KV電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計說明書

1、第 一 章 緒 論第.節(jié)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用電力系統(tǒng)的運行要求安全可靠、電能質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)性好。但是，電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)各異，運行情況復(fù)雜，覆蓋的地域遼闊。因此，受自然條件、設(shè)備及人為因素的影響，可能出現(xiàn)各種故障和不正常運行狀態(tài)。故障中最常見，危害最大的是各種型式的短路。為此，還應(yīng)設(shè)置以各級計算機(jī)為中心，用分層控制方式實施的安全監(jiān)控系統(tǒng)，它能對包括正常運行在內(nèi)的各種運行狀態(tài)實施控制。這樣才能更進(jìn)一步地確保電力系統(tǒng)的安全運行。第.節(jié)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本特性動作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求，即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。1.2.1選擇性：是指保護(hù)裝置動作時，僅

2、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)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。1.2.2速動性：是指快速地切除故障，以提高電力系統(tǒng)并列運行穩(wěn)定，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及小故障元件的損壞程度。1.2.3靈敏度：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)該動作的故障時，他不應(yīng)該拒絕動作，而在任何其他該保護(hù)不應(yīng)該動作的情況下，則不應(yīng)該誤動作。除此之外，還應(yīng)從整體利益出發(fā)，考慮其經(jīng)濟(jì)條件。1.2.4可靠性：保護(hù)則不同，它的硬件是一臺計算機(jī)，各種復(fù)雜的功能是由相應(yīng)的軟件來實現(xiàn)的。換言之，它是一個只會做幾種單調(diào)的、簡單操作的硬件，配是指在保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該反

3、應(yīng)的故障時，保護(hù)裝置應(yīng)可靠地動作（即不拒動）。而在不屬于該保護(hù)動作的其它任何情況下，則不應(yīng)該動作（即不誤動）。可靠性取決于保護(hù)裝置本身的設(shè)計、制造、安裝、運行維護(hù)等因素。一般來說，保護(hù)裝置的組成元件質(zhì)量越好、接線越簡單、回路中繼電器的觸點和接插件數(shù)越少，保護(hù)裝置就越可靠。同時，保護(hù)裝置的恰當(dāng)?shù)呐渲门c選用、正確地安裝與調(diào)試、良好的運行維護(hù)。對于提高保護(hù)的可靠性也具有重要的作用。保護(hù)的誤動和拒動都會給電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害，尤其是對于超高壓大容量系統(tǒng)往往是造成系統(tǒng)大面積停電的重要原因，因此應(yīng)予足夠的重視。在保護(hù)方案的構(gòu)成中，防止保護(hù)誤動與防止其拒動的措施常常是互相矛盾的。例如采用“二中取二“的雙重

4、化措施，無疑提高了不誤動的可靠性，但卻降低了不拒動的可靠性。在考慮提高保護(hù)裝置可靠性同時，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)和負(fù)荷的具體情況來處理。例如系統(tǒng)有充足的旋轉(zhuǎn)備用容量、各元件之間聯(lián)系十分緊密的情況下，由于某一元件的保護(hù)裝置誤動而給系統(tǒng)造成的影響較??；但保護(hù)裝置的拒動給系統(tǒng)在成的危害卻可能很大。此時，應(yīng)著重強調(diào)提高不拒動的可靠性。又如對于大容量發(fā)電機(jī)保護(hù)，應(yīng)考慮同時提高不拒動的可靠性和不誤動的可靠性，對此可采取“三中取二”的雙重化方案或雙倍的“二中取一”雙重方案。在某些文獻(xiàn)中稱不誤動的可靠性為“安全性”，稱不拒動和不會非選擇動作的可靠性為“可信賴性”對繼電保護(hù)裝置的四項基本要求是分析研究繼電保護(hù)的基礎(chǔ)，也

5、是貫穿全書的主線，必須反復(fù)的深刻領(lǐng)會。與此同時，電子計算機(jī)特別是微型計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種微機(jī)型繼電保護(hù)裝置也應(yīng)運而生，由于微機(jī)保護(hù)裝置具有一系列獨特的優(yōu)點，這些產(chǎn)品問世后深受用戶青睞。第.3節(jié)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置繼電保護(hù)裝置，就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務(wù)是：（1） 當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時，繼電保護(hù)能自動地、迅速地和有選擇性地動作，使斷路器跳閘，將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，以系統(tǒng)無故障的部分迅速恢復(fù)正常運行，并使故障的設(shè)備或線路免于繼續(xù)遭受破壞。（2）當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)不正常運行情況時，根據(jù)不正常運行情況的種類

