110kV电力系统继电保护设计_毕业论文.doc

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1、福建电力职业技术学院电力工程系福建电力职业技术学院电力工程系 毕业设计论文毕业设计论文 题 目 电力系统继电保护 某 110kV 电力系统继电保护设计 摘 要：本次毕业设计的主要内容是 110kV 电力系统继电保护的配置，并依据 继电保护配置原理，对所选择的保护进行整定和灵敏性校验，确定方案中的保 护。 设计分为八个章节，第三、四章是计算系统的短路电流，确定运行方式； 第五章是各种设备的保护配置。其中变压器保护包括保护原理分析、保护整定 计算和灵敏性校验，主保护采用的是纵联差动保护和瓦斯保护，两者结合做到 优势互补，后备保护是复合电压启动过电流保护。母线保护包括保护原理分析， 采用了完全电流差

2、动保护，简单可靠。110kV 侧的输电线路采用了距离、 保护，由于它的电压等级较高，还考虑了零序电流、保护。对于发电机主 保护采用了纵差动保护，后备保护采用了发电机定子绕组接地保护。 关键词：短路电流,整定计算 灵敏度,继电保护 微机保护 目目 录录 1 1 开题报告开题报告 1 1 2 2 方案比较方案比较 2 2 3 3 确定运行方式确定运行方式 4 4 3.1 标幺值计算 4 3.2 短路电流的计算.5 3.3 确定运行方式 .19 4 4 短路计算短路计算 2121 4.1 各种运行方式下各线路电流计算 .21 4.2 各输电线路两相短路和三相短路电流计算 .22 5 5 继电保护的配

3、置继电保护的配置 2424 5.1 继电保护的基本知识 .24 52 变压器的保护配置 26 5.2.1 变压器配置26 5.2.2 保护配置的整定28 5.3 母线的保护配置 .31 5.3.1 保护配置的原理31 5.3.2 电流差动保护配置的整定 34 5.4 输电线路保护配置35 5.4.1 保护配置的原理 35 5.4.2 保护配置的整定 38 5.5 发电机保护配置43 5.5.1 保护配置的原理 43 5.5.2 保护配置的整定 45 6 6 结论结论4848 7 7 总结与体会总结与体会4949 8 8 谢辞谢辞5050 9 9 参考文献参考文献5151 1、 开题报告 由于电

4、力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术，计算机技术 与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新的活力。未来继电保护的 发展趋势是向计算化，网络化及保护，控制，测量，数据通信一体化智能化发展。 电能是一种特殊的商品,为了远距离传送,需要提高电压,实施高压输电,为了分配 和使用,需要降低电压,实施低压配电,供电和用电。发电-输电-配电-用电构 成了一个有机系统。通常把由各种类型的发电厂,输电设施以及用电设备组成的电能生 产与消费系统称为电力系统。电力系统在运行中,各种电气设备可能出现故障和不正常 运行状态。不正常运行状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏,但是没有发

5、生故障的运行状态,如:过负荷,过电压,频率降低,系统振荡等。故障主要包括各种类型 的短路和断线,如:三相短路,两相短路,两相接地短路,单相接地短路,单相断线和两相 断线等。 本次毕业设计的主要内容是对 110kV 电力系统继电保护的配置，参照电力系统 继电保护配置及整定计算 ，并依据继电保护配置原理，对所选择的保护进行整定和灵 敏性校验从而来确定方案中的保护是否适用来编写的。 设计分八大章节，其中第三、四章是计算系统的短路电流，确定运行方式；第五 章是对各种设备保护的配置，首先是对保护的原理进行分析,保护的整定计算及灵敏性 校验。其中对变压器保护包括保护原理分析以及保护整定计算和灵敏性校验，其

