繼電保護(hù)課程教學(xué)設(shè)計正文

1、引言«電力系統(tǒng)繼電保護(hù)作為電氣工程及其自動化專業(yè)的一門主要課程，主要包括課堂 講學(xué)、課程設(shè)計等幾個主要部分。在完成了理論的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步加深對理 論知識的理解，本專業(yè)特安排了本次課程設(shè)計。電能是現(xiàn)代社會中最重要、也是最方便 的能源。而發(fā)電廠正是把其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能，電能經(jīng)過變壓器和不同電壓等級 的輸電線路輸送并被分配給用戶，再通過各種用電設(shè)備轉(zhuǎn)換成適合用戶需要的其他形式 的能量。在輸送電能的過程中，電力系統(tǒng)希望線路有比較好的可靠性，因此在電力系統(tǒng)受 到外界干擾時，保護(hù)線路的各種繼電裝置應(yīng)該有比較可靠的、及時的保護(hù)動作，從而切斷 故障點(diǎn)極大限度的降低電力系統(tǒng)供電范圍。

2、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)就是為達(dá)到這個目的而設(shè) 置的。其中短路電流的計算和電氣設(shè)備的選擇是本設(shè)計的重點(diǎn)。通過此次線路保護(hù)的設(shè) 計可以鞏固我們本學(xué)期所學(xué)的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)這一課程的理論知識，能提高我們 提出問題、思考問題、解決問題的能力。1 110KV線路繼電保護(hù)和自動裝置的配置 1.1保護(hù)裝置的配置1.1.1主保護(hù)的配置由系統(tǒng)可知110KV線路配置有眾聯(lián)保護(hù)，全線路上任意點(diǎn)故障都能快速切除。保證系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。1.1.2后備保護(hù)的配置考慮保護(hù)性能優(yōu)越性：110線路應(yīng)該配距離保護(hù)，但是距離保護(hù)復(fù)雜而且價格昂貴，維護(hù)困難?？紤]經(jīng)濟(jì)的優(yōu)越性：可以嘗試配 三段式電流保護(hù)，同時由于系統(tǒng)是環(huán)網(wǎng)運(yùn)行,相當(dāng)于雙電源

3、運(yùn)行一定要加方向兀件。在110KV等級電力網(wǎng)絡(luò)中，三段式電流保護(hù)可能在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下沒有保護(hù)范圍，如果系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下運(yùn)行的幾率不大的情況下，而且資金不夠的情況下可以嘗試三段式電流保護(hù)，基本可以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。考慮系統(tǒng)的運(yùn)行方式：110KV高壓輸電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該屬于大接地電力系統(tǒng)，需要配置零序保護(hù)。如上考慮到環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，也要加方向元件。保證保護(hù)不誤動作。結(jié)論：繼電保護(hù)保護(hù)裝置的配置不是一層不變的，要考慮系統(tǒng)運(yùn)行情況、經(jīng)濟(jì)狀況、人員技能、環(huán)境影響等等情況，但是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本任務(wù)不變:1.自動、迅速、有選擇的將故障元件沖系統(tǒng)中切除。2.反應(yīng)電力設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件，動

4、作于發(fā)出信號或跳閘。1.2自動裝置配置1.2.1簡述電力系統(tǒng)自動裝置是指在電力網(wǎng)中發(fā)生故障或異常時起控制作用的設(shè)備,主要包括自動重合閘、備用電源自動投入裝置、低頻減載和失壓解列裝置等設(shè)備，電網(wǎng)中自動裝置的型號多、邏輯千變?nèi)f化，在實(shí)際運(yùn)行中會暴露一些問題。電網(wǎng)中自動裝置的配置，需要我們進(jìn)行全面的考慮。2X20MVAU h =10 網(wǎng)I J戸3X50MWcos ©= 0.85X,皿心；2X40MVAIJ r =：d ” J ') iCOF"15-L5Cr 呻 CJFKXi十20MVAJ Ir =工二"；1.2.2系統(tǒng)安全自動裝置的配置配置重合閘：在電力系統(tǒng)故障

5、中，打多數(shù)故障是輸電線路故障。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明大多數(shù)線路故障是“瞬時性”故障，此時，如果把斷開的線路在合上，就能恢復(fù)正常供電。結(jié)論：如圖所示：該系統(tǒng)為110KV輸電線路系統(tǒng)，按照要求，每一個斷路器都應(yīng)該裝有ARD裝置，并與繼電保護(hù)后加速配合形成重合閘后加速保護(hù)，保證電力系統(tǒng)最大限度的正常供電。配置備用電源自動投入裝置：當(dāng)線路或用電設(shè)備發(fā)生故障時，能夠自動迅速、準(zhǔn)確的把備用電源投入用電設(shè)備中或把設(shè)備切換到備用電源上，不至于讓用戶斷電的一種裝置。結(jié)論：如圖所示：該系統(tǒng)為110KV輸電線路系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)要求，如果B變電站或C變電站中的兩臺變壓器，為了保證負(fù)荷可以長時間的正常運(yùn)行，應(yīng)該加入AAT裝置。配置

