1概述
电力系统中的发电机、变压器、输电线路、母线以及用电设备，一旦发生故障，继电保护及安全自动装置能够快速、可靠、有选择地将故障元件从系统中切除，使故障元件免于继续遭受损坏，既能保证其它无故障部分迅速恢复正常，又能提高电力系统运行的稳定性，是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。而课程设计是学生在校期间的综合性实践教学环节，是学生全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计（或研究）的综合性训练。通过课程设计，可以培养学生运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神，增强工程观念，以便更好地适应工作的需求。
本次课程设计为给110kV电网继电保护配置与线路保护整定计算，学习规程确定系统运行方式，变压器运行方式。选择各元件保护方式，计算发电机、变压器、线路的参数，确定保护方式及互感器变比；首先选择过电流保护，对电网进行短路电流计算，包括适中电流的正序、负序、零序电流的短路计算，整定电流保护的整定值。在过电流保护不满足的情况下，相间故障选择距离保护，接地故障选择零序电流保护，同时对距离保护、零序电流保护进行整定计算。
2 运行方式
2.1最大最小运行方式
继电保护整定计算用的运行方式，是在电力系统确定好远行方式的基础上、在不影响继电保护效果的前提下，为提高继电保护对运行方式变化的适应能力而进一步选择的。
确定运行方式的限度，就是确定最大和最小运行方式，它应满足常见运行方式为基础、在不影响保护效果的前提下，适当加达变化范围。其一般原则如下：
(1) 必须考虑抢修与故障两种状态的重叠出现。
(2) 不考虑极少见的特殊方式。必要时，可采取临时的特殊措施加以解决。
最大运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。一般根据系统最大运行方式的短路电流值来校验所选用的开关电器的稳定性。
最小运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。一般根据系统最小运行方式的短路电流值来校验继电保护装置的灵敏度。
2.2接地运行方式
2.2.1中性点有效接地系统
发生单项短路时，三相立即切除，供电的可靠性差，对低电压无变化，适用于110KV 及以上的系统。
2.2.2中性点非有效接地系统
正常运行时，中性点对打的电压为零，各相对低电压等于相电压。发生单项接地故障时，中性点对地电压可达相电压，完好相对低电压可达线电压，接地相对地电压为零。适用于电压小于500KV的装置。
根据以上说明本系统变压器（T1、T2、T3）有一台或两台采用中性点非有效接地系统，另外的采用中性点有效接地系统，终端变压器（T4、T5、 T6、T7）采用中性点非有效接
地系统
2.3本电网运行方式
本电网的最大运行方式为系统s 在最大运行方式下发电厂三台发电机同时投入运行，厂内有一至两台主变压器中性点接地，变电所两台主变压器并列运行，4T ﹑5T ﹑6T ﹑7T 作为终端变压器一般不接地。
本电网的最小运行方式为系统s 在最小运行方式下发电厂有一台发电机退出运行，即发电机3G 退出运行，厂内有一至两台主变压器中性点接地，变电所两台主变压器独自运行，4T ﹑5T ﹑6T ﹑7T 作为终端变压器一般不接地。
3保护配置
3.1发电机变压器保护配置
3.1.1配置原则
1) 根据国家电网公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》（国电发
[2000]589号）第20.1.4条规定，“为提高继电保护的可靠性，对重要的路线和设备必须坚持设立两套独立的主保护的原则，并且两套保护宜为不同原理和不同厂家的产品，对重要元件应充分考虑后背保护的设置，200MW及以上容量的发电机设备应配置两套完整的互相独立的主保护和后备保护”。
2) 根据国电公司25项反措第11.6条要求精神，防止发电机变压器组和变压器的主断路器出现非全相运行，引起设备事故或扩大为系统事故，220KV及以上发电机变压器组和变压器的主断路器及母联、母线分段断路器应选用三相联动的双跳断路器。
3) 发变组保护技术要求高，对运行安全性，可靠性有严格的要求，必须选用有良好运行实绩的危机发变组保护。
根据以上的原则110kV输电线路方式为：相间距离保护和零序电流保护。其中段Ⅰ、Ⅱ作为主保护，Ⅲ段作为后备保护。
3.1.2 发电机-变压器组保护方式的选择与配置
3.1.2.1 发电机-变压器组保护配置
（1）差动保护
发电机定子绕组相间短路是一种严重的故障，为防止其危害，要装设纵联差动保护。
（2）发电机定子匝间短路保护
大型发电机由于额定电流大，定子绕组每相都由两个或以上的并联支路组成。同一支路或同相不同支路绕组之间的短路称为匝间短路。发电机在正常运行中，定子绕组由于电晕腐蚀，长期受热，机械振动以及机械磨损等因素的影响，匝间绝缘将会逐步劣化。发生匝间短路后，在匝间电势的作用下，短路绕组内将形成很大的短路环流，其值甚至超过机端三相短路电流，因此定子绕组匝间短路是发电机不容忽视的一种严重故障形式。
（3）发电机定子绕组的接地保护
发电机发生单相接地故障的危害，主要表现在故障点的电弧将烧伤铁芯并进一步
扩大定子绕组的损坏范围。同时绕组发生一点接地后，如未能及时发现，则当绕组再发生另一点接地时，就会造成匝间或相间故障，使发电机定子遭受更严重的损坏。
（4）主变零序保护
大型电力变压器高压侧所连接的都是中性点直接接地的高压电力系统，配置于变压器高压侧的零序保护，是用来作为变压器、相邻母线及输电线路的单相接地故障的后备保护。
（5）低阻抗保护
低阻抗保护用于防护发电机及变压器内部相间短路，作为发变组差动保护的后备，
并兼作220KV母线短路的近后备以及220KV输电线路的远后备。
（6）对称过负荷保护
当发电机差动保护范围外部故障，而故障元件的保护拒动时，为了能可靠切除故障，在发电机上应装设过负荷保护。同时也作为发电机差动保护的后备。
（7）不对称过负荷保护
不对称过负荷保护不仅作为发电机相间短路的后备，而且是大型发
电机反应转子表层过热的主保护。电力系统发生不对称短路或三相负荷不平衡时，定子绕组将流过负序电流，建立起相对转子两倍转速的负序磁场。在转子表层感应出数值很大的100Hz电流，引起转子表层过热、局部灼伤，甚至造成护环受热松脱。此外，产生的100Hz交变电磁转矩作用在转子大轴和定子机座上，将引起机组振动。对于大型汽轮发电机，由于热容量相对较小，所以发热条件是决定机组承受负序电流能力的主要依据。
（8）发电机失磁保护
发电机失磁指的是励磁电流突然消失或下降到静态极限所对应的励磁电流以下（即部分失磁）。失磁的原因主要有：转子绕组短路、励磁回路开路、励磁系统故障、灭磁开关误跳闸以及误操作等。
（9）发电机过电压保护
大型机组由于自动电压调节器故障或功频调节系统反应迟缓，在满载下突然甩负荷后，出现危及绝缘安全的过电压是比较常见的现象。
过电压是造成发电机或变压器过励磁的原因之一，因此过电压保护尚具有不完全的过励磁保护的功能。
（8）过励磁保护
引起发变组中主变过励磁的原因有：
1）发电机在低速下预热或启动过程中转速尚未上升到额定值时，误加励磁并升压到额定值，即因频率较低而导致过励磁。
2）发电机并列过程中，误加较大励磁，使变压器电压超过额定值而导致过励磁。 3）机组停运转速下降时，若灭磁开关未跳，而电压自动调节器（AVR ）仍作用调压，而导致过励磁。
4）机组突然甩负荷时，由于电压自动调节器（AVR ）调整惯性，特别当其失灵或停运时，则由于频率升高赶不上电压急剧升高而导致过励磁。
