继电保护课程设计__线路距离保护原理

继电保护原理课程设计报告

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指导教师：

交通大学自动化与电气工程学院

2014年7月11日

1 设计原始资料

1.1 具体题目

如下图1所示网络，系统参数为

:

E ?=、X G1=15Ω、X G2=11Ω、X G3=11Ω、L 1=L 2=61km ，51=BC L km 、

31=CD L km 、21=DE L km ，线路阻抗/4.0Ωkm ，85.0===I I I

I I I rel rel rel K K K ，I BCmax =311A 、

I CDmax =211A 、I DEmax =151A 、5.1=ss K ，2.1=re K 。

A

B

图1电力系统示意图

试对线路中保护8和保护1做距离保护。

1.2 要完成的容

本次课程设计要完成的容是熟悉线路的距离保护原理及对保护1和护保护8进行整定计算，并对所要用的互感器进行选择。

2 分析要设计的课题容

2.1 设计规程

在设计中要满足继电保护的四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。各个保护之间要相互配合，保证每个保护都不会出现勿动和拒动现象。并且在各个保护的配合下，实现全线的有效保护，杜绝“死区”的存在。

2.2 本设计的保护配置

2.2.1 主保护配置

距离保护Ⅰ段和距离保护Ⅱ段构成距离保护的主保护。

(1) 距离保护的Ⅰ段

A

B

C

图2距离保护网络接线图

瞬时动作，Ⅰt 是保护本身的固有动作时间，一般可以忽略。

保护1的整定值应满足：AB set Z Z

?1考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差，引入可靠系数I

rel K (一般取0.8-0.85)，则

AB Ι

rel Ι1set Z K Z =?

同理，保护2的Ⅰ段整定值为：

BC Ι

rel Ι2set Z K Z =?

(2) 距离Ⅱ段

与相邻的下级线路距离保护Ⅰ段相配合，同时带有高出一个t ?的时限，以保证选择性,例如在图2中，保护1的整定阻抗值为：

)Ι

2set min AB 1???+=Z K (Z K Z b rel set I I I I

动作时间：

t Ⅱ=t 1+?t 2.2.2 后备保护配置

当主保护因为各种原因没有动作，在延时很短时间后（延时时间根据各回路的要求），由后备保护将启动并动作，将故障回路跳开。在距离保护中还应该装设距离保护第Ⅲ段，来作为距离Ⅰ段与距离Ⅱ段的后备保护。

距离Ⅲ段：其启动阻抗要按躲开正常运行时的负荷阻抗来选择，动作时限还按照阶梯时限特性来选择，并使其比距离Ⅲ段保护围其他各保护的最大动作时限高出一个t ?。

3保护配合的整定

3.1 QF8距离保护的整定与校验

3.1.1 QF8距离保护第I 段整定

(1) QF8的Ⅰ段的整定阻抗为：

Ω=??=I I 74.204.06185.018Z L K Z AB rel set

(2) 动作时间

0s I =t 3.1.2 QF8距离保护第Ⅱ段整定

(1) 与相邻发电机G 2的速断保护相配合，QF8的Ⅱ段的整定阻抗为：

)(1min 8G b AB rel set Z K Z K Z ?I I I I ?+=

其中 ： 11

2

==

I I K b 由此可求出保护8的距离保护Ⅱ段的整定值为： Ω

=?+??=+=?I I I I ?09.301114.06185.0)

(1min 8）

（G b AB rel set Z K Z K Z (2) 灵敏度校验

距离保护Ⅱ段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。

25.1253.14

.06109.308set sen

>=?==I I

?AB Z Z K

即满足灵敏度sen 1.25K ≥的要求。

(3) 动作时间，与距离Ⅰ段保护配合，则 ???=+Δ=0.5t t t s 3.1.3 QF8距离保护第Ⅲ段整定

(1) 整定阻抗：按躲开被保护线路在正常运行条件下的最小负荷阻抗min L Z 来整定计

算。

Ω=??==3.16335

.03110

9.0max min 3min L L I U Z

Ω=??==I I I

I I I

11.775

.12.185.03.163min 8

.set ss re rel L K K K Z Z

其中,取rel =0.85K Ⅲ

，2.1re =K ，ss =1.5K 。

(2) 灵敏度校验

距离保护Ⅲ段，即作为本线路Ⅰ、Ⅱ段保护的近后备保护，又作为相邻下级线路的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。

