2011學士學位畢業(yè)設(shè)計論文

1、 20112011 屆屆 分類號 ：T TM M7 77 71 1單位代碼：1045210452 學士學位畢業(yè)設(shè)計(論文 )零零序序電電流流的的保保護護與與整整定定姓 名 劉劉 現(xiàn)現(xiàn) 強強 學 號 200712410264200712410264 年 級 20072007 級級 專 業(yè) 電氣工程及其自動化電氣工程及其自動化 系（院） 信信 息息 學學 院院 指導教師 周周 海海 玲玲 2011 年 4 月題目：應(yīng)簡潔、明確、有概括性，字數(shù)不宜超過 20個字。題目名盡量與設(shè)計內(nèi)容一致，注意體現(xiàn)實用性、應(yīng)用性和科學性。另外注意：1、設(shè)計是否有足夠的工作量；2、能否體現(xiàn)項目來源于實際或可以應(yīng)用于實際

2、。3.此處題目不帶書名號。此處題目不帶書名號。注意格式美觀。專升本的要在年級項中注明，如2006 級（專升本）英文扉頁調(diào)整：英文扉頁格式英文扉頁調(diào)整：英文扉頁格式如下頁，為防止調(diào)用模版時整亂如下頁，為防止調(diào)用模版時整亂格式，特加表格框定，請按照要格式，特加表格框定，請按照要求替換相關(guān)內(nèi)容，要保證原來字求替換相關(guān)內(nèi)容，要保證原來字體樣式不變，更不要修改表格屬體樣式不變，更不要修改表格屬性性 Zero sequence current protection and settingbyLiuxianqiangSupervisor:ZhouhailingMarch 2011 誠誠 信信 聲聲 明明本人

3、呈交給臨沂師范學院的這篇畢業(yè)論文，除了所注參考文獻和世所公認的文獻外，全部是本人在指導老師指導下的設(shè)計成果。 學生簽名：日 期：經(jīng)檢查該畢業(yè)設(shè)計（論文）為獨立完成，不存在抄襲現(xiàn)象。 指導老師簽名：日 期：進行文本替換時注意不要將格式改變摘摘 要要 電力系統(tǒng)繼電保護是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、限制電力系統(tǒng)大面積停電事故最基本和最有效的技術(shù)手段。零序電流保護廣泛地作為電力系統(tǒng)接地短路的保護，根據(jù)接地短路時零序電流的出現(xiàn)和大小作為故障特征量，變壓器接地方式、非全相運行、單相自動重合閘等因素對零序電流保護的運行產(chǎn)生重要的影響，必要時需要采取相應(yīng)閉鎖裝置。本設(shè)計根據(jù)繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了

4、 220kV 電網(wǎng)繼電保護的零序電流保護的整定設(shè)計。設(shè)計過程如下，首先對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進行計算，繪制出各序序網(wǎng)圖，然后選擇合理的運行方式，計算各母線發(fā)生各種金屬性短路故障時通過線路保護裝置的短路電流，根據(jù)所得數(shù)據(jù)及所選的運行方式選擇最佳的配合保護，并對各保護進行分析和整定計算，確定零序電流保護的整定值以及三相重合閘裝置選型。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：閉鎖裝置；零序電流保護；三相重合閘Abstract Power system protection is to ensure the security and stability of the power system operation，restrict

5、ions on a large scale power blackouts most basic and most effective technological meansZero-sequence current protection as a broad grounding power system short-circuit protection According to a short ground zero sequence current size of the emergence and features as fault，transformer earthingphase o

6、perationSingle-phase automatic reclosing of factors such as zero-sequence current protection of the operation have a major impact，need to take the necessary corresponding device According to the design of protective relaying equipment in the power system，the application Details on the 220 kV high vo

7、ltage power grid relay the zero-sequence current protection of the entire set design Design process are as follows，first on the power system network parameters，to map out the sequence sequence network map then choose a reasonable mode of operation，Calculation of the bus occurred metallic short-circu

8、it fault circuit protection device by the short circuit currentAccording to the data collected and choice of the mode of operation with the best choice of protection and the protection of analysis and tuning，identify zero-sequence current protection of the setting value and three-phase reclosing dev

9、ices SelectionKey words：Locking devices；Zero-sequence protection；Three-phasematic reclosing目錄1 緒 論 .11.1 本課題研究背景及意義.11.2 繼電保護的發(fā)展概況.11.3 論文的主要工作.22 原始資料分析 .32.2 元件參數(shù)標么值計算.42.1.1 發(fā)電機的參數(shù).42.1.2 線路的參數(shù).42.1.3 變壓器的參數(shù).52.3 正（負）零序網(wǎng)絡(luò)圖的繪制 .62.3.1 正序、負序、零序等值阻抗.63 線路短路電流計算 .83.1 運行方式的確定原則.83.2 短路計算方式的制定.83.3 短路

10、電流計算舉例 .94 中性點直接接地系統(tǒng)的零序保護整定計算 .194.1 零序保護的概念與構(gòu)成特點.194.1.1 零序電流保護概念.194.1.2 接地短路時零序分量的特點.194.2 零序電流保護的整定原則 .194.3 對零序電流保護的評價.234.4 220KV 電網(wǎng)零序保護的整定計算 .244.4.1 系統(tǒng)接線示意圖與各線路的零序電流.244.4.2 各保護裝置的零序電流保護整定計算.255 結(jié) 論 .38參考文獻 .39致謝 .40附錄 .41零序電流的保護與整定11 1 緒緒 論論1.1 本課題研究背景及意義本課題研究背景及意義在中性點直接接地的電網(wǎng)中，接地故障占故障總次數(shù)的絕大

