繼電保護(hù)論文

1、繼電保護(hù)課程設(shè)計（三峽電力職業(yè)學(xué)院新能源工程學(xué)院20103097班 2010309737號）摘要：本課題主要以110KV線路為例，來闡述了，相間距離保護(hù)的整定計算，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110KV輸電線路相間距離保護(hù)的方案的設(shè)計，來對相間距離保護(hù)有一個更加全面深入認(rèn)識和學(xué)習(xí)；通過這次的學(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)運行方式變化的影響較小，躲過負(fù)荷電流的能力很強(qiáng)，其一段保護(hù)的范圍不超過本段線路，只要流過裝置的故障電流在精確的工作電流范圍之內(nèi)，性能就基本不受運行方式的影響！關(guān)鍵詞：距離保護(hù)，整定計算，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)成簡單，可靠性好，滿足對繼電保護(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)運行方式影響較大，導(dǎo)致保護(hù)范圍變?。粚τ陂L距離重負(fù)荷線路的線路，即使定時限電流保護(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)，它在實踐中可以不受系統(tǒng)運行方式，系統(tǒng)接線方式等的影響，并且整定計算較為簡單，實際生活中容易實現(xiàn)！本課程目的：在學(xué)完本課程之后，通過課程設(shè)計，使自己進(jìn)一步鞏固和加深對所學(xué)專業(yè)理論知識的理解，培養(yǎng)自己設(shè)計、計算、繪圖、文獻(xiàn)查閱、報告撰寫等基本技能；

3、培養(yǎng)自己獨立分析和解決工程實際問題的能力；培養(yǎng)自己的團(tuán)隊協(xié)作精神、創(chuàng)新意識、嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實的學(xué)習(xí)作風(fēng)。下面以一個高壓電源網(wǎng)絡(luò)為例來讓我們?nèi)轿坏膶W(xué)習(xí)距離保護(hù)的知識： 例 線路每公里阻抗為Z1=0.45/km,線路阻抗角為L=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)計保護(hù)方案。二，1.保護(hù)A

4、相間距離I段整定計算距離I段按躲開下一條線路出口處短路的原則整定 其中：計算相間距離保護(hù)第段動作阻抗.確定動作時限 t=0S2保護(hù)A相間距離II段整定計算（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，或躲開線路末端變電所變壓器低壓出口側(cè)出口處短路時的阻抗值整定。為了保證下級線路上發(fā)生故障上級線路保護(hù)I段不至于勿動，保護(hù)1的II段的動作范圍不應(yīng)該超出保護(hù)2的段的動作范圍，保護(hù)1的II段的整定阻抗可按下式進(jìn)行計算最小值得情況是電源阻抗趨向于正無窮，即電源B斷開，此時=1（1） 與變電所B降壓變壓器的速動保護(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：，滿足要求整定時間為：3保護(hù)A相間距離III段整定計算整定原則：按躲過最小負(fù)荷阻抗整定整定阻抗為：其中， 靈敏度校驗近后備時： 滿足要求遠(yuǎn)后備時： 滿足要求 動作時間： 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 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)距離啟動元件。距離保護(hù)的啟動元件在電力 系統(tǒng)正常負(fù)荷狀態(tài)下不啟動，但在電力系統(tǒng)故障時則要可靠動作，且有較高的靈敏度。本設(shè)計采用最常見的負(fù)序電流差突變量啟動元件。 (2)距離方向元

6、件。對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)的動作特性。阻抗動作特性采用四邊形動作特性。 (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)是避免振蕩時的誤動作。距離保護(hù)第II段延時大于0.2s，為此采取只要其測量元件在0.2s內(nèi)啟動，就不再受開放時間的限制，允許它繼續(xù)啟動時間元件。 本設(shè)計的振蕩閉鎖元件僅在突變量啟動元件啟動后150ms內(nèi)開放。以后由不對稱故障和對稱故障檢測元件開放I、II

7、段保護(hù)。 不對稱故障開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。其開放判據(jù)為：或。 為了防止振蕩系統(tǒng)切除時零序和負(fù)序電流不平衡輸出引起保護(hù)的誤動，保護(hù)延時50ms動作。 方案一：器材:時間繼電器（KT），阻抗繼電器（KZ），信號繼電器(KS)，負(fù)序電流慮過起,變壓器斷線閉鎖元件（KCB,KZ），震蕩閉鎖元件實施方案：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，并接入時間繼電器，防止當(dāng)發(fā)生接地故障時，當(dāng)電流段拒絕動作時，保護(hù)II能夠在允許的時間內(nèi)準(zhǔn)確切除故障，使影響的范圍最