6、中主 保护采用的是纵联差动保护和瓦斯保护，用两者的结合来做到优势互补，后备保护有 复合电压启动过电流保护。母线保护包括保护原理分析，采用了完全电流差动保护， 简单可靠。 110kV 输电线路采用了距离、保护，同时由于它的电压等级较高，我还考虑了 零序电流、保护。对于发电机主保护采用了纵差动保护，后备保护采用了发电机 定子绕组接地保护。 由于本人水平有限，设计之中难免有些缺陷或错误，望批评指正。 2 2 方案比较方案比较 本次毕业设计的主要内容是对 110kV 电力系统继电保护的配置。可以依据继电 保护配置原理，根据经验习惯，先选择两套初始的保护方案，通过论证比较后认可其 中的一套方案，再对这套

7、方案中的保护进行确定性的整定计算和灵敏性校验，看看它 们是否能满足要求，如果能满足便可以采用，如果不能满足则需要重新选择，重新整 定和校验。 确定两个初始方案如下： 方案 1： 保护对象主保护后备保护 变压器纵联差动保护、瓦斯保护复合电压启动过电流保护、 过负荷保护 母线电流相位比较式母线差动保护 _ 输电线路距离、保护零序电流、保护 发电机纵联差动保护定子绕组接地保护 方案 2： 保护对象主保护后备保护 变压器电流速断保护、 瓦斯保护 复合电压启动过电流保护、零序电流保护 母线电流相位比较式 母线差动保护 _ 输电线路距离、保护零序电流、保护 发电机纵联差动保护定子绕组接地保护 对于变压器而

8、言，它的主保护可以采用最常见的纵联差动保护和瓦斯保护，用两 者的结合来做到优势互补。因为变压器差动保护通常采用三侧电流差动，其中高电压 侧电流引自高压熔断器处的电流互感器，中低压侧电流分别引自变压器中压侧电流互 感器和低压侧电流互感器，这样使差动保护的保护范围为三组电流互感器所限定的区 域，从而可以更好地反映这些区域内相间短路，高压侧接地短路以及主变压器绕组匝 间短路故障。考虑到与发电机的保护配合，所以我们用纵联差动保护作为变压器的主 保护，不考虑用电流速断保护。瓦斯保护主要用来保护变压器的内部故障，它由于一 方面简单，灵敏，经济；另一方面动作速度慢，且仅能反映变压器油箱内部故障，就 注定了它

9、只有与差动保护配合使用才能做到优势互补，效果更佳。后备保护首先可以 采用复合低电压启动过电流保护，这主要是考虑到低电压启动的过电流保护中的低电 压继电器灵敏系数不够高。由于发电机-变压器组中发电机才用了定子绕组接地保护， 所以，变压器不采用零序电流保护。110kV 侧的母线接线可以采用完全电流差动保护， 简单，可靠也经济。对于 110kV 侧的输电线路，可以直接考虑用距离保护，因为在电 压等级高的复杂网络中，电流保护很难满足选择性，灵敏性以及快速切除故障的要求， 因此这个距离保护也选择得合理，同时由于它的电压等级较高，我们还应该考虑给它 一个接地故障保护，先选择零序电流保护，因为当中性点直接接

10、地的电网(又称大接地 电流系统)中发生短路时,将出现很大的零序电流,而在正常运行情况下它们是不存在的。 因此,利用零序电流来构成接地短路的保护,就有显著的优点。发电机则采用纵联差动 保护作为主保护，定子绕组接地保护作为后备保护。 综上所述，方案 1 比较合理，方案 1 保护作为设计的初始保护，在后续章节对这 些保护进行整定与校验，是否符合设计要求。 3 3 确定运行方式确定运行方式 3.13.1 标幺值计算标幺值计算 本次设计中取 B S=100MVA, Bav uu,系统用一个无限大功率电流代表，它到母 线的电抗标幺值 100 0.125 800 B s d S X S 。 各元件的电抗标幺

11、值计算如下： 12 FF发电机和 12 100 0.130.52 25 B FF d N S xxx S 变压器 1 B 1 %10.5100 0.33 10010031.5 sB B N VS x S 变压器 2 B的各绕组短路电压分别为： 1(1 2)(3 1)(2 3) %1710.56.021.5 ssss VVVV 2(1 2)(2 3)(3 1) %176.0 10.512.5 ssss VVVV 3(2 3)(3 1)(1 2) %6.0 10.5 170.5 ssss VVVV 所以，变压器 2 B的电抗值为 21 %21.5100 0.67 10010031.5 sB B N

