武汉理工大学继电保护课程设计

前言

《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程，主要包括课堂讲

学、课程设计等几个主要局部。在完成了理论的学习的根底上，为了进一步加深对理论知

识的理解，本专业特安排了本次课程设计。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。

而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路

输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。在输

送电能的过程中，电力系统希望线路有比拟好的可靠性，因此在电力系统受到外界干扰时，保

护线路的各种继电装置应该有比拟可靠的、及时的保护动作，从而切断故障点极大限度的降

低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为到达这个目的而设置的。本次设计的任务

主要包括了六大局部，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路

电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校

验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计

的重点。通过此次线路保护的设计可以稳固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一

课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。

1原始资料

电网接线图

(1)各变电站、发电厂的操作直流电源电压L220V。

(2)发电厂最大发电容量50+2X25=100'%最小发电容量为50MW,正常发电容量为

50+25=75MW.

(3)线路XQ/km,XoQ/kmo

(4)变压器均为YN,Dll,110±2.5%/10.5KV,UK=10.5%

⑸△t=0.5S,负荷侧后备保护tdz=l.5S,变压器和母线均配置有差动保护，心

(6)发电厂升压变中性点直接接地，其他变压器不接地。

任务

(1)电网运行方式分析。

(2)各开关保护配置方案，计算配置各线路的保护及计算出各保护的二次动作值(设储=

X2)o

(3)检验各保护的灵敏度。

(4)设计一套电压二次回路断线闭锁装置，二次断线时闭锁，故障时开放。(选做)

⑸绘制7DL保护的展开图。(选做)

要求

设计说明书一份(含短路电流计算，保护整定，校验，AUOCAD绘制保护配置原理图

等)。

110KV线路继电保护课程设计

［摘要］:为给110KV单电源环形电网讲行继电保护设计，首先诜择过电流保护，对电网讲

行短路电流计算，包括适中电流的正序、负序、零序电流的短路计算，整定电流保护的整

定值。在过电流保护不满足的情况下，相间故障选择距离保护，接地故障选择零序电流保

护，同时对距离保护、零序电流保护进行整定计算，并用AUOCAD绘制出保护配置原理

图。

［关键词］:继电保护、短路电流、整定计算

［summaryl：lnordertoring110KVsinglepowerqridtorelaydesign,thefirst

choiceover-currentprotection,short-circuitcurrentofthepowernetwork,

includingthepositivesequencemoderatecurrent,negativesequence,zero-sequence

ofshort-circuitcurrent,thecurrentprotectionoftheentiretuningvalue.Inthe

over-currentprotectionarenotsatisfiedwiththecircumstances,selectadistance

phasefaultprotection,choiceofzero-sequencefaultcurrentprotectionAtthe

sametime,distanceprotection,andzero-sequencecurrentprotectiontotheentire

set,andusedtomapoutprotectionconfigurationAUOCADschematic.

［keywords］：Protection,short-circuitcurrent,settingcalculation

1运行方式的选择

1.1运行方式的选择原那么

1发电机、变压器运行方式选择的原那么

(1)一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，一台检修，另一台故

随；当有三台以上机组时，那么选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。对水电厂，

还应根据水库运行方式选择。

(2)一个发电厂、变电站的母线上无论接几台变压器，一般应考虑其中容量

最大的一台停用。

1变压器中性点接地选择原那么

(1)发电厂、变电所低压侧有电源的变压器，中性点均要接地。

(2)自耦型和有绝缘要求的其它变压器，其中性点必须接地。

(3)T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。

(4)为防止操作过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后

再断开，这种情况不按接地运行考虑。

1线路运行方式选择原那么

(1)一个发电厂、变电站线线上接有多条线路，一般考虑选择一条线路检修，

另一条线路乂故障的方式。

(2)双回路一般不考虑同时停用。

1流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择

(1)相间保护

对单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大短路电流出现在最大运行方式；

而最小短路电流，那么出现在最小运行方式。

对于双电源的网络，一般(当取Z1=Z2时)与对侧电源的运行方式无关，可按单侧电

源的方法选择.

