继电保护课程设计——线路距离保护的设计Word文档下载推荐.doc

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3.2.1线路L2距离保护第Ⅰ段整定 6

3.2.2线路L2距离保护第Ⅱ段整定 7

3.2.3线路L2距离保护第Ⅲ段整定 8

3.3线路L3距离保护的整定与校验 8

3.3.1线路L3距离保护第Ⅰ段整定 8

3.3.2线路L3距离保护第Ⅱ段整定 9

3.3.3线路L3距离保护第Ⅲ段整定 10

4.继电保护设备选择 11

4.1互感器的选择 11

4.1.1电流互感器的选择 11

4.1.2电压互感器的选择 13

4.2继电器的选择 14

4.2.1按使用环境选型 14

4.2.2按输入信号不同确定继电器种类 14

4.2.3输入参量的选定 14

4.2.4根据负载情况选择继电器触点的种类和容量 15

5.二次展开图的绘制 15

5.1保护测量回路 15

5.1.1绝对值比较原理的实现 16

5.1.2相位比较原理的实现 16

5.2保护跳闸回路 17

5.2.1起动回路 18

5.2.2测量回路 18

5.2.3逻辑回路 18

6.对距离保护的评价 18

参考文献 20

1设计原始资料

1.1具体题目

如下图所示网络，系统参数为：

=115/kV,Ω、Ω、Ω,km、km,,,,线路阻抗0.4Ω/km，,,

试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计。

1.2完成内容

我们要完成的内容是实现对线路的距离保护。

距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。

2分析课题设计内容

2.1设计规程

在距离保护中应满足一下四个要求，即可靠性、选择性、速动性和灵敏性。

这几个之间，紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体电力系统运行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每个电力原件的继电保护。

充分发挥和利用继电保护的科学性、工程技术性，使继电保护为提高电力系统运行的安全性、稳定性和经济性发挥最大效能。

可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护性能的最根本要求。

所谓安全性，是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动作。

所谓信赖性，是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不发生拒绝动作。

安全性和信赖性主要取决于保护装置本身的制造质量、保护回路的连接和运行维护的水平。

一般而言，保护装置的组成原件质量越高、回路接线越简单，保护的工作就越可靠。

同时，正确的调试、整定，良好的运行维护以及丰富的运行经验，对于提高保护的可靠性具有重要作用。

继电保护的选择性是指保护装置动作时，在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限度的保证系统中无故障部分仍能继续安全运行。

它包含两种意思：

其一是只应有装在故障元件上的保护装置动作切除故障；

其二是要力争相邻原件的保护装置对它起后备保护作用。

继电保护的速动性是指尽可能快的切出故障，以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间，降低设备的损坏程度，提高电力系统并列运行的稳定性。

动作迅速而又能满足选择性要求的保护装置，一般结构都比较复杂，价格比较昂贵，对大量的中、低压电力原件，不一定都采用高速动作的保护。

对保护速动性要求的保护装置，一般结构都比较复杂，价格比较昂贵，对大量的中、低压电力原件的具体情况，经技术经济比较后确定。

继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的能力。

满足灵敏性要求的保护装置应该是在规定的保护范围内部故障时，在系统任意的运行条件下，无论短路点的位置、短路的类型如何以及短路点是否有过渡电阻，当发生短路时都能敏锐感觉、正确反应。

灵敏性通常用灵敏系数或灵敏度来衡量，增大灵敏度，增加了保护动作的信赖性，但有时与安全性相矛盾。

对各类保护的的灵敏系数的要求都作了具体规定，一般要求灵敏系数在1.2~2之间。

以上四个基本要求是评价和研究继电保护性能的基础，在它们之间，既有矛盾的一面，又要根据被保护原件在电力系统中的作用，使以上四个基本要求在所配置的保护中得到统一。

继电保护的科学研究、设计、制造和运行的大部分工作也是围绕如何处理好这四者的辩证统一关系进行的。

相同原理的保护装置在电力系统不同位置安装时如何配置相应的继电保护，才能最大限度地发挥被保护电力系统的运行效能，充分体现着继电保护工作的科学性和继电保护工程实践的技术性。

2.2保护配置

2.2.1主保护配置

距离保护的主保护是距离保护Ⅰ段和距离保护Ⅱ段。

图2.1网络接线图

（1）距离保护第Ⅰ段

距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，是保护本身的固有动作时间。

以保护2为例，其第Ⅰ段保护本应保护线路A-B全长，即保护范围为全长的100％，然而实际上却是不可能的，因为当线路B-C出口处短路时，保护2第Ⅰ段不应动作，为此，其启动阻抗的整定值必须躲开这一点短路时所测量到的阻抗,即<