（11）逆功率保护
汽轮发电机由于机炉保护动作或调速系统故障，可能会出现主汽门突然关闭的情况，此后随着汽轮机动能的消失，发电机将迅速转变为电
动机运行，即由向系统输出有功功率变为从系统吸收有功功率，此即为逆功率。 （12）发电机失步保护
发电机或机组群在受到大的扰动时（如相邻设备短路故障延时切除或相邻大型机组发生低励故障），并与系统或与系统其余部分电势间相角的摇摆可能会不断扩大，以致超过180°进入异步运行状态，即为失步，或称不稳定振荡。 3.1.3本电网变压器的运行方式
发电厂变压器的运行方式为有一至两台主变压器中性点接地，
4T ﹑5T ﹑6T ﹑7T 作为终端变压器一般不接地。
3.1.4 本电网发电机-变压器组保护类型
本电网中发变组应该装设差动保护、瓦斯保护、失磁保护、转子一点接地保护、定子单相接地保护、过电压保护、过负荷保护等。
3.2线路保护配置
3.2.1配置原则
1）110KV系统线路保护现按远后备原则考虑实施，只配置一套线路微机保护。保护的主要工能为相间距离保护、接地距离保护、零序电流保护和三相一次重合闸。
2）同一变电所宜采用同一制造厂的产品。对于110KV线路，保护和监控了两个独立的单元机箱应装设在同一屏上。一面屏上可装设两条线路的保护和监控，以避免不必要的连线，简化回路接线，提高抗干扰力。
3）地区发电厂至变电所的110KV联络线可根据电网稳定运行或继电保护整定配合需要可装设一套完整的纵联距离保护（有条件时可考虑采用光纤通道）。
3.2.2本电网线路保护类型
本设计中线路发生相间短路时采用相间距离保护（Ⅰ﹑Ⅱ﹑Ⅲ段），
接地短路时采用零序电流保护（Ⅰ﹑Ⅱ﹑Ⅲ段）。
3.3互感器变比
3.3.1电压互感器变比
根据《电气工程专业毕业设计指南—继电保护分册》—韩笑﹑宋丽群主编，电压互感器的选择：
1）一次电压与二次电压的选择与配置
电压互感器的一次绕组额定电压有3KV、6KV、20KV、35KV、110KV、220KV、500KV各级，电压互感器二次绕组分主二次绕组及辅助二次绕组两类，即主二次绕组的额定电压是按下述原则设计的：①一次绕组接于线电压时，二次绕组额定电压为100V；②一
次线路接于相电压时，二次绕组的额定电压为3
100。辅助二次绕组的额定电压按下述原则设计：①中性点直接接地的系统中，二次绕组额定电压为100V；②中性点不接待或经消弧线圈接地的系统中，二次绕组额定电压为3
100。
在本次设计中选择的电压互感器变比是KV
110
KV1.0
3.3.2电流互感器选择
3.3.2.1选择原则
为降低工程造价，在设计上通常采用测量仪表与继电保护共用一组电流互感器的方式，一个电流互感器内有一个或多个铁芯，每个铁芯上有一个二次绕组，测量仪表和继电保护接不同的二次绕组，且供测量仪表的铁芯与供继电保护的铁芯在特性上有
较大差别。测量铁芯是按电流互感器正常运行条件设计的，铁芯截面小，饱和倍数低；而保护用铁芯是按短路条件设计的，铁芯截面大，饱和倍数高。
1）一次电流的选择
测量仪表用电流互感器的一次电流一般应取n TA I I 25.1≥。其中，n I 为发电机或变压器的额定电流，对线路应是最大负荷电流。对于直接起动电动机的测量仪表用电流互感器应选用n TA I I 25.1≥。
继电保护用电流互感器额定电流应大于该电气主设备可能出现的最大长期负荷电流。
2)二次电流的选择
标准电流互感器二次额定电流为5A 或1A 。110kV 及以上的电流互感器的额定二次
电流宜选1A ，这样可大幅度降低电缆中的有功损耗，在相同的条件下可减轻电流互感器的二次负担，减小电流回路电缆截面，以降低工程造价。 3)额定输出容量的选择
电流互感器的额定输出容量是指在额定一次电流、额定变比条件下，保证所要求的准确级时，所能输出的最大容量。可根据二次负载所消耗的容量来计算电流互感器的输出容量。电流互感器二次负载所消耗的容量loa S 为loa n loa Z I S 2=式中n I ——电流互感器的二次额定电流，A;
loa Z ——二次回路的负载阻抗，可采用实际测量值或通过计算得到。
选择电流互感器的额定输出容量loa n S S >。额定容量标准值为5VA 、10VA 、15VA 、20VA 、25VA 、30VA 、40VA 、50VA 、60VA 、80VA 、100VA 。
注意，对测量仪表用互感器的额定容量只要稍大于二次负载即可，以保证短路时
铁芯能迅速饱和，使测量仪表免遭过大的电流所造成的损坏。
3)准确级的选择
为满足保护、测量的需要，各个铁芯具有的准确级可以不同。保护用电流互感器应选P 级或TP 级。P 级一般保护用电流互感器，其误差是在稳态正弦一次电流条件下的误差，P 级可分为5Px,10Px 两种，如5P10,5P20,10P10,10P20等，其中“P ”表示保护用铁芯，P 之前的数字表示综合误差即准确等级，P 之后的数字表示极限准确倍数。极限准确倍数指电流互感器能满足综合误差要求的最大一次电流值与电流互感器额定一次电流之比值，如5P20的含义是该互感器为保护用，在一次侧流过的最大电流为其一次额定电流20倍时，该互感器的综合误差不大于5%。
在设计时，推荐采用10P 型电流互感器铁芯，只有对精度有特殊要求而10P 型铁芯不能满足时才采用造价相对较高的5P 型电流互感器铁芯。
对于测量用电流互感器铁芯，准确等级用有0.1级、0.2级、0.3级、0.5级1级、3级、5级等，测量和表计用的电流互感器一般为0.5级。只作为测量用的允许用1级，
对非重要的测量允许使用3级。
使用了规定准确等级的电流互感器后，并不能确保实际的电流误差控制在规定范围之内。必须保证二次负载实际的消耗伏安数不超过电流互感器的额定容量。此外，对继电保护用电流互感器的一次最大短路电流不应超过电流互感器的极限准确倍数。
3.3.2.2 整定线路SC 电流互感器的选择
所整定线路SC 流过的最大负荷电流即在发电厂有两台发电机投入运行，两变电所都在运行状态下流过线路SC 的电流：
3
3
76
5
4
max 10
115
3)22525.31(85
.0100
2103)
(2???+?-?=
??+++-=
?B
NT NT
NT
NT
NG loa U S S S S S I
A 0.614=
故所选电流互感器的变比为800A ∕1A
表2互感器变比选择
4整定计算
4.1参数计算
4.1.1 标幺值计算
（1）发电机G 电抗标幺值*
G X 可利用公式*
G X =0.129N
B S S 求得
例如发电机1G 的电抗标幺值=*1G X 0.129
N
B S S =0.12985
.0100
100?
=0.110
同理可求得发电机2G ﹑3G 的电抗标幺值，见表格3所示。 （2）变压器T 电抗标幺值*T X 可利用公式*T X =
N
B
K
S S U
100
%求得
例如变压器1T 的电抗标幺值=
*1T X 100.0125
100100
5.12100
%=?
=
N
B
K
S S U
同理可求得变压器2T ﹑3T ﹑4T ﹑5T ﹑6T ﹑7T 电抗标幺值，见表格3所示。 （3）线路L 正序电抗标幺值*
1l X 可利用公式*
1l X =2
4.0B
B U S l ?
?求得
例如线路SC 的正序电抗标幺值*
1SC X =166.0115
100
524.04.02
2
=?
?=?
?B
B S
C U S l
同理可求得线路AB ﹑BC ﹑CA 的正序电抗标幺值，见表格3所示。 （4）线路L 零序电抗标幺值可利用公式*
0l X =2
2.1B
B U S l ?
?求得
例如线路SC 的零序电抗标幺值*
0SC X =498.0115
100522.12.12
2
=?
?=?
