某电网110kV 输电线路距离保护的整定计算与校验

-1绪论1.1选题目的及意义随着国民经济的快速发展和人民物质文化生活水平的不断提高，对电力需求愈来愈大，电网不断扩大，用户对供电质量和供电可靠性的要求越来越高，甚至连发生电源的瞬时中断也不能忍受。“电力法”和承诺制的公布和贯彻执行，要求电力部门提供更加安全、经济、可靠和高质量的电能，这就对继电保护提出了更高和更苛刻的要求。同时，现代电网中，事故的破坏力和影响越来越大。因此，作为一个电力行业的人士，我们的职责就是不断满足广大人民的日益增长的需求，为他们提供安全、可靠地电能满足其生活和生产。电力系统运行中常出现故障和一些异常运行状态，而这些现象会发展成事故，使整个系统或其中一部分不能正常工作，从而造成对用户少送电、停止送电或电能质量降低到不能容许的地步，甚至造成设备损坏和人身伤亡。而电力系统各元件之间是通过电或磁建立的联系，任何一元件发生故障时，都可能立即在不同程度上影响到系统的正常运行。因此，切除故障元件的时间常常要求短到1/10s甚至更短[1]。而这个任务靠人完成是不可能的，所以要有一套自动装置来执行这一任务。继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围（这是首要任务），还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,实现微机保护装置的网络化。这样，继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多，对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确，大大提高保护性能和可靠性。在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择行地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行地最有效方法之一[2~3]。切除故障地时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有在每个电气元件上装设保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备地组合构成的。这样我们称这些保护装置为继电保护装置[4]。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。1.2继电保护的作用及任务继电保护的作用，要对设备运行状态数据进行及时全面的统计分析。首先要了解设备出现故障的特点和规律，进而通过对继电保护装置运行状态的日常数据的分析，预先判断分析故障出现的部分和时间，在故障未发生时，及时的排查[5]。因此状态检测数据管理就显得非常重要，要把设备运行的记录、设备状态监测与诊断的数据等结合起来，通过正确的完整的技术数据进行状态检测。通过数据的把握和设备运行规律的把握，可以科学地制定设备的检修方案，提高保护装置的安全系数和使用周期，保证电力系统的正常运行。再次，要了解继电设备技术发展趋势，采用新的技术对设备进行监管和维护。在电力事业高度发展，继电保护日益严峻，继电保护设备不够完善的情况下，必须加强对新技术的应用，唯此才能保证保护装置的科学有效，在电力系统的保护中发挥应有的贡献。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。这就要求继电保护装置必须具备以下基本任务是:(1)自动、迅速、有选择性地仅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的部分迅速恢复正常运行。(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。1.3继电保护结构与基本要求1.3.1继电保护结构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功能如下。(1)测量部分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，来判断保护是否应该启动部件。(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。信号测量部分逻辑部分执行部分输出信号信号测量部分逻辑部分执行部分输出信号整定值整定值图1-1继电保护装置构成部分(4)测量元件①电压互感器(PotentialTransformer，PT)电压互感器是一种能将高电压按比例转换为低电压的电力设备，可向监控、保护等系统提供所需的电压量。它可以将一次设备与二次控制回路分开，从而更好地实现对一次设备的监视及控制。实际中，可将其看成是一个内阻极小的电压源，正常运行时负载阻抗很大，相当于开路状态，二次侧仅有很小的负载电流；当二次侧短路时，负载阻抗为零，则产生很大的短路电流，会将电压互感器烧坏。因此在实际中，运行中的PT二次侧严禁短路。②电流互感器（CurrentTransformer，CT）电流互感器是将大电流按比例转换为小电流的电力设备，可向监控、保护等系统提供所需的电流量。与PT一样，它也可将一次设备与二次控制回路分开。实际中，可将CT看成一个电流源。电流互感器在正常运行时，二次电流产生的磁通势对一次电流产生的磁通势起去磁作用，励滋电流很小，铁芯中的总磁通很小，二次绕组的感应电动势不超过几十伏。如果二次侧开路，二次电流的去磁作用消失，其一次电流完全变为励磁电流，引起铁芯内磁通剧增。铁芯处于高度饱和状态，加之二次绕组的匝数很多，根据电磁感应定律E=4.44fNBS，就会使二次绕组两端产生很高(甚至可达数干伏)的电压，不但可能损坏二次绕组的绝缘，而且将严重危及人身安全；再者，由于磁感应强度剧增，使铁芯损耗增大，严重发热，甚至烧坏绝缘。因此，运行中的CT二次侧严禁开路！鉴于以上原因，CT的二次回路中不能装设熔断器。(5)继电器按在继电保护中的作用，可分为测量继电器和辅助继电器两大类。测量继电器能直接反应电气量的变化。按所反应电气量的不同，又可分为电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器、频率继电器以及差动继电器等。辅助继电器可用来改进和完善保护的功能。按其作用的不同，可分为中间继电器间继电器以及信号继电器。1.3.2继电保护的要求对作用于跳闸的继电保护装置，在技术上有四个基本要求，即“四性”：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。(1)选择性图1-2继电保护的特性当d1短路时，保护1、2动→跳1QF、2QF，有选择性。当d2短路时，保护5、6动→跳5QF、6QF，有选择性。当d3短路时，保护7、8动→跳7QF、8QF，有选择性。若保护7拒动或7QF拒动，保护5动→跳5QF（有选择性）。若保护7和7QF正确动作于跳闸，保护5动→跳5QF，则越级跳闸（非选择性）。小结：选择性就是故障点在区内就动作，区外不动作。当主保护未动作时，由近后备或远后备切除故障，使停电面积最小。因远后备保护比较完善（对保护装置QF、二次回路和直流电源等故障所引起的拒绝动作均起后备作用）且实现简单、经济，应优先采用。要求继电保护装置有选择地动作，仅将故障元件切除并希望停电范围尽可能地小。有相对选择性和绝对选择性之分，当有保护拒动时为前者，反之则为后者。(2)速动性快速切除故障,提高系统稳定性,减少用户在低电压下的动作时间,减少故障元件的损坏程度，避免故障进一步扩大。t－故障切除时间；-保护动作时间；-断路器动作时间；一般的快速保护动作时间为0.06～0.12s，最快的可达0.01～0.04s。一般的断路器的动作时间为0.06～0.15s，最快的可达0.02～0.06s。速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障。