1、封面作者：PanHongliang僅供個人學習摘要電網繼電保護是保證電力系統安全運行和電能質量的重要自動裝置之一，因此在規劃設計時，必須考慮可靠工作和快速切除故障的繼電保護實現的可能 性. 對繼電保護的基本要求，可概括的分為可靠性、速動性、選擇性和靈敏性等方面，它們之間聯系緊密，既矛盾統一 . 為了保證可靠的切除故障，除了配備起主要作用的“主保護”外，還要配 備起后備作用的“后備保護” . 當線路或電力設備發生故障時，主保護應該最快 地把最靠近故障元件的斷路器跳開，一方面盡可能減少對故障元件的損壞，另 一方面把故障對電力系統的影響壓縮到最小可能的范圍和程度. 后備保護的作用是當主保護不能完成預

2、定任務時，在靠近故障元件的最小可能范圍內將故障點 斷開.本文從所給的系統電網圖著手，著重從繼電保護保護設計的要求、整定計 算、方式的選擇 3個方面分析了目前電網線路繼電保護的設計方法，并從距 離、零序兩種保護中不同的接地故障及整定計算，來介紹線路繼電保護設計中 常用的主要保護配置，從而得出合理的、可行的保護方案，達到網絡規劃和保 護配置的基本要求 .關鍵詞： 110kv 線路 繼電保護 設計目錄第一章 緒論.2第二章 線路的故障類型及常用保護配置. 3第三章 110kv 線路繼電保護設計及整定計算.4一、110KV 及以上線路繼電保護原理介紹.4（一） 線路的距離保護.4（二） 線路的零序電流

3、保護. 5（三） 線路相電流速斷保護. 5四）母線保護.5（五）斷路器失靈保護.5二、110KV 線路繼電保護整定計算. 5（一）系統的參數.5（二）各元件的主要參數.6（三）線路繼電保護方式的選擇與計算.9結論.17參考文獻.18第一章 緒 論線路繼電保護是保證電力系統安全運行和電能質量的重要自動裝置之一，因此 在編制網絡規劃時，必須考慮可靠工作和快速切除故障的繼電保護實現的可能 性. 為了提高線路系統靜態和穩態的穩定性，規劃所提出的提高系統穩定的措施 有一些亦必須落實在自動裝置可靠工作的基礎上的 .保護設備和自動裝置的投資，在整個電網建設中只占極小的部分，一般說來繼 電保護應力求滿足網絡規

4、劃的要求，兩者是主從的關系 . 由于網絡接線的不夠合 理將導致保護性能顯著惡化，廠、所電氣主接線繁雜將造成保護接線過分復 雜，以至給生產運行帶來很多二次線操作，引起保護設備誤動、拒動，嚴重危 害電氣主設備和導致大面積停電，這些將給國民經濟造成直接經濟損失 . 為此， 必須合理地進行網絡規劃和合理地配置保護設備及自動裝置 .對繼電保護的基本要求，可概括的分為可靠性、速動性、選擇性和靈敏性等方面，它們之間聯系緊密，既矛盾統第二章 線路的故障類型及常用保護配置（一）在中性點直接接地的系統中，線路可能出現接地故障和不接地的相間 故障等情況 . 對實現單相重合閘的線路，在故障相跳開后還能出現故障類型轉移

5、 或是健全相再發生故障等情況 .在中性點不接地或經消弧線圈接地的系統中，電 網可能出現相間故障或是不同地點的多點接地故障 . 上述各種情況均已構成短 路，因此，保護裝置必須盡可能迅速而有選擇性地切除短路故障 .目前國內定型生產的保護設備，就其功能來說分為三種：1反應各種短路類型的保護裝置；2只反應不接地的相間短路的保護裝置；3只反應接地短路的保護裝置 .根據保護裝置的構成原理，某些保護只能反應被保護元件的內部短路，而 對相鄰元件的故障不起保護作用，因此保護裝置可無延時地瞬時動作，通常作 為被保護元件的主保護 . 其他所有保護裝置都能按時間階段實現，即瞬動段只反 應被保護元件臨近保護設備安裝處的

