220KV輸電線路繼電保護(hù)

1、銀川能源學(xué)院 課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 設(shè)計(jì)題目：220KV輸電線路繼電保護(hù) 院 （部）： 電力學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 1203班 姓 名： 田偉 學(xué) 號(hào)： 1210240098 成 績(jī)：指導(dǎo)教師：李 莉 李靜 日 期：2015年6月8日 6月21日 目錄前言2第一章 緒論31.1繼電保護(hù)的概論31.2繼電保護(hù)的基本任務(wù)31.3繼電保護(hù)的構(gòu)成31.4課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)及基本要求4第二章 220KV輸電線路保護(hù)42.1 220KV線路保護(hù)概要42.2縱聯(lián)保護(hù)5縱聯(lián)方向保護(hù)原理5縱聯(lián)保護(hù)通道62.3 輸電線路參數(shù)的計(jì)算6第三章 輸電線路上TA、TV及中性點(diǎn)接地

2、的選擇73.1 輸電線路上T A、TV的選擇73.2 變壓器中性點(diǎn)接地方式的選擇8第四章 相間距離保護(hù)整定計(jì)算94.1 距離保護(hù)的基本概念94.2距離保護(hù)的整定94.3 距離保護(hù)的評(píng)價(jià)及應(yīng)用范圍11第五章 電力網(wǎng)零序繼電保護(hù)方式選擇與整定計(jì)算115.1 零序電流保護(hù)的特點(diǎn)115.2 接地短路計(jì)算的運(yùn)行方式選擇125.3 最大分支系數(shù)的運(yùn)行方式和短路點(diǎn)位置的選擇125.4 電力網(wǎng)零序繼電保護(hù)的整定計(jì)算125.5 零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)及使用范圍14心得體會(huì)15參考文獻(xiàn)16前言繼電保護(hù)伴隨著電力系統(tǒng)而生，繼電保護(hù)原理及繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用，是電力系統(tǒng)實(shí)用技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用繁雜廣泛，隨著現(xiàn)

3、代科技的飛速發(fā)展，繼電保護(hù)在更新自身技術(shù)的基礎(chǔ)上與現(xiàn)代的微機(jī)、通信技術(shù)相結(jié)合，使繼電保護(hù)系統(tǒng)日趨先進(jìn)。無(wú)論是繼電保護(hù)裝置還是繼電保護(hù)系統(tǒng)，都蘊(yùn)含著嚴(yán)謹(jǐn)而又富有創(chuàng)興的科學(xué)哲理，同時(shí)也折射出現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的光芒?？梢哉f(shuō)繼電保護(hù)是一門藝術(shù)。由于電力系統(tǒng)是一個(gè)整體，電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的，各設(shè)備之間都有電或磁的聯(lián)系。因此，當(dāng)某一設(shè)備或線路發(fā)生短路故障時(shí)，在瞬間就會(huì)影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的其它部分，為此要求切除故障設(shè)備或輸電線路的時(shí)間必須很短，通常切除故障的時(shí)間小到十分之幾秒到百分之幾秒。只有借助于裝設(shè)在每個(gè)電氣設(shè)備或線路上的自動(dòng)裝置，即繼電保護(hù)，才能實(shí)現(xiàn)。本文研究的是關(guān)于220KV電網(wǎng)繼電

4、保護(hù)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)掌握和鞏固電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)，熟悉電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)技能，根據(jù)技術(shù)規(guī)范，選擇和論證繼電保護(hù)的配置選型的正確性并培養(yǎng)自己在實(shí)踐工程中的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和獨(dú)立工作能力。第一章 緒論1.1繼電保護(hù)的概論 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)泛指繼電保護(hù)技術(shù)和由各種繼電保護(hù)裝置構(gòu)成的繼電保護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)裝置可定義為在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時(shí)，動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出告警信號(hào)的一種安全自動(dòng)裝置。1.2繼電保護(hù)的基本任務(wù) （1）切除故元件 自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。 （2）反映不

