精心整理
课程设计任务书
学生姓名：___________ 专业班级：_____________
指导教师：__________ 工作单位：____________
题目：线路距离保护的设计
初始条件：
原始数据：接线图如图所示，
参数说明：发电机、变压器的参数示于图中，线路正序阻抗为0.55Q/km,线路
长度示于图中，降压变电站变压器差动保护动作时限为Os,过流保护动作时间为1s. 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1.选择并整定1、3、4、5、8 9号保护装置；
2.绘制10km长线路（1DL与5DL所在线路）上保护的原理图；
3.编写设计说明书；
时间安排：
5月21日：领取任务书，分小组学习设计指导书及设计规程；
5月22日：分小组学习电流电压保护、距离保护工作原理和整定方法；
5月23-27日：决定保护整体设计方案；
5月28-29日：进行保护整定计算、设备选型及图纸绘制；
5月30日：对配置结果进行分析并调试修改配置及整定方法；
5月30日：撰写设计说明书；
5月30日：答辩。
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指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日
线路距离保护的设计
摘要
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。
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。
关键字：继电保护，电流保护，距离保护
1?系统初始条件 0
1.1............................................................................................................................... 主接线图0
1.2............................................................................................................................... 相关参数0
2.三段式电流保护整定计算 0
2.1.计算网络参数 0
2.2.最大短路电流计算和整定计算 (1)
...................................................... 错误！未定义书签。
（2）保护8QF的整定 (2)
...................................................... 错误！未定义书签。
（2）保护6QF的整定 (3)
...................................................... 错误！未定义书签。
（2）保护4QF的整定 (5)
...................................................... 错误！未定义书签。
3.距离保护整定计算 (5)
3.1计算网络参数 (5)
3.2整定值计算 (5)
321 8QF距离保护整定值计算 (5)
3.2.26QF的距离保护整定 (6)
3.2.34QF的距离保护整定 (6)
4.电网的保护装置和自动装置设计 (7)
4.1保护装置配置 (7)
4.2自动装置配置 (8)
4.3电流、电压互感器选择 (8)
5电压互感器二次回路断线闭锁装置 (10)
5.1闭锁装置作用 (10)
5.2闭锁装置设计 (11)
6.保护4接线图 (12)
6.14QF原理图 (12)
6.24QF接线图 (12)
6.34QF展开图 (13)
6.4 4QF屏幕布置图 (14)
总结 (14)
参考文献 (15)
1.系统初始条件
1.1.主接线图
下图为某电力系统主接线。该系统由某发电厂的三台发电机经三台升压变压器由
A母线与单侧电源环形网络相连，其电能通过电网送至B、C、D三个降压变电所给用
户供电。
12相关参数
(1)110KV网络的接线如图所示，部分参数如图中所示
(2)网络中个线路均采用带方向或不带方向的电流电压保护，所有变压器均采用纵差保护作为主保护，变压器均为丫，d11接线
⑶发电厂的最大发电容量为：2*90MW，最小容量为2*20MW
(4)网络的正常运行方式为发电厂发电容量最大且闭环运行
(5)110KV断路器均采用SW6-110型断路器；ta3的跳闸时间为0.07s
(6)线路AB、BC、AD和CD的最大负荷电流分别为230、150、230和140A;负荷自启动系数Kss=1.5
(7)各变电所引出线上后备保护的动作时间如图所示
(8)线路的正序电抗均为X1=0.4Q /km
(9)电压互感器的变比nTA=110000/100
