电力系统220kv电网线路继电保护设计

中国农业大学新疆八音学院教学点

报告人：杨晓文本科（专升本）毕业论文答辩

2015年10月20日主要内容论文选题概述（选题原因）。论文核心模块介绍。小结1论文题目电力系统220kv电网线路继电保护设计

论文选题概述（选题原因）

2此次设计是根据原电力部生产司1999年制定的《110～220kv电网继电保护及安全自动装置运行条例》的有关规定为依据，在满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性的基础上，对该220kv电网继电保护进行配置，确定继电保护的运行方式，进而确定电网继电保护整定方案，通过计算给出保护的定值，并分析设计方案存在的问题，提出相应对策。本文是对电网进行保护设计，但是由于继电保护的型式和原理在不断的更新，即由感应、电磁式逐渐发展到集成、微机式，由单一量单一元件发展到复合量多元件，因而保护配置和整定计算也有略有不同。本次设计是依据电网结构，电压等级，运行要求等方面，从保护的四性出发选择了较为合理的保护配置方案，同时考虑了系统振荡、自动重合闸，非全相运行等因素。概述一、设计电网的特点题目所给出的电网系统接线图中，主要包括两个发电厂，两个系统，两条平行双回线及两条单回线路构成的辐射状态连接起来的整体系统，同时还有两个降压变电站。本系统为220kv多电源电网，负荷分配均匀、合理，线路属于中短线路，可以减少一些由于线路长而传输起来灵敏度不易配合等问题，但是，由于系统中含有两条位置处于中心的平行线路，这将给设计的整定计算带来一些困难和麻烦。概述二、设计电网分析和保护初步选择根据电网结构的不同，运行要求不同，再在满足继电保护“四性”（速动性、选择性、灵敏性、可靠性）的前提下，求取其电力系统发展的需要。对于220kv大接地电流电网的线路上，应装设反应相间故障和接地故障的保护装置。一、运行方式与序网等值图运行方式的选择

系统中各元件的主要参数变压器中性点的接地原则作出正序、负序、零序等值网络图

运行方式的选择

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要投入运行（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。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。在有水电厂的系统要考虑水电厂运行受水能状态限制的运行方式。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。正常运行方式：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。这种运行方式在一年内的运行时间最长。系统中各元件的主要参数发电机及等值系统参数变压器及等值系统参数

输电线路的参数

发电机及等值系统参数发电机或系统名称发电厂系统的总容量（MVA）每台机额定功率（MVA）额定功率因数（COSφ）额定电压Ue(KV)正序电抗负序电抗最大最小％标么值％标么值发电厂A176.47176.47176.470.8515.750.21781.2340.26571.576系统Ⅰ0.63(0.42)0.7686(0.512)系统Ⅱ0.77(0.54)C厂882.4588.2147.1×2294.1×20.8513.8150.2150.17471.462×20.594×20.2623×20.213×21.783×20.725×2变压器及等值系统参数变电站名称变压器编号变压器型号变压器变比短路电压%绕组电抗标么值Ⅰ-ⅡⅡ-ⅢⅠ-ⅢXⅠXⅡXⅢAPL1180000/220242±2×2.5%/15.7512.20.678BFPL120000/220147.4623.21.239-0.07250.694C1#2#3#4#PL1150000/220FP300000/220242±2×2.5%/13.8242±2×2.5%/151314.80.8670.493D1#2#OPL1120000/220220±2.5%/121/119.7511.417.50.6600.1520.798EFPL120000/220147.4623.21.239-0.07250.694输电线路的参数线路名称长度KM正(负)序电抗零序电抗有名值标么值有名值标么值A～B15061.51.163183.93.476B～C、Ⅰ、Ⅱ回8634.40.650103.21.950C～D45180.340541.020C～E45180.340541.020变压器中性点的接地原则

在单母线运行的发电厂和高压母线上有电源联络的变电所，变压器中性点应接地。如果有两台容量和绕组接线相同的变压器，可将其中一台中性点直接接地这样，当接地的变压器检修或其他原因断开时，可将另一台变压器中性点接地，从而是零序电流保持不变。在具有两台以上的变压器，而且是双母线固定连接方式运行的发电厂和高压母线有两回以上电源联络线的变电站，每组母线上至少应有一台变压器的中性点直接接地。这样，当母线联络开关断开后，每组母线上仍保留一台变压器中性点直接接地。在单电源网络中，终端变电站的变压器中性点一般不接地。但当该线路上装有单相重合闸时，为便选相元件正确工作，终端变电所变压器的中性点应该接地。在多电源的网络中，每个电源处至少应该有一个中性点接地，以防止中性点不接地的电源因某种原因与其它电源切断联系时，形成中性点不接地系统。变压器低压侧接入电源，当大接地电流电网中发生接地短路而该电源的容量能够维持接地点发生的电弧时，则变压器的中性点应该接地，否则不接地。为了便于线路接地保护的配合，在低压侧设有电源的枢纽变电站，部分变压器的中性点应直接接地。接在分支线上的变电所，低压侧虽无电源，但变压器低压侧是并联运行的，为使横联差动保护正确动作，变压器的中性点应该接地。作出正序、负序、零序等值网络图

二、短路电流计算各母线接地短路最大、最小零序电流

A母线接地短路

B母线接地短路C母线接地短路

D母线接地短路

E母线接地短路

三、继电保护的整定方法距离保护相差高频保护

平行线零序横差保护

零序电流保护接地距离保护

距离保护距离保护是以反应从故障点到安装处之间阻抗大小（距离大小）的阻抗继电器为主要元件、动作时间具有阶梯特性的相间保护装置。当故障点至保护安装处之间的实际阻抗大于预定值时，表示故障点在保护范围，保护动作，当上述阻抗小于预定值时，表示故障点在保护范围，保护动作，当再配上方向元件（方向特性）及时间元件，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大小无关。相差高频保护

