繼電保護設計(附計算書、圖以及參數(shù)表)

-.z.前言電力系統(tǒng)中的發(fā)電機、變壓器、輸電線路、母線以及用電設備，一旦發(fā)生故障，繼電保護及安全自動裝置能夠快速、可靠、有選擇地將故障元件從系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭受損壞，既能保證其它無故障部分迅速恢復正常，又能提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。而課程設計是學生在校期間的綜合性實踐教學環(huán)節(jié)，是學生全面運用所學基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，對實際問題進行設計（或研究）的綜合性訓練。通過課程設計，可以培養(yǎng)學生運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神，增強工程觀念，以便更好地適應工作的需求。本次課程設計為給110kV電網(wǎng)繼電保護配置與線路保護整定計算，學習規(guī)程確定系統(tǒng)運行方式，變壓器運行方式。選擇各元件保護方式，計算發(fā)電機、變壓器、線路的參數(shù)，確定保護方式及互感器變比。對于線路和變壓器故障，根據(jù)相間和接地故障的情況，選擇相應的保護方式并作整定和校驗。第一章概述1.1電力系統(tǒng)繼電保護的作用電力是當今世界使用最為廣泛、地位最為重要的能源，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行對國民經(jīng)濟、人民生活乃至社會穩(wěn)定都有著極為重大的影響。電力系統(tǒng)由各種電氣元件組成。這里電氣元件是一個常用術(shù)語，它泛指電力系統(tǒng)中的各種在電氣上的獨立看待的電氣設備、線路、器具等。由于自然環(huán)境，制造質(zhì)量運行維護水平等諸方面的原因，電力系統(tǒng)的各種元件在運行中可能出現(xiàn)各種故障或不正常運行狀態(tài)。因此，需要有專門的技術(shù)為電力系統(tǒng)建立一個安全保障體系，其中最重要的專門技術(shù)之一就是繼電保護技術(shù)。電力系統(tǒng)繼電保護的基本作用是：在全系統(tǒng)*圍內(nèi)，按指定分區(qū)實時的檢測各種故障和不正常運行狀態(tài)，快速及時地采取故障隔離或告警等措施，以求最大限度地維持系統(tǒng)的穩(wěn)定，保持供電的連續(xù)性，保障人身的安全，防止或減輕設備的損壞。1.2繼電保護的基本要求對作用于跳閘的繼電保護裝置，在技術(shù)上有四個基本要求，也就是所說的"四性”：選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。（1）選擇性選擇性是指繼電保護裝置動作時，應在盡可能小的*圍內(nèi)將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，盡量縮小停電*圍，最大限度的保護電力系統(tǒng)中非故障部分能繼續(xù)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，在發(fā)生故障時，應力求保護裝置能迅速動作，切除故障。動作迅速而同時又能滿足選擇性要求的保護裝置，一般結(jié)構(gòu)都比較復雜，價格也比較昂貴。電力系統(tǒng)在一些情況下，允許保護裝置帶有一定的延時切除故障的元件。因此，對繼電保護速動性的具體要求，應根據(jù)電力系統(tǒng)的接線以及被保護元件的具體情況來確定。切除故障的總時間等于保護裝置和斷路器動作時間之和。一般的快速保護的動作時間為0.06~0.12s，最快的可達0.01~0.04s；一般的斷路器動作時間為0.06~0.15s，最快的可達0.02~0.06s。（3）靈敏性繼電保護的靈敏性是指，對于其保護*圍內(nèi)發(fā)生的故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應該是在事先規(guī)定的博愛戶*圍內(nèi)部發(fā)生故障時，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。保護裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來衡量，通常記為Ksen，它主要決定于被保護元件和電力系統(tǒng)的參數(shù)和運行方式。（4）可靠性保護裝置的可靠性是指，對于任何一臺保護裝置，在為其規(guī)定的保護*圍內(nèi)發(fā)生了他應該動作的故障，它不應該拒絕動作（簡稱拒動）；而在其他任何情況下，包括系統(tǒng)正常運行狀態(tài)或發(fā)生了該保護裝置不應該動作的故障時，則不應該錯誤動作（簡稱誤動）。可靠性主要是針對保護裝置本身的質(zhì)量和運行維護水平而言的。一般來說，保護裝置的原理方案越周全，結(jié)構(gòu)設計越合理，所用元器件質(zhì)量越好，制造工藝越精良，內(nèi)外接線越簡明，回路中繼電器的觸點數(shù)量越少，保護裝置工作的可靠性就越高。同時，正確的安裝和接線、嚴格的調(diào)整和試驗、精確的整定計算和操作、良好的運行維護以及豐富的運行經(jīng)驗等，對于提高保護運行的可靠性也具有重要的作用。以上四個基本要求是分析研究繼電保護性能的基礎(chǔ)。在它們之間，既有矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。繼電保護的科學研究、設計、制造和運行的絕大部分工作也是圍繞著如何處理好這四個基本要求之間的辨證統(tǒng)一關(guān)系而進行的。另外，再選擇繼電保護方式時除應滿足上述的基本要求外，還應考慮經(jīng)濟條件。1.3電網(wǎng)繼電保護的設計原則關(guān)于電網(wǎng)繼電保護的選擇在"技術(shù)規(guī)程”中已有具體的規(guī)定，一般要考慮的主要規(guī)則為：（1）電力設備和線路必須有主保護和后備保護，必要時增加輔助保護，其中主保護主要考慮系統(tǒng)穩(wěn)定和設備安全；后備保護主要是考慮主保護和斷路器拒動時用于故障切除；輔助保護是補充前二者的不足或在主保護退出時起保護作用；（2）線路保護之間或線路保護與設備保護之間應在靈敏度、選擇性和動作時間上相互配合，以保證系統(tǒng)安全運行；（3）對線路和設備所有可能的故障或異常運行方式均應設置相應的保護裝置，以切除這些故障和給出異常運行的信號；（4）對于不同電壓等級的線路和設備，應根據(jù)系統(tǒng)運行要求和《技術(shù)規(guī)程》要求,配置不同的保護裝置.一般電壓等級越高,保護的性能越高越完善,如330KV以上線路或設備的主保護采用"雙重化”保護裝置等；（5）所有保護裝置均應符合可靠性、選擇性、靈敏性和速動性要求。第二章系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)計算2.1標幺制及標幺值計算方法標幺制的概念在電力系統(tǒng)計算中，廣泛采用標幺制。標幺制是相對單位制中的一種，在標幺制中各物理量都用標幺值表示。標幺值=實際有名值（任意單位）/基準值（與有名值同單位）標幺值是一個沒有量綱的數(shù)值。對于同一個實際值，當所選的基準值不同是，其標幺值也不同。所以當訴說一個物理量的標幺值是，必須同時說明起基準值多大，否則僅有一個標幺值是沒意義的。當選定電壓、電流、阻抗、和功率的基準值分別為UB、IB、ZB和SB時,相應的標幺值為U*=U/UB（2-1）I*=I/IB（2-2）Z*=Z/ZB（2-3）S*=S/SB（2-4）基準值的選取采用標幺值的目的是為了簡化計算和便于對計算結(jié)果做出分析評價，在選擇基準值時應考慮盡量實現(xiàn)這些目的。電力系統(tǒng)的各電氣量基準值的選擇,在符合電路基本關(guān)系的前提下,原則上可以任意選取。四個物理量的基準值都要分別滿足以上的公式，因此，四個基準值只能任選兩個，其余兩個則由上述關(guān)系式?jīng)Q定。至于先選定哪兩個基準值，原則上沒有限制；但習慣上多先選定UBＳB。這樣電力系統(tǒng)主要涉及三相短路的IBZB,可得:（2-5）（2-6）UＢ和ＳＢ原則上選任何值都可以，但應根據(jù)計算的內(nèi)容及計算方便來選擇。通常UB多選為額定電壓或平均額定電壓。ＳB可選系統(tǒng)的或*發(fā)電機的總功率；有時也可取一整數(shù)，如100、1000MVA等。用標幺值計算時，也就是在各元件參數(shù)的有名值歸算到同一個電壓等級后，在此基礎(chǔ)上選定統(tǒng)一的基準值求各元件參數(shù)的標幺值。標幺值的計算方法：標幺值的計算有精確計算法和近似計算法兩種，其區(qū)別在于參數(shù)歸算時是否采用變壓器實際變比。