6、低頻、低壓減載裝置：它在電力系統(tǒng)發(fā)生事故出現(xiàn)功率缺額使電網(wǎng)頻率、電壓急劇下降時，自動切除部分負(fù)荷，防止系統(tǒng)頻率、電壓崩潰，使系統(tǒng)恢復(fù)正常，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和對重要用戶的連續(xù)供電。結(jié)論：如圖所示：該系統(tǒng)為110KV輸電線路系統(tǒng)，根據(jù)當(dāng)?shù)叵到y(tǒng)運(yùn)行狀況和系統(tǒng)要求，為了保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，防止系統(tǒng)頻率、電壓崩潰應(yīng)該在變電站B、C、D中配置低頻、低壓減載裝置。2 .110KV線路繼電保護(hù)整定計2.1系統(tǒng)條件:2X20MVAL k."f 一 y2X40MVAU L 二:OO3X 50MW60MVAcos©= 0.85. P =1.二CUT M.F20MVA.Ik =n30kr1

7、10k V單電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)如圖所示，已知:(1)線路AB、BC、CA的最大負(fù)荷電流分別為230 A、200 A、250 A,負(fù)荷的自起動系數(shù)Kss 1.5 ；(2)網(wǎng)絡(luò)中各線路采用帶方向或不帶方向的電流保護(hù)，變壓器采用縱聯(lián)差動保護(hù)作為主保護(hù)，變壓器為Y, d11接線;發(fā)電廠的最大發(fā)電容量為3 X50MW,最小發(fā)電容量為2X50 MW(發(fā)變組停(4)運(yùn))；各變電所引出線上的后備保護(hù)動作時間如圖示，后備保護(hù)的時限級差厶0.5s;線路的電抗每公里均為0.4 Q;電壓互感器的變比nTv 110/0.1，AB、AC線路電流互感器變比"ta 300/5，其它參數(shù)如圖所示。(把線路AC改為40km

8、)試確定:(1)保護(hù)1、3、5(或2、4、6)的保護(hù)方式，以及各保護(hù)的二次動作值，校驗(yàn)保護(hù)的靈敏系數(shù);(2)畫出保護(hù)3(或4)的原理接線圖 2.2三段式電流保護(hù)整定計算1.計算網(wǎng)絡(luò)參數(shù):選取基準(zhǔn)功率S b=100MVA 和基準(zhǔn)電壓為 VB=115VavX G1(B) *X G2(B) *X G3(B) *X G(N) *SBS NX T 1(B) *X T2(B) *X T3(B) *X T1(N) *X T 4(B) *X T 5(B) *T 6(B) *X T3(N) *0.12910 .51OO1OO6O1O .51OO1OO2O0.1750.525SbSnSbS N嚴(yán) 0.219X l

9、ab (B)*LBC (B)*XLABS BVn20.440 衛(wèi)0Y 0.12115 2電路圖等值圖HGlKTlAWfVW-十-VWKT 3IT2.2.1計算BC線路其最大運(yùn)行方式短路電流CA線路斷開，C端發(fā)生短路故障，各序網(wǎng)圖如下所示正序負(fù)序零序0.12kOhni0.12KOhmwv-0.12kOhm0.12KOhm 1 kOhir0.12 kOhmO.36 k Ohm 0.3G h Ohm1 kOhim-AVv正序阻抗 乙 *= 0.129 0.1750.12零序阻抗Zo *30.175 (0.5250.36)|丁故障點(diǎn)C:三相化為有名值兩相1 k2)X1化為有名值單相1 J©0

10、.12=0.371= Z2 *0.360.5210. 3712.695150732.6952.3342. 3341500. 3720.521404. 25A350. 15A2. 3793化為有名值丨；1)2.379 150356.85A兩相接地:0.371O.：71 O.520.3710.521O.371 O.52!0.25640.371.521化為有名值：1k1,1)384. 60A222計算BC線路其最小運(yùn)行方式短路電流各序網(wǎng)絡(luò)圖如下所示 正序0 I 2 HQhniiji 'I k I JihmXi0.289零序轉(zhuǎn)化為星形圖化簡如下:AZAWV«4. 2430. 2892

11、0. 129有名值1k1)4. 243 150636. 49AX。0.289r0.175零序阻抗：Z0 * ( 20.138) 11(罟0.11)0.1380.129故障點(diǎn)C短路電流計算如下I(3) 三相1 k1X3.46有名值Ik3)3. 46150519. 03A|(2)1屈2. 997兩相 kX12有名值1 k2. 997150449. 49A20 2190 175正序阻抗：Z1 *= Z2 *= 一一 (0.12 0.12)110.15 0.289單相1 k1)兩相接地(1,1)k0.2890. 1290.289 O.289 O.1290. 2890. 1290. 2890. 129

