繼電保護(hù)論文

1、繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)（三峽電力職業(yè)學(xué)院新能源工程學(xué)院20103097班 2010309737號(hào)）摘要：本課題主要以110KV線路為例，來(lái)闡述了，相間距離保護(hù)的整定計(jì)算，以及應(yīng)用于保護(hù)線路的阻抗繼電器的一些接線方式，當(dāng)然最精彩的就是對(duì)110KV輸電線路相間距離保護(hù)的方案的設(shè)計(jì)，來(lái)對(duì)相間距離保護(hù)有一個(gè)更加全面深入認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)；通過(guò)這次的學(xué)習(xí)我們要弄清楚，距離保護(hù)主要是反映阻抗值，保護(hù)性能受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較小，躲過(guò)負(fù)荷電流的能力很強(qiáng)，其一段保護(hù)的范圍不超過(guò)本段線路，只要流過(guò)裝置的故障電流在精確的工作電流范圍之內(nèi)，性能就基本不受運(yùn)行方式的影響！關(guān)鍵詞：距離保護(hù)，整定計(jì)算，繼電器，主保護(hù)，后備保護(hù)

2、引言：線路的電壓電流保護(hù)構(gòu)成簡(jiǎn)單，可靠性好，滿足對(duì)繼電保護(hù)的性能要求，但是電流電壓保護(hù)的但是電流電壓的靈敏度受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響較大，導(dǎo)致保護(hù)范圍變?。粚?duì)于長(zhǎng)距離重負(fù)荷線路的線路，即使定時(shí)限電流保護(hù)也不一定能夠滿足要求，并且保護(hù)的整定計(jì)算也比較麻煩，這些因素使其在35KV及以上線路的復(fù)雜的電網(wǎng)中難以使用，為此研究出性能更好的保護(hù)原理和方案，這就是距離保護(hù)，它在實(shí)踐中可以不受系統(tǒng)運(yùn)行方式，系統(tǒng)接線方式等的影響，并且整定計(jì)算較為簡(jiǎn)單，實(shí)際生活中容易實(shí)現(xiàn)！本課程目的：在學(xué)完本課程之后，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使自己進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)自己設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、文獻(xiàn)查閱、報(bào)告撰寫等基本技能；

3、培養(yǎng)自己獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力；培養(yǎng)自己的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新意識(shí)、嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的學(xué)習(xí)作風(fēng)。下面以一個(gè)高壓電源網(wǎng)絡(luò)為例來(lái)讓我們?nèi)轿坏膶W(xué)習(xí)距離保護(hù)的知識(shí)： 例 線路每公里阻抗為Z1=0.45/km,線路阻抗角為L(zhǎng)=65°,AB、BC線路最大負(fù)荷電流為400A,負(fù)荷功率因數(shù)為cosL =0.9,。電源電勢(shì)為E=115kV,ZsAmax=10,ZsAmin=8,ZsBmax=30,ZsBmin=15。歸算至115kV的各變壓器阻抗為84.7,容量ST為15MV.A。其余參數(shù)如圖1-1所示。計(jì)算保護(hù)1距離保護(hù)第段、段、段的整定值和靈敏度并設(shè)計(jì)保護(hù)方案。二，1.保護(hù)A

4、相間距離I段整定計(jì)算距離I段按躲開(kāi)下一條線路出口處短路的原則整定 其中：計(jì)算相間距離保護(hù)第段動(dòng)作阻抗.確定動(dòng)作時(shí)限 t=0S2保護(hù)A相間距離II段整定計(jì)算（1） 與相鄰線路的距離保護(hù)一段相配合。距離II段與相鄰線路距離保護(hù)I段相配合，或躲開(kāi)線路末端變電所變壓器低壓出口側(cè)出口處短路時(shí)的阻抗值整定。為了保證下級(jí)線路上發(fā)生故障上級(jí)線路保護(hù)I段不至于勿動(dòng)，保護(hù)1的II段的動(dòng)作范圍不應(yīng)該超出保護(hù)2的段的動(dòng)作范圍，保護(hù)1的II段的整定阻抗可按下式進(jìn)行計(jì)算最小值得情況是電源阻抗趨向于正無(wú)窮，即電源B斷開(kāi)，此時(shí)=1（1） 與變電所B降壓變壓器的速動(dòng)保護(hù)配合由于=10×10.5×110/15

5、×=84.7=所以=0.7（0.45×30+42.35）=39.09比較兩者，取最小的為整定阻抗，即靈敏度校驗(yàn)：，滿足要求整定時(shí)間為：3保護(hù)A相間距離III段整定計(jì)算整定原則：按躲過(guò)最小負(fù)荷阻抗整定整定阻抗為：其中， 靈敏度校驗(yàn)近后備時(shí)： 滿足要求遠(yuǎn)后備時(shí)： 滿足要求 動(dòng)作時(shí)間： 三線路距離保護(hù)方案的選擇(以保護(hù)A為例). 2.距離保護(hù)的設(shè)計(jì) 距離保護(hù)配置包括三段式相間距離和三段式接地距離。 (1)距離啟動(dòng)元件。距離保護(hù)的啟動(dòng)元件在電力 系統(tǒng)正常負(fù)荷狀態(tài)下不啟動(dòng)，但在電力系統(tǒng)故障時(shí)則要可靠動(dòng)作，且有較高的靈敏度。本設(shè)計(jì)采用最常見(jiàn)的負(fù)序電流差突變量啟動(dòng)元件。 (2)距離方向元