作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为：

5.11

6.34

.06111.778sen

>=?==I I I

AB set Z Z K

即满足灵敏度sen 1.5K ≥的要求。

作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为：

2.118.211

4.2411.7718

sen

>=+=+=I I I G AB set Z Z Z K 即满足灵敏度sen 1.2K ≥的要求。

(3) 动作延时

s t t t 5.38=?+=I I I I I I

3.2 QF1距离保护的整定与校验

3.2.1 QF1距离保护第I 段整定

(1) 线路3L 的Ⅰ段的整定阻抗为：

Ω=??==I

I 14.74.02185.013rel 5set z L K Z

(2) 动作时间

0s I =t

3.2.2 QF1距离保护第Ⅱ段整定

(1)由于线路DE 在系统的末端，所以在整定时无需考虑下级的保护，只要整定值满足线路全长速断即可。线路DE 的Ⅱ段的整定阻抗为：

Ω=??==I I

5.104.02125.11sen 2z L K Z DE set

(3) 动作时间:

??I =+Δ=0.5s t t t

3.2.3 QF1距离保护第Ⅲ段整定

由于保护1的距离保护Ⅱ段已经能够满足线路全长的保护，所以无需做Ⅲ段整定就能满足要求。然而考虑到距离保护可能会出现故障拒动，所以可以另设熔断器来更好的保护线路。

4 互感器的选择

4.1电流互感器的选择

假设互感器安装地点在屋，安装方式为支持式，安装处线路I max =350A 电网的额定电压U NS =110kv 。

电流互感器的选择应满足：

U N ≥U NS

I al =KI N1≥I max （A ）

式中 K 为温度修正系数，I N1为电流互感器一次侧额定电流。

由此可选型号为LCWB-110屋外型电流互感器，变比为400/5，准确级0.5，额定阻抗Z N2=0.4Ω。热稳定倍数K t =75，动稳定倍数K es =135。

热稳定校验。

（K t I N1）2=（75×0.4）2 = 900(kA)2·s ＞Q k 动稳定校验。 sh es N i A K I ＞k 4.761354.0221=??=

4.2 电压互感器的选择

根据装设地点、母线电压及无油化要求选型号为JDC-110的电压互感器。电压互感器及装设在其回路中的裸导体和电器，不必做热、动稳定校验。

5 原理图的绘制

5.1 保护跳闸回路

三段式距离保护主要由测量回路、启动回路和逻辑回路三部分组成，如图3所示。 启动回路主要由启动元件组成，启动元件可由电流继电器、阻抗继电器、负序电流继电器或负序零序电流增量继电器构成。

测量回路的Ⅰ段和Ⅱ段，由公用阻抗继电器1、ZKJ 2组成，而第Ⅲ段由测量阻抗继电器ZKJ 3组成。测量回路是测量短路点到保护安装处的距离，用以判断故障处于那一段保护围。

图3保护跳闸回路

6 总结

本次课程设计主要完成的容是根据距离保护的原理和方法对保护1和8进行距离保护的设计，通过分析和计算，在保护8处设置I、II段主保护，以及Ⅲ段后备保护；在线路DE处在系统末端，保护1处设置I、II段主保护，另外可以增加熔断器来提高保护的可靠性。从而满足了对1、8处保护的基本要求。

距离保护I段主保护是瞬时动作的，它只能保护线路全长的80%—85%。距离保护II段主保护经0.5s的延时后启动，后备保护启动，通过后备保护将故障切除，从而实现对全线路的保护。距离保护Ⅲ段后备保护可以预防下级保护的拒动。

根据距离保护工作原理，通过各个级保护的相互配合，它可以在多电源的复杂网络中保证动作的选择性，但由于电力系统的复杂性，只用距离保护是无法满足线路保护的需求，所以有时也需要与零序、电流等保护相配合。

参考文献

[1]谭秀炳编.铁路电力与牵引供电系统继电保护[M].:西南交通大学,2006.

[2]俊年主编.电力系统继电保护[M].:中国电力,1993.

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[4]都洪基主编.电力系统继电保护原理[M].:东南大学,2007.

[5] 保会主编.电力系统继电保护[M].:中国电力,2005.