6、一定區段內的短路故障，帶時限動作段不 但能反應被保護元件的內部短路，同時對相鄰連接元件的部分區段內短路故障 亦能反應，通常用來作為后備保護 .（二）當前電網保護設備的類型很多，下面僅就常用的線路保護設備作簡單 介紹.1.多段式（一般是 24 段）帶或不帶方向的零序電流保護，作為被保護元件和 相鄰連接元件的后備保護或主保護，用于反應接地短路故障 . 除瞬動第一段外， 其他各段都帶時限動作跳閘，動作時限一般是 055S.2.多段式（一般是 23 段）具有方向性的相間距離保護，用于反應相間短路故障.除瞬動第一段外，其他段的動作時限一般為057S.這種保護也作為后備保護或主保護使用 .3.多段式（一般

7、是 23 段）具有方向性的接地距離保護，用于反應接地短路故 障，起使用情況和上述零序電流保護相同 .4.多段式（一般是 3 段）帶或不帶方向的電流電壓保護，用于反應相間短路故 障. 由于這些保護受系統運行方式的變化影響很大，一般只考慮用在單電源放射 狀線路或是單電源環狀的個別場合 .第三章110kv線路繼電保護設計及整定計算一、110KV110KV 及以上線路繼電保護原理介紹電力設備如發電機、變壓器等的繼電保護，除了發電機組的頻率保護、失步保 護、失磁保護外，其動作的正確與否和整定值如何，基本上只涉及電力設備本 身的安全運行問題，這里不做研究.而 110KV 及以上的線路和母線的保護，它們 的

8、選型、配置和整定等往往涉及到全網的安全運行，而且花樣繁多 . 現擇其主要 的保護原理論述如下：（一） 線路的距離保護距離保護是高壓線路的一種最基本的繼電保護 . 由于它的動作原理是反應保護安裝地點到故障點的阻抗值，因而等價于反應到故障點的距離 . 這種保護又叫 阻抗保護 . 距離保護一般都做成多段式的，各段有不同的整定值和動作時間 . 第 一段保護可以保護線路的百分之八十左右，不帶人為的延時 . 距離保護又分為相 間距離保護和接地距離保護，分別用于保護相間故障和接地故障 . 作為線路的基 本保護的是相間距離保護 .（二） 線路的零序電流保護零序電流保護一般也作成階段式的，第一段無人為延時，保護

9、本線路的接地故 障，其他段則按選擇性配合整定 . 實踐證明，這是一種最簡單的、最可靠的、動 作頻率最高的線路保護，也是規定 110220KV 線路必備的一種基本保護.它的特 殊優點有：1結構與工作原理簡單，實驗維護方便，容易保證調試質量，因而其動作正 確率也高于其他的復雜保護 .2整套保護沒有其他的中間環節，特別對于近故障區，可以實現高速動作 .3在電 網零序網絡基 本穩定的前提下（長 期運行實踐證明，這 一點在 110220KV 電網運行中基本得到保證），第一段保護范圍基本穩定 .由于線路發 生接地故障是，通過線路的零序電流隨故障點的遠離而顯著減小，當按躲開兩 端母線故障整定時，其瞬時段，對

10、于較長線路，往往可保護全線的百分之 7080，其保護性能與距離保護相近 .4如果線路采用三相重合閘，當近故障點一側的斷路器先跳開后，通過另一 側的零序電流因零序網絡的變化而突然增大，從而使遠故障點側也能隨之立即 跳閘，形成了無時限的全線縱續動作 . 這一天然優點是任何其他保護所不具備的（三） 線路相電流速斷保護相電流速斷，其實就是瞬時過電流保護，主要用于保護出口故障 . 由于他特 別快速，是種極好的輔助保護，對大電源側以及長線路，其保護效果尤佳，故 已得到普遍采用 .（四） 母線保護母線的基本保護是母線差動電流保護 . 由于母線保護動作于斷開整條母線，因而 對于雙母線變電所的母線保護，應以防止