5、正常運(yùn)行狀態(tài) 反映電氣元件的不正常工作狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件而動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)或跳閘，此時(shí)一般不要求迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤動(dòng)作。1.3繼電保護(hù)的構(gòu)成繼電保護(hù)裝置可視為由測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分等組成，如圖1-1所示，各部分功能如下:（1）測(cè)量部分測(cè)量部分是測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)電氣量，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)的部件。（2）邏輯部分邏輯部分是根據(jù)測(cè)量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的布爾邏輯及時(shí)序邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)

6、該使斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行部分的部件。（3）執(zhí)行部分執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的對(duì)外操作的任務(wù)的部件。如檢測(cè)到故障時(shí)，發(fā)出動(dòng)作信號(hào)驅(qū)動(dòng)斷路器跳閘；在不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出告警信號(hào)；在正常運(yùn)行時(shí)，不產(chǎn)生動(dòng)作信號(hào)。1.4課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)及基本要求1.根據(jù)所給工況，結(jié)合教材內(nèi)容，搜集相關(guān)技術(shù)資料，查閱文獻(xiàn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.保護(hù)配置、保護(hù)整定計(jì)算及校驗(yàn)過(guò)程要詳細(xì)、完備3.撰寫完整的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。第二章 220KV輸電線路保護(hù)2.1 220KV線路保護(hù)概要（1）220KV電網(wǎng)作為主要的輸電網(wǎng)絡(luò)，其線路聯(lián)系密切，如果故障切除慢會(huì)影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此220KV線路保

7、護(hù)應(yīng)按“加強(qiáng)主保護(hù)、簡(jiǎn)化后被保護(hù)”的基本原則配置和整定。（2）220KV線路的后備保護(hù)采用近后備方式，兩套全線速動(dòng)保護(hù)可以互為近后備保護(hù)。（3）一般情況下，220KV線路應(yīng)裝設(shè)兩套全線速動(dòng)保護(hù)，在旁路斷路器代線路斷路器運(yùn)行時(shí)，至少應(yīng)保留一套全線速動(dòng)保護(hù)運(yùn)行。（4）具有全線速動(dòng)保護(hù)的線路，其主保護(hù)的整組動(dòng)作時(shí)間應(yīng)為：對(duì)近端故障：20ms;對(duì)遠(yuǎn)端故障: 30ms(不包括通道傳輸時(shí)間)。2.2縱聯(lián)保護(hù) 在高壓輸電線路上，為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要配置全線速動(dòng)保護(hù)，即要求繼電保護(hù)無(wú)時(shí)限（小于100ms）地切除線路上任一點(diǎn)發(fā)生的各種類型故障。全線速動(dòng)保護(hù)一般指的是縱聯(lián)保護(hù)。 縱聯(lián)保護(hù)從原理上即可

8、以區(qū)分內(nèi)外故障，而不需要保護(hù)整定值的配合，因此又稱縱聯(lián)保護(hù)具有“絕對(duì)選擇性”。同時(shí)應(yīng)該注意縱聯(lián)保護(hù)不反應(yīng)于本線路以外的故障，不能用于相鄰元件后備保護(hù)；由于采用雙側(cè)測(cè)量原理，縱聯(lián)保護(hù)必須兩側(cè)同時(shí)投入，不能單側(cè)工作?？v聯(lián)方向保護(hù)原理a)正常運(yùn)行或外部故障 b)內(nèi)部故障縱聯(lián)保護(hù)通道（1）引導(dǎo)線 導(dǎo)引線通道就是用二次電纜將線路兩側(cè)保護(hù)的電流回路聯(lián)系起來(lái)，主要問(wèn)題是引導(dǎo)線通道長(zhǎng)度與輸電線路相當(dāng)，敷設(shè)困難；通道發(fā)生斷線、短路時(shí)會(huì)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)，運(yùn)行中檢測(cè)、維護(hù)通道困難；導(dǎo)引線較長(zhǎng)時(shí)電流互感器二次阻抗過(guò)大導(dǎo)致誤差增大。（2）載波通道 載波通道是利用電力線路、結(jié)合加工設(shè)備、收發(fā)信機(jī)構(gòu)成的一種有線通信通道，以載波

