隋奕繼電保護(hù)1

1、 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院 吉 林 大 學(xué) 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì) 姓名：隋奕 班級(jí)：電自1341 學(xué)號(hào)：392016年6月 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì)題目： 電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 班級(jí)： 電自1341 學(xué)生姓名： 隋奕學(xué)號(hào)： 39 指導(dǎo)教師： 劉湘 分院院長(zhǎng)： 許建平 教研室主任： 高純斌 電氣工程學(xué)院目 錄1緒論1第一章 繼電保護(hù)基本原理21.1電力系統(tǒng)內(nèi)容21.2電力系統(tǒng)最關(guān)注的問(wèn)題是什么21.3繼電保護(hù)裝置21.4繼電保護(hù)分類31.5電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求41.6繼電保護(hù)的發(fā)展過(guò)程5第二章 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算52.1兩種接地系統(tǒng)72.2零序電壓濾過(guò)器和

2、零序電流濾過(guò)器92.3變壓器保護(hù)舉例10第三章 電流繼電器 103.1電流繼電器定義103.2 電流速斷保護(hù)123.3限時(shí)電流繼電保護(hù)123.4定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)133.5階段式電流保護(hù)的應(yīng)用及對(duì)它的評(píng)價(jià)133.6保護(hù)的配置14第四章 線路的繼電保護(hù)164.1繼電保護(hù)阻抗歸算164.2繼電保護(hù)短路電流計(jì)算174.3保護(hù)裝置的配置204.4繼電保護(hù)各保護(hù)裝置的計(jì)算20總結(jié)21參考文獻(xiàn)22附錄23第一章 緒 論 繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)的重要組成部分,是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要技術(shù)手段。繼電保護(hù)裝置是確保電網(wǎng)正常運(yùn)行的重要保護(hù)設(shè)備。本文分析了電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)可靠性的幾個(gè)相關(guān)問(wèn)題。首先，對(duì)繼電保護(hù)的概念

3、及可靠性概念進(jìn)行闡述。其次，對(duì)繼電保護(hù)可靠性影響因素進(jìn)行分析。再次，提出了提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)動(dòng)作可靠性的各種技術(shù)策略。最后對(duì)本次論文進(jìn)行全面分析總結(jié)。關(guān)鍵字：繼電保護(hù)、可靠性、影響因素、技術(shù)策略 4第一章 繼電保護(hù)基本原理1.1電力系統(tǒng)內(nèi)容有兩種說(shuō)法：1 由生產(chǎn)和輸送電能的設(shè)備所組成的系統(tǒng)叫電力系統(tǒng)，例如發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、輸電線路、配電線路等，或者簡(jiǎn)單說(shuō)由發(fā)、變、輸、配、用所組成的系統(tǒng)叫電力系統(tǒng)。2 有的情況下把一次設(shè)備和二次設(shè)備統(tǒng)一叫做電力系統(tǒng)。一次設(shè)備：直接生產(chǎn)電能和輸送電能的設(shè)備，例如發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、輸電線路、斷路器、電抗器、電流互感器、電壓互感器等。3.次設(shè)備：對(duì)一次設(shè)備的

4、運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、控制、信息處理及保護(hù)的設(shè)備，例如儀表、繼電器、自動(dòng)裝置、控制設(shè)備、通信及控制電纜等。1.2電力系統(tǒng)最關(guān)注的問(wèn)題是什么？由于電力系統(tǒng)故障的后果是十分嚴(yán)重的，它可能直接造成設(shè)備損壞，人身傷亡和破壞電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而直接或間接地給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)難以估計(jì)的巨大損失，因此電力系統(tǒng)最為關(guān)注的是：安全可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。電力系統(tǒng)的三種工況正常運(yùn)行狀態(tài)；故障狀態(tài)；不正常運(yùn)行狀態(tài)。而繼電保護(hù)主要是在故障狀態(tài)和不正常運(yùn)行狀態(tài)起作用。1.3繼電保護(hù)裝置就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。它的基本任務(wù)簡(jiǎn)單說(shuō)是：故障時(shí)跳閘，不正常運(yùn)行

5、時(shí)發(fā)信號(hào)。1.4繼電保護(hù)分類 在一般情況下，發(fā)生短路之后，總是伴隨有電流的增大、電壓的降低、線路始端測(cè)量阻抗的減少，以及電壓與電流之間相位角的變化。因此，利用正常運(yùn)行與故障時(shí)這些基本參數(shù)的區(qū)別，就可以構(gòu)成各種不同原理的保護(hù)。一般繼電保護(hù)可以分為兩類：第一類利用比較正常運(yùn)行與故障時(shí)電氣參量（U、I、Z、f）的區(qū)別，便可以構(gòu)成各種不同原理的繼電保護(hù)，例如反應(yīng)于電流增大而動(dòng)作的過(guò)電流保護(hù)；反應(yīng)于電壓降低而動(dòng)作的低電壓保護(hù)；反應(yīng)于阻抗降低而動(dòng)作的距離保護(hù)，反應(yīng)于頻率降低而動(dòng)作的低（或欠）頻保護(hù)等。第二類首先規(guī)定兩個(gè)前提：一個(gè)規(guī)定電流的正方向是從母線指向線路；第二個(gè)一定是雙端電源。1.5電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

