110KV線路繼電保護及其二次回路設(shè)計論文.doc

110kv線路繼電保護及其二次回路設(shè)計目 錄第 一 部 分 緒 論第1.1節(jié) 電力系統(tǒng)繼電保護的作用第1.2節(jié) 電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)與繼電保護裝置第1.3節(jié) 繼電保護的基本要求第1.4節(jié) 繼電保護的設(shè)計原則第 二 部 分系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)計算第2.1節(jié) 標幺制及標幺值計算法第2.2節(jié) 發(fā)電機參數(shù)的計算第2.3節(jié) 變壓器參數(shù)的計算第2.4節(jié) 輸電線路參數(shù)的計算第 三 部 分 輸電線路上的ct.pt變比的選擇第 3.1節(jié) 互感器的作用第 3.2節(jié) 輸電線路上ct的變比選擇第 3.3節(jié) 輸電線路上pt的變比選擇第 四 部 分 中性點接地的選擇第 4.1節(jié) 中性點接地的確定原則第 4.2節(jié) 中性點接地的選擇第 五 部 分 短路電流的計算第 5.1節(jié) 電力系統(tǒng)短路計算的目的及步驟第 5.2節(jié) 運行方式的確定第 5.3節(jié) 短路計算結(jié)果第 六 部 分 電力網(wǎng)相間繼電保護方式選擇與整定計算 第 6.1節(jié) 110kv電力網(wǎng)中線路繼電保護的配置第 6.2節(jié) 相間距離保護的整定計算第 6.3節(jié) 平行雙回線路橫聯(lián)差動保護的整定計算第 6.4節(jié) 雙回線與單回線電流、電壓保護的整定計算第 七 部 分 電力網(wǎng)相間繼電保護方式選擇與整定計算第 7.1節(jié) 電力網(wǎng)零序繼電保護方式配置第 7.2節(jié) 零序電流保護整定計算的運行方式分析 第 7.3節(jié) 零序橫聯(lián)差動電流方向保護的整定計算 第 7.4節(jié) 多段式零序電流保護的整定計算第 7.5節(jié) 零序電流保護的評價及使用范圍第 八 部 分 自動重合閘的選擇第 8.1節(jié) 自動重合閘的配置原則第 8.2節(jié) 自動重合閘的基本要求第 8.3節(jié) 自動重合閘的選擇第 一 章 概述第 1 . 1節(jié) 電力系統(tǒng)繼電保護的作用電力是當(dāng)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(shè)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)范圍內(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(shè)備的損壞。第 1 . 2節(jié) 電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)與繼電保護裝置繼電保護技術(shù)是一個完整的體系，它主要由電力系統(tǒng)的故障分析、繼電保護原理及實現(xiàn)、繼電保護配置設(shè)計、繼電保護運行與維護等技術(shù)構(gòu)成，而完成繼電保護功能的核心是繼電保護裝置。繼電保護裝置，是指裝設(shè)于整個電力系統(tǒng)的各個元件上，能在指定區(qū)域快速準確地對電氣元件發(fā)出的各種故障或不正常運行狀態(tài)作出反應(yīng)，并按規(guī)定時限內(nèi)動作，時斷路器跳閘或發(fā)出告警信號的一種反事故自動裝置。繼電保護裝置的基本任務(wù)是：（1）自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除并最大限度地保證其他無故障部分恢復(fù)正常運行；（2）能對電氣元件的不正常運行狀態(tài)作出反應(yīng)，并根據(jù)運行維護規(guī)范和設(shè)備承受能力動作，發(fā)出告警信號，或減負荷，或延時跳閘；（3）條件許可時，可采取預(yù)定措施，盡快地恢復(fù)供電和設(shè)備運行?？傊?，繼電保護技術(shù)是電力系統(tǒng)必不可少的組成部分，對保障系統(tǒng)安全運行，保證電能質(zhì)量，防止故障擴大和事故發(fā)生，都有極其重要的作用。第1.3節(jié) 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(yīng)在盡可能小的范圍內(nèi)將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，盡量縮小停電范圍，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(yīng)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(fù)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(yīng)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0.060.12s，最快的可達0.010.04s；一般的斷路器動作時間為0.060.15s，最快的可達0.020.06s。3、靈敏性繼電保護的靈敏性是指，對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生的故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的博愛戶范圍內(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(yīng)。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)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了他應(yīng)該動作的故障，它不應(yīng)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(yīng)該動作的故障時，則不應(yīng)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(shè)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(xué)研究、設(shè)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(yīng)滿足上述的基本要求外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟條件。第1.4節(jié)電網(wǎng)繼電保護的設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備保護之間應(yīng)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(shè)備所有可能的故障或異常運行方式均應(yīng)設(shè)置相應(yīng)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(shè)備，應(yīng)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(shè)備的主保護采用“雙重化”保護裝置等；（5）所有保護裝置均應(yīng)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)計算第2.1節(jié) 標幺制及標幺值計算方法2.1.1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(dāng)所選的基準值不同是，其標幺值也不同。