110kV输电线路距离保护

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1、继电保护原理课程设计 题目名称：110KV输电线路距离保护设计 系 别: 物理与电气工程系 专 业： 电气工程及其自动化 学 号: _ 姓 名: _ 指导老师: _ 日 期：继电保护原理课程设计任务书 如下图所示网络,系统参数为： = 115/U, XG1=15Q, XG2=10Q , XG = 10G,厶=44畑,厶=40灯7+ =0、 5s,MAX= LH_C = 50km,LC_D = 30km,LD_E = 20km,线路阻抗 QAQ./km9 K 爲= 0.85, K角=0.8, Kl15, Zmax = 300A, ；c_Dmax = 200A, /D_ max = 150 A ,

2、心= 1.5, K“ = l2，心町= 2.32,/= 0.5s。对线路LI、L3进行距离保护的设计。（对2、9处进行保护设 计）， 设计要求: 本文要完成的内容就是对线路的距离保护原理分析及整定计算，并根据分析与整定结果，合 理的选择继电保护设备设备，并选择正确的安装方式，以确保安装设备安全、可靠地运行。 主要参考资料： 1 杨启逊主编、微机型继电保护基础M、北京:中国电力出版社,2009、 2 贺家李主编、电力系统继电保护原理M、北京:中国电力出版社,2010、 3 张保会主编、电力系统继电保护M、北京:中国电力出版社,2005、 4 傅知兰、电力系统电气设备选择与实用计算M、北京:中国电

3、力出版社,2004、 5 姚春球、发电厂电气部分M、中国电力出版社,2007、 6 孙丽华、电力工程基础、北京、机械工业出版社、 1设计原始资料 . 0 始资料: 1、1题目 . 0 1、 2设计要求 . 0 2继电保护方案设计 . 0 2、 1主保护配置 . 0 2、 2后备保护配置 . 1 3保护的配合及整定计算 . 1 3、 1保护2处距离保护的整定与校验 . 1 3、 2保护9处距离保护的整定与校验 . 3 4 二次展开图的绘制 . 5 4、 1保护测量电路 . 5 4、1、1绝对值比较原理的实现 . 5 4、1、2相位比较原理的实现 . 6 4、2保护跳闸回路 . 7 5 总结 .

4、8 参考文献 . 9 1、1题目 如图1-1所示网络,系统参数为： = 115/U, XC1 = 15Q, XG2=10Q , XG3 = 10G,厶=44如?，厶=40km,f=0、 5s,Kbmax= LB_C = 50km,LC_D = 3Qkm,= 2Qhn,线路阻抗 OAQ./km, K 爲= 0.85, K；=0.8, KL15, IA- = 300A, ；c_Dmax = 200A, /D_ max = 150 A ,心= 1.5, K“ = l2，心町= 2.32,/ = 0.5S。对线路LI、L3进行距离保护的设计。（对2、9处进行保护设 计）， 图1-1 110kV网络接线

5、图 1、2设计要求 本文要完成的内容就是对线路的距离保护原理分析及整定计算，并根据分析与整定结果，合 理的选择继电保护设备设备，并选择正确的安装方式，以确保安装设备安全、可靠地运行。 2继电保护方案设计 2、1主保护配置 距离保护I段与距离保护II段构成距离保护的主保护，如图2-1为距离保护网络接线图。 距离保护的1段1设计原始资料 EJ 回 E A B C 1 2 3 图2-1距离保护网络接线图 瞬时动作/就是保护本身的固有动作时间。 保护1的整定值应满足：Z爲z加考虑到阻抗继电器与电流、电压互感器的误差，引入可靠 系数K 爲（一般取0、80、85）,则 同理，保护2的I段整定值为 如此整定

6、后，距离I段就只能保护线路全长的80%90%,这就是一个严重的缺点。为了切除 本线路末端10%20%范围以内的故障，就需要设置距离保护第II段。 距离II段 整定值的选择与限时电流速断相似，即应使其不超出下一条线路距离I段的保护范围，同时 带有高出一个/的时限，以保证选择性,当保护2第I段末端短路时，保护1的测量阻抗为 Z产Z初+ Z爲 引入可靠系数一般取0、8）,则保护1的段的整定阻抗为 Z 仏=K% + Z爲）=0.% + （0.8 0.85应 2、 2后备保护配置 为了作为相邻线路的保护装置与断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为距离I段与距离II 段的后备保护，还应该装设距离保护第III

