畢業(yè)論文：35KV輸電線路保護-精品

1、畢業(yè)論文：35KV輸電線路保護-精品 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 緒論 電力系統(tǒng)在運行中，可能發(fā)生各種故障和異常運行狀態(tài)。故障和異常運行狀態(tài)都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。較其他電氣元件，輸電線路是電力系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的一環(huán)。故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性的切除故障區(qū)段，使非故障區(qū)段正常供電，這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。實現(xiàn)這些功能的就要靠繼電保護裝置。隨著微機技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)代社會對供電可靠性的提高，微機保護裝置正日益普遍的用于電力系統(tǒng)中。 1.無論傳統(tǒng)繼電保護還是現(xiàn)代微機保護，其基本任務(wù)都是： （1）當(dāng)電力系統(tǒng)被保護元件發(fā)生故障時，保護裝置應(yīng)能自動、迅速、有選擇性的將

2、故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運行。 （2）當(dāng)電力系統(tǒng)被保護元件出現(xiàn)異常運行狀態(tài)，能根據(jù)運行維護的條件，而動作于發(fā)出信號，減負荷或跳閘。 可見，繼電保護對保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行，阻止故障的擴大和事故的發(fā)生，發(fā)揮著極其重要的作用。因此，合理配置繼電保護裝置，提高整定和校核工作的快速性和準(zhǔn)確性，以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求，理應(yīng)得到我們的重視。 2.對電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求： 動作于跳閘的繼電保護，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求，即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。 （1）選擇性 繼電保護動作的選擇性是指保護動作裝置動作時，僅將

3、故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。 （2）速動性 快速的切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及縮小故障元件的損壞程度。因此，在故障發(fā)生時，應(yīng)力求保護裝置能迅速動作切除故障。 （3）靈敏性 繼電保護的靈敏性，是指對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或者不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護范圍內(nèi)部故障時，不論短路點的位置、短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻都能敏銳感覺， 正確反應(yīng)。 （4）可靠性 1 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 保護裝置的可靠性是指在該保護裝置規(guī)

4、定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動作的故障時，它不應(yīng)該拒絕動作，而在任何其他該保護不該動作的情況下，則不應(yīng)該誤動作。 2 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 第1章 繼電保護的作用和發(fā)展 1.1 繼電保護的作用 1.1.1 繼電保護在電力系統(tǒng)中的作用 電力系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中，有可能發(fā)生各類故障和各種不正常情況。其中故障一般可分為兩類：橫向不對稱故障和縱向不對稱故障。橫向不對稱故障包括兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路三種，縱向?qū)ΨQ故障包括單相斷相和兩相斷相，又稱非全相運行。電網(wǎng)在發(fā)生故障后會造成很嚴(yán)重的后果： （1）電力系統(tǒng)電壓大幅度下降，廣大用戶負荷的正常工作遭到破壞。 （2）故障處有很大的短路電

5、流，產(chǎn)生的電弧會燒壞電氣設(shè)備。 （3）破壞發(fā)電機的并列運行的穩(wěn)定性，引起電力系統(tǒng)震蕩甚至使整個系統(tǒng)失去穩(wěn)定而解列瓦解。 （4）電氣設(shè)備中流過強大的電流產(chǎn)生的發(fā)熱和電動力，使設(shè)備的壽命減少，甚至遭到破壞。 不正常情況有過負荷、過電壓、電力系統(tǒng)振蕩等.電氣設(shè)備的過負荷會發(fā)生發(fā)熱現(xiàn)象，會使絕緣材料加速老化，影響壽命，容易引起短路故障。 繼電保護被稱為是電力系統(tǒng)的衛(wèi)士，它的基本任務(wù)有： （1）當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，保證系統(tǒng)其余部分迅速恢復(fù)正常運行，防止故障進一步擴大。 （2）當(dāng)發(fā)生不正常工作情況時，能自動、及時地選擇信號上傳給運行人員進行處理，或者切除那

6、些繼續(xù)運行會引起故障的電氣設(shè)備。 可見繼電保護是任何電力系統(tǒng)必不可少的組成部分，對保證系統(tǒng)安全運行、保證電能質(zhì)量、防止故障的擴大和事故的發(fā)生，都有極其重要的作用。 1.1.2 繼電保護的基本原理和基本要求 電力系統(tǒng)從正常情況運行到故障或不正常運行時，它的電氣量（電流、電壓的大小和它們之間的相位角等）會發(fā)生非常顯著的變化，繼電保護就是利用電氣的突變來鑒別系統(tǒng)有無發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，根據(jù)電氣量的變化測量值與系統(tǒng)正常時的電氣參數(shù)的對比來檢測故障類型和故障范圍，以便有選擇的切除故障。 一般繼電保護裝置由測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件組成。 3 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 測量元件將保護對象