11、誤動作為首要要求；對一個半斷路器 接線的變電所，因為母線斷開對變電所的安全運行一般不會帶來直接影響，因 而要求它的母線保護以可依賴性為第一要求，而且最好實現保護的雙重化 . 從系 統穩定的觀點看，要求母線保護動作快速 .（五） 斷路器失靈保護當線路故障而斷路器拒絕動作時，斷路器失靈保護的主要作用是跳開與拒動斷 路器相鄰的所有斷路器 . 其誤動作的后果極其嚴重 . 特別是最常用的雙母線變電 所，對這種保護的首要要求就是防止誤動作 .二、110KV110KV 線路繼電保護整定計算（一）系統的參數1由所給系統圖得知，本系統由 1 #、2#、 3#發電機組和四個系統 1、2、3、4、構成，通過六條 1

12、10KV 線路構成一個整體，各發電機、變壓器容量和連接方 式見下表：表一代號開機情況說明第一種 運行情 況1#、2#、3#發電機、變壓器均投入，系統按最大容 量發電，變壓器均投入最大運行開機情況第二種 運行情 況1#發電機停機，2#與 3#有一臺投入運行，系統 按最小容量發電最小運行開機情況所給線路系統圖如附錄一 2、系統在最大、最小運行方式下的運行情況，各個點的短路阻抗及變壓器中性點、接線方式的確定原則和實際情況，見附錄二與以后內容 （二）各元件的主要參數：計算系統各元件參數的標么值時，取基準功率SB =100MVA 基準電壓UB=230KV 基準電流 IB=SB/*UB=100/*230=

13、250A,基準電抗 XB=UE/SB=529 .1、發電機及系統各元件的參數：表二：、工程 編號、容量（MVA電壓（KVCO?X” d1#23515 . 750 . 850 . 14442#23515 . 750 . 850 . 14443#23515 . 750 . 850 . 1444發電機 1#、2#、3#的規格、參數均都相同，所以Sr=SN/COS ? =235/0.85=276.47MVA所以標么值 X” d*=XdXSB/Sr =0.1444X100/276.47 =0.0522、系統的標么值已給出，所以可以省略不計，見表三:工程編號最小運行方式最大運行方式X*1MAXX*0MAX

14、X*1MINX*0MINI2.170.14441.6480.0857II0.4120.1050.2230.097III0.7520.1160.1140.102IV無窮大0.070.07580.063、變壓器的參數：由所給出的系統圖和參數表知：(1)、對于 A1、F2、F3 雙繞組的變壓器，額定容量為240MVA 額定變比NB=242/15.75,短路電壓 UK%=14.12所以用基準值表示的標么值電抗為：表四:容量MVA電壓比KV接線組別短路電壓UK1-2% UK1-3%UK2-3%A-1240242/15.75丫么1114.12F-2240242/15.75Y/A1114.12F-32402

15、42/15.75Y/A1114.12E-1120220/121/6.6Y/Y/ 用 2/1115.12.28.84E-2120220/121/6.6Y/丫込-12/1115.12.28.84(2)、對于 E1、E2 的三繞組變壓器，額定容量為120MVA 短路電壓 UK1-2%=15.1，UK1-3%=2.2 UK2-3%=8.84,額定變比為 NB=220/121/6.6,則各側繞組的電抗百分數為：X1%=1/2(15.1+2.2-8.84 )=4.23X2%=1/2(8.84+15.1-2.2 )=10.87X3%=1/2(2.2+8.84-15.1 )=-2.03 (可以省略不計或者去零

16、)所以用基準值表示的標么值電抗為：X1*=0.0423 * 100/120=0.035X2*=0.1087 * 100/120=0.09X3*=-0.0203 * 100/120=-0.0174、輸電線路的參數（型號：LGJQ-400表五:編號工程長度（KMX1 （歐母/千 M）最大負荷 ACO?AB12.80.458008BC400.458008BD310.458008CD330.458008DE230.458008DF260.458008（1） 、正（負）序電抗的有名值為：XAB.1=12.8*0.4=5.12XBC. 仁 40*0.4=16XBD. 1=31*0.4=12.4XCD.仁

17、33*0.4=13.2XDE .仁 23*0.4=9.2XDF.仁 26*0.4=10.4則標么值為：X*AB .仁 XSB/UB=512/230=0.01X*BC.仁 0.03X*BD.仁 0.023X*CD.仁 0.025X*DE. 1= 0.017X*DF.仁 0.0198（2） 、因為 X0=3X，所以線路的各零序電抗的標么值為:X*AB.0=0.03X*BC.0=0.09X*BD.0=0.069X*CD.0=0.075X*DE.0=0.051X*DF.0=0.0585、變壓器中性點接地的數目與分布：大接地電流系統發生接地短路時，零序電流的大小和分布與變壓器的中性 點接地點的數目和位置