6、件。對(duì)于出口短路或三相短路，距離保護(hù)采用記憶電壓判別方向。 (3)距離保護(hù)的動(dòng)作特性。阻抗動(dòng)作特性采用四邊形動(dòng)作特性。 (4)距離出口方式。根據(jù)系統(tǒng)的需求情況，可以選擇“相間故障永跳”和“三段及以上故障永跳”，此時(shí)若發(fā)生相間故障、III段范圍內(nèi)故障，距離保護(hù)出口永跳，避免擴(kuò)大故障影響范圍。 (5)振蕩閉鎖。繼電保護(hù)考慮發(fā)生振蕩的可能性，主要任務(wù)是避免振蕩時(shí)的誤動(dòng)作。距離保護(hù)第II段延時(shí)大于0.2s，為此采取只要其測(cè)量元件在0.2s內(nèi)啟動(dòng)，就不再受開(kāi)放時(shí)間的限制，允許它繼續(xù)啟動(dòng)時(shí)間元件。 本設(shè)計(jì)的振蕩閉鎖元件僅在突變量啟動(dòng)元件啟動(dòng)后150ms內(nèi)開(kāi)放。以后由不對(duì)稱故障和對(duì)稱故障檢測(cè)元件開(kāi)放I、II

7、段保護(hù)。 不對(duì)稱故障開(kāi)放元件利用零序和負(fù)序電流特征區(qū)分是發(fā)生了故障還是振蕩。其開(kāi)放判據(jù)為：或。 為了防止振蕩系統(tǒng)切除時(shí)零序和負(fù)序電流不平衡輸出引起保護(hù)的誤動(dòng)，保護(hù)延時(shí)50ms動(dòng)作。 方案一：器材:時(shí)間繼電器（KT），阻抗繼電器（KZ），信號(hào)繼電器(KS)，負(fù)序電流慮過(guò)起,變壓器斷線閉鎖元件（KCB,KZ），震蕩閉鎖元件實(shí)施方案：保護(hù)A的相間距離保護(hù)段采用方向阻抗繼電器來(lái)保護(hù)，其接線方式為反應(yīng)相間故障的 接線方式；保護(hù)II段采用方向阻抗繼電器，其接線方式采用反應(yīng)接地故障的 接線方式，并接入時(shí)間繼電器，防止當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，當(dāng)電流段拒絕動(dòng)作時(shí)，保護(hù)II能夠在允許的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確切除故障，使影響的范圍最

8、小；保護(hù)III段采用偏移阻抗繼電器，防止方向阻抗繼電器的故障發(fā)生在電壓死區(qū)。本方案中，用負(fù)序電流慮過(guò)器作為啟動(dòng)元件，變壓器斷線閉鎖和震蕩閉鎖元件都是為了防止系統(tǒng)在非系統(tǒng)的正常故障下誤動(dòng)！評(píng)價(jià)：本方案在設(shè)計(jì)的過(guò)程中綜合考慮了本段線路各元件的一些優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，充分發(fā)揮了它們的優(yōu)勢(shì)，但是在設(shè)計(jì)的過(guò)程中側(cè)重點(diǎn)是在相間故障，但是實(shí)際生活中的一些故障大多情況下是接地故障，和實(shí)際有些不符;沒(méi)有從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)思考，所用到的元件 不是最簡(jiǎn)，帶偏移阻抗繼電器的動(dòng)作圓與不帶偏移特性圓的距離保護(hù)，由于對(duì)電弧電阻的反應(yīng)能力不同，在有較大弧光短路時(shí)，不宜相互配合！方案二：器材:時(shí)間繼電器（KT），阻抗繼電器（KZ），信號(hào)繼電

9、器(KS)，負(fù)序電流慮過(guò)起,變壓器斷線閉鎖元件（KCB,），震蕩閉鎖元件實(shí)施方案：保護(hù)A的相間距離保護(hù)段采用方向阻抗繼電器來(lái)保護(hù)，其接線方式為反應(yīng)接地故障的 接線方式；保護(hù)II段采用方向阻抗繼電器，其接線方式采用反映相間故障的 接線方式，并接入時(shí)間繼電器，防止當(dāng)發(fā)生相間故障時(shí)，當(dāng)電流段拒絕動(dòng)作時(shí)保護(hù)II能夠在允許的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確切除故障，使影響的范圍最小；保護(hù)三段采用偏移阻抗繼電器，防止方向阻抗繼電器的故障發(fā)生在電壓死區(qū)。本方案中，用負(fù)序電流慮過(guò)器作為啟動(dòng)元件，變壓器斷線閉鎖和震蕩閉鎖元件都是為了防止系統(tǒng)在非系統(tǒng)的正常故障下誤動(dòng)！評(píng)價(jià)：本方案在設(shè)計(jì)的過(guò)程中綜合考慮了本段線路各元件的一些優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，并

