电力系统继电保护课程设计

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《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部分。在完成了理论的学习的基础上，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

望线路有比较好的可靠性，因此在电力系统受到外界干扰时，保护线路的各种继电

装置应该有比较可靠的、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达到这个目的而设置的。本次设计的任

务主要包括了六大部分，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巩固我们本

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所做设计要求

1.1电网接线图

90kn

2X2QMVA2X31.5MVA

Uu=10ZUu=10Z

X5=0.129

图示UOkV单电源环形网络：(将AB线路长度改为45km,CD长度改为20km)

(1)所有变压器和母线装芍纵联差动保护，变压器均为Yn,dll接线；

(2)发电厂的最大发电容量为(2X25+50)MW,最小发电容量为2X25MW；

(3)网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行；

(4)允许的最大故障切除时间为0.85s；

(5)线路AC、BC、AB、CD的最大负荷电流分别为250、150、230和140A,负荷自起动

系数七二1.5；

(6)时间阶悌△l=0.5s；

(7)线路正序电抗每公里为0.4。：

1.2任务

1、人计算结果，计算结果川表格列出。必须说明系统运行方式、短路点与短路类型的决

定原则或依据，以及计算时考虑的其他因素。

2、保护方式的选择及整定计算结果

1.3要求

要求说明选用保护方式的原则，各保护的整定计算条件，并用表格列出整定计算结

果。整定计算时所采用的公式及各种系数的数值也应列出。

2运行方式的选择

2.1运行方式的选择原则

2.1.1发电机、变压器运行方式选择的原则

(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

障；当有三台以上机组时，则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。

2.1.2变压器中性点接地选择原则

(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具它变压器，具中性点必须接地。

(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。

2.1.3线路运行方式选择原则

(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,

另一条线路又故障的方式。

(2)双回路一般不考虑同时停用。

2.L4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，则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，则应选

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。

502=132.25Q；电压标幺值：E=E(2)=1.05

3.2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：XLI=XILI=0.4X50=20Q

XLP=XLI/ZB=20/132.25=0.1512

零序电抗：XLIO=XOLI=3XILI=3X0.4X50=60Q

XLIO*=XLIOZZB=60/132.25=0.4537

(2)线路L2等值电抗计算

正序以及负序电抗：XL2=XIL2=0.4X40=160

XL2*=XL2/ZB=16/132.25=0.121

零序电抗：XL20=XOL2=3XIL2=3X0.4X40=48Q

XL20*=XL2O/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=XIL3=0.4X90=360

XL3*=XL3/ZB=36/132.25=0.2722

零序电抗：XLSO=XOL3=3X13=3X0.4X90=108。

XL30*=XL3O/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=XIU=0.4X25=10Q

XL4*=XU/ZB=1O/132.25=0.0756

零序电抗：XL40=XOL4=3XIL4=3X0.4X25=300

XL40*=XUO/ZB=30/132.25=0.2268

3.2.2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)240.333Q

XTP=XT2*=XTI/ZB=40.333/132.25=0.3050

(3)变压器T4、、T6、等值电抗计算

XT4==XT6==(UK%/100)X(VN2XIO3/SN)g63.5Q

XT6*=XT7*=XT4»=XT5*-0.4802

3.2.3发电机等值电抗计算

(1)发电机Gl、G2电抗标幺值计算

XGI*=XG2-=XC1ISB/SGI=XdiSBCOS6/PGI=0.132X100X0.8/25-0.4224

(2)发电机G3电抗标幺值计算

XG3*=Xd3SB/SG3=Xd3sBCOS4)/PG3=0.129X100X0.8/50=0.2064

3.2.4最大负荷电流计算

(I)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=PfhBmaxVav~/1.732UCOS6

=20X10V1.732X115X0.8^0.1255KA；

3.2.5各线路运行方式下流过断路器的最大负荷电流

(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/刖ax=⑶+⑶+79=341A。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：FKF2、F3全投，继开线路L3；通过保护4

的最大负荷电流为/仙11ax=131+79=2104。保护4的最小运行方式：F3停，线

路全部运行。

(6)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。

4短路电流计算

4.1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)E寸各线路未端短路的情况。电网

等效电路图如图3.1所示

4.2短路电流计算

4.2.1dl点发生短路时流过断路1

(1)dl点短路最大运行方式下等值图如图3.2.1(a)

3.2.l(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321(b)