所以當(dāng)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(dāng)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(yīng)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）2.1.2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)果作出分析評價，在選擇基準值時應(yīng)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(xí)慣上多先選定ub b。這樣電力系統(tǒng)主要涉及三相短路的ib zb, 可得:iub （2.5）uiub （2.6）u和原則上選任何值都可以，但應(yīng)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。b可選系統(tǒng)的或某發(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。2.1.3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(shè)計采用近似計算法。取基準功率為100mva，基準電壓為115kv。所有元件的電阻都忽略不計，其中2.2km線路基準電壓為6.3k。2.1.4標幺制的特點.優(yōu)點：）易于比較電力系統(tǒng)中各元件的特性及參數(shù)；）采用標幺制，能夠簡化計算公式；）采用標幺制，能夠在一定程度上簡化計算工作。缺點：沒有量綱，因而在物理概念上不如有名值明確。第2. 2節(jié) 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，取115kv 基準容量，取100mva 發(fā)電機額定容量，單位mva計算過程詳見計算書，計算結(jié)果如表2.1所示：表2.1發(fā)電機參數(shù)結(jié)果表 容量/kva額定電壓 /kv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）60006.30.812.2%1.6270.646120006.30.812.0%0.8000.318250006.30.816.5%0.5280.209第2. 3節(jié) 變壓器參數(shù)的計算2.3.1 雙繞組變壓器參數(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mva2.3.2 三繞組變壓器參數(shù)的計算：（1）各繞組短路電壓百分值uki（%）=udi-ii（%）+udi-iii（%）-udii-iii（%） （2.11）ukii（%）=udi-ii（%）+udii-iii（%）-udi-iii（%） （2.12）ukiii（%）=udi-iii（%）+udii-iii（%）-udi-ii（%） （2.13） 式中：ud（%）、ud（%）、 ud（%）分別為高壓與中壓，高壓與低壓，中壓與低壓之間的短路電壓百分值。（2）各繞組的電抗有名值xt1 = （2.14）xt2 = （2.15）xt3 = （2.16）各繞組的電抗標幺值 xt1* = （2.17） xt2* = （2.18）xt3* = （2.19）式中： sb - 基準容量,取為100mva；sn - 變壓器額定容量 發(fā)電機的額定電壓 基準電壓，取115kv計算過程詳見計算書，計算結(jié)果如表2.2所示：表2.2變壓器參數(shù)結(jié)果表容量/kva繞組型式短路電壓百分值 uk（%）等值電抗標幺值等值電抗有名值110kv側(cè)額定電流15000三相雙繞組10.5%0.70092.57575.3a31500三相雙繞組10.5%0.33344.083158a45000三相三繞組ud-（%）= 17 %ud-（%）= 10.5 %ud-（%）= 6 %0.2390.1390.031.59318.388-0.735225.9a20000三相三繞組ud-（%）= 17 %ud-（%）= 10.5 %ud-（%）= 6 %0.5380.3120.071.01841.394-1.653100.4a31500三相三繞組ud-（%）= 17 %ud-（%）= 10.5 %ud-（%）= 6 %0.3410.1980.045.13326.241-1.058158a 說明：對普通（非自耦）三繞組變壓器，按如上方法求得的三個電抗中，有一個可能是負值，這是由于這種變壓器的三個繞組中，必有一個在結(jié)構(gòu)上處于其它兩個繞組之間，而這個處于居中位置的繞組與位于它兩側(cè)兩個繞組間的兩個漏抗之和又小于該兩繞組相互間的漏抗。例如，中壓繞組居中，且有ud（%）+ ud（%） ud（%） 的關(guān)系。因此，這種等值電抗為負值的現(xiàn)象并不真正表示該繞組有容性漏抗。普通三繞組變壓器出現(xiàn)這種現(xiàn)并不少見，但因這一負值電抗的絕對值往往很小，在近似計算中常取其為零。第2. 4 節(jié) 輸電線路參數(shù)的計算輸電線路電阻忽略不計，線路正序阻抗為0.4/km，線路零序阻抗為x0 = 3.5x1， 且負序阻抗x2 = xi（1）線路阻抗有名值的計算：正、負序阻抗 xi = x2 = xl （2.20）零序阻抗 x0 = 3.5 xi （2.21）（2）線路阻抗標幺值的計算：正、負序阻抗xi* = x2* = xl （2.22）零序阻抗 x0 = 3.5 xi （2.23）式中： x - 每公里線路正序阻抗值，單位/km l - 線路長度，單位 km sb - 基準容量 ，取為100 mva ub - 基準電壓 ，取為115 kv （d廠2.2km線路取6.3kv） 計算過程詳見計算書，計算結(jié)果如表2.3所示：表2.3線路參數(shù) 線路名稱長度/km正、負序電抗（標幺值）正、負序電抗（有名值）零序電抗（標幺值）零序電抗 （有名值）最大工作電流a廠-bd5650.197260.6889198.2a廠-bd113.30.045.320.14118.62260a廠-bd2430.13017.20.45560.2260b廠-bd1190.0587.60.20126.6160b廠-bd2480.14519.20.50867.2160b廠-bd3150.04560.15921160b廠-bd4350.106140.37149226c廠-bd4490.14819.60.51968.6151d廠2.22.2170.887.7603.08 第3章 輸電線路上的ct.pt變比的選擇第3. 1節(jié) 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(luò)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(yīng)電氣設(shè)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(shè)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(shè)備和人生的安全。