6、的基本要求動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個(gè)基本要求，即選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。a) 選擇性定義：繼電保護(hù)動(dòng)作的選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。 b).速動(dòng)性 所謂速動(dòng)性，就是發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作切除故障。對(duì)不同的電壓等級(jí)要求不一樣，對(duì)110KV及以上的系統(tǒng)，保護(hù)裝置和斷路器總的切故障時(shí)間為0.1秒，因此保護(hù)動(dòng)作時(shí)間只有幾十個(gè)毫秒（一般30毫秒左右），而對(duì)于35KV及以下的系統(tǒng)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間可以為0.5秒。c）靈敏性繼電保護(hù)的靈敏性，是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反

7、應(yīng)能力。其靈敏性有的保護(hù)是用保護(hù)范圍來(lái)衡量，有的保護(hù)是用靈敏系數(shù)來(lái)衡量。d）可靠性保護(hù)裝置的可靠性是指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在任何其他該保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作。簡(jiǎn)單說(shuō)就是：該動(dòng)的時(shí)候動(dòng)，不該動(dòng)的時(shí)候不動(dòng)。該動(dòng)的時(shí)候不動(dòng)是屬于拒動(dòng)，不該動(dòng)的時(shí)候動(dòng)了是屬于誤動(dòng)。不管是拒動(dòng)還是誤動(dòng)，都是不可靠。以上四個(gè)基本要求不僅要牢牢記住，而且要理解它們的內(nèi)涵，其中可靠性是最重要的 ，選擇性是關(guān)鍵，靈敏性必須足夠，速動(dòng)性則應(yīng)達(dá)到必要的程度。我們所有的繼電保護(hù)裝置都是圍繞這四個(gè)要求做文章，當(dāng)然不同的保護(hù)，對(duì)這些要求的側(cè)重點(diǎn)是不一樣的，有的側(cè)重于選擇

8、性，有的側(cè)重于速動(dòng)性，有時(shí)候?yàn)榱吮ＷC主要的屬性可能會(huì)犧牲一些其他的屬性。這些我們?cè)谝院笾v到具體的保護(hù)時(shí)會(huì)提到。1.6繼電保護(hù)的發(fā)展過(guò)程繼電保護(hù)技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展以及技術(shù)水平的進(jìn)步而發(fā)展起來(lái)的，最早的熔斷器就是最簡(jiǎn)單的過(guò)電流保護(hù)，以后經(jīng)歷了機(jī)電型、整流型、晶體管型、集成電路型、微機(jī)型五個(gè)階段，而現(xiàn)在微機(jī)型的繼電保護(hù)又進(jìn)入第三代和第四代。第二章 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向護(hù) 2.1兩種接地系統(tǒng) 1中性點(diǎn)直接接地：是指電力系統(tǒng)中變壓器的中性點(diǎn)直接跟大地相聯(lián)，當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí)，將出現(xiàn)很大的零序電流，因此我們又把它稱為大電流接地系統(tǒng)，而在正常運(yùn)行情況下它們是不存在

9、的，這種系統(tǒng)一般適應(yīng)于110KV及以上的系統(tǒng)。2中性點(diǎn)非直接接地：是指中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，故障點(diǎn)的電流很小，因此我們又它稱為小電流接地系統(tǒng)，這種系統(tǒng)一般適應(yīng)于35KV及以下的系統(tǒng)。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地短路的分析 在電力系統(tǒng)中發(fā)生接地短路（單相接地或兩相接地）時(shí)，由于是非對(duì)稱性短路，是一種復(fù)雜短路，因此我們可以利用對(duì)稱分量的方法將電流和電壓分解為正序、負(fù)序 和零序分量，并利用復(fù)合序網(wǎng)來(lái)表示它們之間的關(guān)系。相關(guān)鏈接：正序網(wǎng)絡(luò)是指A、B、C三相電壓（或電流）幅值大小相等，相位互差120°而且是按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；負(fù)序網(wǎng)絡(luò)是指A、B、C三相電壓（或電流