3.2.1(b)简化图

XGT=(XGI+XTI)X(XG2+XT2)/(XGI+XTI+XG2+XT2)=0.3637

XGT3=XG3+XT3=0.2064+0.1601=0.3665

XL=XLI+XL2+XL3=0.1512+0.121+0.2722=0.5444

图3.2.1(b)正序短路电路图

其中：X(IT=XGTXXGT3/(XGT+XGT^)=0.3637X0.3665/(0.3637+0.3665)=0.18255

Xffi=XdT+Xi=O.18255+0.5444=0.72695

11n•皿*二E/Xrri=l.05/0.72695^1.4444

Li•…二Lifl产L4444X0.502^0.725KA

(2)最小运行方式两相短路正序短路电流

Xffi=Xdi+XTi+XL=O.4224+0.3050+0.5444=1.2718

Xff|(2)(2)=Xff|

Ifa(I)(2)=V/0)/(XfTi+XffI(2)(2))=Vf(0,/2Xff1=1.05/2X1.2718=0.4128

If(2)*=l.732Ifa(i)(2)=l.732X0.4128=0.7150

I/2)=If(2)4-o7150X0.502=0.3589KA

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流.

图3.2.1(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)=0.0781

XTBL(O)=(O.4536+0.0781)X0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.167

XTUO)=(O.2268+0.6405)XO.2401/(0.2268+0.6405+0.2401)=0.188

XTLB(O)=(O.363+0.167)XO.188/(0.363+0.167+0.188)=0.1388

Xffi(o)=XL3(o)+XTLB(o)-0.8166+0.1388-0.9554

Ifii(o)*=E(o)/XiTi(o)=1.05/0.9554=1.099

Iffi(o)=Iffi(o)*lB=l.099X0.502=0.552KA

4.2.2d2发生短路时流过断路2

(1)最大运行方式正序短路电流

Xff2=XdT+Xu=0.18255+0.2722=0.45475

LeE/XB.05/0.45475=2.309

Id2.Bax-Id2«imx*In=2.309X0.502^1.159KA

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

X2=（XL1+XL2）xXL3/（XLI+XL2+XL3）=XL3/2=0.1361

Xf（2=Xdi+X2=0.18255+0.1361=0.31865

1产）*=E/2XfFi=l.05/2X0.31865=1.6475

1产）=1*）叫=3.295X0.502=0.827KA

732E/4Xffi=l.732X1.05/4X0.31865=1.429

流过断路器1、2、3、4、5和6的短路电流为：

I/2）=If（2）4_L429X0.502=0.7163KA

（3）最大运行方式两相短路零序短路电流，如图3.2.2示

图3.2.2短路等值电路

XBL（O）=XLKO）XXTB（O）/（XLKO））+XTB（O））=0.4536X0.2401/（0.4536+0.2401）=0.157

XTL（O）=（XL4（0）+XT8（0））XXTC（O）/（XL4（O）+XT8（O）+XTC（O））-0.188

XLB（O）=（XL2（O）+XBL（O））XXTL（O）/（XL2（O）+XTBL（O）+XTCW））=0.138

Xff2（o）=（XL3（O）+XT（O））XXLB（O）/（XL3（O）+XT（O））+XLB（O））=0.1208

Iff2（o）*=E（o）/Xff2（o）=l.05/0.1208=8.692

Ifi2（o）=Iff2（o）*lB=8.692X0.502=4.3634KA

4.2.3d3发生短路时流过断路2

（1）最大运行方式正序短路电流

Xff3=XdT+XL=0.18255-K）.5444=0.72695

Id3.n^=E/Xff3=1.05/0.72695^1.4444

Id3-m.ix=Id3*rwix*IB=1.4444X0.502^0.725KA

（2）最小运行方式两相短路正序短路电流

XfH=Xdi+XTi+Xi=O.4224+0.3050+（）.5444=0.9996

If⑵，=1.732E/2Xffi=l.732X1.05/2X0.9996=0.9097

1产)二［3*h二09097X0.502=0.4567KA

(3)最大运行方式两相短路冬序短路电流，如图323示

图3.2.3短路等值电路

XTL4(0)=(XL4(0)+XT8)x(XL3(0)+XT)/(Xu(O)+XT8+XL3(0)+XT)

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

=0.4404

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

二(0.363+0.2401)xo.2401/(0.363+0.2401+0.2401)

=0.1717

XBL(O)=XTL4(O)xXTL2(o)/(XTL4(O)+XTL2(O))=0.4404X0.1717/(0.4404+0.1717)