6、和設(shè)備運行維護(hù)條件，繼電保護(hù)裝置則發(fā)出信號，以便由值班人員及時處理，或由裝置自動進(jìn)行調(diào)整。由此可見，繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預(yù)防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全供電。因此，繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運行的不可缺少的技術(shù)措施。在現(xiàn)代的電力系統(tǒng)中，如果沒有專門的繼電保護(hù)裝置，要想維持系統(tǒng)的正常運行是根本不可能的。第.4節(jié) 設(shè)計原則和一般規(guī)定電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，對保證電力系統(tǒng)的正常運行，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大起了重要作用。應(yīng)根據(jù)審定的電力系統(tǒng)設(shè)計（二次部分）原則或?qū)彾ǖ南到y(tǒng)接線及要求進(jìn)行電網(wǎng)繼電保

7、護(hù)和安全自動裝置設(shè)計。設(shè)計應(yīng)滿足繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程（SDJ6-83）、110220kV電網(wǎng)繼電保護(hù)與安全自動裝置運行條例等有關(guān)專業(yè)技術(shù)規(guī)程的要求。要合理處理好繼電保護(hù)和安全自動裝置與其保護(hù)對象電網(wǎng)部分的關(guān)系，二次部分應(yīng)滿足電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則等有關(guān)技術(shù)規(guī)程的要求，這是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。在確定電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、廠站主接線和運行方式，必須統(tǒng)籌考慮繼電保護(hù)和安全自動裝置配置的合理性與可能性。在此基礎(chǔ)上，繼電保護(hù)和安全自動裝置的設(shè)計應(yīng)能滿足電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和幫站主接線的要求，適應(yīng)電網(wǎng)和幫站運行靈活性的需求。繼電保護(hù)和安全自動裝置由于本身的特點和重要性，要求采用成熟的特別是符和我國電

8、網(wǎng)要求的有運行經(jīng)驗的技術(shù)。不合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、廠站主接線和運行方式必將導(dǎo)致繼電保護(hù)和安全自動裝置配置的困難，接線復(fù)雜，有時為適應(yīng)一次部分某些特殊需要采用一些不成熟的保護(hù)裝置，由此往往引起保護(hù)誤動，甚至使一般性故障擴(kuò)大為系統(tǒng)故障，設(shè)計必須引以為戒。電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動裝置應(yīng)符合可靠性、安全性、靈敏性、速動性的要求。要結(jié)合具體條件和要求，從裝置的選型、配置、整定、實驗等方面采取綜合措施，突出重點，統(tǒng)籌兼顧，妥善處理，以達(dá)到保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運行的目的。 第 二 章 電力系統(tǒng)元件的參數(shù)計算第21節(jié) 標(biāo)幺值的計算211 標(biāo)幺值參數(shù)計算需要用到標(biāo)幺值或有名值，因此做下述簡介。在實際的電力系統(tǒng)中，各元件的電

9、抗表示方法不統(tǒng)一，基值也不一樣。如發(fā)電機(jī)電抗，廠家給出的是以發(fā)電機(jī)額定容量SN和額定電壓Un為基值的標(biāo)幺電抗Xd（%）；而輸電線路電抗，通常是用有名值。（1）標(biāo)幺值的定義在標(biāo)幺制中，單個物理量均用標(biāo)幺值來表示，標(biāo)幺值的定義如下：標(biāo)幺值=實際有名值（任意單位）/基準(zhǔn)值（與有名值同單位）顯然，同一個實際值，當(dāng)所選的基準(zhǔn)值不同是，其標(biāo)幺值也不同。所以當(dāng)訴說一個物理量的標(biāo)幺值是，必須同時說明起基準(zhǔn)值多大，否則僅有一個標(biāo)幺值是沒意義的。（2）標(biāo)幺值基準(zhǔn)值的選取當(dāng)選定電壓、電流、阻抗、和功率的基準(zhǔn)值分別為UB、IB、ZB和SB時,相應(yīng)的標(biāo)幺值為U*=U/UB （2·1）I*=I/IB （2

10、83;2）Z*=Z/ZB （2·3）S*=S/SB （2·4）使用標(biāo)幺值,首先必須選定基準(zhǔn)值.電力系統(tǒng)的各電氣量基準(zhǔn)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(zhǔn)值都要分別滿足以上的公式。因此，四個基準(zhǔn)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(zhǔn)值，原則上沒有限制；但習(xí)慣上多先選定UB SB。這樣電力系統(tǒng)主要涉及三相短路的IB ZB, 可得: SB(UB) （2·5） U(IB)U²BSB （2·6）UB和SB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

11、定電壓。SB可選系統(tǒng)的或某發(fā)電機(jī)的總功率；有時也可取一整數(shù)，如100、1000MVA等。（3）標(biāo)幺值的計算 精確的計算法，再標(biāo)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(zhǔn)值來計算標(biāo)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(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)功率計算各元件的標(biāo)幺值。 近似計算：標(biāo)幺值計算的近似歸算也是用平均額定電壓計算。標(biāo)幺值的近似計算可以就在各電壓級用選定的功率基準(zhǔn)值和各平均額定電壓

