单侧电源网络三段式相间电流保护设计

电力系统继电保护 期末考试

院 、 系

专 业 发电厂及电力系统

学 号

论文名称 单侧电源网络三段式相间电流保护设计

姓 名

评阅教师签字：

（试卷为论文、设计图、报告的在给出成绩的同时须由评阅人写出评语）

2012年 6 月 5 日

单侧电源网络三段式相间电流保护设计

作者：

班级20103094

摘要：

电网相间短路的电流保护是根据短路时电流增大的特点构成的，在单侧电源辐射形网络中采用阶段式电流保护，它由无时限电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护组成，可根据实际情况采用两段式或三段式。无时限电流速断保护、限时电流速断保护共同构成电流的主保护，定时限过电流保护是本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护。

设计首先是对保护原理进行分析，保护的整定计算及灵敏性效验。设计内容包括原理分析、保护整定计算和灵敏性校验。

电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。电力系统继电保护的基本作用是：全系统范围内，按指定分区实时地检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警信号等措施，以求最大限度地维持系统的稳定、保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏。随着电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的求，电子技术、计算机技术与通讯技术的飞速发展又为电力系统继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。

关键词：继电保护、整定计算、故障分析、设计原理

引言：

电力系统是由发电、变电、输电、供电、配电、用电等设备和技术组成的一个将一次能源转换为电能的同一系统。电能是现代社会中最重要、也是最为方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换为电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并分配电能，再通过各种设备转换为用户需要的其它形式的能量。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计的。

电网相间短路的电流保护是根据短路时电流增大的特点构成的，在单侧电源辐射形网络中采用阶段式电流保护，它由无时限电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护组成，可根据实际情况采用两段式或三段式。无时限电流速断保护、限时电流速断保护共同构成电流的主保护，定时限过电流保护是本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护。

设计首先是对保护原理进行分析，保护的整定计算及灵敏性效验。设计内容包括原理分析、短路电流的计算、距离保护的整定计算、灵敏性校验和对所选择的保护装置进行综合评价。

一、继电保护概论

1.1继电保护的作用

电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。

继电保护的基本任务是：电力系统发生故障时，自动、快速、有选择地将

故障设备从电力系统中切除，保证非故障设备继续运行，尽量缩小停电范围;电力系统出现异常运行状态时，根据运行维护的要求能自动、及时、有选择地发出告警信号或者减负荷、跳闸。

1.2对电力系统继电保护的基本要求

1.2.1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。

图1-4 三段保护线路

1.2.2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。

1.2.3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。（般用灵敏系数Ksen来衡量灵敏度）

1.2.4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。）

三段式过流保护包括：

1、无时限电流速断保护（又称电流ⅰ段保护）

2、限时电流速断保护（电流ⅱ段保护）

3、定时限过电流保护（电流ⅲ段保护）。

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、无时限电流速断保护：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、定时限过电流保护：保护范围为被保护线路的全长至下一回线路的全长

二、短路的电流保护

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。

2.1.1无时限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。

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

式中 s E ——系统等电源相电势；

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s X ——系统等效电源到保护安装处之间的电抗；

1X ——线路千米长度的正序电抗；

l ——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，s E 和s X 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l 的函数。短路点

2.2.1 限时电流速断保护的单相原理接线

限时电流速断保护的单相原理接线图1所示。它与瞬时电流速断保护相似，只是时间继电器KT 代替了中间继电器KM 。当保护范围内发生短路故障时，继电器KA 动作后，必须经时间继电器的延时，启动信号继电器，动作于断开断路器。

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