.考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差，需引入可靠系数，（一般取0.8～0.85），则

=（0.8～0.85）（2-1）

同理对保护1的第Ⅰ段整定值应为

=（0.8～0.85）（2-2）

如此整定后，距离Ⅰ段就只能保护本线路全长的80％～85％，这是一个严重缺点。

为了切除本线路末端15％～20％范围以内的故障，就需设置距离保护第Ⅱ段。

（2）距离保护第Ⅱ段

距离Ⅱ段整定值的选择是类似于限时电流速断的，即应使其不超出下一条

线路距离Ⅰ段的保护范围，同时带有高出一个△t的时限，以保证选择性。

例如在图1-1单侧电源网咯中，当保护1第Ⅰ段末端短路时，保护2的测量阻抗为

=+（2-3）

引入可靠系数，保护2的启动阻抗为

=（+）=0.8［+（0.8～0.85）］（2-4）

距离Ⅰ段与Ⅱ段联合工作构成本线路的主保护。

2.2.2后备保护配置

距离保护第Ⅲ段

装设距离保护第Ⅲ段是为了作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为Ⅰ、Ⅱ段的后备保护。

对距离Ⅲ段整定值的考虑是与过电流保护相似的，其启动阻抗要按躲开正常运行时的最小负荷阻抗来选择，而动作时限应使其比距离Ⅲ段保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个△t。

3保护配合的整定

3.1线路L1距离保护的整定与校验

3.1.1线路L1距离保护第I段整定

（1）线路L1的I段的整定阻抗为

（3-1）

=1.2600.4

=28.8

式中—距离I段的整定阻抗；

—被保护线路L1的长度；

—被保护线路单位长度的阻抗；

—可靠系数；

（2）动作时间。

（第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间）。

3.1.2线路L1距离保护第II段整定

（1）与相邻线路距离保护I段相配合，线路L1的II段的整定阻抗为（3-2）

=1.15（600.4+3.524）

=124.2

式中—距离II段的整定阻抗；

—线路L1的阻抗；

—线路的I段整定阻抗，其值

=（3-3）

=1.2500.4

=24

—线路对线路L1的分支系数；

其求法如下:

图3.1等效电路图

//==9.6

=0.286

===3.5

（2）灵敏度校验

距离保护II段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。

考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足

满足要求

（3）动作时间，与相邻线路距离I段保护配合，则，

它能同时满足与相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求。

3.1.3线路L1距离保护第III段整定

（1）按与相邻下级线路距离保护II段配合时，线路L1的III段的整定阻抗为

（3-4）

=1.15（24+139.56）

=73.09

式中—距离III段的整定阻抗；

—可靠系数；

—线路L1的阻抗；

—线路对线路的分支系数，单线系时，其值为1。

—线路的II段整定阻抗，其值为

=（3-5）

=39.56

式中，为线路的I段整定阻抗。

距离保护III段，即作为本线路I、II段保护的近后备保护，又作为相邻下级线路的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。