对于环状网络中的线路，流过保护的电大短路电流应选取开环运行方式，开环点应选

在所整定保护线路的相邻下一线线路上。而对于电小短路电流，那么应选闭环运行方式，

同时再合理停用该保护背后的机组、变压器及线路。

(2)零序电流保护

对于单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大零序短路电流与最小零序电流，其选择

方法可参照相问短路中所述，只需注意变压器接地点的变化。

对于双电源的网络及环状网，同样参照相间短路中所述，其重点也是考虑变压器接地

点的变化。

1选取流过保护的最大负荷电流的原那么

选取流过保护的最大负荷电流的原那么如下：

(1)备用电源自动投入引起的增加负荷。

(2)并联运行线路的减少，负荷的转移。

(3)环状网络的开环运行，负荷的转移。

(4)对于双侧电源的线路，当一侧电源突然切除发电机，引起另一侧增加负

荷。

1.2本次设计的具体运行方式的选择

电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能。因此，在对继电保护进行整定计弊

(4)线路L4等值电抗计算

正序以及负序电抗：XL4=XIL4X25=100

X“*=XL4/ZB=1()

零序电抗：XL40=XOU=3XIL4=3XX25=30Q

Xuo*=Xuo/ZB=30

2变压器等值电抗计算

(1)变压器Tl、T2等值电抗计算

XTI=XT2=(UK%/100)X(VN2X103/SN)2。

XTI*=XT2*=XTI/ZB=40.333

(2)变压器T3等值电抗计算

XT3=(UK%/100)X(VN2X1()3/SN)%Q

XT3*=XT3/ZB=21.175

(3)变压器T4、T5、T6、T7等值电抗计算

3

XT4=XT5=XT6=XT7=(UK%/100)X(VN2X10/SN)gQ

XT6*=XT7*=XT4*=XT5*

(4)变压器T8等值电抗计算

3

XTI=(UK%/100)X(VN2XIO/SN)Q。

XT8*=XT8/ZB=84.7

2发电机等值电抗计算

(1)发电机Gl、G2电抗标幺值计算

XGi*=XG2*=XdiSB/SGI=XdiSBCOS6/PGI=X100X0.8

⑵发电机G3电抗标幺值计算

XG3*=Xd3SB/SG3=Xd3sBCOS<1)/PG3=X100X0.8

2.2.4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)

IhB-max=IfhC-max=PihBmax/].732UCOS6

=2()X103X115X^255KA；

(2)D母线最大负荷电流计算

最大负荷电流计算(拆算到U0KV)

IfaD•max—PfhDmaxVav2/1.732UCOS6

=12X1()3XI15XQ53KA

2.2.5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/加皿,=131+131+79=3414；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/加a=131+131+79=341/1。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/加2=⑶+79=210A。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：Fl、F2、F3全投入，断开线路L1；通过保护

5的最大负荷电流为/历皿、川314。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：Fl、F2、F3全投，线路全部运行；通过保护7

的最大负荷电流为/外max=79A。

(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

逍过，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短路电流计算

3.1电网等效电路图

由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的根底,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3.1所示

图3.1电网等效电路图

3.2短路电流计算

3dl点发生短路时流过断路1

(l)dl点短路最大运行方式下等值图如图3(a)

3(a)dl点短路时最大运行方式下的等值电路图

进一步简化后得图3.(b)

3(b)简化图

XGT=(XGI+XTI)X(XG2+XT2)/(XGI4-XTI+XG2+XT2

XGT3=XG3+XT3=0.2064+0.1601

XI=XLI+XL2+XL3=0.1512+0.121+0.2722

图3(b)正序短路电路笺

其中：XJT=XGTXXGT3/(XGT+XGT3)=0.3637X0.3665/(0.3637+0.3665)

Xffi=XdT+XL=0.18255+0.54445

Idi..Wx.=E/Xffi=1.05/0.72695%

Idl♦nax=Idl•max*Iu=X0.502U

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

Xm=Xdi+XTi十XL=0.4224+0.3050+

XtT|(2)<2,=Xffl

Ifi(i)(2)=V^0)/(Xffi4-Xffi(2)(2))=V/0)/2Xffi=X

If2)*=1.732Ifa(i)(2)=1.732X

Ir2)=i/2)4-xo

⑶最大运行方式两相短路零序短路电流.

图3(c)零序短路电路图

XTT(O)=XTI(O)/2=O.1525

XT(O)=O.1525X0.1601/(0.1525+0.0.1601)=

XTBL(O)=(O.4536+0.0781)XD.2401/(0.4536++

XTL(O)=(O.2268+0.6405)XO.2401/(0.2268++

XTLB(O)=(O.363+0.167)XO.188/(0.363++

Xff1(O)=XL3(O)+XTLB(O)

Ifri(o)*=E(o)/Xfn(o)=l.05/

Im(o)=Ifri(o)*lB=X

3d2发生短路时流过断路2

⑴最大运行方式正序短路电流

Xm二X<JT+XL3=0.18255+0.2722

Id2-max*=E/Xff2=1.05/0.45475%

I(12-nwx=Id2•rrax«IB=X0.5024

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

X2=(XLI+XL2)XXL3/(XLI+XL2+XL3)=Xl,3

Xff2=Xdi+X2=O.18255+0.1361=0.31865

Ir3)*=E/2Xffi=2X0.31865=1.6475

I2二L⑶*IB=XO

Ir2)*=l.732E/4Xffi=l.732X4X0.31865=

流过断路潜1、2、3、4、5和6的短路电流为：

2)2)

