110KV电网继电保护设计说明书

1、第一章 绪 论第1 .1节 电力系统继电保护的作用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，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。第1 . 2节 电力系统继电保护的基本特性动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵 敏性和可靠性。1. 2. 1

2、选择性：是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电 范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。1. 2. 2速动性：是指快速地切除故障，以提高电力系统并列运行稳定，减少用户 在电压降低的情况下工作的时间，以及小故障元件的损坏程度。2. 2. 3灵敏度：是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时, 他不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。除此之外，还应从整体利益出发，考虑其经济条件。1. 2. 4可靠性：保护则不同，它的硬件是一台计算机，各种复杂的功能是由相应 的软件来实现的。换言之，它是一个只会做几种单调的、简单操作的硬

3、件，配是指在保护 装置规定的保护范围内发生了它应该反应的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动） 而在不属于该保护动作的其它任何情况下，则不应该动作（即不误动）。可靠性取决于保护装置本身的设计、制造、安装、运行维护等因素。一般来说，保护 装置的组成元件质量越好、接线越简单、回路中继电器的触点和接插件数越少，保护装置 就越可靠。同时，保护装置的恰当的配置与选用、正确地安装与调试、良好的运行维护。 对于提高保护的可靠性也具有重要的作用。保护的误动和拒动都会给电力系统造成严重的危害，尤其是对于超高压大容量系统往 往是造成系统大面积停电的重要原因，因此应予足够的重视。在保护方案的构成中，防止保护误动与

4、防止其拒动的措施常常是互相矛盾的。例如采用七中取二 的双重化措施，无疑提高了不误动的可靠性，但却降低了不拒动的可靠性。在考虑提高保护装置可靠性同时， 应根据电力系统和负荷的具体情况来处理。例如系统有充足的旋转备用容量、各元件之间 联系十分紧密的情况下，由于某一元件的保护装置误动而给系统造成的影响较小；但保护 装置的拒动给系统在成的危害却可能很大。此时，应着重强调提高不拒动的可靠性。又如 对于大容量发电机保护，应考虑同时提高不拒动的可靠性和不误动的可靠性，对此可采取土中取二”的双重化方案或双倍的 上中取一 ”双重方案。在某些文献中称不误动的可靠性为 安全性”，称不拒动和不会非选择动作的可靠性为

5、可信赖性”对继电保护装置的四项基本要求是分析研究继电保护的基础，也是贯穿全书的主线， 必须反复的深刻领会。与此同时，电子计算机特别是微型计算机技术的发展，各种微机型继电保护装置也应 运而生，由于微机保护装置具有一系列独特的优点，这些产品问世后深受用户青睐。第1 .3节电力系统继电保护装置继电保护装置，就是指能反应电力系统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

6、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。因此，继电保护是电力系统重 要的组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的不可缺少的技术措施。在现代的电力系统 中，如果没有专门的继电保护装置，要想维持系统的正常运行是根本不可能的。第1 .4节设计原则和一般规定电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的正常运 行，防止事故发生或扩大

7、起了重要作用。应根据审定的电力系统设计(二次部分)原则或审定的系统接线及要求进行电网继电保护和安全自动装置设计。设计应满足继电保护和安全自动装置技术规程（SDJ6-83）、110220kV电网继电保护与安全自动装置运行条例等有关专业技术规程的要求。要合理处理好继电保护和安全自动装置与其保护对象一一电网部分的关系，二次部分 应满足电力系统技术导则、电力系统安全稳定导则等有关技术规程的要求，这是电 力系统安全经济的基础。在确定电网结构、厂站主接线和运行方式，必须统筹考虑继电保 护和安全自动装置配置的合理性与可能性。在此基础上，继电保护和安全自动装置的设计 应能满足电网结构和帮站主接线的要求，适应电

8、网和帮站运行灵活性的需求。继电保护和安全自动装置由于本身的特点和重要性，要求采用成熟的特别是符和我国 电网要求的有运行经验的技术。不合理的电网结构、厂站主接线和运行方式必将导致继电 保护和安全自动装置配置的困难，接线复杂，有时为适应一次部分某些特殊需要采用一些 不成熟的保护装置，由此往往引起保护误动，甚至使一般性故障扩大为系统故障，设计必 须引以为戒。电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结 合具体条件和要求，从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突出重点， 统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。第二章电力系统元件的参数计算第2.