18、有密切的關系，中性點接地的數目越多，越意味著系統 零序總阻抗越小，零序電流增大；中性點接地的位置的不同，則意味著零序電 流的分布不同 . 通常，變壓器的中性點接地的位置和數目按如下兩個原則考慮： 一是使零序電流保護裝置在系統的各種的運行方式下保護范圍基本不變，且有 足夠的靈敏度和可靠性；二是不使變壓器承受危險的過電壓 . 為此應使變壓器中 性點接地數目和位置盡可能保持不變 .變壓器的接地系統圖見附錄三 .（三）線路繼電保護方式的選擇與計算：保護方式的選擇對電力系統的安全運行有直接的影響 . 選擇保護方式時，在 滿足繼電保護“四性”要求的前提下，應力求采用簡單的保護裝置來達到系統 提出的要求，只

19、有當簡單的保護不能滿足要求時，才采用較復雜的保護 .水利電力部頒發的繼電保護和安全自動裝置技術規程規定，對 110- 220KV 中性點直接接地電網中的線路，應裝設接地短路和相間短路的保護裝置.該規程有規定，電力設備和線路的短路保護應有主保護和后備保護，必要時， 可再增設輔助保護 .根據規程規定和題目所給系統的具體情況，選擇 110kv 線路保護做了以下考 慮：在 110-220KV 中性點直接接地電網中，線路的相間短路保護及單相接地短 路保護均應動作于斷路器跳閘 . 在下列情況下，應裝設全線任何部分短路是均能 速動的保護：（ 1）根據系統穩定要求有必要時 .（ 2）線路發生三相短路，使廠用電

20、或重要用戶母線電壓低于60%額定電壓，且其保護不能無時限和有選擇地切除短路時 .（3）如某些線路采用全線速動保護能顯著簡化電力系統保護，并提高保護的選 擇性、靈敏性，速動性 .110KV 線路的后備保護宜采用遠后備方式1、 線路繼電保護的選擇方式：(1)對于單側電源單回線路， 可裝設三相多段式電流電壓保護作為相間短路的 保護. 如不能滿足靈敏度要求則應裝設多段式距離保護 .(2)對于接地短路，宜裝設帶方向或不帶方向元件的多段式零序電流保護. 對 某些線路，如裝設帶方向性接地距離保護可以明顯改善整個電力系統接地保護 時，可裝設接地距離保護，并輔之以多段式零序電流保護 .(3)對于雙電源的單回線路

21、，可裝設多段式的距離保護 .(4)在正常運行的方式下，保護安裝處短路無時限電流速斷保護能夠動作時， 可裝設此種保護作為輔助保護 .(5) 對于 5-7KM 及以下的短線路，當需要裝設全線速動保護時，宜采用縱差動 保護作為主保護，另裝設多段式電流電壓保護或距離保護作為后備保護 .( 6)對于平行線路的相間短路，一般可裝設橫差動電流方向保護或電流平衡保 護作為主保護，當靈敏度和速動性不能滿足要求時，應在每一回線路上裝設高 頻保護作為主保護 . 裝設帶方向或不帶方向元件的多段式電流保護或距離保護作 為后備保護，并作為單回線運行時的主保護和后備保護 . 當采用近后備方式時不 我待，后備保護分別接于每一

22、回線路上；當采用遠后備方式時，則應接入雙回 線路的和電流 .( 7)對于平行線路的接地短路，宜裝設零序電流橫差動保護作為住保護；裝設 接戶每一回線路的帶方向或不帶方向元件的多段式零序電流保護作為主保護，當遠后備保護時，可接兩線路零序電流之和，以提高靈敏度 .(8)對于電纜線路或電纜于架空線路混合的線路，應裝設過負荷保護. 過負荷一般動作于信號，必要時動作于跳閘 .2、 線路繼電保護的整定計算：由于本系統允許切除故障的時間 0.2S，為保證系統穩定運行當 110KV 線路任何 地點發生短路故障時，繼電保護切除故障線路的時間都必須小于 0.2S. 因而， 凡是不能在 0.2S內切除全線路故障的保護

