1、第一章緒論第1 .1節 電力系統繼電保護的作用電力系統的運行要求安全可靠、電能質量高、經濟性好。但是，電力系統的組成元件 數量多，結構各異，運行情況復雜，覆蓋的地域遼闊。因此，受自然條件、設備及人為因 素的影響，可能出現各種故障和不正常運行狀態。故障中最常見，危害最大的是各種型式 的短路。為此，還應設置以各級計算機為中心，用分層控制方式實施的安全監控系統，它 能對包括正常運行在內的各種運行狀態實施控制。這樣才能更進一步地確保電力系統的安 全運行。第1 . 2節 電力系統繼電保護的基本特性動作于跳閘的繼電保護，在技術上一般應滿足四個基本要求，即選擇性、速動性、靈 敏性和可靠性。1. 2. 1 選

2、擇 性 ：是指保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統中切除，使停電 范圍盡量縮小，以保證系統中的無故障部分仍能繼續安全運行。1. 2. 2 速動 性 ：是指快速地切除故障，以提高電力系統并列運行穩定，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：是指在該保護裝置規定的保護范圍內發生了它應該動作的故障時， 他不應該拒絕動作，而在任何其他該保護不應該動作的情況下，則不應該誤動作。除此之外，還應從整體利益出發，考慮其經濟條件。1. 2. 4 可 靠 性 ： 保護則不同，它的硬件是一臺計算機，各種復雜的功能是由相應 的軟件來實現的。換言之，它是一個只會做幾

3、種單調的、簡單操作的硬件，配是指在保護 裝置規定的保護范圍內發生了它應該反應的故障時，保護裝置應可靠地動作（即不拒動） 而在不屬于該保護動作的其它任何情況下，則不應該動作（即不誤動） 。可靠性取決于保護裝置本身的設計、制造、安裝、運行維護等因素。一般來說，保護 裝置的組成元件質量越好、接線越簡單、回路中繼電器的觸點和接插件數越少，保護裝置 就越可靠。同時，保護裝置的恰當的配置與選用、正確地安裝與調試、良好的運行維護。 對于提高保護的可靠性也具有重要的作用。保護的誤動和拒動都會給電力系統造成嚴重的危害，尤其是對于超高壓大容量系統往 往是造成系統大面積停電的重要原因，因此應予足夠的重視。在保護方案

4、的構成中，防止 保護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。 在考慮提高保護裝置可靠性同時， 應根據電力系統和負荷的具體情況來處理。例如系統有充足的旋轉備用容量、各元件之間 聯系十分緊密的情況下，因為某一元件的保護裝置誤動而給系統造成的影響較小；但保護 裝置的拒動給系統在成的危害卻可能很大。此時，應著重強調提高不拒動的可靠性。又如 對于大容量發電機保護，應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。在某些文獻中稱不誤動的可靠性為

5、“安全性 ”，稱不拒動和不會非選擇動作的可靠性為 “可信賴性 ”對繼電保護裝置的四項基本要求是分析研究繼電保護的基礎，也是貫穿全書的主線， 必須反復的深刻領會。與此同時，電子計算機特別是微型計算機技術的發展，各種微機型繼電保護裝置也應 運而生，因為微機保護裝置具有一系列獨特的優點，這些產品問世后深受用戶青睞。第1 .3節 電力系統繼電保護裝置繼電保護裝置，就是指能反應電力系統中電氣元件發生故障或不正常運行狀態，并動 作于斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置。它的基本任務是：（1）當電力系統中發生短路故障時，繼電保護能自動地、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中切除，以系

6、統無故障的部分迅速恢復正常運行， 并使故障的設備或線路免于繼續遭受破壞。（2）當電氣設備出現不正常運行情況時，根據不正常運行情況的種類和設備運行維護 條件，繼電保護裝置則發出信號，以便由值班人員及時處理，或由裝置自動進行調整。由此可見，繼電保護在電力系統中的主要作用是通過預防事故或縮小事故范圍來提高 系統運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全供電。因此，繼電保護是電力系統重要的 組成部分，是保證電力系統安全可靠運行的不可缺少的技術措施。在現代的電力系統中， 如果沒有專門的繼電保護裝置，要想維持系統的正常運行是根本不可能的。第1 .4 節設計原則和一般規定電網繼電保護和安全自動裝置是電力系統的重