7、（輸電線路、主變、母線等電氣設(shè)備）的電氣量通過測量元件（電流互感器和電壓互感器）轉(zhuǎn)換為繼電保護的輸入信息，通過與整定值（繼電保護裝置預(yù)先設(shè)置好的參數(shù)）進行比較，鑒別被保護設(shè)備有無故障或是否在正常狀態(tài)運行，并輸出相應(yīng)的保護信息。邏輯元件根據(jù)測量元件的信息，判斷保護裝置的動作行為，如動作于跳閘或信號，是否需要延時跳閘或延時發(fā)信。執(zhí)行元件則根據(jù)邏輯元件輸出的信息，送出跳閘信息或報警信息至斷路器的控制回路或報警信號回路。 繼電保護根據(jù)電力系統(tǒng)的要求，對于直接作用于斷路器跳閘的保護裝置，有以下幾個基本要求。 1.選擇性 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護的動作應(yīng)具有選擇性，它僅切除故障部分，不影響非故障部分的

8、繼續(xù)運行，保證最大范圍的供電，盡量縮小停電范圍。 2.快速性 電力系統(tǒng)由于其實時性的特點，當(dāng)發(fā)生故障時要求繼電保護裝置盡快動作，切除故障，這樣可以 （1）系統(tǒng)電壓恢復(fù)快，減少對廣大用戶的影響 （2）電氣設(shè)備的損壞程度降低 （3）防止故障進一步擴大 （4）有利于閃絡(luò)處絕緣強度的恢復(fù)，提高了自動重合閘的成功率 一般主保護的動作時間在12s以內(nèi)，后備保護根據(jù)其特點，動作時間相應(yīng)增加。 3.靈敏性 繼電保護裝置反映故障的能力稱為靈敏性，靈敏度高，說明繼電保護裝置反映故障的能力強，可以加速保護的起動。 4.可靠性 根據(jù)繼電保護的任務(wù)和保護范圍，如果某一保護裝置應(yīng)該動作而未動作則稱為拒動；如果電力系統(tǒng)在正

9、常運行狀態(tài)或故障不在保護范圍內(nèi)，保護裝置不應(yīng)動作而動作了則稱為誤動。繼電保護的拒動和誤動將影響裝置的可靠性，可靠性不高，將嚴(yán)重破壞電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。裝置的原理、接線方式、構(gòu)成條件等方面都直接決定了保護裝置的可靠性，因此現(xiàn)在的保護裝置在選用時盡量采用原理簡單、運行經(jīng)驗豐富、裝置可靠性高的保護。 除了以上四個基本的要求外，在實際的選用中，還必須考慮到經(jīng)濟性，在能實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全運行的前提下，盡量采用投資少、維護費用低的保護裝置。 1.2 繼電保護的發(fā)展 4 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的。首先是與電力系統(tǒng) 對運行可靠性要求的不斷提高密切相

10、關(guān)的。熔斷器就是最初出現(xiàn)的簡單過電流保護。這種保護時至今日仍廣泛應(yīng)用于低壓線路和用電設(shè)備。由于電力系統(tǒng)的發(fā)展，用電設(shè)備的功率發(fā)電機的容量不斷增大，發(fā)電廠變電所和供電電網(wǎng)的結(jié)線不斷復(fù)雜化，單純采用熔斷器保護難以實現(xiàn)選擇性和快速性要求，于是出現(xiàn)了作用于專門的斷流裝置的過電流繼電器，利用繼電器和斷路器的配合來切除故障設(shè)備。19世紀(jì)90年代出現(xiàn)了裝于斷路器上并直接作用于斷路器的一次式電磁式過電流繼電器。20世紀(jì)初繼電器開始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護。這個時期可認定是繼電保護技術(shù)發(fā)展的開端。 20世紀(jì)50年代以前繼電保護裝置都是由電磁型，感應(yīng)性或電動型繼電器組成 的，統(tǒng)稱為機電式繼電器。20世紀(jì)50年代，

11、由于半導(dǎo)體晶體管的發(fā)展，開始出現(xiàn)了晶體管式繼電保護裝置。20世紀(jì)80年代后期，標(biāo)志著靜態(tài)繼電保護從第一代向第二代的過渡。再20世紀(jì)60年代末，就提出用小型計算機實現(xiàn)繼電保護的設(shè)想。70年代后半期，出現(xiàn)了比較完善的微型計算機保護樣機，并投入到電力系統(tǒng)中試運行。80年代微型計算機保護在硬件結(jié)構(gòu)和軟件技術(shù)方面已趨向成熟，并在一些國家推廣應(yīng)用，這就是第三代靜態(tài)繼電保護裝置。微型計算機保護具有巨大的計算分析和邏輯判斷能力，有很強的存儲記憶功能，可實現(xiàn)和完善各種復(fù)雜的保護功能。進入20世紀(jì)90年代以來，在我國已得到廣泛的應(yīng)用，受到電力系統(tǒng)運行人員的歡迎，已成為繼電保護裝置的主要型式。 在電力系統(tǒng)中，配電系

12、統(tǒng)同電力用戶的關(guān)系最密切，最直接、配電系統(tǒng)的安全可靠供電直接關(guān)系各行各業(yè)的生產(chǎn)、千家萬戶的生活、甚至于人們的生命安全。因此在配電系統(tǒng)中對繼電保護有很高的要求。傳統(tǒng)上采用獨立的裝置，有專門人負責(zé)，希望繼電保護裝置能快速有效地檢出，切除、隔離故障，并能快速恢復(fù)供電。配電系統(tǒng)中的繼電保護裝置與整個電力系統(tǒng)的繼電保護一樣，歷經(jīng)了電磁型、晶體管型、集成電路型、微機型的發(fā)展過程。至今，不同形式的保護還在配電系統(tǒng)中廣泛存在并發(fā)揮作用。對于微機型繼電保護裝置由于其性能的優(yōu)越運行可靠，越來越得到用戶的認可而在配電系統(tǒng)中大量使用。同時，由于用戶不斷提高的要求和制造廠家的努力，繼電保護技術(shù)在配網(wǎng)中得到很大的發(fā) 展，

