1、1机电学院电气工程系 电 力 系 统 继 电 保 护课 程 设 计课设名称：110KV 线路继电保护设计姓 名： * 班 级： 电气 11 本 2 班 学 号： * 指导老师： 吴老师 日 期：2014.12.1-2014.12.13 2目录一、设计原始资料 .1二、分析课题设计内容 .2三、短路电流及残压计算 .6四、保护的配合及整定计算 .13五、继电保护设备选择 .17六、相间短路保护 .21七、结论 .24八、主要参考文献 .251 设计原始资料31.1 具体题目系统示意图如图所示，发电机以发电机变压器组方式接入系统，最大开机方式为 4 台机全开，最小开机方式为两侧各开 1 台机，变压
2、器 T5 和 T6 可能2 台也可能 1 台运行。参数为：， ， ，X.T. 5651KmLA-B60XX.G.G. 842413231 ， ， ，KV/E3 .G. 52121KmLB-C0， ， ，线路阻抗.T.401.T.54.T.60， , 、 。/mZ2/KZ0rel 1relG 1G 2G 4G 31 2 3 4T 1T 2T 5T 6T 3T 4试对 1、2、3、4 进行零序保护的设计。1.2 完成内容(1) 请画出所有元件全运行时三序等值网络图，并标注参数；(2) 所有元件全运行时，计算 B 母线发生单相接地短路和两相接地短路时的零序电流分布；(3) 分别求出保护 1、4 零序
3、 II 段的最大、最小分支系数；(4) 分别求出保护 1、4 零序 I、II 段的定值，并校验灵敏度；(5) 保护 1、 4 零序 I、II 段是否需要安装方向元件；(6) 保护 1 处装有单相重合闸，所有元件全运行时发生系统振荡，整定保护 1 不灵敏 I 段定值；（7）其相间短路的保护也采用电流保护，试完成： （1）分别求出保护 1、4 的段、定值，并校验灵敏度； （2）保护 1、4 的、段是否安装方向元件； （3）分别画出相间短路的电流保护的功率方向判别元件与零序功率方向判别元件4的交流 接线; 2 分析课题设计内容2.1 设计规程 正常运行的而电力系统是三相对称的，其零序、负序电流和电压
4、理论上为零；多数的短路故障是三相不对称的，其零序、负序电流和电压会很大；利用故障的不对称性可以找到正常和故障间的差别，并且这种差别是零与很大值的比较，差异更为明显。利用三相对称性的变化特征，可以构成反应负序分量原理的各种保护。当中性点直接接地系统中发生接地短路时，将出现很大的零序电压和电流，利用零序电压和零序电流构成的接地短路保护，具有显著的特点，被广泛应用在 110Kv 及以上电压等级的电网中。2.2 保护配置2.2.1 主保护配置零序保护的主保护是零序保护段和零序保护段。G 1G 2G 4G 31 2 3 4T 1T 2T 5T 6T 3T 4图 1 网络接线图(1) 零序保护第 段在发生
5、单相或两相接地短路时，也可以求出零序电流 随线路长度 变化03Il的关系曲线，然后相似于相间短路电流保护的原则，进行保护的整定计算。零序电流速断保护的整定原则如下： 躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流 3 ，0.maxI5引入可靠系数 (一般取为 1.21.3) ，即relK(1) 0max3actrelIKI 躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流 3 ，引入0.maxI可靠系数 ，即为relK(2) 0.max3actrelIKI 按躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时所出现的最大零序电流整定。为此可以设置两个零序电流段保护，一个是按条件(1)和(2)整定(
6、由于其定值较小，保护范围较大，因此，称为灵敏段)，它的主要任务是对全相运行状态下的接地故障起作用，具有较大的保护范围，而当单相重合闸起动时，则将其自动闭锁，需待恢复全相运行时才能重新投入；另一个是按条件(3)整定(由于其定值较大，因此称为不灵敏段)，装设它的主要目的是为了在单相重合闸过程中，其它两相又发生接地故障时，用以弥补失去灵敏段的缺陷，尽快地将故障切除，当然，不灵敏段也能反应全相运行状态下的接地故障，只是其保护范围较灵敏段小。 特殊情况的整定线路末端变压器低压侧有电源的情况，零序保护段一般可按不伸出变压器范围整定。我的。如末端的变压器为两台及以上时，是否仍按上述原则整定可视具体情况比较优
7、缺点后再决定。端变压器中性点不接地运行，只按躲开变压器低压侧母线相间短路的最大不平衡电流整定，即(3) (3).maxactrelbpfzqdIKI式中， 可靠系数，取 1.3；relK不平衡系数，取 0.1；bp非周期分量系数，取 2；fzq变压器低压侧三相短路最大短路电流。(3).maxdI6(2) 零序保护第 段零序电流段保护整定是按躲过下段线路第段保护范围末端接地短路时，通过本保护装置的最大零序电流。同时还带有高出一个 的时限，以保证动作t的选择性。 按与相邻下一级线路的零序电流保护段配合整定，即(4) actrelfzactIKI式中， 可靠系数，取 1.151.2；relK分支系数
8、，按实际情况选取可能的最大值；fz相邻下一级线路的零序电流保护段整定值。当按此整定结果达actI不到规定灵敏度数时，可改为与按与相邻下一级线路的零序电流保护段配合整定。 按躲开本线路末端母线上变压器的另一侧母线接地短路时流过的最大零序电流整定，即(5) 0.max3actrelIKI 当本段保护整定时间等于或低于本线路相间保护某段的时间时，其整定值还必须躲开该段相间保护范围末端发生相间短路的最大不平衡电流，即(6) (3).maxactrelbpfzqdII引入零序电流的分支系数 ，则保护 1 的零序段整定为0rK(7) .1.20actactbrII当变压器 切除或中性点改为不接地运行时，则
