1、1設(shè)計原始資料1.1具體題目如圖1所示網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)參數(shù)為：5=115/°kV，Xg1=15q、Xg2=10q、Xg3=10q,L1=L2=60 km、L3=40 km , Lb-c=50K i k K 叫km , Lc-d=30 km, Ld-e=20 km ,線路阻抗 0.4o/km，怕 1=咽=世1=0.85, lB-c.max=300A、IC-D.max=200A、| D-CEmax=150A , KSS=1.5 , Kre=0.85G1G2G35L34回1CD圖1某線路接線圖試對線路L1、L2、L3進行距離保護的設(shè)計(選擇計算 3、5處保護)1.2要完成保護設(shè)計內(nèi)容距離保護是利

2、用短路時電壓、電流同時變化的特征，測量電壓與電流的比值, 反應(yīng)故障點到保護安裝處的距離而工作的保護。本設(shè)計要完成的內(nèi)容是：(1) 對線路的距離保護原理和設(shè)計原則的簡述，并對線路各參數(shù)進行分析及對線路L1、L2、L3進行距離保護的具體整定計算并注意有關(guān)細(xì)節(jié)，并對圖中3和5處的保護進行計算選擇，設(shè)計以上兩處的保護。(2) 同時對以上兩處的住保護、后備保護所需要的互感器以及繼電器進行選擇， 簡述原因。(3) 畫出保護測量回路，跳閘回路原理圖。2設(shè)計的課題內(nèi)容的保護規(guī)程及配置2.1設(shè)計規(guī)程距離保護在電力系統(tǒng)正常運行情況下，并不需要他們動作，而在電力系統(tǒng)發(fā) 生故障或異常情況時，需要繼電保護裝置判斷準(zhǔn)確、

3、行為迅速、反應(yīng)靈敏、動作 可靠，從而提高電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，在我國，對于繼電保護的要求稱為 保 護四性”即可靠性、選擇性、速動性、靈敏性。距離保護有以下優(yōu)點： 靈敏度較高。因為阻抗Z=U/I，阻抗繼電器反映了正常情況與短路時電流、 電壓值的變化，短路時電流I增大，電壓U降低，因此阻抗Z減小很多。 保護范圍與選擇性基本不受系統(tǒng)運行方式的影響。由于短路點至保護安裝 處的阻抗取決于短路點至保護安裝處的電距離，基本上不受系統(tǒng)運行方式的影響， 因此，距離保護的保護范圍與選擇性基本上不受系統(tǒng)運行方式的影響。 迅速動作范圍長。距離保護第一段的保護范圍比電流速斷保護范圍長，距 離保護第二段的保護范圍比限

4、時電流速斷保護范圍長，因而距離保護迅速動作的 范圍長。距離保護比電流保護復(fù)雜，投資多，但由于上述優(yōu)點，在電流保護下不能滿 足技術(shù)要求的情況下應(yīng)當(dāng)采用距離保護。2.2本設(shè)計的保護配置2.2.1主保護配置選用三段式距離保護，距離I段和距離U段作為主保護。(1) 距離I段保護的I段就只能保護線路全長的80%85%這是一個最大的缺點，為了切 除本線路末端15%- 20%£圍以內(nèi)的故障，就需要設(shè)置距離保護 U段。(2) 距離n段整定值的選擇和限時電流速斷相似，即應(yīng)使其不超出下一條線路距離 I段的 保護范圍，同時帶有高出一個 叭的時限，以保證選擇性。2.2.2后備保護配置為了作為相鄰線路的保護裝