7、段。 距离III段整定值与过电流保护相似，其启动阻抗要按躲开正常运行时的负荷阻抗來选择，动 作时限还按照阶梯时限特性來选择，并使其比距离ni段保护范围内其她各保护的最大动作时限 高出一个O 3保护的配合及整定计算 3、 1保护 2处距离保护的整定与校验 1、保护2处距离保护第I段整定= KIZAH (1) 2处的I段的整定阻抗为 Z； = K 打 S = 0.85 x30 x 0.4 = 10.2Q (2) 动作时间 tz = Os (第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间)。 2、保护2处距离保护II段整定 (1) 与相邻线路距离保护I段相配合,线路的II段的整定 Z； = K 打(LC

8、DS + 上Q_E)= 0.8X (30 x0.4 + 0.85 X20 x0.4) = 15.04G (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。考虑到各种误 差因素，要求灵敏系数应满足A 1.25 z 心”= =切-1.253 满足要求 (3) 动作时间，与相邻线路距离I段保护配合，则 tn =! + = 0.5s 它能同时满足与相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求。 3、保护2处距离保护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乙皿山來整定计算的，所以 K切= 1.15, KQ.2,心=15,带入公式(

9、3、5)可得 (2) 灵敏度校验 距离保护III段,即作为本线路LII段保护的近后备保护，乂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 z 心”= =讪-11.51 L.mrn Lmax 0.9x110 73x0.2 285.79Q 已知 ni xet 285.79 1.15x1.2x1.5 = 13&06G lmin Z L.min 满足要求 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 满足要求 动作时间 t = tn + t = s 3、2保护 9处距离保护的整定与校验 1、 保护9处距离保护第I段整定 (1)

10、线路L1的I段的整定阻抗为 Z；, = K 爲 L& = 0.85 x 44 x 0.4 = 14.96G (2) 动作时间tz=0s(mi段实际动作时间为保护装置固有的动作时间)。 2、 保护9处距离保护第II段整定 (1) 与相邻线路-Y距离保护I段相配合考虑到分支系数心的影响，线路L1的II段的整定 阻抗为 Z； = K；：(M + KC) 乙=0.4x44 = 17.6Q, Z3 =石厶=0.4x40 = 16G I = L I = _ _ _ I =0 5/ 乙 + Z3 17.6 + 16 K 仏=_ = 2 G 0.5 呱 于就是 Z； = 0.8 x (17.6 + 2x0.4

11、x50) = 46.08 Q (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。 Z 44 08 心”=仏=上竺= 2.50 ZL1 44x0.4 满足要求 (3) 动作时间，与相邻线路-Y距离II段保护配合，则 严=+ = 0.5$ 它能同时满足与相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求。 3、 线路L1距离保护第III段整定sen 7/ Set 13&06 30 x0.4 + 20 x0.4 = 6.93 (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Zgm来整定计算的，所以 Z / - “瓦丽: 其中K = l15, K庄=1.2

12、, K$=l5于就是可得 灵敏度校验 距离保护III段,即作为本线路LII段保护的近后备保护，乂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 莖=上竺=铝6 I ZLl 52.8x0.4 满足要求 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 71,1 92 04 Ksn = - - = - - - = 1.36 ZU + K/SZY 21.12 + 2.32X20 满足要求 (3) 动作时间 f f + 3A/ = 2s 4、三段式电流接线原理图如图3-1所示。 Lmax m set 190.53 1.15x1.2x1

13、.5 =92.04Q 图3-1三段式电流接线原理图 4二次展开图的绘制 4、1保护测量电路 对于动作于跳闸的继电保护功能来说，最为重要的就是判断出故障处于规定的保护区内还就 是保护区外，至于区内或区外的具体位置,一般并不需要确切的知道。可以用两种方法来实现距离 保护。一种就是首先精确地测量出乙“,然后再将它与事先确定的动作进行比较。当z,“落在动作 区之内时,判为区内故障，给出动作信号;当乙”落在动作区之外时,继电器不动作。另一种方法不需 要精确的测出z,”,只需间接地判断它就是处在动作边界之外还就是处在动作边界之内，即可确定 继电器动作或不动作。 4、1、1绝对值比较原理的实现 如前所述,绝