7、要組成部分，對保證電力系統的正常運 行，防止事故發生或擴大起了重要作用。應根據審定的電力系統設計（二次部分）原則或審定的系統接線及要求進行電網繼電 保護和安全自動裝置設計。設計應滿足繼電保護和安全自動裝置技術規程（ SDJ6-83）、 110220kV 電網繼電保護與安全自動裝置運行條例等有關專業技術規程的要求。要合理處理好繼電保護和安全自動裝置與其保護對象電網部分的關系，二次部分 應滿足電力系統技術導則 、電力系統安全穩定導則等有關技術規程的要求，這是電 力系統安全經濟的基礎。在確定電網結構、廠站主接線和運行方式，必須統籌考慮繼電保 護和安全自動裝置配置的合理性與可能性。在此基礎上，繼電保護

8、和安全自動裝置的設計 應能滿足電網結構和幫站主接線的要求，適應電網和幫站運行靈活性的需求。繼電保護和安全自動裝置因為本身的特點和重要性，要求采用成熟的特別是符和我國 電網要求的有運行經驗的技術。不合理的電網結構、廠站主接線和運行方式必將導致繼電 保護和安全自動裝置配置的困難，接線復雜，有時為適應一次部分某些特殊需要采用一些 不成熟的保護裝置，由此往往引起保護誤動，甚至使一般性故障擴大為系統故障，設計必 須引以為戒。電網繼電保護和安全自動裝置應符合可靠性、安全性、靈敏性、速動性的要求。要結合具 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，統籌兼顧，妥善處理，以達到保

9、證電網安全經濟運行的目的。第二章電力系統元件的參數計算第 2 1 節標幺值的計算211 標幺值參數計算需要用到標幺值或有名值，因此做下述簡介。在實際的電力系統中， 各元件的電抗表示方法不統一， 基值也不一樣。 如發電機電抗， 廠家給出的是以發電機額定容量 SN和額定電壓Un為基值的標幺電抗Xd (% ;而輸電線路 電抗，通常是用有名值。(1) 標幺值的定義 在標幺制中，單個物理量均用標幺值來表示，標幺值的定義如下： 標幺值 =實際有名值(任意單位) / 基準值(與有名值同單位) 顯然，同一個實際值，當所選的基準值不同是，其標幺值也不同。所以當訴說一個物 理量的標幺值是，必須同時說明起基準值多大

10、，否則僅有一個標幺值是沒意義的。( 2)標幺值基準值的選取當選定電壓、電流、阻抗、和功率的基準值分別為UB IB、ZB和SB時，相應的標幺值為U*=U/UB (2 1) I* =I/I B (2 2) Z*=Z/Zb (2 3) S*=S/Sb (2 4) 使用標幺值 , 首先必須選定基準值 .電力系統的各電氣量基準值的選擇 , 在符合電路基 本關系的前提下 , 原則上可以任意選取。四個物理量的基準值都要分別滿足以上的公式。因此，四個基準值只能任選兩個，其 余兩個則由上述關系式決定。至于先選定哪兩個基準值，原則上沒有限制；但習慣上多先選定LB®。這樣電力系統主要涉及三相短路的I bZ

11、b,可得：IB = SB/ ( 3 LB) (2 5)Zb = Lk / ( . 3 I b) = U2b/ Sb (2 6)Ub和Sb原則上選任何值都可以，但應根據計算的內容及計算方便來選擇。通常Ub多選為額定電壓或平均額定電壓。Sb可選系統的或某發電機的總功率；有時也可取一整數， 如 100、1000MVA等。(3) 標幺值的計算 精確的計算法，再標幺值歸算中，不僅將各電壓級參數歸算到基本級，而且還需選取同 樣的基準值來計算標幺值。1) 將各電壓級參數的有名值按有名制的精確計算法歸算到基本級，再基本級選取統一的 電壓基值和功率基值。2) 各電壓級參數的有名值不歸算到基本值而是再基本級選取電

12、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電壓和基準功率計算各元 件的標幺值。 近似計算：標幺值計算的近似歸算也是用平均額定電壓計算。標幺值的近似計算可以就 在各電壓級用選定的功率基準值和各平均額定電壓作為電壓基準來計算標幺值即可。本次設計采用近似計算法。取基準功率為 100MVA，基準電壓為115KV。所有元件的電阻 都忽略不計，其中2.2KM線路基準電壓為6.3K。線路元件的參數計算公式2. 2. 1發電機參數的計算 發電機的電抗有名值：” 2 x=g匹(2 7)100SN發電機的電抗標幺值：x _ Xd (%)Sb100Sn式中：Xd (%)發電機次