12、2=4.062有名值：1k1,1)609. 28A32.3.1計算CA線路其最大運(yùn)行方式短路電流0.131X00.05501290175正序阻抗:Z1 *= u. 9 0 50.131 =0.371= Z2 *3Zo *0.175零序阻抗:| (0.360.2625)0.0553故障點(diǎn)A短路電流計算如下:I三相：k7.634化為有名值(3)kX17.634230仃55. 82A兩相I k2)X1毎 6.612化為有名值6.612301520. 5A單相1 k1)9. 4640. 13120.055化為有名值ik1)9.4642302176. 7AI（1,1）兩相接地：Ik0.131 0.055

13、J3 0.1310.131 0.055Q131 0.0550.131 0.055 = 9.0化為有名值：1k1,1）2088. 29A零序:計算流過保護(hù)安裝處的短路電流:分配系數(shù):Kfz0. 17531 . 07250. 17530.052單相接地:Ik0. 0522176. 7113. 2A兩相接地:Ik0. 0522088. 29108. 59A2.3.2計算CA線路其最小運(yùn)行方式短路電流各序網(wǎng)圖如下所示:正序X10.197X00.075正序阻抗：Z1 *=01750.197= Z2 *20.175II 0.36 II (0.450.36)0.26250.055零序阻抗:Zo *故障點(diǎn)A短

14、路電流計算如下:I三相1 kXi5. 076化為有名值5. 0762301167. 5A（2） 兩相k73化為有名值單相1 J化為有名值X124.3964.3962301011.1A0. 19720.0756. 397（1）k9.4642301470. 2AI（1,1）兩相接地1 k6. 165A化為有名值：I(1,1)k1417. 99AKfz0. 17520.5117300. 146計算流過保護(hù)安裝處的短路電流:分配系數(shù):Kfz單相接地兩相接地0.仃52C LC0. 1750. 51 仃32214. 80A207. 03A2.4.1計算AB線路其最大運(yùn)行方式短路電流各序網(wǎng)圖如下所示:正序零

15、序0. 146X。0.161正序阻抗:Z1 *= 0.1750.2190.120.251= Z2 *零序阻抗:Zo *30.175- 0.36 II (0.45 0.36) 0.2625 0.161故障點(diǎn)B短路電流計算如下:(3)( 3)三相短路：I K =3.984 A ;有名值 I K =916.33 A ；兩相短路：（K2）=錯誤!未找到引用源。，有名值（K2）=793.57 A ；2單相短路：（K1）=錯誤!未找到引用源。，有名值（K1）=1040.72 A ；（11） （11）兩相接地：I K =4.33 A，有名值I K =996.10A ；計算流過保護(hù)安裝處的短路電流:分配系數(shù)：

16、K fzax海E.斗羅十QMZ藥瑋=0.543 ；E-單相：（K）=0.543錯誤!未找到引用源。1040.72=565.11A兩相：（K2）=0.543錯誤!未找到引用源。996.10=540.88A242計算AB線路其最小運(yùn)行方式短路電流各序網(wǎng)圖如下所示:正序X10.28Xo0.1480 1750 2192Z0 *!75 0.36 | (0.45 0.36) | 0.2625 0.148零序阻抗:正序阻抗:Zi *= . 0.1211(0.12 0.15) 0.28= Z2 *故障點(diǎn)B短路電流計算如下:（3）（ 3）三相短路：I K =3.571A ;化為有名值I K =821.43A ；

17、兩相短路：（K2）=3.093 ;化為有名值（K2）=711.40A ；單相短路：（K1）=錯誤!未找到引用源。=4.237，化為有名值（K1）=974.58A（11） （ 1）兩相接地短路：I K =4.043A，有名值I K =929.92A ；計算流過保護(hù)安裝處的短路電流:分配系數(shù)：K fz0 . 562（1）單相接地短路：I K =0.562錯誤!未找到引用源。974.58=547.71A（ 1）兩相接地短路：I K =0.562錯誤!未找到引用源。=522.62A2.3 距離保護(hù)整定計算2X40MVAIJ kA4Cki2X20MVAU I =已n 一3Cl，ri丄"i ,-

18、=- 60MVA J L =1：.3X50MWcos ©= 0.85X, =0499jar 譏F.-4- 4-L廠'十20MvA.L =W：. 2.3.1電力網(wǎng)相間距離保護(hù)的整定計算步驟(1 )相間距離保護(hù)第I段整定計算AB1 )相間距離保護(hù)第I段的整定值主要是要躲過本線路的末端相間故障。設(shè)線路首端斷路器為1QF,Z則線路AB斷路器1QF處的相間距離保護(hù)第I段的整定值為:式中:Zop1ZOp1K；elZAB(4-1 )AB線路首端斷路器1QF處相間距離保護(hù)第I段的整定值;相間距離保護(hù)第I段的可靠系數(shù)，取0.85 ;ZAB被保護(hù)線路 AB的正序阻抗。相間距離保護(hù)第I段的動作時間