11、多數(shù)，一般在 90%以上。線路的電壓等級愈高，所占的百分比愈大。母線故障、變壓器差動保護范圍內(nèi)高壓配電裝置故障的情況也類似，一般也約占 70%80%。明顯可見，接地保護是高壓電網(wǎng)中最重要的一種保護4。該電網(wǎng)為中性點直接接地電網(wǎng)，對于系統(tǒng)中發(fā)生的接地故障，必須配置相應(yīng)的保護裝置。一般裝設(shè)多段式零序電流方向保護，根據(jù)重合閘方式的不同，零序電流方向保護可采用三段式或四段式，根據(jù)非全相運行時，線路零序電流大小的不同，零序電流保護可能有兩個一段或兩個二段。對重要線路，零序電流保護的第二段在動作時限和靈敏系數(shù)上均應(yīng)滿足一定要求。當電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時，運行方式變化又很大時，零序保護的靈敏度可能變壞，應(yīng)考慮選

12、擇接地保護，以改善接地保護性能，但是為了保護經(jīng)高阻抗接地故障時相鄰線路有較多的后備保護作用，同時也為選擇性的配合，在裝設(shè)接地保護的線路仍設(shè)有多段式零序電流方向保護。因此合理配置與正確使用零序保護裝置，是保障電網(wǎng)安全運行地重要條件。從電網(wǎng)安全運行地角度出發(fā)，電網(wǎng)對継電保護裝置提出了嚴格地“四性”要求，即選擇性、速動性、靈敏性、可靠性；因此，電網(wǎng)中継電保護定值的整定計算工作，一直是継電保護人員地一項重要工作，它直接關(guān)系到電網(wǎng)運行的安全，做好這項工作是電網(wǎng)安全運行地必要條件。本設(shè)計中，我通過零序電流保護和自動裝置的設(shè)計配置原則，綜合運用所學專業(yè)知識，對電網(wǎng)的零序電流保護科學地進行整定。1.2 繼電保

13、護的發(fā)展概況繼電保護的發(fā)展概況機電保護技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來的。電力系統(tǒng)中的短路是不可避免的。短路必然伴隨著電流的增大，因而為了保護發(fā)電機免受短路電流的破壞，首先出現(xiàn)了反應(yīng)電流超過一預(yù)定值的過電流保護。19 世紀 90 年代出現(xiàn)了裝于斷路器上并直接作用與斷路器的一次式（直接反應(yīng)于一次短路電流）的電磁型過電流繼電器。1901 年出現(xiàn)了感應(yīng)型過電流繼電器。1908 年提出了比較被保護元件兩端電流的電流差動保護原理，導致了距離保護裝置的出現(xiàn)，并在 20 世紀 50 年代完善了行波保護裝置和發(fā)展了半導體晶體管式繼電保護裝置。在 80 年代后期，標志著靜態(tài)繼電保護從第一代（晶體管式）向第二代

14、（集成電路式）的過渡。90 年代向微機保護過渡。目前，微機保護裝置已取代集成電路式繼電保護裝置，成為靜態(tài)繼電保護裝置的主要形式。隨著新的零序電流互感器系列的靈敏性不斷地完善，用于電力系統(tǒng)產(chǎn)生零序接地電零序電流的保護與整定2流時，與繼電保護裝置或信號裝置配合使用，使裝置元件動作，實現(xiàn)保護或監(jiān)控的實用性更強。一些新研究成果如 LZH-LJK/LXK 系列零序電流互感器適用于電纜線路，采用ABS 工程塑料外殼，樹脂澆注成全密封，絕緣性能好，外型美觀，具有靈敏度高，線性度好，運行可靠，安裝方便，可根據(jù)系統(tǒng)的運行方式（中性點不接地、電阻接地、消弧線圈接地）選用相適應(yīng)的零序電流互感器已不斷誕生6。繼電保護

15、是電力學科中最活躍的分支，在 20 世紀 50 至 90 年代的 40 年時間走過了機電式、整流式、晶體管式、集成電路式和微機式五個發(fā)展階段。電力系統(tǒng)的快速發(fā)展為繼電保護技術(shù)提出艱巨的任務(wù)，電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)又為繼電保護技術(shù)的發(fā)展不斷注入新的活力，因此可以預(yù)計，繼電保護學科必將不斷發(fā)展，達到更高的理論和技術(shù)高度。1.3 論文的主要工作論文的主要工作 在本論文的設(shè)計初期，通過閱讀大量的文獻，提高對繼電保護理論的理解。由于仿真的需要，也要學習電力系統(tǒng)綜合分析軟件 PSASP 的操作。然后對原始材料進行分析，計算系統(tǒng)中各元件的參數(shù)，繪制出各序的網(wǎng)絡(luò)圖，并在仿真軟件里建系統(tǒng)進行仿真驗算，再

16、對系統(tǒng)的運行進行暫態(tài)分析和潮流。在設(shè)計中期，主要是對零序電流保護的整定。首先，整理繼電保護中的大短路電流接地系統(tǒng)中的零序電流保護的整定原則，然后再去提取所要用到的零序電流的數(shù)據(jù)。其次，根據(jù)接地短路時變壓器接地方式、非全相運行、三相自動重合閘的影響，整定出一套動作快、靈敏度高、選擇性強的零序電流保護。在設(shè)計的后期，有兩個任務(wù)：一是按照格式寫論文，二是按照要求修改論文。零序電流的保護與整定32 原始資料分析2.1 系統(tǒng)接線圖及參數(shù)：DkV220RkVUeMVA8 .1384. 0cos5 .77412%11/220904kukVMVA%6%5 .10%1735/115/2201202IIIIIII