13、暫態電抗Un 發電機的額定電壓Ub基準電壓，取115KVSb 基準容量，取 100MVASn 發電機額定容量，單位 MVA計算過程詳見計算書，計算結果如表2.1所示2. 2. 2變壓器參數的計算(1)雙繞組變壓器參數的計算:雙繞組變壓器電抗有名值：雙繞組變壓器電抗標幺值:XT 二Uk(%) Un1 2100SNUk(%)SB100Sn(2 10)式中：Uk(%)變壓器短路電壓百分值Un 發電機的額定電壓Ub基準電壓115kvSb基準容量100MVASn 變壓器額定容量 MVA(2) 三繞組變壓器參數的計算： 各繞組短路電壓百分值1Uk 1(%) =UdHi (%) +u歩in (% -UdjH

14、H (%(2 11)21100SNUk (%) =-Ud. (%) +Udn (% -Ud山(%(2 12 ) 2Xt2=Ukii(%)Un(215) 100SN2Xt3=Ukiii(%)Un(216)100SN各繞組的電抗標幺值Xti*=Uki(%)Sb100SN(2 17)、， Uk ii(%)S BXt2* =100SN(2 18)Uk iii(%)S bXT3* =100SN(2 19)式中：Sb基準容量，取為100MVA;Sn變壓器額定容量Un發電機的額定電壓Ub基準電壓，取115KV計算過程詳見計算書，計算結果如表2.2所示2. 2. 3輸電線路參數的計算負序阻抗X2=X1(1)

15、線路阻抗有名值的計算:(2) 線路阻抗標幺值的計算:輸電線路電阻忽略不計，線路正序阻抗為0.4Q /KM，線路零序阻抗為X0=3.5X1，且正、負序阻抗 X1=X2=x L (2 20)零序阻抗 X0=3.5X1 (2 21)Sb正、負序阻抗 X1*=X2*=x L 一; (2 22) Ub2零序阻抗 X =3.5X1* (2 23)線路長度，單位KMSb 基準容量，取為100MVAUB- 基準電壓，取為115KV（D廠2.2KM線路取6.3KV）計算過程詳見計算書，計算結果如表2.3所示第2. 3節元件參數計算結果表表2 1發電機參數計算表容量額定電壓功率因數次暫態電抗歸算到基準容量的/KV

16、A/KVCOS©Xd ”等值電抗（標幺值）60006.30.812.2%1.627120006.30.812.0%0.800250006.30.816.5%0.528表2 2變壓器參數計算表容量/KVA繞組型式短路電壓百分值Uk （%）歸算到基準容量的 等值電抗（標幺值）15000三相雙繞組10.50.70031500三相雙繞組10.50.333Ud：n (% =170.23945000三相三繞組Ud(% =10.50.139Udn-m (% =6-0.006Udin (% =170.53820000三相三繞組Udi-m (% =10.50.313Udn-m (% =6-0.013U

17、di-n (% =170.34131500三相三繞組Udim (% =10.50.198Udn-m (% =6-0.008表2 3線路參數計算表線路名稱長度/KM正序、負序阻抗值(標幺值)零序阻抗值(標幺值)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3.1節變壓器中性點的選擇原則3. 1. 1變壓器中性點的選擇原則(1) 電力系統的中性點是指：三相電力系統中星形連接的變壓器或發電機中性點。目前我國的電力系統采用中性點運行方式主要有三種，中性點不接地，經過消弧線圈 和直接接地，前兩種稱不接地電流系統；后一種又稱為大接地電流系統。(2 )如何選擇發電機或變壓器中性點的運行方式，是一種比較復雜的綜合性的技術經濟 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，繼電保護和自 動裝置的正確動作，系統的布置，電訊及無線電干擾，接地故障時對生命的危險以及系統 穩定等一系列問題。(3) 本課題所設計網絡是110KVo電力網

19、中性點的接地方式，決定了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，應根據規或實際情況臨時處理。 （電力系統繼電保護實 用技術問答 77 頁），變壓器中性點接地原則如下： 變電所只有一臺變壓器，則中性點應直接接地； 變電所有兩臺及以上變壓器時，應只將一臺變壓器中性點直接接地運行，當該變壓 器停運時，將另一臺中性點不接地變壓器改為直接接地。如果因為某些原因，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

20、接接地運行，否則，按特殊 運行方式處理。 雙母線運行的變電所有三臺及以上變壓器時，應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。 為了改善保護配合關系，當某一短線路檢修停運時，可以用增加中性點接地變壓器 臺數的辦法來抵消線路停運對零序電流分配關系產生的影響。 發電廠只有一臺主變壓器則變壓器中性點宜直接接地運行，當變壓器檢修時，按特 殊運行方式處理。 發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 因為某些