19、為:80%85%top1相間距離保護(hù)第I段的靈敏度用范圍表示，即為被保護(hù)線路全長的 相間距離保護(hù)n段整定計算按與相鄰線路距離保護(hù)I段配合整定Z；1K；|ZabKr, KZmin 1 p3(4-2 )式中，Zab被保護(hù)線路AB阻抗;IZop1相鄰線路相間距離保護(hù)I段動作阻抗;k；,k；相間距離保護(hù)第n段可靠系數(shù)，取0.8 ；相間距離保護(hù)第n段可靠系數(shù)，取 0.80.85 ;K b,min分支系數(shù)最小值，為相鄰線路第段距離保護(hù)范圍末端短路時流過故障線電流之比的最小值。2）與相鄰變壓器縱差保護(hù)配合'nreZop1Krel ZAB Krel Kb,min 厶(4-3 )式中,Zt相鄰變壓器的正

20、序阻抗;Krel =0.7Kb,min 相鄰變壓器另側(cè)母線，如 D母線短路時流過變壓器的短路電流與被保護(hù)線電流之比的最小值。取所有與相鄰元件相間短路保護(hù)配合計算值中的最小值為整定值。I I相間距離保護(hù)第n段的動作時間為:top 1=0.5S相間距離保護(hù)第n段的靈敏度校驗(yàn):K nmZab1.31 .5(4-4 )當(dāng)不滿足靈敏度要求時可與相鄰線相間距離保護(hù)第n段配合。這時有:'nZop1Krel Zab Krd KZmin op3(4-5 )式中,K；, =0.80-0.85這時,Zop3相鄰線路相間距離保護(hù)第n段的整定值。相間距離保護(hù)第n的動作時間為:top1=t op3 + t式中,t

21、op3相鄰線路相間距離保護(hù)第n段的動作時間。相間距離保護(hù)m段整定計算1）躲過被保護(hù)線路的最小負(fù)荷阻抗采用方向阻抗繼電器(4-6 )r m0.9U NZo p1m廠Krel KreKss°3lL,max cog m L)式中，Km相間距離保護(hù)第m段可靠系數(shù)，取1.21.3 ；Kre返回系數(shù)，取1.151.25 :Kss自起動系數(shù)，取1 ;Un電網(wǎng)的額定相電壓;1 L max最大負(fù)荷電流;阻抗元件的最大靈敏角，取70?。負(fù)荷阻抗角，取37? 02）相間距離保護(hù)第m段動作時間為:t op1 t op3 t3）相間距離保護(hù)第m段靈敏度校驗(yàn):當(dāng)作近后備時Z m(4-7 )m厶 op1Ks,mi

22、n1.31 .5ZAB當(dāng)作遠(yuǎn)后備時(4-8 )kZset1 1.2ZABKb,mi nZBC式中， Kb,max分支系數(shù)最大值。2.32計算網(wǎng)絡(luò)參數(shù):ABXL AB0.44016QBCXL BC0.44016QCDXL CD0.45020QZt1X T2Xt3 X T3(N)*v|Sn10.5100Zt4Xt5Xt 6X t4(n)*vSN10.51002.4距離保護(hù)整定計算2.4.1 1QF距離保護(hù)整定值計算：距離 I 段：Zop1 KrelZLAB動作時限：toP1 0S0.85 1613.6Q115'60115'2023.14Q69.43QZ ! OP1靈敏度校驗(yàn)：Ip

23、.min -ZAB- 85%(80 85)%，滿足靈敏度。距離II段:1)與相鄰下級LBC段的一段配合:KZbc 0.85 16Zop3Z 爲(wèi)K：elZACKtlKbmin13.6QZ爲(wèi))0.85 16 0.8 1136 24.48Q2）與相鄰變壓器T4和T5的速斷保護(hù)相配合K n ZK'11re I 厶 LABrelTKbmin Zt) 0.85 16 0.8 1 69.431/2 25.08從上數(shù)據(jù)中選擇最小的為距離n段動作阻抗即znp1 =24.48QO QQ因 k=-16-=1.53>1.3，滿足條件保護(hù)1距離n段動作時限為t=o.5s1）保護(hù)1距離m段動作阻抗按躲過被保

24、護(hù)線路最小負(fù)荷阻抗整定，最小負(fù)荷阻抗：ZL,min 9UN0*115259 .81V 3 I L , m axJ3230Z III0.9U NZOP1 Kri KreKssViIL.max0.9115 廠 120 .491 .251 .151.5 V30.232）與相鄰線路距離保護(hù)3第n段的配合：-7III/III 7IZ'III/-7I1Zop1K rel ZaBKrelKbminZop30.85 16 0.8 1 (KZbcKriKbmZOp5)13.6 0.8 1 (0.8 16 0.8 1 0.85 20)35.36取最小值得 Z0P1 = 35.36，K= 35362.21

25、1.3,滿足要求 t/1.0S2.4.2 3QF距離保護(hù)整定值計算:（同理）I 段: Z0p3KeZBc0.8516 13.6QJK=85%,滿足靈敏度要求，t!10Sr nII 段：1 )與 AC 配合 Zop327.2QZn2）與相鄰變壓器T6配合 op3 =76 QZn取以上兩個數(shù)據(jù)的最小值，則op 3 =27.2 Q27 3靈敏度校驗(yàn)：K= 1.7 1.3，滿足條件T3110.5S。16Ill段：1）按躲過被保護(hù)線路最小負(fù)荷阻抗整定，最小負(fù)荷阻抗:Z L , m in嚴(yán)琴 115398 .38j3lL,maxJ3150ZOP30.9U NK rei KreKssTll L.max0.9