2.三段式电流保护整定计算
2.1.计算网络参数
选取基准功率S B=100MVA和基准电压为V B=Vav
导线排列方式及线间距离的确定 一、导线的排列方式 导线和避雷针在杆塔上的位置称为导线在杆塔，上的排列方式。导线排列方式没有绝对固定，常见的有三种；垂直排列、水平排列和三角形排列。 1．垂直排列方式 垂直排列方式使用于双回路配电线路，两个回路的导线分别悬挂于杆塔两侧。这种排列结构紧凑，节省投资，但是杆塔较高，增加雷击机会，而上下层导线容易相互接近而发生相间闪落因此这种排列的运行可靠性较低，根据排列方式不同可分为：正六边形、伞形、倒伞形、平行形等2．水平排列方式水平排列有两种布置方式。一种是对于10KV和35KV配电线路中跨越杆、跨越直线杆等，应用两棵杆与横担组成门型结构，导线使用悬式绝缘子固定于横担上，杆顶可以设置两根避雷线。这种杆塔能承受较大的负载。3．三角形排列 三角形排列方式常有3 种布置方法，线路采用针式绝缘子时；线路采 用悬式绝缘子；杆顶可设置避雷线。 二、线间距离的确定，一般可按照以下原则 1. 导线与杆塔间必须保证有足够的绝缘间距，包括导线应用悬式绝缘子水平排 列在最大风偏时于杆塔间的绝缘距离。导线与杆塔之间的最小净空距离如下表所示
2.导线在档距中部的接近程度不至发生相间闪落，对于35KV配电线 路，线间距离一般按下式计算： D=+Un/110+艮号下（fmax） 式中D-导线水平距离（m），Lk-悬式绝缘子串长度（采用瓷横担绝缘子时 Lk=O），Un-线路额定电压（KV，Fmax-导线最大弧垂（n） 35KV配电线路当导线垂直排列时，垂直线间距离，一般采用对于10（6）KV架空线路的线间距离，可按下式确定： D=++ 式中D-导线间距（m, I-线路档距（m）, Un-线路额定电压（KV 10KV及以下不同电压等级的配电线路同杆架设时，导线悬挂点间（横 担之间）的最小垂直距离应符合下表的规定： m） 导线悬挂点间的最小垂直距离
：___________ 班级: ___________ 序号：___________ 输电线路的距离保护习题 一、填空题： 1、常规距离保护一般可分 为、和三部分。 2、距离保护I段能够保护本线路全长的。 3、距离保护第Ⅲ段的整定一般按照躲开来整定。 4、阻抗继电器按比较原理的不同，可分为式 和式。 5、方向阻抗继电器引入非故障相电压的目的是为了__________________________________。 6、若方向阻抗继电器和全阻抗继电器的整定值相同，___________继电器受过渡电阻影响 大，继电器受系统振荡影响大。 7、全阻抗继电器和方向阻抗继电器均按躲过最小工作阻抗整定，当线路上发生短路时， _______________继电器灵敏度更高。 8、校验阻抗继电器精工电流的目的是__________________。 9、阻抗继电器的0°接线是指_________________，加入继电器的___________________。 10、助增电流的存在，使距离保护的测量阻抗，保护范 围，可能造成保护的。 11、根据《220~500kV电网继电保护装置运行整定规程》的规定，对50km以下的线路，相间距离保护中应有对本线末端故障的灵敏度不小于的延时保护。 二、选择题： 1、距离保护装置的动作阻抗是指能使阻抗继电器动作的。
（A）最小测量阻抗；（B）最大测量阻抗；（C）介于最小与最大测量阻抗之间的一个定值；（D）大于最大测量阻抗的一个定值。 2、为了使方向阻抗继电器工作在状态下，故要求继电器的最大灵敏角等于被保护线路的阻抗角。最有选择；（B）最灵敏；（C）最快速；（D）最可靠。 3、距离保护中阻抗继电器，需采用记忆回路和引入第三相电压的 是。 （A）全阻抗继电器；（B）方向阻抗继电器；（C）偏移特性的阻抗继电器；（D）偏移特性和方向阻抗继电器。 4、距离保护是以距离元件作为基础构成的保护装置。 (A)测量；（B）启动；（C）振荡闭锁；（D）逻辑。 5、从继电保护原理上讲，受系统振荡影响的有。 (A)零序电流保护；（B）负序电流保护；（C）相间距离保护；（D）相间过流保护。 6、单侧电源供电系统短路点的过渡电阻对距离保护的影响是。 (A)使保护范围伸长；（B）使保护范围缩短；（C）保护范围不变；（D）保护范围不定。 7、方向阻抗继电器中，记忆回路的作用是。 （A）提高灵敏度；（B）消除正向出口三相短路的死区；（C）防止反向出口短路动作；（D）提高选择性。 8、阻抗继电器常用的接线方式除了00接线方式外，还有。（A）900接线方式? （B）600接线方式? （C）300接线方式? （D）200接线方式 三、判断题： 1、距离保护就是反应故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。（） 2、距离Ⅱ段可以保护线路全长。() 3、距离保护的测量阻抗的数值随运行方式的变化而变化。（） 4、方向阻抗继电器中，电抗变压器的转移阻抗角决定着继电器的最大灵敏角。（） 5、阻抗继电器的最小精确工作电压，就是最小精确工作电流与电抗变压器转移阻抗值的乘积。（） 6、在距离保护中，“瞬时测定”就是将距离元件的初始动作状态，通过起动元件的动作而固定下来，以防止测量元件因短路点过渡电阻的增大而返回，造成保护装置拒绝动作。()
