电网线路保护设计概述

1、 目录引言11 设计资料分析与参数计算22 系统运行方式和变压器中性点接地方式确实定42.1发电机、变压器运行变化限度的选择原那么42.2 中性点直接接地系统中变压器中性点接地的选择原那么42.3线路运行变化限度的选择52.4流过短路的最大、最小短路电流计算方式的选择52.5选取流过保护最大负荷电流的方法53 短路电流计算63.1、流经保护2的短路计算63.1.1、流经保护2的最大运行方式63.1.2、流经保护2的最小运行方式93.2、流经保护3的短路计算113.2.1、流经保护3的最大运行方式113.2.2、流经保护3的最小运行方式133.3、流经保护4的短路计算153.3.1、流经保护4的

2、最大运行方式153.3.2、流经保护4的最小运行方式173.4、流经保护5的短路计算193.4.1、流经保护5的最大运行方式193.4.2、流经保护5的最小运行方式213.5、短路计算表234、电流保护整定计算244.1、对各保护1、2电流速断保护电流段的整定计算244.1.1、保护1躲开下一条线路出口处的短路时的起动电流244.1.2、电流速断保护的保护范围灵敏度校验244.2、对保护2、3、4、5进行电流速断保护电流段的整定计算265、输电线路的距离保护285.1、概述285.2、计算最大负荷电流285.1、保护2的距离保护计算295.1.1、距离段整定295.1.2、距离段整定295.1

3、.3、距离段整定305.2、保护3的距离保护计算325.2.2、距离段整定325.2.3、距离III段整定325.3、保护4的距离保护计算335.3.1、距离段整定335.3.2、距离段整定345.3.3、距离段整定355.4、保护5的距离保护计算375.4.1、距离段整定375.4.2、距离段整定375.4.3、距离III段整定385.5、距离保护整定值表396、继电保护零序电流保护的整定计算和校验406.1、零序电流保护整定计算406.1.1、各保护最大零序电流值406.1.2、零序电流保护2整定406.1.3、零序电流保护3整定406.1.4、零序电流保护4整定416.1.5、零序电流保

4、护5整定416.1.6、各保护零序电流整定表427 综合评价437.1电流保护的综合评价437.2 距离保护的综合评价437.3零序电流保护的评价43结束语44参考文献45附录46 可修改 欢送下载 精品 Word引言人类社会是不断开展向前的，不同时期的人在不同时期的需求，但不管时代怎么变化，人的需求都遵循一个总的规律，那就是都是实现更高的效率和更便捷、保质的生产。如今我们这个时代，绝大局部领域的生产活动，都离不开电的使用，于是便产生了对电的更深入、更高效利用的新的需求，电力系统不断的飞速开展，同时对继电保护也有了更高的要求。继电保护40多年的开展史中，其开展经历了四个历史阶段，分别是：继电保

5、护萌芽时期，晶体管继电保护，集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护 。期间，电子技术，计算机技术和通信技术的飞速开展为继电保护的开展提供了更强大的动力，继电保护未来的趋势是必定是更加计算机化，网络化，智能化。继电保护的开展不会与时代脱节，而是会与时代共同进步，共同辉煌。电力系统的运行过程中，电气元件的正常工作遭到破坏，但没有故障发生，这种情况属于不正常运行状态。电力系统的最常见最危险的故障就是各种形式的短路。而电力系统的不正常情况有过负荷、过电压、电力系统震荡等。继电保护的任务就是在系统运行过程中发生故障和出现不正常现象时，能自动、迅速、有选择性可靠的发出跳闸命令将故障切除或发出各种相应

6、的信号从而减少故障或者不正常现象所造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统的稳定运行。本次设计是对扶沟的电力系统110KV电网线路保护设计，是我们大四学生对电力系统继电保护的初步的理论实践和对知识的检验探索。1 设计资料分析与参数计算电力系统设备参数表取SB=100MV·A, VB= Vav本设计所选取的的发电机型号：G1G4额定容量为12 MW的汽轮机，所采用型号为QF122G5额定容量为25 MW的汽轮机，所采用型号为QF252,具体参见下表1.1表1.1发电机型号及参数编号发电机型号额定容量功率因数额定电压EXXDG1G4QF2-12-212MW0.86.3KV1.08