26、1151 .251.151 .5 J3184 .760.152）與相鄰線路距離保護(hù)3第n段的配合CiZbC心 KbminZ0p5ZOPs0.85 16 0.8 1 (KZbc CKbenZOpj13.6 0.8 1 (0.85 20 0.8 1 0.85 16)35.90比較以上兩個數(shù)據(jù)取最小值，則ZOp3 =35.9 ,因?yàn)镵35.9162.241.3,滿足要求=1.OS 。2.4.35QF距離保護(hù)整定值計算：（同理）I 段:Z；p5KelZLAC0.85 2017Q靈敏度K=85%,滿足條件，t!=OS.II 段:1 )與 AB 配合 ZOp50.8520 0.8 113.627.88Q2

27、）與相鄰變壓器T1、T2、T3配合ZOp50.85200.8 11 23.14323.17QZn取以上兩個數(shù)據(jù)的最小值，則op 5 =23.1723 17Zn靈敏度校驗(yàn)：K= -一 1.16 1.3，不滿足條件，當(dāng)op5 =27.88 Q時，K=1.39>1.320Zn故取 ZoP5 =27.88 Qt!' =0.5SIII段：1）按躲過被保護(hù)線路最小負(fù)荷阻抗整定:最小負(fù)荷阻抗:Z L , m in0 .9U Na/3i l , m ax0.9115230259 .827 III0.9U NZ OP 5lii產(chǎn)Krel KreKss j3lL.max0.91 .251 .151

28、.5730.232）與相鄰線路距離保護(hù)1Z0P5HI 7ix 'IIIK rel ZacKrel17 0.81 (0.85115120 .49第n段的配合:K bminzOp116 0.81 0.85 16)36.58取以上兩個數(shù)據(jù)的最小值,zIII則 op5=36.58 Q ,則 K=oo co1.831.3，滿足條件，T5111 =1.5S.20注意2X40MVAU k -lO.Szo2X20MVA,.=U.兗一 /一J. J -八、一、KkriI . NI J f'二，3X50MWcos ©= 0.85 X； R.ir/A60MVAU k =k'-bT.

29、cr VF戈20MVAU I. = 7,L.'.根據(jù)設(shè)計要求:“系統(tǒng)允許的最大故障切除時間為0.85S ”系統(tǒng)最低等級的后備保護(hù)延時時間都已經(jīng)超過了了 1.5S，如果按照階梯原則配合，不滿足設(shè)計要求，所以不需要加裝三段保護(hù)3 .對電流保護(hù)的綜合評價3.1對零序電流保護(hù)的評價零序電流保護(hù)通常由多段組成，一般是四段式，并可根椐運(yùn)行需要增減段數(shù)。為了 某些運(yùn)行情況的需要，也可設(shè)置兩個一段或二段，以改善保護(hù)的效果。接地距離保護(hù)的 一般是二段式，一般都是以測量下序阻抗為基本原理。接地距離保護(hù)的保護(hù)性能受接地 電阻大小的影響很大。當(dāng)線路配置了接地距離保護(hù)時，根椐運(yùn)行需要一般還應(yīng)配置階段式零序電流保

30、護(hù)。特別是零序電流保護(hù)中最小定值的保護(hù)段，它對檢測經(jīng)較大接地電阻的短路故障較為優(yōu) 越。因此，零序電流保護(hù)不宜取消，但可適當(dāng)減少設(shè)置的段數(shù)。零序電流保護(hù)和接地距離保護(hù)一般按階梯特性構(gòu)成，其整定配合遵循反映同種故障 類型的保護(hù)上下級之間必須相互配合的原則，主要考慮與相鄰下一級的接地保護(hù)相配 合；當(dāng)裝設(shè)接地短路故障的保護(hù)時，貝般在同原理的保護(hù)之間進(jìn)行配合整定。3.2電流保護(hù)的綜合評價電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分，限時電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路全長，但 不能作為下一段線路的后備保護(hù)，因此必須采用定時限過電流保護(hù)作為本線路和相鄰下 一線路的后備保護(hù)。實(shí)際上，供配電線路并不一定都要裝設(shè)三段式電流保護(hù)。比

31、如，處于電網(wǎng)未端附近的保護(hù)裝置，當(dāng)定時限過電流保護(hù)的時限不大于0.5時，而且沒有防止導(dǎo)線燒損及保護(hù)配合上的要求的情況下， 就可以不裝設(shè)電流速斷保護(hù)和限時電流速斷保 護(hù)，而將過電流保護(hù)作為主保護(hù)。三段式電流保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡單、可靠，并且一般情況下都能較快切除故障。缺 點(diǎn)是它的靈敏度受保護(hù)方式和短路類型的影響，此外在單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中才有選擇性。故 一般適用于35KV以下的電網(wǎng)保護(hù)中。3.3距離保護(hù)的綜合評價主要優(yōu)點(diǎn)：能滿足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對保護(hù)動作選擇性的要求；阻抗繼電器是同時反應(yīng)電壓的降低和電流的增大而動作的，因此距離保護(hù)較電流保護(hù)有較高的靈敏度。其中I段距離保護(hù)基本不受運(yùn)行方式的影響，而n、m段