23、裝置都不能做主保護 . 對于單電源的 輻射線路 AB,可按線路-變壓器組來考慮，從而可以采用較簡單的保護.因此， 對于線路 AB 可選用距離保護做為相間短路保護，零序電流保護作為接地短路保 護. 1、距離保護各段的整定計算：A、 第一段的整定計算 動作阻抗按下列情況計算 .a、對輸電線路，按保護范圍不伸出線路末端整定，即b、對線路變壓器組，按保護范圍不伸出變壓器整定，即(B、 第二段的整定計算 動作阻抗按下列條件計算，一般選其中最小者為整定值 .a、與相鄰線路的距離一段的動作阻抗相配合，即當有多條相鄰線路時，按上式的配合，應取其中最小者為整定值 .b、躲過線路末端變壓器低壓側故障，即c、按保證

24、被保護范圍末端短路時有足夠的靈敏度整定，即在整定計算中還有以下情況 ：a、 如果按上述條件計算后，選取的整定阻抗不能滿足靈敏系數的要求 時， 在允許增加動作時限的條件下，可按躲相鄰線路距離保護的第二段動作阻 抗整定，即b、當相鄰線路沒有裝距離保護時，而是裝的是電流保護或電流電壓聯鎖保護 時，應將它們的最小保護范圍求出，以電抗值表示，按下式計算， 對電流保護對電壓保護 第二段保護的靈敏系數為：C、第三段的整定計算: 動作阻抗通常按躲過最小負荷阻抗整定 . 對全阻抗繼電器 對方向阻抗繼電器 第三段保護的靈敏系數為： 作近后備時 作遠后備時2、零序電流保護瞬時段的整定計算：A、零序一段的使用原則：a

25、、 第一種方式是：在非全相運行的最大零序電流大于區外故障零序電流13 倍 的情況下，線路宜設置兩個不同整定值的瞬時段 .b、第二種運行方式是：對某些短線路，如果非全相運行最大零序電流小于區外 故障最大零序電流，可只設置一個第一段 .A1、動作電流的整定計算：a、按躲過區外接地短路的最大零序電流整定：計算時，應采用等值正序阻抗最小的運行方式，由于單相接地短路時的零序電 流為：兩相接地短路時的零序電流為：因此，當大于零序等值阻抗時，應采用兩相接地短路的零序電流，否則，應采 用單相接地短路的零序電流 .b、躲開非全相運行時的三倍零序電流，即當開關接通一相時（相當于兩相斷線）當開關接通兩相時（相當于兩

26、相運行） 保護范圍應不小于線路全長的 15%-20%，時間通常小于 0.06S.B、零序電流二段的使用原則：除對本線路末端接地短路有足夠的靈敏度且動作時間滿足規定要求外，當本線 路進行單相重合閘時不應誤動作；當相鄰線路接地故障時，在故障和重合閘的 整個過程中不會誤動作 .a、與相鄰線路零序保護一段相配合，即當有多條線路時，應按按上式取最大的 .b、當與相鄰線路零序電流保護一段配合達不到靈敏度要求時，可按與下一線路 零序電流保護二段相配合整定，即c、躲開相鄰線路非全相運行時流過本線路的零序電流d、按躲開非全相運行.e、按與相鄰線路縱聯保護配合整定靈敏系數的計算 ：C、 零序電流保護的的三段的整定

27、計算： 主要做為本線路的和相鄰元件接地短路的后備保護 . 動作電流的計算：a、與相鄰線路零序電流第二段配合整定b、按與相鄰線路零序電流第三段配合C、躲開相鄰線路始端三相短路時，流過保護裝置的最大不平衡電流，即靈敏系數的計算 ：作近后備時作遠后備時3、距離保護的整定計算（相間距離保護）A、對 AB 線路 1DL 的整定情況：A1、一段保護的整定情況A2、二段的整定要配合環網中的下一段的 2DL 和 3DL 的一段，a、如果配合 2DL 的一段時，則環網開環，即在 C 點發生三相短路時，由短路電 流表知系統三、四和發電機三、四給支路 BC 提供短路電流，根據距離保護中分 支系數的選擇原則，單回輻射