13、并且超越原有的行業(yè)范圍，走向多功能智能化，而傳統(tǒng)意義上的獨立的繼電保護裝置正在消失。 5 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 第2章 變電站電氣部分總體分析 2.1 架空導(dǎo)線及電纜線的選擇 由原始資料可知，該變電所35KV饋線兩回，輸電線路距離分別為7.1km、11km，由于電壓等級高，輸送距離遠，從經(jīng)濟性考慮，初步選用鋼芯鋁絞線。又知該兩回35KV線路，最大負荷6000KW，最小負荷5200KW;平均功率因數(shù)為0.8，因此可求出此線路在最大負荷且單回運行時的負荷電流： Imax=6000/(0.8*1.732*35)=123.7A 可用經(jīng)濟電流密度選擇鋼芯鋁絞線的截面： 表2-1經(jīng)濟電流密度

14、J值（A/mm2） 因35KV線路所接負荷為附近大型企業(yè)，可選最大負荷利用小時數(shù)在3000-5000h之間。因此，由表中J值可得： S=Imax/J=123.7/1.15=107.6mm2 對應(yīng)標(biāo)稱截面，所以選擇120mm2鋼芯鋁絞線。 按發(fā)熱條件校驗導(dǎo)線截面：規(guī)程規(guī)定，鋼芯鋁絞線在正常情況下運行的最高溫度不得超過70，事故情況下不得超過90.在環(huán)境溫度為25，長期運行最高溫度為70時，LGJ-120的允許載流量為380A,在發(fā)生事故時載流量可提高20%，即發(fā)生故障時允許載流量為456A。遠大于最大負荷電流123.7A。考慮到變電所全年最高氣溫39.3，非25標(biāo)準(zhǔn)溫度，按39.3最惡劣條件校驗

15、，需在原載流量的基礎(chǔ)上乘以校正系數(shù)K=0.81,所以39.3時的允許載流量分別為307.8A和369.4A。仍遠大于最大負荷電流，即選用LGJ-120合適。 同理，10KV四回架空出線可選用LGJ-95。 10KV電纜出線的最大負荷電流為Imax=1600/（1.732*10）=92.4A，查表可知95mm2交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的長期允許載流量為230A,即可選用YJL-395-10電力電纜。 2.2 變壓器主、后備保護的選擇 該變電所兩臺變壓器均選用SZ7-6300KVA，為油浸式三相有載調(diào)壓變壓器， 6 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 根據(jù)繼電保護與安全自動裝置的運行條例，800KVA及

16、以上的油浸式變壓器和400KVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。6300KVA及以上并列運行的變壓器，10000KVA及以上單獨運行的變壓器，發(fā)電廠廠用變壓器和工業(yè)企業(yè)中6300KVA及以上重要變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。10000KVA及以下的電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護，其過電流保護的動作時限應(yīng)大于0.5s。 瓦斯保護的主要優(yōu)點是靈敏度高，動作迅速，簡單經(jīng)濟。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重漏油或匝數(shù)很少的匝間短路時，往往縱聯(lián)差動保護與其他保護不能反映，而瓦斯保護卻能反映。但瓦斯保護只能反映變壓器油箱內(nèi)的故障，不能反映油箱外套管與斷路器間引出線的故障，因此必須用瓦斯保護必須和縱聯(lián)差動保護配

17、合共同作為該變壓器的主保護。 考慮到主保護有拒動的可能，因此應(yīng)設(shè)后備保護。后備保護選用過電流保護，其保護的動作電流按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定，保護的動作時間與下級保護動作時間配合。 7 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 第3章 短路計算 3.1 元件參數(shù)計算 為了簡便計算,計算方法采用標(biāo)幺值法。 1.實測的參數(shù)主要包括：發(fā)電機，變壓器，架空線路,電纜線路等。在計算高壓電路中的短路電流時,只需考慮發(fā)電機、變壓器、電抗器的電抗、而忽略其電阻;對于架空線和電纜,只有當(dāng)其電阻大于電抗1/3時才需計入電阻,一般也只計電抗而忽略電阻。 2.可選取系統(tǒng)基準(zhǔn)參數(shù) 基準(zhǔn)頻率：50HZ 基準(zhǔn)容量：

18、100MVA 基準(zhǔn)電壓：37KV 則： Ij=Sj/(1.732*37)=1.56KA Xj= Up2/ Sj=13.69? 35KV變電站系統(tǒng)圖 8 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 系統(tǒng)1系統(tǒng)2 Ud%=7.5Ud%=7.5 YJL- LGJ-95 圖3-1 35KV變電所系統(tǒng)圖 3.1.1 發(fā)電機參數(shù)計算 原始資料中系統(tǒng)1和系統(tǒng)2兩臺發(fā)電機均為無窮大的容量。即：SC1=SC2= 1#2#發(fā)電機的短路阻抗標(biāo)幺值： X*f1=0 X*f2=0.24 3.1.2 變壓器參數(shù)計算 原始資料中兩臺35KV變壓器參數(shù)： ST1=ST2=6300KVA=6.3MVA 短路電壓百分比查電力變壓器參數(shù)表