以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下的工作时间，缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作。基本规律是电压等级越高，切除越要快，一般220KV电压等级为0.2s,10—35KV电压等级为1.5s。表1-1目前常用的无时限整套保护的动作时间表带方向或不带方向的电流电压速断保护装置0.06-0.1s各型距离保护装置0.1-1.25s高频保护装置0.04-0.15s线路横差或纵差保护装置0.06-0.1s元件纵差保护装置0.06-0.1s(3)灵敏性灵敏性是指电气设一备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的保护范围内部发生故障时不论短路点的位置，短路的类型如何，都能敏锐感觉，正确反应。指在规定的保护范围内，对故障情况的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正确地反应出来。通常，灵敏性用灵敏系数来衡量，并表示为lkM。对反应于数值上升而动作的过量保护（如电流保护）。（1-1）(4)可靠性可靠性是指继电保护装置在其保护区发生故障时，不拒动;而在其非保护区发生故障时不误动。继电保护装置的误动或拒动都会给电力系统造成严重的危害。因此，有很高的可靠性是非常重要的，在使用继电保护装置时，必须满足可靠性的要求。1.4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一于故障切除:辅助保护是补充前二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。(5)所有保护装置均应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性要求。1.5继电保护现状及发展自20世纪50年代末，我国已经进行了晶体管继电保护的研究工作，到20世纪70年代，晶体管保护进入了一个广泛运用的时间，特别是对110kV以上线路的线路保从三个阶段来看，由于我国电力工业发展(特别是在20世纪90年代初期)较慢的问题，造成了三个阶段的继电保护装置并列使用的局面，由于继电保护专业人员素质差距较大，造成保护装置的不正确动作也较多。从80年代初期，部分电力研究院及高校开始着眼微机保护，并在20世纪80年代末至20世纪90年代中期，微机保护进入一个快速发展的阶段，在电力系统的各个方面及各种电压等级上均有较大的发展，如线路保护、发电机保护、变压器保护、励磁调节系统等。至此，各种不同原理、性能优良、功能齐全、可靠性高的微机保护装置已全面运用在电力系统中，可以这样说从20世纪90年代后期起，我国电力系统的继电保护已进入了微机保护时代。国外的继电保护已经走过了一个多世纪的历程。上世纪90年代，随着微机保护的发展,不断有新的改善继电保护性能的原理和方案出现，这些原理和方案同时也对微机保护装置硬件提出了更高的要求。由于集成电路和计算机技术的飞速发展,微机保护装置硬件的发展也十分迅速，结构更加合理，性能更加完善。近年来，与微机保护领域密切相关的其它领域的速发展给微机保护带来了全新的革命。国外微机保护发展了近十五年，经历了三代保护设计上的更新换代，并以微处理器技术与多种已被提出并被可靠证明和广泛应用的算法相结合为基础，不断为新型微机保护的开发和完善创造着良好的实现条件。在大型高压的电网中，距离保护作为继电保护的一种主要保护装置，我们常将距离保护应用与于这些电网中。距离保护是反应故障点到保护安装地点之间的距离(或阻抗)，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。相对于电流和电压保护，应用于高压电网中，更能满足选择性、灵敏性以及快速切除故障的要求。微机保护的发展趋势集中体现在硬件上高度的集成化、标准化、性能上高度的开放化，软件上的多功能化。其目的是使微机保护系统在实现功能日益完善的软硬件基础上实现保护系统运行及性能价格比的最优化结构。计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱。由于缺乏强有力的数据通信手段，目前的继电保护装置只能反映保护安装处的电气量，切除故障元件，缩小事故影响范围。于是，人们提出了系统保护的概念，将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，实现继电保护能保证全系统的安全稳定运行，即每个保护单元都能分享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。要真正实现保护对电力系统运方式和故障状态的自适应，必须获得更多的系统运行和故障信息，只有实现保护的计算机网络化，才能做到这一点。在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端，它可以从网上获得电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可将它获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心的任一终端，因此，每个微机保护装置不但可以完成继电保护功能，而且在无故障正常运行况下可以完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化[6]。1.6本设计要做的工作“电力系统继电保护”是电气工程及其自动化专业的主要专业课程之一，使自己进一步巩固和加深对所学专业理论知识的理解，培养自己设计，计算，绘图，文献查阅，报告撰写等基本技能；培养自己独立分析和解决工程实际问题的能力；培养自己的团队协作精神，创新意识，严肃认真的治学态度和严谨求实的工作作风。毕业设计任务(1)收集并查阅与110kV线路继电保护相关的资料（教材、参考书、本科毕业设计、硕士论文），基本了解110kV线路继电保护的国内外研究现状及发展前景；(2)毕业设计题目是有针对性地学习和思考，进一步加深学生对理论知识的理解，完成毕业设计收集资料，做好准备,写一篇有关线路继电保方面的综述；(3)加深对所学知识内在联系的理解，并能灵活地加以综合运用。根据所学知识及设计任务，学会提出问题、解决问题，最终将所学知识转化为能力。(4)通过毕业设计，熟悉距离保护的相关原理，以及整定计算的全过程，树立必要的概念，培养一丝不苟的求实态度。(5)相关故障分析计算；(6)保护整定计算；(7)继电保护实验平台介绍；(8)基于AutoCAD或Visio软件绘制某区域电网图,110kV线路继电保护调试及整定计算结果的实验验证,整理数据撰写毕业设计论文、成文及打印，认真做好答辩前的准备工作。