7、0.1221G5QF2-25-225MW0.86.3KV1.080.1222：=44×0.4=17.6， = =3×0.133=0.399：=52×0.4=20.8， = =3×0.157=0.471：=35×0.4=14， = =3×0.106=0.318：=58×0.4=23.2， = =3×0.175=0.525 : ， ， ： ， ， : : 经计算得以下电力系统设备参数表1.2。表1.2 电力系统设备参数表正序阻抗有名值/正序阻抗标幺值负序阻抗标幺值零序阻抗标幺值L117.60.1330.1330.399

8、L220.80.1570.1570.471L3140.1060.1060.318L423.20.1750.1750.525T1T244.080.330.33T744.080.330.33T3T692.580.70.7发电机最小阻抗最大阻抗G1G40.8140.993G50.3930.4932 系统运行方式和变压器中性点接地方式确实定2.1发电机、变压器运行变化限度的选择原那么l 一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，即一台机组在检修中另一台机组又出现故障；当有三台以上机组时，那么应选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。l 一个厂、站的母线上无论接有几台变压器，一般应考虑其中最大的一台停

9、用。因变压器运行可靠性较高，检修与故障出现的几率很小。但对于发电机变压器组来说，应服从发电机的投停变化。2.2 中性点直接接地系统中变压器中性点接地的选择原那么l 发电厂及变电所低压侧有电源的变压器，中性点均应接地运行，以防出现不接地系统的工频过电压状态。如事前确定不能接地运行，那么应采取其他防止工频过电压的措施。l 自耦型和有绝缘要求的其他型变压器，其中性点必须接地运行。l 上的变压器，以不接地运行为宜。当T接变压器低压侧有源时，那么应采取防止工频过电压的措施。l 过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后再断开。这种情况不按接地运行考虑。所以本次设计中，在发电机低压侧的发电机变压

10、器T1T2，T7其中各有一台中性点接地。线路上的变压器T3T6不用中性点接地。2.3线路运行变化限度的选择l 母线上有多条线路，一般应考虑一条线路检修，另一条线路又遇故障的方式。l 双回线一般不考虑同时停用。l 相隔一个厂、站的线路必要时，可考虑与上述1的条件重叠。2.4流过短路的最大、最小短路电流计算方式的选择l 相间保护。对单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大短路电流出现在最大运行方式下，即选择所有机组、变压器、线路全部投入运行的方式。而最小短路电流，那么出现在最小运行方式下。对于双侧电源的网络，一般当取Z1=Z2时与对侧电源的运行变化无关，可按单侧电源的方法选择。对于环状网络中的线路，流

11、过保护的最大短路电流应选开环运行方式，开环点应选在所整定保护线路的相邻下一级线路上。而对于最小短路电流，那么应选闭环运行方式。同时，再合理地停用该保护背后的机组、变压器及线路。l 零序电流保护。对于单侧电源的辐射网络，流过保护的最大零序电流与最小零序电流，其选择方法可参照1中所述。只是要注意变压器接线点的变化。对于双侧电源的网路及环状网路，同样参照1中所述。其重点也是考虑变压器接线点的变化。2.5选取流过保护最大负荷电流的方法按负荷电流整定的保护，需要考虑各种运行方式变化时出现的最大负荷电流考虑到以下的运行变化：备用电源自投引起的负荷增加;并联运行线路的减少，负荷转移;环状网路的开环运行，负荷

12、转移;对于双侧电源的线路，当一侧电源突切除发电机，引起另一侧负荷增加。3 短路电流计算将系统的正序、负序阻抗图画出如图3.1：图3.1 正负序阻抗图3.1、流经保护2的短路计算3.1.1、流经保护2的最大运行方式经以上最大运行方式原那么的分析，当点短路时，开环点在上，流经保护2的短路电流最大。由以上分析得以下各图。1最大运行方式正、负序阻抗见图3.2：由图得： 图3.2 点开环运行方式正负序阻抗 侧： ，所以在最大运行方式下点短路时流经保护2的三相短路电流为：2零序阻抗，电路图如下：图3.3 点开环运行零序阻抗图 单相短路接地零序电流为两相短路接地零序电流为3.1.2、流经保护2的最小运行方式