If=I/*IB=X0.502=0.7163KA

⑶最大运行方式两相短路零序短路电流,如图示

图短路等值电路

XBUO)=XLI(O)XXTB(O)/(XLKO))+XTB(O))=0.4536X0.2401/(0.4536+

XTL(O)=(XL4(0)+XT8(0))XXTC(O)/(XL4(O)+XT8(O)+XTC(O)

XLB(O)=(XL2(O)+XBL(O))XXTL(O)/(XL2(O)+XTBL(O)+XTC(O)

Xff2(0)=(XL3(0)+XT(0))XXLB(O)/(XL3(O)+XT(O))+XLB(O)

Ifr2(o)*=E(o)/Xff2(o)=1.05/

Iff2(0)=ItT2(0)4B=X

3d3发生短路时流过断路2

⑴最大运行方式正序短路电流

Xff3=XdT+Xi尸0.18255+0.5444

L3.B^=E/XfB=l.05/0.72695t

•nnx=Id3•nax+lB=0.502

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

Xff3=Xdi+XTi+XL=0.4224+0.3050+0.5444

Ir2>*=l.732E/2Xffi=l.732XX

1户)=1产)*1产乂0

⑶最大运行方式两相短路零序短路电流,如图示

图短路等值电路

XTU(0)=(XL4(0)+XT8)x(XL3(0)+XT)/(XL4(0)+XT8+XL3(O)+XT)

=(().2268+0.6405)X(0.8166+0.0781)/(0.2268-1-0.6405+0.8166+0.0781)

XTL2(0)=(XL2(O)+XTC)XXTB/(XL2(O)+XTC+XTB)

=(0.363+0.2401)XO.2401/(0.363++0.2401)

XBUO)=XTL4(O)XXTL2(O)/(XTU(O)+XTL2(O)X+0.1717)

Xff3(o尸Xu(O)+XBL(O)

Iff3(o)»=E(o)/Xfi3(o)=1.05/

3d4点发生短路时流过断路1

⑴最大运行方式正序短路电流

Xrr4=XdT+XLi=0.18255+0.1512

L4.„ax,=E/Xff4=1.05/0.33375~

L-nax=Id4,nax*lB=X0.502%

⑵最小运行方式短路正序短路电流

X3=(XL3+XL2)xXLI/(XLI+XL2+XL3)

=(0.2722+0.121)X0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

156

Xfn=Xdi+X3=0.18255+().1156=0.2981

Ir3)*=E/Xfn=0.2981=3.522

卜3)=1/3)*k=xo.502=1.768KA

流过断路器1、4、5的三相短路电流为：

册)k1f(3)xXLI/(XLI+XL2+XL3)

xo.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

=0.49IKA

流过断路器2、3的三相短路电流为：

2

加(3)=W)*-1fl<)=KA-KA=1.277KA

If2)*=1.732E/2Xffi=1.732X2X=3.0496

If2)=I/2)+I_X0

If2)i*=I/2).XXLI/(XLI+XU+XL3)

x/(o.2722+0.121+0.1512)

流过断路器1、4、5的短路电流为：

In(2)=/2)*I尸X().502=0.425KA

流过断路器2、3的短路电流为：

S⑵二卜⑵"一[f](2)=KA

⑶最大运行方式两相短路零序短路电流

图短路等值电路

X2(O)=(XL4(O)+XT8)XXTC/(XL4(O)+XTS+XTC)

=(O.8166+0.6405)X0.2401/(0.8166++0.2401)

Xi(o)=(XLI(O)+XT)XXTB/(XLI(O)+XT+XTB)

=(().4536+0.0781)X/(0.4536++0.2401)

+

Xff4(0)=Xl(0)X(X2(O)+X|,2(O))/(X1(O)+X1,2(O)X2(O))

X+0.2061+0.363)

Iff4(o)*=E(o)/Xff4(o)=1.05/

lff4(0)=Iff4(0rlB=X

3.2.5d4点发生短路时流过断路器2

⑴最大运行方式正序短路电流

其中：Xff5=XdT+XL3+XL2=0.18255+0.2722+0.121

Id5.ni^=E/XiT5=1.05/0.57575〜

Id5•nax=Id5-nax*Ll=0.502%

⑵最小运行方式短路正序短路电流

X3=(XL3+XL2)xXLI/(XLI+XL2+XL3)

=(0.2722+0.121)X0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

Xfn=Xdi+X3=O.18255+0.1156

Ir3)*=E/Xfn=

Ip3)=l/3)4B=xo

流过断路器1、4、5的三相短路电流为：

If3)i=If(3)XXLI/(XLI+XL2+XU)