（3）取得零序電流和零序電壓。第3.2節(jié) 輸電線路上ct的變比選擇3.2.1 ct（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。 3.2.2 ct（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(yīng)滿足下列條件：（1）型式：電流互感器的型式應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于620kv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：ugunug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.maxu10.9unun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范圍。（3）電壓互感器的二次電壓u2n，應(yīng)根據(jù)使用情況，按表3.2選用。表3.2 電壓互感器二次額定電壓選擇 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1001003.3.3 pt變比選擇的結(jié)果根據(jù)以上原則，選擇pt（電壓互感器）變比為：型號：jcc110 變比： 第 4章 中性點接地的選擇第41節(jié) 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范圍基本保持不變，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(yīng)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(yīng)直接接地。（4） 變電所有兩臺及以上變壓器時，應(yīng)只將一臺變壓器中性點直接接地運行，當(dāng)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。若由于某些原因，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(dāng)其中一臺中性點直接接地變壓器停運時，應(yīng)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(yīng)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(dāng)其中一臺中性點直接接地變壓器停運時應(yīng)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(yīng)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(yīng)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。 說明：以上原則參見尹項根、曾克娥編箸華中理工大學(xué)出版的電力系統(tǒng)繼電保護原理與應(yīng)用和呂繼紹主編華中理工大學(xué)出版的電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計原理。第 4. 2 節(jié) 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廠選擇兩臺變壓器（一臺雙繞組，一臺三繞組）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）。（2）b廠選擇一臺變壓器中性點接地。（3）c廠正常時有兩臺31500kva三繞組變壓器中性點接地，當(dāng)其中一臺的中性點斷開時，再將15000kva變壓器中性點接地點投入，這樣零序電流雖有改變，但改變不大。 （4）為了防止b-bd4或c-bd4線路發(fā)生接地故障時，b廠側(cè)或c廠側(cè)斷開后，變電所bd4高壓側(cè)過電壓，變電所bd4的變壓器的中性點接地。（5）由于與變電所bd2相連接的輸電線較長，為提高bd2側(cè)零序保護的靈敏度和便于相互配合，變電所bd2的變壓器中性點接地。（6）在終端變電所bd1.bd3.bd5變壓器中性點一般都不接地。第 5 章 短路電流的計算第5.1節(jié) 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(shè)計，設(shè)備選擇以及系統(tǒng)運行中，都應(yīng)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范圍。短路的問題一直是電力技術(shù)的基本問題之一，無論從設(shè)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(shè)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(yīng)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(luò)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(shè)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(fù)雜的，突然短路的暫態(tài)過程更加復(fù)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(shè)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(luò)，短路電流計算的主要步驟如下：（1） 制定等值網(wǎng)絡(luò)并計算各元件在統(tǒng)一基準值下的標幺值。（2） 網(wǎng)絡(luò)簡化。對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)消去電源點與短路點以外的中間節(jié)點，把復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)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)生某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(luò)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（某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(shè)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)。第5.2節(jié) 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。某保護的最大（?。┻\行方式是指在某一點短路時通過該保護裝置的短路電流最大（?。