（1）精確的計算法，在標幺值歸算中，不僅將各電壓級參數(shù)歸算到基本級，而且還需選取同樣的基準值來計算標幺值。1）將各電壓級參數(shù)的有名值按有名制的精確計算法歸算到基本級，再基本級選取統(tǒng)一的電壓基值和功率基值。2）各電壓級參數(shù)的有名值不歸算到基本值而是再基本級選取電壓基值和功率基值后將電壓基值向各被歸算級歸算，然后就在各電壓級用歸算得到的基準電壓和基準功率計算各元件的標幺值。（2）近似計算：標幺值計算的近似歸算也是用平均額定電壓計算。標幺值的近似計算可以就在各電壓級用選定的功率基準值和各平均額定電壓作為電壓基準來計算標幺值即可。本次設計采用近似計算法。取基準容量為100MVA，基準電壓為各級平均電壓。2.2發(fā)電機參數(shù)的計算發(fā)電機的電抗有名值：（2-7）發(fā)電機的電抗標幺值：（2-8）式中：——發(fā)電機次暫態(tài)電抗——發(fā)電機的額定電壓——基準電壓10.5kV——基準容量100MVA——發(fā)電機額定容量MVA例：發(fā)電機G1：計算結(jié)果：表2.1發(fā)電機參數(shù)結(jié)果表發(fā)電廠發(fā)電機編號容量MVA功率因數(shù)COS次暫態(tài)電抗等值電抗（標幺值）等值電抗（有名值）ΩAG1,G2500.8512.50.25000.2756AG3700.8513.50.19290.21262.3變壓器參數(shù)的計算雙繞組變壓器電抗有名值：（2-9）雙繞組變壓器電抗標幺值：（2-10）式中：——變壓器短路電壓百分值——發(fā)電機的額定電壓——基準電壓115KV——基準容量100MVA——變壓器額定容量MVA例：變壓器T1：計算結(jié)果：表2.2變壓器參數(shù)結(jié)果表變壓器編號容量MVA電壓比,KV%正序等值電抗（標幺值）正序等值電抗（有名值）Ω零序等值電抗（標幺值）零序等值電抗（有名值）ΩT1,T26010.50.175021.1750.140016.94T3639.750.154818.72620.123814.9810T42513.50.540065.340.456052.272T5,T631.510.50.333340.33330.266732.2666（變壓器零序阻抗是0.8倍的正序阻抗）2.4線路參數(shù)的計算線路電抗有名值：（2-11）雙繞組變壓器電抗標幺值：（2-12）式中：——線路單位阻抗（線路正序阻抗為0.4/km，單回線零序阻抗為1.2/km，雙回線零序阻抗為1.4/km）——線路長度km——基準電壓115KV——基準容量100MVA例：線路Lm-n：計算結(jié)果：表2.3線路參數(shù)結(jié)果表線路名稱長度，km最大負荷MW功率因數(shù)COS正序等值電抗（標幺值）正序等值電抗（有名值）Ω零序等值電抗（標幺值）零序等值電抗（有名值）ΩMN601200.850.1815240.635284MP40800.800.1210160.362948第三章輸電線路上的TA.TV變比的選擇3.1互感器的作用互感器是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件，用以分別向測量儀表，繼電器電流線圈和電壓線圈供電，正確反應電氣設備的正常用行和故障情況?；ジ衅鞯淖饔脼椋海?）將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈返臉藴实牡碗妷海?00V）和小電流（5A或1A），使測量儀表和保護裝置標準化，小型化并使其結(jié)構(gòu)輕巧，價格便宜和便于屏內(nèi)安裝。（2）使二次設備與高壓部分隔離，且互感器二次部分側(cè)均接地，從而保證了設備和人生的安全。（3）取得零序電流和零序電壓。3.2輸電線路上TA的變比選擇TA（電流互感器）的特點：（1）一次繞組串聯(lián)在電路中并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測電路的負荷電流，而與二次電流大小無關(guān)。（2）電流互感器的二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運行。3.2.2TA（電流互感器）變比選擇的原則電流互感器的選擇和配置有應滿足下列條件：（1）型式：電流互感器的型式應根據(jù)環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于6~20kv屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。對于35kv及以上配電裝置，一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器。（2）一次回路電壓：Ug<UnUg為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流；Un為電流互感器額定電壓。（3）一次回路電流：Ig.ma*<InIg.ma*為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流；In為電流互感器原邊額定電流。計算舉例：表3.1變壓器T1一次、二次回路電流計算參數(shù)數(shù)值名稱各側(cè)數(shù)值（A）110kV側(cè)10kV側(cè)變壓器一次額定電流（A）電流互感器接線方式Y(jié)△電流互感器一次側(cè)電流計算值3299.1444電流互感器標準變比600/5=1204000/5=800線路MN工作電流線路MP工作電流選擇結(jié)果：選擇結(jié)果如下表所示：表3.2TA選擇結(jié)果線路名稱最大工作電流（A）工作電壓（kV）變比MN411.6579110500/5MP583.1821110600/5表3.3TA選擇結(jié)果變壓器編號一次側(cè)工作電流（A）電流互感器一次側(cè)電流計算值（A）高壓側(cè)變比二次側(cè)工作電流（A）電流互感器一次側(cè)電流計算值（A）低壓側(cè)變比T1,T2314.9183545.4545600/53299.14443299.14444000/5T3330.6642572.7273600/53464.10163464.10164000/5T4131.2160227.2728250/51312.15971312.15971500/5T5,T6165.3321286.3636300/5472.3775472.3775500/53.3輸電線路上TV變比的選擇TV（電壓互感器）的特點：（1）容量很小，類似一臺小容量變壓器，但結(jié)構(gòu)上要求有較高的安全系數(shù)。（2）二此側(cè)所接儀表和繼電器的低壓線圈阻抗很大，互感器近視于空載運行．3.3.2TV（電壓互感器）變比的選擇原則電壓互感器的選擇應滿足下列條件：（1）型式：電壓互感器的型式應根據(jù)使用條件選擇。35~110kv配電裝置，一般采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器。當需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器。（2）一次電壓U1：1.1Un>U1>0.9UnUn為電壓互感器額定一次線電壓,1.1和0.9是允許的一次電壓波動*圍。（3）電壓互感器的二次電壓U2N，應根據(jù)使用情況，按表3.4選用。表3.4電壓互感器二次額定電壓選擇表繞組主二次繞組附加二次繞組高壓側(cè)接線方式接于線電壓接于相電壓中性點直接接地中性點不接地或經(jīng)銷弧線圈接地二次額定電壓100100TV變比選擇的結(jié)果變比：第四章中性點接地的選擇4.1中性點接地的確定原則電力系統(tǒng)的中性點是指：三相電力系統(tǒng)中星形連接的變壓器或發(fā)電機中性點。目前我國的電力系統(tǒng)采用中性點運行方式主要有三種，中性點不接地，經(jīng)過消弧線圈和直接接地，前兩種稱不接地電流系統(tǒng)；后一種又稱為大接地電流系統(tǒng)。中性的直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地短路，將產(chǎn)生很大的零序電流分量，利用零序分量構(gòu)成保護，可作為一種主要的接地短路保護。大地的電流系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，零序電流的大小和分布與變壓器中性接地點的數(shù)目和位置有密切的關(guān)系，中性接地點的數(shù)目越多，意味著系統(tǒng)零序總阻抗越小，零序電流越大；中性點接地位置的不同，則意味著零序電流的分布不同。通常，變壓器中性接地位置和數(shù)目按如下兩個原則考慮：一是使零序電流保護裝置在系統(tǒng)的各種運行方式下保護*圍基本保持不變，且具有足夠的靈敏度和可靠性；二是不使變壓器承受危險的過電壓。