220kV變電站繼電保護(hù)設(shè)計正文

1、 PAGE 前 言繼電保護(hù)的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)和自動化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的.幾十年來,隨著我國電力系統(tǒng)向高電壓、大機(jī)組、現(xiàn)代化大電網(wǎng)發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)及其裝置應(yīng)用水平獲得很大提高。在20世紀(jì)50年代及以前，差不多都是用電磁型的機(jī)械元件構(gòu)成。隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展，陸續(xù)推廣了利用整流二極管構(gòu)成的整流型元件和半導(dǎo)體分立元件組成的裝置。70年代以后，利用集成電路構(gòu)成的裝置在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中得到廣泛的運用。到80年代,微型機(jī)在安全自動裝置和繼電保護(hù)裝置中逐漸應(yīng)用。在電力系統(tǒng)中，由于雷擊或鳥獸跨接電氣設(shè)備、設(shè)備制造上的缺陷、設(shè)計和安裝的錯誤、檢修質(zhì)量不高或運行維護(hù)不當(dāng)?shù)仍?，往往發(fā)生各種事故。為了保證電力

2、系統(tǒng)安全可靠地運行，電力系統(tǒng)中的各個設(shè)備必須裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)是利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，當(dāng)突變量達(dá)到一定值時，起動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)生相應(yīng)的跳閘脈沖或信號。繼電保護(hù)雖然種類很多，但是一般由測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分三部分組成。測量部分是測量被保護(hù)元件工作狀態(tài)的一個或幾個物理量，并和已給的整定值進(jìn)行比較，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動。邏輯部分是根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或它們的組合、使保護(hù)裝置按一定的邏輯程序工作，最后傳到執(zhí)行部分。執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分送的信號，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如發(fā)生信號，跳閘或不動作等。繼電保護(hù)的基本性

3、能要求是選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。隨著新技術(shù)、新工藝的采用，繼電保護(hù)硬件設(shè)備的可靠性、運行維護(hù)方便性也不斷得到提高。繼電保護(hù)技術(shù)將達(dá)到更高的水平。由于編者水平和時間所限，文中疏漏和不足之處在所難免，懇請老師批評指正。 目 錄摘 要1第1章 設(shè)計說明書 2第2章 主變壓器保護(hù)設(shè)計 3 2.1 主變壓器保護(hù)設(shè)計 3 2.2 變壓器容量選擇 4 2.3 變壓器主保護(hù) 8 2.4 過電流保護(hù) 13 2.5 接地保護(hù) 14 2.6 其他保護(hù) 16第3章 母線保護(hù) 19 3.1 母線保護(hù)設(shè)計分析 19 3.2 220kV側(cè)母線保護(hù)20 3.3 110kV側(cè)母線保護(hù)21 3.4 10kV側(cè)母線保護(hù) 2

4、3 3.5 微機(jī)母線保護(hù) 23第4章 線路保護(hù) 25 4.1 線路保護(hù)分析 25 4.2 220kV線路保護(hù)25 4.3 110kV線路保護(hù)28 4.4 10kV線路保護(hù) 32總 結(jié) 37參考文獻(xiàn)38致謝39摘 要本文的內(nèi)容有設(shè)計說明書、主變壓器的保護(hù)、母線保護(hù)及線路保護(hù)。設(shè)計說明書簡要的說明設(shè)計的性質(zhì)、內(nèi)容等。主變壓器的保護(hù)設(shè)計，其中主要對主變壓器的主保護(hù)、后備保護(hù)及其它保護(hù)進(jìn)行設(shè)計分析，并闡述其優(yōu)缺點。設(shè)計中所使用的保護(hù)有：氣體保護(hù)、縱差動保護(hù)、過電流保護(hù)、接地保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、勵磁保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)、微機(jī)保護(hù)等。整定值的計算有110kV及10kV的短路電流計算?！娟P(guān)鍵詞】：變電站；主變

5、壓器保護(hù)；母線保護(hù)；線路保護(hù)第一章 設(shè)計說明書主變壓器的保護(hù)設(shè)計，其中主要對主變壓器的主保護(hù)、后備保護(hù)及其它保護(hù)進(jìn)行設(shè)計分析，并闡述其優(yōu)缺點。第二章為主變壓器配置的保護(hù)有：氣體保護(hù)、縱差動保護(hù)、過電流保護(hù)、接地保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、勵磁保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)、變壓器溫度保護(hù)、冷卻故障保護(hù)等。第三章為母線保護(hù)，雖然母線處于變電站內(nèi)，發(fā)生故障的幾率相對于其他設(shè)備小，但母線發(fā)生故障時，接于母線上的所有元件都要斷開，會造成大面積停電。此外樞紐變電所的高壓母線故障，如果動作遲緩，將會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞，從而使事故擴(kuò)大，因此，為母線選擇合適的保護(hù)方式是本部分的重點。為母線配置我保護(hù)有：220kV側(cè)母線

6、為元件固定連接的母線完全差動保護(hù)；110kV側(cè)母線為完全電流差動保護(hù)、10kV側(cè)母線為后備保護(hù)。為全部母線配備微機(jī)保護(hù)。第四部分為線路保護(hù)，電力線路如果繼電保護(hù)配置不當(dāng)，保護(hù)將不能正確動作，(誤動或拒動)，從而會擴(kuò)大事故停電范圍，給國民經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重后果，有時還會造成人身和設(shè)備安全事故，因此合理選擇保護(hù)方式也是非常必要的。220kV線路為高頻保護(hù)和電流平衡保護(hù)、110kV線路是以電流平衡保護(hù)為主，零序保護(hù)做后備的保護(hù)、10kV線路為接地零序電流保護(hù)。第2章 主變壓器保護(hù)設(shè)計本設(shè)計主要針對變電站變壓器保護(hù)配置進(jìn)行設(shè)計分析，變壓器是變電站重要設(shè)備之一。它的安全運行直接關(guān)系到變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行

7、，特別是樞紐變電站一旦因故障損壞或者導(dǎo)致線路停電，造成的損失將無法估計，因此必須針對變壓器可能出現(xiàn)的故障和異常工作情況，根據(jù)其容量、數(shù)量和重要程度，裝設(shè)相應(yīng)動作可靠，性能良好的繼電保護(hù)，防止故障的發(fā)生，其中主要對主變壓器的主保護(hù)、后備保護(hù)及其它保護(hù)進(jìn)行設(shè)計分析，并闡述其優(yōu)缺點。2.1 主變壓器保護(hù)設(shè)計分析一、主變壓器保護(hù)設(shè)計目的大型變壓器的造價昂貴，一旦發(fā)生故障遭到損壞，其檢修難度大，時間長，會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，特別是單臺容量占系統(tǒng)容量比例很大的情況下，發(fā)生故障后突然切除變壓器，將給電力系統(tǒng)造成很大的擾動，因此，在考慮大型變壓器繼電保護(hù)的整體配置時，除了保證其安全運行外，還應(yīng)最大限度地縮小故

