110KV輸電線路距離保護(hù)設(shè)計(jì)

1、寧德師范學(xué)院 繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)題目名稱： 110KV輸電線路距離保護(hù)設(shè)計(jì) 系 別： 物理與電氣工程系 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： B2011052134 姓 名： 沈思 指導(dǎo)老師： 黃麗霞 日 期： 2015.4.10 繼電保護(hù)原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)原始資料：線路每公里阻抗為，線路阻抗角為，AB、BC線路最大負(fù)荷電流為380A,負(fù)荷功率因數(shù)為：，。電源電勢(shì)為E=115kV, 。歸算至115kV的各變壓器阻抗為，容量為15MVA。其余參數(shù)如圖1-1所示。圖1-1接線圖設(shè)計(jì)要求：本文要完成的內(nèi)容是對(duì)線路的距離保護(hù)原理分析及整定計(jì)算，并根據(jù)分析和整定結(jié)果。主要參考資料： 1 王士政.電網(wǎng)調(diào)度

2、自動(dòng)化與配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)M.中國(guó)水利水電出版社2007.3 2 張保會(huì)，尹項(xiàng)根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)M.北京:中國(guó)電力出版社，2005 3 尹項(xiàng)根，曾克娥.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與應(yīng)用M.武漢:華中科技大學(xué)出版社， 2001 4 孟祥萍. 電力系統(tǒng)分析M. 高等教育出版社，2004 5 陳堂等.配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)M. 中國(guó)電力出版社2004.8 6 曹繩敏. 電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料M. 東南大學(xué)出版社 7 王維儉等，電氣主設(shè)備機(jī)電保護(hù)原理與應(yīng)用M.北京:中國(guó)電力出版社，2002 8 鐘松茂，李火元. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)M. 中國(guó)電力出版社，1996目 錄1 距離保護(hù)的原始資料11

3、.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)11.2 設(shè)計(jì)要求12 輸電線距離保護(hù)的方案設(shè)計(jì)12.2 主保護(hù)配置12.3 后備保護(hù)配置23 輸電線路距離保護(hù)整定計(jì)算23.1 距離保護(hù)第段整定計(jì)算23.2 距離保護(hù)第段整定計(jì)算33.3 距離保護(hù)第段整定計(jì)算44 系統(tǒng)振蕩影響分析54.1 系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下發(fā)生振蕩55 短路過(guò)電阻影響分析65.1系統(tǒng)發(fā)生帶過(guò)渡阻抗的相間短路66 線路距離保護(hù)原理圖76.1距離保護(hù)原理接線圖76.2距離保護(hù)原理圖76.3距離保護(hù)原理說(shuō)明87 總結(jié)9參考文獻(xiàn)101 距離保護(hù)的原始資料1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)線路每公里阻抗為，線路阻抗角為，AB、BC線路最大負(fù)荷電流為380A,負(fù)荷功率因數(shù)為：，。電源電勢(shì)

4、為E=115kV, 。歸算至115kV的各變壓器阻抗為，容量為15MV.A。其余參數(shù)如圖1-1所示。圖1-1接線圖1.2 設(shè)計(jì)要求1、計(jì)算保護(hù)1斷路器距離保護(hù)第段的整定值和靈敏度。2、計(jì)算保護(hù)1斷路器距離保護(hù)第段的整定值和靈敏度。3、計(jì)算保護(hù)1斷路器距離保護(hù)第段的整定值和靈敏度。4、分析系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下振蕩時(shí)，保護(hù)1斷路器各段距離保護(hù)的動(dòng)作情況。5、當(dāng)距保護(hù)1出口15km處發(fā)生帶過(guò)渡電阻的相間短路時(shí)，保護(hù)1斷路器的三段式距離保護(hù)將作何反應(yīng)（設(shè)B母線上電源開(kāi)路）？6、繪制三段式距離保護(hù)的原理框圖。并分析動(dòng)作過(guò)程。2 輸電線距離保護(hù)的方案設(shè)計(jì)2.2 主保護(hù)配置（1）距離保護(hù)第段距離保護(hù)的第段是