28、線路與環網線路配合時，系統二在最小運行方式 下， 1 號發電機在最大運行方式下 .所以開環時b、若與 3DL 的一段配合，則環網為閉環，即在 D 點發生三相短路時，由短路電流表知，系統 1 不向線路 BC 提供短路電流，根據以上幾個方面，則環網為閉環開環時閉環時所以要選 3DL 的 I 段和 1DL 的二段配合所以所以二段的靈敏系數大于1.5所以對 1DL 來說，距離一段、二段均能滿足要求.B、4DL 的一段的整定計算：根據保護不伸出線路末端變壓器內部來整定：所以4、零序電流保護的整定計算（接地短路保護）A、1DL 的整定計算A1、一段的整定，當B 點發生故障時，正序阻抗為0.0296，零序阻

29、抗為0.0273，所以選擇最大運行方式下發生兩相接地短路故障時：A2、二段的整定要配合 2DL 和 3DL 的一段來整定a、若要配合 2DL 的一段，即在 C 點發生接地故障時，所以選擇兩相接地短路有最大零序電流，由短路電流表知，閉環時有開環時有b、若要配合 3DL 的一段時，即在 D 點發生接地故障時，所以選擇單相接地短路時有最大短路電流，由短路電流表知閉環時有開環時有所以 1DL 的零序電流保護要配合 2DL 的一段來整定B、4DL 的一段整定在 A 點發生接地故障時所以選擇最大運行方式下兩相接地短路時的短路電流結論我們都知道，電能是目前世界各國能源消費的主要形式之一 . 電能作為一種 特

30、殊的商品，不能大量儲存，它的生產、運輸、銷售和消費是同時完成的 . 用戶 對電能需求的不斷增長，只有通過電力工業本身的基本建設以不斷擴大電力系 統的規模才能滿足 . 要滿足國民經濟的發展的需要，電力工業必須要先行，因此 做好電力工程建設的前期工作，落實發、送、變電本體工程的建設條件，協調 其建設進度，優化其次設計方案，其意義尤為重大 . 電力系統規劃設計正是電力 工程前期工作的重要部分，而電力系統繼電保護更是重中之重 .它對電力系統安全運行起著極為重要的作用，特別是現代的超高壓、大容 量的系統中，對繼電保護提出了更高的要求，重點是提高其速動性 . 繼電保護工 作的種類多種多樣，諸如設計、制造、

31、調試、安裝、運行等等 . 繼電保護整定計 算是繼電保護工作中的一項工作，目的就是為了使所有設計的電力系統按照其 參數和運行的要求，通過計算分析所給出的各項整定值，使全系統中各種繼電 保護有機協調部署，正確地發揮作用 . 它是建立在電力系統基礎上的它的構成原 則和作用必須符合電力系統的內在規律，同時，繼電保護自身在電力系統中也 構成一個有嚴密關系的整體，從而形成了繼電保護的系統性 .而對繼電保護方案的評價，是以整體保護效果的優劣來衡量的，并不著眼 于某一套繼電保護的保護效果 . 有時以降低某一個保護裝置的保護效果來改善整 體保護的保護效果，也是可取的；但是任何一種保護裝置的性能都是有限的， 或者

32、說任何一種保護裝置對電力系統的適應能力是有限的，當電力系統的要 求，超出該保護裝置所能承擔的最大變化限度時，該保護裝置便不能完成保護 任務. 進一步來講，當繼電保護的配置和選型均難以滿足電力系統的特殊要求 時，必須暫時改變電力系統的需要，或采取某些臨時措施加以解決 .參考文獻1電力系統繼電保護與安全自動裝置整定計算 水電出版社2繼電保護原理設計水電出版社3發電機保護的廠家資料（許繼、阿繼、南自、南瑞）.4國家電力調度中心組編發電機變壓器繼電保護應用中國電力出版社5王維劍.清華大學.大型發電機-變壓器組繼電保護.1990年9月.6華中工學院編.電力系統繼電保護原理與運行.北京:電力出版社.1981.版權申明本文部分內容，包括文字、圖片、以及設計等在網上搜集整 理。版權為潘宏亮個人所有This article in eludes some parts, in cludi ng text, pictures, and design. Copyright is P