XO.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

流过断路器2、3的三相短路电流为：

1(2⑶=1产)*—In⑵=

Ir2)*=l.732E/2Xffi=l.732XX

2)2)

Ir=l/*In=X0

xXLI/(XL1+XL2+XL3)

XO.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

流过断路器1、4、5的短路电流为：

Ifi⑵=I/2)*IB=X0

流过断路器2、3的短路电流为：

112⑵=技2)*—Ifl⑵=

⑶最大运行方式两相短路零序短路电流

图短路等值电路

X50(0)=(XL4(0)+XT8)X(XL3(0)+XT)/(XL4(0)+XT8+XL3(0)+XT)

二(0.2268+0.6405)X(0.8166+0.0781)/(0.2268+0.6405+0.8166+0.0781)

X32(o)=X5(xo)xXTC/(X5(XO)+XTC)4X0.2401/(+01)=0.1554

XtT5(0)=(XL2(O)+X32(O))XXTB/(XL2(O)+X32(O)+XTB41

Ifr5(o)*=E(o)/Xff5(o)=1.05/=

IfT5(O)=IlT5(O)*:lB=X0.502=KA

3.2.6d5点发生短路时流过断路器1

Q)最大运行方式正序短路电流

其中：Xff6=XdT+XLi+XL2=0.18255+0.1512+0.121

Id6.nax*=E/Xff6=1.05/0.45475~

I<16♦nax-Id6•«MX*IB=0.502%

⑵最小运行方式短路正序短路电流

X2=(XLI+XL2)xXL3/(XLI+XL2+XL3)=XL3

XiT6=Xdi+X2=0.18255+0.1361

Ir3)*=E/2Xfn=2X0.31865=1.648

流过断路器1、2、3、4、5和6的三相短路电流为：

-L648X0.502=0.827KA

2)

If*=1.732E/4Xffi=l.732XX

流过断路器1、2、3、4、5和6的二相短路电流为：

IC2)=I/2)*IB=X0

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

图短路等值电路

X2(o)=(XU(O)+XT8)XXTC/(XL4(O)+XT8+XTC

XI(O)=(XLI(O)+XT)XXTB/(XLI(O)+XT+XTB

Xff5(0)=(Xl.2(0)+Xl(0))XX2(0)/(XL2(0)+X1(0))+X2(0)

IfT6(0)*=E(0)/Xff5(0)=1.05/

Ifr6(O)=IfT5(O)«lB=x

3.2.7d6点发生短路时流过断路器1

U)最大运行方式正序短路电流

其中：Xff7=XdT4-XLi+XL2+XL4=0.18255+0.1512+0.121+0.0756

Id6.ni^=E/Xfi7=1.05/^

Id7.nax=Id7・max*lB=X0.502^

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

X2=(XL1+XL2)xXL3/(XLI+XL2+XL3)=XL3

Xft2=Xdi+X2+XL4=0.18255+0.1361+0.0756=0.39425

Ir2)*=l.732E/4Xffi=l.732XX=l.1532

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

IP)=I/2)4B=X0.502=

2)2)

If=l/*IB=X0.502=0.5789KA

⑶最大运行方式两相短路零序短路电流

图短路等值电路

XI(O)=(XLI(O)+XT)XXTB/(XLI(O)+XT+XTB)

=(0.4536+0.0781)X0.2401/(0.4536++0.2401)

X3(O)=(XL2(O)+X2(O))义XTC/(XL2(0)+X2(0)+XTC)

+0.1654)xo.2401/(+1654+0.2401)

Xff7(0)=(XL4(O)+X3(O))XXT8/(XL4(0)+X3(0)+XT8)

=(0.8166+0.1651)XO.6405/(0.8166++0.6405)

Ifn(o)*=E(o)/Xff7(o)=1.05/

Ifl7(0)=ItT7(0)*lB=X

3.2.8d6点发生短路时流过断路器2

⑴最大运行方式正序短路电流

其中：XffB=XdT+XL3+XL4=0.18255+0.2722+0.0756

L.nXE/Xrra"()5/〜

1<18•nax=Id8-nax*I»=0.502%

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

X2=(XLI+XL2)xXU/(XLI+XL2+XL3)=XL3

Xft2=Xdi+X2+XL4=0.18255+0.1361+0.0756

Ir2)*-1.732E/4Xfii=l.732XX

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

心尸X0

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

图短路等值电路

X4(0)=(XL2(0)+XTB)X(Xu(O)-XT)/(XL2(0)+XTB+XL3(0)+XT)

二(0.363+0.2401)X(0.8i66+0.0781)/(0.363+0.2401+0.8166+0.0781)

X5(o)=X4(o)xXTC/(X4(O)+XTCx+

X|f8(0)=(XL4(0)+X5(0))XXT8/(XL4(0)+X5(0)+XT8)

+0.1441)X++0.6405)