2输电线路故障分析与保护配置由于架空线路分布很广，又长期处于露天之下运行，所以经常会受到周围环境和火自然变化的影响，从而使线路在运行中会发生各种各样的故障。据历年运行情况统计，在各种故障中多属于季节性故障，为了防止线路在不同季节发生事故，保证线路连续不断地安全供电，就必须对运行中的线路进行巡视，观测、维护和检修。做好预防工作，以便及时发现缺陷，消除隐患，一般影响线路正常运行的一切现象统称为故障。2.1故障分析2.1.1故障引起原因(1)雷害线路遭受雷击引起绝缘子串闪络故障，有时会引起绝缘子断串，可能在线夹到防振锤之间的导线上留下痕迹，而且闪络面积大或断线等事故。(2)大风风速超过或接近设计风速，加之线路木身的局部缺陷，如超过杆塔机械强度，使杆塔倾倒或损坏等，使导线产生振动、跳跃和碰线，从而引起故障;同塔双回线路若不同步风摆可能造成混线短路故障。(3)洪水暴雨雷雨季节、季节洪水冲刷杆塔基础，从而引起基础边坡塌方、塔基裂缝、沉降或是更严重的倒杆倒塔故障。(4)外力破坏线路遭到人为的破坏而引起故障。例如线路附近开挖土石方引起的杆塔倾斜或倾倒；线路附近操作起吊施工机械(或来往车辆)碰撞导线或杆塔、拉线等，造成的断线、倒杆故障，又如在线路附近放风筝、超高树林、漂浮物、火烧山、盗窃等。这些都会造成线路故障影响线路的正常运行，也可能造成严重的事故。(5)覆冰当线路导线、避雷线上出现严重覆冰时，首先是加重导线和杆塔的机械负荷，使导地线弧垂过分增大，从而造成混线、断线或倒杆倒塔、横担变形；当导线、避雷线上的覆冰脱落时，又会引起导线舞动造成导线之间或导线与避雷线之间短路故障。(6)污闪在工业区，特别是化工区或其它极污染源的地区，所产生的尘污或有害气体，会使绝缘子的绝缘能力显著降低，以致在潮湿多雾或下毛毛雨的天气。绝缘子串往往发生大面积的污秽闪络，造成停电事故，有此氧化作用很强的气体，则会腐蚀金属塔、导线、避雷线和金具等。(7)鸟害鸟在杆塔上筑集或线路的杆塔上停落，芦苇、稻草、鸟大便，有时大鸟穿过导线飞翔，均可能造成线路接地或短路。(8)本体缺陷由于线路如工艺问题、电气距离问题、材料质量等本体缺陷原因，在长时间受微风振动、气温变化的影响下也会造成线路故障。2.1.2故障状态及其危害电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力，绝缘老化，过电压，误操作，设计制造缺陷等原因会发生例如短路，断线等故障。最常见同时也是最危险的故障是发生各种类型的短路。在发生短路时可能产生以下后果:(1)通过短路点的很大短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。(2)短路电流通过非故障元件.由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短使用寿命。(3)电力系统中部分地区的电压大大降低。使大量的电力用户的正常工作遭到破坏或产生废品。(4)破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使系统瓦解。各种类型的短路包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。不同类型短路发生的概率是不同的，不同类型短路电流的大小也不同，一般为额定电流的几倍到几十倍。大量的现场统计数据表明，在高压电网中，单相接地短路次数占所有短路次数的85%以上。2008年我国110kV电网共有输电线路6434条，线路总长度193424km,共发生故障2407次，故障率为1.24次/(100km·年)。图2-1给出2008年110kV电网输电线路各种类型故障发生的次数和百分比。表2-12008年我国110kV电网输电线路故障统计表故障类型三相短路两相短路两相短路接地单相接地短路其他故障故障次数2010838219645故障百分比0.83%4.49%1.58%91.23%1.86%2.1.3短路简介及类别电力系统的短路就是在回路中因为电阻降低而引起电流异常增大的一种现象；电力系统在运行中，相与相之间或相与地〔或中性线)之间发生非正常连接(即短路)时而流过非常大的电流。短路分为很多种情况，有单相接地短路，两相短路，两相短路接地，三相短路等。相线俗称火线，三相就是三个火线，他们电压相等，频率相当，但是相序(时间)不同。(a)单相接地短路(b)两相短路(c)两相接地短路(d)三线对称短路图2-1常见短路故障(1)单相接地短路单相接地短路是指三相交流供电系统中一根相线与大地成等电位状态了，也就是该相线的电位与大地的电位相等，都是“零”，非故障两相电压接近正常电压，负荷电流接接近正常，故非故障相工作状态与正常负荷状态相差不大。(2)两相短路两相短路任意两相导线，直接金属性连接或经过小阻抗连接在一起。此时故障点处两故障相的对地电压相等，故障相电压不为零。而非故障相(3)两相短路接地两相短路接地是指三相交流供电系统中两根相线与大地成等电位状态了，此时故障点处两接地相的电压都为零。(3)三相对称短路三相对称短路是指三相全部短路，三相对称性短路时，故障点处的各相电压相等，且在三相系统对称时均都为零。此种短路情况最为严重，对电力系统的损害极大。2.1.4线路保护的主要形式(1)电流保护对于输电线路来说，在正常运行时，每条线路上都流过由它供电的负荷电流，越靠近电源端，负荷电流越大。假定在线路上发生三相短路，从电源到短路点之间将流过很大的短路电流。利用流过被保护元件中电流幅值的增大，可以构成过电流保护。(2)低电压保护在输电线路正常运行时，各变电所母线上的电压一般都在额定电压±5%～±10%范围内变化，且靠近电源端母线上的电压略高。短路后，各变电所母线电压有不同程度的降低，离短路点越近，电压降得越低，短路点的相间或对地电压降低到零。利用短路时电压幅值的降低，可以构成低电压保护。(3)差动保护利用每个电力元件在内部与外部短路时两侧电流相量的差别可以构成电流差动保护，利用两侧电流相位的差别可以构成电流相位差动保护，利用两侧功率方向的差别可以构成方向比较式纵联保护，利用两侧测量阻抗的大小和方向等还可以构成其他原理的纵联保护。利用某种通信通道同时比较被保护元件两侧正常运行与故障时电气量差异的保护，称为纵联保护。它们只在被保护元件内部故障时动作，可以快速切除被保护元件内部任意点的故障，被认为具有绝对的选择性，常被用作220KV及以上输电网络和较大容量发电机、变压器、电动机等电力元件的主保护。(4)距离保护同样，在正常运行时，线路始端的电压与电流之比反映的是该线路与供电负荷的等值阻抗及负荷阻抗角(功率因数角)，其数值一般较大，阻抗角较小。短路后，线路始端的电压与电流之比反映的是该测量点到短路点之间线路段的阻抗，其值较小，如不考虑分布电容时一般正比于该线路段的距离(长度)，阻抗角为线路阻抗角，较大。利用测量阻抗幅值的降低和阻抗角的变大，可以构成距离(低阻抗)保护。电流、电压保护具有简单、经济、可靠性高的突出优点，但是，它们存在保护范围、灵敏性受系统运行方式变化影响较大的缺点，尤其是在长距离重负荷的输电线路上以及长线路保护与短线路保护的配合中，往往不能满足灵敏性的要求；此外，在多电源环形网系统中，选择性也不能满足要求。因此，电压等级在110kV以上、运行方式变化较大的多电源复杂电网，构成保护时通常要求采用性能更加完善的距离保护装置[7]。2.2距离保护概念与工作原理电流、电压保护所反应的电气量随系统运行方式、系统结构、短路形式的改变而变化，使得它们的保护功能难以满足系统发展的要求。图2-2距离保护原理示意图(2-1)如图2-2所示，距离保护是反应被保护线路阻抗大小进行工作的，该阻抗是由被保护线路始端测量电压与测量电流的比值来反应，称为测量阻抗Zm。在系统正常运行时的测量阻抗Zm是负荷阻抗ZL，它是额定电压和线路负荷电流之比，值较大。当线路发生短路时测量阻抗Zm反应短路点到保护安装处的线路阻抗Zk，它与距离成正比，值较小，而且短路点愈靠近保护安装处，母线残压愈低，短路电流愈大，其比值Zm愈小，保护愈先动作。测量阻抗Zm的大小，反应了短路点的远近，当Zm小于保护范围末端的整定阻抗Zset而进入动作区时，保护动作。因此，距离保护是以测量阻抗的大小来反应短路点到保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时限的一种保护。使距离保护刚好动作的最大测量阻抗称为动作阻抗或起动阻抗，用ZOP表示。由于距离保护反应的参数是阻抗，故又被称为阻抗保护。因线路阻抗只与系统在不同运行方式下短路时电压、电流的比值有关，而与短路电流的大小无关，所以距离保护基本不受系统运行方式变化的影响。2.3距离保护时限特性及应用2.3.1距离保护时限特性距离保护动作时间t与保护安装处至短路点之间距离l的关系，称为距离保护的时限特性。图2-3距离保护的时限特性为了满足速动性、选择性、灵敏性的要求，目前距离保护广泛采用具有三段动作范围的阶梯时限特性，如图2-3所示，tⅢ>tⅡ>tⅠ，分别称为距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段。