12、 VS x S 22 %12.5100 0.40 10010031.5 sB B N VS x S 23 %0.5100 0.0160 10010031.5 sB B N VS x S 变压器 3 B 3 %10.5100 0.525 10010020 sB B N VS x S 变压器 4 B 4 %10.5100 0.525 10010020 sB B N VS x S 线路 1 L 1 22 100 0.4 1000.4 1000.33 110 B L B S x V 线路 2 L 2 2 100 0.4500.17 110 L x 线路 3 L 3 2 100 0.4300.099 1

13、10 L x 线路 4 L 4 2 100 0.4600.2 110 L x 所以，110kV 电力系统继电保护的等值网络如图 3.1 所示。 图 3.1 110kV 电力系统等值网络 3.23.2 短路电流的计算短路电流的计算 110kV 电力系统正常运行时，发电机存在三种运行情况，即：两台发电机同时运行、 一台发电机退出运行另一台单独运行和两台同时运行；变压器有两种运行方式，即： 一台变压器退出另一台变压器单独运行和两台变压器同时运行。下面分别分析各种情 况下系统运行时的转移电抗，计算电抗和短路电流。 （一）两台发电机同时运行，变压器 1234 BBBB、同时投入运行。 进行网络化简： 3

14、6 143655 36 .0.52 0.40 (/)0.670.90 0.520.40 x x xxxxx xx 15245 (0.520.33) 0.9 ()/0.44 0.520.330.9 xxxx 161115 0.17 0.44 /0.12 0.170.44 xxx 1789 1 /0.5250.26 2 xxx 将 10 x 1213 xx、和组成的三角形电路化简为由 181920 xxx、和组成的星形电路，计算 如下： 1012 18 101213 0.33 0.099 0.052 0.330.0990.20 x x x xxx 1013 19 101213 0.33 0.20

15、0.10 0.330.0990.20 x x x xxx 1213 20 101213 0.099 0.20 0.031 0.330.0990.20 x x x xxx 系统的等值化简网络如图 3.2 所示。 图 3.2 系统的等值化简网络 （1）转移电抗和计算电抗计算 当 1 f 发生短路时 211720161918 ()/()xxxxxx (0.260.031)(0.120.10) 0.052 0.260.0310.120.10 =0.18 所以， 1 f 点发生短路时的等值网络如图 3.3 所示。 图 3.3 1 f点发生短路时的等值网络 系统 S 对短路点 1 f 的计算电抗为： 80

16、0 0.1251 100 N jsfi B S xx S 发电机 12 FF、对短路点 1 f 的计算电抗为： 2 25 0.180.09 100 js x 当 2 f发生短路时 22118172019 ()/ /()xxxxxx (0.1250.052) (0.260.031) 0.1 0.1250.0520.260.031 =0.21 所以， 2 f点发生短路时的等值网络如图 3.4 所示。 图 3.4 2 f点发生短路时的等值网络 系统 S 对短路点 2 f的计算电抗为： 800 0.211.68 100 N jsfi B S xx S 发电机 12 FF、对短路点 2 f的计算电抗为：

17、 225 0.120.06 100 js x 当 3 f发生短路时 23118 0.1250.0520.177xxx 241619 0.120.100.22xxx 所以， 3 f点发生短路时的等值网络如图 3.5 所示。 图 3.5 3 f点发生短路时的等值网络 S 点对 3 f的转移电抗为： 2320 252320 24 .0.1770.031 0.1770.0310.23 0.22 xx xxx x F 点对 3 f的转移电抗为为： 2420 262420 23 .0.22 0.031 0.220.0310.29 0.177 xx xxx x 化简的等值网络如图 3.6 所示。 图 3.6