10、）幅值大小相等，相位互差120°，但是是按反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；零序網(wǎng)絡(luò)是指A、B、C三相電壓（或電流）幅值大小相等，方向相同。由零序等效網(wǎng)絡(luò)所示，零序電流可以看成是在故障點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)零序電壓Udo而產(chǎn)生的，它必須經(jīng)過(guò)變壓器接地的中性點(diǎn)構(gòu)成回路。正序網(wǎng)絡(luò)、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)都是對(duì)稱系統(tǒng)，和電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況基本上是一樣的，電流電壓的計(jì)算比較容易，因此我們就不再研究它們，而零序網(wǎng)絡(luò)是一種比較特殊的對(duì)稱系統(tǒng)，因此我們要進(jìn)行分析。圖2-8畫(huà)出了接地短路時(shí)的零序等效網(wǎng)絡(luò)。 B1 A d(1) B B21 2 （a）X B10 A Xd0 Xd0 B X B20 ?0 ?0 (b) Ud0 UA0 UB0

11、(c)0 0- 0 - 0 100º d0d0 d0 90º -?0 ?0 ?0 -?0 (d) (e)圖28 接地短路時(shí)的零序等效網(wǎng)絡(luò)（a）系統(tǒng)接線；（b）零序網(wǎng)絡(luò)；（c）零序電壓的分布；（d）忽略電阻時(shí)的向量圖；（e）計(jì)及電阻時(shí)的向量圖（設(shè)do=80°）由上述等效網(wǎng)絡(luò)可見(jiàn)，零序分量的參數(shù)具有如下特點(diǎn)。（1）故障點(diǎn)的零序電壓最高，系統(tǒng)中距離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)處的零序電壓越低，一直到變壓器的中性點(diǎn)處為零，所以變電所A、B母線上的零序電壓為UA0、UB0，稱為零序殘壓。（2）由于零序電流是由d0產(chǎn)生的，當(dāng)忽略回路的電阻時(shí)，按照規(guī)定的正方向畫(huà)出零序電流和電壓的向量圖，?0和?

12、0將超前d090°，而當(dāng)計(jì)及回路電阻時(shí)，例如取零序阻抗角為d0=80°，?0和?0將超前d0100°。（3）對(duì)于發(fā)生故障的線路，兩端零序功率的方向與正序功率的方向相反，零序功率方向?qū)嶋H上都是由線路流向母線的。在這里需要說(shuō)明一點(diǎn)：前面我們?cè)?jīng)提到，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地短路故障時(shí)，短路點(diǎn)的電壓為零，而此處說(shuō)故障點(diǎn)的零序電壓最高，這兩種說(shuō)法有沒(méi)有矛盾？實(shí)際上這兩種說(shuō)法并不矛盾，因?yàn)檫€有正序分量和負(fù)序分量，和零序分量最后疊加的結(jié)果，故障點(diǎn)的電壓一定是零。2.2零序電壓濾過(guò)器和零序電流濾過(guò)器為了取得零序電壓和零序電流，通常采用零序電壓濾過(guò)器和零序電流濾過(guò)器。對(duì)于零序電壓，一般采用

13、三個(gè)單相式電壓互感器，其一次繞組接成星形并將中性點(diǎn)接地，其二次繞組接成開(kāi)口三角形，這樣從m、n端子上得到的輸出電壓為mn=a+b+c=30用類似的方法可得 ?j=?a+?b+?c=3?0 我們研究這些東西以后，關(guān)鍵還是要落實(shí)到保護(hù)上，下面我們就來(lái)研究保護(hù)。1.零序電流速斷（零序I段）保護(hù) 整定原則有兩條：（1）躲開(kāi)下一條線路出口處單相或兩相接地短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大零序電流。（2）躲開(kāi)斷路器三相觸頭不同期合閘時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流。很顯然在上面兩條中選取其中較大者再乘以一個(gè)可靠系數(shù)K'k作為整定值。2零序電流限時(shí)速斷 （零序段）保護(hù)零序電流限時(shí)速斷的整定原則與相間短路限時(shí)電流速斷一樣，其

14、起動(dòng)電流首先考慮和下一條線路的零序電流速斷相配合，并帶有高出一個(gè)0.5S的時(shí)限。3零序過(guò)電流（零序段）保護(hù)零序過(guò)電流保護(hù)的整定原則是：因?yàn)樵谡Ｇ闆r下，沒(méi)有零序電流，因此我們只能按照躲開(kāi)在下一條線路出口處相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流?bpmax來(lái)整定，引入可靠系數(shù)Kk，即為?´"dzj=Kk?bpmax 以上三種零序電流保護(hù)的整定原則有些是與前面相間電流保護(hù)的整定原則一樣，為什么一樣？因?yàn)槎际请娏魉贁唷⑾迺r(shí)電流速斷、定時(shí)限過(guò)電流三段保護(hù)；但也有不一樣的地方，為什么不一樣？因?yàn)槭橇阈螂娏鞯娜伪Ｗo(hù)，零序電流有它自己的特點(diǎn)，所以我們要抓住它們之間的共同之點(diǎn)和不同之點(diǎn)，進(jìn)行比