9、通道構(gòu)成的線路縱聯(lián)保護(hù)也稱為高頻保護(hù)。2.3 輸電線路參數(shù)的計(jì)算 (1) 輸電線路參數(shù)計(jì)算公式線路零序阻抗為: Z0 = 3Z1 負(fù)序阻抗為: Z2 = Z1 線路阻抗有名值的計(jì)算： 正、負(fù)序阻抗: Z1 = Z2 = (+j)L 零序阻抗: Z0 = 3Z1 線路阻抗標(biāo)幺值的計(jì)算：正、負(fù)序阻抗: Z1* = Z2* =（+j)L 零序阻抗: Z0* = 3Z1* 第三章 輸電線路上TA、TV及中性點(diǎn)接地的選擇3.1 輸電線路上T A、TV的選擇（1）TA的簡(jiǎn)介 電流互感器主要作用是以合理的準(zhǔn)確度，將大電流（一次電流）按電流比（即變比）變換為小電流（二次電流），供繼電保護(hù)裝置及其他測(cè)量裝置使用

10、，以保證設(shè)備及人身的安全。 電流互感器的一次額定電流，應(yīng)大于一次設(shè)備的最大負(fù)荷電流。220KV及以上電壓等級(jí)電網(wǎng)用電流互感器多選擇二次額定電流為A。電流比的表示方法為：式中一次額定電流（A）二次額定電流（A）額定工況下的輸出容量為： () TA的配置原則型號(hào)：電流互感器的型號(hào)應(yīng)根據(jù)作用環(huán)境條件與產(chǎn)品情況選擇。一次電壓：Ug=UnUg電流互感器安裝處一次回路工作電壓;Un電流互感器的額定電壓.一次回路電流：I1nIgmaxIgmax電流互感器安裝處一次回路最大電流;I1n電流互感器一次側(cè)額定電流.準(zhǔn)確等級(jí)：用于保護(hù)裝置為0.5級(jí)，用于儀表可適當(dāng)提高。 二次負(fù)荷：S2SnS2電流互感器二次負(fù)荷;S

11、n電流互感器額定負(fù)荷.輸電線路上CT的選擇： 根據(jù)最大極限電流來(lái)選擇。(3) TV的配置原則型式：電壓互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用條件選擇，在需要檢查與監(jiān)視一次回路單相接地時(shí)，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有三繞組的單相互感器組。一次電壓的波動(dòng)范圍：1.1UnU10.9Un二次電壓：100V準(zhǔn)確等級(jí)：電壓互感器應(yīng)在哪一準(zhǔn)確度等級(jí)下工作，需根據(jù)接入的測(cè)量?jī)x表。繼電器與自動(dòng)裝置及設(shè)備對(duì)準(zhǔn)確等級(jí)的要求來(lái)確定。二次負(fù)荷：S2Sn3.2 變壓器中性點(diǎn)接地方式的選擇通常，變壓器中性接地位置和數(shù)目按如下兩個(gè)原則考慮：一是使零序電流保護(hù)裝置在系統(tǒng)的各種運(yùn)行方式下保護(hù)范圍基本保持不變，且具有足夠的靈敏度和可靠性；二是