21、原因， 正常運行時必須兩臺變壓器中性點均直接接地運行， 則當一臺主變檢修時， 按特殊方式處理。 發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經隔離開關接地，以便于運行調度靈活，選擇接地點， 當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計，應在中性點裝 設避雷器的保護。（5）選擇接地點時應保證任何故障形式都不應使電網解列成為中性點不接地系統，雙母 線界限有兩臺及以上變壓器

22、時，可考慮兩臺主變壓器中性點接地。根據上述原則本次設計 的變壓器中性點的接地方式為：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 節輸電線路 TA、TV 的選擇3. 2. 1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系。額定的情況下，電流互感器的二次側電流取為5A，這樣可使繼電保護裝置和其它二次回路的設計制造標準化。 電保護裝置和其它二次回路設備工作于低電壓和小電流，不僅使造價降低，維護方 便，而且也保證了運行人員的安全。電流互感

23、器二次回路必須有一點接地，否則當一，二次擊穿時，造成威脅人身和設備的安 全。（2）電流互感器的選擇和配置 型號：電流互感器的型號應根據作用環境條件與產品情況選擇。 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：Iln > I gmaxI gmax 電流互感器安裝處一次回路最大電流Iln 電流互感器一次側額定電流。2）準確等級：用于保護裝置為 0.5級，用于儀表可適當提高。3）二次負荷：S2W SnS2-電流互感器二次負荷 Sn-電流互感器額定負荷巾4）輸電線路上TA的選擇：見TA選擇結果表（3 1）3. 2. 2輸電線路TV的選擇

24、（1）電壓互感器的作用 電壓互感器的作用是將一次側高電壓成比例的變換為較低的電壓，實現了二次系統 與一次系統的隔離，保證了工作人員的安全。 電壓互感器二次側電壓通常為 100V,這樣可以做到測量儀表及繼電器的小型化和標 準化。（2）電壓互感器的配置原則： 型式：電壓互感器的型式應根據使用條件選擇，在需要檢查與監視一次回路單相接 地時，應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 準確等級：電壓互感器應在哪一準確度等級下工作， 需根據接入的測量儀表.繼電器與自動置及設 備對準確等級的要求來確定。 二次

25、負荷：S2< Sn(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變比選擇結果表(3 2)第3. 3節TA TV變比的選擇結果表表3 1 TA選擇結果表線路名稱長度(km)最大工作電流(A)工作電壓(KV)CT型號變比A 廠一BD56598.2110Lcw-110100/5A 廠一BDi13.3260110Lcw-110300/5A 廠一BD243260110Lcw-110300/5B 廠一BDi19160110Lcw-110200/5B 廠一BD248160110Lcw-110200/5B 廠一BD315161110Lcw-110200/5B 廠一BD

26、435226110Lcw-110300/5C 廠一BD449151110Lcw-110200/5表3 2TV變比選擇結果表第四章系統運行方式確定第4.1節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，因為它關系到所選的保護是否經濟合理、 簡單可靠，以及是否能滿足靈敏度要求等一系列問題。保護的運行方式是以通過保護裝置的短路電流的大小來區分的。4. 1. 1最大運行方式根據系統最大負荷的需要，電力系統中的發電設備都投入運行（或大部分投入運行） 以及選定的接地中性點全部接地的系統運行方式稱為最大運行方式。對繼電保護來說，是 短路時通過保護的短路電流最大的運行方式。4. 1. 1最小運行方

27、式根據系統最小負荷，投入與之相適應的發電設備且系統中性點只有少部分接地的運行 方式稱為最小運行方式。對繼電保護來說，是短路時通過保護的短路電流最小的運行方式。對過量保護來說，通常都是根據系統最大運行方式來確定保護的整定值，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； 靈敏度的校驗應根據最小運行方式來進行， 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（例如電流電壓連鎖速斷保護和電流速斷保護），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。根據系統正常負荷的需要，投入與之相適

28、應數量的發電機、和線路方式稱運行方第4.2統運式確結果表4-2行方式線路名稱最大工作電流電流互感器的變比電壓互感器的變比A-BD260A300/5A-BD2260A300/511000 100/= /100V3 V3A-BD598.2A100/5B-BD160A200/5B-BD160A200/5B-BD3161A200/5B-BD4226A300/5C-BD151A150/5變壓器的運行為正常式。節系行方定的表系統運結果表1#DL最大運行方式A-BD斷線，開環運行，且系統開機容量為最大最小運行方式閉環運行，且系統開機容量為最小2#DL最大運行方式A-BD2斷線，開環運行，且系統開機容量為最大