15、較。七方向性零序電流保護(hù) 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(diǎn)一般至少有一臺(tái)要接地，由于零序電流的實(shí)際流向是由故障點(diǎn)流向各個(gè)中性點(diǎn)接地的變壓器，因此在變壓器接地?cái)?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(hù)動(dòng)作的方向性問(wèn)題。和前面分析的情況一樣，必須在零序電流保護(hù)上增加功率方向元件，利用正方向和反方向故障時(shí)，零序功率方向的差別，來(lái)閉鎖可能誤動(dòng)的保護(hù)，才能保證動(dòng)作的選擇性。對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià):在前面已經(jīng)分析過(guò)，相間短路的電流保護(hù)，采用三相星形接線方式時(shí)，也可以保護(hù)單相接地短路。那么為什么還要采用專門(mén)的零序電流保護(hù)呢？這是因?yàn)閮烧呦啾?，后者具有很多的?yōu)點(diǎn)：（1）相間短路的過(guò)電流保護(hù)系按

16、照大于負(fù)荷電流整定，繼電器的起動(dòng)電流一般為57A，而零序過(guò)電流保護(hù)則按照躲開(kāi)不平衡電流的原則整定，其值一般為23A，由于發(fā)生單相接地短路時(shí)，故障相的電流與零序電流3?0相等，因此，零序過(guò)電流保護(hù)的零敏度高。零序過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限也較相間保護(hù)為短。（2）相間短路的電流速斷和限時(shí)電流速斷保護(hù)直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響很大，而零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響要小得多。此外，由于線路零序阻抗遠(yuǎn)較正序阻抗為大，X0=（23.5）X1，故線路始端與末端短路時(shí)，零序電流變化顯著，曲線較陡，因此零序I段的保護(hù)范圍較大，也較穩(wěn)定，零序II段的靈敏系數(shù)也易于滿足要求。（3）當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)

17、，例如系統(tǒng)振蕩，短時(shí)過(guò)負(fù)荷等，三相是對(duì)稱的，相間短路的電流保護(hù)均將受它們的影響而可能誤動(dòng)作，而零序保護(hù)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，單相接地故障占全部故障的7090，而且其它的故障也往往是由單相接地發(fā)展起來(lái)的，因此，采用專門(mén)的零序保護(hù)就具有顯著的優(yōu)越性。零序電流保護(hù)的缺點(diǎn)是：（1）對(duì)于短線路或運(yùn)行方式變化很大的情況，保護(hù)往往不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行所提出的要求。（2）當(dāng)采用自耦變壓器聯(lián)系兩個(gè)不同電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)（例如110KV和220KV電網(wǎng)），則任一網(wǎng)絡(luò)的接地短路都將在另一網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生零序電流，這將使零序保護(hù)的整定配合復(fù)雜化，并將增大第III段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限。但總的綜

18、合比較的結(jié)果，還是優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)，因此在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，即110KV及以上的電網(wǎng)，零序電流保護(hù)得到了廣泛的應(yīng)用。2.3 變壓器保護(hù)計(jì)算舉例 有一臺(tái)變壓器，接線見(jiàn)圖6 變壓器的額定容量，額定電壓，（）接法。高壓側(cè)CT為200/5，Y接或接法，低壓側(cè)CT為600/5，Y接，求原、付方（即高、低壓側(cè)）額定線電壓、相電壓、額定線電流、相電流以及平衡系數(shù)。解： （1） 原方線電壓 （2） 原方相電壓 （3） 原方線電流=原方相電流 （4） 付方線電壓=付方相電壓 （5） 付方線電流 （6）付方相電流 （7）求平衡系數(shù)，以線電流來(lái)計(jì)算 原方（高壓側(cè)）線電流的二次值 當(dāng)CT為Y接 付方（低壓側(cè)）線電流

19、的二次值 當(dāng)CT為Y接 所以 平衡系數(shù)為 原方（高壓側(cè)）線電流的二次值 當(dāng)CT為接 付方（低壓側(cè)）線電流的二次值 當(dāng)CT為Y接 所以平衡系數(shù)為 結(jié)論：由于變壓器的接線為，因此，為了進(jìn)行補(bǔ)償，CT的接法，在低壓側(cè)始終為Y接，而在高壓側(cè)，可以是Y接，也可以是接，由以上的計(jì)算可知，如果高、低壓側(cè)CT均為Y接時(shí)，計(jì)算出的平衡系數(shù)為0.87，是一個(gè)小于1的系數(shù)；如果高壓側(cè)為接法，低壓側(cè)為Y接法時(shí)，計(jì)算出的平衡系數(shù)為1.48，是一個(gè)大于1的系數(shù)。第三章電流繼電器3.1電流繼電器定義：電流繼電器是實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)最基本的元件，也是反應(yīng)于一個(gè)電氣量（單激勵(lì)量）而動(dòng)作的簡(jiǎn)單繼電器的典型。它的工作原理是非常簡(jiǎn)單的，就