5、置和斷路器拒絕動作的后備保護，同時也作為距 離I段與n段的后備保護，還應(yīng)該裝設(shè)距離保護川段。距離 川段，整定值與過電 流保護相似，其啟動阻抗要按與相鄰下級線路距離保護n段或川段配合整定，動作時限還按照階梯時限特性來選擇，并使其比距離川段保護范圍內(nèi)其他各級保護 的最大動作時限高出一個 【。3保護的配合及整定計算G110Q20 Q12Q8Q有關(guān)各元件阻抗值的計算及其等效電路圖如圖 2所示:線路正序阻抗：2(=# =0.4 X 60=24皐巾=乂1 =0.4 X40=16莒Zb-c/1 -E=0.4 X 50=20,QZ。=勺-D=0.4 X 30=12,ZD-E1 S-£=0.4 X0=

6、8QO等效電路圖:16QG210Q圖2等效電路圖3.1保護的整定計算(1 )距離保護I段的整定值計算:(3-1)式中，兀駅為距離I段的整定阻抗；L1為被保護線路的長度；右為被保護線路單位長度阻抗0.4Q/km ; 制為可靠系數(shù)，題中劇取0.85。(2)距離保護n段：整定值計算(與相鄰線路距離保護I段相配合)(3-2)式中 為為御被保護線路的阻擾值；憶|啦1為當(dāng)前被保護線路的下一段線路I段阻抗整定值;為可靠系數(shù)，為確保在各種運行方式下保護 U段范圍不會超過下一段保 護I段范圍；Kbm仙為分支系數(shù)，因為距離保護是欠壓保護，應(yīng)取各種情況下的最小值。靈敏度校驗:動作延時:1.25(3-3)(3-4)

7、距離保護川段的整定值計算:整定阻抗a.按與相鄰線路距離保護n段相配合:in(3-5)爭打=式中，勺為為前被保護線路的I牡抗們；Hi為可靠系數(shù)，取略=0.85;為分支系數(shù)，因為距離保護是欠壓保護，應(yīng)取各種情況下的最小值;為當(dāng)前被保護線路的下一段線路n段阻抗整定值。b.按躲過正常運行時的最小負(fù)荷阻抗整定:LtrLAK(3-6)式中，為最小負(fù)荷阻抗；1 為正常運行母線電壓的最低值; 為被保護線路最大負(fù)荷電流；"T為母線額定相電壓。考慮到電動機自啟動的情況下，保護 川段必須立即返回的要求，若采用全阻抗特性，則整定值為：(3-7)兀堿 一 K式中，©a為可靠系數(shù)，取 51=0.85;

8、 ©為返回系數(shù)，取 5=0.85;叫為電動機自啟動系數(shù)，取叫盤=1.5。靈敏度校驗a 作為近后備時：z,set A1.5(3-8)b .作為遠(yuǎn)后備時：z" I如佃一兀+ £也吹-1.2(3-9)式中，為相鄰線路的阻抗；為分支系數(shù)最大值，以保證在各種運行方式下保護動作的靈敏性。3.1.1保護3的距離保護與整定計算1.保護3處I段保護的整定計算(1) 根據(jù)式(3-1)，阻抗整定值：Zsei3= 0.85 Z0 = 17Q(2) 動作延時：4 = Os (第 I段實際動作時間為保護裝置固有的動作延時)2 .保護3處U段保護的整定計算(1) 整定阻抗：根據(jù)式(3-2),此

9、時Kb川仙=1(為了確保各種運行方式下保護 3的U段范圍不超過 保護2的I段范圍)二= 0.85 12 = 10.2 QZt3= KrelCzUiZseL.2) = 0.85 (20+10.2)= 25.67 Q(2) 靈敏度校驗：距離保護U段，應(yīng)能保護線路的全長，本線路末端短路時，應(yīng)有足夠的靈敏 度。考慮到各種誤差因素，要求靈敏系數(shù)應(yīng)滿足式(3-3)7 1125,67K=綣丄二頁-=1.281.25滿足要求。|卷I動作延時：與相鄰保護的I段保護配合，則根據(jù)式L « _ . I 'h 【20 = O-Ss它能滿足與相鄰保護配合的要求。'.保護：處川段保護的整定計算(1