19、可知： Ud1%=7.5 Ud2%=7.5 根據(jù)公式計算出1#2#35KV變壓器短路阻抗標(biāo)幺值： X*3?X*?4Ud%100?Sj S?7.5?10?01.1 9 e1006.3 3.1.3 線路參數(shù)計算 LGJ-120 11Km線路的阻抗為：XL=X1L1=0.411=4.4? ， （3-1） LGJ-120 7.1Km 9 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 線路的阻抗為：XL=X1L2=0.47.1=2.84?。 則： X*L1?X?L1Sj100?0.4?11?2?0.32 （3-2） Up237 Sj100?0.4?7.1?2?0.21 （3-3） Up237X*L2?X?L2 至

20、此，可得出該35KV系統(tǒng)的等值阻抗圖： 3.2 最大/小運行方式下等值阻抗分析 最大運行方式為兩臺發(fā)電機組和兩臺35KV變壓器全部投入運行，進行系統(tǒng)簡化，等效電路如下： 圖3-3 最大運行方式下等值阻抗 此時阻抗值如下： 10 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 X*L=X*L1/X*L2=0.12 X*T=X*3/X*4=0.60 X*6= X*L1/（X*L2+ X*f2）=0.19 系統(tǒng)最小運行方式下，只有一臺變壓器投入運行，等效電路圖如下： 圖3-4最小運行方式下等值阻抗 此時線路阻抗值如下： X*L= X*L2=0.21 變壓器阻抗值如下： X*T= X*4 =1.19 3.3 短路

21、電流計算 37KV側(cè)：d1點短路電流計算 (1)三相短路電流計算 取Up=37KV,則基準(zhǔn)電流為： Ijj d1點短路總阻抗為： X*d1?=X*6=0.19 則三相短路次暫態(tài)電流有效值（等于穩(wěn)態(tài)短路電流）為： I?d1=I d1?=Ij1.56 ?X= *6?0.19=8.2KA 短路全電流最大有效值為: Ich1=1.52I?d1=1.52?8.2=12.5KA 三相短路沖擊電流為： 11 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 ich1?d1=2.55?8.2=20.9KA 三相短路容量為： Sd1p I?d137?8.2=525.5MVA (2)兩相短路電流計算 I(2)d1=2(3) d

22、1=0.866?8.2=7.1KA 10.5KV側(cè)：d2點短路電流計算 (1)三相短路電流計算 取Up=10.5KV,則基準(zhǔn)電流為： Ij?Sj U?100 P?10.5?5.5KA d2點短路總阻抗為： X*d2?=X*6 +X*7 =0.79 則三相短路次暫態(tài)電流有效值（等于穩(wěn)態(tài)短路電流）為： I(3)d2=I d2?=Ij ?X=5.5=7.0KA *6 +X*7?0.79 (2) 兩相短路電流計算： I(2) d2(3) d2=0.866?7.0= 6.1KA 12 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 第4章 35KV線路主保護選擇與整定 4.1 電流、電壓保護整定計算考慮原則 4.1

23、.1 電流、電壓保護的構(gòu)成原理及使用范圍 電流、電壓保護裝置是反應(yīng)相間短路基本特征（既反映電流突然增大，母線電壓突然降低），并接于全電流、全電壓的相間保護裝置。整套電流、電壓保護裝置一般由瞬時段、定時段組成，構(gòu)成三段式保護階梯特性。 三段式電流、電壓保護一般用于110kV及以下電壓等級的單電源出線上，對于雙電源輻射線可以加方向元件組成帶方向的各段保護。三段式保護的、段為主保護，第段為后備保護段。段一般不帶時限，稱瞬時電流速斷，或瞬時電流閉鎖電壓速斷，其動作時間是保護裝置固有的動作時間。段帶較小延時，一般稱為延時電流速斷或延時電流閉鎖電壓速斷。段稱為定時限過電流保護，帶較長時限。對于610KV線

24、路一般采用兩段式保護。兩段式保護的第一段為主保護段，第二段為后備保護段。 電流、電壓保護簡單可靠，有一定反映弧光電阻的能力，因此，當(dāng)保護性能滿足要求基本要求時，應(yīng)優(yōu)先采用。 4.1.2 對電流、電壓保護裝置的的基本要求及整定計算考慮原則 一、保護區(qū)及靈敏度 保護裝置第段，要求無時限動作，保護區(qū)不小于線路全長的20%。 第段電流定值在本線路末端故障時靈敏度滿足： （1） 對 50km 以上的線路不小于13 （2） 對20 50km 的線路不小于14 （3） 對 20km 以下的線路不小于15 第段電流定值在本線路末端故障時要求靈敏系數(shù)不小于1.5，在相鄰線路末端故障時，力爭靈敏系數(shù)不小于1.2。