5、瞬時(shí)動(dòng)作的，是保護(hù)本身的固有動(dòng)作時(shí)間。以保護(hù)2為例，其第段保護(hù)本應(yīng)保護(hù)線路A-B全長(zhǎng)，即保護(hù)范圍為全長(zhǎng)的100%，然而實(shí)際上卻是不可能的，因?yàn)楫?dāng)線路B-C出口處短路時(shí)，保護(hù)2第段不應(yīng)動(dòng)作，為此，其啟動(dòng)阻抗的整定值必須躲開(kāi)這一點(diǎn)短路時(shí)所測(cè)量到的阻抗，整定阻抗<.考慮到阻抗繼電器和電流、電壓互感器的誤差，需引入可靠系數(shù)，（一般取0.80.85），則：同理對(duì)保護(hù)1的第段整定值應(yīng)為：如此整定后，距離段就只能保護(hù)本線路全長(zhǎng)的80%85%，這是一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)。為了切除本線路末端15%20%范圍以內(nèi)的故障，就需設(shè)置距離保護(hù)第段。（2）距離保護(hù)第段距離段整定值的選擇是類(lèi)似于限時(shí)電流速斷的，即應(yīng)使其不超出下

6、一條線路距離段的保護(hù)范圍，同時(shí)帶有高出一個(gè)的時(shí)限，以保證選擇性。例如在圖1-1中，當(dāng)保護(hù)1第段末端短路時(shí)，保護(hù)2的測(cè)量阻抗為：引入可靠系數(shù)，保護(hù)2的啟動(dòng)阻抗為：距離段與段聯(lián)合工作構(gòu)成本線路的主保護(hù)。2.3 后備保護(hù)配置距離保護(hù)第段，裝設(shè)距離保護(hù)第段是為了作為相鄰線路保護(hù)裝置和斷路器拒絕動(dòng)作的后備保護(hù)，同時(shí)也作為、段的后備保護(hù)。對(duì)距離段整定值的考慮是與過(guò)電流保護(hù)相似的，其啟動(dòng)阻抗要按躲開(kāi)正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗來(lái)選擇，而動(dòng)作時(shí)限應(yīng)使其比距離段保護(hù)范圍內(nèi)其他各保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限高出一個(gè)。3 輸電線路距離保護(hù)整定計(jì)算3.1 距離保護(hù)第段整定計(jì)算（1）求出1、3、4QF斷路器處保護(hù)第段的整定值，以方便

7、配合即：（2）斷路器1、3、4QF處距離保護(hù)第段的動(dòng)作時(shí)間和靈敏度分別為：3.2 距離保護(hù)第段整定計(jì)算（1）1QF處保護(hù)的相鄰元件為BC線和并聯(lián)運(yùn)行的變壓器T。當(dāng)1QF處距離保護(hù)第段與BC線段第段配合時(shí)：即，與變壓器配合時(shí)，因?yàn)?，?yīng)裝縱差保護(hù)，故變壓器第段保護(hù)范圍應(yīng)至低壓母線E上。 式中， (考慮兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行)選距離保護(hù)第段的動(dòng)作時(shí)間為：（2）第段保護(hù)的靈敏度為：滿足靈敏度要求。3.3 距離保護(hù)第段整定計(jì)算因?yàn)椴捎梅较蜃杩乖?，故距離保護(hù)第段的整定值應(yīng)按一下條件整定。（1）躲過(guò)最小負(fù)荷阻抗，即：主變壓器容量的確定： 由題意知：,即，而故按與相鄰距離保護(hù)第段動(dòng)作時(shí)間配合，第段距離保護(hù)的動(dòng)作

8、時(shí)間為：（2）與相鄰線距離保護(hù)第段配合，即：， 應(yīng)取為相間距離保護(hù)第段的整定值。按與相鄰距離保護(hù)第段配合，第段距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為：式中，相鄰線路重合后不經(jīng)振蕩閉鎖的距離保護(hù)第段的動(dòng)作時(shí)間。取第段的動(dòng)作時(shí)間為：（3）進(jìn)行距離保護(hù)第段的靈敏度校驗(yàn)：當(dāng)作為近后備時(shí)：當(dāng)作為遠(yuǎn)后備時(shí)：可見(jiàn)，作為近后備保護(hù)時(shí)，可滿足靈敏度要求，作為BC線遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，卻不滿足靈敏度要求，作為變壓器的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，更不滿足靈敏度的要求，故應(yīng)考慮取為整定值，這時(shí)靈敏度得到提高，為1.21，接近滿足要求。4 系統(tǒng)振蕩影響分析4.1 系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下發(fā)生振蕩求系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下振蕩時(shí)最小測(cè)量阻抗。時(shí)保護(hù)安裝處的測(cè)量阻抗為