9、1节标幺值的计算2. 1. 1 标幺值参数计算需要用到标幺值或有名值，因此做下述简介。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Un为基值的标幺电抗Xd (%;而输电线路 电抗，通常是用有名值。(1)标幺值的定义在标幺制中，单个物理量均用标幺值来表示，标幺值的定义如下：标幺值二实际有名值(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。(2)标幺值基准值的选取当选定电压、电流

10、、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(21)I* =I/I B(22)Z*=Z/Zb(23)S*=S/Sb(24)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LB Sb。这样电力系统主要涉及三相短路的I B Zb,可得：I b=Sb/( V3UB)(2- 5)Zb=Ub/(门 |b)=U2b/ Sb(2- 6)Ub和Sb原

11、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。Sb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。(3)标幺值的计算 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

12、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6.3K。第2. 2节线路元件的参数计算公式2. 2. 1发电机参数的计算发电机的电抗有名值:(2 7)(2 8)Xd (%) Un2100Sn发电机的电抗标幺值:Xd (%)Sb100Sn式中：Xd (%)发电机次暂态电抗Un发电机的额定电压Ub基准电压，取115KVSb基准容量，取100MVASn发电机额定容量，单位 MVA计算过程详见

13、计算书，计算结果如表 2.1所示XT双绕组变压器电抗标幺值：Xt(2 9)(2 10)(2 11)(2 12)(2 13)(2 14)(2 15)(2 16)100SN双绕组变压器电抗有名值:_ ,2UK(%) UN100SNUk(%)SB100Sn式中：Uk(%) 变压器短路电压百分值Un发电机的额定电压Ub基准电压115kvSb基准容量100MVASN变压器额定容量 MVA(2)三绕组变压器参数的计算：各绕组短路电压百分值1 一Uk (%) =-Ud (%) +Ud (%-Ud (%21 一Uk (%) =-Ud (%) +Ud (%-Ud (%21Uk (%) =1Ud (为 +Ud (

14、%-Ud (%2式中：Udi n (为、Ud1皿(%)、 Udn m (为 分别为高压与中压，高压与低压,中压与低压之间的短路电压百分值。各绕组的电抗有名值_ ,27Uki(%)UnXt1 =100SN_ ,27Ukii(%)UnXT2 =100SN- Uk 111(%) Un2XT3 =-各绕组的电抗标幺值(2 17)(2 18)(2 19)7Uki(%)SbXti* =100Sn7Ukii(%)SbXt2* =100Sn7Ukiii(%)SbXT3* =式中:100SnSb基准容量，取为100MVA;Sn变压器额定容量Un发电机的额定电压Ub基准电压，取115KV计算过程详见计算书，计算结

15、果如表 2.2所示2. 2. 3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0.4Q/KM ,线路零序阻抗为Xo = 3.5Xi,且负序阻抗X2 = Xi(1)线路阻抗有名值的计算：正、负序阻抗Xi = X2 = x - L(2 20)零序阻抗Xo = 3.5 Xi(2-21)(2)线路阻抗标幺值的计算：正、负序阻抗Xi* = X2* = x L -SB7(2 - 22)Ub2零序阻抗Xo* = 3.5 Xi*(2 23)式中：x 每公里线路正序阻抗值，单位 Q/KML 线路长度，单位KMSb 基准容量，取为100 MVAU b 基准电压，取为115 KV (D厂2.2KM线路取6.

16、3KV)计算过程详见计算书，计算结果如表2.3所示第2. 3节元件参数计算结果表表2 - 1发电机参数计算表容量/KVA额定电压/KV功率因数COS（|）次暂态电抗Xd”归算到基准容量的 等值电抗（标幺值）60006.30.812.2%1.627120006.30.812.0%0.800250006.30.816.5%0.528表2 - 2变压器参数计算表容量绕组型式短路电压百分值归算到基准容量的/KVAUk (%)等值电抗（标幺值）15000三相双绕组10.50.70031500三相双绕组10.50.333Udi n (%=170.23945000三相三绕组Ud(为=10.50.139Udn