29、最小運行方式閉環運行，且系統開機容量為最小17#DL最大運行方式閉環運行，且系統開機容量為最大最小運行方式B-BD斷線，且系統開機容量為最小第五章短路電流的計算短路是電力系統最常見的故障。所謂短路，是指一切不正常的相程與相或中性點接地系統中相與地之間 的短路。第5. 1節短路計算的說明5. 1. 1短路計算的目的短路故障對電力系統正常運行的影響很大，所造成的后果也十分嚴重，因此在系統的 設計，設備選擇以及系統運行中，都應著眼于防止短路故障的發生，以及在短路故障發生 后要盡量限制所影響的范圍。短路的問題一直是電力技術的基本問題之一，無論從設計， 制造，安裝，運行和維護檢修等各方面來說，都必須了解

30、短路電流的產生和變化規律，掌 握分析計算短路電流的方法。針對本次設計，短路電流計算的主要目的是：繼電保護的配置和整定。系統中應配置哪些繼電保護以及保護裝置的參數整定，都必須對電力系統各種短路故 障進行計算和分析，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絡各支路 中的分流系數，并要作多種運行方式的短路計算。5. 1. 2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，在校驗時應根據實際情況選取短路點。(2) 在距離保護的整定中也是按其實際情況選取短路點。5. 1. 3短路計算方法(1) 首先去掉系統中的所有負荷分支線路電容，發電機電抗用次暫態電抗。(2) 取基準容

31、量和基準電壓(3) 將各元件電抗換算為同一基準值的標幺電抗(4) 繪出等值網絡圖，并將各元件阻抗統一編號，把復雜網絡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電路。 多個有源支路并聯的多支星形電路。并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗。第5. 2節短路計算結果表短路電流計算結果表（詳細過程見計算書第四章）表5 1短路計算結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f2.309f (2.0)f (3)1.708最小f（1）0.606f (2.0)f (3)BD-5最大f（1）0.3472f (20)f (3)0.771最小f(1

32、)f (2.0)0.5567f (3)A廠110KV母線最大f(1)0.1822f (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)1.684最小f(1)0.3067f (2.0)fBD-4最小ff (2.0)0.0663第六章電力網相間繼電保護方式選擇與整定計算第6.1節電力網相間繼電保護方式的選擇6. 1. 1在110220kv中性點直接接地電網中，線路的保護以以下原則配置：(1) 對于相間短路，單側電源單回線路，可裝設三相多段式電流電壓保護作為相間短路 保護。如不滿足靈敏度要求，應裝設多段

33、式距離保護。雙電源單回線路，可裝設多段式距 離保護，如不能滿足靈敏度和速動性的要求時，則應加裝高頻保護作為主保護，把多段式 距離保護作為后備保護。(2) 對于接地短路，可裝設帶方向性或不帶方向性的多段式零序電流保護，在終端線 路，保護段數可適當減少。對環網或電網中某些短線路，宜采用多段式接地距離保護，有 利于提高保護的選擇性及縮短切除故障時間。6. 1. 2B-BDi和A-BD5線路相間繼電保護方式選擇：(1) B-BD1為110KV環形網絡中的一條線路，為了保證環網各線路的保護都有足夠的靈 敏度和選擇性，降低網絡保護的動作時限，確定在各線路上都裝設三段式距離保護。A-BD為110KV輻射形線

34、路，為保證線路的可靠性，裝設電流保護。第6.2節相間距離保護6. 2. 1距離保護原理：電力系統的迅速發展，出現了一些新的情況：系統的運行方式變化增大，長距離中符 合線路增多，網絡結構復雜化。這些情況下電流、電壓保護的靈敏度、快速性、選擇性往 不能滿足要求。對一個被保護元件，在起一段裝設的保護，如能測量出故障點至保護安裝處的距離并 與保護范圍對應的比較，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。這樣構成的保護就是距離保護。對于高電壓、大電流的電力系統， 母線電壓與線路電流必須經過互感器后送入距離保護的測量元件(阻抗繼電器)，假設保護用的電壓互感器和電流互感

35、器的變比都為 1,則測量元件感受到的測量阻抗 乙=乙。又因 為變比為1,在阻抗繼電器上設置的整定阻抗 Zzd=Z1lzd。故阻抗繼電器的動作方程Zd<Zzd(6 1)距離保護是由阻抗繼電器來實現阻抗（即距離）的測量，當滿足（27）時，說明故障在內部，保護應動作。6 2 2距離保護的基本特性和特點（1）距離保護的基本構成 距離保護是以反映從故障點到保護安裝處之間阻抗大小（距離大小）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裝置。當故障點至保護安裝處之 間的實際阻抗大于預定值時，表示故障點在保護范圍之外，保護不動作當上述阻抗小于預 定值時，表示故障點在保護范圍之內，保