17、IIIIIUUUkVMVA%5 .1035/22020KVMVA%1215/220240KVMVA%1211/22060KVMVA%6%5 .10%1735/115/2201203IIIIIIIIIIIIUUUkVMVAkV35kV35FkV115kV220kV115kV35kV220SAkV220km60km230km250km170km30km185WkVUeMVA1183. 0cos252kVUeMVA1585. 0cos20059135j25120j3 .108200j0EBC附圖 1 220KV 系統(tǒng)圖零序電流的保護與整定42.2 元件參數(shù)標么值計算元件參數(shù)標么值計算取基準容量,基準

18、電壓為平均額定電壓，根據(jù)附圖 1、附表 1 和60BSMWABavVV附表 2 的數(shù)據(jù)計算各元件的各序電抗標幺值。2.1.1 發(fā)電機的參數(shù)發(fā)電機的參數(shù)1、W 廠水輪發(fā)電機（1）MVA 機組302 5 . 0306025. 01X725. 03060362. 02X（2）295.29MVA 機組 089. 09 .2356035. 01X129. 09 .23560508. 02X2、R 廠水輪發(fā)電機 365. 011605 .778 .133 . 02221X529. 011605 .778 .13435. 0222X3、S 系統(tǒng) 063. 0475605 . 01X077. 04766061

19、. 02X 1 . 0300605 . 01X122. 03006061. 02X4、N 系統(tǒng) 07. 0428605 . 01X085. 04286061. 02X 125. 0240605 . 01X153. 02406061. 02X2.1.2 線路的參數(shù)線路的參數(shù)1、60km 線路 03. 0220606041. 0221 XX09. 0220606041. 0320X2、230 線路 117. 022023023041. 0221 XX352. 022023023041. 0320X零序電流的保護與整定53、250 線路 127. 022025025041. 0221 XX09. 0

20、220606041. 0320X4、185km 線路 1221800.41 1800.094220XX282. 022018518541. 0320X5、30km 線路 015. 0220303041. 0221 XX046. 0220303041. 0320X6、170km 線路 086. 022017017041. 0221 XX259. 022017017041. 0320X2.1.3 變壓器的參數(shù)變壓器的參數(shù)1、W 廠（1）60MVA 變壓器12. 0606012. 0TX（2）240MVA 變壓器03. 02406012. 0TX（3）20MVA 變壓器315. 02060105.

21、0TX2、R 廠08. 0906012. 0TX3、系統(tǒng) S、N（1）各側(cè)短路電壓百分比：（1-高壓側(cè) 2-中壓側(cè) 3-低壓側(cè)）11(17 10.56)10.752u 21(176 10.5)6.252u 31(6 10.5 17)0.252u 零序電流的保護與整定6則各側(cè)電抗054. 0120601075. 01X031. 0120600625. 02X0120600025. 00X2.3 正（負）零序網(wǎng)絡(luò)圖的繪制正（負）零序網(wǎng)絡(luò)圖的繪制2.3.1 正序、負序、零序等值阻抗正序、負序、零序等值阻抗根據(jù) 2.1 系統(tǒng)各元件參數(shù)歸算結(jié)果和變壓器中性點接地情況，我們可以畫出該系統(tǒng)的正序、負序和零序

22、等值阻抗圖，分別如圖 2-1（a） 、圖 2-2（a）和圖 2-3 所示。各元件參數(shù)結(jié)果（標幺值）一并標示在圖中，同時對等值阻抗分別進行簡化（簡化過程略） ，簡化結(jié)果如圖 2-1（b） 、圖 2-2（b）和圖 2-3 所示。 0.080.3650.080.3650.080.3650.080.365RS0.030.0890.1270.1170.030.315FAB0.50.50.120.0860.094DW0.0310.054E0.0310.0310.0540.054C0.015(0.1)0.063(0.125)0.070.0310.031 0.0540.054N（a）R0.0940.0150.

23、1270.117BCED0.0860.09(0.119)0.0420.07(0.125)0.0280.063(0.1)0.111(0.148)NWS（b） 圖 2-1 正序等值網(wǎng)絡(luò)圖 （a）等值標么阻抗圖，(b)簡化圖0.080.3650.080.3650.080.3650.080.365RS0.030.1290.1270.1170.030.315FAB0.7250.7250.120.0860.094DW0.0310.054E0.0310.0310.0540.054C0.015(0.122)0.077(0.153)0.0850.0310.031 0.0540.054N (a)零序電流的保護與整

24、定7R0.0940.0150.1270.117BCED0.0860.12(0.159)0.0420.085(0.153)0.0280.077(0.122)0.152(0.203)NWS (b)圖 2-2 負序等值網(wǎng)絡(luò)圖 （a）等值標么阻抗圖，(b)簡化圖R0.2820.0460.3820.352BCED0.2590.030.0540.0540.08NS0.0540.092A0.08 圖 2-3 零序等值網(wǎng)絡(luò)圖3 3 線路短路電流計算線路短路電流計算3.1 運行方式的確定原則運行方式的確定原則各線路保護的運行方式按下列原則確定：1、對單側(cè)電源的輻射形線路 AB,保護的最大運行方式由以下兩條件決定

