输电线路的距离保护

课 程 设 计

题 目35kv输电线路的继电保护

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目录

第一章:任务的提出与方案的提出

1.1前言…………………………………………………………………3

1.2绪论…………………………………………………………………4

1.3摘要…………………………………………………………………5

1.4基本原理……………………………………………………………6

第二章：详细设计：

2.1最大负荷电流的计算………………………………………………7

2.2短路电流的计算……………………………………………………7

2.3线路距离保护的设计………………………………………………7

第三章：总体设计

3.1距离保护的优缺点…………………………………………………10

3.2继电保护装置的选择………………………………………………10

3.3结论………………………………………………………………..12

第四章：结束

4.1设计感言…………………………………………………………..22

4.2参考文献…………………………………………………………..13

第一章

1.1 前言：

《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。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置的。本次设计的任务主要包括了五大部分，电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。

1.2、绪论

（一）电力系统继电保护的作用

电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路。在发生短路时可能产生以下的后果.

1.通过故障点的很大的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它们的使用寿命；

3.电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量；

4.破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振动，甚至使整个系统瓦解；

电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高（一般又称过负荷），就是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷，使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，就可能发展成故障。此外，系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发生振荡等，都属于不正常运行状态。

故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。事故，就是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。

系统事故的发生，除了由于自然条件的因素（如遭受雷击等）以外，一般者是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可能大大减少事故发生的机率，把事故消灭在发生之前。

在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。

[摘要]

为给35KV单电源双环形回路电网进行继电保护设计，首先选择过电流保护，对电网进行最大负荷路电流进行计算，然后再对其进行短路电流的计算整定电流保护的整定值。在过电流保护不满足的情况下，相间故障选择距离保护，同时在变压器中间的线路采取纵联保护，通过电力线路载波通道传递线路信息，保证线路的安全。最后再确定继电保护所需要的装置名称，并且对其进行总结

[关键词]：继电保护 负荷电流 短路电流 整定计算 装置选择

1.4继电保护的基本原理

电流速断保护：对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护。

限时电流速断保护：用来切除本县线路上速断保护范围以外的故障，同时也能作为速断保护的后备。

过电流保护其启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的保护，当电流的幅值超过最大负荷电流值是启动。

距离保护：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，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。

输电线路的纵联保护：将线路一侧电气量信息传到另一侧去，两侧的电气量同时比较.联合工作。

1. 35KV双回路接线图

2. 35KV双回路线路的继电保护的原理图

M

N

第二章

计算参数：

Vn=35kv，x=0.4(Ω／km),L=50(km),Vav=32.5kv

cosΨ=0.8

2.1最大负荷电流的计算：

1，2段和3，4段线路的阻抗值为：

X=x*L=0.4*50=20（Ω）

1，2段和3，4段负荷电流为：

I12=I34Vav*Vav/(X*Vn cosΨ)

=32.5*32.5/(20*35*0.8)=1.886(KA)

2.2短路电流的计算：

线路I=2*I12=2*1.886=3.772(KA)

所以当K点或者L点发生短路的时候，流过12或者34的电流为

Id=3.772(KA)

2.3继电保护距离保护的整定计算和校验

断路器1距离保护的整定计算和校验

1距离保护І段的整定计算

(1)动作阻抗

对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。

取KK'=0.85

Zdz'=KK'Z12=0.85×20=17Ω；

(2)动作时限

距离保护І段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，即t'=0s

2.距离保护П段的整定计算和校验

(1)动作阻抗：按下列三个条件选择。

①与相邻线路L2的保护的І段配合

Zdz''=KK''(Z12+K'Kfh·minZ34)

式中，取K'=0.85, KK''=0 .8，Kfh·min为保护2的І段末端发生短路时对保护2

而言的最小分支系数。当保护1的І段末端发生短路时，分支系数为： Kfh·min=IL3/IL4=1

于是

Zdz''=KK''(Z12+K'Kfh·minZ34)=0.8×(20+0.85×1×20)=29.6Ω；

②按躲开相邻变压器低压侧出口短路整定

Zdz''=KK''(Z12+Kfh·minZTC)