8、障影響范圍，特別要防止保護(hù)裝置誤動作或拒絕動作，這樣，不僅要求有性能良好的保護(hù)繼電器，還要求在繼電保護(hù)的整體配置上盡量完善、合理。二、主變壓器保護(hù)設(shè)計原則變壓器繼電保護(hù)整體配置設(shè)計時，必須清楚其可能發(fā)生的故障及異常運行狀態(tài)，針對其可能發(fā)生的故障及異常運行狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)配置：(一)變壓器可能發(fā)生的故障：油箱內(nèi)部故障：繞組相間短路，接地短路匝間短路，及鐵芯燒損。油箱外部故障：主要是套管及引出線上發(fā)生相間短路和接地短路（二）變壓器的不正常工作狀態(tài)：由外部短路引起過電流由于電動機(jī)自啟動及尖峰負(fù)荷等原因引起的過電流由于油箱漏油造成油面降低由于外加電壓過高或頻率降低引起的過勵磁三、主變壓器保護(hù)配置變壓

9、器的保護(hù)可以分為短路保護(hù)和異常運行保護(hù)兩類。短路保護(hù)用以反應(yīng)被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生的各種類型的短路故障，作用于斷路器跳閘。為了防止保護(hù)裝置或者斷路器拒動，又有主保護(hù)和后備保護(hù)之分。異常運行保護(hù)用以反應(yīng)各種可能給機(jī)組造成危害的異常工況，此保護(hù)作用于發(fā)信號，這類保護(hù)一般只裝設(shè)一套專用繼電器，不設(shè)后備保護(hù)。根據(jù)繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程規(guī)定變壓器一般應(yīng)裝設(shè)下列繼電保護(hù)裝置：(一)反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的氣體保護(hù)（容量在800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)）。(二)反應(yīng)變壓器繞組、引出線的相間短路，中性點直接接地側(cè)繞組、引出線和套管的接地短

10、路，以及繞組匝間短路的電流速斷保護(hù)或縱聯(lián)差動保護(hù)。（容量在10000kVA及以上或6300kVA以上并列運行變壓器應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)，以代替電流速斷保護(hù)）。(三)反應(yīng)外部相間短路的過電流保護(hù)、復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)和阻抗保護(hù)(四)反應(yīng)中性點接地的電力網(wǎng)中，外部單相接地短路的零序電流保護(hù)。(五)變壓器其他保護(hù)，如過負(fù)荷、過勵磁、變壓器高壓側(cè)斷路器失靈保護(hù)、溫度保護(hù)、冷卻器故障保護(hù)等。2.2變壓器容量選擇一、主變壓器容量選擇原則（一）主變壓器容量一般按變電站建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并應(yīng)考慮變壓器正常工作和事故時過負(fù)荷能力。（二）根據(jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器

11、的容量。對于有重要負(fù)荷的變電站；應(yīng)考慮當(dāng)一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)應(yīng)保證對一、二級負(fù)荷的供電。二、變壓器容量選擇整定計算變壓器保護(hù)裝置應(yīng)根據(jù)變壓器容量、數(shù)量配置相應(yīng)保護(hù)，由原始資料分析該變電站主變壓器為兩臺三繞組降壓變壓器，主要向110kV線路負(fù)荷、10kV線路負(fù)荷、站用電負(fù)荷供電，據(jù)220kV500kv變電所所用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定，220kv所用電宜從主變壓器低壓側(cè)分別引接兩臺容量相同，可互為備用，分列運行的所用工作變壓器，只有一臺主變壓器時，其中一臺所用變壓器宜從所外電源引線，本設(shè)計中主變壓器為兩臺三繞組降壓變壓器，變電所所用電宜從主變壓器低壓側(cè)分別引入

12、，因此所用電可當(dāng)作10kV線路負(fù)荷來處理，110kV、10kV線路負(fù)荷情況如下表：110kV 線 路 負(fù) 荷名 稱最大負(fù)荷(MW)功率因數(shù)石化廠320.9煉油廠360.9甲縣變250.9乙縣變280.9丙縣變150.9丁縣變260.8510kV等效負(fù)荷40000.9名稱最大負(fù)荷（KW）功率因素Cos氮肥廠40000.85機(jī)械廠40000.85紡織廠30000.85化工廠30000.85造紙廠25000.85水廠60000.85建材廠30000.85A變40000.85B變40000.9110kV斷路器冬天41室外配電裝置照明151室內(nèi)照明81 變30000.9主變風(fēng)扇0.15660.85主充電

13、機(jī)160.85浮充電機(jī)150.85蓄電池進(jìn)風(fēng)1.50.85蓄電池排風(fēng)20.85鍋爐房水泵20.85空 壓 機(jī)200.85載 波 室21220kV 配電裝置電源181110kV 配電裝置電源181220kV 斷路器冬天加熱41110kV線路最大有功功率：110kV線路最大無功功率：其中,由于110kV線路各負(fù)荷間同時系數(shù)為0.9, 110kV負(fù)荷的最大輸出復(fù)功率：10kV線路負(fù)荷最大有功功率：10kV線路負(fù)荷最大無功功率上敘10kV等效負(fù)荷間同時系數(shù)取為0.85，其中,，變電站旋轉(zhuǎn)設(shè)備的功率因數(shù)取，非旋轉(zhuǎn)設(shè)備功率因數(shù)取。10kV負(fù)荷的最大輸出復(fù)功率：已知110kV、10kV線路負(fù)荷同時系數(shù)為0.

14、9，主變壓器總輸出復(fù)功率：主變壓器的總最大視在功率：根據(jù)規(guī)定，對裝有兩臺主變壓器的變電所應(yīng)能在一臺主變停運時，另一臺容量在及過負(fù)荷力允許時間內(nèi)，仍能夠保證一類及二類負(fù)荷連續(xù)供電，變壓器總?cè)萘恳话阌校浩渲袨樽冸娝畲筘?fù)荷，這樣可以保證對70%負(fù)荷的供電，考慮到變壓器40%的事故過負(fù)荷能力，則可以保證對98%負(fù)荷供電。考慮將來的負(fù)荷可能會超出本來預(yù)算，為了有所發(fā)展的余地，選擇的主變壓器的容量為150MVA。2.3變壓器主保護(hù)一、氣體保護(hù)（一）氣體保護(hù)定義油浸式變壓器是利用變壓器油作為絕緣盒冷卻介質(zhì)，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障時，故障點局部產(chǎn)生高溫，使油溫升高體積膨脹，甚至沸騰，油內(nèi)溶解的空氣就會被排

15、出，變成氣泡上升；故障點產(chǎn)生電弧，使變壓器油及其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體（含氣體成分），從油箱向油枕流動，反應(yīng)這種氣流與油流動作得的保護(hù)稱為氣體保護(hù)。本次設(shè)計中每一臺變壓器額定容量為150MVA。根據(jù)規(guī)程規(guī)定須裝設(shè)氣體保護(hù)。（二）氣體保護(hù)原理氣體保護(hù)原理接線圖2-1：圖2-1氣體保護(hù)的測量繼電器為氣體繼電器，氣體繼電器安裝在油箱與油枕之間的連接管道中，這樣油箱內(nèi)的氣體都要通過瓦斯繼電器，為了便于氣體的排放，安裝時需要有一定的傾斜度，變壓器頂蓋與水平間應(yīng)有1%1.5%的坡度，連接管道應(yīng)有2%4%的坡度。氣體繼電器油三種形式，即浮筒式、擋板式即開口杯與擋板構(gòu)成的復(fù)合式。運行經(jīng)驗表明，浮筒式氣體繼電