12、作為電壓基準(zhǔn)來計算標(biāo)幺值即可。本次設(shè)計采用近似計算法。取基準(zhǔn)功率為100MVA，基準(zhǔn)電壓為115KV。所有元件的電阻都忽略不計，其中2.2KM線路基準(zhǔn)電壓為6.3K。 第22節(jié) 線路元件的參數(shù)計算公式221發(fā)電機(jī)參數(shù)的計算發(fā)電機(jī)的電抗有名值： （2·7）發(fā)電機(jī)的電抗標(biāo)幺值： （2·8）式中： 發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗 發(fā)電機(jī)的額定電壓 基準(zhǔn)電壓，取115KV 基準(zhǔn)容量，取100MVA 發(fā)電機(jī)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222變壓器參數(shù)的計算（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(biāo)幺值： （2&

13、#183;10）式中： 變壓器短路電壓百分值 發(fā)電機(jī)的額定電壓 基準(zhǔn)電壓115kv 基準(zhǔn)容量100MVA 變壓器額定容量MVA（2） 三繞組變壓器參數(shù)的計算：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。各

14、繞組的電抗有名值XT1 = （2·14）XT2 = （2·15）XT3 = （2·16）各繞組的電抗標(biāo)幺值 XT1* = （2·17）XT2* = （2·18）XT3* = （2·19）式中： SB - 基準(zhǔn)容量,取為100MVA；SN - 變壓器額定容量 發(fā)電機(jī)的額定電壓 基準(zhǔn)電壓，取115KV計算過程詳見計算書，計算結(jié)果如表2.2所示223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(fù)序阻抗X2 = X1（1）線路阻抗有名值的計算：正、負(fù)序阻抗 X1 = X2 = x

15、·L （2·20）零序阻抗 X0 = 3.5 X1 （2·21）（2）線路阻抗標(biāo)幺值的計算：正、負(fù)序阻抗 X1* = X2* = x·L· （2·22）零序阻抗 X0 = 3.5 X1 （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(zhǔn)容量 ，取為100 MVA UB - 基準(zhǔn)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所示第23節(jié) 元件參數(shù)計算結(jié)果表表 2·1發(fā)電機(jī)參數(shù)計算表容量/KVA額定電壓/KV功

16、率因數(shù)COS次暫態(tài)電抗Xd”歸算到基準(zhǔn)容量的等值電抗（標(biāo)幺值）60006.30.812.2%1.627120006.30.812.0%0.800250006.30.816.5%0.528表 2·2變壓器參數(shù)計算表容量/KVA繞組型式短路電壓百分值 Uk（%）歸算到基準(zhǔn)容量的等值電抗（標(biāo)幺值）15000三相雙繞組10.50.70031500三相雙繞組10.50.33345000三相三繞組Ud（%）= 17 Ud（%）= 10.5 Ud（%）= 6 0.2390.139-0.00620000三相三繞組Ud（%）= 17 Ud（%）= 10.5 Ud（%）= 6 0.5380.313-0.

17、01331500三相三繞組Ud（%）= 17 Ud（%）= 10.5 Ud（%）= 6 0.3410.198-0.008表 2·3 線路參數(shù)計算表線路名稱長度/KM正序、負(fù)序阻抗值（標(biāo)幺值）零序阻抗值（標(biāo)幺值）A廠-BD5650.1970.688A廠-BD113.30.04040.141A廠-BD2430.1300.455B廠-BD1190.05750.201B廠-BD2480.1450.508B廠-BD3150.04540.159B廠-BD4350.1060.371C廠-BD4490.1480.519D廠-BD42.22.2177.760 第 三 章 變壓器中性點的選擇原則以及TA

18、，TV的選擇第31節(jié) 變壓器中性點的選擇原則311 變壓器中性點的選擇原則（1）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(jī)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)。（2）如何選擇發(fā)電機(jī)或變壓器中性點的運行方式，是一種比較復(fù)雜的綜合性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，不論采用哪一種運行方式，都涉及到供電可靠性，過電壓絕緣配合，繼電保護(hù)和自動裝置的正確動作，系統(tǒng)的布置，電訊及無線電干擾，接地故障時對生命的危險以及系統(tǒng)穩(wěn)定等一系列問題。（3）本課題所設(shè)計網(wǎng)絡(luò)是110。電力網(wǎng)中性點的接地方式，決定了

19、變壓器中性點的接地方式。變壓器中性點接地方式的安排應(yīng)盡量保持變電所零序阻抗基本不變，遇到因變壓器檢修等原因使變電所的零序阻抗有較大變化的特殊運行方式時，應(yīng)根據(jù)規(guī)或?qū)嶋H情況臨時處理。（電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實用技術(shù)問答77頁），變壓器中性點接地原則如下： 變電所只有一臺變壓器，則中性點應(yīng)直接接地； 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，將另一臺中性點不接地變壓器改為直接接地。如果由于某些原因，變電所正常必須有兩臺變壓器中性點直接接地運行，當(dāng)其一臺中性點直接接地的變壓器停運時，若有第三臺變壓器則將第三臺變壓改為中性點直接接地運行，否則，按特殊運行方式處理。 雙