它与三段式电流保护的时限特性相类似。以图2-3中保护1为例，距离保护1理想的保护范围是线路AB全长，为此，其第Ⅰ段的动作阻抗应整定为。当下一线路BC出口k点短路时，保护1测量阻抗Zm大于动作阻抗，处于距离Ⅰ段保护范围以外，保护1不动作。然而，实际中存在动作阻抗的计算误差、电压和电流互感器的误差以及短路时暂态过程的影响，使保护1因测量阻抗Zm小于动作阻抗，而越级误动作，失去选择性。为使保护1在下一线路出口短路时具有选择性，只有降低动作阻抗，缩小保护范围，满足，计及上述各种误差，动作阻抗应按整定。这样，距离保护1的第Ⅰ段只能保护AB线路全长的80％~85％，在此范围内，保护1距离Ⅰ段具有选择性，应该瞬时动作，是保护装置的固有动作时限，如图2-3所示。为了切除本线路末端15％~20％范围内的故障，相似于三段式电流保护的考虑，保护1还应装设距离Ⅱ段。为了保证选择性，保护1距离Ⅱ段保护范围必然伸入下一级线路，并与下一级线路保护2的保护范围部分重叠，为使保护1动作具有选择性，并力求动作时限最短，为此，保护1距离第Ⅱ段不应超过保护2距离Ⅰ段的保护范围，即动作阻抗按整定；动作时限还应与保护2距离Ⅰ段动作时限配合且大一个时限级差Δt，即保护1距离Ⅱ段动作时限按整定，如图2-2所示。如此，可使保护1距离Ⅰ、Ⅱ段在时间内切除被保护线路任一点的故障，满足速动性要求。距离Ⅰ段和Ⅱ段互相配合，构成本线路（110kV）的主保护。为了作相邻下一线路保护和本线路主保护的后备保护，还应设置距离第Ⅲ段保护。距离第Ⅲ段保护的保护范围较大，其动作阻抗应按躲过正常负荷阻抗等条件整定；动作时限按阶梯时限原则整定，即动作时限应比本线路及相邻线路中保护的最大动作时限大一个时限级差Δt，如图2-3所示。2.4距离保护研究现状在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择行地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行地最有效方法之一。切除故障地时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有在每个电气元件上装设保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备地组合构成的。这样我们称这些保护装置为继电保护装置。它的基本任务是自动、迅速、由选择行地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行，并且反应电气元件的不正常运行状态，根据电力系统及元件的危害程度一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。在大型高压的电网中，距离保护作为继电保护的一种主要保护装置，我们常将距离保护应用与于这些电网中。距离保护使反应故障点到保护安装地点之间的距离(或阻抗)，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。相对于电流和电压保护，应用于高压电网中，更能满足选择性、灵敏性以及快速切除故障的要求[8]。2.5距离保护的整定计算方法2.5.1距离保护Ⅰ段整定计算图2-4距离保护整定计算距离保护Ⅰ段定值按躲过本线路末端故障整定距离保护第Ⅰ段是无延时的速动段，一般按躲开下一条线路出口处短路的原则来整定，也即是按躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定。以本电网中线路AB、B处保护为例，测量元件的整定阻抗为(2-2)式中各量定义——保护1距离Ⅰ段的整定阻抗——被保护线路的阻抗——可靠系数，一般取0.8-0.85。如此整定后，距离Ⅰ段只能保护本线路全长的80％－85％。2.5.2距离保护Ⅱ段整定计算(1)按与相邻线路距离保护Ⅰ段配合整定为保证在下级线路上发生故障时，上级线路保护处的保护Ⅱ段不至于越级跳闸所以其Ⅱ段的动作范围不应该超出下级线路Ⅰ段的动作范围。考虑分支电路的影响，可按下式进行整定(2-3)式中，为可靠系数，取0.85；为确保在各种运行方式下保护1的Ⅱ段范围不超过保护2的Ⅰ段范围，分支系数Kbra取各种情况下的最小值Kbramin。(2)与相邻变压器的快速保护相配合整定若被保护线路的末端母线接有变压器时，其距离Ⅱ段保护的动作范围不应超出变压器快速保护（一般是差动保护）的范围，即距离Ⅱ段应躲开线路末端变电所变压器低压侧出口处短路时的阻抗值，设变压器的阻抗为ZT，则起动阻抗整定为(2-4)当被保护线路末端母线上既有出线又有变压器时，距离Ⅱ段的整定阻抗应取上述两种情况的较小者。(3)保护动作时间的整定(2-5)(4)灵敏度校验距离保护Ⅱ段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。由于是反映于数值的下降而动作，其灵敏系数定义为；具体对保护1的距离Ⅱ段来看，在本线路末端短路时其测量阻抗为，因此灵敏系数为(2-6)一般要求，若不满足要求，则距离保护Ⅱ段应与相邻元件的保护Ⅱ段相配合，进一步延伸保护范围，并延长动作时限。当线路长度为50Km时，不小于1.5当线路长度为50～200Km时，不小于1.4当线路长度为200Km以上时，不小于1.3(5)当校验本线路末端故障时，灵敏度不满足要求时，则距离保护Ⅱ段应与相邻元件的保护Ⅱ段相配合，进一步延伸保护范围，并延长动作时限。(2-7)保护动作时间：(2-8)2.5.3距离保护第Ⅲ段整定计算(1)按与相邻线路距离保护Ⅱ段配合整定+(2-9)(2)按躲过最小负荷整定按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，当线路上流过最大负荷电流且母线上电压最低时（用表示），在线路始端所测量到的负荷阻抗最小，其值为(2-10)式中——正常运行时母线电压的最小值，一般取0.9倍的母线额定电压；——被保护线路最大负荷电流。参照过电流保护的整定原则，考虑到外部故障切除后，在电动机自启动的情况下，保护第Ⅲ段必须立即返回的要求，当采用全阻抗特性时，其整定值为：(2-11)式中——Ⅲ段可靠系数，一般取1.2～1.25——电动机自启动系数，一般取1.5～2.5 ——阻抗测量元件（欠量动作）的返回系数，一般取1.0～1.5(3)保护动作时间的整定：距离保护Ⅲ段的动作时间，应比与之配合的相邻元件保护动作时间大一个时间级差，但考虑到距离Ⅲ段一般不经振荡闭锁，所以动作时间不应该小于最大的振荡周期（1.5～2s）。（2-12）(4)灵敏度校验：距离保护第Ⅲ段既作为本线路Ⅰ、Ⅱ段保护的近后备，又作为相邻元件的远后备。灵敏度应分别进行校验。作为近后备时，按本线路末端短路校验，即(2-13)作为远后备时，按相邻元件末端短路校验，即(2-14)式中——相邻元件（线路，变压器等）的阻抗；——分支系数最大值，以保证在各种运行方式下保护动作的灵敏性。(5)当灵敏度不满足要求时，可与相邻距离保护Ⅲ段配合及躲过最小负荷阻抗整定+(2-15)2.5.4距离保护Ⅲ段动作时间的说明(1)距离保护Ⅱ段躲过系统振荡周期系统常见的振荡周期为1.1～1.5s，距离保护Ⅲ的动作时间应大于或等于2s，当相邻线路Ⅱ段经振荡闭锁控制时，为在重合闸后距离保护能与相邻距离保护配合，将Ⅲ段经重合闸后延时加速至1.5s。(2)环状电网中距离保护动作时间的配合环状电网中，距离Ⅲ段的动作时间，仍按阶梯式特性逐级配合，但若所有Ⅲ段均与相邻Ⅲ段配合，则势必要出现相互循环配合的结果。必须选取某一线路的Ⅲ段与相邻线路Ⅱ段配合，此即环网中距离保护Ⅲ段动作时间的起始配合点。应尽可能使整个环网距离保护Ⅲ段的保护灵敏系数较高，动作时间较短。(3)振荡闭锁装置起动元件一般为负序及零序电流增量起动元件，整组复归时间为6～8s。