?B
B S
C U S l
同理可求得线路AB ﹑BC ﹑CA 的正序电抗标幺值，见表格3所示。
表3 发电机变压器线路阻抗值表
4.2相间距离保护
4.2.1距离保护整定原则
（1）距离Ι段的整定计算
①动作阻抗按躲本线路末端接地故障整定为
?
set rel L Z K Z I
= (4.1)
式中 r e l
K I ——可靠系数，一般取0.8~0.85; L Z ——本线路的正序阻抗 ②动作时间 0t s I =
（2）距离Ⅱ段的整定计算
①动作阻抗按与相邻变压器T6的快速保护相配合整定为
.m in ()set rel L b T Z K Z K Z II
II
=+
(4.2)
式中 rel K II
——可靠系数，考虑变压器阻抗误差较大，一般取0.7~0.75
.m i n
b K ——最小分支系数 ②灵敏度校验
距离保护Ⅱ段，应能保护线路全长，本线路末端短路时应有足够的灵敏度。考虑各种误差因素，要求灵敏系数应满足
1.25set sen L
Z K Z II
=
≥ (4.3)
③动作时间的整定
距离保护Ⅱ段的动作时间，应比与之配合的相邻元件保护动作时间大一个时间级差t ?。
t
t t
II
I
=+? (4.4)
（3）距离Ⅲ段的整定计算
① 考虑到电动机子启动的情况下，保护Ⅲ段必须立即返回的要求，采用全阻抗特性，则整定值为
.m in 1set L rel ss re
Z Z K K K
III
=
(4.5)
式中 rel K ——可靠系数，一般取1.2~1.25； ss K ——电动机自启动系数，取1.5； re K ——阻抗测量元件的返回系数，取1.15；
.m i n
L Z ——最小负荷阻抗，一般.m in .m ax
0.9N L L U Z I =。
②灵敏度校验。
距离保护的Ⅲ段既作为本线路Ι、Ⅱ段保护的近后备，又作为相邻下级设备的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。
作为近后备时，按本线路末端短路校验，计算式为
5.1)
cos(1)(>ψ-ψ=
I I I
L SC set
sen Z Z K 近 （4.6）
作为远后备时，按相邻设备末端短路校验，计算式为
2.1)c o s ()(1m a x (>ψ-ψ+=
?I I I
L next
b SC set
sen Z K Z Z K 远） （4.7）
式中 next Z ——相邻设备的阻抗； .m a x b K ——分支系数最大值。 ③动作时限
x
t
t t
III
=+? （4.8）
式中 x t —与本保护配合的相邻元件保护段（x 为Ⅰ或Ⅱ段）最大的动作时间。 （4）转换成二次值
TV
TA set set n n Z Z ?
=12 （4.9）
4.2.2 S 侧距离保护整定
4.2.2.1 S 侧距离Ⅰ段整定
（1）动作阻抗
距离Ι段动作阻抗按躲本线路末端接地故障整定，根据式（4.1）可得距离Ι段动作阻抗一次值为16.85Ω，根据式（4.9）可得距离Ι段动作阻抗二次值为13.42Ω。 （2）动作时间
距离Ι段动作时限为0s
4.2.2 1.1S 侧距离Ⅱ段整定
（1）动作阻抗
距离Ⅱ段分别与下一级线路CA Ⅰ段、线路BC Ⅰ段和变压器6T ﹑7T 配合，并取三者较小者作为Ⅱ段整定阻抗，由于校验灵敏系数不满足，故该与下线路CA Ⅱ段配合，校验灵敏系数满足，得距离Ⅱ段动作阻抗一次值为46.31Ω，根据式（4.9）可得距离Ⅱ段动作阻抗二次值为33.34Ω。 （2）动作时间
距离Ι段动作时限为1s
4.2.2.1.2S 侧距离Ⅲ段整定
（1）动作阻抗
距离Ⅲ段动作阻抗按躲开最小的负荷阻抗min ?L Z 整定，根据式（4.5）可得距离Ⅲ段动作阻抗一次值为69.11Ω，根据式（4.9）可得距离Ⅲ段动作阻抗二次值为49.75Ω。
（2）动作时间
距离Ι段动作时限为2.5s
4.2.2.2 C侧距离保护整定
由于C侧没有下一级线路，故只需整定Ⅰ段和Ⅲ段。
4.2.2.2.1 C侧距离Ⅰ段整定
(1）动作阻抗
距离Ι段动作阻抗按躲本线路末端接地故障整定，根据式（4.1）可得距离Ι段动作阻抗一次值为17.680Ω，根据式（4.9）可得距离Ι段动作阻抗二次值为12.858Ω。（2）动作时间
距离Ι段动作时限为0s
4.2.2.2.2 C侧距离Ⅲ段整定
（1）动作阻抗
距离Ⅲ段动作阻抗按躲开最小的负荷阻抗
Z整定，根据式（4.5）可得距离Ⅲ
L
min
段动作阻抗一次值为49.155Ω，根据式（4.9）可得距离Ⅲ段动作阻抗二次值为35.749Ω。
（2）动作时限
距离Ⅲ段动作时限为1s
表4 相间距离保护整定值表
4.3零序保护
4.3.1整定原则
1）零序电流保护Ι段的整定计算
① 动作电流按躲过区外接地短路的最大三倍零序电流整定位
?
0.0.max 3set rel I K I = (1.9)
式中 rel K ——可靠系数，取值不小于1.3；
0.m ax 3I ——区外接地短路的最大三倍零序电流，对于单回线一般取本线路末端接地短路时的最大三倍零序电流。必须考虑正序等值阻抗和零序等值阻抗的比值，当
10Z Z ∑∑≥时取单相接地电流，10Z Z ∑∑≤时取两相接地短路的电流；
② 保护范围
零序电流Ι段的保护范围应不小于线路全长的15%~20%。 ③ 动作时间
零序电流Ι段的动作时间为保护装置的固有动作时限。
2) 零序电流保护Ⅱ段的整定计算
. ①动作电流 按本线路末端接地短路时有足够灵敏度整定，即
??
0.m in 0.3set sen
I I K =
(1.10)
式中 0.m in 3I ——相邻线路末端接地故障的最小零序电流；
sen K ——灵敏系数，取值不小于1.3。
②动作时间
在相邻保护动作时限的基础上高一个时间级t ?（0.5s ）。
4.3.2 S 侧零序电流保护整定
4.3.2.1 S 侧零序电流Ⅰ段整定
（1）动作电流
零序电流Ⅰ段的动作电流应该躲过被保护线路末端发生单相或两相
接地短路时流过本线路的最大零序电流，可得零序电流Ⅰ段的动作电流一次值为5616.94A ，可得零序电流Ⅰ段的动作电流二次值为7.018A 。 （2）动作时限
零序电流Ⅰ段的动作时限为0s
4.3.2.2 S侧零序电流Ⅱ段整定
(1)动作电流
零序电流Ⅱ段保护区不超出相邻线路零序电流Ⅰ段保护区，可得零序电流Ⅱ段的动作电流一次值为1856.4A,可得零序电流Ⅱ段的动作电流二次值为2.30A。
(2)动作时限
零序电流Ⅱ段的动作时限为0.5s
4.3.2.3 S侧零序电流Ⅲ整定
(1)动作电流
零序电流Ⅲ段可得零序电流Ⅲ段的动作电流一次值为329.8A，可得零序电流Ⅲ段的动作电流二次值为0.412A。
(2)动作时限
零序电流Ⅲ段的动作时限为2.5s
4.3.3 C侧零序电流保护整定
由于C侧没有下一级线路，故只需整定Ⅰ段和Ⅲ段。
4.3.1 C侧零序电流Ⅰ段整定
(1）动作电流
零序电流Ⅰ段的动作电流应该躲过被保护线路末端发生单相或两相接地短路时流过本线路的最大零序电流，可得零序电流Ⅰ段的动作电流一次值为5238.7A，可得零序电流Ⅰ段的动作电流二次值为6.548A。
（2）动作时间
零序电流Ι段动作时限为0s
4.3.2 C侧距离Ⅲ段整定
（1）动作电流
零序电流Ⅲ段可得零序电流Ⅲ段的动作电流一次值为269.55A，根据式（4.6)可得零序电流Ⅲ段的动作电流二次值为0.336A。
（2）动作时限
零序电流Ⅲ段动作时限为1s
表5 零序保护电流整定值表
5小结
本设计中为110kV输电线路及变压器组T1选择合理的保护方式，110k输电线路采用了反应相间故障的距离保护整定计算和反应接地故障的零序保护整定计算，本方案整定线路SC段。对于被保护线路保护方式的选择分相间短路时线路的距离保护，和接地短路时线路的接地零序保护。
距离保护是利用短路时的电压，电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。一般分三段整定，其中I段可以保护全线路的80%~85%，按躲过本线路末端故障时测量阻抗，其动作时间为0S，可以做到速断，II段可以和相邻线路保护配合，也可以和相邻变压器配合，既与相邻线路的距离I段配合，若灵敏度不满足则与相邻线路保护II段配合，也按躲过相邻变压器低压侧故障时整定，动作时间一般为0.5S~1.0S通常能灵敏而快速切除全线路范围内的故障。由I段和II段构成线路的主保护，III段按躲过最小负荷阻抗整定，动作时间
一般在2S以上，作为后备保护段。
利用短路时的电压，电流的变化特征，通过测量故障阻抗来确定故障所处的范围，保护区稳定，灵敏度高，动作情况受到电网运行方式变化的影响小，能在多侧电源的高压及超高压复杂电力系统中应用。对于电流，电压保护来说，距离保护的构成，接线和算法都比较复杂，装置自身的可靠性稍差。
零序电流保护反应中性点接地系统中发生接地故障短路时的零序电流分量，零序电流保护接于电流互感器的零序滤过器，通常有三段组成，I段按躲开下段线路出口处
单项接地故障时可能出现的最大零序电流I o