具體選擇原則如下：（1）對單電源系統(tǒng)，線路末端變電站的變壓器一般不應接地，以提高保護的靈敏度和簡化保護線路。（2）對多電源系統(tǒng)，要求每個電源點都有一個中性點接地，以防接地短路的過電壓對變壓器產(chǎn)生危害。（3）電源端的變電所只有一臺變壓器時，其變壓器的中性點應直接接地。（4）變電所有兩臺及以上變壓器時，應只將一臺變壓器中性點直接接地運行，當該變壓器停運時，再將另一臺中性點不接地的變壓器改為中性點直接接地運行。若由于*些原因，變電所正常情況下必須有二臺變壓器中性點直接接地運行，則當其中一臺中性點直接接地變壓器停運時，應將第三臺變壓器改為中性點直接接地的運行。（5）雙母線運行的變電所有三臺及以上變壓器時，應按兩臺變壓器中性點直接接地的方式運行，并把他們分別接于不同的母線上。當其中一臺中性點直接接地變壓器停運時應將另一臺中性點不接地變壓器改為中性點直接接地運行。(6)低電壓側(cè)無電源的變壓器中性點應不接地運行,以提高保護的靈敏度和簡化保護接線.（7）對于其他由于特殊原因不滿足上述規(guī)定者，應按特殊情況臨時處理，例如，可采用改變保護定值，停運保護或增加變壓器接地運行臺數(shù)等方法進行處理，以保證保護和系統(tǒng)的正常運行。4.2中性點接地的選擇根據(jù)變壓器的臺數(shù)和接地點的分布原則，結(jié)合該系統(tǒng)的具體情況，中性點接地的選擇結(jié)果如下：（1）A廠：最大運行方式選擇兩臺變壓器T1（或T2）、T3中性點接地，并分別連在兩組母線上（因系統(tǒng)雙母線同時運行）；最小運行方式選擇一臺變壓器中性點接地。（2）1站為終端站，為提高零序電流保護的靈敏度，變壓器均不接地。（3）2站：兩臺變壓器的容量相同，任取一臺接地，另一臺倒地。第五章短路電流的計算5.1電力系統(tǒng)短路計算的目的及步驟5.1.1短路計算的目的短路故障對電力系統(tǒng)正常運行的影響很大，所造成的后果也十分嚴重，因此在系統(tǒng)的設計，設備選擇以及系統(tǒng)運行中，都應著眼于防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障發(fā)生后要盡量限制所影響的*圍。短路的問題一直是電力技術(shù)的基本問題之一，無論從設計，制造，安裝，運行和維護檢修等各方面來說，都必須了解短路電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律，掌握分析計算短路電流的方法。針對本次設計，短路電流計算的主要目的是：繼電保護的配置和整定。系統(tǒng)中應配置哪些繼電保護以及保護裝置的參數(shù)整定，都必須對電力系統(tǒng)各種短路故障進行計算和分析，而且不僅要計算短路點的短路電流，還要計算短路電流在網(wǎng)絡各支路中的分流系數(shù)，并要作多種運行方式的短路計算。綜上所述，對電力系統(tǒng)短路故障進行計算和分析是十分重要的。無論是電力系統(tǒng)的設計，或是運行和管理，各環(huán)節(jié)都免不了對短路故障的分析和計算。但是，實際的電力系統(tǒng)是十分復雜的，突然短路的暫態(tài)過程更加復雜，要精確計算任意時刻的短路電流非常困難。然而實際工程中并不需要十分精確的計算結(jié)果，但卻要求計算方法簡捷，適用，其計算結(jié)果只要能滿足工程允許誤差即可。因此，工程中適用的短路計算，是采用在一定假設條件下的近似計算法，這種近似計算法在電力工程中稱為短路電流實用計算。5.1.2計算短路電流的基本步驟短路電流計算是電力系統(tǒng)基本計算之一，一般采用標幺制進行計算。對于已知電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的網(wǎng)絡，短路電流計算的主要步驟如下：（1）制定等值網(wǎng)絡并計算各元件在統(tǒng)一基準值下的標幺值。（2）網(wǎng)絡簡化。對復雜網(wǎng)絡消去電源點與短路點以外的中間節(jié)點，把復雜網(wǎng)絡簡化為如下兩種形式之一：（3）一個等值電勢和一個等值電抗的串聯(lián)電路，（4）多個有源支路并聯(lián)的多支星形電路，（5）考慮接在短路點附近的大型電動機對短路電流的影響。（6）計算指定時刻短路點發(fā)生*種短路時的短路電流（含沖擊電流和短路全電流有效值）。（7）計算網(wǎng)絡各支路的短路電流和各母線的電壓。一般情況下三相短路是最嚴重的短路（*些情況下單相接地短路或兩相接地短路電流可能大于三相短路電流）。因此，絕大多數(shù)情況是用三相短路電流來選擇或校驗電氣設備。另外，三相短路是對稱短路，它的分析和計算方法是不對稱短路分析和計算的基礎(chǔ)。5.2運行方式的確定計算短路電流時，運行方式的確定非常重要，它關(guān)系到所選保護是否經(jīng)濟合理、簡單可靠，以及是否能滿足靈敏度要求等一系列問題保護的運行方式是以通過保護的短路電流的大小來區(qū)分的。*保護的最大（?。┻\行方式是指在*一點短路時通過該保護裝置的短路電流最大（小）的運行方式。（1）最大運行方式根據(jù)系統(tǒng)最大負荷的需要，電力系統(tǒng)中的發(fā)點設備都投入運行或大部分投入運行，以及選定的接地中性點全部接地的系統(tǒng)運行方式稱為最大運行方式。它是指供電系統(tǒng)中的發(fā)電機，變壓器，并聯(lián)線路全投入的運行方式。系統(tǒng)在最大運行方式工作的時候，等值阻抗最小，短路電流最大，發(fā)電機容量最大。（2）最小運行方式根據(jù)系統(tǒng)最小負荷投入與之相適應的發(fā)電設備且系統(tǒng)中性點只有少分接地的運行方式稱為最小運行方式，對繼電保護來說是短路時通過保護的部短路電流最小的運行方式。它是指供電系統(tǒng)中的發(fā)電機，變壓器，并聯(lián)線路部分投入的運行方式。系統(tǒng)在最小運行方式工作的時候，應該滿足等值阻抗最大，短路電流最小，發(fā)電機容量最小的條件。通常都是根據(jù)最大運行方式來確定保護的整定值，以保證選擇性，在其它運行方式下也一定能保證選擇性，靈敏度的校驗應根據(jù)最小運行方式來運行。因為只要在最小運行方式下靈敏度一定能滿足要求。5.3短路計算結(jié)果系統(tǒng)的正序、零序網(wǎng)絡圖正序網(wǎng)絡圖零序網(wǎng)絡圖基準電流:例：距保護1的15%處短路，最小運行方式發(fā)電機G3退出；MN線路投入一段；ZS取最大值正序網(wǎng)絡：正序簡化網(wǎng)絡1ZGT=ZGT.1//ZGT.2=(0.25+0.175)//(0.25+0.175)=0.2125正序簡化網(wǎng)絡2Z1=ZGT+15%ZMN=0.2125+0.15*0.1815=0.2397Z2=ZS+75%ZMN=0.45+0.75*0.1815=0.5861正序等效阻抗：Z(1)=Z1//Z2=0.2397//0.5861=0.1701零序網(wǎng)絡：零序簡化網(wǎng)絡1ZT=ZT.1=0.14Z1=ZMP+ZT5=0.3629+0.2667=0.6296零序簡化網(wǎng)絡2Z2=ZT+15%ZMN=0.14+0.15*0.6352=0.2397Z3=ZS//Z1+75%ZMN=0.32//0.6296+0.75*0.6352=0.6886零序等效阻抗：Z(0)=Z2//Z3=0.2125//0.6886=0.1624由計算可知：當采用單相接地短路取得最小零序電流有名值：I=0.5020*5.9670=2.9954(kA)由零序簡化網(wǎng)絡2可知，流過保護1的電流為有名值：I=0.5020*4.4285=2.2231(kA)表5.1短路電流計算結(jié)果表序號短路位置短路方式故障點短路電流（標幺值）故障點短路電流（有名值，kA）流過保護電流（標幺值）流過保護電流（有名值，kA）1母線N三相短路，最大方式9.90104.97032.3180（QF2）1.16362母線N不對稱短路，最大方式13.55016.80221.1309（QF2）0.56773母線N不對稱短路，最小方式7.05383.54100.5001（QF2）0.25104母線M三相短路，最大方式7.18913.60892.3180（QF1）1.16365母線M不對稱短路，最大方式10.24945.14521.1236（QF1）0.56416母線M不對稱短路，最小方式5.91252.96810.9366（QF1）0.47027母線P三相短路，最大方式4.18762.10224.1876（QF5）2.10228母線P不對稱短路，最大方式5.24842.63471.9745（QF5）0.99129母線P不對稱短路，最小方式3.95831.98710.1893（QF1）0.7417（QF5）0.09500.372310變電所1不對稱短路，最小方式1.46810.73700.4651（QF1）0.233511變電所2不對稱短路，最小方式1.26230.63371.2623（QF5）0.633712距保護1的15%處不對稱短路，最小方式5.96702.99544.4285（QF1）2.223113距保護2的15%處不對稱短路，最小方式5.58142.80192.4454（QF2）1.227614距保護5的15%處不對稱短路，最小方式3.79751.90633.7975（QF5）1.9063第六章電力網(wǎng)相間繼電保護方式選擇和整定計算6.1110KV電力網(wǎng)中線路繼電保護的配置6.1.1110~220kv線路繼電保護的配置原則在110~220kv中性點直接接地電網(wǎng)中，線路的相間短路保護及單相接地保護均應動作于斷路器跳閘。