┑倪\行方式。.5.2.1 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(shè)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。5.2.2 最小運行方式根據(jù)系統(tǒng)最小負荷投入與之相適應(yīng)的發(fā)電設(shè)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(yīng)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)最大運行方式來缺定保護的整定值，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(yīng)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。5.2.3系統(tǒng)運行方式的選擇系統(tǒng)最大最小運行方式的結(jié)果為：。（詳細過程見計算書）表5-1系統(tǒng)最大最小運行方式最大運行方式最小運行方式dl5系統(tǒng)中所有發(fā)電機、變壓器均投入，環(huán)網(wǎng)開環(huán)運行（b-bd2斷線）。系統(tǒng)開機容量最小，各發(fā)電廠各停一半機組，環(huán)網(wǎng)開環(huán)運行（b-bd1斷線）。dl6系統(tǒng)中所有發(fā)電機、變壓器均投入，環(huán)網(wǎng)開環(huán)運行（b-bd1斷線）系統(tǒng)開機容量最小，各發(fā)電廠各停一半機組，環(huán)網(wǎng)閉環(huán)運行。dl10（dl9）系統(tǒng)中所有發(fā)電機、變壓器均投入，環(huán)網(wǎng)閉環(huán)運行，雙回線路停一回。系統(tǒng)開機容量最小，各發(fā)電廠各停一半機組，環(huán)網(wǎng)開環(huán)運行（b-bd1斷線），雙回線路運行。dl11(dl12)系統(tǒng)中所有發(fā)電機、變壓器均投入，環(huán)網(wǎng)閉環(huán)運行，雙回線路停一回。系統(tǒng)開機容量最小，各發(fā)電廠各停一半機組，環(huán)網(wǎng)開環(huán)運行（b-bd1斷線），雙回線路運行。第5.3節(jié) 三相短路計算表本次設(shè)計的任務(wù)主要對b-bd3和a-bd2線路進行保護配置，短路計算只涉及相關(guān)部分的內(nèi)容。5.4.1 系統(tǒng)中各發(fā)電廠等值電抗的計算（標幺值） 表5-2a廠b廠c廠d廠bcd廠最大xmax0.1990.4350.3380.2680.237最小xmin0.3980.8690.6230.5360.3935.4.2 相間距離保護中分支系數(shù)的求取相間距離保護中分支系數(shù)的求取過程詳見計算書，結(jié)果見表5-3。表5-3 相間距離保護中分支系數(shù)的求取序號短路位置系統(tǒng)運行方式分支系數(shù)1距7dl85%處a廠最大、bcd廠最小、環(huán)網(wǎng)閉環(huán)kb min = 1 （5dl）2e變電站低壓側(cè)a廠最大、bcd廠最小、環(huán)網(wǎng)閉環(huán)kb min = 1.781 （5dl）a廠最大bcd廠最小、b-bd1斷線kb min = 1.602 （5dl）abcd廠最小 、b-bd2斷線kb min = 1 （5dl）3距17dl末端處a廠最大、bcd廠最小、環(huán)網(wǎng)閉環(huán)kb max = 12.7 （6dl）4距17dl85%處a廠最小、bcd廠最大、環(huán)網(wǎng)閉環(huán)kb min = 6.761 （6dl）a廠最小bcd廠最大、b-bd1斷線kb min = 2.287 （6dl）5距4dl末端處a廠最大bcd廠最小、b-bd1斷線kb max = 4.375 （6dl）6距4dl85%處a廠最小bcd廠最大、b-bd1斷線kb min = 2.286 （6dl）a廠最小、bcd廠最大、環(huán)網(wǎng)閉環(huán)kb min = 7.137 （6dl）5.4.3 相間電流保護中短路電流的求取相間電流保護中短路電流的計算過程詳見計算書，結(jié)果見表5-4。表5-4 相間電流保護中短路電流的計算序號短路位置系統(tǒng)運行方式短路電流標幺值有名值/a1 h變電站高壓側(cè)abcd廠最大、環(huán)網(wǎng)閉環(huán)、雙回6.6873357abcd廠最小、b-bd1斷線、雙回4.1322074.52h變電站低壓側(cè)abcd廠最大、環(huán)網(wǎng)閉環(huán)、雙回2.3871198abcd廠最小、b-bd1斷線、雙回1.8529713b-bd3一回中點處abcd廠最小、b-bd1斷線、雙回3.77311dl 0.941 1894.5473.6254b母線短路abcd廠最大、環(huán)網(wǎng)閉環(huán)7.9093971abcd廠最小、b-bd1斷線4.0320245.4.3 零序電流保護中零序電流的求取零序電流保護中零序電流的求取過程詳見計算書，結(jié)果見表5-5。表5-5序號短路位置系統(tǒng)運行方式故障類型流過故障線的零序電流流過保護的零序電流（標幺值）113dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最小兩相接地短路13dl：0.5712距13dl 15%處系統(tǒng)等值正序阻抗最大單相接地短路13dl：0.921315dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最小兩相接地短路0.43815dl：0.45413dl：0.1344距15dl15%處系統(tǒng)等值正序阻抗最大單相接地短路15dl：1.005513dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最大單相接地短路15dl：0.342615dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最大單相接地短路0.28813dl：0.243714dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最小單相接地短路14dl：0.6258距14dl15%處系統(tǒng)等值正序阻抗最大單相接地短路14dl：1.03391dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最小單相接地短路0.99514dl：0.3481014dl系統(tǒng)等值正序阻抗最大單相接地短路14dl：0.471112dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最小單相接地短路0.6480.211128dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最大單相接地短路14dl：0.133135dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最小單相接地短路5dl：1.97514距15dl15%處系統(tǒng)等值正序阻抗最大單相接地短路5dl：3.331157dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最小單相接地短路3.3315dl：0.618165dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最大單相接地短路5dl：1.184176dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最小兩相接地短路6dl：0.99818距6dl15%處系統(tǒng)等值正序阻抗最大單相接地短路6dl：2.231194dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最小單相接地短路4.6646dl：0.798206dl末端系統(tǒng)等值正序阻抗最大單相接地短路0.3280.573第 6章 電力網(wǎng)相間繼電保護方式選擇和整定計算 第6. 