3max来整定，其保护范围不小于线路全长的15%~20%，动作时限为保护装置的固有动作时限。II段按与相邻线路零序保护配合，既与相邻线路零序电流保护的I段配合整定，若为单项接地时，灵敏度校验应按照两相接地短路时计算，若不满足，可按与相邻线路零序电流保护II段配合整定。动作时间不应超过1.5S，III段躲过本线末端相间短路时最大不平衡电流I unb max.，与相邻线路首端最大两相短路电流来整定，灵敏度按照相邻元件末端接地短路时，流过本保护的最小零序电流来校验。
零序电流保护直接受系统运行方式变化的影响很小。此外，由于线路零序阻抗远较正序阻抗大，故线路始端与末端短路时，零序电流变化显著，曲线较陡，因此零序一段保护范围较大，也较稳定，零序二段保护的灵敏系数也易于满足要求。方向性零序保护没有电压死区。
课程设计使所学课程的知识进行强化，提高了分析问题和解决问题的能力，拉近课堂与工程设计的距离，掌握了对电力系统各元件配置相应的保护和对线路的整定。并且进行设计技能、计算绘图及编写说明书的初步训练。能按课程设计任务书要求独立完成设计。
6 参考文献
1]刘万顺.电力系统暂态分析.北京：中国电力出版社,2006。
2]崔家佩等.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算.北京：水利电力出版社，1995。
3]李斌.隆贤林. 电力系统继电保护及自动装置. 北京：中国水利水电出版社，2007。
4]许建安 .继电保护整定计算.北京：中国水利水电出版社， 2001。
5]马永翔 .电力系统继电保护.重庆大学出版社，2007。
6]东北电力设计院.继电保护和安全自动装置技术规程DL400-91.电力版社，1991。
7]西北电力设计院.电力工程电气设计手册（二）.北京：水利电力出社，1990。
计算书
1参数的计算
1．1发电机阻抗计算
?
cos "
"
*"
P
X X X S
S
S B
d
N
B d
d == =0.129×100/50/0.8=0.110
1.2变压器阻抗计算
对变压器%5.10,125,100,321===U S S T T T d N B MVA MVA
100
%32*
1K
T T T U
X X X =
==*
*
N
B
S S =
100
.0125
1001005.10=
080.0100.08.0)
0(=?=*X
变压器阻抗有名值：
Ω==?
===225.1325.132*1.02
*
1321B
B
T T T T S U X X X X
对变压器T
T
5
,
4而言：
%5.10,5.31,100===U S S d N B MVA MVA S
S U
X
X
N
B
d
T T ??=
=
**100(%)5
4
=0.3333
2666.03333.08.0)
0(4)
0(5=?==
**X
X
T T
变压器阻抗有名值：
Ω==?
==03.4425.132*333.02
*
454B
B
T T T S U X X X
对变压器76T T 而言：
继电保护定值整定计算公式大全 1、负荷计算（移变选择）： cos de N ca wm k P S ?∑= （4-1） 式中 S ca --一组用电设备的计算负荷，kVA ； ∑P N --具有相同需用系数K de 的一组用电设备额定功率之和，kW 。 综采工作面用电设备的需用系数K de 可按下式计算 N de P P k ∑+=max 6 .04.0 （4-2） 式中 P max --最大一台电动机额定功率，kW ； wm ?cos --一组用电设备的加权平均功率因数 2、高压电缆选择： （1）向一台移动变电站供电时，取变电站一次侧额定电流，即 N N N ca U S I I 13 1310?= = （4-13） 式中 N S —移动变电站额定容量，kV ?A ； N U 1—移动变电站一次侧额定电压，V ； N I 1—移动变电站一次侧额定电流，A 。 （2）向两台移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为两台移动变电站一次侧额定电流之和，即 3 1112ca N N I I I =+= （4-14） （3）向3台及以上移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为 3 ca I = （4-15） 式中 ca I —最大长时负荷电流，A ； N P ∑—由移动变电站供电的各用电设备额定容量总和，kW ；
N U —移动变电站一次侧额定电压，V ； sc K —变压器的变比； wm ?cos 、η wm —加权平均功率因数和加权平均效率。 （4）对向单台或两台高压电动机供电的电缆，一般取电动机的额定电流之和；对向一个采区供电的电缆，应取采区最大电流；而对并列运行的电缆线路，则应按一路故障情况加以考虑。 3、 低压电缆主芯线截面的选择 1）按长时最大工作电流选择电缆主截面 （1）流过电缆的实际工作电流计算 ① 支线。所谓支线是指1条电缆控制1台电动机。流过电缆的长时最大工作电流即为电动机的额定电流。 N N N N N ca U P I I η?cos 3103?= = （4-19） 式中 ca I —长时最大工作电流，A ； N I —电动机的额定电流，A ； N U —电动机的额定电压，V ； N P —电动机的额定功率，kW ； N ?cos —电动机功率因数； N η—电动机的额定效率。 ② 干线。干线是指控制2台及以上电动机的总电缆。 向2台电动机供电时，长时最大工作电流ca I ，取2台电动机额定电流之和，即 21N N ca I I I += （4-20） 向三台及以上电动机供电的电缆，长时最大工作电流ca I ，用下式计算 wm N N de ca U P K I ?cos 3103?∑= （4-21） 式中 ca I —干线电缆长时最大工作电流，A ； N P ∑—由干线所带电动机额定功率之和，kW ； N U —额定电压，V ；
第1章绪论 电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。因此，继电保护技术得天独厚，在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段：继电保护的萌芽期、晶体管继电保护、集成运算放大器的集成电路保护和计算机继电保护。继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的发展。 随着计算机硬件的迅速发展，微机保护硬件也在不断发展。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护。 继电保护的原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信号量，当突变量到达一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性，速动性，灵敏性，可靠性。 这次课程设计以最常见的110KV电网线路保护设计为例进行分析设计，要求对整个电力系统及其自动化专业方面的课程有综合的了解。特别是对继电保护、电力系统、电路、发电厂的电气部分有一定的研究。重点进行了电路的化简，短路电流的求法，继电保护中电流保护、距离保护的具体计算。 1.1 继电保护 电力系统的运行中最常见也是最危险的故障是发生各种形式的各种短路。发生短路时可能会产生以下后果： 1、电力系统电压大幅度下降，广大用户负荷的正常工作遭到破坏。 2、故障处有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。 3、电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，使设备的寿命减少，甚至遭到破坏。 4、破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解。 因此在电力系统中要求采取各种措施消除或减少发生事故的可能性，一旦发生故障，必须迅速而有选择性的切除故障，且切除故障的时间常常要求在很短的时间内（十分之几或百分之几秒）。实践证明只有在每个元件上装设保护装置才有可能完成这个要求，而这种装置在目前使用的大多数是由单个继电器或继电器及其附属设备的组合构成的，因此称为继电保护装置，它能够反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状