16、器存在著一些嚴(yán)重的缺點，如防震性差，且浮筒的密封性能不良使浮筒失去浮力，使水銀觸點閉合造成誤動作等。而用擋板代替下浮筒的擋板式氣體繼電器，仍保留上浮筒且克服了浮筒滲油的缺點，運行比較穩(wěn)定，可靠性相對提高，但當(dāng)變壓器油面嚴(yán)重下降時，動作速度不快，因此目前通常采用開口杯與擋板構(gòu)成的復(fù)合式氣體繼電器（），該繼電器用磁力干簧觸點代替水銀觸點，。正常運行時，繼電器內(nèi)上開口杯內(nèi)充滿了油。在軸一側(cè)的開口杯，同時受到杯內(nèi)油的重力即油對開口杯浮力的作用。在軸另一側(cè)的平衡錘，有重錘的重力及油對重錘的浮力。這些力平衡的結(jié)果，由于開口杯側(cè)產(chǎn)生的力矩小于平衡錘的力矩，開口杯處于上升位置。和開口杯固定在一起的永久磁鐵位于

17、干簧接點的上方，干簧接點可靠斷開。變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，產(chǎn)生的氣體在繼電器上部，迫使油面下降。開口杯在氣體中的重量加上杯內(nèi)油的重量所產(chǎn)生的力矩，超過平衡錘的力矩，使開口杯隨著油面降低而下沉。當(dāng)永久磁鐵靠近干簧接點時，接點閉合，延時發(fā)出“輕瓦斯動作”信號。變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，產(chǎn)生大量氣體，強烈油流沖擊擋板，當(dāng)油流速度達(dá)到整定值時，擋板被沖擊到一定位置，永久磁鐵靠近干簧接點，接點閉合后發(fā)出重瓦斯跳閘脈沖，經(jīng)信號繼電器KS啟動出口中間繼電器KOM，跳開變壓器兩側(cè)斷路器。變壓器嚴(yán)重漏油使油面降低時，開口杯下沉到一定位置，干簧接點閉合，同樣發(fā)出“輕瓦斯動作”信號。氣體保護(hù)動作后，觀察分析從繼電

18、器上部排氣口收集的氣體，可判斷故障的性質(zhì)，氣體保護(hù)能反應(yīng)油箱內(nèi)各種故障，且動作迅速，靈敏度高，特別對于變壓器繞組的匝間短路（當(dāng)短路匝數(shù)很少時），靈敏度好于其他保護(hù)，所以氣體保護(hù)是大、中、小型變壓器必不可少的油箱內(nèi)部故障最有效地主保護(hù)。但氣體保護(hù)不能夠反應(yīng)油箱外的引出線和套管上的如何故障。因此不能夠單獨作為變壓器的主保護(hù)，尚須與縱差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)配合使用。二、縱 差 動 保 護(hù)（一）縱差動保護(hù)定義縱差動保護(hù)是用輔助導(dǎo)線（或稱引導(dǎo)線）將被保護(hù)設(shè)備兩側(cè)的電量連接起來，比較被保護(hù)設(shè)備始端與末端電流的大小及相位，在設(shè)備兩側(cè)裝設(shè)電流互感器，兩側(cè)電流互感器一次回路的正極性端均置于遠(yuǎn)離設(shè)備的一側(cè)，二次回

19、路用電纜同極性相連，差動繼電器則并聯(lián)在電流互感器二次側(cè)的環(huán)路上，在正常運行情況下，引導(dǎo)線中形成環(huán)流，稱為縱差動保護(hù)。（二）縱差動保護(hù)原理根據(jù)繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，容量在10000kVA及以上或6300kVA以上并列運行變壓器應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)，以代替電流速斷保護(hù)。本次設(shè)計中，兩臺壓器額定容量150MVA并列運行，它用來反應(yīng)變壓器繞組、套管及引出線的各種故障，且與氣體保護(hù)配合作為變壓器的主保護(hù)，使保護(hù)的性能更加全面和完善。三繞組變壓器差動保護(hù)原理接線圖如圖2-2：圖2-2由此可見，變壓器差動保護(hù)是通過比較變壓器各側(cè)電流的大小和相位而構(gòu)成的保護(hù)，各側(cè)電流互感器所包圍的區(qū)域為差動保護(hù)

20、的保護(hù)范圍，保護(hù)區(qū)內(nèi)故障，繼電器動作于跳閘；保護(hù)區(qū)外故障時，繼電器不動作，因此，在滿足選擇性要求的同時，不需要于相鄰元件的保護(hù)在整定值上相配合，從而構(gòu)成不帶延時的速動保護(hù)，用來反應(yīng)變壓器繞組、套管及引出線的各種故障。（三）差動回路不平衡電流變壓器差動保護(hù)在正常運行和外部故障時，理想情況下流入差動繼電器的電流為零,保護(hù)裝置不動作，但實際上變壓器差動保護(hù)與其他設(shè)備差動保護(hù)相比，在正常和外部短路時的故障行為有很大不同，因為變壓器差動回路中不平衡電流大，形成不平衡電流的因素多，所以必須采取措施躲過不平衡電流或減小不平衡電流的影響，形成不平衡電流的因素及所采取的措施：1.變壓器勵磁涌流形成不平衡電流變壓

21、器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復(fù)過程中由于變壓器鐵芯中的磁通急劇增大，是鐵芯瞬間飽和，出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁電流，此電流通過變壓器的一次繞組，進(jìn)入差動回路形成不平衡電流，如不采取措施縱差動保護(hù)將會誤動作。勵磁涌流的特點如下：其值在初始很大，可達(dá)額定電流的510倍。還有大量非周期分量和高次諧波分量，且隨時間衰減。其波形有間斷角。根據(jù)勵磁涌流的特點可采取如下措施減小不平衡電流的影響：利用延時動作或提高保護(hù)動作值來躲過勵磁涌流。利用勵磁涌流中的非周期分量，采取速飽和變流器的差動繼電器構(gòu)成差動。利用勵磁涌流波形中的二次諧波分量，采用二次諧波制動的差動繼電器。利用勵磁涌流中波形間斷的特點，采用具有鑒別間斷

22、角差動繼電器構(gòu)成差動保護(hù)或?qū)ΨQ識別原理構(gòu)成的差動保護(hù)2.變壓器各側(cè)接線組別不同引起不平衡電流由于變壓器連接組別為，由于三角形側(cè)的電流超前于星型側(cè)同一電流如果各側(cè)電流互感器都按通常接線接成星型，則使變壓器各側(cè)電流互感器二次電流的數(shù)值相等，在差動回路中會出現(xiàn)不平衡電流，如圖2-3：圖2-3為了消除不平衡電流，可采用相位補償法，即將變壓器星型側(cè)的電流互感器的二次側(cè)接成星型，從而將電流互感器二次側(cè)的電流相位校正過來。電流互感器的實際變比與計算變比不等引起的不平衡電流由于電流互感器都是標(biāo)準(zhǔn)化的定型產(chǎn)品，所以選擇電流互感器的變比于計算變比往往不相等，因此，在差動回路中會引起不平衡電流。這種不平衡電流的影響

23、，可采用電流補償法來消除，將電流互感器二次電流大的那一側(cè)，經(jīng)電流變換器TAA變換后，是TAA的輸出與另一側(cè)電流互感器電流大小相等，從而消除電流互感器的實際變比與計算變比不等引起的不平衡電流。如圖2-4：圖2-44.各側(cè)互感器型號不同，產(chǎn)生不平衡電流此不平衡電流是由于兩側(cè)電流互感器的相對誤差引起的，型號相同相對誤差較小，型號不同相對誤差較大，它們的特性差別較大，估引起較大的不平衡電流。此不平衡電流應(yīng)在保護(hù)的整定計算中予以考慮，即適當(dāng)增大保護(hù)的動作電流，其具體做法是在不平衡定電流計算中引入互感器同型系數(shù)，用以平衡由于各側(cè)互感器型號不同，產(chǎn)生不平衡電流的影響。變壓器調(diào)壓分接頭改變產(chǎn)生的不平衡電流帶負(fù)

