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1、1题目及分析1.1题目如图1-1所示网络，系统参数为：115/3kV,G1=15, G2=10 G3=10L1 = L2 60km,L3 =40km ,LB-C=50kmLC.D =30kmLD.E =20km线路阻抗 0.4 Q /km? ? ?3 = 07=0.85 ,ss = 1.5, re =0.85I B-C.max =300A, I C-D.max =200A, I D-E.max =150A,G1 kJ _G1L3l 4G3图1-1系统网络图 试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计。1.2保护对象及原理我们要完成的内容是实现对线路的距离保护，而在本题中要完成与保护9和保护3相
2、关的距离保护。距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量 电压与电流的比值，该比值反应故障点到保护安装处的距离，如果短路点距离小 于整定值则动作的保护，为欠量保护。2故障特征量的计算距离保护需要的特征量为线路的阻抗。计算式为Zk=z1L(2-1)以下为每条线路末端短路时短路点到测量件的正序阻抗，线路阻抗z1 =0.4Q /km,由式 2-1 得：ZL1=z1L仁0.4 X 60=24 QZL3=z1L3=0.4 X 40=16 QZB-C=z1LB-C=0.4 X 50= 20 QZC-D=z1LC-D=0.4 X 30=1 2 QZD-E=z1LD-E=0.4 X 20=83保护的配
3、合及整定3.1 保护 3 处的整定计算3.1.1保护3的I段整定计算(1) 整定阻抗Zset 3 I =Krel I ZB-C=0.85 x 20=17 Q 动作延时t3 I =0s (第I段实际动作时间为保护装置固有的动作延时 )。3.1.2保护3的U段整定计算与相邻下级线路C-D的保护2的I段配合，得：(1) 整定阻抗Zset 2 I =Krel I ZC-D=0.85 x 12=10.2 QZset 3 n =Krel n (ZB-C+Zset 2 I )=0.85 x (20+10.2)=25.67 Q(2) 灵敏性校验。按本线路末端短路求灵敏度系数为Ksen=Zset 3n ZB-C
4、=25.6720=1.281.25满足要求。(3) 动作延时。与相邻保护2的I段配合，则由t1 I =0s得t2 n =t1 I + t=0.5s它能同时满足与相邻保护配合得要求。3.1.3保护3的川段整定计算(1) 整定阻抗。按躲开最小负荷阻抗整定ZL min=UL minIL max=0.9 x 103 x 0.3=190.5 Q故川段整定值为Zset 3 川=Krel 川 KssKreZL min=0.851.5 x 0.85 x 190.5=127 Q 灵敏性校验。距离保护的川段，既作为本线路I、n段保护的近后备，又 作为相邻下级保护的远后备，灵敏性应分别进行校验。 作为近后备时，按本
5、线路末端短路求灵敏度系数为Ksen(1)=Zset 3 川 ZB-C=12720=6.351.5 作为远后备时，按相邻设备末端短路求灵敏度系数为Ksen(2)=Zset 3 川 ZB-C+KbZC-D =12720+1 x 12=3.971.25 分支系数 Kb=1 。均满足要求。(3)动作延时。距离川段的动作延时不应小于最大的震荡周期(1.52s)，因此 取t3 川=1.5s3.2 保护 9 处的整定计算3.2.1保护9的I段整定计算(1) 整定阻抗 Zset 9 I =Krel I ZL1=0.85 x 24=20.4 Q 动作延时t9 I =0s (第I段实际动作时间为保护装置固有的动作
6、延时 )。3.2.2保护9的n段整定计算与相邻下级线路B-C的保护3的I段配合，得： 整定阻抗Zset 9H =Krel n (ZL1+Kb minZset 3 I)(3-1)由题，当3个电源全部运行时，分支系数 Kb取得最小值Kb min=1+XG1/XG2+ZL1XG3+ZL3=15/10+2410+16=2.15由式 3-1 得整定阻抗为 Zset 9 n =0.85 X 24+2.15 X 17=51.5 Q(2) 灵敏性校验。按本线路末端短路求灵敏度系数为Ksen=Zset 9 n ZL1=51.524=2.151.25满足要求。(3) 动作延时，与相邻保护3的I段配合，则t9 n