式中，取KK''=0 .8，Kfh·min为保护2的І段末端变压器低压侧出口发生短路时

对变压器低压侧出口而言的最小分支系数。当保护1的І段末端发生短路时，分支系数为：

Kfh·min=IL3/IL4=1

于是

Zdz''=KK''(Z12+Kfh·minZ34)=0.7×(20+1×20)=28Ω；

取以上二个计算值中最小者为П段整定值，即取Zdz''=28Ω；

(2)动作时间，与相邻保护1的І段配合，则

t1"=t4'+Δt=0.5 s

它能同时满足与相邻线路12和变压器保护配合的要求。

(3) 灵敏性校验：

Klm= Zdz''/ZL3=28/20=1.4>1.25,满足要求。

3.距离保护Ш段的整定计算和校验

(1)动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定；

Kzq=1.5,Kh=1.15,KK"'=0.8，If·max=1.886KA

Zf·min=0.9Ue/1.732If·max=0.9×35/(1.732×1.886)=9.64Ω

于是：Zdz'''= Zf·min/KK"'Kh Kzq=9.64×0.8/（1.5×1.15）=4.47Ω

(2)动作时间：

断路器2的动作时间为：t'''5= t'''dz+Δt=2+0.5=2 .5s

(3)灵敏性校验：

本线路末端短路时的灵敏系数为：

Klm= Zdz'''/Z12=4.47/0=∞>1.5 ，满足要求

其中3和4断路器的整定保护的计算与1和2的整定保护的计算相同。

第三章

3.1距离保护的优缺点：

主要优点：能满足多电源复杂电网对保护动作选择性的要求；阻抗继电器是同时反应电压的降低和电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度。其中Ⅰ段距离保护基本不受运行方式的影响，而Ⅱ、Ⅲ段受系统运行变化的影响也较电流保护要小一些，保护区域比较稳定。

主要缺点：不能实现全线瞬动。对双侧电源线路，将有全线的30﹪～40﹪的第Ⅱ段时限跳闸，这对稳定有较高要求的超高压远距离输电系统来说是不能接受的。阻抗继电器本身较长复杂，还增设了振荡闭锁装置，电压断线闭锁装置，因此距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些。 3.2根据以上优缺点的比较可以确定其设备的选择，选择设备如下：

总结

本次设计是针对与35KV输电线路在短路故障类型的情况下进行的分析计算和整定的。通过具体的短路电流的计算发现电流的三段式保护能满足要求，由于本次设计涉及到短路电流的计算，这对本次设计增加了难度。在进行设计时首先要将各元件参数标准化，而后对每一个保护线路未端短路时进行三相短路电流的计算。在整定时对每一个保护分别进行电流保护的整定和距离保护的整定，并且对其进行灵敏度较验。

通过这次设计，在获得知识之余，还加强了个人的独立提出问题、思考问题、解决问题能力，从中得到了不少的收获和心得。在思想方面上更加成熟，个人能力有进一步发展，本次课程设计使本人对自己所学专业知识有了新了、更深层次的认识。在这次设计中，我深深体会到理论知识的重要性，只有牢固掌握所学的知识，才能更好的应用到实践中去。这次设计提高了我们思考问题、解决问题的能力，它使我们的思维更加缜密，这将对我们今后的学习、工作大有裨益。 此次课程设计能顺利的完成与同学和老师的帮助是分不开的，在对某些知识模棱两可的情况下，多亏有同学的热心帮助才可以度过难关；更与老师的悉心教导分不开，在有解不开的难题时，多亏老师们的耐心指导才使设计能顺利进行。

在此衷心再次感谢老师的悉心教导和各位同学的帮助！！

参 考 文 献

[1] 《电力工程设计手册》（下）

[2] 《电力系统继电保护及安全自动整定计算》

[3] 吕继绍 《电力系统继电保护设计原理》 水利电力出版社

[4] 孙国凯 霍利民 柴玉华 《电力系统继电保护原理》 中国水利水电出版社

[5] 许建安 《继电保护整定计算》 中国水利水电出版社

[6] 何仰赞 《电力系统分析》（第三版） 武汉：华中科技大学出版社 2002

[7]崔家佩，孟庆炎，陈永芳，熊炳耀.《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》.北京：水利电力出版社，2002年.P194-226，P548-589.

[8]许建安，连晶晶.《继电保护技术》.北京：中国水利水电出版社，2004.7.P8-20，P183-211.

[9]李火元 《电力系统继电保护与自动装置（第二版））.北京：中国电力出版社，2006.P65-220.

[10]尹项根，曾克娥.《电力系统继电保护原理与应用》（上册）.武汉：华中科技大学出版社，2001年5月.P70-87,P278-294.

[11]贺家李，宋从矩《电力系统继电保护原理》.北京：水利电力出版社，1985年.P9-56, P170-188.