13、1最小运行方式正负序阻抗图见图3.4：图3.4 点闭环运行正负序阻抗由图得: 所以在最小运行方式下点短路时流经保护2的两相短路电流为：2零序阻抗图为：图3.5 点闭环运行零序阻抗 通过星网变换求得:单相短路接地零序电流为：两相短路接地零序电流为： 3.2、流经保护3的短路计算 3.2.1、流经保护3的最大运行方式1经以上最大运行方式原那么的分析，当点短路时，开环点在上，流经保护3的短路电流最大。由以上分析得以下各图。最大运行方式正负序阻抗图见图3.6： 图3.6 点开环运行正负序阻抗由图得： 所以在最大运行方式下点短路时流经保护3的三相短路电流为：2零序阻抗，电路图如下：图3.7 点开环运行零

14、序阻抗单相短路接地零序电流为两相短路接地零序电流为3.2.2、流经保护3的最小运行方式 1经以上最小运行方式原那么的分析得最小运行方式正负序阻抗图见图3.8：图3.8 点闭环运行方式正负序阻抗由图得：所以在最小运行方式下点短路时流经保护3的两相短路电流为：2零序阻抗，电路图如下：图3.9 点闭环运行方式零序序阻抗所以 单相短路接地零序电流为：两相短路接地零序电流为：3.3、流经保护4的短路计算 3.3.1、流经保护4的最大运行方式1经以上最大运行方式原那么的分析，当点短路时，开环点在上，流经保护4的短路电流最大。由以上分析得以下各图。最大运行方式正负序阻抗图见图3.10： 图3.10 点开环运

15、行正负序阻抗由图得： 所以在最大运行方式下点短路时流经保护4的三相短路电流为：2零序阻抗，电路图如下：图3.11 点开环运行零序阻抗单相短路接地零序电流为两相短路接地零序电流为3.3.2、流经保护4的最小运行方式 1经以上最小运行方式原那么的分析得最小运行方式正负序阻抗图见图3.12：图3.12 点闭环运行方式正负序阻抗由图得：所以在最小运行方式下点短路时流经保护4的两相短路电流为：2零序阻抗，电路图如下：图3.13 点闭环运行方式零序序阻抗所以 单相短路接地零序电流为：两相短路接地零序电流为：3.4、流经保护5的短路计算 3.4.1、流经保护5的最大运行方式1经以上最大运行方式原那么的分析，

16、当点短路时，开环点在上，流经保护5的短路电流最大。由以上分析得以下各图。最大运行方式正负序阻抗图见图3.14： 图3.14 点开环运行正负序阻抗由图得： 所以在最大运行方式下点短路时流经保护5的三相短路电流为：2零序阻抗，电路图如下：图3.15 点开环运行零序阻抗单相短路接地零序电流为两相短路接地零序电流为3.4.2、流经保护5的最小运行方式 1经以上最小运行方式原那么的分析得最小运行方式正负序阻抗图见图3.16：图3.16 点闭环运行方式正负序阻抗由图得：所以在最小运行方式下点短路时流经保护3的两相短路电流为：2零序阻抗，电路图如下：图3.17 点闭环运行方式零序序阻抗所以 单相短路接地零序

17、电流为：两相短路接地零序电流为：3.5、短路计算表计算流经保护各短路点最大运行方式下的开环点，如表3.1表3.1流经保护各短路点最大运行方式下的开环点d1d2d3d4d5d6d7d8开环点L2L1L3L2L1L3-保护点16324587流经保护各短路点的短路计算如表3.2：表3.2 流经保护各短路点的短路计算短路点最大运行方式最小运行方式xff(1)Eeqxff(2)If (3)(KA)xff(1)Eeqxff(2)If (2)(KA)d10.4751.0800.4751.1400.8151.0800.8150.576d21.0041.0801.0040.5401.1291.0801.1290

18、.305d31.1881.0801.1880.4560.9741.0800.9740.482d40.5021.0800.5021.0800.8251.0800.8250.569d50.6711.0800.6710.8070.8151.0800.8150.576d60.4671.0800.4671.1600.9921.0800.9920.473d71.4351.0801.4350.3781.4351.0801.4350.239d80.6211.0800.6210.8731.2021.0801.2020.286表3.3 流经保护各短路点的零序电流短路点最大运行方式最小运行方式d10.3780.37