24、荷調(diào)節(jié)的變壓器在運行中常常需要改變分接頭來條電壓，這樣就改變了變壓器變比，原已調(diào)整平衡的差動保護(hù)又會出現(xiàn)新的不平衡電流，一般再用提高差動保護(hù)動作電流的方法來解決。由于各種因素的存在，三繞組變壓器差動保護(hù)不平衡電流比較大，為減小外部短路不平衡電流影響，提高保護(hù)的靈敏度，一般采用帶制動特性的差動繼電器構(gòu)成差動保護(hù)。2.4 過電流保護(hù)為了反映外部短路引起的變壓器過電流和作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，根據(jù)變壓器容量的不同和系統(tǒng)短路電流的不同，須裝設(shè)不同的過電流保護(hù)，三繞組在外部故障時應(yīng)盡量減小停電范圍，因此在外部發(fā)生短路時，要求僅斷開故障側(cè)的斷路器，而使另外兩側(cè)繼續(xù)運行。二內(nèi)部發(fā)生故障時，過電流保護(hù)應(yīng)起

25、到后備作用。為此，三繞組變壓器的過電流保護(hù)按如下原則配置，單側(cè)電源的三繞組變壓器，一般只裝設(shè)兩套過電流保護(hù)，一套裝在負(fù)荷側(cè)，如下圖所示側(cè)，起整定的動作時間t2應(yīng)比其他兩側(cè)的時限都小，動作后斷開QF2,另一套裝于電源側(cè)（ = 1 * ROMAN I側(cè)），他設(shè)有兩個時限t3和t1，在時限配合上要求t2t1t3。當(dāng) = 3 * ROMAN III側(cè)（負(fù)荷側(cè)）故障時，經(jīng)t1跳開QF3故障切除， = 1 * ROMAN I、側(cè)繼續(xù)運行。若變壓器內(nèi)部故障。則經(jīng)t1跳QF3，經(jīng)t3在跳QF1和QF2，將三側(cè)斷路器全部斷開。如圖2-5：圖2-52.5接 地 保 護(hù)對中性點直接接地電網(wǎng)中的變壓器。在其高壓側(cè)裝設(shè)

26、接地（零序）保護(hù)，用來反應(yīng)接地故障，并作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件的接地故障的后備保護(hù)。擬建變電所的主變壓器接線組別為：YN0/yn0/d11的三繞組降壓變壓器兩臺。其主變壓器220kV、110kV側(cè)的中性點均采用經(jīng)間隙接地和直接接地方式，實際運行只一臺直接接地。必要時可以可相互切換為直接接地運行，因此，可以根據(jù)其接地方式來配置不同的保護(hù)。變壓器直接接地運行時，其接地保護(hù)可采用兩段式零序電流保護(hù)。變壓器非直接接地運行，而是通過放電間隙接地時，不僅須裝設(shè)兩段式零序電流保護(hù)，還須裝設(shè)零序電流保護(hù)零序電壓保護(hù)。非直接接地運行變壓器當(dāng)發(fā)生單相接地故障（差動保護(hù)拒動），放電間隙放電，為了避免放電

27、時間過長，還應(yīng)裝設(shè)專門反應(yīng)間隙放電電流的零序電流保護(hù)，其任務(wù)是及時切除變壓器，防止間隙長時間放電，造成中性點絕緣破壞。如果萬一放電間隙拒動，變壓器中性點出現(xiàn)工頻過電壓，為此還須設(shè)置零序電壓保護(hù)，當(dāng)放電間隙拒動時，由零序電壓保護(hù)切除變壓器。如圖2-6：圖2-6變壓器中性點接地運行時，隔離開關(guān)QS合上，兩段式零序電流保護(hù)投入工作。第 = 1 * ROMAN I段與相鄰元件接地保護(hù) = 1 * ROMAN I段配合，以t1（0.5s）延時斷開高壓側(cè)分母聯(lián)斷路器，以延時斷開變壓器各側(cè)斷路器。第 = 1 * ROMAN I = 1 * ROMAN I段與相鄰元件接地保護(hù)后備段配合，以t3和t4的延時分別

28、斷開母聯(lián)斷路器和各側(cè)斷路器。變壓器中性點不接地運行時，隔離開關(guān)QS打開，當(dāng)發(fā)生單相接地故障且失去中性點時，中性點不接地的變壓器的中性點將出現(xiàn)工頻過電壓，放電間隙擊穿，放電電流使零序電流元件啟動，瞬時跳開變壓器，見故障切除，當(dāng)放電間隙拒動時，零序電壓保護(hù)啟動將變壓器切除，其動作之應(yīng)低于變壓器中性點絕緣的耐壓水平。一、接地保護(hù)配置（一）變壓器直接接地運行時，其接地保護(hù)可采用兩段式零序電流保護(hù)。（二）變壓器非直接接地運行，而是通過放電間隙接地時，不僅須裝設(shè)兩段式零序電流保護(hù)，還須裝設(shè)零序電流保護(hù)零序電壓保護(hù)。非直接接地運行變壓器當(dāng)發(fā)生單相接地故障，放電間隙放電，為了避免放電時間過長，還應(yīng)裝設(shè)專門反應(yīng)

29、間隙放電電流的零序電流保護(hù)，其任務(wù)是及時切除變壓器，防止間隙長時間放電，造成中性點絕緣破壞。如果萬一放電間隙拒動，變壓器中性點出現(xiàn)工頻過電壓，為此還須設(shè)置零序電壓保護(hù)，當(dāng)放電間隙拒動時，由零序電壓保護(hù)切除變壓器。二、工作原理變壓器中性點接地運行時，隔離開關(guān)QS合上，兩段式零序電流保護(hù)投入工作。如圖2-7，第 = 1 * ROMAN I段與相鄰元件接地保護(hù) = 1 * ROMAN I段配合，以t1（0.5s）延時斷開高壓側(cè)分母聯(lián)斷路器，以延時斷開變壓器各側(cè)斷路器。第 = 1 * ROMAN I = 1 * ROMAN I段與相鄰元件接地保護(hù)后備段配合，以t3和t4的延時分別斷開母聯(lián)斷路器和各側(cè)斷

30、路器。圖2-7變壓器中性點不接地運行時，隔離開關(guān)QS打開，當(dāng)發(fā)生單相接地故障且失去中性點時，中性點不接地的變壓器的中性點將出現(xiàn)工頻過電壓，放電間隙擊穿，放電電流使零序電流元件啟動，瞬時跳開變壓器，見故障切除，當(dāng)放電間隙拒動時，零序電壓保護(hù)啟動將變壓器切除，其動作之應(yīng)低于變壓器中性點絕緣的耐壓水平。2.6其 他 保 護(hù)一、過負(fù)荷保護(hù)變壓器過負(fù)荷通常只對稱性過負(fù)荷，變壓器的過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)變壓器對稱過負(fù)荷引起的過電流，通常過負(fù)荷保護(hù)只用一個電流繼電器，接于任一相電流之中（一般為B相電流），經(jīng)過延時動作于信號。本次設(shè)計的變壓器由高壓側(cè)向中、低壓側(cè)傳送功率的降壓變壓器，至少要在高壓側(cè)和低壓側(cè)裝設(shè)過負(fù)荷保