20、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方式運行，并把它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，將另一臺中性點不接地變壓器直接接地。若不能保持不同母線上各有一個接地點時，作為特殊運行方式處理。 為了改善保護(hù)配合關(guān)系，當(dāng)某一短線路檢修停運時，可以用增加中性點接地變壓器臺數(shù)的辦法來抵消線路停運對零序電流分配關(guān)系產(chǎn)生的影響。 發(fā)電廠只有一臺主變壓器則變壓器中性點宜直接接地運行，當(dāng)變壓器檢修時，按特殊運行方式處理。 發(fā)電廠有接于母線的兩臺主變壓器，則宜將保持一臺變壓器中性點直接接地運行，如果由于某些原因，正常運行時必須兩臺變壓器中性點均直接接地運行，則當(dāng)

21、一臺主變檢修時，按特殊方式處理。 發(fā)電廠有接于母線的三臺及以上主變壓器，則宜將兩臺變壓器中性點直接接地運行，并把它們分別接于不同的母線上，當(dāng)不能保持不同母線上各有一個接地點時，按特殊運行方式處理。 自耦變壓器和絕緣有要求的變壓器中性點必須直接接地運行。（4）所有普通變壓器的中性點都應(yīng)經(jīng)隔離開關(guān)接地，以便于運行調(diào)度靈活，選擇接地點，當(dāng)變壓器中性點可能斷開運行時，若該變壓器中性點絕緣不按線電壓設(shè)計，應(yīng)在中性點裝設(shè)避雷器的保護(hù)。（5）選擇接地點時應(yīng)保證任何故障形式都不應(yīng)使電網(wǎng)解列成為中性點不接地系統(tǒng)，雙母線界限有兩臺及以上變壓器時，可考慮兩臺主變壓器中性點接地。根據(jù)上述原則本次設(shè)計的變壓器中性點的接

22、地方式為：A廠兩臺變壓器中性點接地；B廠一臺接地；C廠兩臺接地；D廠一臺接地；變電所E中性點接地。第32節(jié) 輸電線路TA、TV的選擇321輸電線路TV的選擇 （1）電流互感器的作用：電流互感器將高壓回路中的電流變換為低壓回路中的小電流，并將高壓回路與低壓回路隔離，使他們之間不存在電的直接關(guān)系。額定的情況下，電流互感器的二次側(cè)電流取為5A，這樣可使繼電保護(hù)裝置和其它二次回路的設(shè)計制造標(biāo)準(zhǔn)化。電保護(hù)裝置和其它二次回路設(shè)備工作于低電壓和小電流，不僅使造價降低，維護(hù)方便，而且也保證了運行人員的安全。電流互感器二次回路必須有一點接地，否則當(dāng)一，二次擊穿時，造成威脅人身和設(shè)備的安全。（2） 電流互感器的選

23、擇和配置型號：電流互感器的型號應(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1）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。2） 準(zhǔn)確等級：用于保護(hù)裝置為0.5級，用于儀表可適當(dāng)提高。 3） 二次負(fù)荷：S2SnS2-電流互感器二次負(fù)荷Sn-電流互感器額定負(fù)荷4） 輸電線路上TA的選擇：見TA選擇結(jié)果表（3·1）322輸電線路TV的選擇（1）電壓互感器的作用電壓互感器的作用是將一次側(cè)高電壓成比例的變換為較低的電壓，實現(xiàn)了二次系統(tǒng)與一次系統(tǒng)的隔離，保證

24、了工作人員的安全。電壓互感器二次側(cè)電壓通常為100V,這樣可以做到測量儀表及繼電器的小型化和標(biāo)準(zhǔn)化。（2）電壓互感器的配置原則：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，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。一次電壓的波動范圍：1.1Un>U1>0.9Un二次電壓：100V準(zhǔn)確等級：電壓互感器應(yīng)在哪一準(zhǔn)確度等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表.繼電器與自動置及設(shè)備對準(zhǔn)確等級的要求來確定。二次負(fù)荷：S2Sn（3） 輸電線路上TV變比的選擇 線路電均為110KV,故選用三相屋外的TV，見TV變比選擇結(jié)果表（3·2） 第33節(jié) T

25、A、TV變比的選擇結(jié)果表表3·1 TA選擇結(jié)果表 線路名稱長度（km）最大工作電流（A）工作電壓（KV）CT型號變比A廠BD56598.2110Lcw-110100/5A廠BD113.3260110Lcw-110300/5A廠BD243260110Lcw-110300/5B廠BD119160110Lcw-110200/5B廠BD248160110Lcw-110200/5B廠BD315161110Lcw-110200/5B廠BD435226110Lcw-110300/5C廠BD449151110Lcw-110200/5表3·2 TV變比選擇結(jié)果表線路名稱最大工作電流電流互感器