实验二 距离保护 （1）实验目的 1. 了解距离保护的原理； 2. 熟悉相间距离保护的圆特性； 3. 掌握距离保护的逻辑组态方法。 （2）实验原理及逻辑框图 1.距离保护的原理及整定方法； 由于电流保护整定值的选择、保护范围以及灵敏系数等方面都直接受电网接线方式及系统运行方式的影响，在35KV 及以上电压的复杂网络中，很难满足选择性、灵敏性以及快速切除故障要求，为此采用距离保护来实现。 距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。 距离保护的Ⅰ段： 它和电流保护的Ⅰ段很类似，都是按躲开下条线路出口处短路，保护装置不误动来整定，可靠系数一般取0.8-0.85。AB K dz Z K Z =?2 ' 距离保护的Ⅱ段： 按以下两点原则来整定： 1）与相邻线路距离保护第Ⅰ段相配合，)'(12 ''??+=dz fz AB K dz Z K Z K Z K K -----一般取0.8；fz K -------应采用当保护1第Ⅰ段末端短路时可能出现的最 小值。如果遇到有助增电流或外汲电流的影响，系数fz K 取小。 2）躲开线路末端变电所变压器低压侧出口处短路时的阻抗值。 K K -----一般取0.7；fz K -------应采用当短路时可能出现的最小值。 计算后，取以上两式中的较小一个，动作时限为下条线路一段配合，一般为0.5S 。 校验：灵敏度一般为≥1.25。 距离保护的Ⅲ段： 一般按躲开最小负荷阻抗来整定。 2.距离保护评价 1）可以在多电源复杂网络中保证动作的选择性。 2）距离Ⅰ段不能保护全长，两端合起来就是30%-40%的线路不能瞬时切除，须经0.5S 的延时才能切除，在220KV 及以上电网中有时候是不满足稳定性要求的，不能作为主保护。 3）由于阻抗继电器同时反应于电压的减低和电流的增加而动作，它较电流、电压保护灵敏。 4）距离Ⅰ段的保护范围不受系统运行方式变化影响，其他两段影响也小，保护范围比较稳定。 5）距离保护接线复杂，可靠性比电流保护低。
距离保护整定计算例题 题目：系统参数如图，保护1配置相间距离保护，试对其距离I 段、II 段、III 段进行整定，并校验距离II 段、III 段的灵敏度。取z1=0.4Ω/km ，线路阻抗角为75?，Kss=1.5，返回系数Kre=1.2，III 段的可靠系数Krel=1.2。要求II 段灵敏度≥1.3~1.5，III 段近后备≥1.5，远后备≥1.2。 解： 1、计算各元件参数，并作等值电路 Z MN =z 1l MN =0.4?30=12.00 Ω Z NP =z 1l NP =0.4?60=24.00 Ω Z T =100%K U ?T T S U 2=1005.10?5 .311152 =44.08 Ω 2、整定距离I 段 Z I set1=K I rel Z MN =0.85?12=10.20 Ω t I 1=0s Z I set3=K I rel Z NP =0.85?24=20.40 Ω t I 3=0s 3、整定距离II 段并校验灵敏度 1)整定阻抗计算 (1)与相邻线路I 段配合 Z II set1=K II rel (Z MN +Kbmin Z I set3 )=0.8(12+2.07?20.40)=43.38Ω (2)与变压器速断保护配合 Z II set1=K II rel (Z MN +Kbmin Z T )=0.7(12+2.07?44.08)=72.27 Ω 取Z II set1=Min( (1),(2))=43.38Ω
2)灵敏度校验 K II sen = MN set II Z Z 1 =43.38/12=3.62 (>1.5)，满足规程要求 3）时限 t II 1=0.5s 4、整定距离III 段并校验灵敏度 1)最小负荷阻抗 Z Lmin Z Lmin = Lman L I U min =Lman N I U 9.0=35 .03 /1109.0?=163.31 Ω Cos ?L =0.866， ?L=30? 2）负荷阻抗角方向的动作阻抗Z act （30?） Z act （30?）= re ss rel L K K K Z min =2 .15.12.131 .163??=75.61 Ω 3）整定阻抗Z III set1，?set =75? (1)采用全阻抗继电器 Z III set1= Z act （30?）=75.61Ω， ?set =75? （2）采用方向阻抗继电器 Z III set1 = )cos() 30(L set act Z ??-?=) 3075(61.75?-?COS =106.94Ω 4）灵敏度校验 方向阻抗：近后备：Ksen=MN set III Z Z 1 =106.94/12=8.91