继电保护科学和技术是随电力系统的发展而发展起来的。电力系统发生短路是不可避免的，为避免发电机被烧坏发明了断开短路的设备，保护发电机。由于电力系统的发展，熔断器已不能满足选择性和快速性的要求，于1890年后出现了直接装于断路器上反应一次电流的电磁型过电流继电器。19世纪初，继电器才广泛用于电力系统保护，被认为是继电保护技术发展的开端。1901年出线了感应型过电流继电器。1908年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理。1910年方向性电流保护开始应用，并出现了将电流与电压相比较的保护原理。1920年后距离保护装置的出现。1927年前后，出现了利用高压输电线载波传送输电线路两端功率方向或电流相位的高频保护装置。1950稍后，提出了利用故障点产生的行波实现快速保护的设想。1975年前后诞生了行波保护装置。1980年左右工频突变量原理的保护被大量研究。1990年后该原理的保护装置被广泛应用。与此同时，继电保护装置经历了机电式保护装置、静态继电保护装置和数字式继电保护装置三个发展阶段。20世界50年代，出现了晶体管式继电保护装置。20世纪70年代，晶体管式保护在我国被大量采用。20世纪80年代后期，静态继电保护由晶体管式向集成电路式过度，成为静态继电保护的主要形式。20世纪60年代末，有了用小型计算机实现继电保护的设想。20世纪70年代后期，出现了性能比较完善的微机保护样机并投入系统试运行。80年代，微机保护在硬件结构和软件技术方面已趋成熟。进入90年代，微机保护以在我国大量应用。20世纪90年代后半期，继电保护技术与其他学科的交叉、渗透日益深入。为满足电网对继电保护提出的可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，充分发挥继电保护装置的效能，必须合理的选择保护的定值，以保持各保护之间的相互配合关系。做好电网继电保护定值的整定计算工作是保证电力系统安全运行的必要条件。 电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新活力。未来继电保护的发展趋势是向计算机化、网络化保护、控制、测量、数据通信一体化智能化发展。 随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。其发展将出现原理突破和应用革命，发展到一个新的水平。这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。
郑州煤炭工业（集团）有限责任公司( 函) 郑煤机电便字【2016】14号 关于下发井下供电系统继电保护整定方案 (试行)的通知 集团公司各直管矿井及区域公司： 为加强井下供电系统安全的管理，提高矿井供电的可靠性，必须认真做好供电系统继电保护整定工作。结合郑煤集团公司所属矿井的实际情况，按照电力行业的有关标准和要求，特制定《井下供电系统继电保护整定方案》（试行），请各单位根据井下供电系统继电保护整定方案，结合本单位的实际情况，认真进行供电系统继电保护整定计算，并按照计算结果整定。在实际执行中不断完善，有意见和建议的，及时与集团公司机电运输部联系。 机电运输部 二〇一六年二月二十九日 井下供电系统继电保护整定 方案（试行） 郑煤集团公司
前言 为提高煤矿井下供电继电保护运行水平，确保井下供电可靠性,指导供电管理人员对高低压保护整定工作，集团公司组织编写了《井下供电系统继电保护整定方案》（试行）。 《井下供电系统继电保护整定方案》共分为六章，第一章高低压短路电流计算，第二章井下高压开关具有的保护种类，第三章矿井高压开关短路、过载保护整定原则及方法，第四章井下供电高压电网漏电保护整定计算，第五章低压供电系统继电保护整定方案，第六章127伏供电系统整定计算方案。 由于煤矿继电保护技术水平不断提高，技术装备不断涌现，加之编写人员水平有限，编写内容难免有不当之处，敬请各单位在今后的实际工作中要针对新情况新问题不断总结和完善，对继电保护的整定计算方案提出改进意见和建议。 二〇一六年二月二十九日 目录 第一章高低压短路电流计算............................................................ 第一节整定计算的准备工作...................................................... 第二节短路计算假设与步骤...................................................... 第三节各元件电抗计算............................................................ 第四节短路电流的计算............................................................ 第五节高压电气设备选择......................................................... 第六节短路电流计算实例......................................................... 第二章高压配电装置所具有的保护种类 ............................................ 第一节过流保护装置............................................................... 第二节单相接地保护............................................................... 第三节其它保护种类...............................................................
电力系统继电保护配置原则 一、概述 电力系统是指由发电、送电、变电、配电和用电等各个环节（一次设备）所构成的有机整体，也包括相应的通信、继电保护（含安全自动装置）、调度自动化等设施（二次设备）。 电力系统安全运行是指运行中所有电力设备必须在不超过它们所允许的电流、电压、频率及时间限额内运行（强调充裕性）。不安全的后果可能导致电力设备的损坏，大面积停电。 2003年8月14日下午，美国纽约、底特律和克利夫兰以及加拿大多伦多、渥太华等城市均发生停电事故。事故原因俄亥俄州阿克伦城的第一能源公司的两根高压电线其中一根因树枝生长碰至线路后跳闸，另外一条线路因安全自动装置误动，导致第二条线路跳闸，最终导致各个子电网潮流不能平衡，最终系统解列。 可见，要保证电力的安全稳定运行，必须配置安全可靠的继电保护装置和安全自动装置。继电保护顾名思义在系统发生故障时及时隔离故障点保护一次设备，同时能够让电力系统继续安全稳定运行。 二、基本要求 继电保护配置方式要满足电力网结构和厂站的主接线的要求，并考虑电力网和厂站的运行方式的灵活性。所配置的继电保护装置应能满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。
1）要根据保护对象的故障特征来配置。 继电保护装置是通过提取保护对象表征其运行状况的故障量，来判断保护对象是否存在故障或异常工况并米取相应的措施的自动装置。用于继电保护状态判别的故障量，随被保护对象而异，也随电力系统周围条件而异。使用最普遍的工频电气量，而最基本的是通过电力元件的电流和所在母线的电压以及由这些量演绎出来的其它量，如功率、序相量、阻抗、频率等，从而构成电流保护、电压保护、方向保护、阻抗保护、差动保护等。 2）根据保护对象的电压等级和重要性。 不同电压等级的电网的保护配置要求不同。在高压电网中由于系统稳定对故障切除时间要求比较高，往往强调主保护，淡化后备保 护。220kV及以上设备要配置双重化的两套主保护。所谓主保护即设备发生故障时可以无延时跳闸，此外还要考虑断路器失灵保护。对电压等级低的系统则可以采用远后备的方式，在故障设备本身的保护装置无法正确动作时相邻设备的保护装置延时跳闸。 3）在满足安全可靠性的前提下要尽量简化二次回路。 继电保护系统是继电保护装置和二次回路构成的有机整体，缺一不可。二次回路虽然不是主体，但它在保证电力生产的安全，保证继电保护装置正确工作发挥重要的作用。但复杂的二次回路可能导致保护装置不能正确感受系统的实际工作状态而不正确动作。因此在选择保护装置是，在可能条件下尽量简化接线。 4）要注意相邻设备保护装置的死区问题
课程设计报告 课程名称电力系统继电保护 设计题目110kV线路距离保护的设计 设计时间2016-2017学年第一学期 专业年级电气134班 姓名王学成 学号 2013011983 提交时间 2016年12月19日 成绩 指导教师何自立许景辉 水利与建筑工程学院
第1章、概述 (2) 1.1距离保护配置 (2) 1.1.1主保护配置 (2) 1.1.2后备保护配置 (3) 1．2零序保护配置 (4) 1.2.1零序电流I段（速断）保护 (4) 1.2.2零序电流II段保护 (5) 第2章、系统分析 (5) 2.1故障分析 (5) 2.1.1故障引起原因 (5) 2.1.2故障状态及其危害 (5) 2.1.3 短路简介及类别 (6) 2.2输电线路保护主要形式 (7) （1）电流保护 (7) （2）低电压保护 (7) （3）距离保护 (7) （4）差动保护 (7) 2.3对该系统的具体分析 (8) 2.3.1对距离保护的分析 (8) 2.3.2对零序保护的分析 (8) 2.4整定计算 (8) 2.4.1距离保护的整定计算 (8) 2.4.2零序保护的整定计算 (14) 2.4.3结论 (20) 2.5原理图及动作分析 (20) 2.5.1原理图 (20) 2.5.2动作分析 (22) 第3章、总结 (22)