12、不使變壓器承受危險(xiǎn)的過(guò)電壓。為此，應(yīng)使變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目和位置盡可能保持不變。（1）中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行變壓器零序電流保護(hù)原理圖：第四章 相間距離保護(hù)整定計(jì)算 4.1 距離保護(hù)的基本概念 對(duì)一個(gè)被保護(hù)元件，在其一端裝設(shè)的保護(hù)，如能測(cè)量出故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離并于保護(hù)范圍對(duì)應(yīng)的距離比較，即可判斷出故障點(diǎn)位置從而決定其行為。這種方式顯然不受運(yùn)行方式和接線的影響，這樣構(gòu)成的保護(hù)就是距離保護(hù)。(2) 距離保護(hù)的基本特性和特點(diǎn)距離保護(hù)是以反映從故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間阻抗大?。ň嚯x大小）的阻抗繼電器為主要元件（測(cè)量元件），動(dòng)作時(shí)間具有階梯性的相間保護(hù)裝置。距離保護(hù)可以應(yīng)用在任何結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行方式多變的電

13、力系統(tǒng)中，能有選擇性的、較快的切除相間故障。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行方式多變，采用一般的電流、電壓保護(hù)不能滿足運(yùn)行要求時(shí)，則應(yīng)考慮采用距離保護(hù)裝置。4.2距離保護(hù)的整定(1) 相間距離保護(hù)第段的整定1）相間距離保護(hù)第段的整定值： ：工段可靠系數(shù)，一般取0.80.85 2）相間距離保護(hù)第段的靈敏度用保護(hù)范圍表示，即為被保護(hù)線路全長(zhǎng)的85%。3）相間距離保護(hù)第段的動(dòng)作時(shí)間 （S） (2) 相間距離保護(hù)II段的整定1）P1的段整定阻抗為 2）相間距離保護(hù)第段的靈敏度校驗(yàn)： 3）相間距離保護(hù)第段的動(dòng)作時(shí)間為： =0.5（S）(3) 相間距離保護(hù)III段的整定1）躲過(guò)被保護(hù)線路的最小負(fù)荷阻抗： 最小負(fù)荷阻抗

14、計(jì)算： 當(dāng)采用方向阻抗元件時(shí)，整定阻抗為： 2）相間距離保護(hù)第段靈敏度校驗(yàn)： 當(dāng)作近后備時(shí) 當(dāng)作遠(yuǎn)后備時(shí) 3）相間距離保護(hù)第段動(dòng)作時(shí)間為： 3（S） 4.3 距離保護(hù)的評(píng)價(jià)及應(yīng)用范圍根據(jù)距離保護(hù)的工作原理，它可以在多電源復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中保證有選擇性地動(dòng)作。其它各段受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響也較小，同時(shí)保護(hù)范圍也可以不受短路種類的影響，因而保護(hù)范圍比較穩(wěn)定，且動(dòng)作時(shí)限也比較固定而較短。雖然距離保護(hù)仍存在一些缺點(diǎn)，但是，由于它在任何形式的網(wǎng)絡(luò)均能保證有選擇性的動(dòng)作。因此，廣泛地以內(nèi)功用在35KV及以上電壓的電網(wǎng)中。對(duì)于不要求全線速動(dòng)保護(hù)的高壓線路，距離保護(hù)則可作為線路的主保護(hù)。第五章 電力網(wǎng)零序繼電保護(hù)方

15、式選擇與整定計(jì)算5.1 零序電流保護(hù)的特點(diǎn)中性點(diǎn)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，另一方面，零序電流保護(hù)仍有電流保護(hù)的某些弱點(diǎn)，即它受電力系統(tǒng)運(yùn)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(fù)雜的環(huán)網(wǎng)中，由于速動(dòng)段的保護(hù)范圍太小，甚至沒(méi)有保護(hù)范圍，致使零序電流保護(hù)各段的性能嚴(yán)重惡化，使保護(hù)動(dòng)作時(shí)間很長(zhǎng)，靈敏度很低。5.2 接地短路計(jì)算的運(yùn)行方式選擇計(jì)算零序電流大小和分布的運(yùn)行方式選擇，是零序電流保護(hù)整定計(jì)算的第一步。選擇運(yùn)行方式就是考慮零序電流保護(hù)所能適應(yīng)的發(fā)電機(jī)、變壓器以及線路變化大小的問(wèn)題?？偟脑瓌t，不論發(fā)電廠或是變電所，首先是按變壓器設(shè)備的絕緣要求