14、对值比较的一般动作表达式如式所示。绝对值比较式的阻抗元件，既可 以用阻抗比较的方式实现，也可以用电压比较的方式实现。 该式两端同乘以测量电流并令/，厶=匕，S,则绝对值比较的动作条件乂可以表 示为 称为电圧形式的绝对值比较方程。电路图如图41所示。 4、1、2相位比较原理的实现 7 相位比较原理的阻抗元件动作条件的一般表达式如式-90。aig90所示，相位比较的 动作条件可以表示为 -90 aig90 5 称为电压形式相位比较方程。电路图如图42所示。 图41绝对值比较的电压形邕养SLCV建回蟆 图42相位比 4、2保护跳闸回路 三段式距离保护主要由测量回路、起动回路与逻辑回路三部分组成，电路

15、如图4-3所示。 (1) 起动回路 起动回路主要由起动元件组成,起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。正常运行时，整套保护处于未起动状态，即使测量元件动作也不会 产生误跳闸。起动部分用来在短路时起动整套保护，即解除闭锁，允许1、2ZJK与3ZJK通过与门 匕与人去跳闸。起动部分启动后,起动时间电路7,在0、Is时间内(开放时间内)允许距离I段跳 闸。超过0、Is时7；动作,一方面通过禁止门JZ闭锁距离I段，另一方面起动切换继电器，对于各段 或各相有公用阻抗继电器的距离保护装置，进行段别或相别切换。 (2) 测量回路 测量回路的I段与II段，由公用阻抗

16、继电器1、2ZJK组成，而第III段由测量阻抗继电器3ZJK 组成。测量回路就是测量短路点到保护安装处的距离，用以判断故障处于哪一段保护范围。 (3) 逻辑回路 逻辑回路主要由门电路与时间电路组成。与门电路包括与门乙、乙、或门H与禁止门JZ, 用以分析判断就是否应该跳闸。 n n n n 图43保护跳闸回路 5总结 通过继电保护课程设计,本人从中学到了很多宝贵的经验与知识。对距离保护设计的过程有 了一个很大程度了解，对设计的思路、基本方法、步骤有了深刻的认识。为以后的工作打下了一 个坚实的基础。通过这次设计，本人深刻的认识到了，理论知识与实践相结合就是学习中相当重要 的一个环节，只有这样才能提

17、高自己的实际操作能力，并且从中培养自己的独立思考。 参考文献 1 杨启逊主编、微机型继电保护基础M、北京:中国电力出版社,2009、 2 贺家李主编、电力系统继电保护原理M、北京】中国电力出版社,2010、 3 张保会主编、电力系统继电保护M、北京:中国电力出版社,2005、 4 傅知兰、电力系统电气设备选择与实用计算M、北京:中国电力出版社,2004、 5 姚春球、发电厂电气部分M、中国电力出版社,2007、 孙丽华、电力工程基础、北京、机械工业出版社、 继电保护原理课程设计成绩评价表 课程名称 继电保护原理课程设计 题目名称 110KV输电线路距离保护设计 学生姓名 指导教 苏媛媛 学号

18、B2011052238需薦 黄丽霞 职称 教师 序号 评价项目 指 标 满分 评分 1 工作量、工作态 度与出勤率 按期圆满的完成了规定的任务，难易程度 与工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律， 出勤率高,工作作风严谨，善于与她人合作。 20 2 课程设计质量 课程设计选题合理，计算过程简练准确，分 析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺,撰写规 范，图表完备正确。 40 3 创新 工作中有创新意识,对前人工作有一些改 进或有一定应用价值。 5 4 答辩 能正确回答指导教师所提出的问题。 35 总分 评语:该生报告内容较详实，结构比较合理;报告字数符合相关要求，工整规范,整齐;设计 方案合理、可行，论文逻辑性较强，有一定的说服力;能对整个设计进行总结，得出一定的实验 结果。报告书写规范完整，自述清晰,问题回答准确，设计认真。 指导教师: 年 月 日