7、=t3 I + A t=0.5s它能同时满足与相邻保护配合得要求。3.2.3保护9的川段整定计算(1)整定阻抗。按与相邻下级线路保护 3的川段配合，则Zset 9川=Krel 川(ZL1+Kb minZset 3 川)(3-2)由式 3-2 得Zset 9 川=0.85 X 24+2.15 X 127=170.05 Q 灵敏性校验。距离保护的川段，既作为本线路i、n段保护的近后备，又 作为相邻下级保护的远后备，灵敏性应分别进行校验。 作为近后备时，按本线路末端短路求灵敏度系数为Ksen(1)=Zset 3 川 ZL1=170.0524=7.11.5 作为远后备时，按相邻设备末端短路求灵敏度系数
8、为 由题，当电源G2退出运行时，分支系数Kb取得最大值Kb max=1+XG1+ZL1XG3+ZL3=15+2410+16=2.5Ksen(2)=Zset 9 川 ZL1+Kb maxZB-C=170.0524+2.5 X 20=3.151.25 均满足要求。(3)动作延时。与相邻保护3的川段配合，则t9 川=t3 川 + A t=1.5+0.5=2 s3.3距离保护振荡闭锁当多电源并联运行时，电源之间就会出现振荡现象。假设该系统各部分的阻抗角都相等，所以振荡中心的位置就位于阻抗中心-Z处，即位于21 iZ 丄(6+24+16+10)=28 处，距离保护9的阻抗为12 Q。因为Zset9=20
9、.4 Q2zs；t.9 51.5 Q，zs；9=252.5 Q,可以知道，振荡中心在保护 5的I段、n段和川段 的整定范围内，因此保护9的I、n和川段都必须加振荡闭锁，来防止由于振荡 而使保护误动。4主设备的选择4.1电流互感器的选择保护3处的最大短路电流Imax 115/ 3 =4.77 kA，保护9处的最大短路电流13.93Imax 115/ 3 =11.06 kA，保护3和保护9的电压最大值不会超过62330 /、3 kV ,保护3与保护9处均选取的电流互感器为 LZZB9-110 ,电压互感器选用TYD110/3-0.01H。它们的具体参数如表1、表2所示。表1电流互感器型号额定电流
10、比(A)4s热稳定电流(kA)额定动稳定电流(kA)级次组合额定二次输出(V A)0.20.55PI77R9-110500/531.5800.2/0.5/5P10 /5P203030301200/545112.50.2/0.5 /10P10101520表2电压互感器型号TYD110/3 -0.01H额定输出(V A)100额定电压/kV100准确级0.5/3P设备最高电压/kV126额定工频耐受电压/kV2004.2阻抗继电器的选择根据系统的电压和短路电流、阻抗等计算结果选择相应的阻抗继电器，其结 果如表3所示。表3阻抗继电器型号功能测量范围(Q)输出L7-21相AC直接连接100V，可 调整
11、定值，滞后可调。2-2010-10030-3005V A25V A5原理图的绘制原理接线图是将电气装置的一次设备 (断路器及隔离开关等)和二次设备(各 种继电器等)画在同一个图上，使整个系统的接线方式和各种概念清晰明了，有 利于了解整个系统的构成原理和基本工作过程。三段式距离保护的原理图如图5-1所示。二次电路展开图的基本出发点是按回路展开，可以清晰的表示各电器元件的 内部连接，为读图提供了很大的方便。三段式距离保护的交流回路展开图和直流 回路展开图分别如图5-2、图5-3所示。图5-1三段距离保护原理图图5-2交流回路展开图图5-3直流回路展开图6结论使用I段、II段和III段距离保护，其主
12、要的优点就是简单、可靠，并且在一般情况下也能够满足快速切除故障的要求。与电流保护不同，距离保护的保护范 围与灵敏度不受系统运行方式的影响，能够满足更高电压等级复杂网络快速、有 选择性地切除故障元件的要求， 普遍应用于 110kV 及以上电压等级网络的保护中 由于电力系统多为并联运行，其功率角会出现大范围的周期性变化，会对距离保 护构成影响，因此要根据震荡中心的位置对相关保护进行振荡闭锁。同时，距离 保护也存在一些缺点，比如接线较为复杂、I段的保护范围只有60%左右。参考文献1 张保会，尹项根电力系统继电保护M.北京冲国电力出版社，2005.2 许建安.继电保护整定计算 M. 北京:中国水利水电出版社 ,2001.3 王永康.继电保护与自动装置 M. 北京:中国铁道出版社 ，1986.