电力系统220kv电网线路继电保护设计

相差高频保护


相差高频保护的基本工作原理是比较保护线路两侧电流的 相位一即利用高频信号将线路两侧电流的相位传送对侧去 进行比较，来确定保护动作与否，这种保护称为相差高频 保护。 相差动高频保护是比较被保护线路两端短路电流的相位， 电流的方向是由母线流向线路时为正，而由线路流向母线 时为负。当保护范围内部故障时，在理想情况下，两端电 流相位相同，两端保护装置应动作，使两端的断路器跳闸 。而当保护范围外部故障时，两端电流相位相差180º，保 护装置则不应动作。当短路电流为正半周，使它操作高频 发讯机发出讯号，而在负半周则不发讯号。如此不断的交 替进行，保护范围内部故障时，由于两端的电流同相位， 发讯机同时发出讯号也同时停止讯号，收讯机所收到的讯 号是间断的；保护范围外部故障时，由于两端的电流相位 相反，两个电流仍然在它自己的正半周发出高频信号，这 样发出的时间就相差180º，这样从两端收讯机中所收到的 总讯号就是一个连续不断的高频讯号。
本科（专升本）毕业论文答辩
中国农业大学 新疆八音学院教学点
报告人：杨晓文
2015年 10月20日
主
要
内 容
论文选题概述（选题原因）。 论文核心模块介绍。 小结
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论文题目
电力系统 220kv电网线路继电保护设计
论文选题概述（选题原因）
此次设计是根据原电力部生产司1999年制定的《110～ 220kv电网继电保护及安全自动装置运行条例》的有关规定为 依据，在满足选择性、速动性、灵敏性、可靠性的基础上，对 该220kv电网继电保护进行配置，确定继电保护的运行方式， 进而确定电网继电保护整定方案，通过计算给出保护的定值， 并分析设计方案存在的问题，提出相应对策。 本文是对电网进行保护设计，但是由于继电保护的型式和原理 在不断的更新，即由感应、电磁式逐渐发展到集成、微机式， 由单一量单一元件发展到复合量多元件，因而保护配置和整定 计算也有略有不同。本次设计是依据电网结构，电压等级，运 行要求等方面，从保护的四性出发选择了较为合理的保护配置 方案，同时考虑了系统振荡、自动重合闸，非全相运行等因素。
系统中各元件的主要参数
变压器中性点的接地原则
作出正序、负序、零序等值网络图
运行方式的选择



最大运行方式：根据系统最大负荷的需要，电力系统 中的发电设备都要投入运行（或大部分投入运行）以 及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最 大运行方式。对继电保护来说，是短路时通过保护的 短路电流最大的运行方式。 最小运行方式：根据系统最小负荷，投入与之相适应 的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式 称为最小运行方式。在有水电厂的系统要考虑水电厂 运行受水能状态限制的运行方式。对继电保护来说， 是短路时通过保护的短路电流最小的运行方式。 正常运行方式：根据系统正常负荷的需要，投入与之 相适应数量的发电机，变压器和线路的运行方式称为 正常运行方式。这种运行方式在一年内的运行时间最 长。
2
概述
一、设计电网的特点 题目所给出的电网系统接线图中，主要包括 两个发电厂，两个系统，两条平行双回线及 两条单回线路构成的辐射状态连接起来的整 体系统，同时还有两个降压变电站。本系统 为220kv多电源电网，负荷分配均匀、合理， 线路属于中短线路，可以减少一些由于线路 长而传输起来灵敏度不易配合等问题，但是， 由于系统中含有两条位置处于中心的平行线 路，这将给设计的整定计算带来一些困难和 麻烦。
系统中各元件的主要参数
发电机及等值系统参数 变压器及等值系统参数 输电线路的参数
发电机及等值系统参数
发电厂系统的 发电机 每台机 总容量 或 额定功 （MVA） 率 系统名 称 （MVA） 最大 最小 发电厂 A 系统Ⅰ 176.4 176.4 7 7 176.47 额定 功率因 数 （ COSφ ） 0.85 额定 电压 Ue (KV) 15.7 5 正序电抗 标么 值 1.234 0.63 (0.42 ) 0.77 (0.54 ) 147.1× 2 882.4 588.2 294.1× 2 13.8 15 0.21 5 0.17 47 1.462 ×2 0.594 ×2 0.26 23× 2 0.21 3×2 1.783 ×2 0.725 ×2 负序电抗 标么 值 1.576
12.2
0.67 8 0.0 725
B
FPL 120000/220
14
7.46
23.2
1.23 9
0.69 4
C
1#2# 3#4# 1#2#
PL1 150000/220 FP 300000/220
OPL1 120000/220 FPL 120000/220
242±2×2.5%/ 13.8 242±2×2.5%/ 15
概述
二、设计电网分析和保护初步选择 根据电网结构的不同，运行要求不同，再 在满足继电保护“四性”（速动性、选择 性、灵敏性、可靠性）的前提下，求取其 电力系统发展的需要。 对于220kv大接地电流电网的线路上，应装 设反应相间故障和接地故障的保护装置。
一、运行方式与序网等值图
运行方式的选择
作出正序、负序、零序等值网络图
二、短路电流计算
各母线接地短路最大、最小零序电流 A母线接地短路 B母线接地短路 C母线接地短路 D母线接地短路 E母线距离保护 相差高频保护
平行线零序横差保护
零序电流保护
接地距离保护
距离保护
平行线零序横差保护
平行线路装设横联差动保护作为主保护，是因 为横差保护具有灵敏高，动作时间短的优点， 本电网电压等级220KV，要求主保护瞬时切除 全线故障，且平行线中两回线长度参数完全相 同，所以采用保护性能好的横差保护。这里用 零序横差保护来反映平行线内部的接地故障， 在双回线运行时，能保证有选择地动作，接线 简单。
标么值
A～B
150
61.5
1.163
183.9
3.476
B～C、Ⅰ、Ⅱ回
86
34.4
0.650
103.2
1.950
C～D
45
18
0.340
54
1.020
C～E
45
18
0.340
54
1.020
变压器中性点的接地原则