10、且在設(shè)計(jì)的過(guò)程中側(cè)重點(diǎn)是放在接地故障，在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮了現(xiàn)實(shí)生活中的一些實(shí)際情況，并成功的運(yùn)用于線路的設(shè)計(jì)，避免了后期維護(hù)檢修的勞動(dòng)量！但是也是沒(méi)有從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)考慮問(wèn)題！總結(jié)：在上面的幾種方案中，每個(gè)方案都有自己的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，綜合考慮線路的長(zhǎng)度，和負(fù)荷范圍，以及貫穿在繼電保護(hù)的始終的四要素的前提下，我認(rèn)為選擇第一種方案最合適，通過(guò)對(duì)比可以知道，第二個(gè)方案在實(shí)施的設(shè)計(jì)方向和現(xiàn)實(shí)聯(lián)系的極為緊密，并且很高的靈敏性，整個(gè)方案的設(shè)計(jì)始終把生活實(shí)際和電網(wǎng)整體設(shè)計(jì)考慮在一起，但是對(duì)于復(fù)雜的電網(wǎng)，對(duì)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間和對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)度都要非常高，系統(tǒng)具有破壞的故障時(shí)！我們要用最短的時(shí)間，最快的速度，和最小的代價(jià)來(lái)

11、解決問(wèn)題，綜合很多因素我認(rèn)為用第一種方案比較合適！四相間距離保護(hù)阻抗繼電器的接線方式的選擇原則：1)對(duì)測(cè)量的阻抗 應(yīng)正比于保護(hù)點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，即2）測(cè)量阻抗 應(yīng)與故障類型無(wú)關(guān)，及保護(hù)范圍不隨故障類型的變化的變化而變化1.反應(yīng)相間短路故障的阻抗繼電器的 接線以下是輸電線路發(fā)生各種短路形式時(shí)三個(gè)阻抗（每相一個(gè)）元件的測(cè)量阻抗與短路發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的短路阻抗之間的表中 表示系統(tǒng)的測(cè)量阻抗， 表示系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)的阻抗值;從表中可以看出，保護(hù)范圍內(nèi)的AB ,BC,CA三種兩相短路必須分別用三個(gè)不同的阻抗繼電器來(lái)反應(yīng)，而三個(gè)元件均可反應(yīng)三相短路時(shí)的故障；從圖中可以看出當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)測(cè)

12、量阻抗均大于 ,也就是說(shuō)上述的 接線的測(cè)量阻抗不能準(zhǔn)確反應(yīng)單相接地故障時(shí)的故障距離；通過(guò)對(duì)比可以看出這種接線方式還有一個(gè)弊端那就是它有一個(gè)死區(qū)電壓。2反映相間接地短路阻抗元件的接線方式在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的系統(tǒng)中，當(dāng)零序電流保護(hù)不能滿足靈敏性和速動(dòng)性的要求時(shí)，應(yīng)采用接地距離保護(hù)，其任務(wù)是正確反映電網(wǎng)的單相接地，對(duì)其接線方式要做進(jìn)一步討論，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，輸入電壓輸入電流仍采用 接線方式，由于前面介紹的阻抗元件不能正確反映單相接地故障，所以必須要專門的繼電保護(hù)元件，該元件一般按相配置，每相阻抗元件的輸入電壓為相電壓，輸入電流為同相位電流加零序補(bǔ)償電流如A相式中 稱為零序補(bǔ)償系數(shù)，近似為一個(gè)實(shí)數(shù)

13、。此時(shí)，測(cè)量阻抗能夠準(zhǔn)確的測(cè)量從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的阻抗，并與相間短路的阻抗繼電器所測(cè)得阻抗相同，因此這種帶零序電流補(bǔ)償?shù)慕泳€得到了廣泛的應(yīng)用。但是它不能準(zhǔn)確的反映兩相相間短路3 的接線方式它主要主要應(yīng)用于長(zhǎng)線路重負(fù)荷的輸電線路，它是在 接線方式的基礎(chǔ)上得到的，是為了避免后者的死區(qū)電壓，在一定程度上提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了繼電保護(hù)誤動(dòng)的可能性，但是它和 接線方式一樣，有一個(gè)共同的特點(diǎn)那就是不能準(zhǔn)確反映單相接地故障，因此也有一定的局限性?？偨Y(jié)評(píng)價(jià)：距離保護(hù)至今仍然廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，在多電源系統(tǒng)甚至復(fù)雜電網(wǎng)中距離保護(hù)能夠較好的滿足選擇性的要求；總的來(lái)說(shuō)它相對(duì)于其他原理的保護(hù)具有以下特點(diǎn)：1） 保護(hù)壓穩(wěn)定，靈敏度高，運(yùn)行方式影響較??！2） 段時(shí)瞬時(shí)性動(dòng)作，但是不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，只有80%85%，首末兩端合起來(lái)，共30%40%的范圍故障保護(hù)動(dòng)作的延時(shí)（0.350.5s）3） 接線復(fù)雜可靠性高4） 也