35kv输电线路继电保护设计

毕业设计（论文）题目35KV输电线路继电保护设计学生姓名张向辉学号20093096 51专业发电厂及电力系统班级20093096指导教师陕春玲评阅教师完成日期二零一一年十一月十一日目录摘要………………………………………………………………………………前言………………………………………………………………………………1．继电保护概论…………………………………………………………………1.1继电保护的作用……………………………………………………………1.2电保护的基本原理和保护装置的组成……………………………………1.3对电力系统继电保护的基本要求…………………………………………1.4 继电保护技术的发展简史…………………………………………………2.35KV线路故障分析…………………………………………………………2.1常见故障原因分析…………………………………………………………2.2 35KV线路继电保护的配置……………………………………………4.电网相间短路的电流保护……………………………………………………4.1瞬时电流速断保护……………………………………………………………………4.2限时电流速断电流保护………………………………………………………4.3定时限过电流保护……………………………………………………………4.4电流三段保护小结……………………………………………………………5.输电线路三段式电流保护的构成及动作过程……………………………5.1零序电流保护…………………………………………………………………6.中性点非直接接地电网中的接地保护……………………………………6.1、中性点不接地系统单相接地时的电流和电压6.2中性点不接地电网的保护……………………………………………………6.3绝缘监视装置…………………………………………………………………6.4零序电流保护………………………………………………………………6.5零序功率方向保护……………………………………………………………7.电流三段保护小结结论………………………………………………………………………………致谢………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………35KV线路继电保护设计1.2继电保护的基本原理和保护装置的组成1.2.1反应系统正常运行与故障时电器元件（设备）一端所测基本参数的变化而构成的原理（单端测量原理，也称阶段式原理）运行参数：I、U、Z∠φ反应 I↑→过电流保护反应 U↓→低电压保护反应 Z↓→低阻抗保护(距离保护)1.2.2 反应电气元件内部故障与外部故障（及正常运行）时两端所测电流相位和功率方向的差别而构成的原理（双端测量原理，也称差动式原理）以A-B线路为例：规定电流正方向：电流从母线流向线路规定电压正方向：母线指向线路利用以上差别，可构成差动原理保护。

如：纵联差动保护；方向高频保护；相差高频保护等。

1.2.3保护装置的组成部分┌──┐┌──┐┌──┐输入─→│测量│─→│逻辑│─→│执行│─→输出信号└──┘└──┘└──┘信号↑└整定值1.3对电力系统继电保护的基本要求1.3.1选择性继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，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。

d3点短路：6动作：有选择性； 5动作：无选择性如果6拒动，5再动作：有选择性(5作为6的远后备保护)d1点短路：1、2动作：有选择性； 3、4动作：无选择性后备保护（本元件主保护拒动时）：(1)由前一级保护作为后备叫远后备.(2)由本元件的另一套保护作为后备叫近后备.1.3.2速动性继电保护的速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度切除故障设备。

故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度，应尽量地快速切除故障。

(快速保护:几个工频周期，微机保护：30ms以下)故障切除总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。

一般快速保护的动作时间为0.06-0.12s,最快的可达0.02-0.04s;一般断路器动作时间为0.06-0.15s，最快的有0.02-0.06s。

目前常用的无时限整套保护的动作时间表带方向或不带方向的电流电压速断保护装置0.06-0.1s各型距离保护装置0.1-1.25s高频保护装置0.04-0.15s线路横差或纵差保护装置0.06-0.1s元件纵差保护装置0.06-0.1s1.3.3灵敏性继电保护的灵敏性是指保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反应能力。

（保护不该动作情况与应该动作情况所测电气量相差越大→灵敏度↑）。

一般用灵敏系数Klm来衡量灵敏度。

1.3.4可靠性继电保护的可靠性是指保护装置在电力系统正常运行时不误动;再规定的保护范围内发生故障时，应可靠动作;而在不属于该保护动作的其他任何情况下，应可靠的不动作。

（主保护对动作快速性要求相对较高；后备保护对灵敏性要求相对较高。

）3、35KV线路继电保护的配置相间短路保护采用两相两继电流保护，它是一种阶段式电流保护。

以第Ⅰ段、第Ⅱ段电流速断保护作为主保护，以第Ⅲ段过电流保护作为后备保护。

2、单相接地故障的保护方式之一：4.电网相间短路的电流保护在电网中35kv及以下的较低电压的网络中主要采用三段式电流保护，最主要的优点就是简单、可靠，并且在一般情况下也能够满足快速切除故障的要求。

三段式过流保护包括：1、瞬时电流速断保护（简称电流速断保护或电流ⅰ段）2、限时电流速断保护（电流ⅱ段）3、过电流保护（电流ⅲ段）。

电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应电流增大而动作的保护，它们相互配合构成一整套保护，称做三段式电流保护，它们的不同是保护范围不同。