作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为

满足要求。

作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为

满足要求。

3.2线路L2距离保护的整定与校验

3.2.1线路L2距离保护第I段整定

（1）线路L2的I段的整定阻抗为

（3-6）

=1.2600.4

=28.8

—被保护线路L2的长度；

（第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间）。

3.2.2线路L2距离保护第II段整定

（1）与相邻线路距离保护I段相配合，线路L2的II段的整定阻抗为

（3-7）

=124.2

式中—距离II段的整定阻抗；

—线路L2的阻抗；

=（3-8）

=1.2500.4

=24。

—线路对线路L2的分支系数,其大小与线路对线路L1的分支系数大小相同，为3.5。

（求法同上）

距离保护II段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。

考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足

满足要求。

它能同时满足与相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求。

3.2.3线路L2距离保护第III段整定

（1）按与相邻下级线路距离保护II段配合时，线路L2的III段的整定阻抗为

（3-9）

=1.15（24+139.56）

—线路L2的阻抗；

—线路的II段整定阻抗，其值为

=（3-10）

=39.56

作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为

满足要求。

作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为

满足要求。

3.3线路L3距离保护的整定与校验

3.3.1线路L3距离保护第I段整定

（1）线路L3的I段的整定阻抗为

（3-11）

=1.2400.4

=19.2

—被保护线路L3的长度；

3.3.2线路L3距离保护第II段整定

（1）与相邻线路距离保护I段相配合，线路L3的II段的整定阻抗为

（3-12）

=1.15（400.4+2.324）

=81.88

—线路L3的阻抗；

=（3-13）

=1.2500.4

—线路对线路L3的分支系数；

图3.2等效电路图

//==12（3-14）

=0.43（3-15）

===2.3（3-16）

（2）灵敏度校验

满足要求。

3.3.3线路L3距离保护第III段整定

（1）按与相邻下级线路距离保护II段配合时，线路L3的III段的整定阻抗为

（3-17）

=1.15（16+139.56）

=63.89

—可靠系数

—线路L3的阻抗；

=（3-18）

=39.56

满足要求。

满足要求。

4继电保护设备选择

4.1互感器的选择

互感器分为电流互感器TA和电压互感器TV，它们既是电力系统中一次系统与二次系统间的联络元件，同时也是一次系统与二次系统的隔离元件。

它们将一次系统的高电压、大电流，转变成二次系统的低电压、小电流，供测量、监视、控制及继电保护使用。

互感器的具体作用是：

（1）将一次系统各级电压均变成100以下的低电压，将一次系统各回路电流变成5A以下的小电流，以便于测量仪表及继电器的小型化、系列化、标准化。

（2）讲一次系统与二次系统在电气方面隔离，同时互感器二次侧有一点可靠接地，从而保证了二次设备及人员安全。

4.1.1电流互感器的选择

（1）电流互感器的选择

①电流互感器一次回路额定电压和电流选择

电流互感器一次回路额定电压和电流选择应满足：

（4-1）

（4-2）

式中、—电流互感器一次额定电压和电流。

为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。

②二次额定电流的选择

电流互感器的二次额定电流有5A和1A两种，一般强电系统用5A，弱电系统用1A。

③电流互感器种类和型式的选择

在选择互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择相适应的类别和型式。

选用母线型电流互感器时，应注意校核窗口尺寸。

④电流互感器准确级的选择

为保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。

例如:

装于重要回路（如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等）中的电能表和计费的电能表一般采用0.5~1级表，相应的互感器的准确级不应低于0.5级；

对测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV级宜用0.2级。

供运行监视、估算电能的电能表和控制盘上仪表一般皆用1~1.5级的，相应的电流互感器应为0.5~1级。

供只需估计电参数仪表的互感器可用3级的。

当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。

⑤二次容量或二次负载的校验

为了保证互感器的准确级，互感器二次侧所接实际负载Z2l或所消耗的实际容量荷S2应不大于该准确级所规定的额定负载ZN2或额定容量SN2（ZN2及SN2均可从产品样本查到），即

或（4-3）

式中—电流互感器二次回路中所接仪表内阻的总和与所接继电器内阻的总和，可由产品样本中查得。

—电流互感器二次联接导线的电阻。

—电流互感器二次连线的接触电阻，一般取为0.1。

（4-4）

因为A=，所以A

式中A，一电流互感器二次回路连接导线截面积（mm2）及计算长度（mm）。

按规程要求联接导线应采用不得小于1.5mm2的铜线，实际工作中常取2.5mm2的铜线。

当截面选定之后，即可计算出联接导线的电阻Rwi。

有时也可先初选电流互感器，在已知其二次侧连接的仪表及继电器型号的情况下，利用式（7-16）确定连接导线的截面积。

但须指出，只用一只电流互感器时电阻的计算长度应取连接长度2倍，如用三只电流互感器接成完全星形接线时，由于中线电流近于零，则只取连接长度为电阻的计算长度。

若用两只电流互感器接成不完全星形结线时，其二次公用线中的电流为两相电流之向量和，其值与相电流相等，但相位差为60，故应取连接长度的倍为电阻的计算长度。

所以本题中电流互感器的型号为LCWB6-110B。

4.1.2电压互感器的选择

（1）电压互感器一次回路额定电压选择

为了确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电力网电压应在（1.1-0.9）范围内变动，即满足下列条件

1.1>

>

0.9（4-5）

式中—电压互感器一次侧额定电压。

选择时，满足=即可。

（2）电压互感器二次侧额定电压的选择

电压互感器二次侧额定线间电压为100V，要和所接用的仪表或继电器相适应。

（3）电压互感器种类和型式的选择

电压互感器的种类和型式应根据装设地点和使用条件进行选择，例如：

在6-35kV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式；

110-220kV配电装置通常采用串级式电磁式电压互感器；

220kV及其以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，也可采用电容式电压互感器。

（4）准确级选择

和电流互感器一样，供功率测量、电能测量以及功率方向保护用的电压互感器应选择0.5级或1级的，只供估计被测值的仪表和一般电压继电器的选用3级电压互感器为宜。

（5）按准确级和额定二次容量选择

首先根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级额定容量。

有关电压互感器准确级的选择原则，可参照电流互感器准确级选择。

一般供功率测量、电能测量以及功率方向保护用的电压互感器应选择0.5级或1级的，只供估计被测值的仪表和一般电压继电器的选用3级电压互感器为宜。

电压互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级），应不小于电压互感器的二次负荷，即。