25、：（1）電源在以下運行情況下運行：W、R 水電廠所有機組、變壓器均投入，S、N 等值系統(tǒng)按最大容量發(fā)電，變壓器均投入。（2）系統(tǒng)所有線路和選定的接地中性點均投入。零序電流的保護與整定82、對單側(cè)電源的輻射形線路 AB,保護的最小運行方式是：（1）電源在以下運行方式情況下運行：W 廠停 2 30MVA 機組，R 廠停 77.5 機組一臺，S 系統(tǒng)發(fā)電容量為 300MVA,N 系統(tǒng)發(fā)電容量為 240MVA。（2）雙回線路 BC 單回線運行。3、對雙側(cè)電源和多側(cè)電源的環(huán)形網(wǎng)路中的線路，保護的最大運行方式是：（1）電源在以下運行情況下運行：W、R 水電廠所有機組、變壓器均投入，S、N 等值系統(tǒng)按最大容

26、量發(fā)電，變壓器均投入。環(huán)網(wǎng)開環(huán)，開環(huán)點在線路相鄰的下一級線路上。4、對雙側(cè)電源和多側(cè)電源的環(huán)形網(wǎng)路中的線路，保護的最小運行方式是：（1）電源在以下運行情況下運行；W 廠停 2 30MVA 機組，R 廠停 77.5MVA 機組一臺，S 系統(tǒng)發(fā)電容量為 300MVA,N 系統(tǒng)發(fā)電容量為 240MVA。（2）線路閉環(huán)運行，停運該線路背后可能的機組和線路。3.2 短路計算方式的制定短路計算方式的制定 1、各級電壓可采用計算電壓值或平均電壓值，而不考慮變壓器電壓分接頭實際位置的變動。 2、發(fā)電機及調(diào)相機的正序阻抗課采用 t=0 時的瞬態(tài)值。 3、不計線路電容和負荷電流的影響。4、發(fā)電機電動勢標么值可以假

27、定等于 1，且兩側(cè)發(fā)電機電動勢相位一致，只有在計算線路非全相運行電流和全相震蕩電流時，才考慮相線路兩側(cè)發(fā)電機綜合電動勢間有一定的相角差。 5、不考慮短路電流的衰減，不計短路暫態(tài)電流中的非周期分量，但具體整定時應(yīng)考慮其影響。 6、不計故障點的相間電阻和接地電阻3。7、忽略發(fā)電機、變壓器、架空線路、電纜線路等阻抗參數(shù)的電阻部分，并假設(shè)旋轉(zhuǎn)電機的負序電抗等于正序電抗。3.3 短路電流計算舉例短路電流計算舉例根據(jù)上述運行方式的確定原則，我們可以計算各線路、各工況下的短路電流。在計算短路電流時，由于工作量非常大，且各條線路的計算方法相同。因此，我僅選取了其中一條線路進行短路電流計算并列出計算過程，求取

28、250km 線路的短路電流計算結(jié)果列于表 3-2 中。 最小運行方式下，W 廠停 2 30MVA 機組，R 廠停 77.5MVA 機組一臺，S 系統(tǒng)發(fā)電容量零序電流的保護與整定9為 300MVA,N 系統(tǒng)發(fā)電容量為 240MVA；表 3-1 發(fā)電機及等值系統(tǒng)的參數(shù)名稱每臺機額定容量（MVA）額定電壓Ue(KV)額定功率因素 cos正序電抗%負序電抗%W 廠235.29235.2923015110.850.830.350.250.5080.362R 廠232.5477.513.80.840.30.435S 系統(tǒng)3001150.50.61N 系統(tǒng)2401150.50.61B 母線故障時，計算經(jīng) 2

29、50km 線路流過 C 端的短路電流，系統(tǒng)正(負)零序網(wǎng)及零序網(wǎng)絡(luò)的制定如下：1、系統(tǒng)正序等值圖變換如下：0.00720.1270.117BC0.090.1190.128S0.0550.061BC0.1190.0587BR0.0940.0150.1270.117BCED0.0860.1190.0420.1250.0280.10.148NWSR0.00720.1270.117BCED0.04140.1190.00660.1280.148NWS0.042圖 3-1 系統(tǒng)正序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡2、 系統(tǒng)負序等值圖變換如下：0.00720.1270.117BC0.110.1590.115S0.0660.0

30、61BC0.1590.07BR0.00720.1270.117BCED0.04140.1590.20160.150.203NWS圖 3-2 系統(tǒng)負序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡3、系統(tǒng)零序等值圖變換如下：0.0220.3820.352BC0.0510.02260.027S0.020.183BC0.02260.02B0.3820.352BCE0.0220.02260.0270.164S0.074零序電流的保護與整定10圖 3-3 系統(tǒng)零序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡4、B 母線故障時，計算線路 BC 的短路電流結(jié)果如下：（注：各化簡過程用圖示來表示）（1）三相短路： 117.0360.0587EI 1）正序短路電流：17.