8、??；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)序電流慮過器作為啟動元件，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！評價：本方案在設(shè)計的過程中綜合考慮了本段線路各元件的一些優(yōu)勢互補(bǔ)，充分發(fā)揮了它們的優(yōu)勢，但是在設(shè)計的過程中側(cè)重點是在相間故障，但是實際生活中的一些故障大多情況下是接地故障，和實際有些不符;沒有從經(jīng)濟(jì)的角度來思考，所用到的元件 不是最簡，帶偏移阻抗繼電器的動作圓與不帶偏移特性圓的距離保護(hù)，由于對電弧電阻的反應(yīng)能力不同，在有較大弧光短路時，不宜相互配合！方案二：器材:時間繼電器（KT），阻抗繼電器（KZ），信號繼電

9、器(KS)，負(fù)序電流慮過起,變壓器斷線閉鎖元件（KCB,），震蕩閉鎖元件實施方案：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，并接入時間繼電器，防止當(dāng)發(fā)生相間故障時，當(dāng)電流段拒絕動作時保護(hù)II能夠在允許的時間內(nèi)準(zhǔn)確切除故障，使影響的范圍最?。槐Ｗo(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)序電流慮過器作為啟動元件，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！評價：本方案在設(shè)計的過程中綜合考慮了本段線路各元件的一些優(yōu)勢互補(bǔ)，并

10、且在設(shè)計的過程中側(cè)重點是放在接地故障，在設(shè)計的時候考慮了現(xiàn)實生活中的一些實際情況，并成功的運用于線路的設(shè)計，避免了后期維護(hù)檢修的勞動量！但是也是沒有從經(jīng)濟(jì)的角度來考慮問題！總結(jié)：在上面的幾種方案中，每個方案都有自己的優(yōu)勢和缺點，綜合考慮線路的長度，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，通過對比可以知道，第二個方案在實施的設(shè)計方向和現(xiàn)實聯(lián)系的極為緊密，并且很高的靈敏性，整個方案的設(shè)計始終把生活實際和電網(wǎng)整體設(shè)計考慮在一起，但是對于復(fù)雜的電網(wǎng)，對系統(tǒng)的反應(yīng)時間和對電網(wǎng)的保護(hù)度都要非常高，系統(tǒng)具有破壞的故障時！我們要用最短的時間，最快的速度，和最小的代價來

11、解決問題，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)對測量的阻抗 應(yīng)正比于保護(hù)點到保護(hù)安裝處的距離，即2）測量阻抗 應(yīng)與故障類型無關(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)生各種短路形式時三個阻抗（每相一個）元件的測量阻抗與短路發(fā)生時系統(tǒng)的短路阻抗之間的表中 表示系統(tǒng)的測量阻抗， 表示系統(tǒng)發(fā)生故障時的保護(hù)安裝處到故障點的阻抗值;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不同的阻抗繼電器來反應(yīng)，而三個元件均可反應(yīng)三相短路時的故障；從圖中可以看出當(dāng)發(fā)生單相接地時測

12、量阻抗均大于 ,也就是說上述的 接線的測量阻抗不能準(zhǔn)確反應(yīng)單相接地故障時的故障距離；通過對比可以看出這種接線方式還有一個弊端那就是它有一個死區(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性的要求時，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，對其接線方式要做進(jìn)一步討論，當(dāng)發(fā)生單相接地時，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)，近似為一個實數(shù)

13、。此時，測量阻抗能夠準(zhǔn)確的測量從短路點到保護(hù)安裝處的阻抗，并與相間短路的阻抗繼電器所測得阻抗相同，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)誤動的可能性，但是它和 接線方式一樣，有一個共同的特點那就是不能準(zhǔn)確反映單相接地故障，因此也有一定的局限性。總結(jié)評價：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；總的來說它相對于其他原理的保護(hù)具有以下特點：1） 保護(hù)壓穩(wěn)定，靈敏度高，運行方式影響較小！2） 段時瞬時性動作，但是不能保護(hù)線路全長，只有80%85%，首末兩端合起來，共30%40%的范圍故障保護(hù)動作的延時（0.350.5s）3） 接線復(fù)雜可靠性高4） 也