32、受系統(tǒng)運(yùn)行變化的影響也較電流保30 %40 %的第n護(hù)要小一些，保護(hù)區(qū)域比較穩(wěn)定。主要缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)全線瞬動。對雙側(cè)電源線路，將有全線的段時限跳閘，這對穩(wěn)定有較高要求的超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)來說是不能接受的。阻抗繼電器本身較長復(fù)雜，還增設(shè)了振蕩閉鎖裝置，電壓斷線閉鎖裝置，因此距離保護(hù)裝置調(diào)試比較麻煩，可靠性也相對低些。4.電力網(wǎng)零序電流保護(hù)配置與整定計算4.1概述4.1.1零序電流保護(hù)的特點(diǎn)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地短路，將產(chǎn)生很大的零序電流分量，利用零序電流分量構(gòu)成保護(hù)，可作為一種主要的接地短路保護(hù)。因?yàn)樗环从橙嗪蛢上喽搪?，在正常運(yùn)行和系統(tǒng)發(fā)生振蕩時也沒有零序分量產(chǎn)生，所以它有較好的靈敏

33、度。另一方面，零序電流保護(hù)仍有電流保護(hù)的某些弱點(diǎn)，即它受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較大，靈敏度將因此降低；特別是在短距離的線路上以及復(fù)雜的環(huán)網(wǎng)中，由于速動段的保護(hù)范圍太I(xiàn)I'小，甚至沒有保護(hù)范圍，致使零序電流保護(hù)各段的性能嚴(yán)重惡化， 使保護(hù)動作時間很長,靈敏度很低。當(dāng)零序電流保護(hù)的保護(hù)效果不能滿足電力系統(tǒng)要求時，則應(yīng)裝設(shè)接地距離保護(hù)。接地距離保護(hù)因其保護(hù)范圍比較固定，對本線路和相鄰線路的保護(hù)效果都會有所改善。零序電流保護(hù)接于電流互感器的零序電流濾過器，接線簡單可靠，零序電流保護(hù)通常由多段組成，一般是三段式，并可根據(jù)運(yùn)行需要而增減段數(shù)。為了適應(yīng)某些運(yùn)行情況的需要，也可設(shè)置兩個一段或二段，

34、以改善保護(hù)的效果。4.2零序電流保護(hù)整定計算的運(yùn)行方式分析4.2.1接地短路計算的運(yùn)行方式選擇計算零序電流大小和分布的運(yùn)行方式選擇，是零序電流保護(hù)整定計算的第一步。選 擇運(yùn)行方式就是考慮零序電流保護(hù)所能適應(yīng)的發(fā)電機(jī)、變壓器以及線路變化大小的問 題。一般可按下述條件考慮。(1) 總的原則是，不論發(fā)電廠或是變電所，首先是按變壓器設(shè)備的絕緣要求來確定中性點(diǎn)是否接地；其次是以保持對該母線的零序電抗在運(yùn)行中變化最小為出發(fā)點(diǎn)來考 慮。當(dāng)變壓器臺數(shù)較多時，也可采取幾臺變壓器組合的方法，使零序電抗變化最小。(2) 發(fā)電廠的母線上至少應(yīng)有一臺變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，這是電力系統(tǒng)過電壓保 護(hù)和繼電保護(hù)功能所需要的。

35、為改善設(shè)備過電壓的條件，對雙母線上接有多臺(一般是 四臺以上)變壓器時，可選擇兩臺變壓器同時接地運(yùn)行，并各分占一條母線，這樣在雙 母線母聯(lián)短路器斷開后，也各自保持著接地系統(tǒng)。(3 )變電所的變壓器中性點(diǎn)分為兩種情況，單側(cè)電源受電的變壓器，如果不采用單 相重合閘，其中性點(diǎn)因班應(yīng)不接地運(yùn)行，以簡化零序電流保護(hù)的整定計算；雙側(cè)電源受 電的變壓器，則視該母線上連接的線路條數(shù)和變壓器臺數(shù)的多少以及變壓器容量的大 小，按變壓器零序電抗變化最小的原則進(jìn)行組合。4.2.2流過保護(hù)最大零序電流的運(yùn)行方式選擇(1) 單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)，一般取最大運(yùn)行方式，線路末端的變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行。 多電源的輻射形電網(wǎng)及環(huán)