保护配置 基本配置 系统差异 接地系统和不接地系统的差异 分相保护和不分相保护的差异：不一致、单跳、单重 电压的差异：电容电流和末端过电压、网架中心和重要程度 功能介绍 距离保护： 距离元件采用比相式姆欧继电器，即由工作电压Uop 与极化电压Up 构成比相方程。 比相式距离继电器的通用动作方程为：0 09090<<-P OP U U Arg 式中：工作电压 OP set U U I Z =-?，极化电压1P U U =-。 对接地距离继电器，工作电压为： ()set OP Z I K I U U ??+-=ΦΦΦ03 对相间距离继电器，工作电压为： set OP Z I U U ?-=ΦΦΦΦΦΦ 装置中三段式接地与相间距离继电器，在正序极化电压较高时由正序电压极化否则进入三相低压程序，此时采用记忆正序电压作为极化电压。 采用非记忆的正序电压作为极化电压，故障期间，正序电压主要由健全相电压形成，正
序电压同故障前保持一致，继电器具有很好的方向性。 距离保护正方向故障动作特性 应用于较短输电线路时，为了提高抗过渡电阻能力，极化电压中使用了接地距离偏移角如图中所示θ1，该定值可以由用户整定为0°, 15° 或 30°。接地距离偏移角会使动作特性圆向第一象限移动。 虽然这可提高测量过渡电阻的能力，在高阻接地故障条件下保证很好的动作性能，但是如果在线路对侧存在助增电源的情况下，对于经过渡电阻接地的故障可能会出现超越现象。为了防止超越，通常距离保护Ⅰ、Ⅱ段和零序电抗元件配合使用。 零序电抗 工作电压： ()s e t OP Z I K I U U ??+-=ΦΦΦ03 极化电压： D P Z I U ?-=Φ0，式中D Z 为模拟阻抗，幅值为1，角度为78°。 比相方程为 ()0 00090390
如下图所示网络中采用三段式相间距离保护为相间短路保护。已知线路每公里阻抗Z 1=km /Ω，线路阻抗角?=651?，线路AB 及线路BC 的最大负荷 电流I m ax .L =400A ，功率因数cos ?=。K I rel =K ∏rel =，K I ∏ rel =，K ss =2，K res =，电源 电动势E=115kV ，系统阻抗为X max .sA =10Ω，X min .sA =8Ω，X max .sB =30Ω，X min .sB =15Ω；变压器采用能保护整个变压器的无时限纵差保护；t ?=。归算至115kV 的变压器阻抗为Ω，其余参数如图所示。当各距离保护测量元件均采用方向阻抗继电器时，求距离保护1的I ∏∏I 、、段的一次动作阻抗及整定时限，并校 验I ∏∏、段灵敏度。（要求∏sen ≥；作为本线路的近后备保护时，I ∏sen ≥；作为相邻下一线路远后备时，I ∏sen ≥） 解：（1）距离保护1第I 段的整定。 1） 整定阻抗。 11.Z L K Z B A rel set -I I ==Ω=??6.94.0308.0 2)动作时间：s t 01=I 。 （2）距离保护1第∏段的整定。 1）整定阻抗：保护1 的相邻元件为BC 线和并联运行的两台变压器，所以 ∏段整定阻抗按下列两个条件选择。
a ）与保护3的第I 段配合。 I -∏∏+=3.min .11.(set b B A rel set Z K Z L K Z ） 其中， Ω=??==-I I 16.124.0388.013.Z L K Z C B rel set ； min .b K 为保护3 的I 段末端发生短路时对保护1而言的最小分支系数（见图 4-15）。 当保护3的I 段末端K 1点短路时，分支系数为sB AB sB sA b X X X X I I K ++==12 （4-3） 分析式（4-3）可看出，为了得出最小分支系数，式中SA X 应取最小值min .SA X ；而SB X 应取最大值max .SB X 。因而 max .min .min .1sB AB sA b X Z X K ++ ==1+30 30 4.08?+= 则 Ω=?+??=∏ 817.25)16.12667.14.030(8.01.set Z b ）与母线B 上所连接的降压变压器的无时限纵差保护相配合，变压器保护范围直至低压母线E 上。由于两台变压器并列运行，所以将两台变压器作为一个整体考虑，分支系数的计算方法和结果同a ）。 ?? ? ??+=-∏∏2min .1t b B A rel set Z K Z L K Z =Ω=? +??078.66)27.84667.14.030(8.0 为了保证选择性，选a ）和b ）的较小值。所以保护1第 ∏段动作阻抗为