36、護動作。當再配以方向元件（方向特性）及時間 元件，即組成了具有階梯特性的距離保護裝置。（2）距離保護的應用 距離保護可以應用在任何結構復雜、運行方式多變的電力系統中，能有選擇性的、較快的切除相間故障。當線路發生單相接地故障時，距離保護在有些情況下也能動作；當發 生兩相短路接地故障時，它可與零序電流保護同時動作，切除故障。因此，在電網結構復 雜，運行方式多變，采用一般的電流、電壓保護不能滿足運行要求時，則應考慮采用距離 保護裝置。（ 3）距離保護各段動作特性距離保護一般裝設三段，必要時也可采用四段。其中第I段可以保護全線路的80%-85%其動作時間一般不大于0.030.1s （保護裝置的固有動作

37、時間），前者為晶體管保護 的動作時間，后者為機電型保護的動作時間。第 II 段按階梯性與相鄰保護相配合，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的故障。由I、II段構成線路的主要保護。第III （IV）段，其動作時間一般在2s以上，作為后備保護段。（ 4）距離保護裝置特點因為距離保護主要反映阻抗值，一般說其靈敏度較高，受電力系統運行方式變化的 影響較小，運行中躲開負荷電流的能力強。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）。當故障點在相鄰線路上時，因為可能有助增作用，對于

38、地 II 、 III 段，保護 的實際動作區可能隨運行方式的變化而有所變化，但一般情況下，均能滿足系統運行的要 求。因為保護性能受電力系統運行方式的影響較小，因而裝置運行靈活、動作可靠、性能穩 定。特別是在保護定值整定計算和各級保護段相互配合上較為簡單靈活，是保護電力系統 相間故障的主要階段式保護裝置。第 6 3 節相間距離保護定值配合的原則和助增系數計算原則631 距離保護定值配合的基本原則距離保護定值配合的基本原則如下： （1）距離保護裝置具有階梯式特性時，起相鄰上、下級保護段之間應該逐級配合，即兩 配合段之間應在動作時間及保護范圍上互相配合。距離保護也應與上、下相鄰的其他保護裝置在動作時

39、間及保護范圍上相配合。例如： 當相鄰為發電機變壓器組時，應與其過電流保護相配合；當相鄰為變壓器或線路時，若裝 設電流、電流保護，則應與電流、電壓保護之動作時間及保護范圍相配合。 （2）在某些特殊情況下，為了提高保護某段的靈敏度，或為了加速某段保護切除故障的 時間，采用所謂“非選擇性動作，再由重合閘加以糾正”的措施。例如：當某一較長線路 的中間接有分支變壓器時， 線路距離保護裝置第 I 段可允許按伸入至分支變壓器內部整定， 即可仍按所保護線路總阻抗的80%- 85燉算，但應躲開分支變壓器低壓母線故障；當變壓器內部發生故障時，線路距離保護第 I 段可能與變壓器差動保護同時動作（因變壓器差動 保護設

40、有出口跳閘自保護回路） ，而由線路自動重合閘加以糾正，使供電線路恢復正常供 電。（3）采用重合閘后加速方式，達到保護配合的目的。采用重合閘后加速方式，除了加速 故障切除，以減小對電力設備的破壞程度外，還可借以保證保護動作的選擇性。這可在下 述情況下實現：當線路發生永久性故障時，故障線路由距離保護斷開，線路重合閘動作， 進行重合。此時，線路上、下相鄰各距離保護的 I 、II 段可能均由其振蕩閉鎖裝置所閉鎖， 而未經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 III 段與相鄰保護的第 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

41、后加速距離保護 III 段，一般只要重合閘后加速距離保護 III 段在 1.5-2s， 即可躲開系統振蕩周期，故只要線路距離保護 III 段的動作時間大于 2-2.5s ，即可滿足 在重合閘后仍能互相配合的要求。632 距離保護定值計算中所用助增系數（或分支系數）的選擇及計算（1）對于輻射狀結構電網的線路保護配合時這種系統， 其助增系數與故障點之位置無關。 計算時故障點可取在線路的末端， 主電 源側采取大運行方式，分支電源采用小運行方式。（2）環形電力網中線路保護間助增系數的計算這種電力網中的助增系數隨故障點位置的不同而變化。 在計算時， 應采用開環運行的 方式，以求出最小助增系數。 應該指出