相差高频保护的基本工作原理是比较保护线路两侧电流的相位一即利用高频信号将线路两侧电流的相位传送对侧去进行比较，来确定保护动作与否，这种保护称为相差高频保护。相差动高频保护是比较被保护线路两端短路电流的相位，电流的方向是由母线流向线路时为正，而由线路流向母线时为负。当保护范围内部故障时，在理想情况下，两端电流相位相同，两端保护装置应动作，使两端的断路器跳闸。而当保护范围外部故障时，两端电流相位相差180º，保护装置则不应动作。当短路电流为正半周，使它操作高频发讯机发出讯号，而在负半周则不发讯号。如此不断的交替进行，保护范围内部故障时，由于两端的电流同相位，发讯机同时发出讯号也同时停止讯号，收讯机所收到的讯号是间断的；保护范围外部故障时，由于两端的电流相位相反，两个电流仍然在它自己的正半周发出高频信号，这样发出的时间就相差180º，这样从两端收讯机中所收到的总讯号就是一个连续不断的高频讯号。相差高频保护在电力系统运行中，由于系统运行方式的变化，系统阻抗角的不同，电流互感器和保护装置的误差，以及高频讯号从一端送到对端的时间迟延等因素的影响。在内部故障时，收讯机所收到的两个高频讯号并不能完全重叠；而在外部故障时，也不会正好互相填满。考虑各个因素的影响C侧和D侧高频讯号之间的相位差最大可达122º，而且在发讯号经输电线路传达时，还要有一个时间的延迟，延迟角ζ=6º/100=2.7¹，所以在一侧高频收讯机中所收到的讯号有124.7º的相位差；而在另一侧，有119.3º的相位差。对保护装置而言，即使在两端高频讯号不重叠，有120º+的相位移动时，也应该正确的动。对于电流相差高频保护，用比较两侧工频电流相位相对关系的办法，判断故障是发生在线路内部还是外部。由于它仅比较两侧电流相位，故有不反映系统振荡及与电压回路无关的特点。据其工作原理，主要组成部分有起动元件，操作滤过器及相位比较元件等。平行线零序横差保护平行线路装设横联差动保护作为主保护，是因为横差保护具有灵敏高，动作时间短的优点，本电网电压等级220KV，要求主保护瞬时切除全线故障，且平行线中两回线长度参数完全相同，所以采用保护性能好的横差保护。这里用零序横差保护来反映平行线内部的接地故障，在双回线运行时，能保证有选择地动作，接线简单。零序电流保护

对输电线路，零序电抗与平行线路的回路数，有无架空地线及地线的导电性能等因素有关。零序电流再三相导线起屏蔽作用，使零序磁连减少，即使零序电抗减小平行架设的两回三相输电线路中通过方向相同的零序电流时，不仅第一回路的任意两相对等三相的互感作用助磁作用，而且第二回路的所有三相对第一回路的第三相的互感也产生助磁作用，反过来也一样这就使这条线路的零序电抗进一步增大。接地距离保护

接地为的接地距离保护，它是以测量保护安装处到接地短路点之间的相阻抗来反映线路长度距离的。四、关于保护方案的评价

电力系统继电保护设计与配置是否合理直接影响到电力系统的安全运行。本设计在选择保护方案时，力求能全面满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。合理的选择保护方式和正确的整定计算以保证系统的安全运行。零序电流保护作为接地故障的保护，仅当接地短路、非全相运行时才出现零序分量，因此零序电流保护比较灵敏；三角形侧故障不会反应到星形侧，动作时限可以从星形侧计算，故具有快速性；零序电流保护接线简单，可靠性高，线路接地故障比较多，所以零序电流保护是非常重要的一种保护。距离保护是反应保护安装处到故障点距离的一种保护，受系统运行方式变化影响较小，作为相间故障的保护，有足够的灵敏性和快速性，适用于多电源、运行方式多变的复杂电网。相差高频保护和零序横差保护作为平行线路的双重主保护，相差高频保护可以无延时地从线路切除全线范围内的相间或接地故障，当相差高频保护拒动时，还可由零序横差保护和零序I、Ⅱ段保护作为平行线路的主保护。线路中暂时性故障和接地故障居多，应采用单相重合闸或综合重合闸，但由于本次不作要求，所以没有考虑。众所周知，整定计算在继电保护的运行和确保电力系统安去稳定，以及保证重要用户的连续供电等有非常重要的作用。论文工作小结（收获感言）9在此次论文设计过程中，我遇到了很多问题，其中只有部分内容是上课老师讲过的，大多数是自己通过参考书自学的，所以其中有很多不完善之处，例如保护整定计算时要按下一段或保护装置最后一段线路末端短路进行整定，由于计算甚复杂，所以整定时改为下一段线路末端或保护装置最后一段线路末端短路进行计算，所以计算不准确。在最后的自动重合闸中，由于时间仓促，没有对其进行具体计算。总之，经过这次设计，我发现问题，思考问题，解决问题，提高了知识的运用能力。参考文献10【1】李骏年，电力系统继电保护，中国电力出版社，1992【2】吕继绍，电力系统继电保护设计原理，水利电力出版社，1986【3】崔家佩，电力系统继电保护与安全自动装置整定计算，水利电力出版社【4】电力系统继电保护原理，天津大学编，电力工业