=0.1235

Xfn(o)=XLi(o)+XBL(o)-0.4536+0.1235=0.5771

Iff3(o)*=E(o)/Xff3(o)=1.05/0.5771=1.819

Iff3(o)=Iff3(o)*lB=l.89X0.502=0.913KA

4.2.4d4点发生短路时流过断路1

(1)最大运行方式正序短路电流

Xff4=X(rr+XLi=0.18255+0.1512=0.33375

I刖•皿尸E/XIT4=1.()5/().33375=3.146

L•皿=1幽・曰」产3.146X().502^1.579KA

(2)最小运行方式短路正序短路电流

X3=(XL3+XL2)XXLI/(XL1+XL2+XU)

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

=0.1156

Xff2=Xdi+X3=0.18255+0.1156=0.2981

1伊*=E/Xm=l.05/0.2981=3.522

I/3)=I/3)4B=3.522X0.502=L768KA

流过断路器1、4、5的三相短路电流为：

3)3)

I/i=I/XXLI/(XLI+XL2+XL3)

=1.768X0.1512/tO.2722+0.121+0.1512)

=0.49IKA

流过断路器2、3的三相短路电流为：

加⑶=］产)*一［门(2)=1768KA-0.491KA=1.277KA

I产)*=i.732E/2X(TI=1.732X1.05/2X0.2981=3.0436

I产)=1产)*1产3.0496X().502=1.531KA

2)2

T/I*=T/\XXLI/(XLI+XL2+XL3)

=3.0496X0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

=0.847

流过断路器1、4、5的短路电流为：

1“(2)=1户)*1产o.847X0.502=0.425KA

流过断路器2、3的短路电流为：

加⑵=1伊，-1/2)=1.531KA-0.425KA=1.106KA

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

图3.2.4短路等值电路

X2(0)=(XL4(O)+XT8)XX-?c/(XL4(O)+XT8+XTC)

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

=0.2061

Xi(o)=(XI.I(O)+XT)XXTR/CXIUO+XT+XTR)

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

=0.1654

+

Xff4(0)=X|(O)X(X2(0)Xu(0))/(X1(0)+XL2(0)+X2(0))

=0.1654X(0.2061+0.363)/(O.1654+0.2061+0.363)

=0.1282

Iff4(o)*=E(o)/Xff4(o)=1.05/0.1282=8.193

Iff4(o)=Iff4(o)*lB=8.193X0.502=4.113KA

4.2.5d4点发生短路时流过断路器2

(1)最大运行方式正序短路电流

其中：Xff5=XdT+XL3+XL2=0.18255+0.2722+0.121=0.57575

Id5.^=E/Xff5=l.05/0.57575-1.824

1语•皿二1垢・3,产L824X0.502^0.9155KA

(2)最小运行方式短路正序短路电流

X3=(XL3+XL2)XXLI/(XL1+XL2+XL3)

二(0.2722+0.121)X0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

=0.1156

Xft2=Xdi+X3=0.18255+0.1156=0.2981

1尸)*二E/Xffi=l.05/0.2981=3.522

L0)二I产)打产3.522X0.502=1.768KA

流过断路器1、4、5的三相短路电流为：

3)

I/i=I/3)XXLI/(XLI+XL2+XL3)

=1.768X0.1512/10.2722+0.121+0.1512)

=0.49IKA

流过断路器2、3的三相短路电流为：

加⑶=1产)*—k/2)=1.768KA-0.491KA=1.277KA

732E/2XITI=1.732X1.05/2X0.2981=3.0496

2)2)

I/=I/*IB=3.0496X().502=1.53IKA

2)

I/i*=I/2)*XXLI/(XLI+XL2+XL3)

=3.0496X0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

=0.847

流过断路器1、4、5的短路电流为：

In⑵=h⑵*1产0.847X0.502=0.425KA

流过断路器2、3的短路电流为：

加⑵=1产)*-1/2)=1.531KA-0.425KA=1.106KA

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

图3.2.5短路等值电路

X5(XO)=(XL4(0)+XT8)X(XL3(O)+XT)/(XL4(O)+XTS+XL3(O)+XT)