17、 m (%=6-0.006Udi n (%=170.53820000三相三绕组Ud(为=10.50.313Ud皿(%=6-0.013Udi n (%=170.34131500三相三绕组Ud-(为=10.50.198Udn m (%=6-0.008线路参数计算表线路名称长度/KM正序、负序阻抗值（标幺值）零序阻抗值 （标幺值）A 厂-BD5650.1970.688A 厂-BDi13.30.04040.141A 厂-BD2430.1300.455B 厂-BDi190.05750.201B 厂-BD2480.1450.508B 厂-BD3150.04540.159B 厂-BD4350.1060.37

18、1C 厂-BD4490.1480.519D 厂-BD42.22.2177.760第三章 变压器中性点的选择原则以及 TA, TV的选择第3.1节 变压器中性点的选择原则3. 1. 1变压器中性点的选择原则(1)电力系统的中性点是指：三相电力系统中星形连接的变压器或发电机中性点。目前我国的电力系统采用中性点运行方式主要有三种，中性点不接地，经过消弧线圈 和直接接地，前两种称不接地电流系统；后一种又称为大接地电流系统。(2)如何选择发电机或变压器中性点的运行方式，是一种比较复杂的综合性的技术经济 问题，不论采用哪一种运行方式，都涉及到供电可靠性，过电压绝缘配合，继电保护和自 动装置的正确动作，系统

19、的布置，电讯及无线电干扰，接地故障时对生命的危险以及系统 稳定等一系列问题。(3)本课题所设计网络是110KV。电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。变压器中性点接地方式 的安排应尽量保持变电所零序阻抗基本不变，遇到因变压器检修等原因使变电所的零序阻 抗有较大变化的特殊运行方式时，应根据规或实际情况临时处理。(电力系统继电保护实用技术问答77页)，变压器中性点接地原则如下： 变电所只有一台变压器，则中性点应直接接地； 变电所有两台及以上变压器时，应只将一台变压器中性点直接接地运行，当该变 压器停运时，将另一台中性点不接地变压器改为直接接地。如果由于某些原因，变电所正 常必须有两

20、台变压器中性点直接接地运行，当其一台中性点直接接地的变压器停运时，若 有第三台变压器则将第三台变压改为中性点直接接地运行，否则，按特殊 运行方式处理。 双母线运行的变电所有三台及以上变压器时，应按两台变压器中性点直接接地方 式运行，并把它们分别接于不同的母线上，当其中一台中性点直接接地变压器停运时，将 另一台中性点不接地变压器直接接地。若不能保持不同母线上各有一个接地点时，作为特 殊运行方式处理。为了改善保护配合关系，当某一短线路检修停运时，可以用增加中性点接地变压 器台数的办法来抵消线路停运对零序电流分配关系产生的影响 发电厂只有一台主变压器则变压器中性点宜直接接地运行，当变压器检修时，按

21、特殊运行方式处理。 发电厂有接于母线的两台主变压器，则宜将保持一台变压器中性点直接接地运行， 如果由于某些原因，正常运行时必须两台变压器中性点均直接接地运行，则当一台主变检 修时，按特殊方式处理。 发电厂有接于母线的三台及以上主变压器，则宜将两台变压器中性点直接接地运 行，并把它们分别接于不同的母线上，当不能保持不同母线上各有一个接地点时，按特殊 运行方式处理。自耦变压器和绝缘有要求的变压器中性点必须直接接地运行。(4)所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活，选择接地点， 当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不按线电压设计，应在中性点装 设避雷器的保护。(5

22、)选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成为中性点不接地系统，双母 线界限有两台及以上变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。根据上述原则本次设计 的变压器中性点的接地方式为：A厂两台变压器中性点接地；B厂一台接地；C厂两台接地; D厂一台接地；变电所E中性点接地。第3. 2节 输电线路TA、TV的选择3. 2. 1输电线路TV的选择(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。电保护装置和其它二次

23、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。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)电流互感器的选择和配置型号：电流互感器的型号应根据作用环境条件与产品情况选择。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1) 一次回路电流：Iln > I gmax1 gmax电流互感器安装处一次回路最大电流Iln 电流互感器一次侧额定电流。2)准确等级：用于保护装置为0.5级，用于仪表可适当提高。3)二次负荷：S2<SnS2-电流互感器二次负荷Sn-电流互感器额