25、 二、定值配合及動作時間 保護定值的配合包括電流、電壓元件定值的配合及動作時間的配合。電流、電壓元件定值由可靠系數(shù)保證，動作時間定值由時間級差保證。 保護裝置第段一般只保護本線的一部分，不與相鄰線配合。 13 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 第段一般與相鄰線路第段配合，當(dāng)靈敏度不足時，可與相鄰線路第段配合。 第段與相鄰線路（或變壓器）第段（或后備段）配合，當(dāng)靈敏度足夠時，為了降低段動作時間，也可與相鄰線路第段配合整定。 三、計算用運行方式及短路電流 保護定值計算，靈敏度校驗及運行方式選擇，均采用實際可能的最大、最?。ㄗ畈焕┑姆绞郊耙话愎收项愋停豢紤]特殊方式及雙重的復(fù)雜故障類型，對于無時

26、限動作或遠離電廠的保護，整定計算是不考慮短路電流衰減。 四、系統(tǒng)振蕩及發(fā)電機自啟動 電流、電壓保護裝在雙電源線路上，一般用整定值躲開振蕩影響，而不設(shè)振蕩閉鎖裝置，以便簡化保護。對于振蕩中心附近的母線單電源出線，當(dāng)系統(tǒng)振蕩可能拒動時，應(yīng)設(shè)低電壓保護裝置，以保證線路故障可靠切除。對應(yīng)電動機自啟動可能造成后備保護誤動時，應(yīng)從定值上躲開或加低電壓閉鎖，以防止誤動。 4.2 電流閉鎖電壓保護 一瞬時電流閉鎖電壓速斷保護 如果電源容量小、線路短、運行方式變化大，或短線路帶較大容量的變壓器（即變壓器電抗也?。?，經(jīng)計算證明采用瞬時電流速斷保護或無選擇性電流速斷保護不能保證足夠的靈敏性時，可以采用瞬時電流閉鎖電

27、壓速斷保護。這種保護可用于35KV線路。 瞬時電流閉鎖電壓速斷保護裝置接線只需把時間繼電器換成中間繼電器即可。這種保護除用作單回線具有時限階段的保護裝置的瞬動段和作為向降壓變壓器供電的單回線的主保護外，也可與自動重合閘裝置配合，構(gòu)成多段串聯(lián)的放射式線路的主保護。 （一）保護裝置電流元件、電壓元件動作值的整定計算 1按在某一主要運行方式下電流 電壓元件具有相同的保護范圍整定 瞬時電流閉鎖電壓速斷保護作為本線路的第一段時，為了使該保護裝置在某一主要運行方式下，具有較大的保護范圍，保護裝置電流元件和電壓元件的動作值可按在該運行方式下具有相同的保護范圍整定。 作為電流元件的電流繼電器一次動作電流為：

28、n (4-1) XLXop?KrelIop.1? 14 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 式中: Un 額定線電壓； Xs主要運行方式下保護安裝處母線上的系統(tǒng)總電抗； Xop相應(yīng)于電流元件及電壓元件 保護范圍的線路； Xl被保護線路的電抗； Krel可靠系數(shù)，可取1.21.3。 根據(jù)計算出的動作電流值后，還應(yīng)該按躲過電壓回路發(fā)生斷線時，被保護線路的最大負荷電流ILo.max 進行校驗，因此一次動作電流Iop.1應(yīng)滿足關(guān)系式 1 Iop.?Kre?lILo Kr.max (4-2) 式中: Krel可靠系數(shù)，取1.21.3； Kr返回系數(shù)，取0.85； ILo.max線路的最大負荷電流。 構(gòu)成

29、電流元件的電流繼電器動作電流計算式為： Iop.1?KrelKstILo.max (4-3) Kr KwiIop.1 (4-4) na Iop.r? 式中: Iop.1保護裝置的一次動作電流； ILo.max流過被保護線路的最大負荷電流； Iop.r繼電器的動作電流。 op.1XL Krel Uop.1Uop.r?nvUop.1? 式中: Kst自啟動時所引起的過負荷系數(shù)； Krel可靠系數(shù)，DL型繼電器取1.2； Kwi接線系數(shù)，對兩相一繼電器的差接方式K wi繼電器不完全星形接線Kwi取1； Kr繼電器的返回系數(shù)，DL型繼電器取0.85； na電流互感器的變比。 在確定最大負荷電流時，必須

30、選取實際可能出現(xiàn)的最嚴(yán)重的運行方式作為計算根據(jù)。當(dāng)無Kst數(shù)據(jù)時，根據(jù)啟動電流大小的不同情況可采用綜合系數(shù)K?24來計算，此時不再考慮Krel和Kr。 構(gòu)成電壓元件的電繼壓電器一次動作電壓計算式為： 15 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 Uop.1?（4-5） rel 式中： Krel可靠系數(shù)，采用1.21.3。 構(gòu)成電壓元件的電壓繼電器動作電壓計算式為： Uop.1? Uop.r?Umin （4-6） KrelKrUop.1 （4-7）式nv 中： Uop.1保護裝置的一次動作電壓； Umin配電系統(tǒng)最低工作線電壓； Uop.r繼電器的動作電壓； Krel可靠系數(shù)，取1.11.2； Kr