10、)整定阻抗：0叫 0.9 X 1102口仙=匸二二=匚二二二 頁麗=19°'53因為繼電器取為全阻抗圓特性，按式 (3 -7，則IZ九爲(wèi)=石訣0.05Lmin =),5 x 0,85 x今皿呂=127.021：二丿靈敏度校驗：距離保護川段，既作為本線路I、U段保護的近后備保護，又作為相鄰下級 線路的遠(yuǎn)后備保護，靈敏度應(yīng)分別進行校驗。作為近后備保護時，按本線路末端短路進行校驗，根據(jù)式(3-8)得:滿足要求。込 h127.022q 6351 >作為遠(yuǎn)后備保護時，按相鄰線路末端短路進行校驗(其中得：)，根據(jù)式(3-9)滿足要求。(璋動作延時因為距離保護了 111$3_127.

11、02K陽i盂存 W -邁-3*97 - 12IH段一般不經(jīng)振蕩閉鎖，其動作延時不應(yīng)該小于最大的振蕩周期(1.52s)，故取:IIIz = 2sill _ IIISt=2.5s“-保護的距離保護與整定計算1 保護5處I段保護的整定計算(1)根據(jù)式1，保護：處的阻抗整定值為:I陀沾=o.85 X 16=13.6 Q卩曲=0.85 X 20=17Q(2)動作延時:=0s (第I段實際動作時間為保護裝置固有的動作延時)2 保護5處U段保護的整定計算如圖3所示為整定距離U段時求的等值電路。G1XgiWvZL1A/WeG2XG2AA/V0.85ZB-CI30.15ZB-CG3Xg3W/I5圖3整定距離n段

12、時求的等值電路心血巾的計算如下：血喝° + 615 陶+2+10 + 1Kfc=匕=十弘XZ為 c =30= 1.87(1)整定值計算(與相鄰線路距離保護I段相配合)：根據(jù)式于石得：4=50幻丄+心血憶沁J)= 0.85 箕(40 X 0.4+1.87 乂 17)= 40.62 Q靈敏度校驗：根據(jù)式(3-3)得：=2.54 > 125<0.62=L-：Ifi _=2.541.25滿足要求。動作延時： 根據(jù)式 ：得：r'" .5 = 3 + 加=0.5s3.保護處川段保護的整定計算(1)整定阻抗： 根據(jù)式(3-5)得：7 11 t? 111/ 7+ K 7

13、 11喊5=%1口十 亦山iSet3)= 0.85x (16+1.87只 25.67) = 54.40Q：靈敏度校驗：距離保護川段，既作為本線路I、n段保護的近后備保護，又作為相鄰下級 線路的遠(yuǎn)后備保護，靈敏度應(yīng)分別進行校驗。作為近后備保護時，按本線路末端短路進行校驗，根據(jù)式得：滿足要求。作為遠(yuǎn)后備保護時，按相鄰線路末端短路進行校驗(其中1，根據(jù)式得:y IIIS&r.s54.40J=花+ %"匸=16TLB7720 = 1 °4 V 1.2不滿足要求，需要重新選定保護 5的川段整定值，根據(jù)式可得:64.08 Q又由式：1得:又因為31.76 Q7* I叫曲=127

14、.0231.76 Q滿足靈敏性條件，所以保護3的川段和保護5的川段相配合:K 川 f 7+ K 7丁 bjnkisetaJ = 0.85(16+1.87127.02)= 215.50 Q再根據(jù)式|得：y IIIZ15J016+ 1.97 X20 = 4.041.2滿足要求。(璋丨動作延時:III5 =2.5s+0.5s 3s4繼電保護設(shè)備的選擇4.1電流互感器的選擇假設(shè)互感器安裝地點在屋內(nèi)，安裝處線路lmax=350A，電網(wǎng)的額定電壓UNs=110kv。電流互感器的選擇應(yīng)滿足：Un王 UnsN=KI N1 Imax (A)式中，K為溫度修正系數(shù)；I N1為電流互感器一次側(cè)額定電流。由此可選型號