9、： 可得：而 可見(jiàn)，在最小運(yùn)行方式下系統(tǒng)振蕩時(shí)的軌跡線穿過(guò)阻抗保護(hù)第和第段測(cè)量元件的動(dòng)作特性圓，如圖4-1所示，距離保護(hù)第、段的阻抗元件將誤動(dòng)。圖4-1動(dòng)作特性圓令對(duì)應(yīng)時(shí)間為，為第測(cè)量元件誤動(dòng)作時(shí)間，對(duì)應(yīng)的時(shí)間為，為第段測(cè)量元件誤動(dòng)作時(shí)間。對(duì)阻抗保護(hù)第段而言，當(dāng)時(shí)，雖第段測(cè)量元件動(dòng)作，但保護(hù)將不誤動(dòng)，時(shí)，測(cè)量元件和保護(hù)均誤動(dòng)，對(duì)第段而言，測(cè)量元件誤動(dòng)，當(dāng)時(shí)，第段保護(hù)會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作，跳閘，故障被切除，故第段保護(hù)的阻抗元件應(yīng)返回不會(huì)誤動(dòng)；通常，因時(shí)，第段保護(hù)動(dòng)作時(shí)間可躲過(guò)振蕩影響，也不可能誤動(dòng)。從以上分析計(jì)算知，系統(tǒng)振蕩可能使距離保護(hù)第段發(fā)生誤動(dòng)作。因此，在距離保護(hù)裝置中必須增加振蕩閉鎖元件。5 短

10、路過(guò)電阻影響分析5.1系統(tǒng)發(fā)生帶過(guò)渡阻抗的相間短路當(dāng)離斷路器1QF保護(hù)安裝處15KM處發(fā)生帶過(guò)渡電阻的相間短路時(shí)，1QF處保護(hù)的測(cè)量阻抗為： 方向第、段的動(dòng)作阻抗分別為： 故有：由上述可見(jiàn)，故障點(diǎn)應(yīng)在斷路器1QF處相間距離保護(hù)的第段保護(hù)范圍內(nèi)，而此時(shí)由于短路點(diǎn)過(guò)渡阻抗的影響，如圖5-1所示，落在距離保護(hù)第段和第段的動(dòng)作特性圓內(nèi)。圖5-1 動(dòng)作特性圓其中，故這時(shí)距離保護(hù)第段將拒動(dòng)，而距離保護(hù)第段動(dòng)作，降低了保護(hù)的速動(dòng)性。因此，距離保護(hù)中必須有防止過(guò)渡電阻影響的措施。例如在距離第段保護(hù)中增加瞬時(shí)測(cè)量元件或采用承受過(guò)渡電阻能力強(qiáng)的阻抗測(cè)量元件等。 6 線路距離保護(hù)原理圖 6.1距離保護(hù)原理

11、接線圖輸電線路距離保護(hù)的原理接線圖如下圖6-1所示。圖6-1 原理接線圖6.2距離保護(hù)原理圖線路距離保護(hù)與電流電壓保護(hù)類(lèi)同，亦可構(gòu)成三段式距離保護(hù)，其中距離保護(hù)第、段為線路的主保護(hù)，距離保護(hù)第段為本線主保護(hù)的近后備保護(hù)和相鄰元件的遠(yuǎn)后備保護(hù)，相間距離保護(hù)構(gòu)成可用圖6-2所示的框圖來(lái)說(shuō)明。圖6-2 距離保護(hù)原理圖6.3距離保護(hù)原理說(shuō)明圖6-2中，、分別是距離保護(hù)第、段的測(cè)量元件，叫阻抗元件或阻抗繼電器，用于測(cè)量故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離，并與整定值進(jìn)行比較；當(dāng)時(shí)，測(cè)量元件有輸出，反之，無(wú)輸出。2KT和3KT分別是距離保護(hù)第、段的延時(shí)元件，它作為時(shí)序邏輯判斷元件。延時(shí)元件2KT用于判別故障是否在距離