31、護(hù)過負(fù)荷保護(hù)的動作電流按躲過變壓器額定電流即式中：為可靠系數(shù)，通常取1.05：為返回系數(shù)，通常取0.85。微機(jī)保護(hù)中，過負(fù)荷保護(hù)保護(hù)通常設(shè)有3段，并且均取B相電流，一般 = 1 * ROMAN I用于發(fā)告警信號， = 2 * ROMAN II段用于啟動風(fēng)扇冷卻器， = 3 * ROMAN III段用于閉鎖有載調(diào)壓。 二、過勵磁保護(hù)變壓器過電壓時會使發(fā)生發(fā)生過勵磁，使鐵芯飽和，鐵損增加，溫度增加，造成繞組絕緣損壞、油質(zhì)污染，同時變壓器勵磁電流激增，可以引起差動誤動作。因此必須裝設(shè)過勵磁保護(hù)，通常裝設(shè)反時限過勵磁保護(hù)，過勵磁倍數(shù)越大，允許的過勵磁持續(xù)時間越短。三、主變壓器高壓側(cè)斷路器失靈保護(hù)電力系

32、統(tǒng)中，有時會出現(xiàn)系統(tǒng)故障、繼電保護(hù)動作而斷路器拒絕動作的情況。這種情況下，可導(dǎo)致設(shè)備燒毀，擴(kuò)大事故范圍，甚至使系統(tǒng)得穩(wěn)定運行遭到破壞。因此，對于較重要的設(shè)備，應(yīng)裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。斷路器失靈保護(hù)有稱后備接線，它是防止因斷路器拒絕動而擴(kuò)大事故的一項措施，斷路器失靈保護(hù)的工作原理是，當(dāng)線路、變壓器或母線發(fā)生短路并伴隨斷路器失靈時。相應(yīng)的繼電保護(hù)動作，出口中間繼電器發(fā)出斷路器跳閘脈沖。由于短路故障未被切除，故障元件的繼電器仍處于動作狀態(tài)，此時利用裝設(shè)在故障元件上的故障判別元件，來判別斷路器仍處于合閘狀態(tài)。如故障元件出口中間繼電器觸點和故障判別元件的觸點同時閉合時，失靈保護(hù)被啟動。在經(jīng)過一個時限后失靈

33、保護(hù)出口繼電器動作，跳開與失靈的斷路器相連的母線上的各個斷路器，將故障切除。保護(hù)由啟動元件、時間元件、閉鎖元件和出口回路組成，為了提高保護(hù)動作的可靠性，啟動元件必須同時具備下列兩個條件才能啟動：（1）故障元件的保護(hù)出口繼電器動作后不返回（2）在故障保護(hù)元件的保護(hù)范圍內(nèi)短路依然存在，即失靈判別元件啟動。為防止失靈保護(hù)誤動作，在失靈保護(hù)接線中加設(shè)了閉鎖元件，常用的閉鎖元件由負(fù)序電壓。零序電壓和低電壓繼電器組成，通過“與”門構(gòu)成斷路器失靈保護(hù)的跳閘出口回路。四、變壓器溫度保護(hù)變壓器運行中，總有部分損失（如銅損、鐵損、介質(zhì)損失等）時變壓器各部分溫度升高，繞組溫度過高時會加速絕緣的老化，縮短使用壽命，繞

34、組溫度越高，持續(xù)時間越長，會造成絕緣老化的速度越快，使用期限越短。因此變壓器必須冷卻系統(tǒng)，保證在規(guī)定的環(huán)境溫度下按額定容量運行時，使變壓器溫度不超過極限值。變壓器溫度保護(hù)在冷卻系統(tǒng)發(fā)生個故障或其他原因引起變壓器溫度超過極限值時，發(fā)出告警信號（以便采取措施），或者延時作用于跳閘。五、冷卻器故障保護(hù)當(dāng)冷卻器引起變壓器溫度超過安全期限時，并不是立即將變壓器退出運行，常常允許其運行一段時間，以便處理冷卻器故障，這期間變壓器可以降負(fù)荷運行，使變壓器溫度恢復(fù)到正常水平，若在規(guī)定時間內(nèi)溫度不能降至正常水平，才切除變壓器，。冷卻器故障保護(hù)一般監(jiān)測變壓器繞組的負(fù)荷電流，并與溫度保護(hù)配合使用，構(gòu)成兩段時限保護(hù)。當(dāng)

35、變壓器冷卻發(fā)生故障時，溫度升高，超過限值后溫度保護(hù)首先動作，發(fā)出報警的同時開放冷卻器故障保護(hù)出口。這時變壓器電流若超過保護(hù)段整定值，先按繼電器固有延時動作于減負(fù)荷，使變壓器負(fù)荷降低，促使變壓器溫度下降，若溫度保護(hù)返回，則變壓器維持在較低負(fù)荷下運行，一減少停運機(jī)會；若溫度保護(hù)仍不能返回，即說明減負(fù)荷無效，為保證變壓器的安全，變壓器冷卻器故障保護(hù)將億 = 2 * ROMAN II段延時t動作于解列或程序跳閘，延時時間t值的大小通常按失去冷卻系統(tǒng)后，變壓器允許運行時間整定。第3章 母 線 保 護(hù)母線是電能集中和分配的主要設(shè)備，是變電站重要設(shè)備之一，與其他設(shè)備一樣，母線也會存在各種故障，當(dāng)母線發(fā)生故障

36、時，有可能造成大面積的停電事故，并可能破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。母線的故障的原因有母線絕緣子和斷路器套管的閃絡(luò)，裝于母線的電壓互感器和裝在母線和斷路器之間的電流互感器故障，母線隔離開關(guān)和斷路器的支持絕緣子損壞，運行人員的誤操作等，雖然母線結(jié)構(gòu)簡單，且處于變電站內(nèi)，發(fā)生故障的幾率相對于其他設(shè)備小，但母線發(fā)生故障時，接于母線上的所有元件都要斷開，會造成大面積停電。此外樞紐變電所的高壓母線故障，如果動作遲緩，將會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞，從而使事故擴(kuò)大，因此，母線必須選擇合適的保護(hù)方式。3.1母線保護(hù)設(shè)計分析一、母線保護(hù)設(shè)計原則 母線保護(hù)的方式通常分為兩種：一是利用供電元件的保護(hù)兼作母線故障的保護(hù)；二

37、是采用專門的母線保護(hù)。在不太重要的較低電壓的廠、站中可以利用供電設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器、線路）保護(hù)的第 = 2 * ROMAN II及第III段來反映并切除母線故障。在DL400繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程中，非專門的母線保護(hù)裝設(shè)原則：對于發(fā)電廠和主要變電所的310KV分段母線及并列運行的雙母線，一般可由發(fā)電機(jī)和變壓器的后備保護(hù)實現(xiàn)母線的保護(hù)。利用供電元件的后備保護(hù)來切除故障母線，簡單、經(jīng)濟(jì)。但切除故障的時間長，此外當(dāng)雙母線同時運行或母線為分段單母線時，上述不能夠保證只切除故障母線，因此，對于重要的母線根據(jù)“規(guī)程”要求裝設(shè)專用的母線保護(hù)。二、母線保護(hù)配置 為了確定母線的保護(hù)，必須明確其母線運行