1節(jié) 110kv電力網(wǎng)中線路繼電保護的配置6.1.1 110220kv線路繼電保護的配置原則在110220kv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(yīng)動作于斷路器跳閘。在下列情況下，應(yīng)裝設(shè)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）如某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110220kv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(shè)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(yīng)裝設(shè)多段式距離保護。雙電源單回線路，可裝設(shè)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(yīng)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(shè)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(dāng)減少。對環(huán)網(wǎng)或電網(wǎng)中某些短線路，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(shè)橫差動電流方向保護或電流平衡保護作主保護。當(dāng)靈敏度或速動性不能滿足要求時，應(yīng)在每一回線路上裝設(shè)高頻保護作為主保護。裝設(shè)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(shè)零序電流橫差動保護作為主保護；裝設(shè)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(yīng)裝設(shè)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。 注：以上原則參見華中理工大學(xué) 呂繼紹 編 電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計原理第106頁。6.1.2 a-bd2和b-bd3線路相間繼電保護方式選擇（1） a-bd2為110kv環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的一條線路，為了保證環(huán)網(wǎng)各線路的保護都有足夠的靈敏度和選擇性，降低網(wǎng)絡(luò)保護的動作時限，確定在各線路上都裝設(shè)三段式距離保護。（2） b-bd3為平行雙回線路，在電源側(cè)裝設(shè)電流平衡保護作主保護，裝設(shè)多段式電流保護作后備保護，并作為單回線運行時的主保護和后備保護；在非電源側(cè)，裝設(shè)橫差動電流方向保護。第6. 2節(jié) 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(dāng)故障點至保護安裝處之間的實際阻抗大于預(yù)定值時，表示故障點在保護范圍之外，保護不動作；當(dāng)上述阻抗小于預(yù)定值時，表示故障點在保護范圍之內(nèi)，保護動作。當(dāng)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(dāng)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(shè)三段，必要時也可采用四段。其中第i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ii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范圍內(nèi)的故障。由i、ii段構(gòu)成線路的主要保護。第iii（iv）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 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i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(dāng)故障點在相鄰線路上時，由于可能有助增作用，對于第ii、iii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。 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(yīng)用距離保護可以應(yīng)用在任何結(jié)構(gòu)復(fù)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(dāng)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(dāng)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(fù)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(yīng)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(yīng)該逐級配合，即兩配合段之間應(yīng)在動作時間及保護范圍上互相配合。距離保護也應(yīng)與上、下相鄰的其他保護裝置在動作時間及保護范圍上相配合。例如：當(dāng)相鄰為發(fā)電機變壓器組時，應(yīng)與其過電流保護相配合；當(dāng)相鄰為變壓器或線路時，若裝設(shè)電流、電流保護，則應(yīng)與電流、電壓保護之動作時間及保護范圍相配合。（2） 在某些特殊情況下，為了提高保護某段的靈敏度，或為了加速某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(dāng)某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i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(yīng)躲開分支變壓器低壓母線故障；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，線路距離保護第i段可能與變壓器差動保護同時動作（因變壓器差動保護設(shè)有出口跳閘自保護回路），而由線路自動重