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1、还北农林帑枚大学课程设计报告课程名称电力系统继电保护设计题目 110k V线路距离保护的设计设计时间2016-2017学年第一学期专业年级电气134班姓名王学成学号2013011983提交时间2016年12月19日成绩指导教师何自立许景辉水利与建筑工程学院摘 要 0第1章、概述1.1.1距离保护配置1.1.1.1主保护配置 1.1.1.2后备保护配置 2.12零序保护配置3.1.2.1零序电流I段（速断）保护31.2.2零序电流II段保护4第2章、系统分析4.2.1故障分析4.2.1故障引起原因4.2.1.2故障状态及其危害4.2.1.3短路简介及类别5.2.2输电线路保护主要形式6.（1）电
2、流保护 6.（2）低电压保护 6.（3）距离保护 6.（4）差动保护 6.2.3对该系统的具体分析7.2.3.1对距离保护的分析72.3.2对零序保护的分析.72.4整定计算.72.4.1距离保护的整定计算7.2.4.2零序保护的整定计算1.3.2.4.3结论.1.82.5原理图及动作分析1.92.5.1原理图.1.92.5.2动作分析.2.1第3章、总结.2.1第4章、参考文献.2.21 / 26摘要距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置，又称阻抗保护。当系统 正常运行时，保护装置安装处的电压为系统的额定电压，电流为负载电流，而发 生短路故障时，其电压降低、电流增大。因此，电压和电流的
3、比值，在正常状态 下和故障状态下是有很大变化的。由于线路阻抗和距离成正比，保护安装处的电 压与电流之比反映了保护安装处到短路点的阻抗，也反映了保护安装处到短路点 的距离。所以可按照距离的远近来确定保护装置的动作时间，这样就能有选择地 切除故障。本设计为输电线路的距离保护，简述了输电线路距离保护的原理具体整定方 法和有关注意细节，对输电网络距离保护做了详细的描述，同时介绍了距离保护 的接线方式及阻抗继电器的分类，分析了系统振荡系统时各发电机电势间的相角 差随时间周期性变化和短路过渡电阻影响。最后通过 MATLAB 建模仿真分析本 设计的合理性，及是否满足要求。关键词：距离保护；整定计算；第 1
4、章、概述1.1距离保护配置1.1.1主保护配置距离保护的主保护是距离保护I段和距离保护II段。(1) 距离保护第I段线路 AB 正序阻抗 ZAB Z1LA B =0.4x60=24线路BC的正序阻抗Zb cZiLb c =0.4x40=16保护 1、2 的距离保护 I 段 set1,2rel AB =0.85x24=20.4保护 3、4 的距离保护 I 段 set3,4rel BC =0.85X 16=13.6(2) 距离保护II段整定计算1) 按与相邻线路距离保护I段配合整定为保证在下级线路上发生故障时，上级线路保护处的保护I段不至于越级跳闸所以其I段的动作范围不应该超出下级线路I段的动作范
5、围。考虑分支电路的K Z I )b.minset 2影响，可按下式进行整ZlIset1K IIrei(ZAB式中，K II为可靠系数，取0.8;为确保在各种运行方式下保护1的I段范 rel围不超过保护2的I段范围，分支系数Kb取各种情况下的最小值Kb.min。2) 与相邻变压器的快速保护相配合整定若被保护线路的末端母线接有变压器时，其距离I段保护的动作范围不应超出 变压器快速保护(一般是差动保护)的范围，即距离I段应躲开线路末端变电所 变压器低压侧出口处短路时的阻抗值，设变压器的阻抗为 ZT ，则起动阻抗整定 为 Z II K II (Z K Z )set.1rel AB b.min t当被保
6、护线路末端母线上既有出线又有变压器时，距离I段的整定阻抗应取 上述两种情况的较小者。3) 保护动作时间的整定tIItIt12(1.5)4) 灵敏度校验距离保护II段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。由于是反映于数值的下降而动作，其灵敏系数定义为B =保护装羞的动作阻抗羽保护范围内发生金属性矩路时故障阻抗的计算值具体对保护1的距离II段来看，在本线路末端短路时其测量阻抗为ZAB，因此灵敏系数为AB 1.25般要求一 ,若不满足要求，则距离保护II段应与相邻元件的保护II段 相配合，进一步延伸保护范围，并延长动作时限。5) 当校验本线路末端故障时，灵敏度不满足要求时，则距离
7、保护II段应与 相邻元件的保护II段相配合，进一步延伸保护范围，并延长动作时限。保护动作时间：距离I段与II段联合工作构成本线路的主保护。1.1.2后备保护配置(1)距离保护第II段整定本题按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定当线路上负荷最大且母线电压最低时，负荷阻抗最小，如ZL.minUL.minUL.max式中ZL.min最小负荷阻抗U L.min为正常运行母线电压的最低值，L.max为被 保护线路最大负荷电流。此系统选择具有方向圆特性阻抗继电器，由躲开负荷阻抗换算成整定阻抗 值，则ZIIIset.1ZL.minK K K cos( )rel ss reset L式中ZSet为保护1距离II