19、60.1810.204d20.1700.1620.1190.120d30.1800.2210.2130.179d40.3540.3470.2480.271d50.2670.2650.2430.269d60.3460.3120.2100.249d70.1610.2220.1180.163d80.3270.3720.0960.0864、电流保护整定计算4.1、对各保护1、2电流速断保护电流段的整定计算4.1.1、保护1躲开下一条线路出口处的短路时的起动电流 可靠系数保护点的电流速断保护的起动电流如表4.1：表4.1各保护的电流速断保护的起动电流保护1保护2保护3保护4保护5保护6保护7保护81.4

20、941.3870.5901.0791.5500.6951.0670.7754.1.2、电流速断保护的保护范围灵敏度校验1对保护2进行保护范围灵敏度校验: 满足要求（2） 对保护3进行保护范围灵敏度校验: 可能有误动3对保护4进行保护范围灵敏度校验: 满足要求（4） 对保护5进行保护范围灵敏度校验: 不满足要求4.2、对保护2、3、4、5进行电流速断保护电流段的整定计算1保护2电流段的起动电流为：灵敏度校验为： 灵敏度不符合要求2保护3电流段的起动电流为：灵敏度校验为： 灵敏度不符合要求3保护4电流段的起动电流为：灵敏度校验为： 灵敏度不符合要求4保护5电流段的起动电流为：灵敏度校验为： 灵敏度

21、不符合要求5对其他各保护进行电流段灵敏度校验，不符合要求，其数值如表4.2所示：表5.4 电流保护各段整定值整定值保护点11.36801.0650.50.5293.021.28000.6790.50.5293.030.54501.5170.50.5293.540.61700.6930.50.2643.550.99600.6000.50.2642.560.64801.4260.50.5293.071.05000.4990.50.2641.080.45400.7130.50.2643.05、输电线路的距离保护5.1、概述电流电压保护的主要优点是简单、可靠、经济，但是，随着电力工业的开展，电力系统出

22、现了一些新的特点：容量大、电压高、距离远、负荷重、网络复杂、参数变化范围大、运行稳定性要求高等，致使它们难以满足电网对保护的要求。对于110KV及以上电压等级的复杂网，线路保护采用距离保护。所谓距离保护，就是反响故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时间的一种保护装置。故障点距保护安装处越近，保护的动作时间就越短；故障点距保护安装处越远，保护的动作时间就越长，从而保证动作的选择性。测量故障点至保护安装处的距离，实际上就是用阻抗继电器测量故障点之保护安装处的阻抗。因此距离保护又叫阻抗保护。5.2、计算最大负荷电流每一条线路上流过的最大负荷电流的计算母线上流过的最大负荷电流为变压器上的

23、额定电流因为，可以求得： ，即同理母线D上流过的电流为上流过的最大负荷电流计算：因为考虑上的电流最大，断开，母线上的电流全部由提供：断开，那么流过上的电流为比拟两个数据区取其中的最大值可得同理可以得到： 简化的发电机母线出口区电流，阻抗如下： 图5.1 简化的发电机母线出口区电流5.1、保护2的距离保护计算5.1.1、距离段整定 动作阻抗： 动作时间：5.1.2、距离段整定动作阻抗 ： a.与相邻线路L2的保护4的段配合当保护4的段末端发生短路时，分支系数为：b.按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定如图5.2所示：图5.2变压器低压侧短路时的等值电路当变压器低压侧发生短路时，分支系数为： 于是取

24、以上三个计算值中较小者为段整定值，即取灵敏性校验：按本线路末端短路求灵敏系数为 满足要求。动作延时，与相邻保护4的段配合，那么 5.1.3、距离段整定动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定 取，于是 灵敏性校验：a. 本线路末端短路时的灵敏系数为： 满足要求。b.相邻线路L2末端短路时：最大分支系数为： 满足要求。c.相邻变压器低压侧短路时：最大分支系数为： 于是 不满足要求 变压器增加近后备保护动作延时：变压器保护的动作时间为：有保护2的动作时间为： 取较长者： 5.2、保护3的距离保护计算5.2.1、距离段整定动作阻抗： 动作时间：5.2.2、距离段整定动作阻抗：与线路L2的保护4相配合：如图5

