继电保护课设距离保护3和9

1、1 题目及分析1.1 题目如图1-1所示网络，系统参数为：kV，km，,，线路阻抗0.4/km，。图1-1 系统网络图试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计。1.2 保护对象及原理我们要完成的内容是实现对线路的距离保护，而在本题中要完成与保护9和保护3相关的距离保护。距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反应故障点到保护安装处的距离，如果短路点距离小于整定值则动作的保护，为欠量保护。2 故障特征量的计算距离保护需要的特征量为线路的阻抗。计算式为Zk=z1L（2-1）以下为每条线路末端短路时短路点到测量件的正序阻抗，线路阻抗z1= 0.4/km，由式2-1

2、得：ZL1=z1L1=0.4×60=24ZL3=z1L3=0.4×40=16ZB-C=z1LB-C=0.4×50=20ZC-D=z1LC-D=0.4×30=12ZD-E=z1LD-E=0.4×20=83 保护的配合及整定3.1 保护3处的整定计算保护3的段整定计算(1) 整定阻抗Zset·3=KrelZB-C=0.85×20=17 (2) 动作延时 t3=0s (第段实际动作时间为保护装置固有的动作延时)。保护3的段整定计算与相邻下级线路C-D的保护2的段配合，得：(1) 整定阻抗Zset·2=KrelZC-D=0

3、.85×12=10.2 Zset·3=Krel(ZB-C+Zset·2)=0.85×(20+10.2)=25.67 (2) 灵敏性校验。按本线路末端短路求灵敏度系数为Ksen=Zset·3ZB-C=25.6720=1.28>1.25满足要求。(3) 动作延时。与相邻保护2的段配合，则由 t1=0s得 t2=t1+t=0.5s它能同时满足与相邻保护配合得要求。保护3的段整定计算(1) 整定阻抗。按躲开最小负荷阻抗整定ZL·min=UL·minIL·max=0.9×1103×0.3=190.5

4、 故段整定值为Zset·3=KrelKssKreZL·min=0.851.5×0.85×190.5=127 (2) 灵敏性校验。距离保护的段，既作为本线路、段保护的近后备，又作为相邻下级保护的远后备，灵敏性应分别进行校验。作为近后备时，按本线路末端短路求灵敏度系数为Ksen(1)=Zset·3ZB-C=12720=6.35>1.5作为远后备时，按相邻设备末端短路求灵敏度系数为Ksen(2)=Zset·3ZB-C+KbZC-D =12720+1×12=3.97>1.25分支系数Kb=1。均满足要求。(3) 动作延时

5、。距离段的动作延时不应小于最大的震荡周期（1.52s），因此取t3=1.5s3.2 保护9处的整定计算 保护9的段整定计算(1) 整定阻抗Zset·9=KrelZL1=0.85×24=20.4 (2) 动作延时 t9=0s (第段实际动作时间为保护装置固有的动作延时)。保护9的段整定计算与相邻下级线路B-C的保护3的段配合，得：(1) 整定阻抗Zset·9=Krel(ZL1+Kb·minZset·3) (3-1)由题，当3个电源全部运行时，分支系数Kb取得最小值Kb·min=1+XG1/XG2+ZL1XG3+ZL3=15/10+241

6、0+16=2.15由式3-1得整定阻抗为Zset·9=0.85×24+2.15×17=51.5 (2) 灵敏性校验。按本线路末端短路求灵敏度系数为Ksen=Zset·9ZL1=51.524=2.15>1.25满足要求。(3) 动作延时，与相邻保护3的段配合，则t9=t3+t=0.5s它能同时满足与相邻保护配合得要求。保护9的段整定计算(1) 整定阻抗。按与相邻下级线路保护3的段配合，则Zset·9=Krel(ZL1+Kb·minZset·3)(3-2)由式3-2得Zset·9=0.85×24+2.1

7、5×127=170.05 (2) 灵敏性校验。距离保护的段，既作为本线路、段保护的近后备，又作为相邻下级保护的远后备，灵敏性应分别进行校验。 作为近后备时，按本线路末端短路求灵敏度系数为Ksen(1)=Zset·3ZL1=170.0524=7.1>1.5 作为远后备时，按相邻设备末端短路求灵敏度系数为由题，当电源G2退出运行时，分支系数Kb取得最大值Kb·max=1+XG1+ZL1XG3+ZL3=15+2410+16=2.5Ksen(2)=Zset·9ZL1+Kb·maxZB-C=170.0524+2.5×20=3.15>

8、1.25均满足要求。(3) 动作延时。与相邻保护3的段配合，则t9=t3+t=1.5+0.5=2 s3.3 距离保护振荡闭锁当多电源并联运行时，电源之间就会出现振荡现象。假设该系统各部分的阻抗角都相等，所以振荡中心的位置就位于阻抗中心处，即位于(6+24+16+10)=28 处，距离保护9的阻抗为12 。因为=20.4 ，=252.5 ，可以知道，振荡中心在保护5的段、段和段的整定范围内，因此保护9的、和段都必须加振荡闭锁，来防止由于振荡而使保护误动。4 主设备的选择4.1 电流互感器的选择保护3处的最大短路电流=4.77 kA，保护9处的最大短路电流=11.06 kA，保护3和保护9的电压最

9、大值不会超过kV，保护3与保护9处均选取的电流互感器为LZZB9-110，电压互感器选用TYD110/3-0.01H。它们的具体参数如表1、表2所示。表1电流互感器型号额定电流比（A）4s热稳定电流(kA)额定动稳定电流(kA)级次组合额定二次输出(V·A)0.20.55PLZZB9-110500/531.5800.2/0.5/5P10/5P203030301200/545112.50.2/0.5/10P10101520表2电压互感器型号TYD110/3-0.01H额定输出(V·A)100额定电压/kV100准确级0.5/3P设备最高电压/kV126额定工频耐受电压/kV2

10、004.2阻抗继电器的选择根据系统的电压和短路电流、阻抗等计算结果选择相应的阻抗继电器，其结果如表3所示。表3 阻抗继电器型号功能测量范围()输出LZ-21相AC直接连接100V，可调整定值，滞后可调。2-2010-10030-3005V·A25V·A5 原理图的绘制原理接线图是将电气装置的一次设备（断路器及隔离开关等）和二次设备（各种继电器等）画在同一个图上，使整个系统的接线方式和各种概念清晰明了，有利于了解整个系统的构成原理和基本工作过程。三段式距离保护的原理图如图5-1所示。二次电路展开图的基本出发点是按回路展开，可以清晰的表示各电器元件的内部连接，为读图提供了很大的方便。三段式距离保护的交流回路展开图和直流回路展开图分别如图5-2、图5-3所示。图5-1三段距离保护原理图图5-2交流回路展开图图5-3直流回路展开图6 结论使用I段、II段和III段距离保护，其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。与电流保护不同，距离保护的保护范围与灵敏度不受系统运行方式的影响，能够满足更高电压等级复杂网络快速、有选择性地切除故障元件的要求，普遍应用于110kV及以上电压等级网络的保护中。由于电力系统多为并联运行，其功率角会出现大范围的周期性变化，会对距离保护构成影响