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1、题目单电源开式网络继电保护方案设计专业电气工程及其自动化班级09级2班前言电力系统是由发电、变电、输电、供电、配电、用电等各种电气设备连接在一起组成的整体。电能是现代社会中最重要、也是最为方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换为电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并分配电能，再通过各种设备转换为用户需要的其它形式的能量。在输送电能的过程中电力系统希望线路有比较好的可靠性，因此在电力系统受到外界干扰时，保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作，从而切断故障点，极大限度的降低电力系统供电范围。电力系统继电保护就是为达到这个目的而设计的。电网相间短路的电流保护是根据短
2、路时电流增大的特点构成的，在单侧电源辐射形网络中采用阶段式电流保护，它由无时限电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护组成，可根据实际情况采用两段式或三段式。无时限电流速断保护、限时电流速断保护共同构成电流的主保护，定时限过电流保护是本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护。设计首先是对保护原理进行分析，保护的整定计算及灵敏性校验。设计内容包括原理分析、短路电流计算、距离保护的整定计算、灵敏性校验和对所选择的保护装置进行综合评价。目录摘要31. 继电保护概述41.1 继电保护的作用41.2 对电力系统继电保护的基本要求41.2.1 选择性41.2.2 速动性51.2.3 灵敏性51.2
3、.4 可靠性62. 相间短路电流保护62.1 三段式电流保护62.1.1 无时限电流速断保护工作原理62.1.2限时电流速断保护72.1.3 定时限过电流保护82.1.4 阶段式电流保护的应用与评价92.2 距离保护的作用原理102.2.1 距离保护的时限特性102.2.2 距离保护的三段113. 方案设计123.1 原始数据及保护方案的确定123.1.1 原始数据123.2 阻抗计算143.2.1 有名值计算153.2.2标幺值计算164. 三段式电流保护174.1 1#线路174.2 2#线路185. 距离保护整定计算195.1 1#线路195.2 2#线路205.3 3#线路保护215.
4、4 3#线路保护236. 变压器保护246.1变压器过电流保护246.1.1 T1、T2降压变压器的过电流保护256.1.2 T3、T4降压变压器的过电流保护256.1.3 T5降压变压器的过电流保护256.1.4 T6、T7升压变压器的过电流保护266.2.变压器差动保护266.2.1 T1、T2降压变压器的差动保护286.2.2 T3、T4降压变压器的差动保护306.2.3 T5降压变压器的差动保护326.2.4 T6、T7升压变压器的差动保护346.3变压器瓦斯报护357. 总结36参考文献38摘要电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信
5、号的一种自动装置。电力系统继电保护的基本作用是：全系统范围内，按指定分区实时地检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或报警信号等措施，以求最大限度地维持系统的稳定、保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏。随着电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、计算机技术与通讯技术的飞速发展又为电力系统继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。关键词： 继电保护、基本作用1. 继电保护概述1.1 继电保护的作用电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。继电保护的基本任务是：电力系统发生故障时，自动、
6、快速、有选择性地将故障设备从电力系统中切除，保证非故障设备继续运行，尽量缩小停电范围；电力系统出现异常运行状态时，根据运行维护的要求能自动、及时、有选择地发出告警信号或者减负荷、跳闸。1.2 对电力系统继电保护的基本要求1.2.1 选择性继电保护动作的选择是指电力系统中有故障时，应由距故障点最近的保护装置动作，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。在下图中所示的网络接线中，当d1点短路时，应由距短路点最近的保护1和2动作跳闸，将故障线路AB切除，变电站B可由另一条无故障的线路继续供电。而当d3点短路时，保护6动作跳闸，切除线路CD，此时只有
7、变电站D停电。由此可见，继电保护有选择性的动作可将停电范围限制到最小，甚至可以做到不中断向用户供电。1.2.2 速动性 继电保护动作的速动性是指快速地切除故障可以提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作切除故障。故障切除的总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。一般的快速保护的动作时间为0.020.04s，最快的可达0.010.02s；一般的断路器的动作时间为0.060.15s，最快的可达0.020.04s。1.2.3 灵敏性继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生任何故障或不正常运行状态的反应