25、.8仅考虑的作用：图5.8与线路L2的保护4相配合保护3的第段最小分支系数：所以，灵敏系数校验： 满足要求。动作时间：5.2.3、距离III段整定 动作阻抗： 动作时间：灵敏度校验：1本段线路末段短路: 满足要求。2与相邻线路L2末端短路配合:图5.9与相邻线路L2末端短路配合保护3的第III段 不满足要求变压器增加近后备保护5.3、保护4的距离保护计算5.3.1、距离段整定动作阻抗：动作时间：5.3.2、距离段整定动作阻抗：1与线路的保护3相配合：图5.10 与线路L1的保护3相配合保护4的第段最小分支系数：2与相邻变压器的快速保护相配合：图5.11 与相邻变压器相配合时保护4的第段（3）

26、与线路的保护6相配合：图5.12 与线路的保护6相配合保护4的第段最小分支系数：故取以上中最小者，即灵敏度校验： 满足要求 动作时间：5.3.3、距离段整定动作阻抗： 所以 时间整定：灵敏度校验：1本线路末端短路时的灵敏系数为： 满足要求2做远后备保护时：与相邻线路相配合： 满足要求与相邻线路相配合： 满足要求与变压器相配合： 满足要求5.4、保护5的距离保护计算5.4.1、距离段整定动作阻抗： 动作时间： 5.4.2、距离段整定 动作阻抗：1与相邻线路的保护3相配合如图5.13：图5.13与相邻线路的保护3相配合保护5的第段2与相邻变压器相配合：如图5.14所示图5.14与相邻变压器相配合保

27、护5的第段由上图分析得： 3故取以上三个中最小者，即动作时间：灵敏系数校验： 满足要求5.4.3、距离III段整定动作阻抗：动作时间：灵敏度校验：1近后备保护时： 满足要求(2)作远备保护时：与相邻线路相配合： 满足要求与相邻变压器相配合 满足要求5.5、距离保护整定值表下面给出各保护的第一段，第二段，第三段的整定阻抗值如表5.5表5.5 距离保护各段整定值整定值保护点111.9027.00.5121.73.0215.6028.80.5135.83.0315.6039.50.5101.73.5416.3034.70.5254.33.5516.3029.20.5254.32.5611.9039.

28、40.5258.73.5719.7048.60.5258.73.5819.7027.50.5116.12.56、继电保护零序电流保护的整定计算和校验6.1、零序电流保护整定计算6.1.1、各保护最大零序电流值经上述短路计算可得各保护最大零序电流值，如下表6.1表6.1各保护最大零序电流值保护1保护2保护3保护4保护5保护6保护7保护80.3980.2710.1790.2690. 2490.2790.4380.5176.1.2、零序电流保护2整定（1） 零序电流保护：躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流即区外接地短路的最大三倍零序电流：2零序电流段保护：与下级线路零序电流

29、段配合：6.1.3、零序电流保护3整定（1） 零序电流保护：躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流即区外接地短路的最大三倍零序电流：2零序电流段保护：与下级线路零序电流段配合：6.1.4、零序电流保护4整定（1） 零序电流保护：躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流即区外接地短路的最大三倍零序电流：2零序电流段保护：与下级线路零序电流段配合：6.1.5、零序电流保护5整定（1） 零序电流保护：躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流即区外接地短路的最大三倍零序电流：2零序电流段保护：与下级线路零序电流段配合：6.1.6、各保护零序

30、电流整定表表5.6 各保护点的零序电流整定值保护零序I段零序II段零序III段起动电流动作时限(s)起动电流动作时限(s)起动电流动作时限(s)11.37501.4580.50.1033.021.44401.0390.50.3263.030.63400.9630.50.3263.541.48301.1530.50.2643.552.08100.4440.50.2642.560.62301.0120.50.0463.071.64501.1980.50.0831.081.71001.5060.50.0543.07 综合评价7.1电流保护的综合评价三段式电流保护的主要优点是简单,可靠,经济,并且一般

31、情况下都能较快的切除故障.但是一般用于35KV及以下的电压等级的电网中,对于容量大,电压高,或者结构复杂的网络,它难于满足电网对保护的要求.缺点是它的灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响,此外,它只在单侧电源电网中才有选择性.7.2 距离保护的综合评价能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求;阻抗继电器是同时反响电压的降低与电流的增大而动作的,因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度.其中一段保护根本上不受运行方式的影响,而二段 三段依旧受系统的运行方式变换的影响,但是比电流保护要小些,保护区域和灵敏度比拟稳定.但是依然有以下缺点:不能实现全线速动.对双侧电源线路,将有全长的30%-40%的第二段时限跳闸,这对稳定有较高要求的超高压远距离输电系统来说是不能接受的