教你认识沿途的输电线路 实话说，即便是学电的、在电力系统工作的人都不一定认识输电线路，输电工程的确太复杂了，基本算纯工程性问题，想了解并不容易。 先说说输电杆塔的概念，输电导线是由输电杆塔一段一段撑起来的，高电压等级的用“铁塔”，低电压等级的比如居民区里见的一般用“木头杆”或“水泥杆”，合起来统称“杆塔”。高电压等级的线路需要有更大的安全距离，所以要架得很高，只有铁塔才能有能力负担数十吨的线路，一根电线杆架不了这么高、也没这么大支撑力，所以电线杆都是较低电压等级的。 电压等级都是说线电压，ABC三相中任意两相之间的电压。家里用的220V 是相电压，是三相中任意一相对大地的电压。实际家里用电是380V线电压的(220V的根号3倍)，只是到了楼门口了，才三相分开，比如ABC三相各入一栋楼的三个单元。380V电压等级在电力系统也叫0.4kV电压等级，对比下目前的1000kV特高压输电线路，差2500倍，颤抖吧~ 我们在旅行沿途看到的一般都是输电铁塔，至于塔型什么的没啥意思就不说了，猫头塔、酒杯塔、门型塔、V字塔都是“象形”的，看样子就知道。输电线路也分直流和交流(DC和AC)，直流好认但不是很常见，国内的线路就那么几条，碰上不容易。 下图就是±800kV云南至广东的输电线路。
铁塔是T型的，下面吊着两回输电线路，一边正极，一边负极。仔细看铁塔上面还伸出来了两个小“角”，一边也各一条“细线”，这不是输电用的，而是避雷用的避雷线，也叫地线。(避雷概念参见“雷电轶事与防雷”，回复“雷电”) 下面集中说说交流线路，这个几乎“大宝天天见”。 交流的一回线路有ABC三相，输电铁塔最顶端顶着的是避雷线。雷暴多地区或电压等级高的线路是两根避雷线，雷暴不严重或电压等级低的线路可以减少到一根避雷线，这个是从工程实际和省钱的角度选择的，反正大家看到最顶端细细的一或两根线就知道是避雷线了。避雷线都是直接跟铁塔相连的，为的是把雷击时的电流能顺着铁塔引到地里面去。下图就是只有一根避雷线的线路。 避雷线一般都高电压等级的空旷地区的输电铁塔用，咱们看到的电线杆上一般很少有避雷线，一是电线杆一般是在城市内，有其他更高的建筑可以被雷劈；二是本来低电压等级的电线杆就送不了多少电，还要架根避雷线的成本就高了。 避雷线下面就是输电线路了，根数都是3的倍数，3根线的叫一回线，6根线的叫两回线，12根的就叫四回线了，每一回里都有ABC三相的三根线。上面这张图我们就叫“同塔双回”线路，一边是一回线。之所以一个塔上有多回线路，主要是考虑输送容量和占地面积，所以也衍生出了“线路长度”和“回路长度”的概念，对同塔双回而言，回路长度是线路长度的2倍，以此类推。下图是个同塔四回的，如果是不同电压等级的，则上面导线的电压要高于下面导线的电压，电压越高对地的安全距离要求越高。
第1章输电线路保护配置与整定计算 重点：掌握110KV及以下电压等级输电线路保护配置方法与整定计算原则。 难点：保护的整定计算 能力培养要求：基本能对110KV及以下电压等级线路的保护进行整定计算。 学时：4学时 主保护：反映整个保护元件上的故障并能以最短的延时有选择地切除故障的保护称为主保护。 后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。 辅助保护：为补充主保护或后备保护的不足而增设的简单保护。 一、线路上的故障类型及特征： 相间短路（三相相间短路、二相相间短路） 接地短路（单相接地短路、二相接地短路、三相接地短路） 其中，三相相间短路故障产生的危害最严重；单相接地短路最常见。相间短路的最基本特征是：故障相流动短路电流，故障相之间的电压为零，保护安装处母线电压降低；接地短路的特征： 1、中性点不直接接地系统 特点是： ①全系统都出现零序电压，且零序电压全系统均相等。 ②非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成，零序电流超前零序电压90°。 ③故障线路的零序电流由全系统非故障元件、线路对地电容形成，零序电流滞后零序电压90°。显然，当母线上出线愈多时，故障线路流过的零序电流愈大。 ④故障相电压（金属性故障）为零，非故障相电压升高为正常运行时的相间电压。 ⑤故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小不相同。
因此中性点不直接接地系统中，线路单相故障可以反应零序电压的出现构成零序电压保护；可以反应零序电流的大小构成零序电流保护；可以反应零序功率的方向构成零序功率方向保护。 2、中性点直接接地系统 接地时零序分量的特点： ①故障点的零序电压最高，离故障点越远处的零序电压越低，中性点接地变压器处零序电压为零。 ②零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。 ③在电力系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。 ④对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。 二、保护的配置 小电流接地系统（35KV及以下）输电线路一般采用三段式电流保护反应相间短路故障；由于小电流接地系统没有接地点，故单相接地短路仅视为异常运行状态，一般利用母线上的绝缘监察装置发信号，由运行人员“分区”停电寻找接地设备。对于变电站来讲，母线上出线回路数较多，也涉及供电的连续性问题，故一般采用零序电流或零序方向保护反应接地故障。 对于短线路、运行方式变化较大时，可不考虑Ⅰ段保护，仅用Ⅱ段+Ⅲ段保护分别