3元件参数计算与零序电流计算3-1 某电网平面图G1G225MWXd=0.132=0.8T1T231.5MVAT4T520MVAT815MVAG350MWXd=0.129=0.8T360MVAT6T720MVA(1)各变电站，发电厂的操作直流电源电压U=220V。(2)发电厂最大发电容量50+2*25=100MW,最小发电容量50MW，正常发电容量为50+25=75MW。(3)线路X=0.4Ω/KM，X=3XΩ/KM。(4)变压器均为Y,D11，110±2*2.5%/10.5kV,U=10.5%。(5)△t=0.5s,负荷侧后备保护t=1.5s,变压器和母线均配置有差动保护，K=1.3。(6)发电厂升压变中性点直接接地，其他变压器不接地。

3.1电网各个元件参数计算及负荷电流计算3.1.1基准值选择基准功率：SB=100MV·A，基准电压：VB=115V。基准电流：IB=SB/1.732VB=100×103/1.732×115=0.502KA；基准电抗：ZB=VB/1.732IB=115×103/1.732×502=132.25Ω；电压标幺值：E=E(2)=1.053.2电网各元件等值电抗计算3.2.1输电线路等值电抗计算(1)线路L1等值电抗计算正序以及负序电抗：XL1=X1L1=0.4×50=20ΩXL1*=XL1/ZB=20/132.25=0.1512零序电抗：XL10=X0L1=3X1L1=3×0.4×50=60ΩXL10*=XL10/ZB=60/132.25=0.4537(2)线路L2等值电抗计算正序以及负序电抗：XL2=X1L2=0.4×40=16ΩXL2*=XL2/ZB=16/132.25=0.121零序电抗：XL20=X0L2=3X1L2=3×0.4×40=48ΩXL20*=XL20/ZB=48/132.25=0.363(3)线路L3等值电抗计算正序以及负序电抗：XL3=X1L3=0.4×90=36ΩXL3*=XL3/ZB=36/132.25=0.2722零序电抗：XL30=X0L3=3X1L3=3×0.4×90=108ΩXL30*=XL30/ZB=108/132.25=0.8166(4)线路L4等值电抗计算正序以及负序电抗：XL4=X1L4=0.4×25=10ΩXL4*=XL4/ZB=10/132.25=0.0756零序电抗：XL40=X0L4=3X1L4=3×0.4×25=30ΩXL40*=XL40/ZB=30/132.25=0.22683.2.2变压器等值电抗计算(1)变压器T1、T2等值电抗计算:XL40=X0L4=3X1L4=3×0.4×25=30ΩXL40*=XL40/ZB=30/132.25=0.2268(2)变压器T3等值电抗计算:XT1=XT2=(UK%/100)×(VN2×103/SN)≈40.333ΩXT1*=XT2*=XT1/ZB=40.333/132.25=0.3050(3)变压器T4、T5、T6、T7等值电抗计算:XT4=XT5=XT6=XT7=(UK%/100)×(VN2×103/SN)≈63.5ΩXT6*=XT7*=XT4*=XT5*=0.4802(4)变压器T8等值电抗计算:XT1=(UK%/100)×(VN2×103/SN)≈84.7ΩXT8*=XT8/ZB=84.7/132.25=0.64053.2.3发电机等值电抗计算(1)发电机G1、G2电抗标幺值计算:XG1*=XG2*=Xd1SB/SG1=Xd1SB/PG1=0.132×100×0.8/25=0.4224(2)发电机G3电抗标幺值计算XG3*=Xd3SB/SG3=Xd3SB/PG3=0.129×100×0.8/50=0.20643.2.4最大负荷电流计算(1)B、C母线最大负荷电流计算:最大负荷电流计算(拆算到110KV)IfhB·max=IfhC·max=PfhBmaxVav2/1.732U=20×103/1.732×115×0.8≈0.1255KA；(2)D母线最大负荷电流计算:最大负荷电流计算(拆算到110KV)IfhD·max=PfhDmaxVav2/1.732U=12×103/1.732×115×0.8≈0.0753KA3.2.5各线路运行方式下流过断路器的最大负荷电流(1)保护1的最大运行方式：发电机FI、P2、F3全投入，继开线路L1；通过保护1的最大负荷电流为；保护1的最小运行方式：发电机F3停，线路全部运行。(2)保护2的最大运行方式：发电机Fl、P2、F3全投入，断开L3回路；通过保护2最大负荷电流为。保护2的最小运行方式；F3停，线路全部运行。(3)保护4的最大运行方式：Fl、F2、F3全投，继开线路L3；通过保护4的最大负荷电流为。保护4的最小运行方式：F3停，线路全部运行。(4)保护5的最大运行方式：F1、F2、F3全投入，断开线路L1；通过保护5的最大负荷电流为。保护5的最小运行方式：F3停，线路全部运行。(5)保护7的最大运行方式：F1、F2、F3全投，线路全部运行；通过保护7的最大负荷电流为。(6)保护3和保护6因正常运行时不可能有正向电流通过，要是有正向电流通过，一定是线路发生故障。为此，在保护3和保护7上只需判别电流(功率)的方向即可，故不用分析保护3和保护6的运行方式。3.3零序电流计算由于零序电流计算是电网继电保护配置设计的基础,因此分别考虑最大运行方式(三台发电机全部投入,系统环网取开网运行)时各线路未端短路的情况,最小运行方下(三台中最小的一台投入,系统按环网计算)时各线路未端短路的情况。电网等效电路图如图3-2所示图3-2电网等效电路图3.3.1d1点发生短路时流过断路1的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-3零序短路电路图XTT(0)=XT1(0)/2=0.1525XT(0)=0.1525×0.1601/(0.1525+0.0.1601)=0.0781XTBL(0)=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.167XTL(0)=(0.2268+0.6405)×0.2401/(0.2268+0.6405+0.2401)=0.188XTLB(0)=(0.363+0.167)×0.188/(0.363+0.167+0.188)=0.1388Xff1(0)=XL3(0)+XTLB(0)=0.8166＋0.1388=0.9554Iff1(0)*=E(0)/Xff1(0)=1.05/0.9554=1.099Iff1(0)=Iff1(0)*IB=1.099×0.502=0.552KA3.3.2d2发生短路时流过断路2的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-4短路等值电路XBL(0)=XL1(0)×XTB(0)/(XL1(0))+XTB(0))=0.4536×0.2401/(0.4536+0.2401)=0.157XTL(0)=(XL4(0)+XT8(0))×XTC(0)/(XL4(0)+XT8(0)+XTC(0))=0.188XLB(0)=(XL2(0)+XBL(0))×XTL(0)/(XL2(0)+XTBL(0)+XTC(0))=0.138Xff2(0)=(XL3(0)+XT(0))×XLB(0)/(XL3(0)+XT(0))+XLB(0))=0.1208Iff2(0)*=E(0)/Xff2(0)=1.05/0.1208=8.692Iff2(0)=Iff2(0)*IB=8.692×0.502=4.3634KA3.3.3d3发生短路时流过断路2的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-5短路等值电路XTL4(0)=(XL4(0)+XT8)×(XL3(0)+XT)/(XL4(0)+XT8+XL3(0)+XT)=(0.2268+0.6405)*(0.8166+0.0781)/(0.2268+0.6405+0.8166+0.0781)=0.4404XTL2(0)=(XL2(0)+XTC)×XTB/(XL2(0)+XTC+XTB)=(0.363+0.2401)×0.2401/(0.363+0.2401+0