26、的變比電壓互感器的變比A-BD1260A300/5A-BD2260A300/5A-BD598.2A100/5B-BD1160A200/5B-BD2160A200/5B-BD3161A200/5B-BD4226A300/5C-BD4151A150/5 第 四 章 系統(tǒng)運行方式確定第41節(jié) 運行方式確定的原則計算短路電流時，運行方式的確定非常重要，因為它關(guān)系到所選的保護(hù)是否經(jīng)濟(jì)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(hù)的運行方式是以通過保護(hù)裝置的短路電流的大小來區(qū)分的。411最大運行方式根據(jù)系統(tǒng)最大負(fù)荷的需要，電力系統(tǒng)中的發(fā)電設(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

27、部接地的系統(tǒng)運行方式稱為最大運行方式。對繼電保護(hù)來說，是短路時通過保護(hù)的短路電流最大的運行方式。411最小運行方式根據(jù)系統(tǒng)最小負(fù)荷，投入與之相適應(yīng)的發(fā)電設(shè)備且系統(tǒng)中性點只有少部分接地的運行方式稱為最小運行方式。對繼電保護(hù)來說，是短路時通過保護(hù)的短路電流最小的運行方式。對過量保護(hù)來說，通常都是根據(jù)系統(tǒng)最大運行方式來確定保護(hù)的整定值，以保證選擇性，因為只要在最大運行方式下能保證選擇性，在其他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)最小運行方式來進(jìn)行，因為只要在最小運行方式下，靈敏度符合要求，在其他運行方式下，靈敏度也一定,靈敏度也一定能滿足要求。對某些保護(hù)（例如電流電壓連鎖速斷保護(hù)和電流速

28、斷保護(hù)），在整定計算時，還要按正常運行方式來決定動作值或計算靈敏度。根據(jù)系統(tǒng)正常負(fù)荷的需要，投入與之相適應(yīng)數(shù)量的發(fā)電機(jī)、變壓器和線路的運行方式稱為正常運行方式。第42節(jié) 系統(tǒng)運行方式確定的結(jié)果表表4·2 系統(tǒng)運行方式結(jié)果表1#DL最大運行方式A-BD1斷線，開環(huán)運行，且系統(tǒng)開機(jī)容量為最大 最小運行方式閉環(huán)運行，且系統(tǒng)開機(jī)容量為最小2#DL最大運行方式A-BD2斷線，開環(huán)運行，且系統(tǒng)開機(jī)容量為最大最小運行方式閉環(huán)運行，且系統(tǒng)開機(jī)容量為最小17#DL最大運行方式閉環(huán)運行，且系統(tǒng)開機(jī)容量為最大最小運行方式B-BD1斷線，且系統(tǒng)開機(jī)容量為最小第五章 短路電流的計算短路是電力系統(tǒng)最常見的故障。

29、所謂短路，是指一切不正常的相程與相或中性點接地系統(tǒng)中相與地之間的短路。第51節(jié) 短路計算的說明511 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(yán)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(hù)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(hù)的配置和整定。系統(tǒng)中應(yīng)配置哪些繼電保護(hù)以及保護(hù)裝置的參數(shù)整定，都必須對電力系統(tǒng)各種短路故障進(jìn)行計算和分

30、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。512 選擇計算短路點（1）在零序短路計算中，整定時一般是選擇各母線短路，在校驗時應(yīng)根據(jù)實際情況選取短路點。（2）在距離保護(hù)的整定中也是按其實際情況選取短路點。513 短路計算方法（1）首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支線路電容，發(fā)電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗。（2）取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓（3）將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺電抗（4）繪出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件阻抗統(tǒng)一編號，把復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)簡化為如下兩種形式之一：一個等值電勢和一個等值電抗的串聯(lián)電路。多個有源支路并聯(lián)的多支星形電路。并求出各電源與短路點之間

31、的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。第52節(jié) 短路計算結(jié)果表 短路電流計算結(jié)果表（詳細(xì)過程見計算書第四章）表5·1 短路計算結(jié)果表短路母線運行方式短路類型各分支短路電流（KA）1#DL2#DL17#DLBD-1最大f(1)2.309 f(2.0)f(3)1.708最小f(1)0.606 f(2.0)f(3)BD-5 最大f(1)0.3472 f(2.0)f(3)0.771最小f(1) f(2.0)0.5567f(3)A廠110KV母線最大f(1)0.1822 f(2.0)f(3)BD-5末端 最小f(1) f(2.0)0.2237f(3)B廠110KV母線最大f(1)0.3293f(2.0)f(3)