9、该支路即从零序等效网络2T中断开，此时 。01braK 灵敏性的校验。为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力。这个能力通常用灵敏系数 来衡量。对反应于数值上升而动作的过量保护装置，sen灵敏系数的含义是 保 护 范 围 内 发 生 金 属 性 短 路 时 故 障 参 数 的 计 算 值保 护 装 置 的 动 作 参 数7式中故障参数的计算值，应根据实际情况，合理地采用最不利于保护动作的系统运行方式和故障类型来选定。但不必考虑可能性很小的特殊情况。设此电流为 ，代入上式中则灵敏系数为.minkBI(8) .min1kBsen
10、actIK为了保证在线路末端短路时，保护装置一定能够动作，在考虑实际短路时存在的过渡电阻以及测量误差等的影响，对限时电流速断保护要求。1.35senK 零序电流段保护的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来检验，并满足 1.5 的要求。当由于线路比较短或运行方式变化senK比较大，灵敏度不满足要求时，可考虑用下列方式解决： 使零序电流段保护与下一条线路的零序电流段保护配合，时限再抬高一级，可以取为 1s。 保留 0.5s 的零序电流段保护，同时再增设一个与下一条线路的零序电流段保护配合的动作时限为 1s 的零序段。这样保护装置中，就具有两个定值和时限均不相同的零序段，一个定值较大
11、，能在正常运行方式和最大运行方式下，以较短的延时切除本线路上所发生的接地故障；另一个具有较长的延时，能保证在各种运行方式下线路末端接地短路时，保护装置具有足够的灵敏系数。2.2.2 后备保护配置零序电流段保护一般情况是作为本线路和相邻线路的后备保护，在中性点直接接地系统中的终端线路上，它也可以作为主保护使用。零序电流段保护按如下原则整定：(1) 按躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流来整定，引入可靠系数 ，即为maxubI relK(9).maxactPrelubII(2) 与下一条线路零序段相配合,就是本保护零序段的保护范围，不能超出相邻线路上零序段的保护范围。当两个保护之
12、间具有分支电路时(有中性点接地变压器时) ，起动电流整定为(10) .1.20relactactbKII8式中， 可靠系数，一般取为 1.11.2relK分支系数，即在相邻的零序段保护范围末端发生接地短路时，rl故障线路中零序电流与流过本保护装置中零序电流之比。保护装置的灵敏系数，当作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接地故障时的最小零序电流来校验，要求 ； 当作为相邻元件的远后备2senK保护时，按相邻元件保护范围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流(应考虑图 3-2 所示的分支电路使电流减小的影响)来校验，要求 。1.5senK(3) 当本段保护整定时间等于或低于本线路相间保
13、护某段的时间时，其整定值还必须躲开该段相间保护范围末端发生相间短路的最大不平衡电流，即 (3).maxactrelbpfzqdIKI(11)按上述原则整定的零序过电流保护，其起动电流一般都很小(在二次侧约为23A) ，因此，在本电压级网络中发生接地短路时，它都可能起动，这时，为了保证保护的选择性，各零序过电流保护的动作时限也应按图 2 所示的阶梯原则来选择。 PDt l6t5t4t3t2t1)0()0()(相间保护零序保护11T2T234563 短路电流及残压计算3.1 等效电路的建立所有元件全运行时三序电压等值网络图如图 3 (a）、(b)、(c) 所示。求出线路参数，即图2 零序过电流保护
14、的时限特性9， , ,KmLA-B60.X.AB240621 .XAB72160， ,-C4.C121 .48C0E1GX1T12T121ABX1BC15T16X13TX14TGE(a) 正序网络21GX21T2T22ABX2BC25T26X23TX24TG(b) 负序网络01TX02T0AB0BCX05T06TX03TX04T(c) 零序网络图 3 三序电压等值网络图103.2 保护短路点的选取母线 A 处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护 2 的最大零序电流。母线 B 处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护 1 和 4 的最大零序电流。母线 C 处分别发生单相接地
15、短路和两相接地短路，求出流过保护 3 的最大零序电流。3.3 短路电流的计算先求出所有元件全运行时，B 母线分别发生单相接地和两相接地短路时的复合序网等值图。(1) 单相接地短路时，故障端口正序阻抗为)1.11.3.( )(1. .22XXGTGTZABBC9.5(245)(16.5)12.67()故障端口负序阻抗为 12.67()2Z故障端口零序阻抗为 0.10.5.3()()79.510. 0.22XXTTZ XABBC 17.65()110.5790.801.30979.505. 则 B 母线分别发生单相接地时的复合序网等值图如图 4 所示。因为 ，可以导出 是一个串联型复合序网。0UAIC 012UfffII