38、方式。根據(jù)已知變電所的主接線運行方式為：220kV側(cè)采用雙母線接線方式；110kV側(cè)采用雙母線接線方式；10kV側(cè)采用單母線分段接線方式。為了提高供電的可靠性，常采用雙母線運行（將母聯(lián)斷路器投入），在每組母線上固定連接（約1/2）供電和受電元件。因此220kV側(cè)采用雙母線同時投入運行方式（將母聯(lián)斷路器投入），而110kV側(cè)采用一組母線投入運行方式，10kV側(cè)采用單母線運行方式。為滿足快速性和選擇性的要求，母線保護(hù)廣泛采用差動保護(hù)原理構(gòu)成。3.2 220kV側(cè)母線保護(hù)通過分析，220kV側(cè)采用雙母線同時投入運行方式（將母聯(lián)斷路器投入），對于這種運行方式，為了有選擇地將故障母線切除，可采用元件固定

39、連接的母線完全差動保護(hù)。這時，當(dāng)如何一組母線發(fā)生故障時，保護(hù)裝置只將故障母線切除，而另一組非故障母線及其連接的所有元件可繼續(xù)運行。一、元件固定連接的雙母線電流差動保護(hù)元件固定連接的雙母線電流差動保護(hù)單相原理接線如圖下，保護(hù)裝置的主要部分由三組差動繼電器組成。第一組由電流互感器TA1、TA2、TA5和差動繼電器KD1組成，用以選擇第 = 1 * ROMAN I組母線上的故障；第二組由電流互感器TA3、TA4、TA6和差動繼電器KD2組成，用以選擇第 = 2 * ROMAN II組母線上的故障；第三組由電流互感器TA1TA6和差動繼電器KD3組成，它作為整套保護(hù)的啟動元件，當(dāng)任一組母線短路時，KD

40、3都啟動，給KD1、KD2加上直流電流，并跳開母聯(lián)斷路器QF5.保護(hù)的動作情況分析如圖3-1：圖3-1（1）正常運行及元件固定連接方式下外部短路故障時各差動繼電器KD1KD3僅流過不平衡電流，其值小于整定值，保護(hù)不動作。（2）元件固定連接方式下任一組母線短路時（如母線 = 1 * ROMAN I）差動保護(hù)繼電器KD1KD3流過全部的短路電流而動作，跳開母線斷路器QF5和母線 = 1 * ROMAN I上所有連接元件的斷路器QF1、QF2，從而將母線 = 1 * ROMAN I切除。此時，由于差動繼電器KD2不動作，無故障的 = 1 * ROMAN I = 1 * ROMAN I母線可繼續(xù)運行。

41、（3）元件固定連接方式破壞后（如將母線 = 1 * ROMAN I上的L2切換到母線 = 1 * ROMAN I = 1 * ROMAN I），區(qū)外短路時啟動元件KD3中流過不平衡電流，故不動作，整套保護(hù)不會誤動，當(dāng)內(nèi)部短路時，KD1、KD2、KD3、都通過短路電流，因而他們啟動跳開斷路器，無選擇性地將兩組母線全部切除。從上面分析可知，元件固定連接的雙母線電流差動保護(hù)能快速而有選擇地切除故障母線，保證非故障母線繼續(xù)供電，但在固定方式破壞后不能選擇故障母線，限制了系統(tǒng)運行調(diào)度靈活性，這是該接線的不足之處。但對于進(jìn)線較少的母線保護(hù)還是比較優(yōu)越的。3.3 110kV側(cè)母線保護(hù)通過分析，110kV側(cè)采

42、用雙母線接線，單母線投入運行方式（母聯(lián)斷路器不投入），對于這種運行方式，雙母線經(jīng)常只有一組母線投入運行，可母線完全差動保護(hù)。一、完全電流差動保護(hù)單母線的完全電流差動保護(hù)的原理接線如圖3-2，在母線的所有連接元件上裝設(shè)變比相等的電流互感器，按環(huán)流發(fā)接線。從結(jié)構(gòu)上看，母線實際上就是電路的一個節(jié)點在正常運行或母線范圍以外故障時，母線上所有連接元件注入母線的電流向量和等于零，流入差動繼電器的電流為各電流互感器特性不同產(chǎn)生的不平衡電流，即圖3-2在母線故障時，所有連接的元件都向故障點提供電路電流，而供電給負(fù)荷的連接元件中電流等于零，則流入差動繼電器的電流為式中：為流入短路點k的總電流；為電流互感器的變比

43、。差動保護(hù)動作后，將故障母線的所有連接元件斷開，切除故障。二、完全電流差動保護(hù)整定計算差動繼電器的動作電流按以下原則整定：(1)躲過外部故障時流入差動回路的最大不平衡電流，即式中，可靠系數(shù)，取1.3。(2)由于母線差動保護(hù)電流回路中連接元件較多，接線復(fù)雜，因此，電流互感器二次回路斷線的幾率比較大，為了防止在正常運行情況下，任一電流互感器二次回路斷線時引起保護(hù)誤動作，啟動電流應(yīng)大于任一連接元件中最大的負(fù)荷電流，即靈敏度按下式計算式中母線短路時最小短路電流。3.4 10kV側(cè)母線保護(hù)通過分析，10kV側(cè)采用單母線運行方式對于這種運行方式，根據(jù)DL400繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程中，非專門的母線

44、保護(hù)裝設(shè)原則：對于發(fā)電廠和主要變電所的310kV分段母線及并列運行的雙母線，一般可由變壓器的后備保護(hù)實現(xiàn)母線的保護(hù)。對重要310kV分段母線，宜采用后備保護(hù)，保護(hù)僅接入有電源支路的電流。保護(hù)由兩段組成：其第一段采用無時限或帶時限的電流速斷保護(hù)，當(dāng)靈敏系數(shù)不符合要求時，可采用電流閉鎖電壓速斷保護(hù)；第二段采用過電流保護(hù)，當(dāng)靈敏系數(shù)不符合要求時，可將一部分負(fù)荷較大的配電線路接入差動回路，以降低保護(hù)的起動電流。3.5 微機(jī)母線保護(hù)擬建變電所的主接線運行方式為：220KV側(cè)采用雙母線接線方式； 110KV側(cè)采用雙母線接線方式；10KV側(cè)采用單母線分段接線方式。RCS915AB 型微機(jī)母線保護(hù)裝置，適用于

45、各種電壓等級的單母線、單母分段、雙母線等各種主接線方式，母線上允許所接的線路與元件數(shù)最多為21 個（包括母聯(lián)），并可滿足有母聯(lián)兼旁路運行方式主接線系統(tǒng)的要求。 結(jié)合要設(shè)計的變電所的主接線運行方式和RCS915AB 型微機(jī)母線保護(hù)裝置的適用范圍，該變電所的母線保護(hù)采用RCS915AB 型微機(jī)母線保護(hù)裝置。一、RCS915AB 型微機(jī)母線保護(hù)裝置簡介保護(hù)配置：RCS915AB 型微機(jī)母線保護(hù)裝置設(shè)有母線差動保護(hù)、母聯(lián)充電保護(hù)、母聯(lián)死區(qū)保護(hù)、母聯(lián)失靈保護(hù)、母聯(lián)過流保護(hù)、母聯(lián)非全相保護(hù)以及斷路器失靈保護(hù)等功能。二、性能特征1.允許TA 變比不同，TA 調(diào)整系數(shù)可以整定2.高靈敏比率差動保護(hù)3.新型的自