31、036 0.1198.6270.1190.116EI流過 250kmBC 線路,通過 C 側(cè)的短路電流4.1374.1370.1170.127BCI化成有名值.14.137 600.670()3220dIKA（2）兩相短路：17.770.05870.07EI 1）正序短路電流： 7.77 0.1193.970.1190.116EI(1)3.93 0.1171.880.1170.127BCI化成有名值.11.88 600.306()3220dIKA2）負序短路電流：7.77 0.1597.4830.1590.127EI(2)7.483 0.1173.5880.1270.117BCI化成有名值.2

32、3.588 600.502()3220dIKA零序電流的保護與整定11（3）單相短路16.7250.05870.070.02EI 1）正序短路電流：6.725 0.1193.4050.1190.116EI.(1)3.405 0.1171.6330.1270.117BCI化成有名值.11.633 600.253()3220dIKA2）負序短路電流：6.725 0.1593.7390.1590.127EI(2)3.739 0.1171.7930.1270.117BCI化成有名值.21.793 600.279()3220dIKA3）零序短路電流：6.725 0.02260.6740.02260.20

33、3EI零序電流的保護與整定12(0)0.674 0.3520.3230.3520.382BCI化成有名值.00.323 600.064()3220dIKA（4）兩相短路接地113.460.05870.07/0.02EI 1）正序短路電流：13.46 0.1196.8160.1190.116EI(1)6.816 0.1173.2680.1270.117BCI化成有名值.13.268 600.505()3220dIKA2）負序短路電流：13.46 0.1597.4830.1590.127EI(2)7.483 0.1173.5880.1270.117BCI化成有名值.23.588 600.153()

34、3220dIKA3）零序短路電流：13.46 0.02261.3480.02260.203EI(0)1.348 0.3520.6460.3520.382BCI化成有名值.00.646 600.092()3220dIKA在 C 母線故障時，計算經(jīng) 250KM 線路流過 B 端的短路電流。5、系統(tǒng)正序等值圖變換如下：零序電流的保護與整定130.00720.1270.117BC0.090.1190.128S0.0550.061BC0.1190.042CR0.00720.1270.117BCED0.04140.1190.00660.1280.148NWS0.167圖 3-4 系統(tǒng)正序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡6、

35、系統(tǒng)負序等值圖變換如下：0.00720.1270.117BC0.110.1590.15S0.0660.061BC0.1590.051CR0.00720.1270.117BCED0.04140.1590.20160.150.203NWS圖 3-5 系統(tǒng)負序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡7、系統(tǒng)零序等值圖變換如下：0.0220.3820.352BC0.0510.02260.027S0.020.183BC0.02260.018C0.3820.352BCE0.0220.02260.0270.164S0.074圖 3-6 系統(tǒng)零序等值網(wǎng)絡(luò)圖化簡8、C 母線故障時，計算線路 BC 的短路電流結(jié)果如下：（注：各化簡過程用圖

36、示來表示）（1）三相短路：1）正序短路電流零序電流的保護與整定14123.810.042EI 23.81 0.0555.5730.0550.18EI流過 250kmBC 線路,通過 C 側(cè)的短路電流5.573 0.1172.6720.1170.127BCI化成有名值 .12.672 600.419(KA) 3220dI（2）兩相短路：110.7530.0420.051EI 1）正序短路電流： 10.753 0.0552.5170.0550.18EI零序電流的保護與整定15(1)2.517 0.1171.2070.1170.127BCI化成有名值.11.207 600.191()3220dIKA

37、2）負序短路電流：10.753 0.0662.4810.0660.22EI(2)2.481 0.1171.190.1270.117BCI化成有名值.21.19 600.186()3220dIKA（3）單相短路19.010.0420.051 0.018EI 1）正序短路電流：9.01 0.0552.1090.235EI(1)2.109 0.1171.0110.1270.117BCI化成有名值.11.011 600.159()3220dIKA2）負序短路電流：9.01 0.0662.0790.286EI(2)2.079 0.1170.9970.1270.117BCI化成有名值.20.997 600

38、.155()3220dIKA3）零序短路電流：9.01 0.020.7990.2256EI零序電流的保護與整定16(0)0.799 0.1170.3830.244BCI化成有名值.00.383 600.059()3220dIKA（4）兩相短路接地114.0820.0420.051/0.018EI 1）正序短路電流：18.082 0.0554.2320.235EI(1)4.232 0.1172.0290.1270.117BCI化成有名值.12.029 600.317()3220dIKA2）負序短路電流：18.082 0.0664.1730.286EI(2)4.173 0.1172.00.1270

39、.117BCI化成有名值.22.0 600.083()3220dIKA3）零序短路電流：18.082 0.021.6030.2256EI(0)1.603 0.1170.7690.244BCI化成有名值.00.769 600.086()3220dIKA 表 3-2 在系統(tǒng)最小運行方式下 BC 線路的短路計算結(jié)果零序電流的保護與整定17 線路 BC（250km）的短路電流計算結(jié)果C 母線故障，流過 B 側(cè)B 母線故障，流過 C 側(cè)保護的電流（KA）保護的電流（KA）運行方式短路類型Id.1Id.23Id.0Id.1Id.23Id.0 (3)d0.4190.670 (2)d0.1910.1860.3

40、060.337(1)d0.1590.1550.4770.2530.2790.192最小運行方式 (1,1)d0.3170.0830.2580.5050.1530.276 基于時間緊迫，我只驗算了 BC 這段線路的短路電流數(shù)據(jù)，其他線路由本小組的其他同學驗算。4 4 中性點直接接地系統(tǒng)的零序保護整定計算中性點直接接地系統(tǒng)的零序保護整定計算零序電流的保護與整定184.1 零序保護的概念與構(gòu)成特點零序保護的概念與構(gòu)成特點4.1.1 零序電流保護概念零序電流保護概念接地短路時必有零序電流，而在正常負荷狀態(tài)下，零序電流沒有或很小，因此利用零序電流來構(gòu)成接地短路的保護就具有顯著的優(yōu)點。電流增大是電網(wǎng)發(fā)生短