在下列情況下，應裝設全線任何部分短路時均能速動的保護：（1）根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求有必要時；（2）線路發(fā)生三相短路，使廠用電或重要用戶母線電壓低于60%額定電壓，且其保護不能無時限和有選擇地切除短路時；（3）如*些線路采用全線速動保護能顯著簡化電力系統(tǒng)保護，并提高保護的選擇性、靈敏性和速動性。在110~220kv中性點直接接地電網(wǎng)中，線路的保護以以下原則配置：（1）對于相間短路，單側(cè)電源單回線路，可裝設三相多段式電流電壓保護作為相間短路保護。如不滿足靈敏度要求，應裝設多段式距離保護。雙電源單回線路，可裝設多段式距離保護，如不能滿足靈敏度和速動性的要求時，則應加裝高頻保護作為主保護，把多段式距離保護作為后備保護。（2）對于接地短路，可裝設帶方向性或不帶方向性的多段式零序電流保護，在終端線路，保護段數(shù)可適當減少。對環(huán)網(wǎng)或電網(wǎng)中*些短線路，宜采用多段式接地距離保護，有利于提高保護的選擇性及縮短切除故障時間。（3）對于平行線路的相間短路，一般可裝設橫差動電流方向保護或電流平衡保護作主保護。當靈敏度或速動性不能滿足要求時，應在每一回線路上裝設高頻保護作為主保護。裝設帶方向或不帶方向元件的多段式電流保護或距離保護作為后備保護，并作為單回線運行的主保護和后備保護。（4）對于平行線路的接地短路，一般可裝設零序電流橫差動保護作為主保護；裝設接于每一回線路的帶方向或不帶方向元件的多段式零序電流保護作為后備保護。（5）對于電纜線路或電纜與架空線路混合的線路，應裝設過負荷保護。過負荷保護一般動作于信號，必要時可動作于跳閘。6.1.2NM、MP線路相間繼電保護方式選擇（1）NM為110kv網(wǎng)絡中的一條雙回線路，為了保證各線路的保護都有足夠的靈敏度和選擇性，降低網(wǎng)絡保護的動作時限，確定在各線路上都裝設三段式距離保護。（2）MP為110kv網(wǎng)絡中的一條線路，確定在各線路上都裝設三段式距離保護。6.2相間距離保護6.2.1距離保護的基本概念和特點（1）距離保護的基本概念距離保護是以反映從故障點到保護安裝處之間距離（或阻抗）大小，并根據(jù)距離的遠近而確定動作時間的一種保護裝置。該保護的主要元件（測量元件）為阻抗繼電器，動作時間具有階梯性。當故障點至保護安裝處之間的實際阻抗大于預定值時，表示故障點在保護*圍之外，保護不動作；當上述阻抗小于預定值時，表示故障點在保護*圍之內(nèi)，保護動作。當再配以方向元件（方向特性）及時間元件，即組成了具有階梯特性的距離保護裝置。當故障線路中的電流大于阻抗繼電器的允許精確工作電流時，保護裝置的動作性能與通過保護裝置的故障電流的大小無關(guān)。（2）距離保護各段動作特性距離保護一般裝設三段，必要時也可采用四段。其中第=1\*ROMANI段可以保護全線路的80%-85%，其動作時間一般不大于0.03-0.1s（保護裝置的固有動作時間），前者為晶體管保護的動作時間，后者為機電型保護的動作時間。第=2\*ROMANII段按階梯性與相鄰保護相配合，動作時間一般為0.5-1.5s，通常能夠靈敏而較快速地切除全線路*圍內(nèi)的故障。由=1\*ROMANI、=2\*ROMANII段構(gòu)成線路的主要保護。第=3\*ROMANIII（=4\*ROMANIV）段，其動作時間一般在2s以上，作為后備保護段。（3）距離保護裝置特點①由于距離保護主要反映阻抗值，一般說其靈敏度較高，受電力系統(tǒng)運行方式變化的影響較小，運行中躲開負荷電流的能力強。在本線路故障時，裝置第=1\*ROMANI段的性能基本上不受電力系統(tǒng)運行方式變化的影響（只要流過裝置的故障電流不小于阻抗元件所允許的精確工作電流）。當故障點在相鄰線路上時，由于可能有助增作用，對于第=2\*ROMANII、=3\*ROMANIII段，保護的實際動作區(qū)可能隨運行方式的變化而有所變化，但一般情況下，均能滿足系統(tǒng)運行的要求。②由于保護性能受電力系統(tǒng)運行方式的影響較小，因而裝置運行靈活、動作可靠、性能穩(wěn)定。特別是在保護定值整定計算和各級保護段相互配合上較為簡單靈活，是保護電力系統(tǒng)相間故障的主要階段式保護裝置。（4）距離保護的應用距離保護可以應用在任何結(jié)構(gòu)復雜、運行方式多變的電力系統(tǒng)中，能有選擇性的、較快的切除相間故障。當線路發(fā)生單相接地故障時，距離保護在有些情況下也能動作；當發(fā)生兩相短路接地故障時，它可與零序電流保護同時動作，切除故障。因此，在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜，運行方式多變，采用一般的電流、電壓保護不能滿足運行要求時，則應考慮采用距離保護裝置。6.2.2相間距離保護裝置定值配合的原則和助增系數(shù)計算原則1.距離保護定值配合的基本原則距離保護定值配合的基本原則如下：（1）距離保護裝置具有階梯式特性時，其相鄰上、下級保護段之間應該逐級配合，即兩配合段之間應在動作時間及保護*圍上互相配合。距離保護也應與上、下相鄰的其他保護裝置在動作時間及保護*圍上相配合。例如：當相鄰為發(fā)電機變壓器組時，應與其過電流保護相配合；當相鄰為變壓器或線路時，若裝設電流、電流保護，則應與電流、電壓保護之動作時間及保護*圍相配合。（2）在*些特殊情況下，為了提高保護*段的靈敏度，或為了加速*段保護切除故障的時間，采用所謂"非選擇性動作，再由重合閘加以糾正”的措施。例如：當*一較長線路的中間接有分支變壓器時，線路距離保護裝置第=1\*ROMANI段可允許按伸入至分支變壓器內(nèi)部整定，即可仍按所保護線路總阻抗的80%∽85%計算，但應躲開分支變壓器低壓母線故障；當變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，線路距離保護第=1\*ROMANI段可能與變壓器差動保護同時動作（因變壓器差動保護設有出口跳閘自保護回路），而由線路自動重合閘加以糾正，使供電線路恢復正常供電。（3）采用重合閘后加速方式，達到保護配合的目的。采用重合閘后加速方式，除了加速故障切除，以減小對電力設備的破壞程度外，還可借以保證保護動作的選擇性。這可在下述情況下實現(xiàn)：當線路發(fā)生永久性故障時，故障線路由距離保護斷開，線路重合閘動作，進行重合。此時，線路上、下相鄰各距離保護的=1\*ROMANI、=2\*ROMANII段可能均由其振蕩閉鎖裝置所閉鎖，而未經(jīng)振蕩閉鎖裝置閉鎖的第=3\*ROMANIII段，在有些情況下往往在時限上不能互相配合（因有時距離保護=3\*ROMANIII段與相鄰保護的第=2\*ROMANII段配合），故重合閘后將會造成越級動作。其解決辦法是采用重合閘后加速距離保護=3\*ROMANIII段，一般只要重合閘后加速距離保護=3\*ROMANIII段在1.5∽2s，即可躲開系統(tǒng)振蕩周期，故只要線路距離保護=3\*ROMANIII段的動作時間大于2∽2.5s，即可滿足在重合閘后仍能互相配合的要求。2.距離保護定值計算中所用助增系數(shù)（或分支系數(shù)）的選擇及計算助增系數(shù)（或分支系數(shù)）的正確計算，直接影響到距離保護定植及保護*圍的大小，也就影響了保護各段的相互配合及靈敏度。正確選擇與計算助增系數(shù)，是距離保護計算配合的重要工作內(nèi)容之一。（1）對于輻射狀結(jié)構(gòu)電網(wǎng)的線路保護配合時這種系統(tǒng)，其助增系數(shù)與故障點之位置無關(guān)。計算時故障點可取在線路的末端，主電源側(cè)采取大運行方式，分支電源采用小運行方式。（2）環(huán)形電力網(wǎng)中線路保護間助增系數(shù)的計算這種電力網(wǎng)中的助增系數(shù)隨故障點位置的不同而變化。在計算時，應采用開環(huán)運行的方式，以求出最小助增系數(shù)。（3）單回輻射線路與環(huán)網(wǎng)內(nèi)線路保護相配合時應按環(huán)網(wǎng)閉環(huán)運行方式下，在線路末端故障時計算。（4）環(huán)網(wǎng)與環(huán)網(wǎng)外輻射線路保護間相配合時應按環(huán)網(wǎng)開環(huán)計算。