18、 化简的等值网络 系统 S 对短路点 3 f的计算电抗为： 800 0.231.84 100 N jsfi B S xx S 发电机 12 FF、对短路点 3 f的计算电抗为： 225 0.290.145 100 js x （2）由计算曲线数字表查出短路电流的标幺值如。 （3）计算短路电流有名值。 各点发生短路时，各电源的基准电流分别为： 系统 S 100 0.502 3 115 B I 发电机 12 FF、 100 5.50 3 10.5 B I 查表得短路电流的标幺值和有名值如表 3.1。 表 3.1 短路电流表 短路点时间系统 S 发电机 12 FF、 短路点总电流/kA 标么值 1.1

19、3 标么值 2.49 1 f 处短路 4 S 有名值/kA 0.57 有名值/kA 13.7014.27 标么值 0.63 标么值 2.47 2 f处短路 4 S 有名值/kA 0.32 有名值/kA 13.5813.90 标么值 0.57 标么值 2.52 3 f处短路 4 S 有名值/kA 0.29 有名值/kA 13.8414.13 （二）发电机 1 F停运 2 F运行时，系统的等值网络如图 3.7 所示。 图 3.7 系统的等值网络 进行网络化简： 27365411 (/ /)/ / /xxxxxx 0.52 0.40 0.67/ /0.33/ /0.17 0.520.40 =0.09

20、97 系统的等值化简网络如图 3.8 所示。 图 3.8 系统的等值化简网络 （1）转移电抗和计算电抗计算 当 1 f 发生短路时 281927172028 (/ /)/ /(/ /)xxxxxx (0.100.0997) (0.260.031) 0.052 0.100.09970.260.031 =.178 所以， 1 f 点发生短路时的等值网络如图 3.9 所示。 图 3.9 1 f点发生短路时的等值网络 系统 S 对短路点 1 f 的计算电抗为： 800 0.1251 100 N jsfi B S xx S 发电机 12 FF、对短路点 1 f 的计算电抗为： 25 0.780.445

21、100 js x 当 2 f发生短路时 29118172019 ()/ /()xxxxxx (0.1250.052)(0.260.031) 0.1 0.1250.0520.260.031 =0.21 所以， 2 f点发生短路时的等值网络如图 3.10 所示。 图 3.10 2 f点发生短路时的等值网络 系统 S 对短路点 2 f的计算电抗为： 800 0.211.68 100 N jsfi B S xx S 发电机 12 FF、对短路点 2 f的计算电抗为： 25 0.09970.025 100 js x 当 3 f发生短路时 30118 0.1250.0520.177xxx 311927 0

22、.100.0.09970.1997xxx S 点对 3 f的转移电抗为： 3020 323020 31 .0.1770.031 0.1770.0310.24 0.1997 xx xxx x 2 F点对 3 f的转移电抗为： 33 0.031 0.1997 0.0310.19970.27 0.177 x 化简的等值网络如图 3.11 所示。 图 3.11 化简的等值网络 系统 S 对短路点 3 f的计算电抗为： 800 0.241.92 100 N jsfi B S xx S 发电机 12 FF、对短路 3 f点的计算电抗为： 25 0.270.067 100 js x （2）由计算曲线数字表查

23、出短路电流的标幺值。 （3）计算短路电流有名值。 （同上） 查表得短路电流的标幺值和有名值如表 3.2。 表 3.2 短路电流表 短路点时间系统 S 发电机 12 FF、 短路点总电流/kA 标么值 1.13 标么值 2.11 1 f 处短路 4 S 有名值/kA 0.57 有名值/kA 11.612.17 标么值 0.63 标么值 2.45 2 f处短路 4 S 有名值/kA 0.32 有名值/kA 13.4713.79 标么值 0.54 标么值 4.83 3 f处短路 4 S 有名值/kA 0.27 有名值/kA 26.5326.80 （三）线路 1 L处开环运行时，系统的等值网络如图 3

24、.12 所示。 图 3.12 系统的等值网络 （1）转移电抗和计算电抗计算 当 1 f 发生短路时，F 点对 1 f 的转移电抗为： 121316 34121316 17 .() () xxx xxxx x 0.099(0.200.12) 0.099(0.200.12) 0.26 =0.54 所以， 1 f 点发生短路时的等值网络如图 3.13 所示。 图 3.13 1 f点发生短路时的等值网络 系统 S 对短路点 1 f 的计算电抗为： 800 0.1351.08 100 N jsfi B S xx S 发电机 12 FF、对短路点 1 f 的计算电抗为： 25 2 0.540.27 100

