继电保护课程设计_线路距离保护原理

继电保护原理课程设计报告
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指导教师：
交通大学自动化与电气工程学院
2014年 7月11日
1 设计原始资料
1.1 具体题目
如下图1所示网络，系统参数为
:
E ϕ=、
X G1=15Ω、X G2=11Ω、X G3=11Ω、L 1=L 2=61km ，51=BC L km 、31=CD L km 、21=DE L km ，线路阻抗/4.0Ωkm ，85.0===I I I
I I I rel rel rel K K K ，I BCmax =311A 、I CDmax =211A 、
I DEmax =151A 、5.1=ss K ，2.1=re K 。

A
B
图1电力系统示意图
试对线路中保护8和保护1做距离保护。

1.2 要完成的容
本次课程设计要完成的容是熟悉线路的距离保护原理及对保护1和护保护8进行整定计算，并对所要用的互感器进行选择。

2 分析要设计的课题容
2.1 设计规程
在设计中要满足继电保护的四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。

各个保护之间要相互配合，保证每个保护都不会出现勿动和拒动现象。

并且在各个保护的配合下，实现全线的有效保护，杜绝“死区”的存在。

2.2 本设计的保护配置
2.2.1 主保护配置
距离保护Ⅰ段和距离保护Ⅱ段构成距离保护的主保护。

(1) 距离保护的Ⅰ段
A
B
C
图2距离保护网络接线图
瞬时动作，Ⅰt 是保护本身的固有动作时间，一般可以忽略。

保护1的整定值应满足：AB set Z Z <I
⋅1考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差，引入可靠系数I
rel K (一般取0.8-0.85)，则
AB Ι
rel Ι1set Z K Z =⋅
同理，保护2的Ⅰ段整定值为：
BC Ι
rel Ι2set Z K Z =⋅
(2) 距离Ⅱ段
与相邻的下级线路距离保护Ⅰ段相配合，同时带有高出一个t ∆的时限，以保证选择性,例如在图2中，保护1的整定阻抗值为：
)Ι
2set min AB 1⋅⋅⋅+=Z K (Z K Z b rel set I I I I
动作时间：
t Ⅱ=t 1+∆t 2.2.2 后备保护配置
当主保护因为各种原因没有动作，在延时很短时间后（延时时间根据各回路的要求），由后备保护将启动并动作，将故障回路跳开。

在距离保护中还应该装设距离保护第Ⅲ段，来作为距离Ⅰ段与距离Ⅱ段的后备保护。

距离Ⅲ段：其启动阻抗要按躲开正常运行时的负荷阻抗来选择，动作时限还按照阶梯时限特性来选择，并使其比距离Ⅲ段保护围其他各保护的最大动作时限高出一个t ∆。

3保护配合的整定
3.1 QF8距离保护的整定与校验
3.1.1 QF8距离保护第I 段整定
(1) QF8的Ⅰ段的整定阻抗为：
Ω=⨯⨯=I I 74.204.06185.018Z L K Z AB rel set
(2) 动作时间
0s I =t 3.1.2 QF8距离保护第Ⅱ段整定
(1) 与相邻发电机G 2的速断保护相配合，QF8的Ⅱ段的整定阻抗为：
)(1min 8G b AB rel set Z K Z K Z ⋅I I I I ⋅+=
其中 ： 11
2
==
I I K b 由此可求出保护8的距离保护Ⅱ段的整定值为： Ω
=⨯+⨯⨯=+=⋅I I I I ⋅09.301114.06185.0)
(1min 8）
（G b AB rel set Z K Z K Z (2) 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。

25.1253.14
.06109.308set sen
>=⨯==I I
⋅AB Z Z K
即满足灵敏度sen 1.25K ≥的要求。

(3) 动作时间，与距离Ⅰ段保护配合，则 ІІІ=+Δ=0.5t t t s 3.1.3 QF8距离保护第Ⅲ段整定
(1) 整定阻抗：按躲开被保护线路在正常运行条件下的最小负荷阻抗min L Z 来整定计
算。

Ω=⨯⨯==3.16335
.03110
9.0max min 3min L L I U Z
Ω=⨯⨯==I I I
I I I
11.775
.12.185.03.163min 8
.set ss re rel L K K K Z Z
其中,取rel =0.85K Ⅲ
，2.1re =K ，ss =1.5K 。