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

=0.4404

X32(O)=X5O(O)XXTC/(X5O(O)+XTC)=0.4404X0.2401/(0.4404+0.2401)=0.1554

Xff5(O)=(XL2(O)+X32(O))XXTB/(XL2(0)+X32(O)+XTB)=0.1641

Iff5(o)*=E(o)/Xn-5(o)=l.()5/0.1641=6.399

Iff5(o)=Iff5(o)*lB=6.399X0.502=3.212KA

4.2.6d5点发生短路时流过断路器1

(1)最大运行方式正序短路电流

其中：Xfm=XdT+XLi+XL2=0.18255+0.1512+0.121=0.45475

1跖•啦x*二E/Xff6=L05/0.45475p2.309

Id6-imix~I(16-im.t*IB=2.309X0.502^1.159KA

(2)最小运行方式短路正序短路电流

X2=(XLI+XL2)XXL3/(XLI+XL2+XLJ)=XL3/2=0.1361

Xff6=Xdi+X?=().18255+0.1361=0.31865

If（3）*=E/2Xm=l.05/2X0.31865=1.648

流过断路器1、2、3、4、5和6的三相短路电流为:

If（3）=Ifx3）41-i.648X0.502=0.827KA

1^=1.7328/4X111=1.732X1.05/4X0.31865=1.429

流过断路器1、2、3、4、5和6的二相短路电流为:

2）2）

I/=I/*IB=1.429X0.502=0.7163KA

（3）最大运行方式两相短路零序短路电流

图3.2.6短路等值电路

X2（O）=（XM（O）+XT8）XX-c/（XM（O）+XT8+XTC）=0.2061

XI（O）=（XLI（O）+XT）XXTB/（XLKO）+XT+XTB）=0.1654

Xff5（o）=（XL2（O）+XI（O））XX2（O）/（XL2（O）+XI（O））+X2（O））=0.1483

Ifr6（or=E（o）/Xn-5（o）=l.05/0.1483=7.082

Iff6（o）=Iff5（o）*IB=7.082X0.502=3.555KA

4.2.7d6点发生短路时流过断路器1

（1）最大运行方式正序短路电流

其中：Xfn=XdT+XLi+XL2+XL4=0.18255+0.1512+0.121+0.0756=0.53035

I#.z=E/Xff7=L05/0.53035^1.9798

Ia?"imx—Ia?-iiat*IB=1.9798X0.502=0.994KA

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

X2=（XLI+XL2）XXL3/（XLI+XL2+XL3）=XL3/2=0.1361

Xff2=Xdi+X2+XL4=0.18255+0.1361+0.0756=0.39425

I/2）*=1.732E/4Xffi=l.732X1.05/4X0.39425=1.1532

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

2)

I/2)=I/*IB=1.1532X0.502=0.5789KA

1/2)=1/2)4,L1532x0.502=0.5789KA

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

图3.2.7短路等值电路

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

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

=0.1654

X3(0)=(XL2(0)+X2(0))XXTC/(XL2(0)+X2(0)+XTC)

=(0.363+0.1654)X0.2401/(0.363+1654+0.2401)

=0.1651

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

=(O.8166+0.1651)XO.6405/(0.8166+0.1651+0.6405)

=0.3876

Ifn(o)*=E(o)/Xft7(o)=1.05/0.3876=2.709

Iff7(o)=Iff7(o)*lB=2.709X0.502=1.36KA

4.2.8d6点发生短路时流过断路器2

(1)最大运行方式正序短路电流

其中：XftB=XdT+XL3+XL4=0.18255+0.2722+0.0756=0.53035

U-^E/Xn^l.05/0.53035=1.9798

曲9798X0.502^0.994KA

(2)最小运行方式两相短路正序短路电流

X2=(XL1+XL2)XXL3/(XL1+XL2+XU)=XL3/2=0.1361

Xff2=Xdi+X2+Xu=0.18255+0.1361+0.0756=0.39425

I/2)*=l.732E/4Xffi=l.732X1.05/4X0.39425=1.1532

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

上⑵二1&*1产1.1532X0.502=0.5789KA

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

图3.2.8短路等值电路

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

=(O.363+0.2401)x(0.8166+0.0781)/(0.363+0.2401+0.8166+0.0781)

=0.3603

X5(o)=X4(o)XXTC/(X4(O)+XTC)=0.3603X0.2401/(0.3603+0.2401)=0.1441

Xff8(O)=(XL4(O)+X5(O))xXTS/(XL4(0)+X5(0)4-XT8)

=(0.2268+0.1441)X0.6405/(0.2268+0.1441+0.6405)