Iff8(o)*=E(o)/Xff8(o)=1.05/

IffB(0)=ItT8(0)4B=X

3.2.9d8点发生短路时流过断路器1

⑴最大运行方式正序短路电流

短路电路等效图为：

图(a)正序短路电路图

图(b)正序短路电路图

其中：XT45=XT4xXT5/(XT4+XT5)=XT/2=0.4802/2=0.2401

Xfro=XdT+XLi+XT45=0.18255+0.1512+0.2401

%.皿*=E/Xff9=l.05/—

Id9•iiax~I<19.nax*lB=X0.502〜

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

图⑹短路等值电路

X3=(XL3+XL2)xXLI/(XLI+XL2+XL3)

=(().2722+0.121)X0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

Xff2=Xdi+X3+XTB=0.18255+0.1156=0.5382

If2)*=1.732E/2Xffi=1.732XX二

Ir2)=If(2)#I_X0502=8IKA

Ir2)i*=lAXXLI/(XLI+XL2+XL3)=X0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

=0.2356

流过断路器1、4、5、6的的短路电流为：

Ifl(2)=I1x2)4_X()

流过断路流2、3的的短路电流为：

IR⑵=W)*—IH(2)=KA-KA=KA

⑶最大运行方式两相短路零序短路电流

图(d)短路等值电路

X6(0)=(XL4(0)+XT8)XXTC/(XL4(0)+XT8+XTC)

+0.6405)X++0.2401)

X7(O)=(XL2(O)+X6(0})X(XLKO)+XT)/(XL2(0)+X6(0)+XLI(0)+XT)

+0.188)X(0.8166+0.O781++O.8166+0.0781)

Xff9(O)=XTB+X7(O)+

Iff9(o)*=E(o)/Xff9(o)=1.05/

Iff9(0)=Iff9(0)*lB=X

3.2.10d8点发生短路时流过断路器2

⑴最大运行方式正序短路电流

短路电路等效图为：

图(a)短路电路图

其中：Xffio=XdT+XLi+XT45=().18255+0.2722+0.121+().2401

IdlO•nax*=E/XfflO=1.05/弋

Id】O-nax=IdlO・max*lB=X().502^

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

图(b)短路电路图

X3=(XL3+XL2)xXLI/(XLI+XL2+XL3)

=(().2722+0.121)X0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

Xff2=XdI+X3+XTB=0.18255+0.

If2)*=1.732E/2Xffi=1.732XX

2)2)

If=I/*IB=X0

1户)产1限xXLI/(XLI4-XL2+XL3)

X0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

流过断路器1、4、5、6的的短路电流为:

In(2)=If(2)#lB=X0

流过断路器2、3的的短路电流为：

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

图(c)短路电路图

X8(0)=(XI>1(0)+XT8)X(Xl3(0)+XT)/(Xu(o)+XT8+XL3(0)+XT)

+0.6405)X(o.8166+0.0781++0.8166+0.0781)

X9(o)=Xs(o)XXTC/(XS(O)+XTCX+

XlTl(X0)=XTB+XL2(0)+X9(0)+

Ifrio(o)*=E(o)/Xffio(o)=1.05/

Ifrio(o)=Iffio(o)*lB=X

31d9点短路时流过断路器1

⑴最大运行方式正序短路电流

短路电路等效图为：

图短路电路图(a)

图短路电路图(b)

其中：XT67=XT6xXT6/(XT6+XT7)=XT6/2=0.4802/2=0.2401

Xffii=XdT+XLi+XL2+XT57=0.18255+().1512+0.121+0.2401

IdllO•nax*=E/XffjI=1.05/6

Lil•nax=Idll•IMX/B=X0.502^

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流如图41

图31短路电路图(c)

X2=(XLI+XL2)xXL3/(XLI+XL2+XL3)=XL3

Xn2=Xdi+X2+XTc=0.18255+0.1361+0.2401=0.55875

Ir2)*=l.732E/4Xffi=1.732XX=

流过断路器1、2、3、4、5和6的短路电流为：

2)2)

If=I/*IB=40X0.502=0.4085KA

⑶最大运行方式两相短路零序短路电流

图(d)短路电路图

Xio(o)=(XLI(O)+XT)XXTB/(XLI(O)+XT+XTB)

十0.0781)X十

X||(O)=(X|O(O)+XL2)X(XL4(0)+XT8)/(X10(0)+XL2+XL4(0)+XT8)

+0.363)X(().)/++().2268+0.6405)

Xfni(o)=XTC+XH(O)+

Ifrii(o)*=E(o)/Xffii(o)=1.05/

32d9点短路时流过断路器2

⑴最大运行方式正序短路电流

短路电路等效图为：

图32(a)短路电路图

其中：

Xffi3=XdT+XLi+XL2+Xu+XT8=0.18255+0.1512+0.121+0.0756+0.6405Idl3.„ax.=E/Xffi3=l.05/