.2401)=0.1717XBL(0)=XTL4(0)×XTL2(0)/(XTL4(0)+XTL2(0))=0.4404×0.1717/(0.4404+0.1717)=0.1235Xff3(0)=XL1(0)+XBL(0)=0.4536＋0.1235=0.5771Iff3(0)*=E(0)/Xff3(0)=1.05/0.5771=1.819Iff3(0)=Iff3(0)*IB=1.89×0.502=0.913KA3.3.4d4点发生短路时流过断路1的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-6短路等值电路X2(0)=(XL4(0)+XT8)×XTC/(XL4(0)+XT8+XTC)=(0.8166+0.6405)×0.2401/(0.8166+0.6405+0.2401)=0.2061X1(0)=(XL1(0)+XT)×XTB/(XL1(0)+XT+XTB)=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.1654Xff4(0)=X1(0)×(X2(0)+XL2(0))/(X1(0)+XL2(0)+X2(0))=0.1654×(0.2061+0.363)/(0.1654+0.2061+0.363)=0.1282Iff4(0)*=E(0)/Xff4(0)=1.05/0.1282=8.193Iff4(0)=Iff4(0)*IB=8.193×0.502=4.113KA3.3.5d4点发生短路时流过断路器2的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-7短路等值电路X50(0)=(XL4(0)+XT8)×(XL3(0)+XT)/(XL4(0)+XT8+XL3(0)+XT)=(0.2268+0.6405)*(0.8166+0.0781)/(0.2268+0.6405+0.8166+0.0781)=0.4404X32(0)=X50(0)×XTC/(X50(0)+XTC)=0.4404×0.2401/(0.4404+0.2401)=0.1554Xff5(0)=(XL2(0)+X32(0))×XTB/(XL2(0)+X32(0)+XTB)=0.1641Iff5(0)*=E(0)/Xff5(0)=1.05/0.1641=6.399Iff5(0)=Iff5(0)*IB=6.399×0.502=3.212KA3.3.6d5点发生短路时流过断路器1的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-8短路等值电路X2(0)=(XL4(0)+XT8)×XTC/(XL4(0)+XT8+XTC)=0.2061X1(0)=(XL1(0)+XT)×XTB/(XL1(0)+XT+XTB)=0.1654Xff5(0)=(XL2(0)+X1(0))×X2(0)/(XL2(0)+X1(0))+X2(0))=0.1483Iff6(0)*=E(0)/Xff5(0)=1.05/0.1483=7.082Iff6(0)=Iff5(0)*IB=7.082×0.502=3.555KA3.3.7d6点发生短路时流过断路器1的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-9短路等值电路X1(0)=(XL1(0)+XT)×XTB/(XL1(0)+XT+XTB)=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.1654X3(0)=(XL2(0)+X2(0))×XTC/(XL2(0)+X2(0)+XTC)=(0.363+0.1654)×0.2401/(0.363+1654+0.2401)=0.1651Xff7(0)=(XL4(0)+X3(0))×XT8/(XL4(0)+X3(0)+XT8)=(0.8166+0.1651)×0.6405/(0.8166+0.1651+0.6405)=0.3876Iff7(0)*=E(0)/Xff7(0)=1.05/0.3876=2.709Iff7(0)=Iff7(0)*IB=2.709×0.502=1.36KA3.3.8d6点发生短路时流过断路器2的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-10短路等值电路X4(0)=(XL2(0)+XTB)×(XL3(0)+XT)/(XL2(0)+XTB+XL3(0)+XT)=(0.363+0.2401)×(0.8166+0.0781)/(0.363+0.2401+0.8166+0.0781)=0.3603X5(0)=X4(0)×XTC/(X4(0)+XTC)=0.3603×0.2401/(0.3603+0.2401)=0.1441Xff8(0)=(XL4(0)+X5(0))×XT8/(XL4(0)+X5(0)+XT8)=(0.2268+0.1441)×0.6405/(0.2268+0.1441+0.6405)=0.2349Iff8(0)*=E(0)/Xff8(0)=1.05/0.3882=4.4703Iff8(0)=Iff8(0)*IB=4.4703×0.502=2.244KA3.3.9d8点发生短路时流过断路器1的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-11短路等值电路X6(0)=(XL4(0)+XT8)×XTC/(XL4(0)+XT8+XTC)=(0.2268+0.6405)×0.2401/(0.2268+0.6405+0.2401)=0.188X7(0)=(XL2(0)+X6(0))×(XL1(0)+XT)/(XL2(0)+X6(0)+XL1(0)+XT)=(0.363+0.188)×(0.8166+0.0781)/(0.363+0.188+0.8166+0.0781)=0.3410Xff9(0)=XTB+X7(0)=0.2401+0.341=0.5811Iff9(0)*=E(0)/Xff9(0)=1.05/0.5811=1.8069Iff9(0)=Iff9(0)*IB=1.8069×0.502=0.907KA3.3.10d8点发生短路时流过断路器2的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-12短路电路图X8(0)=(XL4(0)+XT8)×(XL3(0)+XT)/(XL4(0)+XT8+XL3(0)+XT)=(0.2268+0.6405)×(0.8166+0.0781)/(0.2268+0.6405+0.8166+0.0781)=0.4404X9(0)=X8(0)×XTC/(X8(0)+XTC)=0.4404×0.2401/(0.4404+0.2401)=0.1554Xff10(0)=XTB+XL2(0)+X9(0)=0.2401+0.363+0.1554=0.7585Iff10(0)*=E(0)/Xff10(0)=1.05/0.7585=1.384Iff10(0)=Iff10(0)*IB=1.384×0.502=0.6949KA3.3.11d9点短路时流过断路器1的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-13短路电路图X10(0)=(XL1(0)+XT)×XTB/(XL1(0)+XT+XTB)=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.1654X11(0)=(X10(0)+XL2)×(XL4(0)+XT8)/(X10(0)+XL2+XL4(0)+XT8)=(0.1654+0.363)×(0.2268+0.6405)/(0.1654+0.363+0.2268+0.6405)=0.3284Xff11(0)=XTC+X11(0)=0.2401+0.3284=0.5