應該指出，上述原則無論對于輻射狀電網(wǎng)內(nèi)，還是環(huán)形電網(wǎng)內(nèi)的雙回線與單回線間的助增系數(shù)的計算都是適用的。6.2.3相間距離保護整定計算目前電力系統(tǒng)中的相間距離保護多采用三段式階梯型時限特性的距離保護。三段式距離保護的整定計算原則與三段式電流保護的整定計算原則相同。保護1的相間距離保護的整定計算相間距離保護第Ⅰ段的整定（1）相間距離保護第Ⅰ段的整定值：（Ω）（2）相間距離保護第Ⅰ段的靈敏度用保護*圍表示，即為被保護線路全長的85%。（3）相間距離保護第Ⅰ段的動作時間：（S）相間距離保護=2\*ROMANII段的整定（1）與相鄰線路MP的保護5的相間距離保護第Ⅰ段相配合（Ω）（Ω）（2）與相鄰變壓器的速斷保護相配合（Ω）取以上兩個計算值中較小者為II段整定值，即?。é福?）相間距離保護第Ⅱ段的靈敏度校驗：滿足靈敏度的要求。（4）相間距離保護第Ⅱ段的動作時間為：=0.5（S）相間距離保護=3\*ROMANIII段的整定（1）躲過被保護線路的最小負荷阻抗視在功率最大值：線路電流最大值：線路阻抗最小值：（2）相間距離保護第Ⅲ段靈敏度校驗：當作近后備時滿足靈敏度要求當作遠后備時與下一級線路配合不滿足靈敏度要求。與下一級變壓器配合不滿足靈敏度要求。（3）相間距離保護第Ⅲ段動作時間為：△t=0.5+0.5=1.0（S）表6.1相間距離保護整定計算結(jié)果保護名稱=1\*ROMANI段=2\*ROMANII段=3\*ROMANIII段定值時限整定值靈敏度時限整定值近后備遠后備時限120.40.037.66011.56910.573.1483滿足不滿足1220.40.075.93993.16420.573.1483滿足不滿足1320.40.037.66011.56910.573.1483滿足不滿足1420.40.075.93993.16420.573.1483滿足不滿足1513.60.028.93331.80830.5103.2704滿足滿足16.3距離保護的評價及使用*圍根據(jù)距離保護的工作原理，它可以在多電源復雜網(wǎng)絡中保證有選擇性地動作。它不僅反應短路時電流的增大，而且又反應電壓的降低，因而靈敏度比電流、電壓保護高。保護裝置距離=1\*ROMANI段的保護*圍不受系統(tǒng)運行方式的影響，其它各段受系統(tǒng)運行方式變化的影響也較小，同時保護*圍也可以不受短路種類的影響，因而保護*圍比較穩(wěn)定，且動作時限也比較固定而較短。雖然距離保護第=1\*ROMANI段是瞬時動作的，但是，它只能保護線路全長80%∽85%，它不能無時限切除線路上任一點的短路，一般線長15%∽20%*圍內(nèi)的短路要考帶0.5s時限的距離=2\*ROMANII段來切除，特別是雙側(cè)電源的線路就有30%∽40%線長的短路，不能從兩端瞬時切除。因此，對于220KV及以上電壓網(wǎng)絡根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的需要，要求全長無時限切除線路任一點的短路，這時距離保護就不能作主保護來應用。距離保護的工作受到各種因素的影響，如系統(tǒng)振蕩、短路點的過度電阻和電壓回路的斷線失壓等。因此，在保護裝置中需采取各種防止或減少這些因素影響的措施，如振蕩閉鎖、瞬時測定和電壓回路的斷線失壓閉鎖等，需應用復雜的阻抗繼電器和較多的輔助繼電器，使整套保護裝置比較復雜，可靠性相對比電流保護低。雖然距離保護仍存在一些缺點，但是，由于它在任何形式的網(wǎng)絡均能保證有選擇性的動作。因此，廣泛地以內(nèi)功用在35KV及以上電壓的電網(wǎng)中。通常在35KV電壓網(wǎng)絡中，距離保護可作為復雜網(wǎng)絡相間短路的主保護；110∽220KV的高壓電網(wǎng)和330∽500KV的超高壓電網(wǎng)中，相間短路距離保護和接地短路距離保護主要作為全線速動主保護的相間短路和接地短路的后備保護，對于不要求全線速動保護的高壓線路，距離保護則可作為線路的主保護。第七章電力網(wǎng)零序繼電保護方式配置與整定計算7.1電力網(wǎng)零序繼電保護方式配置7.1.1110~220kv中性點直接接地電網(wǎng)中線路零序繼電保護的配置原則（1）對于單回線路接地短路，可裝設帶方向性或不帶方向性的多段式零序電流保護，在終端線路，保護段數(shù)可適當減少。對環(huán)網(wǎng)或電網(wǎng)中*些短線路，宜采用多段式接地距離保護，有利于提高保護的選擇性及縮短切除故障時間。（2）對于平行線路的接地短路，一般可裝設零序電流橫差動保護作為主保護；裝設接于每一回線路的帶方向或不帶方向元件的多段式零序電流保護作為后備保護。MN、MP線路接地繼電保護方式選擇（1）MN為110kv網(wǎng)絡中的雙回線路，可裝設帶方向性或不帶方向性的多段式零序電流保護，如不能滿足靈敏度和速動性的要求時，則應采用多段式接地距離保護，有利于提高保護的選擇性及縮短切除故障時間。（2）MP為110kv網(wǎng)絡中的一條線路，可裝設帶方向性或不帶方向性的多段式零序電流保護。7.2零序電流保護整定計算的運行方式分析7.2.1接地短路電流、電壓的特點根據(jù)接地短路故障的計算方法可知，接地短路是相當于在正序網(wǎng)絡的短路點增加額外附加電抗的短路。這個額外附加電抗就是負序和零序綜合電抗。各序的電流分配，只決定該序網(wǎng)中各只路電抗的反比關(guān)系；而各序電流的絕對值要受其它序電抗的影響。計算分支零序電流的分布時，例如：計算電流分支系數(shù)，只須研究零序序網(wǎng)的情況；當要計算零序電流絕對值大小時，必須同時分析正、負、零三個序網(wǎng)的變化。零序電壓的特點，類似零序電流的情況。零序電壓分布在短路點最高，隨著距短路點的距離而逐漸降低，在變壓器中性點接地處為零。7.2.2接地短路計算的運行方式選擇計算零序電流大小和分布的運行方式選擇，是零序電流保護整定計算的第一步。選擇運行方式就是考慮零序電流保護所能適應的發(fā)電機、變壓器以及線路變化大小的問題。一般來說，運行方式變化主要取決于電力系統(tǒng)調(diào)度管理部門，但繼電保護可在此基礎(chǔ)上，加以分析選擇。其中變壓器中性點接地數(shù)目的多少和分配地點，對零序電流保護影響極大，通常由繼電保護整定計算部門決定。變壓器中性點接地方式的選擇，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，首先是按變壓器設備的絕緣要求來確定中性點是否接地；其次是以保持對該母線的零序電抗在運行中變化最小為出發(fā)點來考慮。當變壓器臺數(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有一臺變壓器中性點接地運行，這是電力系統(tǒng)過電壓保護和繼電保護功能所需要的。為改善設備過電壓的條件，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，其中性點因班應不接地運行，以簡化零序電流保護的整定計算；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行組合。7.2.3流過保護最大零序電流的運行方式選擇(1)單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)，一般取最大運行方式，線路末端的變壓器中性點不接地運行。(2)多電源的輻射形電網(wǎng)及環(huán)狀電網(wǎng)，應考慮到相臨線路的停運或保護的相繼動作，并考慮在最大開機方式下對側(cè)接地方式最小，而本側(cè)（保護的背后）接地方式最大。(3)計算各類短路電流值。7.2.4最大分支系數(shù)的運行方式和短路點位置的選擇(1)輻射形電網(wǎng)中線路保護的分之系數(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)隨短路點的移遠而逐漸減小。但實際上整定需要最大分支系數(shù)，故還是選擇開環(huán)運行方式。 (3)環(huán)外線路對環(huán)內(nèi)線路的分支系數(shù)也與短路點有關(guān)，隨著短路點的移遠，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，而應按實際整定配合點的分支系數(shù)計算。7.3多段式零序電流保護的整定計算7.3.1零序電流保護的特點中性點直接接地系統(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，可作為一種主要的接地短路保護。因為它不反映三相和兩相短路，在正常運行和系統(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度。