31、繼電器的返回系數(shù)； nv電壓互感器的變比。 為了在最小運行電壓下，當(dāng)被保護線路以外發(fā)生短路時，如果電壓繼電器已動作，并能在短路被切除后被返回，從而在電動機自啟動時保證本保護不誤動作，構(gòu)成電壓元件的電壓繼電器一次動作電壓還應(yīng)該按下式校驗： Uop.1?Umin (4-8) KrelKr 式中： Umin配電系統(tǒng)最低工作線電壓； Krel可靠系數(shù)，取1.11.2； Kr繼電器的返回系數(shù)，DL型繼電器取0.85。 實際上用Uop.1?0.7Un（Un為電網(wǎng)額定線電壓）即可滿足動作電壓的校驗的要求。 2按保證電流元件具有足夠靈敏性或按電流元件、電壓元件具有相等靈敏系數(shù)整定 瞬時電流閉鎖電壓速斷保護作為

32、供給一臺變壓器，或與自動重合閘配合供兩臺變壓器的單側(cè)電源終端單回線路主保護時，有以下兩種整定方法。 （1）按保證電流元件具有足夠靈敏性的條件整定 電流元件與電壓元件的一次動作電流、電壓動作值為： I(2)k.min Iop.1? （4-9） Ksen Uop.1?（4-10） rel 式中: I(2)k.min被保護線路末端兩相短路時，流經(jīng)保護裝置的最小短路 16 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 電流； Ksen電流元件靈敏系數(shù)，取1.251.5； XL線路電抗； XT變壓器短路電抗，若為兩臺變壓器時，取其并聯(lián)電抗值； Krel可靠系數(shù)，可取1.21.3。 按上兩式整定保護裝置的動作值，能

33、夠保證動作的選擇性，因為當(dāng)保護范圍以外短路，短路電流小于保護裝置電流元件一次動作電流時，電流元件不動作。如果被保護范圍以外短路，短路電流大于動作值，電流元件會動作，但電壓元件感受的殘余電壓將大于動作電壓，所以電壓元件不可能動作，保護也不會無選擇動作殘余電壓U kk(XL?XT)。 整套保護裝置的保護范圍，取決于電流元件和電壓元件的最小保護范圍中的較小者。 電壓元件的靈敏系數(shù)按下式校驗： Ksen?Uop.1?1.25 （4-11） Uk.max Uk.max?LIk.max 式中： Uk.max最大運行方式下被保護線路末端短路時，保護安裝處的最大殘 余電壓； Ik.max最大運行方式下被保護線

34、路末端短路時，保護安裝處的最大短 路電流； XL線路阻抗。 （2）按電流元件和電壓元件靈敏系數(shù)相等的條件整定。 如果按式（4-3）和（4-4）整定保護裝置的動作值, 電壓元件靈敏系數(shù)不滿足要求時,可按電流元件和電壓元件最小靈敏系數(shù)相等的條件來選擇保護裝置的動作值。這樣整定可以使經(jīng)常運行的中間運行方式得到較大的保護范圍，即： I(2)k.minUop.1?Ksen?Iop.1Uk.max Iop.1?Uk.minIk.min Uop.1(2) （4-12） 將（4-4）代入（4-5）,則可得： Iop.1?4-13) 求出Iop.1以后, 電壓元件的一次動作電壓計算式為： 17 河南機電高等?？?/p>

35、學(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 Uk.minI(2)k.min Uop.1? (4-14) Iop.1 (二)瞬時電流閉鎖電壓速斷保護裝置的保護范圍與系統(tǒng)運行方式的關(guān)系分析 1.電流元件最小保護范圍 圖4-1為求電流元件在兩相短路時最小保護范圍的電抗Xl.min的說明圖。在線路末端K點發(fā)生兩相短路時，流過保護裝置電流元件的短路電流Ik.min正好等于動作電流Iop.1。 圖 4-1 求電流元件最小保護范圍的電抗XL.min Iop.1?I(2)k.min? 由式（4-15）得： Xli.min?n （4-15） Un?Xs.max （4-16） 2Iop.1 式中： UN額定線電壓； XS.MAX最小運行

36、方式下，保護裝置安裝處母線上系統(tǒng)最大綜合電抗。 從式（4-16）可見，Xs.max越大，則電流元件的最小保護范圍的電抗Xli.min越小。 2.電壓元件最小保護范圍 圖4-2為求電壓元件最小保護范圍的電抗Xlu.min的說明圖。保護裝置安裝處母線上感受的殘余電壓正好等于其電壓元件的動作電壓Uop.1。串聯(lián)回路中流過的電流，在任一電抗兩端產(chǎn)生的電壓降與其電抗大小成正比，所以從圖4-2可以列出： 18 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 圖4-2 求電壓元件最小保護范圍的電抗Xlu.min 關(guān)系式： Uop.1Un? （4-17） Xlu.minXs.min?Xlu.min Xlu.min?Uop