32、1.684最小f(1)0.3067f(2.0)f(3)BD-4最小 f(1) f(2.0)0.0663第 六 章 電力網(wǎng)相間繼電保護(hù)方式選擇與整定計算第61 節(jié) 電力網(wǎng)相間繼電保護(hù)方式的選擇611在110220kv中性點直接接地電網(wǎng)中，線路的保護(hù)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(hù)作為相間短路保護(hù)。如不滿足靈敏度要求，應(yīng)裝設(shè)多段式距離保護(hù)。雙電源單回線路，可裝設(shè)多段式距離保護(hù)，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(hù)作為主保護(hù)，把多段式距離保護(hù)作為后備保護(hù)。（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(hù)，在終端線路

33、，保護(hù)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(hù)，有利于提高保護(hù)的選擇性及縮短切除故障時間。612 B-BD1和A-BD5線路相間繼電保護(hù)方式選擇：（1） B-BD1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(hù)都有足夠的靈敏度和選擇性，降低網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的動作時限，確定在各線路上都裝設(shè)三段式距離保護(hù)。（2） A-BD5為110KV輻射形線路，為保證線路的可靠性，裝設(shè)電流保護(hù)。第62 節(jié) 相間距離保護(hù)621距離保護(hù)原理：電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的情況：系統(tǒng)的運行方式變化增大，長距離中符合線路增多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。這些情況下電流、電壓保護(hù)的靈敏度、快速性、選

34、擇性往不能滿足要求。對一個被保護(hù)元件，在起一段裝設(shè)的保護(hù)，如能測量出故障點至保護(hù)安裝處的距離并與保護(hù)范圍對應(yīng)的比較，即可怕不斷出故障點的位置從而決定起行為。這種方式顯然不受運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)。對于高電壓、大電流的電力系統(tǒng)，母線電壓與線路電流必須經(jīng)過互感器后送入距離保護(hù)的測量元件（阻抗繼電器），假設(shè)保護(hù)用的電壓互感器和電流互感器的變比都為1，則測量元件感受到的測量阻抗Zj=Zd。又因為變比為1，在阻抗繼電器上設(shè)置的整定阻抗Zzd=z1lzd。故阻抗繼電器的動作方程Zd Zzd (6·1)距離保護(hù)是由阻抗繼電器來實現(xiàn)阻抗（即距離）的測量，當(dāng)滿足（2·

35、;7）時，說明故障在內(nèi)部，保護(hù)應(yīng)動作。622 距離保護(hù)的基本特性和特點（1）距離保護(hù)的基本構(gòu)成距離保護(hù)是以反映從故障點到保護(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（測量元件），動作時間具有階梯性的相間保護(hù)裝置。當(dāng)故障點至保護(hù)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(hù)范圍之外，保護(hù)不動作當(dāng)上述阻抗小于預(yù)定值時，表示故障點在保護(hù)范圍之內(nèi)，保護(hù)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(hù)裝置。（2）距離保護(hù)的應(yīng)用距離保護(hù)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(hù)在有些情況

36、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(hù)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(hù)不能滿足運行要求時，則應(yīng)考慮采用距離保護(hù)裝置。（3） 距離保護(hù)各段動作特性距離保護(hù)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(hù)全線路的80%85%，其動作時間一般不大于0.030.1s（保護(hù)裝置的固有動作時間），前者為晶體管保護(hù)的動作時間，后者為機(jī)電型保護(hù)的動作時間。第II段按階梯性與相鄰保護(hù)相配合，動作時間一般為0.51.5s，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(hù)。第III（IV）段，其動作時間一般在2s以上，

37、作為后備保護(hù)段。（4） 距離保護(hù)裝置特點 由于距離保護(hù)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(fù)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，對于地II、III段，保護(hù)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(hù)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(hù)定值整定計算和各級保護(hù)段相互配合上較為簡單靈活，是保護(hù)電力系統(tǒng)相間故障的

38、主要階段式保護(hù)裝置。第 63節(jié) 相間距離保護(hù)定值配合的原則和助增系數(shù)計算原則631 距離保護(hù)定值配合的基本原則距離保護(hù)定值配合的基本原則如下：（1） 距離保護(hù)裝置具有階梯式特性時，起相鄰上、下級保護(hù)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(hù)范圍上互相配合。距離保護(hù)也應(yīng)與上、下相鄰的其他保護(hù)裝置在動作時間及保護(hù)范圍上相配合。例如：當(dāng)相鄰為發(fā)電機(jī)變壓器組時，應(yīng)與其過電流保護(hù)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(hù)，則應(yīng)與電流、電壓保護(hù)之動作時間及保護(hù)范圍相配合。（2） 在某些特殊情況下，為了提高保護(hù)某段的靈敏度，或為了加速某段保護(hù)切除故障的時間，采用所謂“非選擇性動作，再由重

39、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(hù)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(hù)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(hù)第I段可能與變壓器差動保護(hù)同時動作（因變壓器差動保護(hù)設(shè)有出口跳閘自保護(hù)回路），而由線路自動重合閘加以糾正，使供電線路恢復(fù)正常供電。（3） 采用重合閘后加速方式，達(dá)到保護(hù)配合的目的。采用重合閘后加速方式，除了加速故障切除，以減小對電力設(shè)備的破壞程度外，還可借以保證保護(hù)動作的選擇性。這可在下述情況下實現(xiàn)：當(dāng)線路發(fā)生永久性故障時，故障線路由距離保護(hù)斷開，線路重合閘動作，