%

L132x=Idl3・《m*lB=X0.502%

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

图(b)短路电路图

X2=(XLI+XL2)xXL3/(XLI+XL2+XL3)=XL3

Xfi2=Xdi+X2++Xu+XT8=0.18255+0.1361+0.0756+().6405=

If3)*=E/2Xffi=X

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

If3)=I/3)+I-X0

If2)*=I.732E/4Xffi=l.732XX=0.4394

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

IP=I/2)*IB=X0.502二KA

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

图⑹短路电路图

Xio(o)=(XLI(O)+XT)XXTB/(XLI(O)+XT+XTB

Xi3(o)=(XL2(O)+XIO(O))XXTC/(XL2(O)+XIO(O)+XTC

Xffl3(o)=XT8+XL4(0)+X13(0)+

Iffi3(o)*=E(o)/Xff13(o)=1.05/

1行13(0)=1汗13(0产113—X0

3diO点发生短路时流过断路器1

⑴最大运行方式正序短路电流

短路电路等效图为：

图3(a)短路电路图

其中：

Xffi3=XdT+XLi+XL2+XL4+XT8=0.18255+0.1512+0.121+0.0756+0.6405

L13.Bax*=E/XlT13=l.05/P

L13.|iax=L13.inax*lR=X0.5022

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

图(b)短路电路图

X2=(XLI+XL2)xXL3/(XLI+XL2+XL3)=XL3

Xff2=Xdi+X2++XL4+XT8=0.18255+0.1361+0.0756+0.6405

If3)*=E/2Xffi=X

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

3)3)

If=I/4B=X0

Ir2)*=1.732E/4Xffi=l.732XX

流过断路潜1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

卜2)=［产)*k=xo

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

图(c)短路电路图

Xio(o)=(XLI(O)+XT)XXTB/(XLI(O)+XT+XTB)

+0.0781)X+)

X13(o)=(XL2(0)+X|0(0))XXTC/(XL2(O)+XIO(O)+XTC)

+0.1654)X+)

Xffl3(0)=XT8+XU(0)+X13(0)+

Ifri3(o)*=E(o)/Xfri3(o)=1.05/

Iffl3(O)=Iffl3(O)*lB=X

3diO点发生短路时流过断路器2

⑴最大运行方式正序短路电流

短路电路等效图为：

图4(a)短路电路图

其中:Xffi4=XdT+XL3+XT8=().18255+0.2722+0.0756+0.6405

Idl1•nax*=E/Xffl4=l.05/^

IdM.峭x=Idl4«nax*lB=X0.502〜

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

图(b)短路电路图

X2=(XLI+XL2)xXL3/(XLI+XL2+XL3)=XL3

XfT2=Xdi+X2++XL4+XT8=0.18255+0.1361+0.0756+().6405

Ir3)*=E/2Xffi=X

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

3)3)

If=I/*IB=X0

If2)*=l.732E/4Xffi=l.732XX

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

IC2)=I/2)*IB=X0

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

图(c)短路电路图

X4(0)=(XL2(O)+XTB)x(XL3(0)-XT)/(XL2(0)+XTB+XL3(0)+XT)

=(0.363+0.2401)X(0.8166+0.0781)/(0.363+0.2401+0.8166+0.0781)

X14(0)=X4(0)XXTC/(X4(O)+XTC)

03X)

Xftl4(0)=XT8+XL4(0)+X14(0)+

IfTI4(0)*=E(0)/Xffl4(0)=1.05/

Ifri4(0)=Iffl4(0)*lB=X

4继电保护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距离保护I段的整定计算

⑴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=0.85XC；

⑵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'=Oso

4距离保护n段的整定计算和校验

⑴动作阻抗：按以下三个条件选择。

①与相邻线路L4的保护的I段配合

ZdJ=KK”(ZL3+K'Kfi13nzu)

式中，取K=0.85,KK”=0.8,K―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.nin=1(I3/13=1于是

ZC=KK”(ZL3+K'KfhEnZL4)=。8义X1X10)=Q；

②与相邻线路L2的保护的I段配合

Zdz"=KK"(ZL3+K'Kfil.ninZi2)

式中，取K'=0.85,KK"=0.8,Kfhin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,nin-1L3/1L4-1

u

于是Zdz"=KK(ZL3+K'Kft1.ninZL2)=O.8XX1X16)=Q；

③按躲开相邻变压潜低压侧出口短路整定

Zdz"=KK"(ZL3+Kfh.minZrc)