42、，上述原則無論對于輻射狀電網內，還是環形電網內的雙回線與單回線間的助增系數的計算都是適用的。第6. 4節距離保護裝置阻抗繼電器的接線方式和整定阻抗6. 4. 1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，繼電器端子上所測得的阻抗值是不同的。 6. 4. 2阻抗繼電器的整定阻抗在進行距離保護裝置的定值計算時，首先按照計算原則及要求，算出各保護段的一次 整定阻抗值。計算的結果用線路的一次正序相阻抗表示。這樣就可給出距離保護定值

43、配置 圖，并根據實際情況和習慣可以按以下幾種不同方式給出調試用定值。第一種方式：根據所計算出的距離保護各段的一次定值， 直接給出距離保護各段的“整 定阻抗Zop。該定值為當線路三相短路時，從保護區末端至保護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的“整定阻抗”以及繼電器接線系數等因素影響時的計算工作，均由實驗部門根據實際情況 確定。這種方式給出保護定值的優點是，概念清楚、不易發生差錯；其缺點是，要求調試 者熟悉一、二次定值的換算關系，給調試單位增加了一些工作量。第二種方式：根據電流互感器及電壓互感器的變化，結合繼電器的接線系數，按下式

44、 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，并依次給出各保護段的 整定值，Zdz，j=ZdzX “lh/nYH X Kjx （ 6 2）式中Zdzj阻抗繼電器的二次整定阻抗（Q/相）;Zdz距離保護的一次整定阻抗（Q /相）；“LH、“YH分別為電壓互感器及電流互感器的變比；Kx 三相短路時，阻抗繼電器的接線系數，對于 Ua/|,的00接線方式，當三相短路時，Kx=1 ；對Ua/i,的30°接線，則Kjx=3 e+j30°。第三種方式：按照已選的電流互感器及電壓互感器變比，給出從保護趕為末端至保護 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

45、感器二次側的正序相 阻抗），可按下式計算為Zdz j =Zdz X IHlh/ nYH (6 3) 式中Zdzj距離保護的二次整定阻抗（Q/相）;Zdz距離保護的一次整定阻抗（Q /相）；n_H、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范圍末端至保護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（即繼電器的接線方式） ，在其整定值的通知單中應加以 說明。根據通知單中的“整定值” ，調試單位在調試時應結合繼電器的具體接線方式及實 驗方法進行。根據網絡的具體結構，采用第一種方法計算。第 6 5 節距離保護整定計算651 距離保護 I 段整定計算（1）當被

46、保護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，一般可按被保護線路正序阻抗的80%- 85%十算，即：ZsetI=KrelIZL（6 4）式中Zset1距離保護I段的整定阻抗；Zl被保護線路的正序相阻抗；Krei1可靠系數，可取0.80.85 ;計算時取0.85;保護的動作時間按 t op I =0s （即保護固有動作時間）整定。（2）若被保護對象為單回線帶終端變壓器（即線路變壓器組） ，則送電側線路距離保護第 I 段可按保護范圍伸入變壓器內部的情況整定，即Zset = Krel Zl+ KrelT 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

47、角相同；KrelTI 伸入變壓器部分第I段的可靠系數，取0.75 ；KrelI可靠系數，取0.80.85 ;計算時取0.85 ；Zl被保護線路的正序相阻抗保護動作時間按topI=0S (即保護固有動作時間)整定。652 距離保護 II 段整定計算( 1)按與相鄰線路距離保護 I 段配合整定ZsetKsetlZ + Sel" KbminnZset1(6 6) 式中ZL 被保護線路阻抗；Zsetl相鄰線路距離保護I段的整定阻抗；Kseti11 可靠系數，取0.80.85 ;計算時取0.85 ;Kel"'距離保護II段的可靠系數，取0.8 ；Komin 分支系數最小值，為

48、相鄰線第I段距離保護范圍末端短路時流過故障線電流與被保護線電流之比的最小值。( 2)與相鄰變壓器縱差保護配合，有乙et =Krel 乙 + Krel KbminZT(6 7) 式中Zt相鄰變壓器的正序阻抗；Komin 相鄰變壓器另側母線短路時流過變壓器的短路電流與被保護 線電流之比的最小值。Krel"' =0.7靈敏系數計算：KsenII=ZsetII/ZL> 1.3 1.5(6 8) 保護動作時間 t opII=0.5s當不滿足靈敏度要求時可與相鄰線相間距離保護第 II 段配合。這時有Zset1 =Kel ZL+KrelKbminZset2 (6 9)這時動作時間為t