=0.2349

ta(o)*=E(o)/XffB(o)=1.05/0.3882=4.4703

Ifi,8(o)=Itt,8(o)*lB=4.4703X0.502=2.244KA

4.2.9d8点发生短路时流过断路器1

(1)最大运行方式正序短路电流

短路电路等效图为：

图3.2.9(a)正序短路电路图

枷

图3.2.9(b)正序短路电路图

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

Xft9=XdT+XLi+XT45=0.18255+0.1512+0.2401=0.57385

1曲.E尸£/乂修=1.05/0.57385^1.8297

L•皿二1叱皿」产1,8297X0.502^0.919KA

(2)最小运行方式两相短路正序短路电流

图3.2.9(c)短路等值电路

X3=(XL3+XL2)XXLI/(XL1+XL2+XU)

二(0.2722+0.121)X0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

=0.1156

Xfl2=Xdi+X3+XTB=().18255+().1156+0.2401=0.5382

l/2)*=1.732E/2Xffi=l.732X1.05/2X0.5382=1.690

I/2)=I/2)*IB=1.690X0.502=0.848IKA

W)产IQ)*XXLI/(XLI+XL2+XL3)=1.690X0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

=0.2356

流过断路器1、4、5、6的的短路电流为：

(2)2)

Ifi=l/*IB=0.847X0.502=0.425KA

流过断路器2、3的的短路电流为：

也⑵=1/2)*一［”⑵=o.8481KA-0.2356KA=0.6125KA

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

图3.2.9(d)短路等值电路

X6(o)=(XL4(O)+XT8)XX~c/(XU(O)+XTS+XTC)

=(0.2268+0.6405)X0.2401/(0.2268+0.6405+0.2401)

=0.188

X7(0)=(XL2(0)+X6(0))X(XLKO)+XT)/(XL2(O)+X6(0)+XL1(0)+XT)

=(0.363+0.188)X(0.8166+0.0781)/(0.363+0.188+().8166+0.()781)

=0.3410

Xff9(o)=XTB+X7(o)=0.2401+0.341=0.5811

Iff9(o)*=E(o)/Xft9(o)=1.05/0.5811=1.8069

.8069X0.502=0.907KA

4.2.10d8点发生短路时流过断路器2

(I)最大运行方式正序短路电流

短路电路等效图为：

图3.2.10(a)短路电路图

其中：Xffio=XdT+XLi+XT45=O.18255+0.2722+0.121+0.2401=0.81585

Idio.^=E/Xffio=l.05/0.81585gL287

Idio•rtex=I<iio•USX*IB=1-287X0.502^0.646KA

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

图3.2.10(b)短路电路图

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

二(0.2722+0.121)X0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

=0.1156

Xff2=Xdi+X3+XrB=0.18255+0.1156+0.2401=0.5382

L•⑵732E/2Xn-i=l.732X1.05/2X0.5382=1.693

1产)=1产)*1产i.690X().502=0.848IKA

I/2)i*=I/2\XXI.I/(XLI+XL?+Xi.3)

=1.690X0.1512/(0.2722+0.121+0.1512)

=0.2356

流过断路器1、4、5、6的的短路电流为：

(2)2)

Ifi=l/*IB=0.847X0.502=0.425KA

流过断路器2、3的的短路电流为：

If2(2)=l/2)*-Ifi(2)=0.8481KA-0.2356KA=0.6125KA

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

X8(o)=(XL4(0)+XT8)x(XL3(O)+XT)/(XL4(0)+XT8+XL3(O)+XT)

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

=0.4404

X9(o)=X8(o)XXTC/(XS(O)+XTC)=0.4404X0.2401/(0.4404+0.2401)=0.1554

Xffio(o)=XTB+XL2(O)+X9(O)-0.2401+0.363+0.1554=0.7585

Ifri(xo)*=E(o)/XtTio(o)=1.()5/0.7585=1.384

Iffio(o)=Ifrio(o)*lB=l.384X0.502=0.6949KA

4.2.11d9点短路时流过断路器1

(1)最大运行方式正序短路电流

短路电路等效图为：

图3.2.11短路电路图(a)

图3.2.11短路电路图(b)

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

Xffii=XdT+XLi+XL2+XT67=0.18255+0.1512+0.121+0.2401=0.69485

Luo.n^=E/Xffii=l.()5/0.69485rL5111

Idu.nax=Idn.naxJB=l.5111X().502^0.7586KA

(2)最小运行方式两相短路正序短路电流如图4.2.11

图3.2.11短路电路图(c)

X2=(XLI+XL2)XXL3/(XLI+XL2+XL3)=XL3/2=0.1361

Xff2=Xdi+X2+XTC=O.18255+0.1361+0.2401=0.55875

732E/4XITI=1.732X1.05/4X0.55875=0.8140

流过断路器1、2、3、4、5和6的短路电流为：

2)2)