20、是電磁感應(yīng)原理，因此不準(zhǔn)備多講，下面講四個(gè)基本概念。1 .四個(gè)基本概念：（1）起動(dòng)電流能使電流繼電器動(dòng)作的最小電流值，稱為繼電器的起動(dòng)電流。這里要特別關(guān)注最小兩個(gè)字，因?yàn)殡娏骼^電器是反應(yīng)電流增加而動(dòng)作的，是增量動(dòng)作的繼電器。如果是低電壓繼電器，是欠量動(dòng)作的繼電器，應(yīng)該是能使電壓繼電器動(dòng)作的最大電壓值，稱為起動(dòng)電壓。（2）返回電流能使繼電器返回原位的最大電流稱為繼電器的返回電流。這里特要?jiǎng)e關(guān)注最大兩個(gè)字，理由同前。如果是低電壓繼電器的返回電壓，應(yīng)該是繼電器返回原位的最小電壓值，稱為返回電壓。（3）繼電特性無(wú)論起動(dòng)和返回，繼電器的動(dòng)作都是明確干脆的，它不可能停留在某一個(gè)中間位置，這種特性我們稱之為

21、“繼電特性”。（4）返回系數(shù)返回電流與起動(dòng)電流的比值稱為繼電器的返回系數(shù)，可表示為Kh=。增量動(dòng)作的繼電器其返回系數(shù)小于1，欠量動(dòng)作的繼電器其返回系數(shù)大于1。以上這四個(gè)基本概念不僅是適合于電流繼電器和電壓繼電器，對(duì)所有的繼電器或保護(hù)裝置都是適用的，但首先要搞清楚是增量動(dòng)作的還是欠量動(dòng)作的。如果是增量動(dòng)作的，就按照電流繼電器的原則去套，如果是欠量動(dòng)作的，就按照低電壓繼電器的原則去套。213.2電流速斷保護(hù)A B C1定義：反應(yīng)于電流增大而瞬時(shí)動(dòng)作的 電流保護(hù)，稱為電流速斷保護(hù)。顧名思義 d1 d2電流速斷保護(hù)應(yīng)該側(cè)重于速動(dòng)性。2動(dòng)作特性分析： ?d以圖2-1來(lái)分析電流速斷保護(hù)的動(dòng)作 特性。 II

22、 假定在每條線路上均裝有電流速斷保護(hù)， Idz.2則當(dāng)線路AB上發(fā)生故障時(shí)，希望保護(hù)2能瞬時(shí)動(dòng)作，而當(dāng)BC上發(fā)生故障時(shí)，希望保護(hù)1能瞬時(shí)動(dòng)作，它們的保護(hù)范圍最好 能達(dá)到本線路全長(zhǎng)的100%。但是這種愿望 0 L是否能實(shí)現(xiàn)，需要作具體分析。以保護(hù)2為 圖 2-1電流速斷動(dòng)作特性分析例，當(dāng)本線路末端d1點(diǎn)短路時(shí)，希望速斷保護(hù)2能夠瞬時(shí)動(dòng)作切除故障，而當(dāng)相鄰線路BC的始端（習(xí)慣上又稱為出口處）d2點(diǎn)短路時(shí)，按照選擇性的要求，速斷保護(hù)2就不應(yīng)該動(dòng)作，因?yàn)樵撎幍墓收蠎?yīng)由保護(hù)1動(dòng)作切除。但是實(shí)際上，d1和 d2點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)2所流過(guò)短路電流的數(shù)值幾乎是一樣的，很難區(qū)分開(kāi)來(lái)（特別對(duì)于長(zhǎng)線路）。因此，希望d1

23、點(diǎn)短路時(shí)速斷保護(hù)2能動(dòng)作，而d2短路時(shí)又不動(dòng)作的要求就不可能同時(shí)得到滿足。 3. 整定原則：為了解決這個(gè)矛盾可以有兩種辦法，通常都是優(yōu)先保證動(dòng)作的選擇性，即從保護(hù)裝置起動(dòng)參數(shù)的整定上保證下一條線路出口處短路時(shí)不起動(dòng)，即整定原則是：按躲開(kāi)下一條線路出口處短路的條件整定，或者簡(jiǎn)單說(shuō)躲相鄰線路出口短路的最大短路電流。所謂躲就是電流速斷保護(hù)的整定電流要大于相鄰線路出口短路的最大短路電流（因?yàn)殡娏魉贁嗍窃隽縿?dòng)作的）。另一種辦法就是在個(gè)別情況下，當(dāng)快速切除故障是首要條件時(shí)，就采用無(wú)選擇性的速斷保護(hù)，而以自動(dòng)重合閘來(lái)糾正這種無(wú)選擇性的動(dòng)作?，F(xiàn)在大多數(shù)是采用第一種方法。4. 最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式最大運(yùn)行