另一方面，零序電流保護仍有電流保護的*些弱點，即它受電力系統(tǒng)運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雜的環(huán)網(wǎng)中，由于速動段的保護*圍太小，甚至沒有保護*圍，致使零序電流保護各段的性能嚴重惡化，使保護動作時間很長，靈敏度很低。當零序電流保護的保護效果不能滿足電力系統(tǒng)要求時，則應裝設接地距離保護。接地距離保護因其保護*圍比較固定，對本線路和相鄰線路的保護效果都會有所改善。零序電流保護接于電流互感器的零序電流濾過器，接線簡單可靠，零序電流保護通常由多段組成，一般是三段式，并可根據(jù)運行需要而增減段數(shù)。為了適應*些運行情況的需要，也可設置兩個一段或二段，以改善保護的效果。7.3.2零序電流保護的整定計算保護1零序電流保護的整定計算零序電流保護=1\*ROMANI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：=1.3*0.5641=0.7333（kA）（2）靈敏度的校驗：保護15%處短路時流過保護的最小零序電流值應大于整定值即最小保護*圍要求不小于本保護線長度的15%2.2231>0.7333滿足靈敏度要求。（3）整定的動作延時為0S。零序電流保護=2\*ROMANII段的整定（1）與相鄰下一級線路的零序電流保護=1\*ROMANI段配合整定，即（2）零序Ⅱ段的靈敏度校驗：<1.5不滿足靈敏度要求。（3）動作時間：0.5S零序電流保護Ⅲ段的整定（1）整定值：躲過線路末端短路時可能出現(xiàn)的最大不平衡電流即：（2）靈敏度校驗：當作近后備保護時：滿足靈敏度要求。當作遠后備保護時：1）與下級線路配合不滿足靈敏度要求。2）與下級變壓器配合滿足靈敏度要求。（3）動作時間：1S（4）靈敏度不滿足要求的應換成接地距離保護。表7.1零序電流保護整定計算結(jié)果表1號斷路器2號斷路器3號斷路器4號斷路器5號斷路器零序電流=1\*ROMANI段整定值0.73330.73800.73330.73801.288615%處短路電流值2.22311.22762.22311.22761.9063靈敏度滿足要求滿足要求滿足要求滿足要求滿足要求動作時限0s0s0s0s0s零序電流=2\*ROMANII段整定值0.45360.4536靈敏度1.03661.0366動作時限0.5S0.5S零序電流=3\*ROMANIII段整定值0.15130.15130.15130.15130.2733靈敏度(近)3.1077(近)1.6590(近)3.1077(近)1.6590(近)1.3622(遠)0.62791.5433(遠)0.62791.5433(遠)2.3187動作時限1.0S1.0S1.0S1.0S1.0S由于保護1、3的零序電流保護的=2\*ROMANII、=3\*ROMANIII段不滿足靈敏度的要求，所以換成接地距離保護來作為線路接地的保護。序電流保護是110~220KV電網(wǎng)接地故障的基本保護.在短線路群的環(huán)網(wǎng)中,裝設帶方向性的,具有很小超越誤差,并且允許有較大接地電阻的接地距離繼電器,可以改善接地保護性能.7.3.3零序接地距離保護整定計算接地距離保護是以測量保護安裝處至接地短路點之間的相阻抗來反映線路長度距離的。1．距離保護Ⅰ段整定計算Zop.I≤Krel×Z*l（7-1）式中：Zop.I——被整定線路接地距離的Ⅰ段整定值Z*l——本線路全長的阻抗值Krel——可靠系數(shù)2．距離保護Ⅱ段整定計算按滿足以下三個條件整定。（1）按與相鄰線路接地距離保護Ⅰ段定值配合整定，即（7-2）（2）按躲開線路末端母線上變壓器的中壓側(cè)母線短路整定式中Zb——變壓器的正序阻抗值（7-3）（3）按與相鄰線的零序電流Ⅰ段保護整定式中Zbh——相鄰線路零序Ⅰ段保護*圍的相應正序阻抗（7-4）7.4零序電流保護的評價及使用*圍在大接地電流系統(tǒng)中，采用零序電流保護和零序方向電流保護與采用三相完全星形接線的電流保護和方向電流保護來防御接地短路相比較，前者具有較突出的優(yōu)點：(1)靈敏度高相間短路過電流保護的啟動電流是按躲過最大負荷電流來整定的，一般二次側(cè)繼電器的啟動電流為5~7A；而零序過電流保護則是按躲過相間短路時的最大不平衡電流來整定的，一般二次側(cè)繼電器的起動電流為2~4A。而當發(fā)生單相接地短路時，故障相電流與零序電流3I0相等，因此，零序過電流保護的靈敏度(2)延時小對同一線路而言，一零序電流保護的動作時限不必考慮與Y/△接線變壓器后的保護的配合，所以，一般零序過電流保護的動作時限要比相間短路過電流保護的?。?~3）。(3)在保護安裝處正向出口短路時，零序功率方向元件沒有電壓死區(qū)，而相間短路保護功率方向元件有電壓死區(qū)。(4)當系統(tǒng)發(fā)生如振蕩、短時過負荷等不正常運行情況時，零序電流保護不會誤動作，而相間短路電流保護則受振蕩、短時過負荷的影響而可能誤動，故必須采用措施予以防止。(5)在電網(wǎng)變壓器中性點接地的數(shù)目和位置不變的條件下，當系統(tǒng)運行方式變化時，零序電流變化較小，因此，零序電流速斷保護的保護*圍長而穩(wěn)定。而相間短路電流速斷保護，受系統(tǒng)運行方式變化的影響較大。(6)采用了零序電流保護后，相間短路的電流保護就可以采用兩相星形接線方式，并可和零序電流保護合用一組電流互感器，又能滿足技術(shù)要求，而且接線也簡單。應該指出，在110KV及以上電壓系統(tǒng)中，單相接地短路故障約占全部故障的80%~90%，而其它類型的故障，也往往是由單相接地發(fā)展起來的。所以，采用專門的零序電流保護就有其更重要的意義。因而，在大接地電流系統(tǒng)中，零序電流保護獲得廣泛的應用。但是，零序電流保護也存在一些缺點，主要表現(xiàn)在以下兩方面：①于短線路或運行方式變化很大的電網(wǎng)，零序電流保護往往難于滿足系統(tǒng)運行所提出的要求，如保護*圍不夠穩(wěn)定或由于運行方式的改變需要新整定零序電流保護。②220KV及以上電壓的電力系統(tǒng)，由于單相重合閘的廣泛應用，影響了零序電流保護的正確工作，這時必須增大保護的起動值，或采取措施使保護退出工作，待全相運行后再投入。第八章發(fā)電機-變壓器組變壓器保護配置8.1發(fā)電機-變壓器組保護配置（1）差動保護發(fā)電機定子繞組相間短路是一種嚴重的故障，為防止其危害，要裝設縱聯(lián)差動保護。（2）發(fā)電機定子匝間短路保護大型發(fā)電機由于額定電流大，定子繞組每相都由兩個或以上的并聯(lián)支路組成。同一支路或同相不同支路繞組之間的短路稱為匝間短路。發(fā)電機在正常運行中，定子繞組由于電暈腐蝕，長期受熱，機械振動以及機械磨損等因素的影響，匝間絕緣將會逐步劣化。發(fā)生匝間短路后，在匝間電勢的作用下，短路繞組內(nèi)將形成很大的短路環(huán)流，其值甚至超過機端三相短路電流，因此定子繞組匝間短路是發(fā)電機不容忽視的一種嚴重故障形式。（3）發(fā)電機定子繞組的接地保護發(fā)電機發(fā)生單相接地故障的危害，主要表現(xiàn)在故障點的電弧將燒傷鐵芯并進一步擴大定子繞組的損壞*圍。同時繞組發(fā)生一點接地后，如未能及時發(fā)現(xiàn)，則當繞組再發(fā)生另一點接地時，就會造成匝間或相間故障，使發(fā)電機定子遭受更嚴重的損壞。（4）主變零序保護大型電力變壓器高壓側(cè)所連接的都是中性點直接接地的高壓電力系統(tǒng)，配置于變壓器高壓側(cè)的零序保護，是用來作為變壓器、相鄰母線及輸電線路的單相接地故障的后備保護。（5）低阻抗保護低阻抗保護用于防護發(fā)電機及變壓器內(nèi)部相間短路，作為發(fā)變組差動保護的后備，并兼作220KV母線短路的近后備以及220KV輸電線路的遠后備。（6）對稱過負荷保護當發(fā)電機差動保護*圍外部故障，而故障元件的保護拒動時，為了能可靠切除故障，在發(fā)電機上應裝設過負荷保護。同時也作為發(fā)電機差動保護的后備。（7）不對稱過負荷保護不對稱過負荷保護不僅作為發(fā)電機相間短路的后備，而且是大型發(fā)電機反應轉(zhuǎn)子表層過熱的主保護。電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路或三相負荷不平衡時，定子繞組將流過負序電流，建立起相對轉(zhuǎn)子兩倍轉(zhuǎn)速的負序磁場。在轉(zhuǎn)子表層感應出數(shù)值很大的100Hz電流，引起轉(zhuǎn)子表層過熱、局部灼傷，甚至造成護環(huán)受熱松脫。此外，產(chǎn)生的100Hz交變電磁轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)子大軸和定子機座上，將引起機組振動。對于大型汽輪發(fā)電機，由于熱容量相對較小，所以發(fā)熱條件是決定機組承受負序電流能力的主要依據(jù)。（8）發(fā)電機失磁保護發(fā)電機失磁指的是勵磁電流突然消失或下降到靜態(tài)極限所對應的勵磁電流以下（即部分失磁）。