KV电网线路继电保护设计及整定计算

220KV 系统介绍
KV 220系统由水电站1W ，2W 和两个等值的KV 220系统1S 、2S 通过六条KV 220线
路构成一个整体。

整个系统最大开机容量为MVA 29.1509，此时1W 、2W 水电厂所有机组、变压器均投入，1S 、2S 两个等值系统按最大容量发电，变压器均投入；最小开机容量位MVA 77,1007,此时1W 厂停MVA 302 机组，2W 厂停MVA 5.77机组一台，1S 系统发电容量为MVA 300，2S 系统发电容量为MVA 240。

KV 220系统示意图如图1.1所示。

1.2 系统各元件主要参数
(1) 发电机参数如表1.1所示：
表1.1 发电机参数
图1.1 220kV 系统示意图
电源
总容量（MVA ）
每台机额定
功率（MVA ）
额定电压
（kV ） 额定功
率因数
cos φ
正序
电抗
最大
最小
W 1厂
295.29
235.29
235.29
15 0.85 0.35
2*30
11 0.83 0.25
W 2厂 310 232.5 4*77.5 13.8 0.84 0.3
S 1系统 476 300
115
0.5
S 2系统 428 240
115
0.5
对水电厂12 1.45X X =，对于等值系统12 1.22X X = (2) 变压器参数如表1.2所示：
表1.2 变压器参数
变电站
变压器容
量（MVA ）
变比
短路电压（%）
Ⅰ－Ⅱ
Ⅰ－Ⅲ
Ⅱ－Ⅲ
A 变 20 220/35 10.5
B 变－1 240 220/15 12
B 变－2 60 220/11 12
C 变
3*120
220/115/3
5
17
10.5
6
D 变 4*90 220/11 12
E 变
2*120
220/115/3
5
17
10.5
6
(3) 输电线路参数
KM AB 60=，上端KM BC 250=，下端KM BC 230=，KM CD 185=，KM CE 30=，
KM DE 170=；KM X X /41.021Ω==，103X X =，080=ΦL 。

(4) 互感器参数
所有电流互感器的变比为5/600，电压互感器的变比为100/220000。

由动稳定计算结果，最大允许切除故障时间为S 2.0。

2 整定计算
2.1 发电机保护整定计算
2.1.1 纵联差动保护整定计算 （1）发电机一次额定电流的计算 式中 n P ——发电机额定容量； θcos ——发电机功率因数； n f U 1——发电机机端额定电压； （2）发电机二次额定电流的计算
式中 fLH n ——发电机机电流互感器变比； （3）差动电流启动定值cdqd I 的整定：
cdqd I 为差动保护最小动作电流值，应按照躲过正常发电机额定负载时的最大不平衡电流整定，即：
或者 )(80.908.322.05.10.A I K I unb rel cdqd =⨯⨯=⨯= 式中 rel K ——可靠系数，取5.1；
0.unb I ——发电机额定负荷下，差动保护中的不平衡电流，建议取n f I 22.0⨯。

取较大值做保护动作电流，所以差动电流启动定值cdqd I 取12.0, （4）灵敏系数
式中 min .d I ——发电机出口两相短路流经保护最小周期性短路电流； dz I ——差动电流启动定值，cdqd dz I I =。

符合要求。

2.1.2 横联差动保护整定计算
保护动作电流按躲过外部短路故障时最大不平衡电流以及装置对高次谐波滤过比的大小整定，由于不平衡电流很难确定，因此，在工程设计中可根据经验公式计算。

（1）3次谐波滤过比不小于10时，继电器动作电流为 式中 l n ——电力互感器变比，一般采用525.0.f e l I n =。

（2）3次谐波滤过比大于50时，继电器动作电流为 （3）灵敏度校验
a=0.4f j dz X I ⋅
式中 a ——保护动作死区占得百分比； 0f X ——发电机零序电抗，取0892.0；
由上述计算可知，继电器动作电流整定值愈高，保护死区愈大，为了减小保护死区，应经3次谐波滤过器，尽量减小3次谐波不平衡电流。

2.2 变压器保护整定计算 2.2.1 纵联差动保护整定
对本次设计来说，变压器的主保护有纵联差动保护和瓦斯保护，其中瓦斯保护一般不需要进行整定计算，所以对纵联差动保护进行整定如下： （1）避越变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时的励磁电流： 式中 k k ——可靠系数，取1.3；
e I ——变压器额定电流；
（2）双绕组变压器避越外部短路时的最大不平衡电流：
式中 k k ——可靠系数，取1.3；
fzq K ——非周期分量引起的误差，取为1；
tx K ——电流互感器同型系数，型号同时取0.5，型号不同时取1； i f ——电流互感器容许最大相对误差，采用0.1；
U ∆——在变压器高、中压侧由于调压改变分接头引起的相对误
差，取0.05；
za f ∆——继电器整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差，取0.05；
max .d I ——最大外部故障短路电流周期分量；
（3）差动继电器的动作电流：
式中 jb e I .——电流互感器一次侧额定电流；
jb e I .2——电流互感器二次侧额定电流；
js jb dz I ..——保护基本侧的动作电流，)(93.0..kA I I dz js jb dz ==
差动线圈匝数： =js cd W .=
=
js
jb j dz I AW ...0）
（t 73.776
.760
= 实际整定匝数选用： ）
（t W z cd 8.= 所以继电器的实际动作电流为： jb j dz I ..=
）（A W z
cd 5.760
.= 保护装置的实际动作电流为：
jb dz I .=
jb
e jb
e jb j dz I I I .2...=
）
（A 89997
.12
.2365.7=⨯ （4）校验保护的灵敏系数:
=
lm K =
∑jb
dz d d jx I I I K .min .
221.3231.)3min .1＞（=⨯⨯
jb
dz f I I ，符合要求 式中 min ..∑d I ——变压器差动保护范围内短路时总的最小短路电路有名值（归
算到基本侧）；
jx K ——保护接线系数，取1；。