摘要 距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置，又称阻抗保护。当系统正常运行时，保护装置安装处的电压为系统的额定电压，电流为负载电流，而发生短路故障时，其电压降低、电流增大。因此，电压和电流的比值，在正常状态下和故障状态下是有很大变化的。由于线路阻抗和距离成正比，保护安装处的电压与电流之比反映了保护安装处到短路点的阻抗，也反映了保护安装处到短路点的距离。所以可按照距离的远近来确定保护装置的动作时间，这样就能有选择地切除故障。 本设计为输电线路的距离保护，简述了输电线路距离保护的原理具体整定方法和有关注意细节，对输电网络距离保护做了详细的描述，同时介绍了距离保护的接线方式及阻抗继电器的分类，分析了系统振荡系统时各发电机电势间的相角差随时间周期性变化和短路过渡电阻影响。最后通过MATLAB建模仿真分析本设计的合理性，及是否满足要求。 关键词：距离保护；整定计算；
三、分析计算题 3在图1所示网络中的AB 、BC 、BD 、DE 上均装设了三段式电流保护；保护均采用了三相完全星形接法；线路 AB 的最大负荷电流为200A ，负荷自启动系数 1.5ss K =， 1.25I rel K =， 1.15II rel K =， 1.2III rel K =，0.85re K =，0.5t s ?=； 变压器采用了无时限差动保护；其它参数如图所示。图中各电抗值均已归算至115kV 。试计算AB 线路各段保护的启动电流和动作时限，并校验II 、III 段的灵敏度。 X X 1s = 图1 系统接线图 图2系统接线图 3答：（1）短路电流计算。选取图 3中的1K 、2K 、3K 点作为计算点。 2 K 3 图3 三相短路计算结果如表1所示。 表1 三相短路计算结果 （2）电流保护I 段 (3).1 1.max 1.25 1.795 2.244(kA)I I set rel K I K I ==?，10()I t s = （3）电流保护II 段 (3).3 2.max 1.25 1.253 1.566(kA)I I set rel K I K I ==?，.1.3 1.15 1.566 1.801(kA)II II I set rel set I K I ==? 灵敏度校验：(2) (3)1.min 1.min 1.438(kA)K K I =，(2)1.min .1.1 1.4380.7981.801II K sen II set I K I ==，不满足要求。 与保护3的II 段相配合：保护3的II 段按可伸入变压器而不伸出变压器整定。 (3) .3 3.max 1.150.499 0.574(kA)II II set rel K I K I ==?，.1.3 1.150.574 0.660(kA)II II II set rel set I K I ==? 灵敏度校验：(2)1.min .1 .1 1.438 2.1790.660II K sen II set I K I ==，满足要求。
继电保护原理课程设计报告评语： 考勤（10） 守纪 （10） 设计过程 （40） 设计报告 （30） 小组答辩 （10） 总成绩 （100） 专业：电气工程及其自动化 班级：电气1004 姓名：王英帅 学号：201009341 指导教师：赵峰 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2013年7月18日
1 设计原始资料 1.1 具体题目 如下图所示网络，系统参数为： 3115/E =? kV ，G115X =Ω、G310X =Ω,160L =km ，340L =km ，B-C 50L =km ， C-D 30L =km ，D-E 20L =km ，线路阻抗0.4Ω/km ， I rel 1.2K =、III rel rel 1.15K K II ==,A 300I m ax C.-B =、C-D.max 200A I =、D-E.max 150A I =，SS 1.5K =，re 0.85K = G1 G3 98 4 51 2 3 A B C D E L1L3 1.2 要完成的任务 我要完成的是对保护5和保护3进行三段电流保护的整定设计，本次课程设计通过对线路的主保护和后备保护的整定计算来满足对各段电流及时间的要求。 2 设计的课题内容 2.1 设计规程 根据规程要求110kV 线路保护包括完整的三段相间距离保护、三段接地距离保护、三段零序方向过流保护和低频率保护，并配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能，跳合闸操作回路。在本次课程设计中涉及的是三段过流保护。其中，I 段、II 段可方向闭锁，从而保证了保护的选择性。 2.2 本设计保护配置 2.2.1 主保护配置 主保护：反映整个保护元件上的故障并能最短的延时有选择的切出故障的保护。在本设计中，I 段电流速断保护、II 段限时电流速断保护作为主保护。 2.2.2 后备保护配置
电厂继电保护整定计算管理系统 摘要:本文介绍、分析了电厂继电保护整定计算特点及现状,提出了针对电厂继电保护实际情况,基于面向对象技术、数据库技术和图形化界面的电厂继电保护整定管理的软件系统,提出了基于保护装置的整定方法,阐述了该系统的设计思想、功能以及主要特点。 关键词: 继电保护计算保护装置整定管理 1 引言 随着继电保护技术的飞速发展,微机保护的装置逐渐投入使用,由于生产厂家的不同、开发时间的先后,微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面,但基本原理及要达到的目的基本一致.发电厂继电保护的整定计算与定值管理是一项重要的基础技术工作,其内容繁杂、技术要求高,现阶段的手工整定计算和人工管理远远不能满足电力安全生产的要求。电力系统继电保护的计算机整定计算已发展得相当成熟,定值管理也逐步数据库化。 目前,整定计算软件普遍采用的方法是整定原则程序法,就是根据应用要求归纳总结所有可能涉及到的整定原则,再按照这些整定原则进行编程实现。因此,本文介绍一种采用面向对象技术和数据库技术,基于保护装置整定的继电保护计算及管理软件。该软件结合了保护装置的不同特点,实现了保护定值与保护装置的统一,具有较强的通用性和实用性,提高了电力系统继电保护运行管理水平。 2 系统核心思想介绍 2.1基于保护装置的整定计算 实际上,根据保护原理整定得到的定值还往往不是保护装置的定值,只是整定工作的一个环节,或者说只是所需定值的一部分,而整定计算的最终目的是得到保护装置所需的全部的、直接用于输入装置的定值,所以采用面向保护装置整定的思想是完整的解决方案,更接近于整定工作的本质需求。 面向保护装置整定的基本思想是:首先选定某一保护装置或添加一种新的保护装置,设置该保护装置的类型(线路保护、变压器保护、母线保护),并选定该保护装置所包含的功能(如:变压器差动保护、变压器后备保护、瓦斯保护…),软件针对用户定制好的保护装置自动进行整定,得到默认定值单模板下的定值单;用户可以根据需要,修改定值单模板,定制个性化模板;也可以导入以前使用的word格式或excel格式的定值单模板,稍加修改即可。 随着发电系统的发展,继电保护新装置的发展速度很快,保护装置生产厂家多、品种繁。特别是进入微机保护时代后,同一电压等级同一元件的保护装置整定的定值项目不统一,不同厂家的不同电压等级、不同元件的保护装置定值项目
第一部分：整定计算准备工作 一、收集电站有关一、二次设备资料。如一次主接线图，一次设备参数（必 须是厂家实测参数或铭牌参数）；二次回路设计，继电保护配置及原理接线图，LH、YH变比等。 二、收集相关继电保护技术说明书等厂家资料。 三、准备计算中的指导性资料。如电力系统继电保护规程汇编（第二版）、专 业规章制度；电力工程设计手册及参数书等。 第二部分：短路电流的计算 为给保护定值的整定提供依据，需对系统各种类型的短路电流及短路电压进行计算。另外，为校核保护的动作灵敏度及主保护与后备保护的配合，也需要计算系统的短路故障电流。 一、短路电流的计算步骤： 1、阻抗换算及绘制出计算系统的阻抗图。 通常在计算的系统中，包含有发电机、变压器、输电线路等元件，变压器各侧的电压等级不同。为简化计算，在实际计算过程中采用标幺值进行。 在采用标幺值进行计算之前，尚需选择基准值，将各元件的阻抗换算成相对某一基准值下的标幺值，再将各元件的标幺阻抗按实际的主接线方式连接起来，绘制出相应的标幺阻抗图。 2、简化标幺阻抗图。 为计算流经故障点的短路电流，首先需将各支路进行串、并联简化及D、Y换算，最终得到一个只有一个等效电源及一个等效阻抗的等效电路。 3、求出总短路电流。 根据简化的标幺阻抗图，计算总短路电流。计算方法有以下两种，即查图法和对称分量法。 （1）查图法计算短路电流：首先求出发电机对短路点的计算电抗，然后根据计算电抗及运行曲线图查出某一时刻的短路电流。所谓运行曲线图是标征短路电流与计算电抗及经历时间关系的曲线图。 （2）用对称分量法计算短路电流：首先根据不对称故障的类型，绘制出与故障相对应的各序量网路图，然后根据序量图计算出各短路序量电流，最后求出流经故障点的短路电流。 4、求出各支路的短路电流，并换算成有名值。 求出的电流为标幺值电流，可按下式换算成有名值电流。 I=I*×S B/√3U B 式中：I—有名值电流单位为安培 I*—标幺值电流 —基准容量； S B —该电压等级下的基准电压。 U B