24、方式對(duì)每套保護(hù)裝置來(lái)講，通過(guò)該保護(hù)裝置的短路電流為最大的方式，稱之為最大運(yùn)行方式。最小運(yùn)行方式通過(guò)該保護(hù)裝置的短路電流為最小的方式，稱之為最小運(yùn)行方式。在最大運(yùn)行方式下，保護(hù)安裝處附近發(fā)生三相短路時(shí)流過(guò)保護(hù)裝置的短路電流最大。在最小運(yùn)行方式下，保護(hù)范圍末端發(fā)生兩相短路時(shí)流過(guò)保護(hù)裝置的短路電流最小。在圖2-1所示的電流速斷保護(hù)動(dòng)作特性分析中，可以看到有兩條曲線I和II，它們分別為最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下短路電流隨著輸電線路的分布曲線，還有一條平行于橫軸的直線?dz.2，它為保護(hù)2的電流速斷的定值，很顯然它分別與I和II有兩個(gè)交點(diǎn)，這兩個(gè)交點(diǎn)在橫軸上所對(duì)應(yīng)的L即為兩種運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍，可以

25、看出無(wú)論在最大運(yùn)行方式還是最小運(yùn)行方式都不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，而且在不同的運(yùn)行方式下，其保護(hù)范圍是不一樣的，最大運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍大，最小運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍小，這就有可能出現(xiàn)按最大運(yùn)行方式的整定電流在最小運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍不滿足要求（電流速斷的靈敏度是用保護(hù)范圍來(lái)衡量），當(dāng)最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式相差很大時(shí)，在最小運(yùn)行方式下有可能沒(méi)有保護(hù)范圍。此外，當(dāng)保護(hù)線路長(zhǎng)短不一樣時(shí)，對(duì)于短線路的保護(hù)范圍可能很小或者不滿足要求。5結(jié)論：電流速斷保護(hù)盡管簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠、而且快速，但是它不能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，因此它不能作主保護(hù)，而且受系統(tǒng)運(yùn)行方式和接線方式的影響很大，但總的來(lái)說(shuō)，綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果，還是很好

26、的一種保護(hù)，因此應(yīng)用很普遍。3.3 限時(shí)電流速斷保護(hù)1定義：由于有選擇性的電流速斷不能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，因此可以考慮增加一段新的保護(hù)，用來(lái)切除本線路上速斷范圍以外的故障，同時(shí)也能作為速斷保護(hù)的后備，這就是限時(shí)電流速斷保護(hù)。2整定原則：與相鄰線路的電流速斷保護(hù)相配合。具體來(lái)說(shuō)，保護(hù)范圍除了保護(hù)本線路全長(zhǎng)以外，還要伸到相鄰線路一部分，但是不能超過(guò)相鄰線路電流速斷的保護(hù)范圍，動(dòng)作時(shí)間比相鄰線路的電流速斷高0.5S。a) 保護(hù)的配合：保護(hù)配合含兩個(gè)方面的涵義，第一個(gè)是靈敏度或（定值）的配合，另一個(gè)是時(shí)間的配合。限時(shí)電流速斷是保護(hù)配合最典型的例子，既有定值的配合，又有時(shí)間的配合。 b) 線路上裝設(shè)了電流

27、速斷和限時(shí)電流速斷保護(hù)以后，它們的聯(lián)合工作可以保證全線范圍內(nèi)的故障都能在0.5S的時(shí)間以內(nèi)予以切除，在一般情況下都能滿足速動(dòng)性的要求，因此可以做主保護(hù)。當(dāng)然這種主保護(hù)只能在35KV及以下要求不是很高的系統(tǒng)。c) 限時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏性校驗(yàn)為了能夠保護(hù)本線路全長(zhǎng)，限時(shí)電流速斷保護(hù)必須在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，具有足夠的反應(yīng)能力，這個(gè)能力通常用靈敏系數(shù)Klm來(lái)衡量，對(duì)反應(yīng)增量動(dòng)作的保護(hù)裝置，靈敏系數(shù)的含義是:式中故障參數(shù)（如電流、電壓等）的計(jì)算值，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理地采用最不利于保護(hù)動(dòng)作的系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障類型來(lái)選定，保護(hù)裝置的動(dòng)作參數(shù)，是電流整定值或電壓整定值。為了保證在線