37、.1Xs.min （4-18） Un?Uop.1 由式（4-17）可以看出，Xs.min越小，則電壓元件的最小保護范圍的電抗Xlu.min也越小。 綜上分析可見，瞬時電流閉鎖電壓速斷保護并不能適應(yīng)運行方式變化較大的需要，因而不少地區(qū)在系統(tǒng)發(fā)展后不得不改用阻抗保護。 二限時電流閉鎖電壓速斷保護 限時電流速斷保護與其相鄰線路或設(shè)備的速動保護配合，在被保護線路末端短路時，有時不能保證足夠的靈敏性如相鄰線路或設(shè)備為較短的線路或容量很大的降壓變壓器（即變壓器的短路阻抗XT較小），在這種情況下，可考慮選用限時電流閉鎖電壓速斷保護，如圖4-3所示。 圖4-3 限時電流閉鎖電壓速斷保護接線圖 圖4-3也可以省

38、去兩只電壓繼電器，而由電壓繼電器再啟動一只中間繼電器，由此中間繼電器的兩對常開觸點中的一對發(fā)斷線信號，另一對常開觸點與電流繼電器常開觸點串接，構(gòu)成限時電流閉鎖電壓速斷保護。 （一）電流、電壓元件的一次動作值 為了保證動作上的選擇性，保護的電流元件和電壓元件的動作值都需要與下一段線路或變壓器的速動保護相配合。 1.當(dāng)下一級為變壓器的速動保護時，限時電流閉鎖電壓速斷保護的電流、電壓整定計算 19 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 當(dāng)下一級為變壓器的速動保護時，電流元件均按被保護線路末端短路時，具有足夠靈敏性的條件整定。此時電流元件應(yīng)接在相電流上（即不采用兩相電流差接線方式），以保證保護的可靠動作

39、和靈敏性。電流元件的整定計算按式（4-3）進行，電壓元件的整定計算按式（4-4）進行。當(dāng)這樣整定電壓元件的靈敏性不夠時，則電流元件可按式（4-6）計算，電壓元件可按式（4-4）或式（4-7）計算。順便指出，前面所述線路的瞬時電流閉鎖電壓速斷保護靠與自動重合閘配合以補救無選擇性動作，能快速切除瞬時性故障，而限時電流閉鎖電壓速斷保護則是靠與延時配合以保證選擇性，兩者的主要區(qū)別在此，應(yīng)酌情選用。 2.當(dāng)下一級線路上裝有瞬時電流閉鎖電壓速斷保護時，限時電流閉鎖電壓速斷保護的電流、電壓元件的整定計算 電流元件一次電流動作值按式（4-13）計算。 電壓元件一次電壓動作值計算式為： Uop.1?op.1XL

40、?Uop.1 Kco 式中： UOP.1被保護線路下一級保護電壓元件的一次電壓動作值； KCO配合系數(shù)，取1.1； XL線路電抗。 （二）繼電器動作值及保護的靈敏性校驗 1.繼電器的動作值計算 電流繼電器的動作電流按式（4-14）計算。電壓繼電器的動作電壓按式（4-15）計算。 2.電壓元件的靈敏性按式（4-16）驗算。 電流元件的靈敏性須按式（4-17）或式（4-18）驗算。當(dāng)靈敏性不滿足要求時，可考慮與下一級線路第二段延時主保護配合或改用距離保護。 對于35KV單側(cè)電源線路，一般采用一段或兩段電流速段或電流速段或電壓電流連鎖速段保護和過電流保護。 對于本線路采用限時電流閉鎖電壓速段保護作為

41、主保護。 保護整定如下: (1) 因為 10KV側(cè)為變壓器的速段保護，所以當(dāng)下一級為變壓器的速動保護時，限時電流閉鎖電壓速段保護的電流，電壓整定計算如下： 電流元件的整定計算： I(2)k.min7.1 Iop.1=KA=5.7KA Ksen1.25 電壓元件的整定計算： 20 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 Uop1 rel X=XlL1 ? XL2=(0.4?11) ? (0.4?7.1)=1.7 Ud%Up27.5372 ?/=?=16.3 XT=100SN1006.3 Krel取1.25 所以： Uop1電壓元件的靈敏度校驗： Ksen= Uop1142kv =5.9>1.2

42、5滿足要求。 Uk.max24.1kv (2) 繼電器的動作值及保護的靈敏性校驗 電流繼電器的動作值計算： Iop.r=Kwi?Iop.15.7=1?KA=570A nv10 Uop.1 nv Umin Krel?nv 電壓繼電器的動作值計算： Uop.r=Uop.1= 所以： Uop.r=371.25?=24.7KV 1.2100 保護的靈敏性校驗同電壓元件的靈敏校驗已滿足過電流保護，過電流保護作為本線路的后備保護。 (3) 過電流的動作電流計算公式： Iop.1= Iop.r= Krel?Kst?Il.max KrKwi?Iop.1 nv 所以： Iop.1=1?1.2?1.3 (4) 靈

43、敏度校驗： 21 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 Ksen=Ikr.min?1.5滿足要求。 Iop.r 22 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 第5章 35KV線路后備保護選擇與整定 5.1 后備保護選擇 根據(jù)3110KV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程(DL/T58495)，本設(shè)計35/10KV系統(tǒng)為雙電源35KV單母線分段接線，10KV側(cè)單母線分段接線，所接負荷多為化工型，屬一二類負荷居多。對于本設(shè)計35KV單側(cè)電源線路，一般采用一段或兩段電流速段或電流速段或電壓電流連鎖速段保護和過電流保護，而對于本線路采用限時電流閉鎖電壓速段保護作為主保護，過電流保護作為本線路的后備保護 5.2 后