I/=l/*IB=0.8140X0.502=0.4085KA

⑶最大运行方式两相短路零序短路电流

图3.2.11(d)短路电路图

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

=(0.4536+0.0781)X0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.1654

X11(0)=(X10(0)+XL2)x(XL4(0)+XT8)/(Xl0(0)+XL2+XM(0)+XT8)

二(0.1654+0.363)X(0.2268+0.6405)/(0.1654+0.363+0.2268+0.6405)

=0.3284

Xffii(o)=XTc+Xn(o)=0.2401+0.3284=0.5685

Iffii(o)*=E(o)/Xfrii(o)=1.05/0.5685=1.8471

Iffii（o）=Iffii（o）*lB=l.8471X0.502=0.9273KA

4.2.12d9点短路时流过断路器2

（1）最大运行方式正序短路电流

短路电路等效图为:

图3.2.12(a)短路电路图

其中：

Xffi3=XdT+XLi+XL2+XL4+XT8=0.18255+0.1512+0.121+0.0756+0.6405=1.17085L

13.„^=E/Xffi3=l.05/1.17085^0.8968

Tdiha二8968X0.502^0.4502KA

(2)最小运行方式两相短路正序短路电流

图3.2.12(b)短路电路图

X2=(XLI+XL2)XXL3/(XLI+XL2+XL3)=XL3/2=0.1361

Xft2=Xdi+X2++XL4+XT8=0.18255+0.1361+0.0756+0.6405=1.03475

1产)*=E/2Xfri=l.05/2X1.03475=0.5074

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

1/3)=1/3)4_05074X0.502=0.2547KA

I/2)*=l.732E/4Xffi=l.732X1.05/4X1.03475=0.4394

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

1产)=［产)*0.4394X0.502=0.2206KA

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

图3.2.12⑹短路电路图

XIO（O）=（XLI（O）+XT）XXTB/（XLI（O）+XT+XTB）=0.1654

Xi3（o）=（XL2（O）+XIO（O））XXTC/（XL2（O）+XI（XO）+XTC）=0.1651

Xffi3（o）=XTS+XL4（O）+XI3（O）-O.6405+0.2268+0.1651=1.0324

Iffi3（o）*=E（o）/Xffi3（o）=1.05/1.0324=1.017

Iffi3（o）=Iffi3（o）*lB=l.017X0.502=0.51IKA

4.2.13diO点发生短路时流过断路器1

（1）最大运行方式正序短路电流

短路电路等效图为：

Xffi3=XdT+XLi+XL2+XL4+XT8=0.18255+0.1512+0.121+0.0756+0.6405=1.17085

Idi3.nax.=E/Xffi3=l.05/1.17085^0.8968

1卅3•皿=11113♦MMIB=8968X0.502^0.4502KA

⑵最小运行方式两相短路正序短路电流

图3.2.13（b）短路电路图

X2=（XLI+XL2）XXL3/（XLI+XL2+XL3）=XL3/2=0.1361

Xff?=Xdi+X?++Xi4+XTR=0.18255+0.1361+0.0756+0.6405=1.03475

If⑶*=E/2XtTi=l.05/2X1.03475=0.5074

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

If(3)=Ifx3)41-o.5074X0.502=0.2547KA

1^=1.7328/4X111=1.732X1.05/4X1.03475=0.4394

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

2)2)

I/=I/*IB=0.4394X0.502=0.2206KA

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

图3.2.13(c)短路电路图

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

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

=0.1654

X13(0)=(XL2(0)+X10(0))XXTC/(XL2(0)+X10(0)+XTC)

=(0.363+0.1654)XO.2401/(0.363+0.1654+0.2401)

=0.1651

Xffi3(o)=XT8+XL4(o)+Xi3(o)=0.6405+0.2268+0.1651=1.0324

Iffi3(o)*=E(o)/Xffi3(o)=1.05/1.0324=1.017

Iffi3(o)=Iffi3(o)*lB=l.017X0.502=0.51IKA

4.2.14diO点发生短路时流过断路器2

(1)最大运行方式正序短路电流

短路电路等效图为：

图3.2.14(a)短路电路图

^^：Xffi4=X(iT+Xi3+XTx=0.18255+0.2722+0.0756+0.6405=1.17085

IdN.^E/Xffi4=l.05/1.17085^0.8968

LM•皿=IdM・w」B=(k8968X0.502^0.4502KA

(2)最小运行方式两相短路正序短路电流

图3.2.14(b)短路电路图

X2=(XLI+XL2)xXL3/(XL1+XL2+XL3)=XL3/2=0.1361

Xff2=Xdi+X2++Xu+XT8=0.18255+0.1361+0.0756+0.6405=1.03475

E/2Xffi=l.05/2X1.03475=0.5074

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

I/3)=I/3)*1B=0.5074X0.502=0.2547KA

732E/4XITI=1.732X1.05/4X1.03475=0.4394

流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：

)()