28、路末端短路時(shí)，保護(hù)裝置一定能夠動(dòng)作，限時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)Klm要求為1.31.5。3.4定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)1整定原則：起動(dòng)電流按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流來(lái)整定。動(dòng)作時(shí)間比限時(shí)電流速斷再高0.5S。2 動(dòng)作時(shí)限特性是一個(gè)從負(fù)載端到電源端逐級(jí)升高的階梯特性。這是為了保證動(dòng)作的選擇性，因?yàn)檎ㄖ瞪吓浜喜涣?，只好用時(shí)間來(lái)配合，很顯然這個(gè)時(shí)間特性曲線并不理想，因?yàn)樵娇拷娫磦?cè)的動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)。3.5階段式電流保護(hù)的應(yīng)用及對(duì)它的評(píng)價(jià)電流速斷、限時(shí)電流速斷和過(guò)電流都是反應(yīng)于電流升高而動(dòng)作的保護(hù)裝置。它們之間的區(qū)別主要在于按照不同的整定原則來(lái)選擇起動(dòng)電流。即電流速斷是按照躲開(kāi)相鄰線路出口處的最大短路電流來(lái)整定，限

29、時(shí)電流速斷是按照躲開(kāi)前方各相鄰元件電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流整定，（或者說(shuō)與相鄰線路的電流速斷保護(hù)相配合），而過(guò)電流保護(hù)則是按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流來(lái)整定。這三種電流保護(hù)，速斷和限時(shí)電流速斷是復(fù)雜保護(hù)（因?yàn)橐?jì)算短路電流），而過(guò)電流保護(hù)是簡(jiǎn)單保護(hù)（因?yàn)橹灰簇?fù)荷電流），速斷的定值最大，過(guò)電流的定值最小。3.6保護(hù)的配置1 總的原則：能用簡(jiǎn)單的絕對(duì)不用復(fù)雜的（適用于所有的保護(hù)配置）。2 具體的配置原則是：我們用一個(gè)35KV系統(tǒng)的情況來(lái)加以說(shuō)明，如圖2-2所示。 5 4 3 2 1 負(fù)載 A B C D 圖2-2 階段式電流保護(hù)的配置從負(fù)載端開(kāi)始，例如對(duì)于保護(hù)1，我們首先考慮采用過(guò)電流保護(hù)，因?yàn)樵谟脩舳税l(fā)

30、生短路故障時(shí)，從電源流過(guò)來(lái)的短路電流已經(jīng)很小，幾乎和負(fù)荷電流差不多，用過(guò)電流保護(hù)應(yīng)該是可以的；對(duì)于保護(hù)2，首選還是過(guò)電流保護(hù)，只有當(dāng)過(guò)電流保護(hù)不滿足要求時(shí)，再考慮加一級(jí)電流速斷或者限時(shí)電流速斷；對(duì)于保護(hù)3也是一樣；但是對(duì)于靠近電源側(cè)的保護(hù)4，速斷、限時(shí)電流速斷、過(guò)電流三種保護(hù)都要配，這個(gè)道理應(yīng)該很簡(jiǎn)單，因?yàn)榭拷娫磦?cè)的短路電流大，因此希望可靠切除故障。電流保護(hù)的接線方式：電流保護(hù)的接線方式，就是指保護(hù)中電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式。對(duì)相間短路的電流保護(hù)，目前廣泛使用的是三相星形接線和兩相星形接線這兩種方式。三相星形接線是將三個(gè)電流互感器與三個(gè)電流繼電器分別按相連接在一起，互感器

31、和繼電器均接成星形，在中線上流回的電流為?a+?b+?c，正常時(shí)此電流約為零，在發(fā)生接地短路時(shí)則為三倍零序電流3?0。兩相星形接線是用裝設(shè)在A、C相上的兩個(gè)電流互感器與兩個(gè)電流繼電器分別按相連接在一起，B相既不接電流互感器也不接電流繼電器，它不能反應(yīng)B相中所流過(guò)的電流，中線上流過(guò)的電流是?a+?c。第四章 線路的繼電保護(hù)4.1繼電保護(hù)阻抗歸算線路阻抗標(biāo)幺值，線路阻抗有名值，其中，即線路阻抗都為歸算至側(cè)的值。1)10kV側(cè)L104L107 L1011 L1012L1015L1019有名值（）100.9705153.6508136.0907100.9705144.8707188.77102)35k