36、狀電網(wǎng)，應(yīng)考慮到相臨線路的停運(yùn)或保護(hù)的相繼動 作，并考慮在最大開機(jī)方式下對側(cè)接地方式最小， 而本側(cè)(保護(hù)的背后)接地方式最大。(3) 計算各類短路電流值。4.3最大分支系數(shù)的運(yùn)行方式和短路點(diǎn)位置的選擇(1)輻射形電網(wǎng)中線路保護(hù)的分之系數(shù)與短路的位置無關(guān)。(2) 環(huán)狀電網(wǎng)中線路的分支系數(shù)隨短路點(diǎn)的移遠(yuǎn)而逐漸減小。但實(shí)際上整定需要 最大分支系數(shù)，故還是選擇開環(huán)運(yùn)行方式。(3)環(huán)外線路對環(huán)內(nèi)線路的分支系數(shù)也與短路點(diǎn)有關(guān)，隨著短路點(diǎn)的移遠(yuǎn)，分支系 數(shù)逐漸增大，可以增加到很大很大，但具體整定并不是選一個最大值，而應(yīng)按實(shí)際整定 配合點(diǎn)的分支系數(shù)計算。4.4零序電流保護(hù)的整定計算 4.4.1零序電流保護(hù)的整

37、定計算步驟(1) 零序電流保護(hù)I段的整定1) 按躲開本線路末端接地短路的最大零序電流整定，即(5-1)I 0,op1 Krel 3 I 0,max式中 K：ei可靠系數(shù)，取1.21.3 ;計算時取1.31 0,max線路末端接地短路時流過保護(hù)的最大零序電流。零序電流保護(hù)I段的保護(hù)最小保護(hù)范圍亦要求不小于本保護(hù)線路長度的15%。整定的動作延時為0。零序電流保護(hù)n段的整定此段保護(hù)按滿足以下條件整定:1 )按與相鄰下一級線路的零序電流保護(hù)I段配合整定，即K n I1(5-2)nI 0p2op1 Kb i 'b,min式中Kni可靠系數(shù)，取1.1 0Kb,min分支系數(shù)，按實(shí)際情況選取可能的最

38、小值;I1 op2相鄰下一級線路的零序電流保護(hù)I段整定值。2）當(dāng)按此整定結(jié)果達(dá)不到規(guī)定靈敏系數(shù)時，可改為與相鄰下一級線路的零序電流保護(hù)n段配合整定:K n I nnKrel I op2Iop1""Kb,min(5-3 )3）零序n段的靈敏度校驗(yàn):K爲(wèi)牛罟 1.31.5I op1(5-4 )4）零序電流保護(hù)n段的動作時間:當(dāng)動作電流按式（7.2 ）計算時，t- t 0.5Sop1當(dāng)動作電流按式（7.3 ）計算時,top1 toP2 S t（3）零序電流保護(hù)K段保護(hù)的整定此段保護(hù)一般是起后備保護(hù)作用。m段保護(hù)通常是作為零序電流保護(hù)II段保護(hù)的補(bǔ)充作用。零序電流保護(hù)m段保護(hù)按滿足

39、以下條件整定:1）按躲開下一條線路出口處發(fā)生三相短路時，流過保護(hù)裝置的最大不平衡電流來整定I mK m IIop1lrel I L,max(5-5)式中Kni可靠系數(shù)。取1.25 01 L,max最大不平衡電流。其中(5-6)IK K K I (3)I L,max 0叩er * d,max式中Knp 非周期分量系數(shù)，取12 ；Kst 電流互感器的同性系數(shù)，取0.5 ;Ker電流互感器的10%誤差，取0.1 ；I (3)d,max 下一級線路始端三相短路的最大短路電流。2) 零序m段的靈敏度校驗(yàn):當(dāng)作為近后備保護(hù)時，3I(5-7)(5-8)K 1.31.5I op1當(dāng)作為遠(yuǎn)后備保護(hù)時,QI ne

40、xtK m3I 0,min1 2Ksenm1.2Kb,max I op1式中1 0,minI nest1 0,min本線路末端短路時在小方式運(yùn)行下的最小零序電流。II下一級線路末端短路時在小方式運(yùn)行下的最小零序電流。Kb,min最大分支系數(shù)。3) 零序電流保護(hù)m段的動作時間:時限的確定:對于環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，若按階梯原則與相鄰線路配合時，會產(chǎn)生斷路器誤動的現(xiàn) 象因此應(yīng)找出解環(huán)點(diǎn)所以必須選出某一線路的保護(hù)m段與其相鄰的保護(hù)n段配合此即 環(huán)網(wǎng)保護(hù)m段的動作時限的起始點(diǎn)，此起始點(diǎn)的選擇原則是：應(yīng)考慮盡可能使整個環(huán)網(wǎng) 中保護(hù)三段的保護(hù)靈敏度較高。(1)各段保護(hù)的整定時間均應(yīng)按整定配合原則增加時間級差(2)當(dāng)分