1f<2=1f2*卜=0.4394X0.502=0.2206KA

(3)最大运行方式两相短路零序短路电流

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

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

=0.3603

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

=0.3603X0.2401/(0.3603+0.2401)

=0.1441

Xffi4(o)=XTR+XI4(o)+Xi4(o)=0.6405+0.2268+0.1441=1.0114

Iffi4（o）*=E（o）/Xffi4（o）=l.05/1.0114=1.0382

Iffi4（o）=Im4（o）*lB=l.3382X0.502=0.521KA

5继电保护距离保护的整定计算和校验

5.1断路器2距离保护的整定计算和校验

5.1.1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

Z"=KK'ZL产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k为。

5.1.2距离保护n段的整定计算和校验

⑴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

ZdJ=KK”（Zu+KKfheZ.2）

式中，取K'=0.85,KK"=0.8,Kfh.i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.minIu/Il.4l

于是ZdJ=KK”（ZLi+K'Kfi13nzl2）=O.8X（20+0.85X1X16）=26.88Q；

②按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定

ZdJ=KK”（Zu+Kfh…藐）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.min-ILS/ILLI

于是ZdJ=KK”（ZLi+Kfh』nZQ=O.7X（20+1X63.5）=58.45。；

取以上二个计算值中最小者为n段整定值，即取ZdJ=26.88Q；

⑵动作时间，与相邻保护7的I段配合，则

tl-=u'+At=O.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：

Kim二ZJ/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n段相配合的原则选择

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

Kfli,min—1

Zd84"=KK"(ZL2+Kfi,.minZTc)=O.7X(16+1X63.5)=55.65C

与相邻线路L4的保护的I段配合

Kfh•min—1

,,

Zda."=KK'(7,L24-KKfil.nin7u)=o.8X(16+0.85XIX10)=19.6Q

取小者为整定值，即4”=19.6Q

所以断路器2的整定值为

ZdJ=KK”(Zu+Kfz.minZd7)=0.8X(20+1X19.6)=31.68c

Klm=Zdz7ZLi=31.68/20=1.584>1.5,满足要求。

5.1.3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；

Kzq=l,Kh=l.15,KK'"=1.2,L.皿=0.326KA

Zt.rin=0.9Ue/l.7321f.M0.9X115/1.732X0.326=183.3Q

于是：Zd「二Zjmin/K/'KhKzq=183.3/1.2X1.15X1=132.8Q

(2)动作时间：

断路器4的动作时间为：1%=t",dz+At=2+0.5=2.5s

变压器保护的动作时间为：f"dZ+At=l.5+0.5=2s

取其中较长者，于是

断路器2的动作时间为：t1"】二tM,5+At=2.5+().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"7Zu=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.TO=(XU+XL2+XL3)/XL3=(36+16+20)/36=2

Klm=Zdz'7(ZLi+Kfh.naxZu)=132.8/(20+2X16)=2.55>1.2,满足要求

n相邻变压器末端短路时的灵敏系数为；

最大分支系数：Kfh.^(Xu+X^+Xj/(XL3+XJ=(36+16+20)/(36+16)=1.38

Klm=Zd2"7(ZLi+Kfh.TOXZL2)==132.8/(20+l.38X63.5)=1.23>1.2,满足要求

6.4断路器4距离保护的整定计算和校验

6.1.1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；Zd；=KKZL2=0.85X16=13.6Q；

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，即吐为。

6.1.2距离保护n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

ZdJ=KK”(ZL2+KKfh.miZ)

式中，取K=0.85,KK"=0.8,Ka.i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.n.in=lL3/Iu=l丁是

H,,,

Zdz=KK(ZL2+KKfh.minZL2)=O.8X(16+0.85X1X10)=19.6Q；

②与相邻线路L4的保护的I段配合

,

Zdz"=KK"(ZL2+KKfh.minZl.3)