式中，取KK”=0.8,Kf—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.«ln=I|.3/lu=(Xi.i+X|.2+Xu)/2X|j-1

nu

于是Zdz=KK(ZL3+K'Kfh.ninZL1)=0.7X(36+1X)=Q；

取以上三个计算值中最小者为n段整定值，即取Za/=n：

⑵动作时间，与相邻保护7的I段配合，那么

(in=t7'+At=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：

n

Klm=Zdz/ZL3=/36=<,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n段相配合的原那么选择动作阻抗,

即选择断路器7的第n段相配合进行整定。

Kfh-nin-1

Z,Z=KK"(ZL4+Kfb.ninZTC)=0.7X(10+1XQ

ZJ=KK”(ZL3+Kfz.ainZdz7")=O.8X(36+1X)=81.832。

,

Klm=Zd27ZL3=81.832/36=2.273>1.5,满足要求。

4.1.3距离保护UI段的整定计算和校验

⑴动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定；

n,

Kzq=l,Kh=l.15,KK=L2,L.皿26KA

Zr.^r.^XX26=183.3Q

于是ZdJ'=Z「.3n/KJ'KhKzq=/1.2XX1=1Q

⑵动作时间：

断路器5的动作时间为：t“‘5=t"'dz+At=l.5+0.5=2s

断路器5的动作时间为：t“‘7=t”'dz+At=L5+0.5=2s

变压器保护的动作时间为：［"'=t%z+At=l.5+0.5=2s

取其中较长者，于是

断路器1的动作时间为：八才"5+At=2+0.5=2.5s

⑶灵敏性校验：

①本线路末端短路时的灵敏系数为：

M,

KIm=Zdz/ZL3=/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：心.皿二(XL1+Xl.2+Xu)/(Xu+XL2)=(36+16+20)/(20+16)=2

Kim=ZJ/(ZL3+Kfi,.EZQ=132.8/06+2X10)=2.37>1.2,满足要求

n相邻线路L2末端短路时的灵敏系数为；

最大分支系数:Kfh.max=lL3/lL4=(Xu+Xiz+Xuj)/X”

H

Klm=Zaz7(ZL3+Kfh.maxZL2)==132.8/(36+X16)=1.42>1.2,满足要求

IIJ相邻变压器末端短路时的灵敏系数为；

最大分支系数:Kfh.皿=(XLI+Xu5+Xj/(XLl+XL2)=(36+16+20)/(20+16)=2

Kim=ZdJ7(ZL3+Kfh.皿兀)=132.8/(36+2义)=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

⑴动作阻抗

对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。

取KK'=O.85

Z^=KK'ZI.I=O.85X20=17。：

⑵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-0so

4.2.2距离保护n段的整定计算和校验

⑴动作阻抗：按以下三个条件选择。

①与相邻线路L2的保护的I段配合

ZdJ=KK”(Zu+K'Kfi1Kz分

式中，取K'=0.85,KK"=0.8,Kk*,为保护7的I段天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.ninIl.3/Iul

于是

Z^KK'XZIJ4-K'Kft.nll7u)=0.8X(20X1X16)=26.88Q；

②按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定

H

Zr=KK(ZLi+Kfh.minZR)

式中，取KK”=0.8,Ka.*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.ninI[.3/lL4l

于是

H

Zd/=KK(ZLi4-Kfh.ninZL4)=0.7X(20+1X63.5)二C；

取以上二个计算值中最小者为n段整定值，即取Z(1.7'=Q;

⑵动作时间，与相邻保护7的I段配合，那么

tin=t4'+At=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=Zd；'/ZL3=/36=<l.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n段相配合的原那么选择动作阻抗,

即选择断路器4的第n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•nin—1

Z4'=KK“(ZL2+Kft13nzlc)=0.7X(16+1X)=Q

与相邻线路L4的保护的1段配合

Klh,nin—1

Z^；'=KK"(ZL2+K'Kfh.minZL,)=0.8XX1X1O)Q

取小者为整定值，即Z/=Q

所以断路器2的整定值为

ZJ=KK”(Zu+Kfz.ainZd/)=O.8X(20+1X);C

Klm=Zdz7Zij=/20=>l.5,满足要求。

4.2.3距离保护HI段的整定计算和校验

⑴动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定；

Kzq=l,Kh=l.15,KK'H=1.2,1小

Zf.mini,•maxXX£2

于是:Zd「=Zf."KTXXC

⑵动作时间：

断路器4的动作时间为：广5寸”dz+At=2+0.5=2.5s

变压器保护的动作时间为：5+0.5=2s

取其中较长者，于是

断路器2的动作时间为：广E"5+At=2.5+0.5=3s

⑶灵敏性校验：

①本线路末端短路时的灵敏系数为：

H

Klm=Zdz7ZL3=/20=>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：Ktv皿=(Xu+Xu+X,.3)/Xu=(36+16+20)/36=2