24、定负荷力4)输电线路上TA的选择：见TA选择结果表(3 1)3. 2. 2输电线路TV的选择(1)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。(2)电压互感器的配置原则：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。一次电压的波动范围：1.1Un>Ui>0.9Un二次电压：100V准确等级：电压互感器应在哪一准确度等级下工作，需根

25、据接入的测量仪表.继电器与自动置及设备对准确等级的要求来确定。二次负荷：S2< Sn(3)输电线路上TV变比的选择线路电均为110KV,故选用三相屋外的TV,见TV变比选择结果表(3 2)第3. 3节TA、TV变比的选择结果表表3 1TA选择结果表线路名称长度(km)最大工作电流(A)工作电压(KV)CT型号变比A 厂一BD56598.2110Lcw-110100/5A 厂一BDi13.3260110Lcw-110300/5A 厂一BD243260110Lcw-110300/5B 厂一BDi19160110Lcw-110200/5B 厂一BD248160110Lcw-110200/5B

26、厂一BD315161110Lcw-110200/5B 厂一BD435226110Lcw-110300/5C 厂一BD449151110Lcw-110200/5表3 2TV变比选择结果表线路名称最大工作电流电流立感器的变比电压互感器的变比A-BD260A300/511000/100/100<3 V3A-BD2260A300/5A-BD598.2A100/5B-BD160A200/5B-BD160A200/5B-BD3161A200/5B-BD4226A300/5C-BD4151A150/5第四章系统运行方式确定第4. 1节运行方式确定的原则计算短路电流时，运行方式的确定非常重要，因为它关系

27、到所选的保护是否经济合理、 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护装置的短路电流的大小来区分的。4. 1.1最大运行方式根据系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行（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。对继电保护来说，是 短路时通过保护的短路电流最大的运行方式。4. 1. 1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部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短路电流最小的运行方式。对过量保护来说，通常都是根据系统最大运行方式来确定保护的整定值，以保

28、证选择性，因为只要在最大运行方式下能保证选择性，在其他运行方式下也一定能保证选择性； 灵敏度的校验应根据最小运行方式来进行， 因为只要在最小运行方式下，灵敏度符合要求， 在其他运行方式下，灵敏度也一定，灵敏度也一定能满足要求。对某些保护（例如电流电压连锁速断保护和电流速断保护），在整定计算时，还要按 正常运行方式来决定动作值或计算灵敏度。根据系统正常负荷的需要，投入与之相适应数 量的发电机、变压器和线路的运行方式称为正常运行方式。第4. 2节系统运行方式确定的结果表表4 2系统运行方式结果表1#DL最大运行方式A-BD断线，开环运行，且系统开机容量为最大最小运行方式闭环运行，且系统开机容量为最

29、小2#DL最大运行方式A-BD2断线，开环运行，且系统开机容量为最大最小运行方式闭环运行，且系统开机容量为最小17#DL最大运行方式闭环运行，且系统开机容量为最大最小运行方式B-BD断线，且系统开机容量为最小第五章短路电流的计算短路是电力系统最常见的故障。所谓短路，是指一切不正常的相程与相或中性点接地 系统中相与地之间的短路。第5. 1节短路计算的说明5. 1. 1短路计算的目的短路故障对电力系统正常运行的影响很大，所造成的后果也十分严重，因此在系统的 设计，设备选择以及系统运行中，都应着眼于防止短路故障的发生，以及在短路故障发生 后要尽量限制所影响的范围。短路的问题一直是电力技术的基本问题之

30、一，无论从设计， 制造，安装，运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的产生和变化规律，掌 握分析计算短路电流的方法。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。系统中应配置哪些继电保护以及保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故 障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路 中的分流系数，并要作多种运行方式的短路计算。6. 1.2选择计算短路点(1)在零序短路计算中，整定时一般是选择各母线短路，在校验时应根据实际情况选取 短路点。(2)在距离保护的整定中也是按其实际情况选取短路点。5. 1.3短路计算方法(1)首先去掉系统中的所