49、 op1 =t opj + t式中 t時間級差，一般取0.5S。6. 5. 3距離保護III段整定計算(1) 躲開被保護線路的最小負荷阻抗采用00結線的方向阻抗繼電器，則整定阻抗為ZS=1(6 10)kK*0.9x UN, 3 K h K zq I Lmax COS |. . - sen L式中："一一可靠系數，取0.7Kh返回系數，取1.15Kzq負荷自啟動系數，取1.5-sen 最靈敏角，取66.90-l 負荷阻抗角，取260Lmax最大負荷電流；靈敏系數計算：近后備 Ksen'II=Z5etIII/Z1.31.5(6 11)遠后備 心匸么卩/ ( ZL1+KbmaxZL

50、2) - 1.2(6 12)距離保護整定計算表表(4-1)距離保護整定計算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Tn+0.5s說明：距離保護II段與相鄰線路I段配合，山 段與相鄰線路II段配合。第6. 6節距離保護的評價及應用范圍根據距離保護的工作原理，它可以在多電源復雜網絡中保證有選擇性地動作。它不僅 反應短路時電流的增大，而且又反應電壓的降低，因而靈敏度比電流、電壓保護高。保護 裝置距離 I 段的保護范圍不受系統運行方

51、式的影響，其它各段受系統運行方式變化的影響 也較小，同時保護范圍也可以不受短路種類的影響，因而保護范圍比較穩定，且動作時限 也比較固定而較短。雖然距離保護第I段是瞬時動作的，但是，它只能保護線路全長的 80%- 85%它不能 無時限切除線路上任一點的短路，一般線長 15%-20%范圍內的短路要考帶0.5s時限的距 離 II 段來切除， 特別是雙側電源的線路就有 30%- 40%線長的短路， 不能從兩端瞬時切除。距離保護的工作受到各種因素的影響，如系統振蕩、短路點的過度電阻和電壓回路的 斷線失壓等。因此，在保護裝置中需采取各種防止或減少這些因素影響的措施，如振蕩閉 鎖、瞬時測定和電壓回路的斷線失

52、壓閉鎖等，需應用復雜的阻抗繼電器和較多的輔助繼電 器，使整套保護裝置比較復雜，可靠性相對比電流保護低。 雖然距離保護仍存在一些缺點， 但是，因為它在任何形式的網絡均能保證有選擇性的動作。 因此，廣泛地以內功用在 35KV及以上電壓的電網中。通常在 35K V電壓網絡中，距離保護 可作為復雜網絡相間短路的主保護；110220KV的高壓電網和330500KV的超高壓電網 中，相間短路距離保護和接地短路距離保護主要作為全線速動主保護的相間短路和接地短 路的后備保護，對于不要求全線速動保護的高壓線路，距離保護則可作為線路的主保護。第七章電力網零序繼電保護方式選擇與整定計算第 7 1 節電力網零序繼電保

53、護方式選擇711 零序電流保護的特點中性點直接接地系統中發生接地短路，將產生很大的零序電流分量，利用零序電流分 量構成保護，可做為一種主要的接地短路保護。因為它不反映三相和兩相短路，在正常運 行和系統發生振蕩時也沒有零序分量產生，所以它有較好的靈敏度。另一方面，零序電流 保護仍有電流保護的某些弱點，即它受電力系統運行方式變化的影響較大，靈敏度將因此 降低；特別是在短距離的線路上以及復雜的環網中，因為速動段的保護范圍太小，甚至沒 有保護范圍， 致使零序電流保護各段的性能嚴重惡化， 使保護動作時間很長， 靈敏度很低。當零序電流保護的保護效果不能滿足電力系統要求時，則應裝設接地距離保護。接地 距離保

54、護因其保護范圍比較固定，對本線路和相鄰線路的博愛戶效果都會有所改善。零序電流保護接于電流互感器的零序濾過器，接線簡單可靠，零序電流保護通常由多 段組成，一般是三段式，并可根據運行需要而增減段數。為了適應某些運行情況的需要， 也可設置兩個一段或二段，以改善保護的效果。7. 1. 2110220kv中性點直接接地電網中線路零序繼電保護的配置原則對于單回線路接地短路，可裝設帶方向性或不帶方向性的多段式零序電流保護，在終 端線路，保護段數可適當減少。 對環網或電網中某些短線路， 宜采用多段式接地距離保護， 有利于提高保護的選擇性及縮短切除故障時間。7. 1. 3B-BD1和A-BD5線路相間繼電保護方式選擇( 1 ) B-BD 1為 110KV 環形網絡中的一條線路，可裝設帶方向性或不帶方向性的多段 式零序電流保護，如不能滿足靈敏度和速動性的要求時，則應采用多段式接