40、進(jìn)行重合。此時，線路上、下相鄰各距離保護(hù)的I、II段可能均由其振蕩閉鎖裝置所閉鎖，而未經(jīng)振蕩閉鎖裝置閉鎖的第III段，在有些情況下往往在時限上不能互相配合（因有時距離保護(hù)III段與相鄰保護(hù)的第II段配合），故重合閘后將會造成越級動作。其解決辦法是采用重合閘后加速距離保護(hù)III段，一般只要重合閘后加速距離保護(hù)III段在1.52s，即可躲開系統(tǒng)振蕩周期，故只要線路距離保護(hù)III段的動作時間大于22.5s，即可滿足在重合閘后仍能互相配合的要求。632 距離保護(hù)定值計算中所用助增系數(shù)（或分支系數(shù)）的選擇及計算（1） 對于輻射狀結(jié)構(gòu)電網(wǎng)的線路保護(hù)配合時這種系統(tǒng)，其助增系數(shù)與故障點之位置無關(guān)。計算時故障點

41、可取在線路的末端，主電源側(cè)采取大運行方式，分支電源采用小運行方式。（2） 環(huán)形電力網(wǎng)中線路保護(hù)間助增系數(shù)的計算這種電力網(wǎng)中的助增系數(shù)隨故障點位置的不同而變化。在計算時，應(yīng)采用開環(huán)運行的方式，以求出最小助增系數(shù)。應(yīng)該指出，上述原則無論對于輻射狀電網(wǎng)內(nèi)，還是環(huán)形電網(wǎng)內(nèi)的雙回線與單回線間的助增系數(shù)的計算都是適用的。 第 64 節(jié) 距離保護(hù)裝置阻抗繼電器的接線方式和整定阻抗641 阻抗繼電器的接線方式阻抗繼電器的電流及電壓回路的介入，有各種不同的接線方式，譬如：有接入相電壓和相電流的；有接入相間電壓和相電流之差的；有接入相間電壓和相電流的等等。對于不同的接線方式，在各種類型的短路故障情況下，繼電器端子

42、上所測得的阻抗值是不同的。642 阻抗繼電器的整定阻抗在進(jìn)行距離保護(hù)裝置的定值計算時，首先按照計算原則及要求，算出各保護(hù)段的一次整定阻抗值。計算的結(jié)果用線路的一次正序相阻抗表示。這樣就可給出距離保護(hù)定值配置圖，并根據(jù)實際情況和習(xí)慣可以按以下幾種不同方式給出調(diào)試用定值。第一種方式：根據(jù)所計算出的距離保護(hù)各段的一次定值，直接給出距離保護(hù)各段的“整定阻抗ZOP。該定值為當(dāng)線路三相短路時，從保護(hù)區(qū)末端至保護(hù)安裝處每相線路正序阻抗的一次歐姆值。至于考慮由該一次“整定阻抗”換算至電流互感器及電壓互感器二次側(cè)的“整定阻抗”以及繼電器接線系數(shù)等因素影響時的計算工作，均由實驗部門根據(jù)實際情況確定。這種方式給出保

43、護(hù)定值的優(yōu)點是，概念清楚、不易發(fā)生差錯；其缺點是，要求調(diào)試者熟悉一、二次定值的換算關(guān)系，給調(diào)試單位增加了一些工作量。第二種方式：根據(jù)電流互感器及電壓互感器的變化，結(jié)合繼電器的接線系數(shù)，按下式算出在三相短路故障方式下，阻抗繼電器的二次“整定阻抗”值，并依次給出各保護(hù)段的整定值，Zdz·j= Zdz×nLH/nYH×Kjx （6·2）式中 Zdz·j阻抗繼電器的二次整定阻抗（/相）； Zdz 距離保護(hù)的一次整定阻抗（/相）；nLH、nYH分別為電壓互感器及電流互感器的變比；Kjx 三相短路時，阻抗繼電器的接線系數(shù)，對于的0 0接線方式，當(dāng)三相短路時

44、，Kjx =1；對的30 0接線，則Kjx =。第三種方式：按照已選的電流互感器及電壓互感器變比，給出從保護(hù)趕為末端至保護(hù)安裝處之間線路正序相阻抗的二次值（即換算至電流互感器及電壓互感器二次側(cè)的正序相阻抗），可按下式計算為Zdz·j= Zdz×nLH/nYH （6·3）式中 Zdz·j 距離保護(hù)的二次整定阻抗（/相）； Zdz 距離保護(hù)的一次整定阻抗（/相）； nLH、nYH 分別為電流互感器，電壓互感器的變化。上式中的整定阻抗為從保護(hù)范圍末端至保護(hù)安裝處之間的一個假想的二次正序相阻抗，它不考慮繼電器的接線系數(shù)（即繼電器的接線方式），在其整定值的通知單中