在单母线运行的发电厂和高压母线上有电源联络的变电所，变压器中性点 应接地。如果有两台容量和绕组接线相同的变压器，可将其中一台中性点 直接接地这样，当接地的变压器检修或其他原因断开时，可将另一台变压 器中性点接地，从而是零序电流保持不变。 在具有两台以上的变压器，而且是双母线固定连接方式运行的发电厂和高 压母线有两回以上电源联络线的变电站，每组母线上至少应有一台变压器 的中性点直接接地。这样，当母线联络开关断开后，每组母线上仍保留一 台变压器中性点直接接地。 在单电源网络中，终端变电站的变压器中性点一般不接地。但当该线路上 装有单相重合闸时，为便选相元件正确工作，终端变电所变压器的中性点 应该接地。 在多电源的网络中，每个电源处至少应该有一个中性点接地，以防止中性 点不接地的电源因某种原因与其它电源切断联系时，形成中性点不接地系 统。 变压器低压侧接入电源，当大接地电流电网中发生接地短路而该电源的容 量能够维持接地点发生的电弧时，则变压器的中性点应该接地，否则不接 地。 为了便于线路接地保护的配合，在低压侧设有电源的枢纽变电站，部分变 压器的中性点应直接接地。 接在分支线上的变电所，低压侧虽无电源，但变压器低压侧是并联运行的 ，为使横联差动保护正确动作，变压器的中性点应该接地。
接地距离保护
I 3K I 的接地距离保护，它是 接地为 U x x 0 以测量保护安装处到接地短路点之间的相 阻抗来反映线路长度距离的。
四、关于保护方案的评价





电力系统继电保护设计与配置是否合理直接影响到电力系统的安全运 行。本设计在选择保护方案时，力求能全面满足可靠性、选择性、灵 敏性和速动性的要求。合理的选择保护方式和正确的整定计算以保证 系统的安全运行。 零序电流保护作为接地故障的保护，仅当接地短路、非全相运行时才 出现零序分量，因此零序电流保护比较灵敏；三角形侧故障不会反应 到星形侧，动作时限可以从星形侧计算，故具有快速性；零序电流保 护接线简单，可靠性高，线路接地故障比较多，所以零序电流保护是 非常重要的一种保护。 距离保护是反应保护安装处到故障点距离的一种保护，受系统运行方 式变化影响较小，作为相间故障的保护，有足够的灵敏性和快速性， 适用于多电源、运行方式多变的复杂电网。 相差高频保护和零序横差保护作为平行线路的双重主保护，相差高频 保护可以无延时地从线路切除全线范围内的相间或接地故障，当相差 高频保护拒动时，还可由零序横差保护和零序I、Ⅱ段保护作为平行线 路的主保护。 线路中暂时性故障和接地故障居多，应采用单相重合闸或综合重合闸， 但由于本次不作要求， 所以没有考虑。 众所周知，整定计算在继电保护的运行和确保电力系统安去稳定，以 及保证重要用户的连续供电等有非常重要的作用。
相差高频保护


在电力系统运行中，由于系统运行方式的变化，系统阻抗 角的不同，电流互感器和保护装置的误差，以及高频讯号 从一端送到对端的时间迟延等因素的影响。在内部故障时 ，收讯机所收到的两个高频讯号并不能完全重叠；而在外 部故障时，也不会正好互相填满。考虑各个因素的影响 C 侧和D侧高频讯号之间的相位差最大可达122º，而且在发 讯号经输电线路传达时，还要有一个时间的延迟，延迟角 ζ =6º/100=2.7¹，所以在一侧高频收讯机中所收到的讯号 有124.7º的相位差；而在另一侧，有119.3º的相位差。对 保护装置而言，即使在两端高频讯号不重叠，有120º+ 的相位移动时，也应该正确的动。 对于电流相差高频保护，用比较两侧工频电流相位相对关 系的办法，判断故障是发生在线路内部还是外部。由于它 仅比较两侧电流 相位，故有不反映系统振荡及与电压回 路无关的特点。据其工作原理，主要组成部分有起动元件 ，操作滤过器及相位比较元件等。