失磁的原因主要有：轉(zhuǎn)子繞組短路、勵磁回路開路、勵磁系統(tǒng)故障、滅磁開關(guān)誤跳閘以及誤操作等。（9）發(fā)電機過電壓保護大型機組由于自動電壓調(diào)節(jié)器故障或功頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)反應遲緩，在滿載下突然甩負荷后，出現(xiàn)危及絕緣安全的過電壓是比較常見的現(xiàn)象。過電壓是造成發(fā)電機或變壓器過勵磁的原因之一，因此過電壓保護尚具有不完全的過勵磁保護的功能。（8）過勵磁保護引起發(fā)變組中主變過勵磁的原因有：1）發(fā)電機在低速下預熱或啟動過程中轉(zhuǎn)速尚未上升到額定值時，誤加勵磁并升壓到額定值，即因頻率較低而導致過勵磁。2）發(fā)電機并列過程中，誤加較大勵磁，使變壓器電壓超過額定值而導致過勵磁。3）機組停運轉(zhuǎn)速下降時，若滅磁開關(guān)未跳，而電壓自動調(diào)節(jié)器（AVR）仍作用調(diào)壓，而導致過勵磁。4）機組突然甩負荷時，由于電壓自動調(diào)節(jié)器（AVR）調(diào)整慣性，特別當其失靈或停運時，則由于頻率升高趕不上電壓急劇升高而導致過勵磁。（9）逆功率保護汽輪發(fā)電機由于機爐保護動作或調(diào)速系統(tǒng)故障，可能會出現(xiàn)主汽門突然關(guān)閉的情況，此后隨著汽輪機動能的消失，發(fā)電機將迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱訖C運行，即由向系統(tǒng)輸出有功功率變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收有功功率，此即為逆功率。（10）發(fā)電機失步保護發(fā)電機或機組群在受到大的擾動時（如相鄰設備短路故障延時切除或相鄰大型機組發(fā)生低勵故障），并與系統(tǒng)或與系統(tǒng)其余部分電勢間相角的搖擺可能會不斷擴大，以致超過180°進入異步運行狀態(tài)，即為失步，或稱不穩(wěn)定振蕩。8.2本電網(wǎng)發(fā)電機-變壓器組保護類型本電網(wǎng)中發(fā)變組應該裝設差動保護、瓦斯保護、失磁保護、轉(zhuǎn)子一點接地保護、定子單相接地保護、過電壓保護、過負荷保護等。第九章變壓器保護方式配置與整定計算9.1變壓器保護方式配置9.1.1110-220kV中變壓器保護方式配置（一）主保護配置（1）比率制動式差動保護。中、低壓變電所主變?nèi)萘坎粫艽螅ǔ２捎枚沃C波閉鎖原理的比率制動式差動保護。（2）差動速斷保護；（3）本體主保護。本體重瓦斯、有載調(diào)壓重瓦斯和壓力釋放。（二）后備保護配置主變后備保護均按側(cè)配置，各側(cè)后備保護之間、各側(cè)后備保護與主保護之間的軟件硬件均相互獨立。1、小電流接地系統(tǒng)變壓器后備保護的配置：（1）復合電壓閉鎖方向過流保護；（2）過負荷保護；（3）主變過溫告警（或跳閘）；（4）TV斷線告警或閉鎖保護。2、大電流接地系統(tǒng)變壓器后備保護的配置對于高壓側(cè)中性點接地的變壓器，除復合電壓閉鎖方向過電流保護、過負荷保護、冷控失電，過溫保護、TV斷線告警或閉鎖保護之外，還應該考慮設置接地保護。通常針對以下三種接地方式配置不同的保護：（1）中性點直接接地運行，配置二段式零序過流保護；（2）中性點可能接地或不接地運行，配置一段兩時限零序無流閉鎖零序過壓保護；（3）中性點經(jīng)放電間隙接地運行，配置一套兩時限式間隙零序過流保護。對于雙卷變壓器，后備保護可以只配置一套，裝于降壓變的高壓側(cè)（或升壓變的低壓側(cè)）；對于三卷變壓器，后備保護可以配置兩套：一套裝于高壓側(cè)作為變壓器本身的后備保護，另一套裝于中壓或低壓的電源一側(cè)，并只作為相鄰元件的近后備保護，而不作為變壓器本身的后備保護。因為一般變壓器均裝有瓦斯保護和一套主保護，再有一套高壓側(cè)（即主電源側(cè)）的后備保護就足夠了。9.1.2變壓器的零序保護主變零序保護適用于110kV及以上電壓等級的變壓器。由主變零序電流、零序電壓、間隙零序電流元件構(gòu)成，根據(jù)不同的主變接地方式分別設置如下三種保護形式：中性點直接接地保護方式、中性點不直接接地保護方式、中性點經(jīng)間隙接地的保護方式。（1）中性點直接接地保護方式變壓器中性點直接接地的零序保護方式一般是由兩段式的零序電流構(gòu)成，可選擇經(jīng)或者不經(jīng)零序電壓閉所。兩段的時限可分別設置，一般I段時限跳母聯(lián)斷路器或者跳三繞組變壓器中壓側(cè)有電源線路；II段跳本側(cè)或者全部跳開斷路器。需要注意的是，目前微機保護均不采用零序過流時跳另一臺不接地變壓器的方式，以避免兩臺主變的后備保護相互聯(lián)系造成的接地混亂，也可以避免變壓器中性點切換時因未切換保護壓板引起的誤動現(xiàn)象。（2）中性點不直接接地保護方式在發(fā)電廠或變電所有兩臺及以上變壓器并列運行時，為限制接地故障時的零序電流，通常只有一部分變壓器的中性點接地，另一部分變壓器的中性點不接地。變壓器中性點不接地的運行方式有時根據(jù)需要也可以切換為中性點接地的運行方式。此類變壓器需裝設零序無流閉鎖零序過電壓保護。中性點不接地運行時，不會出現(xiàn)I0，不閉鎖零序過壓保護。當中性點改接地運行時，發(fā)生接地故障時出現(xiàn)I0，即閉鎖零序過壓保護。中性點不直接接地保護方式時應注意零序電壓時限應要求大于零序過流I段的時限而小于零序II段的時限，這樣安排時限的目的是保證中性點不接地變壓器先跳閘，接地變壓器后跳閘。在發(fā)生接地故障時，零序過流I段先動作解列母聯(lián)，使兩臺主變分列運行。解列后如故障消失，則表明故障不在本變壓器保護*圍內(nèi)。解列后如故障仍存在，對中性點不接地變壓器可由零序電壓保護跳閘切除故障；對于中性點接地變壓器，由于仍有零序電流而閉鎖零序電壓保護，由零序II段跳閘，最終全部切除故障。（3）中性點經(jīng)放電間隙接地保護方式變壓器中性點經(jīng)放電間隙接地，對分級絕緣變壓器的中性點絕緣薄弱部分，可以起到過電壓保護的作用，尤其是對220kV以上電壓等級的變電所，斷路器有非全相跳、合閘的情況。非全相跳合閘時如出現(xiàn)系統(tǒng)失步，中性點與地之間電壓有可能升至兩倍的最高運行相電壓，這時零序電壓保護因有延時，將危害變壓器絕緣安全不能起到保護作用。為此，在變壓器裝設放電間隙作為過電壓保護。在放電間隙放電時，應避免放電時間過長。為此對于這種接地方式，應裝設專門的反應間隙放電的零序電流保護，其任務是及時切除變壓器，防止間隙長時間放電。間隙零序電流保護是由間隙零序過流和零序過壓元件按并聯(lián)邏輯方式構(gòu)成的。當系統(tǒng)接地故障時，如間隙放電，間隙零序過流元件動作，經(jīng)延時保護動作；若放電間隙不放電，則利用零序電壓元件動作實現(xiàn)零序保護。間隙零序電流保護時限也是I段兩時限方式，第一時限跳母聯(lián)開關(guān)，第二時限跳變壓器各側(cè)開關(guān)。但要注意，該保護對時間元件有要求：當發(fā)生間隙性弧光接地時，間隙保護用的時間元件不得"中途返回”（微機保護可采用累加計時方法），以保證間隙接地保護可靠動作。9.1.3T4、T5、T6變壓器的保護（1）T4為終端變壓器，可裝設變壓器從差保護、瓦斯保護和電流差動保護，由于T4變壓器中性點不接地，可采用中性點經(jīng)放電間隙接地保護。（2）T5 、T6為中間變壓器，可裝設變壓器從差保護、瓦斯保護和電流差動保護，對于中性點不接地的變壓器，可采用中性點經(jīng)放電間隙接地保護。9.2變壓器保護整定計算1、T4變壓器相間保護采用電流差動保護表9.1變壓器T4一次、二次回路電流計算參數(shù)數(shù)值名稱各側(cè)數(shù)值（A）110kV側(cè)10kV側(cè)變壓器一次額定電流（A）電流互感器接線方式Y(jié)△電流互感器一次側(cè)電流計算值電流互感器標準變比250/5=501500/5=300電流互感器二次側(cè)額定電流（1）躲過外部短路故障時的最大不平衡電流，整定式為：其中由變壓器參數(shù)可得：10kV變電所母線最大短路電流由系統(tǒng)和發(fā)電廠經(jīng)線路提供，系統(tǒng)等效阻抗去最小值，發(fā)電廠以最大方式運行，NM母線全部投入運行：于是（2）躲過變壓器最大的勵磁涌流，整定式為：（3）躲過電流互感器二次回路斷線引起的差電流，整定式為：按以上條件計算的動作電流取最大值，即校驗：取各種運行方式下最小差動電流，即電廠采用最小運行方式，且G3投入，系統(tǒng)取最大等效電阻，線路NM只投入一條線于是有檢驗符合要求2、變壓器T4接地的保護采用間隙保護間隙零序過壓的定值要整定為180V,主要應該是由主變中性點的絕緣水平和該系統(tǒng)中的電力設備的絕緣水平?jīng)Q定的。