15、為LCWB-110屋外型電流互感器，變比為 400/5,準(zhǔn)確級0.5, 額定阻抗Zn2=0.4Q，熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt=75，動穩(wěn)定倍數(shù)Kes=135。熱穩(wěn)定校驗：（KtI N1）2 Qk動穩(wěn)定校驗：禺 I NlKes 王 Im4.2電壓互感器的選擇根據(jù)電壓等級選型號為JDR-110的電壓互感器，變比為110000/10。4.2繼電器的選擇繼電器型號的選擇如下：DZB-12B出口中間繼電器，DS-22時間繼電器，DXM-2A信號繼電器。5原理圖的繪制5.1保護測量回路測量部分是距離保護的核心，對它的要求是在系統(tǒng)故障的情況下，快速、準(zhǔn) 確地測定出故障方向和距離，并與預(yù)先設(shè)定的保護范圍相比較，區(qū)內(nèi)故障時

16、給出 動作信號，區(qū)外故障時不動作。在傳統(tǒng)的模擬是距離保護中，實現(xiàn)故障距離測量 和比較的電路元件，稱為阻抗繼電器。具體由阻抗繼電器實現(xiàn)的保護測量電路有 兩種：絕對值比較原理的實現(xiàn)以及相位比較原理的實現(xiàn)（如下圖4及圖5所示）。這兩種測量電路都是模擬式的實現(xiàn)方式，在模擬式距離保護中，絕對值比較原理是 以電壓比較的形式實現(xiàn)的。與絕對值比較原理的實現(xiàn)方法類似，模擬式保護的相 位比較原理也是以電壓比較的形式實現(xiàn)的。所不同的是，絕對值比較原理的實現(xiàn) 是在絕對值比較電路中比較兩個參量的大小，而相位比較原理的實現(xiàn)是在相位比 較電路中比較兩個參量的相位。TAUR絕 對 值 比 較 回 路0.5KU A.5K 1

17、I mTVcoxo rKuUmUa圖4絕對值比較原理實現(xiàn)的保護測量電路URUcTVKuUmKuUmUd相位比較回路圖5相位比較原理實現(xiàn)的保護測量電路5.1保護跳閘回路二段式距離保護的跳閘回路如圖 6所示:T圖6保護跳閘回路6結(jié)論本題是對三段距離保護進行整定設(shè)計，與電流保護類似，距離保護裝置也采用階梯延時配合的三段式配置方式。本題配置時將距離I、II段作為主保護，而將距離III段保護作為后備保護。距離保護的整定計算，就是根據(jù)被保護電力系統(tǒng)的 實際情況，計算出距離I段、II段和III段測量元件的整定阻抗以及II段和III段的 動作延時。距離保護I段為無延時的速動段，它應(yīng)該只反映本線路的故障，下級線 路出口發(fā)生短路故障時，應(yīng)可靠不動作。所以其測量元件的整定阻抗應(yīng)該按躲過 本線路末端短路時的測量阻抗來整定；距離II段的整定阻抗應(yīng)該與相鄰線路距離保護的I段相配合。為了保證在下級線路上發(fā)生故障時， 上級線路保護處的保護II 段不至于越級跳閘，其II段的動作范圍不應(yīng)該超出下級保護I段的動作范圍；距 離三段阻抗整定時，可以按與相鄰下級線路距離保護II或III段配合，也可以按與相鄰下級變壓器的電流、電壓保護配合整定，還可以按躲過正常運行時的最小負(fù) 荷阻抗整定。由于題設(shè)所給條件所限，本題的保護3是按躲過運行時的最小負(fù)荷阻抗來整定的，而且采用全阻抗特性；而保護5是按與相鄰下級線路距離保護的II段