常用基本概念 1.设计气象三要素：风速、覆冰、温度。 2.输电线路结构形式：架空输电线路、电缆输电线路、线缆混合输电线路。 3.架空输电线路组成：导线、避雷线(地线)、绝缘子(金具)串、杆塔、基础、接地、拉线、通信线、防护金具等。 4.电缆输电线路组成：电缆、终端接头(敞开式、封闭式)、避雷器、中间接头(绝缘接头、直通接头)、接地箱、接地引线、支架、监测装置、防火防盗设施等，可以简单的理解为电缆线路由电缆本体、附件、支持及防护设施构成。 5.档距 相邻两基杆塔之间的水平直线距离称为档距。工程设计中常遇档距：连续档(距)、孤立档(距)、水平档距(风力档距)、垂直档距(重力档距)、极大档距、极限档距、代表档距(规律档距)、临界档距、次档距等9种常用档距。 5.1连续档(距)：由两基耐张杆塔及其中间若干(至少一基)直线塔构成的档距。 5.2孤立档(距)：两基耐张杆塔之间没有直线杆塔，其档距称为孤立档（距）。 5.3水平档距(风力档距)：杆塔两侧档距的算术平均值，通常用来计算杆塔水平荷载。 5.4垂直档距(重力档距)：相邻两档距间导线最低点之间的水平距离,通常用来计算杆塔垂直荷载。
5.5极大档距：在一定高差下，如果某档距架空线弧垂最低点的应力恰好达到许用应力，高悬挂点应力也恰好达到规定的悬挂点许用应力，则称此档距为该高差下的极大档距。 5.6极限档距：通过放松架空线所能得到的允许档距的最大值称为极限档距。 5.7代表档距(规律档距)：通常把大小不等的一个多档距的耐张段，用一个等效的假想档距来代替它，这个能够表达整个耐张力学规律的假想档距称之为代表档距或规律档距。 5.8临界档距：两个及以上气象条件同时成为控制条件的档距称为临界档距。 5.9次档距：间隔棒之间的水平距离称为次档距。 6.呼称高：塔脚板至下横担下表面的距离。 7.弧垂(弛度)：电线上任意点至电线两侧悬挂点的连线之间的铅垂距离称为该点的弧垂或弛度。 8.限距：导线对地面或对被跨越设施的最小距离。 9.线(相)间距离：架空输电线路相间导线的最小距离。 10.分裂间距：分裂导线子导线线间的最下距离。 11.架空地线保护角：地线对导线的保护角指杆塔处，不考虑风偏，地线对水平面的垂线和地线与导线或分裂导线最外侧子导线连线之间的夹角。可正可负可为零。 12.高海拔地区：海拔高度不小于1000米的地区。 13.摇摆角：悬垂绝缘子串在风力作用下偏离铅垂位置后与铅垂位置的夹角。 14.风偏角：导线受风力作用后偏离铅垂位置，顺线路方向看时，导线偏离铅垂位置的角度称为风偏角。
导线在杆塔上的排列方式及线间距离 【摘要】导线与杆塔间必须保证有足够的绝缘间距，包括导线应用悬式绝缘子水平排列在最大风偏时于杆塔间的绝缘距离。本文主要分析了导线在杆塔上的排列方式及线间距离。 【关键词】导线；排列方式；线间距离 架空配电线路在变电所出线及通道走廊紧张时，必须采取线路同杆多回路架设。同杆多回线路在经过一定的架设长度后都必须再分离架设，就存在由于杆塔挂线方式的变化，导线会在水平排列、三角排列、垂直排列的几种排列方式之间发生变化。由此带来在原档距内线间距离的变化。如果在设计中未考虑导线排列方式的变化，并在投运前又未能及时发现因导线排列方式改变造成线间距离已减小甚至达不到设计规程规范要求的最小线间距离，这一设计缺陷将在投运线路上隐蔽地存在着。通过对多处运行中的线路现场进行分析后发现，导线由原水平排列方式变化为三角排列或由原水平排列变为垂直排列时线间距离都不会发生大的变化，线间距离没有问题。但在垂直排列方式与三角排列方式之间互相变化时，在档距内中导线与上、下导线之间总存在一个线间距离最小点。解决问题的关键就是合理地把距离最小点之间的距离拉开。由于导线在档距内改变排列方式，在线路的档距中间就必然存在最危险的最小线间距离。 1.导线在杆头的排列方式 导线在塔头上的布置形式大体上可以分为三类：水平排列、垂直排列和三角形排列。后者实际上是前两种方式的结合。 1.1垂直排列方式 垂直排列方式使用于双回路配电线路，两个回路的导线分别悬挂于杆塔两侧。这种排列结构紧凑，节省投资，但是杆塔较高，增加雷击机会，而上下层导线容易相互接近而发生相间闪落。因此这种排列的运行可靠性较低，根据排列方式不同可分为：正六边形、伞形、倒伞形、平行形等。 1.2水平排列方式 水平排列有两种布置方式。一种是对于10KV和35KV配电线路中跨越杆、跨越直线杆等，应用两棵杆与横担组成门型结构，导线使用悬式绝缘子固定于横担上，杆顶可以设置两根避雷线。这种杆塔能承受较大的负载。 1.3三角形排列 三角形排列方式常有3种布置方法，线路采用针式绝缘子时；线路采用悬式绝缘子；杆顶可设置避雷线。