685Iff11(0)*=E(0)/Xff11(0)=1.05/0.5685=1.8471Iff11(0)=Iff11(0)*IB=1.8471×0.502=0.9273KA3.3.12d9点短路时流过断路器2的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-14短路电路图X10(0)=(XL1(0)+XT)×XTB/(XL1(0)+XT+XTB)=0.1654X13(0)=(XL2(0)+X10(0))×XTC/(XL2(0)+X10(0)+XTC)=0.1651Xff13(0)=XT8+XL4(0)+X13(0)=0.6405+0.2268+0.1651=1.0324Iff13(0)*=E(0)/Xff13(0)=1.05/1.0324=1.017Iff13(0)=Iff13(0)*IB=1.017×0.502=0.511KA3.3.13d10点发生短路时流过断路器1的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-15短路电路图X10(0)=(XL1(0)+XT)×XTB/(XL1(0)+XT+XTB)=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.1654X13(0)=(XL2(0)+X10(0))×XTC/(XL2(0)+X10(0)+XTC)=(0.363+0.1654)×0.2401/(0.363+0.1654+0.2401)=0.1651Xff13(0)=XT8+XL4(0)+X13(0)=0.6405+0.2268+0.1651=1.0324Iff13(0)*=E(0)/Xff13(0)=1.05/1.0324=1.017Iff13(0)=Iff13(0)*IB=1.017×0.502=0.511KA3.3.14d10点发生短路时流过断路器2的短路电流最大运行方式两相短路零序短路电流图3-16短路电路图X4(0)=(XL2(0)+XTB)×(XL3(0)+XT)/(XL2(0)+XTB+XL3(0)+XT)=(0.363+0.2401)×(0.8166+0.0781)/(0.363+0.2401+0.8166+0.0781)=0.3603X14(0)=X4(0)×XTC/(X4(0)+XTC)=0.3603×0.2401/(0.3603+0.2401)=0.1441Xff14(0)=XT8+XL4(0)+X14(0)=0.6405+0.2268+0.1441=1.0114Iff14(0)*=E(0)/Xff14(0)=1.05/1.0114=1.0382Iff14(0)=Iff14(0)*IB=1.3382×0.502=0.521KA表3-1最大零序电抗与零序电流短路点零序电抗最大零序电流断路器的编号d11.0990.552kv1d28.6924.363kv1d31.8190.913kv1d48.9134.113kv1d46.3993.212kv2d57.0823.555kv1d62.7091.360kv1d64.4702.244kv2d7d81.80690.907kv1d91.84710.9273kv1d91.0170.511kv2d101.0170.511kv1d101.03820.521kv2

4线路距离保护的整定计算和校验4.1断路器1距离保护的整定计算和校验4.1.1距离保护Ⅰ段的整定计算(1)动作阻抗对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。取KK'=0.85；Zdz'=KK'ZL3=0.85×36=30.6Ω；(2)动作时限距离保护Ⅰ段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t'=0s。4.1.2距离保护Ⅱ段的整定计算和校验(1)动作阻抗：按下列三个条件选择。①与相邻线路L4的保护的Ⅰ段配合Zdz''=KK''(ZL3+K'Kfh·minZL4)式中，取K'=0.85,KK''=0.8，Kfh·min为保护7的Ⅰ段末端发生短路时对保护7而言的最小分支系数。当保护7的Ⅰ段末端发生短路时，分支系数为：Kfh·min=IL3/IL4=1于是Zdz''=KK''(ZL3+K'Kfh·minZL4)=0.8×(36+0.85×1×10)=35.6Ω；②与相邻线路L2的保护的Ⅰ段配合Zdz''=KK''(ZL3+K'Kfh·minZL2)式中，取K'=0.85,KK''=0.8，Kfh·min为保护5的Ⅰ段末端发生短路时对保护7而言的最小分支系数。当保护5的Ⅰ段末端发生短路时，分支系数为：Kfh·min=IL3/IL4=1于是Zdz''=KK''(ZL3+K'Kfh·minZL2)=0.8×(36+0.85×1×16)=39.68Ω；③按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定Zdz''=KK''(ZL3+Kfh·minZTC)式中，取KK''=0.8，Kfh·min为保护7的І段末端变压器低压侧出口发生短路时对变压器低压侧出口而言的最小分支系数。当保护7的І段末端发生短路时，分支系数为：Kfh·min=IL3/IL4=(XL1+XL2+XL3)/2XL1=1于是Zdz''=KK''(ZL3+K'Kfh·minZL4)=0.7×(36+1×63.5)=69.65Ω；取以上三个计算值中最小者为Ⅱ段整定值，即取Zdz''=35.6Ω；(2)动作时间，与相邻保护7的Ⅰ段配合，则(2)动作时间，与相邻保护7的І段配合，则t1"=t7'+Δt=0.5s它能同时满足与相邻线路L2和变压器保护配合的要求。(3)灵敏性校验：Klm=Zdz''/ZL3=35.6/36=0.99<1.5,不满足要求。此时，对动作阻抗重新进行整计算，取下一线路保护第Ⅱ段相配合的原则选择动作阻抗，即选择断路器7的第Ⅱ段相配合进行整定。Kfh·min=1Zdz7''=KK''(ZL4+Kfh·minZTC)=0.7×(10+1×84.7)=66.29ΩZdz''=KK''(ZL3+KfZ·minZdz7'')=0.8×(36+1×66.29)=81.832ΩKlm=Zdz''/ZL3=81.832/36=2.273>1.5,满足要求。4.1.3距离保护Ⅲ段的整定计算和校验(1)动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定；Kzq=1,Kh=1.15,KK"'=1.2，If·max=0.326KAZf·min=0.9Ue/1.732If·max=0.9×115/1.732×0.326=183.3Ω于是Zdz'''=Zf·min/KK"'KhKzq=183.3/1.2×1.15×1=132.8Ω(2)动作时间：断路器5的动作时间为：t'''5=t'''dz+Δt=1.5+0.5=2s断路器5的动作时间为：t'''7=t'''dz+Δt=1.5+0.5=2s变压器保护的动作时间为：t'''=t'''dz+Δt=1.5+0.5=2s取其中较长者，于是断路器1的动作时间为：t'''1=t'''5+Δt=2+0.5=2.5s(3)灵敏性校验：①本线路末端短路时的灵敏系数为：Klm=Zdz'''/ZL3=132.8/36=3.68>1.5，满足要求②相邻元件末端短路时的灵敏系数为：Ⅰ相邻线路L4末端短路时的灵敏系数为；最大分支系数：Kfh·max=(XL1+XL2+XL3)/(XL1+XL2)=(36+16+20)/(20+16)=2Klm=Zdz'''/(ZL3+Kfh·maxZL4)=132.8/(36+2×10)=2.37>1.2，满足要求Ⅱ相邻线路L2末端短路时的灵敏系数为；最大分支系数：Kfh·max=IL3/IL4=(XL1+XL2+XL3)/XL1=(36+16+20)/20=3.6Klm=Zdz'''/(ZL3+Kfh·maxZL2)=132.8/(36+3.6×16)=1.42>1.2，满足要求Ⅲ相邻变压器末端短路时的灵敏系数为；最大分支系数：Kfh·max=(XL1+XL2+XL3)/(XL1+XL2)=(36+16+20)/(20+16)=2Klm=Zdz'''/(ZL3+Kfh·maxZL2)==132.8/(36+2×63.5/2)=1.33>1.2，满足要求4.2断路器2距离保护的整定计算和校验4.2.1距离保护Ⅰ段的整定计算(1)动作阻抗对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。