41、路故障所呈現(xiàn)出的最主要特點，因此可以通過檢測流過保護安裝處的零序電流幅值，來判定故障狀態(tài)。這種反應(yīng)零序電流增大而動作的保護稱為零序電流保護7。4.1.2 接地短路時零序分量的特點接地短路時零序分量的特點在電力系統(tǒng)中發(fā)生接地短路時，可利用對稱分量的方法將電流和電壓分解為正序、負序和零序分量，并利用復(fù)合序網(wǎng)來表示它們之間的關(guān)系。零序電流可以看成是在故障點出現(xiàn)一個零序電壓而產(chǎn)生的，它必須經(jīng)過變壓器接地的中性點構(gòu)成回路。對零序電流的方向，仍然采用母線流向故障點為正，而對零序電壓的方向，是線路高于大地的電壓為正。零序電流分量的參數(shù)具有如下特點：由于零序電流是由零序電壓產(chǎn)生的，由故障點經(jīng)由線路流向大地。當

42、忽略回路的電阻時，按照規(guī)定的正方向畫出的零序電流. 零序電流的分布，主要決定于送電線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗，而與電源的數(shù)目和位置無關(guān)，當變壓器的中性點不接地時，則。用零序電流和零序00I電壓的幅值以及它們的相位關(guān)系即可實現(xiàn)接地短路的零序電流和方向保護1。4.2 零序電流保護的整定原則零序電流保護的整定原則零序電流保護和相間電流保護一樣，廣泛采用階段式，一般是三段。零序段為瞬時動作的零序電流速斷，只保護線路的一部分；零序段為零序電流限時速斷，可保護線路全長，并與相鄰線路保護相配合，動作一般帶 0.5 秒延時；零序段為零序過電流保護，作為本線路及相鄰線路的后備保護。1、零序電流段

43、保護在發(fā)生單相或兩相接地短路時，也可以求出零序電流隨線路長度 變化的關(guān)系曲03Il線，然后相似于相間短路電流保護的原則，進行保護的整定計算。零序電流速斷保護的整定原則如下：（1）躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時出現(xiàn)的最大零序電流 3，引入可0.maxI靠系數(shù)（一般取為 1.21.3） ，即relK 0 max3actrelIKI零序電流的保護與整定19（4.1）（2）躲開斷路器三相觸頭不同期合閘時所出現(xiàn)的最大零序電流 3，引入可靠系0.maxI數(shù)，即為relK （4.2）0.max3actrelIKI（3）按躲開非全相運行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流整定。為此可以設(shè)置兩個零序

44、電流段保護，一個是按條件(1)和(2)整定(由于其定值較小，保護范圍較大，因此，稱為靈敏段)，它的主要任務(wù)是對全相運行狀態(tài)下的接地故障起作用，具有較大的保護范圍，而當單相重合閘起動時，則將其自動閉鎖，需待恢復(fù)全相運行時才能重新投入；另一個是按條件（3）整定（由于其定值較大，因此稱為不靈敏段） ，裝設(shè)它的主要目的是為了在單相重合閘過程中，其它兩相又發(fā)生接地故障時，用以彌補失去靈敏段的缺陷，盡快地將故障切除，當然，不靈敏段也能反應(yīng)全相運行狀態(tài)下的接地故障，只是其保護范圍較靈敏段小。（4）特殊情況的整定線路末端變壓器低壓側(cè)有電源的情況，零序保護段一般可按不伸出變壓器范圍整定。我的。如末端的變壓器為兩

45、臺及以上時，是否仍按上述原則整定可視具體情況比較優(yōu)缺點后再決定。端變壓器中性點不接地運行，只按躲開變壓器低壓側(cè)母線相間短路的最大不平衡電流整定，即 （4.3）(3).maxactrelbpfzqdIKK KI式中可靠系數(shù)，取 1.3；relK不平衡系數(shù)，取 0.1；bpK非周期分量系數(shù)，取 2；fzqK變壓器低壓側(cè)三相短路最大短路電流。(3).maxdI2零序電流段保護零序電流段保護整定是按躲過下段線路第段保護范圍末端接地短路時，通過本保護裝置的最大零序電流。同時還帶有高出一個 的時限，以保證動作的選擇性。t（1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護段配合整定，即 （4.4）actrelfzact

46、IKK I式中可靠系數(shù)，取 1.151.2；relK分支系數(shù)，按實際情況選取可能的最大值；fzK零序電流的保護與整定20相鄰下一級線路的零序電流保護段整定值。當按此整定結(jié)果達不到規(guī)定actI靈敏度數(shù)時，可改為與按與相鄰下一級線路的零序電流保護段配合整定。（2）按躲開本線路末端母線上變壓器的另一側(cè)母線接地短路時流過的最大零序電流整定，即 （4.5）0.max3actrelIKI（3）當本段保護整定時間等于或低于本線路相間保護某段的時間時，其整定值還必須躲開該段相間保護范圍末端發(fā)生相間短路的最大不平衡電流，即 （4.6）(3).maxactrelbpfzqdIKK KI引入零序電流的分支系數(shù)，則保