25、 N jsfi B S xx S 当 2 f发生短路时，S 点对 2 f的转移电抗为： 35 x (0.1350.099) 0.20 (0.1350.099)0.20 0.26 =0.614 所以， 2 f点发生短路时的等值网络如图 3.14 所示。 图 3.14 2 f点发生短路时的等值网络 系统 S 对短路点 2 f的计算电抗为： 800 0.6145.526 100 N jsfi B S xx S 发电机 12 FF、对短路点 2 f的计算电抗为： 25 2 0.120.06 100 js x 当 3 f发生短路时，S 点对 3 f的转移电抗为： 36 0.1350.0990.234x

26、2 F点对 3 f的转移电抗为： 37 0.200.120.32x 系统 S 对短路点 3 f的计算电抗为：1.872 js x 发电机 12 FF、对短路 3 f点的计算电抗为：0.16 js x （2）由计算曲线数字表查出短路电流的标幺值。 （3）计算短路电流有名值。 （同上） 查表得短路电流的标幺值和有名值如表 3.3。 表 3.3 短路电流表 短路点时间系统 S 发电机 12 FF、 短路点总电流/kA 标么值 1.03 标么值 2.39 1 f 处短路 4 S 有名值/kA 0.52 有名值/kA 31.4431.96 标么值 0.08 标么值 2.47 2 f处短路 4 S 有名值

27、/kA 0.04 有名值/kA 13.5913.63 标么值 2.43 标么值 2.32 3 f处短路 4 S 有名值/kA 1.22 有名值/kA 12.7413.96 （四）线路 3 L处开环运行时，系统的等值网络如图 3.15 所示。 图 3.15 系统的等值网络如 （1）转移电抗和计算电抗计算 当 1 f 发生短路时，F 点对 1 f 的转移电抗为： 36 x 0.330.12 0.330.12 0.200.26 =0.45 所以， 1 f 点发生短路时的等值网络如图 3.16 所示。 图 3.16 1 f点发生短路时的等值网络 系统 S 对短路点 1 f 的计算电抗为： 800 0.

28、1351.08 100 N jsfi B S xx S 发电机 12 FF、对短路点 1 f 的计算电抗为： 252 0.450.225 100 N jsfi B S xx S 当 2 f发生短路时，等值网络如图 3.17 所示。 图 3.17 等值网络 系统 S 对短路点 的计算电抗为： 800 0.3652.92 100 N jsfi B S xx S 发电机 12 FF、对短路点 2 f的计算电抗为： 25 2 0.120.06 100 js x 当 3 f发生短路时，系统 S 对短路点 3 f的计算电抗为： 800 1.2710.16 100 js x 发电机 12 FF、对短路 3

29、f点的计算电抗为： 252 0.370.185 100 js x （2）由计算曲线数字表查出短路电流的标幺值。 （3）计算短路电流有名值。 （同上） 查表得短路电流的标幺值和有名值如表 3.4。 表 3.4 短路电流表 短路点时间系统 S 发电机 12 FF、 短路点总电流/kA 标么值 1.03 标么值 2.44 1 f 处短路 4 S 有名值/kA 0.52 有名值/kA 13.4213.94 标么值 0.35 标么值 2.47 2 f处短路 4 S 有名值/kA 0.18 有名值/kA 13.5913.76 标么值 0.38 标么值 2.47 3 f处短路 4 S 有名值/kA 0.19

30、 有名值/kA 13.5913.78 （五）线路 4 L处开环运行时，系统的等值网络如图 3.18 所示。 图 3.18 系统的等值网络 （1）转移电抗和计算电抗计算 当 1 f 发生短路时，等值网络如图 3.19 所示。 图 3.19 等值网络 系统 S 对短路点 1 f 的计算电抗为： 800 0.1351.08 100 N jsfi B S xx S 发电机 12 FF、对短路点 1 f 的计算电抗为： 25 2 0.450.225 100 N jsfi B S xx S 当 2 f发生短路时，S 点对 2 f的转移电抗为： 41 x 0.1350.33 0.1350.33 0.0990