12、保護(hù)第段保護(hù)范圍外的被保護(hù)線路內(nèi)，故障點(diǎn)在該保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，延時(shí)元件2KT輸出跳閘信號(hào)；否則2KT不輸出跳閘信號(hào)；延時(shí)元件3KT則用于判別是否本線路發(fā)生了故障而主保護(hù)拒動(dòng)和判別是否相鄰元件發(fā)生了故障而相鄰元件保護(hù)或斷路器拒動(dòng)，若出現(xiàn)上述拒動(dòng)情況，則延時(shí)元件3KT會(huì)有輸出，使本線斷路器跳閘。元件1是電流或阻抗測(cè)量元件，作為整套距離保護(hù)的啟動(dòng)元件，判斷是否發(fā)生故障，發(fā)生故障時(shí)有輸出；元件2和3分別是振蕩閉鎖元件和電壓互感器二次斷線閉鎖元件，分別在系統(tǒng)振蕩和電壓互感器二次斷線時(shí)有輸出，經(jīng)非門(mén)10閉鎖保護(hù)，可防止保護(hù)誤動(dòng)作。1KS、2KS、3KS為距離第、段保護(hù)的信號(hào)元件，當(dāng)相應(yīng)段的保護(hù)動(dòng)作時(shí)，相應(yīng)段的

13、信號(hào)元件動(dòng)作輸出保護(hù)動(dòng)作的報(bào)警信號(hào)。在上述原理框圖中，有三點(diǎn)值得說(shuō)明：第一，整套保護(hù)也可用距離保護(hù)中第段的測(cè)量元件兼做啟動(dòng)元件；第二，保護(hù)中第、的測(cè)量元件、整定值可由一個(gè)阻抗元件用接點(diǎn)進(jìn)行切換來(lái)實(shí)現(xiàn)；第三，若測(cè)量元件、和無(wú)方向性，則需加方向判斷元件。從圖6-2中可見(jiàn)，三段式距離保護(hù)與三段式電流保護(hù)的差別主要表現(xiàn)在一下三個(gè)方面：第一，測(cè)量元件是阻抗元件，而不是電流元件；第二，增加了兩個(gè)閉鎖元件；整套保護(hù)中每相均有啟動(dòng)元件，可以增強(qiáng)保護(hù)的可靠性。7 總結(jié)本次的設(shè)計(jì)是輸電線路的距離保護(hù)，我主要做了以下兩個(gè)方面工作：各段保護(hù)整定值進(jìn)行了計(jì)算與靈敏度校驗(yàn)和對(duì)系統(tǒng)可能出現(xiàn)振蕩的影響進(jìn)行了分析。我認(rèn)為較難的

14、是對(duì)各段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行了精確計(jì)算，因?yàn)楦鞫伪Ｗo(hù)的動(dòng)作選擇性主要由這兩個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行判斷，容易出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤而導(dǎo)致后續(xù)計(jì)算數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，從而影響整個(gè)設(shè)計(jì)。這次的課程設(shè)計(jì)，我的收獲很多。我把所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了實(shí)際運(yùn)用，這有助于我以后的學(xué)習(xí)和工作。參考文獻(xiàn)1 王士政.電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化與配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)M.中國(guó)水利水電出版社2007.32 張保會(huì)，尹項(xiàng)根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)M.北京:中國(guó)電力出版社，20053 尹項(xiàng)根，曾克娥.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與應(yīng)用M.武漢:華中科技大學(xué)出版社，20014 孟祥萍. 電力系統(tǒng)分析M. 高等教育出版社，20045 陳堂等.配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)M. 中國(guó)電力出版社2004.8 6 曹繩敏. 電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料M. 東南大學(xué)出版社7 王維儉等，電氣主設(shè)備機(jī)電保護(hù)原理與應(yīng)用M.北京:中國(guó)電力出版社，20028 鐘松茂，李火元. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)M. 中國(guó)電力出版社，1996繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表課程名稱繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)題目名稱 110KV輸電線路距離保護(hù)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名沈思學(xué)號(hào)B2011052134指導(dǎo)教師姓名黃麗霞職稱講師序號(hào)評(píng)價(jià)項(xiàng)目指 標(biāo)滿分評(píng)分1工作量、工作態(tài)度和出勤率按期圓滿的完成了規(guī)定的任務(wù)，難易程度和工作量符合教學(xué)要