32、V側(cè)L31L32 L33 L34L35L36有名值（）63.637756.566842.425160.102363.637742.42513)110kV側(cè)基準(zhǔn)阻抗，阻抗標(biāo)幺值，其中為阻抗有名值。L11L12XT-1XT-2大方式小方式零序大方式小方式零序標(biāo)幺值0.12700.18150.06270.04180.09490.04880.03350.0696（1）110kV側(cè)最大、最小阻抗標(biāo)幺值（2）110kV側(cè)最大、最小阻抗有名值4)主變（1）歸算到110kV側(cè)的變壓器阻抗標(biāo)幺值則，=，同理,（2）歸算到110kV側(cè)的變壓器阻抗有名值高壓側(cè)中壓側(cè)低壓側(cè)標(biāo)幺值0.2764-0.01740.1799

33、有名值（）33.4414-2.102421.76494.2繼電保護(hù)短路電流計(jì)算用標(biāo)幺值計(jì)算短路電流參數(shù)，確定短路計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算短路電流值。1、畫(huà)出短路等值電路如圖4-2所示，圖4-2 短路等值電路圖計(jì)算各元件電抗參數(shù)，取基準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓為，；基準(zhǔn)電流為： ， （1） 計(jì)算電源系統(tǒng)基準(zhǔn)電抗的標(biāo)幺值。 ， （2） 變壓器各側(cè)阻抗標(biāo)幺值。 ， ， （3） 線路的基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值。 2短路電流計(jì)算由主接線分析可知，變壓器的主保護(hù)為一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行為保護(hù)的計(jì)算方式，保護(hù)時(shí)，變壓器后備保護(hù)作保護(hù)線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，要校驗(yàn)k3、k4兩點(diǎn)的靈敏系數(shù)，因此，除需要計(jì)算k1、k2兩點(diǎn)最大、最小運(yùn)行方式短路電流外，

34、還需計(jì)算k3、k4兩點(diǎn)的最小短路電流。（1） k1點(diǎn)短路電流計(jì)算 （2） 求k2點(diǎn)短路電流 （3） 求k3點(diǎn)短路電流 （4） 求k4點(diǎn)短路電流第二章 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向護(hù)4.3 保護(hù)裝置的配置表4-1 變壓器保護(hù)裝置的配置序號(hào)保護(hù)名稱選擇繼電器型號(hào)1縱差保護(hù)BCH12110kV側(cè)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)流保護(hù)DY4，DL11，DY25335kV側(cè)方向過(guò)流保護(hù)LG11，DL114110kV側(cè)零序過(guò)電流保護(hù)DL135氣體保護(hù)QJ804.4繼電保護(hù)各保護(hù)裝置的整定計(jì)算1、縱差保護(hù)的整定計(jì)算（1）計(jì)算變壓器差動(dòng)臂中電流，由表4-2計(jì)算可知，110kV側(cè)差動(dòng)臂中的電流最

35、大，故110kV側(cè)為計(jì)算的基本側(cè)。表4.2 計(jì) 算 結(jié) 果名稱變壓器各側(cè)數(shù)據(jù)額定電壓（kV）11038.511變壓器的額定電流(A)TA接線方式選擇TA的標(biāo)準(zhǔn)變比差動(dòng)臂中的電流（A）2（2）確定制動(dòng)繞組的接線方式，制動(dòng)繞組接入38.5kV側(cè)，因?yàn)?，該?cè)的外部發(fā)生故障時(shí)，穿越變壓器的短路電流很大。（3）計(jì)算差動(dòng)保護(hù)的一側(cè)動(dòng)作電流。1）按躲過(guò)110kV外部故障的最大不平衡電流整定，即 = 2）按躲過(guò)變壓器勵(lì)磁涌流計(jì)算，即 3）按躲過(guò)電流互感器二次回路斷線，即 4）取上述各條件中最大的作為基本側(cè)一次動(dòng)作電流即,差動(dòng)繼電器基本側(cè)動(dòng)作電流為 確定差動(dòng)繞組匝數(shù) 匝取整定匝數(shù)匝，則繼電器動(dòng)作電流為A，保護(hù)裝置實(shí)際動(dòng)作電流為。5）其他各側(cè)工作繞組和平衡繞組的匝數(shù)。38.5kV側(cè)的平衡繞組為 匝11kV側(cè)的平衡繞組為 匝取平衡繞組整定匝數(shù) 匝去工作繞組匝數(shù) 匝6）整定匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等引起的相對(duì)誤差為 7）制動(dòng)系數(shù)和制動(dòng)繞組匝數(shù)計(jì)算。由于系單側(cè)電源，故制動(dòng)系數(shù)計(jì)算為 = 制動(dòng)繞組的計(jì)算匝數(shù) 匝 取整定匝數(shù) 匝8）校驗(yàn)靈敏系數(shù)k1點(diǎn)最小短路電流折算到110kV基本側(cè)為 對(duì)11kV側(cè)工作安匝 匝 匝