前言 《电力系统继电保护》作为电气工程及其自动化专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计等几个主要部分。在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，本专业特安排了本次课程设计。电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。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置的。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过此次线路保护的设计可以巩固我们本学期所学的《电力系统继电保护》这一课程的理论知识，能提高我们提出问题、思考问题、解决问题的能力。
1 所做设计要求 电网接线图 × × × ×cosφ=0.85X〃＝0.129 X〃＝0.132 cosφ=0.85cosφ=0.8cosφ=0.8cosφ=0.8 图示110kV 单电源环形网络：（将AB 线路长度改为45km,CD 长度改为20km ） （1)所有变压器和母线装有纵联差动保护，变压器均为Ｙn ，d11接线； （2）发电厂的最大发电容量为（2×25+50）ＭＷ，最小发电容量为2×25ＭＷ； （3）网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行； （4）允许的最大故障切除时间为； （5)线路AC 、BC 、AB 、CD 的最大负荷电流分别为250、150、230和140Ａ，负荷自起动系数5.1 ss K ；
发电厂继电保护整定计算原则及整定方法探析 发表时间：2019-01-08T17:12:28.043Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：付树强 [导读] 摘要：随着电力系统的快速发展和全国联网的形成，大型发电机组在电力系统中的作用越来越重要，同时对大型发电机组继电保护的要求也越来越高，大型发电机组继电保护正确、合理的整定计算是提高其应用水平和保证其正确动作的关键和重要环节。 （国家能源集团国神河曲发电有限公司山西河曲 036500） 摘要：随着电力系统的快速发展和全国联网的形成，大型发电机组在电力系统中的作用越来越重要，同时对大型发电机组继电保护的要求也越来越高，大型发电机组继电保护正确、合理的整定计算是提高其应用水平和保证其正确动作的关键和重要环节。由于继电保护整定计算是一项系统性工程，本文将简要论述发电厂继电保护整定计算的特点、基本思想及方法，全面总结河曲电厂一、二期工程电气继电保护整定计算工作取得的经验和存在的问题，并结合河曲电厂继电保护整定计算工作实践进行了专题论述。 关键词：继电保护；整定计算 1 正确的电厂继电保护整定计算工作的必要性 继电保护是电力系统不可分割的一部分，是构成电力系统安全稳定运行的主要防线之一，为此继电保护必须满足“可靠性、选择性、灵敏性、速动性”四个基本要求，除了“可靠性”要依赖继电保护装置本身之外，“选择性、灵敏性、速动性”均取决于保护的定值是否正确、合理，因此做好电厂继电保护定值的整定计算工作是保证电厂安全运行、保证设备安全的必要条件。 2 电厂继电保护整定计算工作与电网整定计算工作的比较及其自身的特点 电力系统由发电、输变电、用电三个环节构成，也可简单地分为电厂和电网。相应地，根据应用对象继电保护也分为电网保护（线路保护）和电厂保护（元件保护）。 发电厂继电保护整定计算是继电保护工作重要组成部分，通常高压母线、主变零序及以外设备的继电保护整定计算属系统部分；高压母线以内设备的继电保护整定计算属电厂部分。两者间有共同之处，都应严格遵循继电保护选择性、速动性、灵敏性、安全可靠性要求的原则。两者间更多的是要相互配合并构成统一的整体，主要围绕着发电厂的发电机、主变压器及厂用系统、自动装置等电气设备元件继电保护（自动装置）的整定计算。本质上讲，电网保护和电厂保护的定值整定计算是相同的，首先研究保护对象发生故障后出现的特征量的变化规律，设计一种自动装置——继电保护，反映该特征量，当特征量达到预定的定值，装置自动动作于断路器切除故障对象。而为了保证继电保护的每一次动作严格地满足选择性、灵敏性、速动性的要求，每种保护的定值需遵循一定的原则进行计算，即整定原则。但是由于保护对象的差别，电厂保护和电网保护在形式上有明显的不同，相对于电网保护种类少、整定原则较规范而言，电厂保护具有明显的特点。 数量多——完整的发电机保护数量多达20种以上种类杂——除了反映工频量的保护外，还有反映非工频量的保护、反映非电量的保护主保护以差动保护为主——差动保护本身具有选择性好、灵敏度高的优点，由于电厂各电气元件两侧电气量易于获得，差动保护在电厂得到广泛应用。 厂用电保护配合复杂——厂用电接线复杂，保护之间的配合难以满足要求；而且大型电动机的自启动电流对保护整定的影响更加严重。 3 电厂继电保护整定计算工作基本思想和基本方法 电厂继电保护整定计算工作的任务就是对各种短路故障和不正常工况进行模拟计算和分析，结合保护装置原理和被保护设备电气特性，为电厂各种继电保护装置给出整定值，使保护装置能满足一次设备和系统的安全运行要求。下面结合河曲电厂一、二期工程继电保护整定计算的工作实际，将基本的整定计算步骤简要介绍如下： 首先需要掌握发电厂主电气系统、厂用系统及所有电气设备情况并建立资料档案，绘制标有主要电气设备参数和电流互感器TA、电压互感器TV变比和等级（5P、10P或TP）的主系统接线图。绘制标有主要电气设备参数和TA、TV变比的高、低压厂用系统接线图。收集全厂电气设备所有电气参数，按发电机、主变压器、高压厂用变压器、低压厂用变压器、电抗器、高压电动机、低压电动机等电气设备分门别类建立参数表。收集全厂电气设备继电保护用TA、TV的型号变比、容量、饱和倍数、准确等级、二次回路的最大负载，建立TA、TV参数表。掌握发电厂内所有高、低压电动机在生产过程中机械负荷的性质（过负荷可能性、重要性），并分类立表。收集并掌握主设备及厂用设备继电保护配置图。收集并掌握主设备和厂用设备继电保护原理展开图与操作控制回路展开图、厂用系统程控联锁图等。收集并掌握主设备及厂用设备与汽轮机、锅炉、电气保护有关的联锁图。收集并掌握主设备及厂用设备继电保护及自动装置的技术说明书、使用说明书及调度下发的最新系统阻抗。 第二步是绘制全厂电气设备等效阻抗图。计算全厂所有主设备、厂用设备的等效标么阻抗并建表。绘制标么阻抗的等效电路图。绘制并归算至各级母线的电源等综合阻抗图（图中标有等效计算阻抗）。绘制并计算不对称短路电流用的正、负、零序阻抗及各序综合阻抗图。 第三步与所在部门（调度部门、值长组、电气运行）确定各种可能的运行方式。根据运行方式确定河曲电厂为大方式选择为系统最大，四台机组运行，厂用电由高厂变供电；小方式选择为系统最小，三台机全停，厂用电由启备变供电。 第四步是进行短路故障计算，编制短路电流计算书。短路电流计算是整定计算工作的重要内容，短路计算的结果是整定定值、保证上下级配合和校验灵敏度的重要参数。短路计算一般采用基于标么值的运算曲线法，通过人工计算得到各个故障点的短路电流，在条件允许时可以借助成熟的整定计算软件进行计算，最后将两种方法得到的计算结果进行比较验证已确保短路电流计算结果的准确性从而得到各个故障点的实际短路电流。 第五步是保护定值的整定，编制定值整定计算书及保护定值通知单。整定计算顺序。计算时可先由400V低压厂用电气设备的整定计算开始，然后逐级从低压厂用变压器、高压电动机、高压厂用变压器向电源侧计算，最后整定计算主设备中发电机变压器组的保护；也可首先计算主设备中发电机变压器组的保护，然后计算厂用系统的继电保护，最后修正主设备的后备保护整定值，并完善整套定方案。 4 河曲电厂继电保护整定计算工作取得的经验 继电保护整定计算工作不只是一项单纯的计算工作，而实际上是一项复杂的系统工程。在整定计算过程中不断积累经验，灵活运用一定的整定技巧，对提高整定计算工作效率和保证计算结果准确都具有重要意义。下面简要介绍一下河曲电厂继电保护整定计算工作中积累