(2) 灵敏度校验
距离保护Ⅲ段，即作为本线路Ⅰ、Ⅱ段保护的近后备保护，又作为相邻下级线路的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。

作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为：
5.11
6.34
.06111.778sen
>=⨯==I I I
AB set Z Z K
即满足灵敏度sen 1.5K ≥的要求。

作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为：
2.118.211
4.2411.7718
sen
>=+=+=I I I G AB set Z Z Z K 即满足灵敏度sen 1.2K ≥的要求。

(3) 动作延时
s t t t 5.38=∆+=I I I I I I
3.2 QF1距离保护的整定与校验
3.2.1 QF1距离保护第I 段整定
(1) 线路3L 的Ⅰ段的整定阻抗为：
Ω=⨯⨯==I
I 14.74.02185.013rel 5set z L K Z
(2) 动作时间
0s I =t
3.2.2 QF1距离保护第Ⅱ段整定
(1)由于线路DE 在系统的末端，所以在整定时无需考虑下级的保护，只要整定值满足线路全长速断即可。

线路DE 的Ⅱ段的整定阻抗为：
Ω=⨯⨯==I I
5.104.02125.11sen 2z L K Z DE set
(3) 动作时间:
ІІI =+Δ=0.5s t t t
3.2.3 QF1距离保护第Ⅲ段整定
由于保护1的距离保护Ⅱ段已经能够满足线路全长的保护，所以无需做Ⅲ段整定就能满足要求。

然而考虑到距离保护可能会出现故障拒动，所以可以另设熔断器来更好的保护线路。

4 互感器的选择
4.1电流互感器的选择
假设互感器安装地点在屋，安装方式为支持式，安装处线路I max =350A 电网的额定电压U NS =110kv 。

电流互感器的选择应满足：
U N ≥U NS
I al =KI N1≥I max （A ）
式中 K 为温度修正系数，I N1为电流互感器一次侧额定电流。

由此可选型号为LCWB-110屋外型电流互感器，变比为400/5，准确级0.5，额定阻抗Z N2=0.4Ω。

热稳定倍数K t =75，动稳定倍数K es =135。

热稳定校验。

（K t I N1）²=（75×0.4）² = 900(kA)²·s＞Q k 动稳定校验。

sh es N i A K I ＞k 4.761354.0221=⨯⨯= 4.2 电压互感器的选择
根据装设地点、母线电压及无油化要求选型号为JDC-110的电压互感器。

电压互感器及装设在其回路中的裸导体和电器，不必做热、动稳定校验。

5 原理图的绘制
5.1 保护跳闸回路
三段式距离保护主要由测量回路、启动回路和逻辑回路三部分组成，如图3所示。

启动回路主要由启动元件组成，启动元件可由电流继电器、阻抗继电器、负序电流继电器或负序零序电流增量继电器构成。

测量回路的Ⅰ段和Ⅱ段，由公用阻抗继电器1、ZKJ 2组成，而第Ⅲ段由测量阻抗继电器ZKJ 3组成。

测量回路是测量短路点到保护安装处的距离，用以判断故障处于那一段保护围。

图3保护跳闸回路
6 总结
本次课程设计主要完成的容是根据距离保护的原理和方法对保护1和8进行距离保护的设计，通过分析和计算，在保护8处设置I、II段主保护，以及Ⅲ段后备保护；在线路DE处在系统末端，保护1处设置I、II段主保护，另外可以增加熔断器来提高保护的可靠性。

从而满足了对1、8处保护的基本要求。

距离保护I段主保护是瞬时动作的，它只能保护线路全长的80%—85%。

距离保护II段主保护经0.5s的延时后启动，后备保护启动，通过后备保护将故障切除，从而实现对全线路的保护。

距离保护Ⅲ段后备保护可以预防下级保护的拒动。

根据距离保护工作原理，通过各个级保护的相互配合，它可以在多电源的复杂网络中保证动作的选择性，但由于电力系统的复杂性，只用距离保护是无法满足线路保护的需求，所以有时也需要与零序、电流等保护相配合。

参考文献
[1] 谭秀炳编.铁路电力与牵引供电系统继电保护[M].:西南交通大学,2006.
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[5] 保会主编.电力系统继电保护[M].:中国电力,2005.。