44、備保護整定 配電系統(tǒng)發(fā)生短路時，最主要的特征之一就是在大多數(shù)情況下線路中的電流將大大地增加。過電流保護裝置就是根據(jù)這一特征構(gòu)成的。當(dāng)流經(jīng)保護的電流超過整定值時，保護動作，使線路斷路器跳閘。反應(yīng)短路電流常用過電流繼電器或通過微機保護判斷，過電流保護接在被保護線路的電流互感器二次電流回路中。圖5-1所示為單側(cè)電源放射式單回線路，每段線路（或電力設(shè)備）的斷路器和過電流保護裝在該段線路（或電力設(shè)備）靠近電源側(cè)的一端，作為線路本身發(fā)生短路故障時的主保護，并作為下一級線路的后備保護。圖5-1所示的單側(cè)電源放射式配電系統(tǒng)中的過電流保護的選擇性，是靠時限配合保證的。 . 圖5-1 單側(cè)電源放射式配電系統(tǒng)中的過

45、電流保護 （a）保護裝置配置圖； （b）按階梯原則選擇的時限圖 1、2、3、4定時限過電流保護裝置圖 通常過電流保護的時限特性分以下兩種： 1.定時限特性 23 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 當(dāng)短路電流大于保護裝置的啟動電流時，保護裝置動作。保護裝置的動作時限是固定的，與短路電流的大小無關(guān)。保護的這種特性稱為定時限特性。 2.反時限特性 當(dāng)短路電流較保護裝置的動作電流大得不多時，保護裝置的動作時限與短路電流的大小成反比。但是在短路電流很大的情況下，保護裝置的動作時限受短路電流大小的影響很小，甚至完全不受短路電流大小的影響。 保護裝置的時限大小是從用戶至電源逐級增長的，即t1?t2?t3?

46、t4；為了保證保護動作的選擇性，每個時限之間應(yīng)有一定的時間間隔，用時限階段?t表示，即 t1?t2?t12 t2?t3?t23 t3?t4?t34 這樣構(gòu)成的時限特性稱為階梯時限特性。按階段時限特性選擇保護動作時限的這種時限選擇原則叫階梯原則。當(dāng)k2點發(fā)生短路時，保護裝置4較其他保護裝置先動作而切除故障線路；保護裝置1、2、3在短路故障切除后立即返回。同理，當(dāng)k1點短路時，保護裝置3動作于跳閘，而保護裝置1、2均不跳閘，只有當(dāng)它們的下一級保護裝置或斷路器拒動時才動作。 1.保護裝置的動作電流 過電流保護裝置的動作電流計算公式為 KrelKstILo.max Kr （5-1） KwiIop.1I

47、op.r?naIop.1? 式中： Iop.1-保護裝置一次動作電流； ILo.max-流經(jīng)被保護線路的最大負荷電流； .-r繼電器的動作電流； Iop l可靠系數(shù)，DL型繼電器取1.2，GL型繼電器取1.3； Kre- Kst-自啟動時所引起的過負荷系數(shù)，根據(jù)計算、試驗或?qū)嶋H數(shù)據(jù)確定； Kwi-接線系數(shù)，對兩相一繼電器的差接方式K wi對兩相兩繼電器 不完全星形接線Kwi=1； Kr-繼電器的返回系數(shù)，DL型繼電器取0.85，GL11、21型繼電器 取0.85，GL15、25型繼電器取0.8； na-電流互感器的變比。 在確定最大負荷電流時，必須選取實際可能出現(xiàn)的最嚴(yán)重運行方式作為計算根據(jù)。

48、當(dāng)無Kst數(shù)據(jù)時，根據(jù)啟動電流大小的不同情況可采用綜合系數(shù)K=24來 24 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計/論文 計算，此時不再考慮Krel和Kr。 2. 過電流保護的接線方式和靈敏性校驗 接線方式有3種: (1)三相星形接線方式 這種接線方式應(yīng)用在非直接接地系統(tǒng)，主要有以下缺點： 需要三個電流互感器和三個繼電器，元件多，接線復(fù)雜，費用較貴。 用在平行線路時，如保護的動作時間相同，發(fā)生不同線路的兩點接地故障時，動作切除兩線路的機會為100%，降低了供電的可靠性。 由于以上原因，三相星形接線方式在非直接接地系統(tǒng)過電流保護中用的較少。 (2)兩相不完全星形接線方式 圖5-2僅示出定時限特性的兩相兩繼電器瞬時電流速斷及過電流保護的接線圖。圖中速斷保護和過電流保護部分各有兩只電流繼電器分別接在A、C兩相電流互感器的二次回路中。過流部分兩個電流繼電器的觸點并聯(lián)，因此，任一個電流繼電器啟動后都可以接通時間繼電器KT的線圈，啟動時間繼電器去跳閘。 圖5-2 兩相兩繼電器式瞬時電流速斷及過電流保護接線圖 通常時間繼電器KT的觸點容量較大，能夠直接跳閘，而不需另外裝設(shè)觸點容量較大的中間繼電器。 這種接線方式，一般