8、I段的整定阻抗；Krel为可靠系数。取 K rel1.2K 1.2，Kss ， re1.2和 set 75o30o L2）灵敏度校验距离保护的II段，既作为本线路I、II段保护的近后备，又作为想了下级设 备保护的远后备，灵敏度应分别进行校验。作为近后备时，按本线路末端短路校验，则作为远后备时，按相邻设备末端短路校验，则Ksen (2)Z iiiset .1ZKZAB1b.maxnext（3）动作时限的整定距离保护III段的动作延时，应比与之配合的相邻设备保护动作延时大于 个时间级差12零序保护配置1.2.1零序电流I段（速断）保护躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3I
9、 ，引入可靠系数为K；i=1.20.1.maxIi 二Ki 3I（1.12）set.1 rel 0.1.max1.2.2零序电流II段保护1）零序电流II段的电流整定零序电流II段保护的工作原理与相间短路限时电流速断保护一样，其启动 电流首先考虑与下级线路的零序电流速断保护范围的末端M点相配合，并带有 个高出At的时限，以保证动作的选择性。可靠系数为1.15KiiIllrel Ilset.4 Kset.24.b.min2）灵敏度校验应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验，并满足3IK0.4min =1.5reIiset.1若灵敏度不满足要求，除考虑与下级零序II段保护配合外，还应考虑到
10、下 列方式解决：用两个不同灵敏度的零序II段保护。从电网接线的全局考虑，改用接地距离保护。第2章、系统分析2.1故障分析2.1.1故障引起原因1、雷害 2、大风 3、洪水暴雨 4、外力破坏5、覆冰 6、污闪 7、鸟害 8、本体缺陷2.1.2故障状态及其危害电力系统的所有次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操 作、设计制造缺陷等原因会发生例如短路、断线等故障。最常见同时也是最危险 的故障是发生各种类型的短路。在发生短路时可能产生以下后果:（1）通过短路点的很大短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。（2）短路电流通过非故障元件.由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短使用寿命。（
11、3）电力系统中部分地区的电压大大降低。使大量的电力用户的正常工作 遭到破坏或产生废品。（4）破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至 使系统瓦解。2.1.3短路简介及类别 电力系统的短路就是在回路中因为电阻降低而引起电流异常增大的一种现 象；电力系统在运行中，相与相之间或相与地或中性线）之间发生非正常连接（即 短路）时而流过非常大的电流。短路分为很多种情况，有单相接地短路，两相短路，两相短路接地，三相短 路等。相线俗称火线，三相就是三个火线，他们电压相等，频率相当，但是相序 （时间）不同。两相接地短路 三线对单相接地短路称短路两相短路图2-1 常见短路故障一、单相接地短路
12、单相接地短路是指三相交流供电系统中一根相线与大地成等电位状态了，也 就是该相线的电位与大地的电位相等，都是“零”，非故障两相电压接近正常电 压，负荷电流接接近正常，故非故障相工作状态与正常负荷状态相差不大。二、两相短路两相短路任意两相导线，直接金属性连接或经过小阻抗连接在一起。此时故 障点处两故障相的对地电压相等，故障相电压不为零。而非故障相三、两相短路接地两相短路接地是指三相交流供电系统中两根相线与大地成等电位状态了，此 时故障点处两接地相的电压都为零。四、三相对称短路三相对称短路是指三相全部短路，三相对称性短路时，故障点处的各相电压 相等，且在三相系统对称时均都为零。此种短路情况最为严重，
13、对电力系统的损 害极大。2.2输电线路保护主要形式（1）电流保护对于输电线路来说，在正常运行时，每条线路上都流过由它供电的负荷电流， 越靠近电源端，负荷电流越大。假定在线路上发生三相短路，从电源到短路点之 间将流过很大的短路电流。利用流过被保护元件中电流幅值的增大，可以构成过 电流保护。（2）低电压保护在输电线路正常运行时，各变电所母线上的电压一般都在额定电压5% 10%范围内变化，且靠近电源端母线上的电压略高。短路后，各变电所母线电 压有不同程度的降低，离短路点越近，电压降得越低，短路点的相间或对地电压 降低到零。利用短路时电压幅值的降低，可以构成低电压保护。（3）距离保护同样，在正常运行时
14、，线路始端的电压与电流之比反映的是该线路与供电负 荷的等值阻抗及负荷阻抗角（功率因数角），其数值一般较大，阻抗角较小。短路 后，线路始端的电压与电流之比反映的是该测量点到短路点之间线路段的阻抗， 其值较小，如不考虑分布电容时一般正比于该线路段的距离（长度），阻抗角为线 路阻抗角，较大。利用测量阻抗幅值的降低和阻抗角的变大，可以构成距离（低 阻抗）保护。（4）差动保护利用每个电力元件在内部与外部短路时两侧电流相量的差别可以构成电流 差动保护，利用两侧电流相位的差别可以构成电流相位差动保护，利用两侧功率 方向的差别可以构成方向比较式纵联保护，利用两侧测量阻抗的大小和方向等还 可以构成其他原理的纵联保护。利用某种通信通道同时比较被保护元件两侧正常 运行与故障时电气量差异的保护，称为纵联保护。它们只在被保护元件内部故障 时动作，可以快速切除被保护元件内部任意点的故障，被认为具有绝对的选择性， 常被用作220KV及以上输电网络和较大容量发电机、变压器、电动机等电力元 件的主保护。2.3对该系统的具体分析2.3.1对距离保护的分析当系统出现相间短路时，我们采取距离保护，距离保护的主保护