例3-1 在图3—48所示网络中，各线路均装有距离保护，试对其中保护1的相间短路保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段进行整定计算。已知线路AB的最大负荷电流350 max L = ? I A,功率因数9.0 cos= ?，各线路每公里阻抗Ω =4.0 1 Z/km，阻抗角 70 k = ?，电动机 的自起动系数1 ss = K,正常时母线最低工作电压 min MA? U取等于110 ( 9.0N N = U U kV)。 图3—48 网络接线图 解： 1.有关各元件阻抗值的计算 AB 线路的正序阻抗Ω = ? = =12 30 4.0 L 1AB AB Z Z BC 线路的正序阻抗Ω = ? = =24 60 4.0 L 1BC BC Z Z 变压器的等值阻抗Ω = ? = ? =1. 44 5. 31 115 100 5. 10 100 %2 T 2 T k T S U U Z 2．距离Ⅰ段的整定 (1)动作阻抗：Ω = ? = =2. 10 12 85 .0 rel 1.AB op Z K ZⅠ Ⅰ (2)动作时间：0 1 = Ⅰ t s 3．距离Ⅱ段 (1)动作阻抗：按下列两个条件选择。 1)与相邻线路BC的保护3(或保护5)的Ⅰ段配合 ) ( min b rel rel 1. op BC AB Z K K Z K Z ? + =Ⅰ Ⅱ Ⅱ
式中，取8.0,85.0rel rel ==ⅡⅠK K ， min b ?K 为保护3的Ⅰ段末端发生短路时对保护 1而言的 图3-49 整定距离Ⅱ段时求min .jz K 的等值电路 最小分支系数，如图3-49所示，当保护3的Ⅰ段末端1d 点短路时， 分支系数计算式为 215.112)15.01(B A B B A 12b ???? ? ??++=+?++==X Z X Z Z X X Z X I I K AB BC BC AB 为了得出最小的分支系数min b ?K ,上式中A X 应取可能最小值，即A X 最小，而B X 应取最大可能值，而相邻双回线路应投入，因而 19.12 15.11301220min .b =???? ??++=K 于是 Ω=??+=''02.29)2485.019.112(8.01.dz Z 2)按躲开相邻变压器低压侧出口2d 点短路整定（在此认为变压器装有可保护变压器全部的差动保护，此原则为与该快速差动保护相配合）， )(T min .b rel 1.op Z K Z K Z AB ?+=ⅡⅡ 此处分支系数min b ?K 为在相邻变压器出口2k 点短路时对保护1的最小分支系数，由图3-53可见
导线测量 一、导线测量概述 导线——测区内相邻控制点连成直线而构成的连续折线(导线边)。 导线测量——在地面上按一定要求选定一系列的点依相邻次序连成折线，并测量各线段的边长和转折角， 再根据起始数据确定各点平面位置的测量方法。 主要用于带状地区、隐蔽地区、城建区、 地下工程、公路、铁路等控制点的测量。 导线的布设形式： 附合导线、闭合导线、支导线，导线网。 附合导线网自由导线网 钢尺量距各级导线的主要技术要求
注：表中n为测站数，M为测图比例尺的分母表6J-1 图根电磁波测距附合导线的技术要求 二、导线测量的外业工作 1.踏勘选点及建立标志
2.导线边长测量 光电测距（测距仪、全站仪）、钢尺量距 当导线跨越河流或其它障碍时，可采用作辅助点间接求距离法。 (α+β+γ)-180o 改正内角,再计算FG边的边长：FG=bsinα／sinγ 3.导线转折角测量 一般采用经纬仪、全站仪用测回法测量，两个以上方向组 成的角也可用方向法。 导线转折角有左角和右角之分。当与高级控制点连测时， 需进行连接测量。 三、导线测量的内业计算 思路： ①由水平角观测值β，计算方位角α； ②由方位角α及边长D, 计算坐标增量ΔX 、 ΔY； ③由坐标增量ΔX 、ΔY，计算X、Y。
（计算前认真检查外业记录，满足规范限差要求后，才能进行内业计算）坐标正算（由α、D，求X、Y） 已知A（x A,y A），D AB,αAB，求B点坐标x B,y B。 坐标增量: 待求点的坐标: (一）闭合导线计算 图6-10是实测图根闭合导线示意图，图中各项 数据是从外业观测手簿中获得的。 已知数据: 12边的坐标方位角：12 =125°30′00″；1点的坐 标：x1=500.00，y1=500.00 现结合本例说明闭合导线计算步骤如下： 准备工作：填表，如表6-5 中填入已知数据和 观测数据. 1、角度闭合差的计算与调整： n边形闭合导线内角和理论值： (1) 角度闭合差的计算： 例：fβ=Σβ测－（n-2）×180o=359o59'10"－360o= －50"; 闭合导线坐标计算表(6-5)