16、來(lái)確定中性點(diǎn)是否接地；其次是以保持對(duì)該母線的零序電抗在運(yùn)行中變化最小為出發(fā)點(diǎn)來(lái)考慮。當(dāng)變壓器臺(tái)數(shù)較多時(shí)，也可采取幾臺(tái)變壓器組合的方法，使零序電抗變化最小。5.3 最大分支系數(shù)的運(yùn)行方式和短路點(diǎn)位置的選擇（1） 輻射形電網(wǎng)中線路保護(hù)的分之系數(shù)與短路的位置無(wú)關(guān)。（2） 環(huán)狀電網(wǎng)中線路的分支系數(shù)隨短路點(diǎn)的移遠(yuǎn)而逐漸減小 。但實(shí)際上整定需要最大分支系數(shù)，故還是選擇開環(huán)運(yùn)行方式。（3） 環(huán)外線路對(duì)環(huán)內(nèi)線路的分支系數(shù)也與短路點(diǎn)有關(guān)，隨著短路點(diǎn)的移遠(yuǎn)，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(gè)最大值，而應(yīng)按實(shí)際整定配合點(diǎn)的分支系數(shù)計(jì)算。5.4 電力網(wǎng)零序繼電保護(hù)的整定計(jì)算 (1) 零序電流

17、保護(hù)I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： ：可靠系數(shù)，一般取1.21.32）靈敏度的校驗(yàn)：保護(hù)15%處短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最小零序電流值應(yīng)大于整定值即最小保護(hù)范圍要求不小于本保護(hù)線長(zhǎng)度的15%3）整定的動(dòng)作延時(shí)為0 S。(2) 零序電流保護(hù)段的整定1）整定值：與相鄰下一線路的零序第段配合：2）靈敏度的校驗(yàn)：按被保護(hù)線路末端接地故障時(shí)流過(guò)保護(hù)的最小3倍零序電流3I0，min來(lái)校驗(yàn)，即3）動(dòng)作時(shí)間：1.0 S(3) 1QF零序電流保護(hù)段的整定1）躲過(guò)下一級(jí)線路末端短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大不平衡電流Iunb，max，即 Iunb，max=式中： 非周期分量系數(shù)，取1.1； 電流互感

18、器的同型系數(shù)，取0.5； 電流互感器的10%誤差，取0.1； 本級(jí)線路末端三相短路的最大短路電流。 2）靈敏度校驗(yàn)：當(dāng)作近后備保護(hù)時(shí)：當(dāng)作遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)：3）動(dòng)作時(shí)間：1.5S5.5 零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)及使用范圍 接地電流系統(tǒng)中，采用零序電流保護(hù)和零序方向電流保護(hù)與采用三相完全星形接線的電流保護(hù)和方向電流保護(hù)來(lái)防御接地短路相比較，前者具有較突出的優(yōu)點(diǎn)：(1) 靈敏度高(2) 延時(shí)小(3) 在保護(hù)安裝處正向出口短路時(shí)，零序功率方向元件沒(méi)有電壓死區(qū)，而相間短路保護(hù)功率方向元件有電壓死區(qū)。(4) 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生如振蕩、短時(shí)過(guò)負(fù)荷等不正常運(yùn)行情況時(shí)，零序電流保護(hù)不誤動(dòng)作。(5) 在電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)接地的數(shù)目和位置不變的條件下，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，零序電流變化較小。(6) 采用了零序電流保護(hù)后，相間短路的電流保護(hù)就可以采用兩相星形接線方式，并可和零序電流保護(hù)合用一組電流互感器，又能滿足技術(shù)要求，而且接線也簡(jiǎn)單。心得體會(huì) 本次的課程設(shè)計(jì)終于在兩周之內(nèi)完成，在老師們精心