31、有负荷分支线路电容，发电机电抗用次暂态电抗。(2)取基准容量和基准电压(3)将各元件电抗换算为同一基准值的标幺电抗(4)绘出等值网络图，并将各元件阻抗统一编号，把复杂网络简化为如下两种形式之一: 一个等值电势和一个等值电抗的串联电路。多个有源支路并联的多支星形电路。并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗第5. 2节短路计算结果表短路电流计算结果表（详细过程见计算书第四章）表5 1短路计算结果表短路母线运行 方式短路各分支短路电流（KA）1#DL2#DL17#DLBD-1最大f2.309f (2.0)f (3)1.708最小f（1）0.606f (2.0)f (3)BD-5最大f（1）0.3

32、472f (2.0)f (3)0.771最小f(1)f (2.0)0.5567f (3)A 厂110KV母线最大f(1)0.1822f (2.0)f (3)BD-5 末端最小f(1)f (2.0)0.2237f (3)B厂110KV母线最大f(1)0.3293f (2.0)f (3)1.684最小f(1)0.3067f (2.0)f (3)BD-4最小f (1)f (2.0)0.0663第六章电力网相间继电保护方式选择与整定计算第6. 1节电力网相间继电保护方式的选择6. 1. 1在110220kv中性点直接接地电网中，线路的保护以以下原则配置：(1)对于相间短路，单侧电源单回线路，可装设三相

33、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。6. 1. 2 B-BD1和A-BD5线路相间继电保护方式选择：(1) B-BD1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

34、时限，确定在各线路上都装设三段式距离保护。(2) A-BD5为110KV辐射形线路，为保证线路的可靠性，装设电流保护。第6. 2节 相间距离保护6. 2. 1距离保护原理：电力系统的迅速发展，出现了一些新的情况：系统的运行方式变化增大，长距离中符 合线路增多，网络结构复杂化。这些情况下电流、电压保护的灵敏度、快速性、选择性往 不能满足要求。对一个被保护元件，在起一段装设的保护，如能测量出故障点至保护安装处的距离并 与保护范围对应的比较，即可怕不断出故障点的位置从而决定起行为。这种方式显然不受 运行方式和接线的影响。这样构成的保护就是距离保护。对于高电压、大电流的电力系统， 母线电压与线路电流必

35、须经过互感器后送入距离保护的测量元件(阻抗继电器)，假设保护用的电压互感器和电流互感器的变比都为 1,则测量元件感受到的测量阻抗 Zj=乙。又因 为变比为1,在阻抗继电器上设置的整定阻抗 Zzd=Z1l zdo故阻抗继电器的动作方程Zd W Z zd(6- 1)距离保护是由阻抗继电器来实现阻抗（即距离）的测量，当满足（27）时，说明故障在内部，保护应动作。6. 2. 2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。当故障点至保护安装处之 问的实际阻抗大于预定值时

36、，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

37、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

38、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，对于地 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6. 3节相间距离保护定值配合的原则和助增系数计算原则6. 3. 1 距离保护定值配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，起相邻上、下级保护段之间应该逐级配合，

39、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科算，但应躲开分支变压器低压母线故障；当 变

40、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

41、护的第II段配合)，故重合闸后将会造成越级动作。具解决办法 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。6. 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(1) 对于辐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，

42、应采用开环运行的方式，以求出最小助增系数。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6 . 4节距离保护装置阻抗继电器的接线方式和整定阻抗6. 4. 1 阻抗继电器的接线方式阻抗继电器的电流及电压回路的介入，有各种不同的接线方式，譬如：有接入相电压 和相电流的；有接入相间电压和相电流之差的；有接入相间电压和相电流的等等。对于不 同的接线方式，在各种类型的短路故障情况下，继电器端子上所测得的阻抗值是不同的。6. 4. 2 阻抗继电器的整定阻抗在进行距离保护装置的定值计算时，首先按照计算原则及要求，算出各保护段的一次 整定阻抗值。计算的结果

43、用线路的一次正序相阻抗表示。这样就可给出距离保护定值配置 图，并根据实际情况和习惯可以按以下几种不同方式给出调试用定值。第一种方式：根据所计算出的距离保护各段的一次定值， 直接给出距离保护各段的“整 定阻抗Zop。该定值为当线路三相短路时，从保护区末端至保护安装处每相线路正序阻抗 的一次欧姆值。至于考虑由该一次“整定阻抗”换算至电流互感器及电压互感器二次侧的“整定阻抗”以及继电器接线系数等因素影响时的计算工作，均由实验部门根据实际情况确定。这种方式给出保护定值的优点是，概念清楚、不易发生差错；其缺点是，要求调试者熟悉一、二次定值的换算关系，给调试单位增加了一些工作量。第二种方式：根据电流互感器

