护整定和灵敏度检验第5.1节 距离保护的基本概念5.1.1 距离保护的基本概念(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。当故障点至保护安装处之间的实际阻抗大雨预定值时，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。(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

47、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1） 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