10kV系统继电保护整定计算与配合实例 系统情况： 两路10kV电源进线，一用一备，负荷出线6路，4台630kW电动机，2台630kVA变压器，所以采用单母线分段，两段负荷分布完全一样，右边部分没画出，右边变压器与一台电动机为备用。 有关数据：最大运行方式下10kV母线三相短路电流为I31=5000A，最小运行方式下10kV母线三相短路电流为I32=4000A，变压器低压母线三相短路反应到高压侧Id为467A。 一、电动机保护整定计算 选用GL型继电器做电动机过负荷与速断保护 1、过负荷保护 Idzj=Kjx*Kk*Ied/(Kf*Ki)=4.03A 取4A 选GL12/5型动作时限的确定：根据计算，2倍动作电流动作时间为,查曲线10倍动作时间为10S 2、电流速断保护 Idzj=Kjx*Kk*Kq*Ied/Ki=24A 瞬动倍数为24/4=6倍 3、灵敏度校验 由于电机配出电缆较短，50米以内，这里用10kV母线最小三相短路电流代替电机端子三相短路电流. Km=(24X15)=>2 二、变压器保护整定计算 1、过电流保护 Idzj=Kjx*Kk*Kgh*Ie/(Kf*Ki)=8.4A 取9A 选GL11/10型动作时限取灵敏度为Km=(20X9)=> 2、电流速断保护 Idzj=Kjx*Kk*Id/Ki=20=35A 35/9=,取4倍灵敏度为Km=(180X4)=>2 3、单相接地保护 三、母联断路器保护整定计算
采用GL型继电器，取消瞬时保护，过电流保护按躲过任一母线的最大负荷电流整定。 Idzj=Kjx*Kk*Ifh/(Kh*Ki)=*30)=6.2A 取7A与下级过流保护(电动机)配合：电机速断一次动作电流360A，动作时间10S，则母联过流与此配合，360/210=倍,动作时间为(电机瞬动6倍时限)+=,在GL12型曲线查得为5S曲线(10倍)。所以选择GL12/10型继电器。 灵敏度校验:Km1=(7X30)=>1.5 Km2=(7X30)=> 四、电源进线断路器的保护整定计算 如果采用反时限，瞬动部分无法配合，所以选用定时限。 1、过电流保护 按照线路过电流保护公式整定Idzj=Kjx*Kk*Igh/(Kh*Ki)=12.36A,取12.5A动作时限的确定:与母联过流保护配合。定时限一次动作电流500A,为母联反时限动作电流倍,定时限动作时限要比反时限此倍数下的动作时间大,查反时限曲线倍时t=,所以定时限动作时限为。选DL-11/20型与DS时间继电器构成保护。 灵敏度校验:Km1==> 2、带时限速断保护 与相邻元件速断保护配合
目录 电力系统继电保护课程设计任务书 (1) 一、设计目的 (1) 二、课题选择 (1) 三、设计任务 (1) 四、整定计算 (1) 五、参考文献 (2) 输电线路三段式电流保护设计 (3) 一、摘要 (3) 二、继电保护基本任务 (3) 三、继电保护装置构成 (4) 四、继电保护装置的基本要求 (4) 五、三段式电流保护原理及接线图 (6) 六、继电保护设计 (7) 1.确定保护3在最大、最小运行方式下的等值电抗 (7) 2.相间短路的最大、最小短路电流的计算 (8) 3.整定保护1、2、3的最小保护范围计算 (8) 4.整定保护2、3的限时电流速断保护定值，并校验灵敏度 (9) 5.保护1、2、3的动作时限计算 (11) 参考文献： (12)
电力系统继电保护课程设计任务书 一、设计目的 1、巩固和加深对电力系统继电保护课程基础理论的理解。 2、对课程中某些章节的内容进行深入研究。 3、学习工程设计的基本方法。 4、学习设计型论文的写作方法。 二、课题选择 输电线路三段式电流保护设计 三、设计任务 1、设计要求 熟悉电力系统继电保护、电力系统分析等相关课程知识。 2、原理接线图 四、整定计算 ,20,3/1151Ω==G X kV E φ
,10,1032Ω=Ω=G G X X L1=L2=60km ,L3=40km, LB-C=30km,LC-D=30km, LD-E=20km,线路阻抗0.4Ω/km, 2.1=I rel K ,=∏rel K 15.1=I ∏rel K , 最大负荷电流IB-C.Lmax=300A, IC-D.Lmax=200A, ID-E.Lmax=150A, 电动机自启动系数Kss=1.5，电流继电器返回系数Kre=0.85。 最大运行方式：三台发电机及线路L1、L2、L3同时投入运行；最小运行方式：G2、L2退出运行。 五、参考文献 [1] 谷水清．电力系统继电保护（第二版）[M]．北京：中国电力出版社，2013 [2] 贺家礼．电力系统继电保护[M]．北京：中国电力出版社，2004 [3] 能源部西北电力设计院．电力工程电气设计手册（电气二次部分）．北京： 中国电力出版社，1982 [4] 方大千．实用继电保护技术[M]．北京：人民邮电出版社，2003 [5] 崔家佩等．电力系统继电保护及安全自动装置整定计算[M]．北京：水利电 力出版社，1993 [6] 卓有乐．电力工程电气设计200例[M]．北京：中国电力出版社，2002 [7] 陈德树．计算机继电保护原理与技术[M]．北京：水利电力出版社，1992
矿井供电系统继电保护配置 与整定计算规范 1范围 本标准规定了矿井供电系统的线路、变压器、电动机的继电保护配置及定值整定计算的原则、方法和具体要求。 本标准适用于矿井供电系统的线路、变压器、电动机的继电保护运行整定。 本标准以微机型继电保护装置为主要对象，对于非微机型装置可参照执行。 2规范性引用文件及参考文献 2.1 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 《煤矿安全规程》国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局2011年版 《矿山电力设计规范》GB50070-2009 中华人民共和国住房和城乡建设部中华人民共和国国家质量监督检疫总局 《煤矿井下供配电设计规范》GB50417-2007 中华人民共和国建设部《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》原煤炭部煤生字[1998]第237号 《继电保护及安全自动装置技术规程》GB/T 14285—2006 中华人民共和国国家标准化委员会 《3-110kv电网继电保护装置运行整定规程》DL/T 584—2007 中华人民共和国国家发展和改革委员会 2.2参考文献 《煤矿电工手册》第二分册：矿井供电（上）（下）1999年2月第1版 3.术语与定义 3.1 进线开关：指变电所进线开关。 3.2 出线开关：指变电所馈出干线开关。 3.3 负荷开关：指直接控制电动机、变压器的高压开关。 3.4 母联开关：指变电所高压母线分段开关。 3.5 配合 电力系统中的保护互相之间应进行配合。根据配合的实际情况，通常可将之分为完全配合、不完全配合、完全不配合三类。 完全配合：指需要配合的两保护在保护范围和动作时间上均能配合，即满足
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
附录一 1、电网元件参数计算及负荷电流计算 1.1基准值选择 基准容量：MVA S B 100= 基准电压：V V V B k 115av == 基准电流：A V S I B B B k 502.03/== 基准电抗：Ω==25.1323/B B B I V Z 电压标幺值：05.1=E 1.2电网元件等值电抗计算 线路的正序电抗每公里均为0.4Ω/kM ；负序阻抗等于正序阻抗；零序阻抗为1.2Ω/kM ；线路阻抗角为80o。 表格2.1系统参数表
1.2.1输电线路等值电抗计算 （1）线路AB 等值电抗计算： 正序电抗：Ω=?=?=41534.0x 1AB AB L X 标幺值: 1059.025 .1324 1=== * B AB AB Z X X 零序阻抗：Ω=?=?=42532.1x 0.0AB AB L X 标幺值: 3176.025 .13242 .0.0=== * B AB AB Z X X （2）线路B C 等值电抗计算： 正序电抗：Ω=?=?=42064.0x 1BC BC L X 标幺值: 5181.025 .1324 2=== * B B C BC Z X X 零序阻抗：Ω=?=?=72062.1x 0.0BC BC L X 标幺值: 5444.025 .13272 .0.0=== * B B C BC Z X X （3）线路AC 等值电抗计算： 正序电抗：Ω=?=?=11.2284.0x 1AC AC L X 标幺值: 8470.025 .13211.2 ===* B A C AC Z X X 零序阻抗：Ω=?=?=33.6282.1x 0.0AC AC L X 标幺值: 2541.025 .13233.6 .0.0=== * B A C AC Z X X （4）线路CS 等值电抗计算： 正序电抗：Ω=?=?=20504.0x 1CS CS L X 标幺值: 1512.025 .13220 === * B CS CS Z X X 零序阻抗：Ω=?=?=60502.1x 0.0CS CS L X