44、及电压互感器的变化，结合继电器的接线系数，按下式 算出在三相短路故障方式下，阻抗继电器的二次“整定阻抗”值，并依次给出各保护段的 整定值，Zdz j= ZdzXnLH/nYHXKjx（6- 2）式中 Z dz j阻抗继电器的二次整定阻抗（Q /相）；Zdz 距离保护的一次整定阻抗（Q /相）；n_H、nYH 分别为电压互感器及电流互感器的变比；Kx 三相短路时，阻抗继电器的接线系数，对于 U /I的0 0接线方式，当三相短路时，Kjx =1;）U /i的30 0接线，则Kjx = V3 e j30°。第三种方式：按照已选的电流互感器及电压互感器变比，给出从保护赶为末端至保护 安装处之

45、间线路正序相阻抗的二次值（即换算至电流互感器及电压互感器二次侧的正序相阻抗），可按下式计算为Zdz j= ZdzXnLH/nYH（6 3）式中 Z dz j 距离保护的二次整定阻抗（Q /相）；Z dz 距离保护的一次整定阻抗（Q /相）；nLH、nYH 分别为电流互感器，电压互感器的变化。上式中的整定阻抗为从保护范围末端至保护安装处之间的一个假想的二次正序相阻 抗，它不考虑继电器的接线系数（即继电器的接线方式），在其整定值的通知单中应加以 说明。根据通知单中的“整定值”，调试单位在调试时应结合继电器的具体接线方式及实 验方法进行。根据网络的具体结构，采用第一种方法计算。第6. 5节距离保护整

46、定计算6. 5. 1距离保护I段整定计算（1） 当被保护线路无中间分支线路（或分支变压器）时，定值计算按躲过本线路末端故障整定，一般可按被保护线路正序阻抗的80%- 85%+算，即：ZsetI= KrelI Zl（6 4）式中ZsetI 距离保护I段的整定阻抗；Zl被保护线路的正序相阻抗；KrelI 可靠系数，可取0.80.85;计算时取0.85;保护的动作时间按topI=0s （即保护固有动作时间）整定。（2）若被保护对象为单回线带终端变压器（即线路变压器组），则送电侧线路距离保护第I段可按保护范围伸入变压器内部的情况整定，即ZsetI= KelI Zl + KelTI Zt（6- 5）式中

47、Zt 线路末端变压器的阻抗，且假定阻抗角与线路阻抗角相同；KrelTI伸入变压器部分第I段的可靠系数，取0.75;KreiI 可靠系数，取0.80.85;计算时取0.85;ZL被保护线路的正序相阻抗。保护动作时间按topI=0S (即保护固有动作时间)整定。6. 5. 2距离保护II段整定计算1) )按与相邻线路距离保护I段配合整定Zset11 = Ksetl" Z L + Krel" Kbmin n Z set?(6, 6)式中ZL被保护线路阻抗；乙et1I 相邻线路距离保护I段的整定阻抗；KsetlII 可靠系数，取0.80.85;计算时取0.85;_ _ KelII距

48、离保护II段的可靠系数，取0.8；Komin 分支系数最小值，为相邻线第I段距离保护范围末端短路时流过故障线电流与被保护线电流之比的最小值。2) )与相邻变压器纵差保护配合，有乙etII=KrelIIZL+ K/I' Kbmin Zt(6 7)式中Zt 相邻变压器的正序阻抗；Kbmin 相邻变压器另侧母线短路时流过变压器的短路电流与被保护线电流之比的最小值。KrelII =0.7灵敏系数计算：KsenII=ZsetII/ZLAl.3 1.5(6 8)保护动作时间 topII=0.5s当不满足灵敏度要求时可与相邻线相间距离保护第II段配合。这时有(6 9)Zset1II = KrelII