三段的区别主要在于起动电流的选择原则不同。

其中速断和限时速断保护是按照躲开某一点的最大短路电流来整定的，而过电流保护是按照躲开最大负荷电流来整定的。

1、瞬时电流速断保护：保护范围小于被保护线路的全长一般设定为被保护线路的全长的85%2、限时电流速断保护：保护范围是被保护线路的全长或下一回线路的15%3、过电流保护：保护范围为被保护线路的全长至下一回线路的全长4.1瞬时电流速断保护输电线路发生短路时，电流突然增大，电压降低。

利用电流突然增大使保护动作而构成的保护装置，称为电流保护。

通常输电线路电流保护采用阶段式电流保护，采用三套电流保护共同构成三段式电流保护。

可以根据具体的情况，只采用速断加过流保护或限时速断加过流保护，也可以三段同时采用。

4.1.1 瞬时电流速断保护的工作原理瞬时电流速断保护又称Ⅰ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。

图形符号：Ｉ＞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，三相短路和两相短路时，流过保护安装地点的短路电流可用下式表示2-12-2式中——系统等电源相电势；——系统等效电源到保护安装处之间的电抗；——线路千米长度的正序电抗；——短路点至保护安装处距离。

由式（2.1-1）、式（2.1-2）可见，当系统运行方式一定时，和是常数，流过保护安装处的短路电流，是短路点至保护安装处距离的函数。

短路点距离电源越远（越大），短路电流值越小。

4.1.2原理接线图2.1——1 瞬时电流速断保护原理接线图瞬时电流速断保护单相原理接线，如图（2.1—1）所示，它是由电流继电器KA（测量元件）、中间继电器KM、信号继电器KS组成。

正常运行时，流过线路的电流是负荷电流，其值小于其动作电流，保护不动作。

当在被保护线路的速断保护范围内发生短路故障时，短路电流大于保护的动作值，KA常开触电闭合，启动中间继电器KM，KM触电闭合，启动信号继电器KS，并通过断路器的常开辅助触电，接到跳闸线圈YT构成通路，断路器跳闸切除故障线路。

因电流继电器的触电容量比较小，若直接接通跳闸回路，会被破坏，而KM的触点容量较大，可直接接通跳闸回路。

另外，考虑当线路上装有管型避雷器时，当雷击线路使避雷器放电时，而避雷器放电的时间约为0.01s，相当于线路发生顺势短路，避雷器放电完毕，线路即恢复正常工作。

在这个过程中，瞬时电流速断保护不应误动作，因此可利用带延时0.06～0.08s中间继电器来增大保护装置固有动作时间，以防止管型避雷器放电引起瞬时电流速断保护的误动作。

信号继电器继电器KS的作用以指示保护动作，以便运行人员处理和分析故障。

4.1.3瞬时电流速断保护的整定计算在继电保护装置的整定计算中，一般考虑两种极端的运行方式，即最大运行方式和最小运行方式。

流过保护安装处的短路电流最大时的运行方式称为系统最大运行方式，此时系统阻抗为最小；反之，当流过保护安装处的短路电流最小的运行方式称为系统最小运行方式，此时系统阻抗为最大。

图2.2—1中曲线表示最大运行方式下三相短路电流随的变化曲线，曲线表示最小运行方式下两相短路电流随的变化曲线。

设保护1、2分别为线路曲线和的瞬时电流速断保护。

在线路AB瞬时电流速断保护区内发生故障时，保护1应瞬时动作；在线路BC瞬时保护的保护区内发生故障时，保护2应瞬时动作。

K2为保证选择性，对保护1而言，本线路末端短路时应瞬时动作切除故障；在相邻线路首端点短路时，不应动作，而应由保护2动作跳开断路器切除故障但由于被保护线路末端短路与相邻线路出口处短路的短路电流几乎相等，保护1无法区别被保护线路末端短路故障和点的短路故障。

因此，瞬时电流速断保护1的动作电流应按大于本线路末端短路时流过保护安装处的最大短路电流来整定，即（2—3）式中—保护1无时限电流速断保护的动作电流，又称一次动作电流；—可靠系数，考虑到继电器的整定误差、短路电流计算误差和非周期分量的影响等而引入的大于1的系数，一般取1.2～1.3。

—被保护线路末端末端B母线上三相短路时保护安装测量到的最大短路电流，一般取次暂态短路电流周期分量的有效值。

瞬时电流速断保护按式（2.2—1）确定整定值时，保证了在相邻线路上发生短路故障保护1不会误动作。

当然这样选择保护动作电流之后，瞬时电流速断保护必然不能保护线路全长。

同时从图（2.2—1）还可以看出，瞬时电流速断保护范围随系统运行方式和短路类型而变。

在最大运行方式下三相短路时，保护范围最大为；在最小运行方式下两相短路时，保护范围最小为。

对于短线路，由于线路首末端短路时，短路电流数值相差不大，在最小运行方式下保护范围可能为零。

瞬时电流速断保护的选择性是依靠保护整定值保证的瞬时电流速断保护的灵敏系数，是用其最小保护范围来衡量的，规程规定，最小保护范围不应小于线路全长的。