31、.26 =0.787 2 f发生短路时，等值网络如图 3.20 所示。 图 3.20 等值网络如 系统 S 对短路点 2 f的计算电抗为： 800 0.7876.296 100 N jsfi B S xx S 发电机 12 FF、对短路点 2 f的计算电抗为： 25 2 0.120.06 100 js x 当 3 f发生短路时，等值网络如图 3.21 所示。 图 3.21 等值网络 系统 S 对短路点 3 f的计算电抗为： 800 0.2642.11 100 js x 发电机 12 FF、对短路 3 f点的计算电抗为： 252 0.8790.439 100 js x （2）由计算曲线数字表查出

32、短路电流的标幺值。 （3）计算短路电流有名值。 （同上） 查表得短路电流的标幺值和有名值如表 3.5。 表 3.5 短路电流表 短路点时间系统 S 发电机 12 FF、 短路点总电流/kA 标么值 1.03 标么值 2.44 1 f 处短路 4 S 有名值/kA 0.52 有名值/kA 13.4213.94 标么值 0.29 标么值 2.47 2 f处短路 4 S 有名值/kA 0.15 有名值/kA 13.5913.73 标么值 0.49 标么值 2.01 3 f处短路 4 S 有名值/kA 0.25 有名值/kA 11.0611.31 3.33.3 确定运行方式确定运行方式 由 3.2 节

33、的计算过程，统计系统各短路点短路时的短路电流如表 3.6。 表 3.6 各短路点短路时的电流总结表 运行方式 1 f 处短路时的 短路电流/kA 2 f处短路时的 短路电流/kA 3 f处短路时的 短路电流/kA 两台发电机同时运行 14.2713.9014.13 一台变压器停运，另 一台变压器单独工作 12.16713.7926.80 线路 1 L处开环运行 31.9613.6313.96 线路 3 L处开环运行 13.9313.7613.78 线路 4 L处开环运行 13.9213.7311.31 综上所述： 系统 S 侧（ 1 f 处短路时）的最大运行方式为：线路 1 L处开环运行。 最

34、小运行方式为：当一台发电机停运，另一台单独工作时。 发电机-变压器侧（ 2 f处短路时）的最大运行方式为：两台变压器同时运行时。 最小运行方式为：线路 1 L处开环运行。 变压器侧（ 3 f处短路时）的最大运行方式为：当一台发电机停运，另一台单独工作时。 最小运行方式为：线路 4 L处开环运行。 4 4 短路计算短路计算 4.14.1 各种运行方式下各线路电流计算各种运行方式下各线路电流计算 由图 3.17 可知，系统 S 对短路点 1 f 的转移电抗为： 1f x =0.125 系统折算到 110kV 的最小阻抗为： 22 min1 115115 0.12516.53 100100 sf Z

35、x 由图 3.20 可知，系统 S 对短路点 1 f 的转移电抗为： 1f x =0.135 系统折算到 110kV 的最小阻抗为： 22 max1 115115 0.13517.85 100100 sf Zx 输电线路 1 L长为 100kM， 1 1000.440 L Z（输电线路电阻率为 0.4/kM） 短路电流为： 1 1 min. max 115 33 1.45 4017.85 N kL Ls U IkA ZZ 1 1 max. min 115 33 1.17 4016.53 N kL Ls U IkA ZZ 同理，根据已知条件得： 输电线路 2 L短路电流为： 2 500.420

36、L Z 2 2 min. max 115 33 1.75 20 17.85 N kL Ls U IkA ZZ 2 2 max. min 115 33 1.82 2016.53 N kL Ls U IkA ZZ 输电线路 3 L短路电流为： 3 30 0.412 L Z 3 3 min. max 115 33 2.23 1217.85 N kL Ls U IkA ZZ 3 3 max. min 115 33 2.33 1216.53 N kL Ls U IkA ZZ 输电线路 4 L短路电流为： 4 60 0.424 L Z 4 4 min. max 115 33 1.59 24 17.85 N