47、護 1 的零序段整定為0braK （4.7）.1.20actactbraKIIK當變壓器切除或中性點改為不接地運行時，則該支路即從零序等效網(wǎng)絡(luò)中斷開，此2T時。01braK（4）靈敏性的校驗。為了能夠保護本線路的全長，限時電流速斷保護必須在系統(tǒng)最小運行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時，具有足夠的反應(yīng)能力。這個能力通常用靈敏系數(shù)來衡量。對反應(yīng)于數(shù)值上升而動作的過量保護裝置，靈敏系數(shù)的含義是senK 保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時故障參數(shù)的計算值保護裝置的動作參數(shù) 式中故障參數(shù)的計算值，應(yīng)根據(jù)實際情況，合理地采用最不利于保護動作的系統(tǒng)運行方式和故障類型來選定。但不必考慮可能性很小的特殊情況。設(shè)此電流為，

48、代入. .mink BI上式中則靈敏系數(shù)為 （4.8）. .min.1k BsenactIKI為了保證在線路末端短路時，保護裝置一定能夠動作，在考慮實際短路時存在的過渡電阻以及測量誤差等的影響，對限時電流速斷保護要求。1.31.5senK（5）零序電流段保護的靈敏系數(shù)，應(yīng)按照本線路末端接地短路時的最小零序電流來檢驗，并滿足1.5 的要求。當由于線路比較短或運行方式變化比較大，靈敏度不senK滿足要求時，可考慮用下列方式解決：1）使零序電流段保護與下一條線路的零序電流段保護配合，時限再抬高一級，零序電流的保護與整定21可以取為 1s。 2）保留 0.5s 的零序電流段保護，同時再增設(shè)一個與下一條

49、線路的零序電流段保護配合的動作時限為 1s 的零序段。這樣保護裝置中，就具有兩個定值和時限均不相同的零序段，一個定值較大，能在正常運行方式和最大運行方式下，以較短的延時切除本線路上所發(fā)生的接地故障；另一個具有較長的延時，能保證在各種運行方式下線路末端接地短路時，保護裝置具有足夠的靈敏系數(shù)。3）從電網(wǎng)接線的全局考慮，改用接地距離保護。3零序電流段保護零序電流段保護一般情況下是作為本線路和相鄰線路的后備保護，在中性點直接接地系統(tǒng)中的終端線路上，它也可以作為主保護使用。零序電流段保護按如下原則整定：（1）按躲開在下一條線路出口處相間短路時所出現(xiàn)的最大不平衡電流來整定，maxubI引入可靠系數(shù)，即為r

50、elK.maxact PrelubIKI （4.9）（2）與下一條線路零序段相配合,就是本保護零序段的保護范圍，不能超出相鄰線路上零序段的保護范圍。當兩個保護之間具有分支電路時(有中性點接地變壓器時)，起動電流整定為 .1.20relactactbraKIIK （4.10）式中，可靠系數(shù)，一般取為 1.11.2relK braK0分支系數(shù)，即在相鄰的零序段保護范圍末端發(fā)生接地短路時，故障線路中零序電流與流過本保護裝置中零序電流之比。保護裝置的靈敏系數(shù)，當作為本條線路近后備保護時，按本線路末端發(fā)生接地故障時的最小零序電流來校驗，要求； 當作為相鄰元件的遠后備保護時，按相鄰元件2senK保護范圍末

51、端發(fā)生接地故障時，流過本保護的最小零序電流（應(yīng)考慮圖 3-2 所示的分支電路使電流減小的影響）來校驗，要求。1.5senK（3）當本段保護整定時間等于或低于本線路相間保護某段的時間時，其整定值還必須躲開該段相間保護范圍末端發(fā)生相間短路的最大不平衡電流，即(3).maxactrelbpfzqdIKK KI 零序電流的保護與整定22（4.11）按上述原則整定的零序過電流保護，其起動電流一般都很小（在二次側(cè)約為 23A） ，因此，在本電壓級網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生接地短路時，它都可能起動，這時，為了保證保護的選擇性，各零序過電流保護的動作時限也應(yīng)按圖 4-2 所示的階梯原則來選擇。PDtl6t5t4t3t2t1t

52、)0(6t)0(5t)0(4t相間保護零序保護11T2T23456圖4-2 零序過電流保護的時限特性4、方向性零序電流保護在雙側(cè)或多側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)中，電源處變壓器的中性點一般至少有一臺要接地，由于零序電流的實際流向是由故障點流向各個中性點接地的變壓器，因此在變壓器接地數(shù)目比較多的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，就需要考慮零序電流保護動作的方向性問題。零序功率方向元件接于零序電壓和零序電流之上，反應(yīng)于零序功率的方向而03U03I動作。當保護范圍內(nèi)部故障時，按規(guī)定的電流、電壓正方向看，超前于為03I03U（對應(yīng)于保護安裝地點背后的零序阻抗角為的情況） ，此時零序功率方95 11085 70向元件應(yīng)正確動作，并工作在最靈

53、敏的條件之下。所以零序功率方向元件的最大靈敏角。 95 110sen 由于越靠近故障點的零序電壓越高，因此零序方向元件沒有電壓死區(qū)。作為相鄰元件的后備保護，應(yīng)采用相鄰元件末端短路時，在本保護安裝處的最小零序電流、電壓或功率的二次側(cè)數(shù)值與功率方向元件的最小起動電流、電壓或起動功率之比來計算靈敏系數(shù)，并要求9。2senK4.3 對零序電流保護的評價對零序電流保護的評價在中性點直接接地系統(tǒng)中，采用專門的零序電流保護，與利用三相星形接線的電流保護來保護單相短路相比較，具有一系列優(yōu)點：（1）相間短路的過電流保護是按躲開最大負荷電流整定，二次起動電流一般為57A；而零序過電流保護則按躲開不平衡電流整定，其