取KK'=0.85Zdz'=KK'ZL1=0.85×20=17Ω；(2)动作时限距离保护Ⅰ段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t'=0s。4.2.2距离保护Ⅱ段的整定计算和校验(1)动作阻抗：按下列三个条件选择。①与相邻线路L2的保护的Ⅰ段配合Zdz''=KK''(ZL1+K'Kfh·minZL2)式中，取K'=0.85,KK''=0.8，Kfh·min为保护7的Ⅰ段末端发生短路时对保护7而言的最小分支系数。当保护7的Ⅰ段末端发生短路时，分支系数为：Kfh·min=IL3/IL4=1于是Zdz''=KK''(ZL1+K'Kfh·minZL2)=0.8×(20+0.85×1×16)=26.88Ω；②按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定Zdz''=KK''(ZL1+Kfh·minZTC)式中，取KK''=0.8，Kfh·min为保护7的Ⅰ段末端变压器低压侧出口发生短路时对变压器低压侧出口而言的最小分支系数。当保护7的Ⅰ段末端发生短路时，分支系数为：Kfh·min=IL3/IL4=1于是Zdz''=KK''(ZL1+Kfh·minZL4)=0.7×(20+1×63.5)=58.45Ω；取以上二个计算值中最小者为Ⅱ段整定值，即取Zdz''=26.88Ω；(2)动作时间，与相邻保护7的Ⅰ段配合，则t1"=t4'+Δt=0.5s它能同时满足与相邻线路L2和变压器保护配合的要求。(3)灵敏性校验：Klm=Zdz''/ZL3=26.88/36=1.34<1.5,不满足要求。此时，对动作阻抗重新进行整计算，取下一线路保护第Ⅱ段相配合的原则选择动作阻抗，即选择断路器4的第Ⅱ段相配合进行整定。按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定Kfh·min=1Zdz4''=KK''(ZL2+Kfh·minZTC)=0.7×(16+1×63.5)=55.65Ω与相邻线路L4的保护的Ⅰ段配合Kfh·min=1Zdz4''=KK''(ZL2+K'Kfh·minZL4)=0.8×(16+0.85×1×10)=19.6Ω取小者为整定值，即Zdz''=19.6Ω所以断路器2的整定值为Zdz''=KK''(ZL1+KfZ·minZdz7'')=0.8×(20+1×19.6)=31.68ΩKlm=Zdz''/ZL1=31.68/20=1.584>1.5,满足要求。4.2.3距离保护Ⅲ段的整定计算和校验(1)动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定；Kzq=1,Kh=1.15,KK"'=1.2，If·max=0.326KAZf·min=0.9Ue/1.732If·max=0.9×115/1.732×0.326=183.3Ω于是：Zdz'''=Zf·min/KK"'KhKzq=183.3/1.2×1.15×1=132.8Ω(2)动作时间：断路器4的动作时间为：t'''5=t'''dz+Δt=2+0.5=2.5s变压器保护的动作时间为：t'''=t'''dz+Δt=1.5+0.5=2s取其中较长者，于是断路器2的动作时间为：t'''1=t'''5+Δt=2.5+0.5=3s(3)灵敏性校验：①本线路末端短路时的灵敏系数为：Klm=Zdz'''/ZL3=132.8/20=6.64>1.5，满足要求②相邻元件末端短路时的灵敏系数为：Ⅰ相邻线路L2末端短路时的灵敏系数为；最大分支系数：Kfh·max=(XL1+XL2+XL3)/XL3=(36+16+20)/36=2Klm=Zdz'''/(ZL1+Kfh·maxZL4)=132.8/(20+2×16)=2.55>1.2，满足要求Ⅱ相邻变压器末端短路时的灵敏系数为；最大分支系数：Kfh·max=(XL1+XL2+XL3)/(XL3+XL2)=(36+16+20)/(36+16)=1.38Klm=Zdz'''/(ZL1+Kfh·maxZL2)==132.8/(20+1.38×63.5)=1.23>1.2，满足要求4.3断路器3距离保护的整定计算和校验(1)动作阻抗对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。取KK'=0.85Zdz'=KK'ZL1=0.85×20=17Ω；(2)动作时限距离保护Ⅰ段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t'=0s。由于断路器3没有下一线路，所以悉路器3就无需进行第Ⅱ段和第Ⅲ段的整定计算。4.4断路器4距离保护的整定计算和校验4.4.1距离保护Ⅰ段的整定计算(1)动作阻抗对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。取KK'=0.85；Zdz'=KK'ZL2=0.85×16=13.6Ω；(2)动作时限距离保护Ⅰ段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t'=0s。4.4.2距离保护Ⅱ段的整定计算和校验(1)动作阻抗：按下列三个条件选择。①与相邻线路L4的保护的Ⅰ段配合Zdz''=KK''(ZL2+K'Kfh·minZL4)式中，取K'=0.85,KK''=0.8，Kfh·min为保护7的Ⅰ段末端发生短路时对保护7而言的最小分支系数。当保护7的Ⅰ段末端发生短路时，分支系数为：Kfh·min=IL3/IL4=1于是Zdz''=KK''(ZL2+K'Kfh·minZL2)=0.8×(16+0.85×1×10)=19.6Ω；②与相邻线路L4的保护的Ⅰ段配合Zdz''=KK''(ZL2+K'Kfh·minZL3)式中，取K'=0.85,KK''=0.8，Kfh·min为保护7的Ⅰ段末端发生短路时对保护7而言的最小分支系数。当保护7的Ⅰ段末端发生短路时，分支系数为：Kfh·min=IL3/IL4=1于是Zdz''=KK''(ZL2+K'Kfh·minZL3)=0.8×(16+0.85×1×36)=37.28Ω；③按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定Zdz''=KK''(ZL2+Kfh·minZTC)式中，取KK''=0.8，Kfh·min为保护7的Ⅰ段末端变压器低压侧出口发生短路时对变压器低压侧出口而言的最小分支系数。当保护7的Ⅰ段末端发生短路时，分支系数为：Kfh·min=IL3/IL4=0.5于是Zdz''=KK''(ZL3+Kfh·minZL4)=0.7×(16+0.5×63.5)=33.425Ω；取以上三个计算值中最小者为Ⅱ段整定值，即取Zdz''=19.6Ω；(2)动作时间，与相邻保护7的Ⅰ段配合，则t4"=t7'+Δt=0.5s它能同时满足与相邻线路L4和变压器保护配合的要求。(3)灵敏性校验：Klm=Zdz''/ZL2=19.6/16=1.225<1.5,不满足要求。此时，对动作阻抗重新进行整计算，取下一线路保护第Ⅱ段相配合的原则选择动作阻抗，即选择线路L4的第Ⅱ段相配合进行整定。Kfh·min=1Zdz7''=KK''(ZL4+Kfh·minZTC)=0.7×(10+1×84.7)=66.29ΩZdz''=KK'