37、 kL Ls U IkA ZZ 4 4 max. min 115 33 1.64 24 16.53 N kL Ls U IkA ZZ 4.24.2 各输电线路两相短路和三相短路电流计算各输电线路两相短路和三相短路电流计算 （一）各输电线路在最小运行方式下的两相和三相短路电流 系统电抗 s x=0.135 发电机电抗 F x=0.13 各输电线路三相短路电流为： 输电线路 1 L三相短路电流为： 1151151 () 0.135400.13403 3.308()kA 同理可得，输电线路 2 L三相短路电流为： (3) 2 2.107()IkA 输电线路 3 L三相短路电流为： (3) 3 1.4

38、06()IkA 输电线路 4 L三相短路电流为： (3) 4 3.505()IkA 各输电线路两相短路电流为： 输电线路 1 L两相短路电流为： (2)(3) 11 3 2.865() 2 IIkA 输电线路 2 L两相短路电流为： (2)(3) 22 3 1.825() 2 IIkA 输电线路 2 L两相短路电流为： (2)(3) 33 3 1.218() 2 IIkA 输电线路 2 L两相短路电流为： (2)(3) 44 3 3.035() 2 IIkA （二）各输电线路在最大运行方式下的三相短路电流 输电线路 1 L三相短路电流为： (110)(3) 1 1 11151 955( ) 0

39、.1354033 x sL E IA xx 同理可得，输电线路 2 L三相短路电流为： (3) 2 193()IA 输电线路 3 L三相短路电流为： (3) 3 129()IA 输电线路 4 L三相短路电流为： (3) 4 318()IA 5 5 继电保护的配置继电保护的配置 5.15.1 继电保护的基本知识继电保护的基本知识 电能是一种特殊的商品,为了远距离传送,需要提高电压,实施高压输电,为了分配 和使用,需要降低电压,实施低压配电,供电和用电。发电-输电-配电-用电构 成了一个有机系统。通常把由各种类型的发电厂,输电设施以及用电设备组成的电能生 产与消费系统称为电力系统。电力系统在运行中

40、,各种电气设备可能出现故障和不正常 运行状态。不正常运行状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏,但是没有发 生故障的运行状态,如:过负荷,过电压,频率降低,系统振荡等。故障主要包括各种类型 的短路和断线,如:三相短路,两相短路,两相接地短路,单相接地短路,单相断线和两相 断线等。其中最常见且最危险的是各种类型的短路,电力系统的短路故障会产生如下后 果: (1)故障点的电弧使故障设备损坏； (2)比正常工作电流大许多的短路电流产生热效应和电动力效应,使故障回路中的 设备遭到破坏； (3)部分电力系统的电压大幅度下降,使用户的正常工作遭到破坏,影响企业的经济 效益和人们的正常生活； (4)破

41、坏电力系统运行的稳定性,引起系统振荡,甚至使电力系统瓦解,造成大面积 停电的恶性循环； 故障或不正常运行状态若不及时正确处理,都可能引发事故。为了及时正确处理故 障和不正常运行状态,避免事故发生,就产生了继电保护,它是一种重要的反事故措施。 继电保护包括继电保护技术和继电保护装置,且继电保护装置是完成继电保护功能的核 心,它是能反应电力系统中电气元件发生故障和不正常运行状态,并动作于断路器跳闸 或发出信号的一种自动装置。 继电保护的任务是: (1)当电力系统中某电气元件发生故障时,能自动,迅速,有选择地将故障元件从电 力系统中切除,避免故障元件继续遭到破坏,使非故障元件迅速恢复正常运行。 (2