49、ZL + KelIIK)minZset2II这时动作时间为top1II= t op3II + A t式中At时间级差，一般取0.5 s 。6. 5.3距离保护III段整定计算(1)躲开被保护线路的最小负荷阻抗采用0 0结线的方向阻抗继电器，则整定阻抗为Z2.1KKI3KhKzqI0.9 U nLmax COS sen L(6 10)式中:可靠系数，取0.7Ki返回系数，取1.15Kq负荷自启动系数，取1.5sen 最灵敏角,取66.90负荷阻抗角，取260I Lmax最大负荷电流;灵敏系数计算:近后备senIII=ZsetIII/ZL1.31.5(611)远后备sen" = Zset

50、"/ ( Z_1+KbmaxZ_2 )1.2(612)6) 5. 4距离保护整定计算表I段II段III段定值时限整定值灵敏度时限整定值近后备远后备时限1#DL6.460.0s9.698满足0.5s186.54满足满足T3+0.5s2#DL6.460.0s10.282满足0.5s186.54满足满足T13+0.5s表(4-1)距离保护整定计算说明：距离保护II段与相邻线路I段配合，III段与相邻线路II段配合第6 . 6节 距离保护的评价及应用范围根据距离保护的工作原理，它可以在多电源复杂网络中保证有选择性地动作。它不仅 反应短路时电流的增大，而且又反应电压的降低，因而灵敏度比电流、电

51、压保护高。保护 装置距离I段的保护范围不受系统运行方式的影响，其它各段受系统运行方式变化的影响 也较小，同时保护范围也可以不受短路种类的影响，因而保护范围比较稳定，且动作时限 也比较固定而较短。虽然距离保护第I段是瞬时动作的，但是，它只能保护线路全长的 80%-85%它不能 无时限切除线路上任一点的短路，一般线长 15%-20%E围内的短路要考带0.5s时限的距 离II段来切除，特别是双侧电源的线路就有30%-40眦长的短路，不能从两端瞬时切除。距离保护的工作受到各种因素的影响，如系统振荡、短路点的过度电阻和电压回路的 断线失压等。因此，在保护装置中需采取各种防止或减少这些因素影响的措施，如振

52、荡闭 锁、瞬时测定和电压回路的断线失压闭锁等，需应用复杂的阻抗继电器和较多的辅助继电 器，使整套保护装置比较复杂，可靠性相对比电流保护低。虽然距离保护仍存在一些缺点，但是，由于它在任何形式的网络均能保证有选择性的 动作。因此，广泛地以内功用在 35KV及以上电压的电网中。通常在 35KV电压网络中，距 离保护可作为复杂网络相间短路的主保护；110220KV的高压电网和330500KV的超高压电网中，相间短路距离保护和接地短路距离保护主要作为全线速动主保护的相间短路和 接地短路的后备保护，对于不要求全线速动保护的高压线路，距离保护则可作为线路的主 保护。第七章电力网零序继电保护方式选择与整定计算

53、第7.1节电力网零序继电保护方式选择7) 1. 1零序电流保护的特点中性点直接接地系统中发生接地短路，将产生很大的零序电流分量，利用零序电流分 量构成保护，可做为一种主要的接地短路保护。因为它不反映三相和两相短路，在正常运 行和系统发生振荡时也没有零序分量产生，所以它有较好的灵敏度。另一方面，零序电流 保护仍有电流保护的某些弱点，即它受电力系统运行方式变化的影响较大，灵敏度将因此 降低；特别是在短距离的线路上以及复杂的环网中，由于速动段的保护范围太小，甚至没 有保护范围，致使零序电流保护各段的性能严重恶化， 使保护动作时间很长，灵敏度很低当零序电流保护的保护效果不能满足电力系统要求时，则应装设

54、接地距离保护。接地 距离保护因其保护范围比较固定，对本线路和相邻线路的博爱户效果都会有所改善。零序电流保护接于电流互感器的零序滤过器，接线简单可靠，零序电流保护通常由多 段组成，一般是三段式，并可根据运行需要而增减段数。为了适应某些运行情况的需要， 也可设置两个一段或二段，以改善保护的效果。7. 1.2110220kv中性点直接接地电网中线路零序继电保护的配置原则对于单回线路接地短路，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。7. 1.3 B-BD1和A-BD5线路相间继电保护方式选择(1) B-BD1为110KV环形网络中的一条线路，可装设带方向性或不带方向性的多段 式零序电流保护，如不能满足灵敏度和速