46、適應(yīng)阻抗加權(quán)抗TA 飽和判據(jù)4.完善的事件報文處理5.友好的全中文人機(jī)界面6.靈活的后臺通訊方式，配有RS-485 和光纖通訊接口(可選)7.支持電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T667-1999（IEC60870-5-103 標(biāo)準(zhǔn)）的通訊規(guī)約8.與COMTRADE 兼容的故障錄波第4章 線 路 保 護(hù)電力線路承擔(dān)著電能輸送、分配作用，其安全穩(wěn)定運行影響整個變電站，必須對輸配電線路配置完善的繼電保護(hù)，如果繼電保護(hù)配置不當(dāng)，保護(hù)將不能正確動作，(誤動或拒動)，從而會擴(kuò)大事故停電范圍，給國民經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重后果，有時還會造成人身和設(shè)備安全事故，因此合理選擇保護(hù)方式，對保證變電站的安全運行有非常重要的意義。4.1線

47、路 保 護(hù) 分 析一、線路保護(hù)原則輸配電線路的繼電保護(hù)的配置要根據(jù)其接地形式、電壓等級、線路長度、運行方式、以及負(fù)荷性質(zhì)、可能的故障形式等要求來確定。選擇輸電線路的保護(hù)方式及設(shè)計保護(hù)裝置，必須根據(jù)線路的電氣特征進(jìn)行。比如中性點直接接地的高壓網(wǎng)最顯著的特點是單相接地時較大的零序電流，因此要求快速切除故障，以減少對設(shè)備及通信線路的影響，又比如，由于短路、操作或負(fù)載突變，可能引起系統(tǒng)震蕩，產(chǎn)生電氣量的對稱脈動變化，因此要求裝設(shè)振蕩閉鎖裝置，以區(qū)別短路和單純的振蕩，或者使保護(hù)裝置不反應(yīng)或躲過振蕩的影響等問題，但在1035kV中性點非直接接地電網(wǎng)中則不必考慮。在110220kV中性點直接接地電網(wǎng)輸電線路

48、中，應(yīng)針對接地故障和相間短路裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。二、線路保護(hù)整定計算不同線路所配置的保護(hù)裝置不同，由于保護(hù)配置不同，整定計算各部一樣，設(shè)計中取110kV的一條線路距離保護(hù)與10kV的一條線路電流保護(hù)為例進(jìn)行計算。4.2 220kV線 路 保 護(hù)由于220kV輸電線路，其電壓等級高，短路電流非常大，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要求瞬時切除被保護(hù)線路每一點的故障，其線路又長，因此通常采用高頻保護(hù)作為相間短路和接地短路的主保護(hù)，而以距離保護(hù)作為后備保護(hù)。對于平行線路，通常采用電流平衡保護(hù)作為，其靈敏度比橫差動保護(hù)高，而以距離保護(hù)（帶延時）作為后備保護(hù)。（一）高頻保護(hù)線路縱聯(lián)差動保護(hù)能瞬時切除被保護(hù)線路全長任

49、一點的短路故障，但是由于它不需敷設(shè)與線路相同長度的輔助導(dǎo)線，一般只能用在短線上。為快速切除高壓輸電先例上任一點的短路故障，將線路兩端的電氣量轉(zhuǎn)化為高頻信號，讓后利用高頻通道，將此信號送至對端進(jìn)行比較，決定保護(hù)是否動作，這種保護(hù)稱為高頻保護(hù)。因為它不反應(yīng)被保護(hù)輸電線路范圍以為的故障，在定值選擇上也無需與下一條線路相配合，故可不帶延時。目前廣泛采用的高頻保護(hù)有：高頻閉鎖方向保護(hù)，高頻閉鎖距離保護(hù)，高頻閉鎖零序電流保護(hù)及電流相位差動高頻保護(hù)。高頻閉鎖方向保護(hù)是比較被保護(hù)線路兩端的短路功率方向。高頻閉鎖距離及高頻閉鎖零序電流保護(hù)分別是由距離保護(hù)，零序電流保護(hù)與高頻收發(fā)信機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的保護(hù)，也是屬于比較

50、方向的高頻保護(hù)。電流相位差動高頻保護(hù)是比較被保護(hù)線路兩端工頻電流相位，簡稱為相差高頻保護(hù)。階段式電流與系統(tǒng)運行方式有很大關(guān)系，系統(tǒng)運行方式的變化越來越大，電流保護(hù)無法滿足靈敏度的要求。距離保護(hù)受系統(tǒng)運行方式的影響小，因此在高壓，超高壓電網(wǎng)中廣泛采用距離保護(hù)。圖4-1以圖4-1為例分析距離保護(hù)的基本原理。設(shè)在圖的好斷路器上裝有距離保護(hù)，正常運行的保護(hù)安裝處的測量阻抗值Zm為Zm=Um/Im=Z1Lk+Zld式中 Um測量電壓 Im測量電流 Z1單位長度的阻抗值 L線路長度 Zld負(fù)荷阻抗Zm=Um/Im=Z1Lk式中Lk 故障點到保護(hù)安裝處的距離 比較兩式可知，故障時的測量阻抗明顯變小，且故障時

51、Zm大小與故障點到保護(hù)安裝處間的距離Lk成正比，即只要測出故障點到保護(hù)安裝處阻抗的大小也就等于測出了故障點到保護(hù)安裝處的距離，所以，距離保護(hù)實質(zhì)上是反應(yīng)阻抗降低而動作的阻抗保護(hù)。（二）電流平衡保護(hù)橫差保護(hù)作為在電源側(cè)時靈敏度往往不能滿足要求；電流測量元件反應(yīng)的是兩線路電流的差值（及不平衡電流）。根據(jù)這一特點可采用電流平衡。電流平衡保護(hù)是平行線路橫聯(lián)方向差動保護(hù)的另一種形式，它的工作原理是比較平衡兩回路中電流幅值的大小。電流平衡保護(hù)的基本工作原理：圖4-2原理如圖4-2，圖中KAB是一個雙動作的點平衡繼電器，當(dāng)平行線路正常運行或外部故障時，通過KAB兩線圈N1，N2的電流幅值相等，“天平“ 處在

52、平衡狀態(tài)，保護(hù)不動作。當(dāng)線路L1故障時（如K1點故障），這I1I2，KAB的右側(cè)觸點閉合，跳開QF1切除L1的故障，保護(hù)不動作。當(dāng)線路L2故障時，KAB的左側(cè)觸點閉合跳開QF2切除L2的故障。4.3 110kV線 路 保 護(hù)由于110kV線路，其電壓較高，供電距離又長，短路電流較大，為保證供電可靠，性，因此通常以距離保護(hù)作為主保護(hù)，而以零序電流保護(hù)（帶延時）作為后備保護(hù)。對于雙回路供電方式，通常采用電流平衡保護(hù)作為主保護(hù)，以零序電流保護(hù)（帶延時）作為后備保護(hù)。距離保護(hù)整定計算（一）導(dǎo)線的選擇架空線路通常選擇LGJ型導(dǎo)線，最小截面積通常按下面條件即可（1） 按機(jī)械強度的要求導(dǎo)線最小允許截面架空線