41、支系數(shù)隨短路點(diǎn)的移遠(yuǎn)而變大時，例如有零序互感的平行線路，保護(hù)的整定配合應(yīng)按相配合保護(hù)段的保護(hù)范圍末端進(jìn)行計算，一般可用圖解法整定,(3) 與相鄰雙回線路的零序保護(hù)配合整定。當(dāng)雙回線路裝設(shè)了橫聯(lián)差動保護(hù)時，為提高靈敏度，可按與橫聯(lián)差動保護(hù)配合整定，即按雙回線路全線為快速保護(hù)范圍考慮, 但時間整定要考慮橫聯(lián)差動保護(hù)相繼動作的延時；如考慮雙回線運(yùn)行中將橫聯(lián)差動保護(hù) 停用的情況時，可相應(yīng)提出將雙回線路運(yùn)行臨時改為單回線路運(yùn)行的措施。表5-1零序電流保護(hù)整定計算結(jié)果表線路名稱保護(hù)安裝地點(diǎn)保護(hù)編號保護(hù)段整定值(A)動作時限(S)I474.890.0ABAB線路首端保護(hù)1n292.06rnBCBC線路首端保

42、護(hù)3I469.87nrnCACA線路首端保護(hù)5I1038.14nrn442保護(hù)1的零序整定(1)無時限電流零序電流保護(hù)：按躲過相鄰下一線路出口即本線路末端單相或兩相接地短路時，可能出現(xiàn)的最大3倍零序電流3lomax即:l0,o p1Krel 3I 0,max（其中 Kr el =1.2）取 3l0,max 的最大值則有：310,max 0.788 502395.58Al0,o p1Kiel 3I0,max=1.2 395. 58=474. 89At1 0s以在距1號短路器15%處最小短路電流來檢驗(yàn)靈敏度：取3lomin的最小值即：3lo,mn 1.009 502506.52474.89滿足靈敏

43、性KrelIIKl 0,oP5K b,min(2) 帶時限零序電流速斷保護(hù)：與相鄰下一級線路BC段5DL零序電流保護(hù)第I段相配合，即：I鳥P1I0,op5KIei3l0,max 1.2 758.02 909.62A由此計算可得: 在最大運(yùn)行方式且斷AB, CD時Kb, min最小最小值為:K b, mi n10.3183.93(0.318/0.167 0.823) 0.318Kb, max出現(xiàn)在最小運(yùn)行方式且閉環(huán)正常運(yùn)行時設(shè)短路點(diǎn)電流Cf1,則有:C4C4O.3430.407C50.5 0.3430.374C50.23330.578 0.3741 C40.366C2C5Cl0.366C8Cx?

44、- GGXs0.074 0.0720.8230.0024C9C4X4- c2C5O.2035 O.。720.360.366Kb, maxCLC80.360.0024150Kr；lK b, m nII j1 0,o p51 909. 62=254. 60A 3. 93與下一相鄰線路保護(hù)3的配合:Io,o p7Krel 31 0,max1.2 1.723 502 1038.14A所以:nK relI IK1 0,op7K b, mi n丄丄 1038. 14=292A3. 911DL03180,8230,5492DL 嚴(yán)7DL0,167>0.503180229/K03L7圖5-6最小分支系數(shù)

45、圖在大方式且斷BC時Kbrnn最小最小值為:1由圖5-6計算可得3.91/.0.922K b mi nb, 0.318/0.167/(0.549 0.5) 0.823 /0.3180.2360.318/0.167/(0.549 0.5) 0.8230.823-Wv0.54903666DL0.229IDLANNTtl03180.50318NN圖5-7最大分支系數(shù)圖0.S23wv1317WL0317813Its?9IL«取 3Iomax 的最大值所以 3Iomax 0.78 502391 .56 A圖5-8星角變換圖Zo(0.318/1.799 0.823 1.317)/1.199/0.

46、318 0.229 /0.317(0.27 0.506)/1.199/0.318 0.229 /0.317(0.19 0.229)/0.3170 .419/0.3170.18參照圖5-7和圖5-8可知:Kb, max1 6.640.823 0.27 0.506取Io,o P1的最大值進(jìn)行校驗(yàn)所以Io, op1292AKV苦13203 0-452勺.5不滿足靈敏性應(yīng)更換更加靈敏的接地距離保護(hù).保護(hù)1末端短路時的最小零序電流為:取3l0,min的最小值即3l0,min0.263 502 1 32.03A4.4.3保護(hù)3的零序整定(1)無時限電流速斷保護(hù)的整定l0,op6K；ei3lo,max1.2

47、 391.56 469.87A以在距6號短路器15%處最小短路電流來檢驗(yàn)靈敏度：取3lo,min的最小值進(jìn)行校驗(yàn)所以3lo,min 0.786 502 394.572469.87不滿足靈敏性應(yīng)更換更加靈敏的接地距離保護(hù).444保護(hù)7的零序整定(1)無時限電流速斷保護(hù)的整定取3lo,max的最大值所以3lo,max 1.723 502864.95A仁P7K：ei3lo,max 1.2 864.95 1038.14A10.8.14A不 滿足靈敏性以在距7號短路器15%處最小短路電流來檢驗(yàn)靈敏度：取3lo,min的最小值所以3Io,min656.62AI加p7應(yīng)更換更加靈敏的接地距離保護(hù).5零序電流保護(hù)的評價在大接地電流系統(tǒng)中，采用零序電流保護(hù)和零序方向電流保護(hù)與采用三相完全星形 接線的電流保護(hù)