,

Klm=ZJ/7(ZLi+Kf11.11WAZM)=132.87(20+2X16)=2.55>L2,满足要求

n相邻变压器木端短路时的灵敏系数为；

最大分支系数:Kfh.M(XLI+XL2+XL3)/(XL3+XL2)=(36+16+20)/(36+16)=

Klm=Zdz"7(ZLi+Kfh.omZL2)==132.8/(20+X63.5)=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

。)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

ZJ=KKZJ=0.85X20=17。；

⑵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-()So

由于断路器3没有下一线路，所以悉路器3就无需进行第n段和第LU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距离保护I段的整定计算

⑴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；ZJ=KK'ZL2=0.85X16=1C；

⑵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-Oso

4距离保护n段的整定计算和校验

⑴动作阻抗：按以下三个条件选择。

①与相邻线路L4的保护的I段配合

,,

Zd；'=KK'(ZL2+KKfi1.ninZL4)

式中，取K=0.85,KK”=0.8,Kf—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.ninIl.3/Iu-1于是

,,,

Zd；=KK(ZL2+K'KfiI.nt„Zi,)=0.8X(16X1X1O)=Q；

②与相邻线路L4的保护的I段配合

ZdJ—KK”(ZL2+KKh.miZ3)

式中,取K'=().85,KK"=0.8,Kfhen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：

Kfll.Bin=IL3/lL4=l于是

ZdJ=KK”(ZL2+K'Kfil..inZL3)=0.8XX1X36)=C；

③按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定

ZdJ二KK"(ZL2+Kfh-minZrc)

式中，取KK”=0.8,Kk*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：

==

Kf|1.ninL.3/Il,4

u

于是Zd；'=KK(ZL3+Kfh.ninZL4)=0.7X(16+X63.5)=Q；

取以上三个计算值中最小者为n段整定值，即取ZdJ=Q;

⑵动作时间，与相邻保护7的I段配合，那么

t4"=t7'+At=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=Zdz7ZL2=6=l.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n段相配合的原那么选择动作阻抗,

即选择线路L4的第n段相配合进行整定。

Kfh♦nln-1

,,,,

Ziz7=KK(ZL4+Kfh.ninZTC)=0.7X(10+1XQ

,,u,

Z4z=KK(ZL2+KfZ.ninZdz7')=O.8X(16+1XQ

Klm=Zdz'7ZL2=6=>l.5,满足要求。

4距离保护UI段的整定计算和校验

⑴动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定；

Kzq=l,Kh=l.15,KK'H=1.2,L.皿

Zf,minf•maxXX

于是Z「=Zf.min/KJ'XXQ

⑵动作时间：

断路器6的动作时间为：t”‘6=t"L+At=0+0.5=0.5S

断路器7的动作时间为：l”‘7=l"'dz十zM—l.5+0.5-2S

变压器保护的动作时间为：t"'=tZz+At=L5+0.5=2s

取其中较长者，于是断路器4的动作时间为：t"=t"'5+At=2+().5=2.5s

⑶灵敏性校验：

1)本线路末端短路时的灵敏系数为：

M,

Klm=Zd2/ZL2=/16=>l.5,满足要求

2)相邻元件木端短路时的灵敏系数为：

①相邻线路L4末端短路时的灵敏系数为；

最大分支系数：.BAX=(XL^X^+XU)/(XLI+XL2)=(36+16+20)/(20+16)=2

,

Klm=Zdz'7(ZL2+Kfh.maJtZM)=132.8/(16+2X10)=3.6>1.2,满足要求

②相邻线路L3末端短路时的灵敏系数为；

最大分支系数：Kih.nax=l

M

Klm=Zd27(ZL2+Kfh.M=132.8/(16+1X36)=2.55>1.2,满足要求

③相邻变压器末端短路时的灵敏系数为；

最大分支系数:IU.—(XLI+XL2+XL3)/(Xc1+XL2)=(36+16+20)/(20+16)=2

Klm=Zd；7(ZL2+Kfh.nHXZL2)==132.8/(16+2X/2)=l.67>1.2,满足要求

4.5断路器5距离保护的整定计算和校验

4距离保护I段的整定计算

⑴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'二KK'ZL2=0.85XQ；

⑵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'=OSo

4距离保护n段的整定计算和校验

⑴动作阻抗：按以下二个条件选择。

①与相邻线路L1的保护的I段配合

ZdJ=KK”(ZL2+K'KfiZ)

式中，取K=0.85,KK”=0.8,Kf—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.BinlL3/lL4l

,n,

于是Zdz'=KK(ZL2+KKfh.BinZu)=0.8XX1X2O)=D；

②按躲开相邻变压错低压侧出口短路整定

Zdz"=KK"(ZL2+Kfh.minZTB)

式中，取KK”=0.8,Kf—为保护7的I段末端变压器低