42、)当电力系统中某电气元件出现不正常运行状态时,能及时反应并根据运行维护 的条件发出信号或跳闸。 继电保护装置的基本原理: 我们知道在电力系统发生短路故障时,许多参量比正常时候都了变化，当然有的变 化可能明显，有的不够明显，而变化明显的参量就适合用来作为保护的判据，构成保 护。比如：根据短路电流较正常电流升高的特点，可构成过电流保护；利用短路时母 线电压降低的特点可构成低电压保护；利用短路时线路始端测量阻抗降低可构成距离 保护；利用电压与电流之间相位差的改变可构成方向保护。除此之外，根据线路内部 短路时，两侧电流相位差变化可以构成差动原理的保护。当然还可以根据非电气量的 变化来构成某些保护，如反

43、应变压器油在故障时分解产生的气体而构成的气体保护。 原则上说：只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差 别） ，即可形成某种判据，从而构成某种原理的保护，且差别越明显，保护性能越好。 继电保护装置的组成： 被测物理量测量逻辑执行跳闸或信号 整定值 测量元件：其作用是测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流，电压，阻抗， 功率方向等） ，并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出逻辑信号，从而判断 保护是否该起动。 逻辑元件：其作用是根据测量部分输出量的大小，性质，输出的逻辑状态，出现 的顺序或它们的组合，使保护装置按一定逻辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发信 号，并将有关

44、命令传给执行元件。 执行元件：其作用是根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。 如：故障时跳闸，不正常运行时发信号，正常运行时不动作等。 对继电保护的基本要求 选择性：是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元 件仍能正常运行，以尽量减小停电范围。 速动性：是指保护快速切除故障的性能，故障切除的时间包括继电保护动作时间 和断路器的跳闸时间。 灵敏性：是指在规定的保护范围内，保护对故障情况的反应能力。满足灵敏性要 求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正 确地反应出来。 可靠性：是指发生了属于它该动作的故障，它能可靠动作，而在不

45、该动作时，它能可靠不动。 即不发生拒绝动作也不发生错误动作。 5 52 2 变压器的保护配置变压器的保护配置 5.2.15.2.1 变压器配置变压器配置 （一）纵联差动保护 本次设计所采用的变压器型号均分别为：SDL-31500/110、SFSL-31500/110、SFL- 20000/110、SFL-20000/110。对于这种大型变压器而言，它都必需装设单独的变压器 差动保护，这是因为变压器差动保护通常采用三侧电流差动，其中高电压侧电流引自 高压熔断器处的电流互感器，中低压侧电流分别引自变压器中压侧电流互感器和低压 侧电流互感器，这样使差动保护的保护范围为三组电流互感器所限定的区域，从而

46、可 以更好地反映这些区域内相间短路，高压侧接地短路以及主变压器绕组匝间短路故障。 所以我们用纵联差动保护作为两台变压器的主保护，其接线原理图如图 5.1 所示。正 常情况 下, 2 I = 2 I 即： 1112 21 1 1 nIII nT n nn I （变压器变比） 所以这时 Ir=0，实际上，由于电流继电器接线方式，变压器励磁电流，变比误差等影 响导致不平衡电流的产生，故 Ir不等于 0 ，针对不平衡电流产生的原因不同可以采取 相应的措施来减小。 尽管纵联差动保护有很多其它保护不具备的优点，但当大型变压器内部产生严重 漏油或匝数很少的匝间短路故障以及绕组断线故障时，纵联差动保护不能动作

47、，这时 我们还需对变压器装设另外一个主保护瓦斯保护。 图 5.1 纵联差动保护原理示意图 （二）瓦斯保护 瓦斯保护主要用来保护变压器的内部故障，它由于一方面简单，灵敏，经济；另 一方面动作速度慢，且仅能反映变压器油箱内部故障，就注定了它只有与差动保护配 合使用才能做到优势互补，效果更佳。 (1)瓦斯保护的工作原理： 当变压器内部发生轻微故障时，有轻瓦斯产生，瓦斯继电器 KG 的上触点闭合，作 用于预告信号；当发生严重故障时，重瓦斯冲出，瓦斯继电器的下触点闭合，经中间 继电器 KC 作用于信号继电器 KS，发出警报信号，同时断路器跳闸。瓦斯继电器的下触 点闭合，也可利用切换片 XB 切换位置，只给出报警信号。 (2)瓦斯保护的整定： 瓦斯保护有重瓦