8、能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的保护范围内部故障时，不论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能敏锐感觉、正确反应。1.2.4 可靠性 保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护装置不应该动作的情况下，则不应该误动作。2. 相间短路电流保护2.1 三段式电流保护三段式电流保护包括：瞬时电流速断保护、限时电流速断和电流保护。由于瞬时电流速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此，为保证迅速而有选择性地切除故障，常常将瞬时电流速断、限时电流速断和过电流保护组合在一起，构
9、成阶段式电流保护。2.1.1 无时限电流速断保护工作原理瞬时电流速断保护又称段电流保护，它是反应电流增大而能瞬时动作切除故障的电流保护。当系统电源电势一定，线路上任一点发生短路故障时，短路电流的大小与短路点至电源之间的电抗（忽略电阻）及短路类型有关，短路电流等于系统电源电势除以从短路点至电源之间的总的电抗。 以保护1为例，当本线路末端d1点短路时，希望速断保护2能够瞬时动作切除故障，而当相邻线路BC的始端（习惯上又称为出口处）d2点短路时，按照选择性地要求，速断保护1、2不应该动作，因为该处的故障应由速断保护5动作切除。2.1.2限时电流速断保护2.1.2.1限时电流速断保护的单相原理接线 由
10、于有选择的瞬时电流速断保护，不能保护本线路的全长，不能作为主保护，因此应增加一段新的保护，用来切除本线路瞬时电流速断保护范围以外的故障，同时也能作为瞬时电流速断保护的后备，这就是限时电流速断保护，亦即电流保护的段。由于要求限时速断保护必须保护本线路的全长，因此它的保护范围必然延伸到下一条线路中去，这样当下一条线路出口处发生短路时，它就要起动，在这种情况下，为了保证动作的选择性就必须使保护的动作带有一定的延时（即时限），此时限的大小与其延伸的范围有关。为了使这一时限尽量缩短，照例都是首先考虑使它的保护范围不超出下一条线路瞬时速断保护的范围，而动作时限则比下一条线路的瞬时速断保护高出一个时间阶段，
11、此时间阶段以t表示。限时电流速断保护灵敏性较高，能保护线路的全长，并且还可作为本线路瞬时电流速断保护的后备保护。2.1.2.2 限时电流速断保护的特点1.限时电流速断保护作为线路的主保护，要求应能保护被保护线路全长。为了缩短保护的动作时间，动作值与相邻线路、元件速断保护配合。2.限时电流速断保护的选择性是依靠动作值、动作时间来保证。3.当灵敏度不满足要求时，可与相邻线路限时电流速断保护配合。2.1.3 定时限过电流保护 过电流保护通常是指其起动电流按躲开最大负荷电流整定的一种保护装置，也是多段式电流保护的最后一段。它在正常运行时不应该起动，而在系统发生故障时能反应于电流的增大而动作，在一般情况
12、下它不仅能够保护本线路的全长，而且也能保护相邻线路的全长，以起到远后备保护的作用。2.1.4 阶段式电流保护的应用与评价瞬时电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应于电流升高而动作的保护装置。它们之间的区别主要在于按照不同的原则来选择起动电流。瞬时速断是按照躲过被保护元件末端的最大短路电流整定，限时速断是按照躲过下级个相邻元件瞬时电流速断最小保护范围末端的最大短路电流整定，而过电流保护则是按照躲过最大负荷电流整定。 由于瞬时电流速断不能保护线路全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此，为保证迅速而有选择性地切除故障，常常将瞬时电流速断、限时电流速断和过电流保护组合在一起，构成阶段
13、式电流保护。具体应用时，可以只采用瞬时电流速断加过电流保护，或限时速断加过电流保护，也可以三者同时采用。在电网的最末端用户的电动机或其他用电设备上，采用瞬时动作的过电流保护即可满足要求。在电网的倒数第二级上，采用过电流保护。越靠近电源端，过电流保护的动作时限越长。2.2 距离保护的作用原理距离保护是反应故障点至保护安装处之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。实际上是测量保护安装处至故障点之间的阻抗大小，故有时又称阻抗保护。实质是用整定阻抗 Zdz 与测量阻抗 Zcl 比较。当短路点在保护范围以内时，即 Zcl Zdz 时，保护动作；反之保护不动作。因此，距离保护又
14、称低阻抗保护。如图图 3-1 距离保护又称为低阻抗保护2.2.1 距离保护的时限特性距离保护的动作时间与保护安装处至故障点之间距离的关系，称为距离保护的时限特性。为了保证选择性，广泛应用的是阶梯形时限特性，这种时限特性与三段式电流保护的时限特性相同，一般也做成三阶梯式，即有与三个动作范围相对应的三个动作时限。图 3-2 距离保护的三个动作范围相对应的三个动作时限2.2.2 距离保护的三段（1）距离保护第段（距离段）为无延时的速动段，其动作时限仅为保护装置的固有动作时间。段的保护范围不能延伸到下一线路中去，而为本线路全长的 80%85%，动作阻抗整定为 80%85%线路全长的阻抗。（2）距离保护
15、第段（距离段）为带延时的速动段，为了有选择性地动作，距离 II 段的动作时限和启动值要与相邻下一条线路保护的 I 段和 II 段相配合。（3）距离保护第段（距离段）距离 III 段为本线路和相邻线路(元件)的后备保护，其动作时限的整定原则与过电流保护相同，即大于下一条变电站母线出口保护的最大动作时限一个t ，其动作阻抗应按躲过正常运行时的最小负荷阻抗来整定。3. 方案设计3.1 原始数据及保护方案的确定3.1.1 原始数据某地区部分供电系统如图1所示。区域性变电所35kV母线最大及最小运行方式下的系统电抗分别为Xmax=0.426，Xmin=0.647（Sj=100MVA）。架空线参数：1#、2#为LGJ240，长度分别为9km、12km；3#为LGJ185，长度为4km，几何均距均为2.5m。铝厂变电所参数：T1、T2 均为SL712500/35，uk%=7.5%，3522.5%/