當電壓超過此值時對主變中性點絕緣構(gòu)成嚴重威脅，應該盡快跳開主變，但是為了躲過雷電過電壓和一些操作過電壓的影響，所以取動作時間為0.5s，以防止誤動作。按照《DL∕T_584-2007_3～110kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程》中規(guī)定"110kV變壓器中性點放電間隙零序電流保護的一次電流定值一般可整定為40～100A，保護動作后帶0.3-0.5s延時跳變壓器各側(cè)斷路器。結(jié)束語本次設計是針對與110KV電網(wǎng)在不同運行方式以及短路故障類型的情況下進行的分析計算和整定的。通過具體的短路電流的計算發(fā)現(xiàn)電流的三段式保護不能滿足要求，故根據(jù)本次設計的實際要求，以及繼電保護"四性”的總要求故采用了反應相間短路的距離保護和反應接地故障的零序電流三段式保護。由于本次設計涉及到不同運行方式下的不同類型的短路電流的計算，這對本次設計增加了難度。在進行設計時首先要將各元件參數(shù)標準化，而后對每一個保護線路未端短路時進行三相短路電流的計算，二相短路電流的計算及零序電流的計算。在整定時對每一個保護分別進行零序電流保護的整定和距離保護阻抗的整定，并且對其進行靈敏度較驗。通過這次設計，在獲得知識之余，還加強了個人的獨立提出問題、思考問題、解決問題能力，從中得到了不少的收獲和心得。在思想方面上更加成熟，個人能力有進一步發(fā)展，本次課程設計使本人對自己所學專業(yè)知識有了新了、更深層次的認識。在這次設計中，我深深體會到理論知識的重要性，只有牢固掌握所學的知識，才能更好的應用到實踐中去。這次設計提高了我們思考問題、解決問題的能力，它使我們的思維更加縝密，這將對我們今后的學習、工作大有裨益。此次課程設計能順利的完成與同學和老師的幫助是分不開的，在對*些知識模棱兩可的情況下，多虧有同學的熱心幫助才可以度過難關(guān)；更與老師的悉心教導分不開，在有解不開的難題時，多虧老師們的耐心指導才使設計能順利進行。參考文獻賀家李等.電力系統(tǒng)繼電保護(第三版)[M].：中國電力，2000*保會尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護[M].：中國電力，2005何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析上、下冊[M].:華中科技大學，2002尹項根，曾克娥.電力系統(tǒng)繼電保護原理與應用上冊[M].:華中科技大學，2001陳德樹.計算機繼電保護原理與技術(shù)[M].:中國水利,1992孫國凱，霍利民.電力系統(tǒng)繼電保護原理[M].:中國水利，2002繼電保護技術(shù)規(guī)程GB14285-2006.DL∕T_584-2007_3～110kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程李冰國電南自培訓教材：主設備保護的整定計算．繼電保護運行整定中計算分支系數(shù)的快速方法.繼電器《Relay》.2004,21(1).21-27計算書第一部分：短路計算1、距保護1的15%處短路，最小運行方式①發(fā)電機G3退出；②MN線路投入一段；③ZS取最大值（1）正序網(wǎng)絡：正序簡化網(wǎng)絡1ZGT=ZGT.1//ZGT.2=(0.25+0.175)//(0.25+0.175)=0.2125正序簡化網(wǎng)絡2Z1=ZGT+15%ZMN=0.2125+0.15*0.1815=0.2397Z2=ZS+75%ZMN=0.45+0.75*0.1815=0.5861正序等效阻抗：Z(1)=Z1//Z2=0.2397//0.5861=0.1701（2）零序網(wǎng)絡：零序簡化網(wǎng)絡1ZT=ZT.1=0.14Z1=ZMP+ZT5=0.3629+0.2667=0.6296零序簡化網(wǎng)絡2Z2=ZT+15%ZMN=0.14+0.15*0.6352=0.2397Z3=ZS//Z1+75%ZMN=0.32//0.6296+0.75*0.6352=0.6886零序等效阻抗：Z(0)=Z2//Z3=0.2125//0.6886=0.1624由計算可知：當采用單相接地短路取得最小零序電流有名值：I=0.5020*5.9670=2.9954(kA)由零序簡化網(wǎng)絡2可知，流過保護1的電流為有名值：I=0.5020*4.4285=2.2231(kA)2、距保護2的15%處短路，最小運行方式①發(fā)電機G3退出；②MN線路投入一段；③ZS取最大值（1）正序網(wǎng)絡：正序簡化網(wǎng)絡1ZGT=ZGT.1//ZGT.2=(0.25+0.175)//(0.25+0.175)=0.2125正序簡化網(wǎng)絡2Z1=ZGT+75%ZMN=0.2125+0.75*0.1815=0.3486Z2=ZS+15%ZMN=0.45+0.15*0.1815=0.4772正序等效阻抗：Z(1)=Z1//Z2=0.3486//0.4772=0.2014（2）零序網(wǎng)絡：零序簡化網(wǎng)絡1ZT=ZT.1=0.14Z1=ZMP+ZT5=0.3629+0.2667=0.6296零序簡化網(wǎng)絡2Z2=ZT+75%ZMN=0.14+0.75*0.6352=0.2397Z3=ZS//Z1+15%ZMN=0.32//0.6296+0.15*0.6352=0.3074零序等效阻抗：Z(0)=Z2//Z3=0.2397//0.3074=0.1347由計算可知：當采用單相接地短路取得最小零序電流有名值：I=0.5020*5.5814=2.8019(kA)由零序簡化網(wǎng)絡2可知，流過保護2的電流為有名值：I=0.5020*2.4454=1.2276(kA)3、距保護5的15%處短路，最小運行方式①發(fā)電機G3退出；②MN線路投入一段；③ZS取最大值（1）正序網(wǎng)絡：正序簡化網(wǎng)絡1ZGT=ZGT.1//ZGT.2=(0.25+0.175)//(0.25+0.175)=0.2125正序簡化網(wǎng)絡2Z1=ZGT+ZMN=0.2125+0.1815=0.394正序等效阻抗：Z(1)=Z1//Zs+15%ZMP=0.394//0.45+0.15*0.121=0.2282（2）零序網(wǎng)絡：零序簡化網(wǎng)絡1ZT=ZT.1=0.14零序簡化網(wǎng)絡2Z1=ZT+ZMN=0.14+0.6352=0.7752零序等效阻抗：Z(0)=ZS//Z1+15%ZMP=0.32//0.7752+0.15*0.3629=0.2809由計算可知：當采用兩相接地短路取得最小零序電流有名值：I=0.5020*3.7975=1.9063(kA)由零序簡化網(wǎng)絡2可知，流過保護5的電流為4、變電所1短路，最小運行方式①發(fā)電機G3退出；②MN線路投入兩段；③ZS取最大值（1）正序網(wǎng)絡：正序簡化網(wǎng)絡1ZGT=ZGT.1//ZGT.2=(0.25+0.175)//(0.25+0.175)=0.2125正序簡化網(wǎng)絡2Z1=(ZGT+0.5ZMN)//ZS=(0.2125+0.5*0.1815)//0.45=0.1812正序等效阻抗：Z(1)=Z1+ZT4=0.1812+0.54=0.7212（2）零序網(wǎng)絡：零序簡化網(wǎng)絡1ZT=ZT.1=0.14Z1=ZMP+ZT5=0.3629+0.2667=0.6296零序簡化網(wǎng)絡2Z2=(ZT+0.5ZMN)//ZS//Z1=(0.14+0.5*0.6352)//0.32//0.6296=0.1450零序等效阻抗：Z(0)=Z2+ZT4=0.1450+0.4560=0.601由計算可知：當采用單相接地短路取得最小零序電流有名值：I=0.5020*1.4681=0.7370(kA)由零序簡化網(wǎng)絡1可知，流過保護1的電流為有名值：I=0.5020*2.4454=0.2335(kA)5、變電所2短路，最小運行方式①發(fā)電機G3退出；②MN線路投入一段；③ZS取最大值④T6退出（1）正序網(wǎng)絡：正序簡化網(wǎng)絡1ZGT=ZGT.1//ZGT.2=(0.25+0.175)//(0.25+0.175)=0.2125正序簡化網(wǎng)絡2Z1=(ZT+ZMN)//ZS=(0.2125+0.1815)//0.45=0.2101正序等效阻抗：Z(1)=Z1+ZMP+ZT5=0.2101+0.1210+0.3333=0.6644（2）零序網(wǎng)絡：零序簡化網(wǎng)絡1ZT=ZT.1=0.14零序簡化網(wǎng)絡2Z1=(ZT+ZMN)//ZS=(0.14+0.6352)//0.32=0.2265零序等效阻抗：Z(0)=Z1+ZMP+ZT5=0.2265+0.3629+0.2667=0.8561由計算可知：當采用兩相接地短路取得最小零序電流有名值：I=0.5020*1.2623=0.6337(kA)