53、路架設(shè)在大氣中，導(dǎo)線要經(jīng)常受各種外界不利條件的影響，要求導(dǎo)線必須具備足夠的機(jī)械強度，為此，對于跨越鐵塔、通航河流、公路、通信線路以及居民區(qū)的線路，規(guī)定其截面積不得小于35mm（2） 按發(fā)熱條件的要求導(dǎo)線最小允許的截面積110kV煉油廠回路，最大負(fù)荷為36MW，單側(cè)電源兩條回路，線路（架空）均為30KM。線路需輸送電流 由有關(guān)資料查得，LGJ-50導(dǎo)線在平均環(huán)境溫度為25C時的長期允許電流為220（A）;而LGJ-70導(dǎo)線在平均環(huán)境溫度為25C時的長期允許電流為275(A)。由于該地區(qū)的年最高氣溫為40；年最低氣溫為-2C；年平均氣溫為所以導(dǎo)線安全電流數(shù)值還得乘以一個電流修正系數(shù)1.05，LGJ

54、-50允許電流為231A;而LGJ-70導(dǎo)線在平均環(huán)境溫度為25C時的長期允許電流為289A。因此可以選擇LGJ-50導(dǎo)線。（3） 根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度要求導(dǎo)線最小允許的截面積為了保證供電可靠性，在一條線路停電時另一條線路要能夠保證其正常運行，因此，每一條線路必須按最大負(fù)荷選擇導(dǎo)線。線路需輸送電流209.95A，導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面，根據(jù)資料對于鋼芯鋁線年最大利用小時數(shù)在5000以上經(jīng)濟(jì)電流密度J值為0.9，因此導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面因此必須選擇LGJ-240導(dǎo)線才能夠滿足要求。LGJ-240的單位電阻0.132、架空線路電抗通常取為0.4/km阻抗為（二）相間距離保護(hù)第 = 1 * ROMAN I段整定計算（

55、1） 動作阻抗 。相間距離保護(hù)第段的整定值主要是要躲過本線路的末端相間故障，第段的整定值為：式中：線路相間距離保護(hù)第段的整定值； 相間距離保護(hù)第段的可靠系數(shù)，取0.85； 被保護(hù)線路AB的正序阻抗。 （2）相間距離保護(hù)第段的動作時間為： （3）相間距離保護(hù)第段的靈敏度用范圍表示，即為被保護(hù)線路全長的80%85% （三） 相間距離保護(hù) = 2 * ROMAN II段整定計算（1） 與相鄰變壓器縱差保護(hù)配合 （6-3）式中， =0.7 相鄰變壓器的正序阻抗；相鄰變壓器另側(cè)母線，如D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。取所有與相鄰元件相間短路保護(hù)配合計算值中的最小值為整定值。（

56、2） 相間距離保護(hù)第段的動作時間為： =0.5s（3） 相間距離保護(hù)第段的靈敏度校驗： （6-4）（4） 當(dāng)不滿足靈敏度要求時可與相鄰線相間距離保護(hù)第段配合。這時有： （6-5）式中， =0.80.85 相鄰線路相間距離保護(hù)第段的整定值。這時，相間距離保護(hù)第的動作時間為： =+t式中， 相鄰線路相間距離保護(hù)第段的動作時間。（四） 相間距離保護(hù) = 3 * ROMAN III段整定計算（1） 動作阻抗。阻抗繼電器采用0接線方式 ，躲過被保護(hù)線路的最小負(fù)荷阻抗采用方向阻抗繼電器式中， 相間距離保護(hù)第段可靠系數(shù)，取1.2 返回系數(shù)，取1.15； 自起動系數(shù)，取2； 電網(wǎng)的額定相電壓110/；最大負(fù)荷

57、電流；0.20995A 阻抗元件的最大靈敏角，取700。負(fù)荷阻抗角，約260。 （2） 相間距離保護(hù)第段動作時間為： t （3） 相間距離保護(hù)第段靈敏度校驗： 當(dāng)作近后備時 當(dāng)作遠(yuǎn)后備時 式中，分支系數(shù)最大值。距離保護(hù)的原理與220kV中距離保護(hù)一樣。電流保護(hù)通常采用兩段式電流保護(hù)，即限時速斷保護(hù)、定時限過電流保護(hù)，由于要求限時速斷保護(hù)必須保護(hù)本線路的全長，因此它的保護(hù)范圍就必須要延伸到下一條線路中去，這樣當(dāng)下一條線路出口處發(fā)生短路時，它就要啟動，在這種情況下，為了保證動作的選擇性，就必須使保護(hù)的動作帶有一定的時限，此時限的大小與其延伸的范圍有關(guān)。為了使這一時限盡量縮短，照例都是首先考慮使它的

58、保護(hù)范圍不超出下一條線路的速斷保護(hù)的范圍，而動作時限則比下一條線路的速斷保護(hù)高出一個時間階段，此時間階段以表示。定時限過電流保護(hù)，過電流保護(hù)通常是指其啟動電流按照躲開最大負(fù)荷電流來進(jìn)行整定的一種保護(hù)裝置。它在正常運行時不應(yīng)該啟動，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時，則能反應(yīng)于電流的增大而動作，在一般情況下，它不僅能夠保護(hù)本線路的全長，而且也能保護(hù)相鄰線路的全長，以起到后備保護(hù)的作用。為了保證在正常運行情況下過電流保護(hù)絕不動作，顯然保護(hù)裝置的啟動電流必須整定得大于該線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流。然而，在實際上確定保護(hù)裝置的啟動電流時，還必須考慮在外部故障切除后，保護(hù)裝置是否能夠返回的問題。如圖4-3所示的的網(wǎng)絡(luò)

59、接線中，圖4-3當(dāng)點短路時，短路電流將通過保護(hù)5、4、3而流向短路點，這些保護(hù)都要啟動，但是按照選擇性的要求應(yīng)由保護(hù)3動作切除故障，然后保護(hù)4和5由于電流已經(jīng)減小而立即返回原位。4.4 10kV線 路 保 護(hù)10kV系統(tǒng)為中性點非直接接地系統(tǒng)時，當(dāng)發(fā)生三相短路、相間短路時由于短路電流大，保護(hù)必須動作跳開相應(yīng)的斷路器。發(fā)生單相接地故障時：接地相得電壓為零，中性點點位上升為相電勢，非接地相得電壓上升為相電壓，系統(tǒng)的線電壓仍然保持對稱，沒有短路電流，系統(tǒng)可帶接地點繼續(xù)運行，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時保護(hù)只需發(fā)信號。相間短路保護(hù)一般采用瞬時電流速斷（段）、定時限過電流（III段）及三相一次重合閘構(gòu)成。特殊線路結(jié)構(gòu)或特殊負(fù)荷線路保護(hù)，不能滿足要求時，可考慮增加其它保護(hù)，如保護(hù)段、電流電壓速斷、電壓閉鎖過電流、電壓閉鎖方向過電流等?，F(xiàn)針對一般保護(hù)配置進(jìn)行分析。當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)單相接地時，接地故障相對地電壓為零，該相電容電流也為零，由于三相對地電壓以及電容電流的對稱性遭到破壞，因?qū)⒊霈F(xiàn)零序電壓和零序電流。如圖4-4所示,圖4-4L3線路上發(fā)生A相接地時，從圖中的分析可得出如下的結(jié)論：接地相對地電壓降為零，其他兩相對地電壓升高為線電壓，中性點發(fā)生位移，中性點電壓等于正常運行時的相電壓，