54、值一般為 23A。由于發(fā)生單相接地短路時，故障相的電流與零序電流相等，零序過電流保護有較高的靈敏度。03I零序電流的保護與整定23（2）相間短路的電流速斷和限時電流速斷保護直接受系統(tǒng)運行方式變化的影響很大，而零序電流保護受系統(tǒng)運行方式變化的影響要小得多。而且，由于線路零序阻抗遠較正序阻抗為大，X0=（23.5）X1，故線路始端與末端接地短路時，零序電流變化顯著，曲線較陡，因此零序段的保護范圍較大，也較穩(wěn)定，零序段的靈敏系統(tǒng)也易于滿足要求。（3）當系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運行狀態(tài)時，如系統(tǒng)振蕩、短時過負荷等，三相是對稱的，相間短路的電流保護均受它們的影響而可能誤動作，需要采取必要的措施予以防止，而零

55、序電流保護則不受它們的影響。（4）在 110kV 及以上的高壓和超高壓系統(tǒng)中，單相接地故障約占全部故障的70%90%，而且其它的故障也往往是由單相接地發(fā)展起來的。零序電流保護的缺點是：（1）對于短線路或運行方式變化很大的情況，零序電流保護往往不能滿足系統(tǒng)運行所提出的要求。 （2）零序電流保護受中性點接地數(shù)目和分布的影響。因此電力系統(tǒng)實際運行時，因保證零序網(wǎng)路結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定。實際上，在中性點直接接地的電網(wǎng)中，由于零序電流保護簡單、經(jīng)濟、可靠，因而獲得了廣泛的應(yīng)用5。4.4 220KV 電網(wǎng)零序保護的整定計算電網(wǎng)零序保護的整定計算4.4.1 系統(tǒng)接線示意圖與各線路的零序電流系統(tǒng)接線示意圖與各線路的

56、零序電流通過對系統(tǒng)的分析，得到系統(tǒng)的零序電網(wǎng)接線圖如圖 4-3，另各母線在每種短路方式下分別故障時，通過系統(tǒng)各線路的短路電流計算得出表 4-1。12345678910111213141516171819ECBDAF35115115115零序電流的保護與整定24 圖 4-3 系統(tǒng)接線示意簡圖表 4-1 各母線故障時流過電網(wǎng)的零序電流4.4.2 各保護裝置的零序電流保護整定計算各保護裝置的零序電流保護整定計算1、保護 1 零序保護的整定（1）段保護1）躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時出現(xiàn)的最大零序電流，查表得0.max3I1674A，引入可靠系數(shù)，取 1.3，根據(jù)公式（4.1） ，即有relK

57、 .10.max31.3 16742176( ) actrelIKIA起動時間 0tS 2）選定 2176A，0S。由于本線路處于系統(tǒng)的末端，沒有下一線路可以配合，故不需要設(shè)零序段保護，直接設(shè)零序段保護。（2）段保護1）末端變壓器中性點不接地運行，只按躲開變壓器低壓側(cè)母線相間短路的最大不平衡電流整定，根據(jù)公式（4.11）有(3).1.max1.3 0.1 2 1959509( )actrelbpfzqdIKK KIA 起動時間0.5tttS 計算選定 509A, 0 S 。2）效驗靈敏度，查表得最小電流為 1521A，則.min.115213509ksenactIKI2保護 2 零序保護的整定

58、 （1）段保護1）躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時出現(xiàn)的最大零序電流，查表得0.max3I306A，引入可靠系數(shù)，取 1.3，即有relK零序電流的保護與整定25 .20.max31.3 306397( )actrelIKIA起動時間 0tS 2）選定 397A，0 S。（2）段保護因為 B 側(cè)只有一臺變壓器中性點接地，故可選正常最小方式的數(shù)據(jù)，當 A 母線故障時，根據(jù)公式（4.4）查表得計算為.min.min310.06507k BCfzk ABIKI 1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護 1段保護 0S 配合整定。 .2.11.15 0.06 2176150( )actrelfzact

59、IKK IA 0.5tttS 選定 150A，0.5S2）效驗靈敏度，查表得最小電流為 192A根據(jù)式子（4.8） ，有.min.21921.53150ksenactIKI（3）段保護 因為相鄰下一級線路的零序電流保護 1 段沒設(shè)段保護，故考慮跟段配合整定。 1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護 1段保護 0.5S 配合整定。 .2.11.15 0.06 50939( )actrelfzactIKK IA 1.0tttS 選定 39A，1.0S2）效驗靈敏度，則 .min.21924.939ksenactIKI3保護 3 零序保護的整定（1）段保護1）躲開下一條線路出口處單相或兩相接地時出現(xiàn)的

60、最大零序電流，查表得0.max3I333A，引入可靠系數(shù)，取 1.3，即有relK零序電流的保護與整定26 .30.max31.3 333432( )actrelIKIA起動時間 0tS 2）選定 432A，0 S。（2）段保護因為 B 側(cè)只有一臺變壓器中性點接地，故可選正常最小方式的數(shù)據(jù)，當 A 母線故障時，有表得數(shù)據(jù)計算為.min.min340.067507k BCfzk ABIKI 1）按與相鄰下一級線路的零序電流保護 1段保護 0S 配合整定。 .3.11.15 0.067 2176167( )actrelfzactIKK IA 0.5tttS 選定 167A，0.5S2）效驗靈敏度，