45、應(yīng)加以說明。根據(jù)通知單中的“整定值”，調(diào)試單位在調(diào)試時應(yīng)結(jié)合繼電器的具體接線方式及實驗方法進(jìn)行。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的具體結(jié)構(gòu)，采用第一種方法計算。第 65 節(jié) 距離保護(hù)整定計算651 距離保護(hù)I段整定計算（1） 當(dāng)被保護(hù)線路無中間分支線路（或分支變壓器）時，定值計算按躲過本線路末端故障整定，一般可按被保護(hù)線路正序阻抗的80%85%計算，即：ZsetI= KrelI ZL (6·4)式中 ZsetI 距離保護(hù)I段的整定阻抗； ZL 被保護(hù)線路的正序相阻抗； KrelI 可靠系數(shù)，可取0.80.85；計算時取0.85;保護(hù)的動作時間按 topI=0s（即保護(hù)固有動作時間）整定。（2）若被保護(hù)對象為

46、單回線帶終端變壓器（即線路變壓器組），則送電側(cè)線路距離 保護(hù)第I段可按保護(hù)范圍伸入變壓器內(nèi)部的情況整定，即ZsetI= KrelI ZL + KrelTI ZT (6·5)式中 ZT 線路末端變壓器的阻抗，且假定阻抗角與線路阻抗角相同； KrelTI 伸入變壓器部分第I段的可靠系數(shù)，取0.75； KrelI 可靠系數(shù)，取0.80.85；計算時取0.85； ZL 被保護(hù)線路的正序相阻抗。保護(hù)動作時間按topI=0s（即保護(hù)固有動作時間）整定。652 距離保護(hù)II段整定計算（1） 按與相鄰線路距離保護(hù)I段配合整定ZsetII = Kset1II ZL + KrelII Kbmin n Z

47、set1I (6·6) 式中 ZL 被保護(hù)線路阻抗； Zset1I 相鄰線路距離保護(hù)I段的整定阻抗；Kset1II 可靠系數(shù)，取0.80.85；計算時取0.85； KrelII 距離保護(hù)II段的可靠系數(shù)，取0.8； Kbmin 分支系數(shù)最小值，為相鄰線第I段距離保護(hù)范圍末端短路時 流過故障線電流與被保護(hù)線電流之比的最小值。（2） 與相鄰變壓器縱差保護(hù)配合，有ZsetII=KrelIIZL+ KrelII Kbmin ZT (6·7)式中 ZT 相鄰變壓器的正序阻抗；Kbmin 相鄰變壓器另側(cè)母線短路時流過變壓器的短路電流與被保護(hù)線電流之比的最小值。KrelII=0.7靈敏系

48、數(shù)計算：KsenII=ZsetII/ZL1.31.5 (6·8)保護(hù)動作時間 topII=0.5s當(dāng)不滿足靈敏度要求時可與相鄰線相間距離保護(hù)第II段配合。這時有Zset1II=KrelIIZL+KrelIIKbminZset2II (6·9)這時動作時間為 top1II= top3II+t式中 t 時間級差，一般取0.5s 。653 距離保護(hù)III段整定計算（1） 躲開被保護(hù)線路的最小負(fù)荷阻抗采用0 0 結(jié)線的方向阻抗繼電器，則整定阻抗為 (6·10)式中： KkII 可靠系數(shù)，取0.7 Kh 返回系數(shù)，取1.15 Kzq 負(fù)荷自啟動系數(shù)，取1.5 最靈敏角，取

49、負(fù)荷阻抗角，取 最大負(fù)荷電流；靈敏系數(shù)計算：近后備 KsenIII= ZsetIII/ZL (6·11)遠(yuǎn)后備 KsenIII= ZsetIII/（ZL1+KbmaxZL2） (6·12)654 距離保護(hù)整定計算表表(4-1) 距離保護(hù)整定計算I段II段III段定值時限整定值靈敏度時限整定值近后備遠(yuǎn)后備時限1#DL6.460.0s9.698滿足0.5s186.54滿足滿足T3+0.5s2#DL6.460.0s10.282滿足0.5s186.54滿足滿足T13+0.5s說明：距離保護(hù)II段與相鄰線路I段配合，III段與相鄰線路II段配合。第 66 節(jié) 距離保護(hù)的評價及應(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作。它不僅反應(yīng)短路時電流的增大，而且又反應(yīng)電壓的降低，因而靈敏度比電流、電壓保護(hù)高。保護(hù)裝置距離I段的保護(hù)范圍不受系統(tǒng)運行方式的影響，其它各段受系統(tǒng)運行方式變化的影響也較小，同時保護(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，且動作時限也比較固定而較短。雖然距離保護(hù)第I段是瞬時動作的，但是，它只能保護(hù)線路全長的80%8