式中，取K・0.85,KK"=0.8,KM.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—Iu/1l.4-l于是

ZdJ=KK”(ZL2+KKfheZ.3)=0.8X(16+0.85X1X36)=37.28Q；

③按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定

，，，

Zdz'=KK(ZL2+Kfh..inZTc)

式中，取KK”=0.8,Kfh..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.nin=Iu/li.4=0.5

于是ZdJ=KK”(ZL3+Kfh.nhZ,J=0.7X(16+0.5X63.5)=33.425C；

取以上三个计算值中最小者为FI段整定值，即取Z/=19.6Q；

⑵动作时间，与相邻保护7的I段配合，则

t4,,=t7,+At=0.5s

它能同时满足与相邻线路1.4和变压器保护配合的要求「

(3)灵敏性校验：

KIm=Zdz7ZL2=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n段相配合的原则选择

动作阻抗，即选择线路L4的第n段相配合进行整定。

KfV.min—1

Zdz?'=KK"(ZL4+Kfh.minZK)=O.7X(10+1X84.7)=66.29c

n

Zdz"=KK(ZL2+Kfz.minZdz?")=0.8X(16+1X66.29)=65.8c

Klm=Zd；7ZL2=65.8/16=4.11>1.5,满足要求。

6.1.3距离保护lU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；

,H

Kzq=l,Kh=l.15,KK=1.2,L.皿=0.326KA

Z,.nln=0.9Ue/l.7321f2=0.9X115/1.732X0.326=183.3c

于是Zd「=Z…i/K/'KhKzq=183.3/1.2X1.15X1=132.8c

⑵动作时间：

断路器6的动作时间为：t"‘6=t"'dz+At=0+0.5=0.5s

断路器7的动作时间为：=f"dz+At=1.5+0.5=2s

变压器保护的动作时间为：f"dz+At=1.5+0.5=2s

取其中较长者,于是断路器4的动作时间为：t%=l%+Al=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"7ZL2=132.8/16=8.3>l.5,满足要求

2)相邻元件末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:Kfh.皿=(XU+XL2+XL3)/(XU+XJ=(36+16+20)/(20+16)=2

u

Klm=Zdz7(ZL2+Kfil.MaxZu)=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：

m

Klm=Zdz/(ZL2+Kfh.naxZL3)=132.8/(16+1X36)=2.55>1.2,满足要求

③相邻变压器末端短路时的显敏系数为：

L

最大分支系数：(XL1+XL2+X3)/(XL1+XJ=(36+16+20)/(20+16)=2

Klm=ZdJ'/(ZL2+Kfll.BaxZL2)==132.8/(16+2X63.5/2)=1.67>1.2,满足要求

76继电保护6零序电流保护的整定计算和校验

7.1.1零序电流保护I段的整定计算

(1)躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电

流31。.皿,即KK'=1.2,Io,.dz^aio.^l.2X3X4.113=14.81KA

⑵躲过断路器三相触头不同期合闸时出现的零序电流3L.b"即卜'3二KJ3L.M

(3)先合一相，相当断开两相，最严重情况下(系统两侧电源电势相差180。)流

过断路器的零序电流

Io•bt=2E/(2Z2+Zo)=2Xll5/(2X20+60)=2.3KA

(4)先合二相，相当断开一相，最严重情况下(系统两侧电源电势相差180。)

流过断路器的零序电流

Io.bl=2E/(Z1+2Zo)=2X115/(20+2X60)=1.643KA

Lbc取两种情况下的最大值,即Io.u=2.3KA

Io3Kai(1.bt=l.2X3X2.3=8.28KA

所以整定值为：Io•=KK'3I..M14.81KA

7.1.2零序电流保护n段的整定计算

(1)起动电流

零序n段的起动电流应与下一段线路的零序I段保护相配合。

该保护与下一段线路保护之间有中性点接地变压器，该保护的起动电流Io”.位为:

取KK”=1,2,IO=4.113KA

Ijs*=X2(o)/(X2(o)Xi(o))-0.2061/(0.1654+0.2061)-0.555

Ido.js*=Ij.XT8/(XT8+XL1(o)+XT)=O.555X0.6405/(0.6405+0.4536+0.0781)=0.303

Ido.jS=Ido-js*Io=0.303X3.555=1.078KA

H

Io”.d2=KKIdo.js=1.2Xl.078=1.294KA

(2)动作时限：

零序n段的动作时限与相邻线路零序I段保护范围相配合，动作时限一般取0.5s。

(3)灵敏度校验：