姓名：___________ 班级: ___________ 序号：___________ 输电线路的距离保护习题 一、填空题： 1、常规距离保护一般可分为、和三部分。 2、距离保护I段能够保护本线路全长的。 3、距离保护第Ⅲ段的整定一般按照躲开来整定。 4、阻抗继电器按比较原理的不同，可分为式和式。 5、方向阻抗继电器引入非故障相电压的目的是为了__________________________________。 6、若方向阻抗继电器和全阻抗继电器的整定值相同，___________继电器受过渡电阻影响大，继电器受系统振荡影响大。 7、全阻抗继电器和方向阻抗继电器均按躲过最小工作阻抗整定，当线路上发生短路时， _______________继电器灵敏度更高。 8、校验阻抗继电器精工电流的目的是__________________。 9、阻抗继电器的0°接线是指_________________，加入继电器的___________________。 10、助增电流的存在，使距离保护的测量阻抗，保护范围，可能造成保护的。 11、根据《220~500kV电网继电保护装置运行整定规程》的规定，对50km以下的线路，相间距离保护中应有对本线末端故障的灵敏度不小于的延时保护。 二、选择题： 1、距离保护装置的动作阻抗是指能使阻抗继电器动作的。 （A）最小测量阻抗；（B）最大测量阻抗；（C）介于最小与最大测量阻抗之间的一个定值；（D）大于最大测量阻抗的一个定值。 2、为了使方向阻抗继电器工作在状态下，故要求继电器的最大灵敏角等于被保护线路的阻抗角。最有选择；（B）最灵敏；（C）最快速；（D）最可靠。
距离保护的整定计算 一、距离保护第一段 1.动作阻抗 (１)对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定，即取 AB K dz Z k Z '='?1 2．动作时限 0≈'t 秒。 二、距离保护第二段 1．动作阻抗 （1）与下一线路的第一段保护范围配合，并用分支系数考虑助增及外汲电流对测量阻抗的影响，即 ()BC k fz AB k dz Z K K Z K Z '+''=''?1 式中 fz K 为分支系数 min ???? ??=AB BC fz I I K （2）与相邻变压器的快速保护相配合 ()B fz AB k dz Z K Z K Z +''=''?1 取（1）、（2）计算结果中的小者作为1?''dz Z 。 2. 动作时限 保护第Ⅱ段的动作时限，应比下一线路保护第Ⅰ段的动作时限大一个时限阶段，即 12C A B A ' 图3-50 电力系统接线图 A Z 'B A B Z B C Z Z 'Z ''Z ' ''00.5t Z 'Z ''Z ' ''00.5t 3 A Z 12C A B A ' 图3-50 电力系统接线图A Z 'B A B Z B C Z Z 'Z ''Z ' ''00.5t Z 'Z ''Z ' ''00.5t 3 A Z
t t t t ?≈?+'=''21 3.灵敏度校验 5.1≥''= AB dz lm Z Z K 如灵敏度不能满足要求，可按照与下一线路保护第Ⅱ段相配合的原则选择动作阻抗，即 ()2.dz fz AB k dz Z K Z K Z ''+''='' 这时，第Ⅱ段的动作时限应比下一线路第Ⅱ段的动作时限大一个时限阶段，即 t t t ?+''=''21 三、 距离保护的第三段 1．动作阻抗 按躲开最小负荷阻抗来选择，若第Ⅲ段采用全阻抗继电器，其动作阻抗为 min .1.1 fh zq h k dz Z K K K Z '''=''' 式中 2．动作时限 保护第Ⅲ段的动作时限较相邻与之配合的元件保护的动作时限大一个时限阶段，即 t t t ?+'''='''2 3．灵敏度校验 作近后备保护时 5.11.≥'''= ?AB dz lm Z Z K 近 作远后备保护时 2 .1≥+'''= ?BC fz AB dz lm Z K Z Z K 远 式中，K fz 为分支系数，取最大可能值。 思考：灵敏度不能满足要求时，怎么办？ 解决方法：采用方向阻抗继电器，以提高灵敏度 方向阻抗继电器的动作阻抗的整定原则与全阻抗继电器相同。考虑到正常运行时，负荷阻抗的阻抗角 fh ?较小， （约为 25），而短路时，架空线路短路阻抗角d ?较大（一般约为 65~ 85）。如果选取方向阻抗继电器的最大灵敏角d lm ??=，则方向阻抗继电器的动作阻抗为
相间距离 相姆欧距离元件 ANG角。 相距离元件的最大灵敏角应等于Z 1 相距离元件的监控条件 允许相距离元件动作前，必先满足很多监控条件，这些监控条件说明如下： 相间非方向过流元件50PPn 每一相－相距离元件由一无方向相－相过流元件监控。例如：如果A相和B相电流的向量差值小于50PP3定值，Ⅲ段AB相－相距离元件就不能动作。 方向元件 相距离保护功能以负序方向元件(见随后负序方向说明)和正序方向元件(见随后正序方向说明)监控，以改善方向上的安全性。除非32QF或32PF(F32P)动作，否则正向的相距离元件不会动作，而除非32QR或32PR(R32P)元件动作，否则反向相距离元件也不动作。负序电压极化方向元件在控制方向上比正序电压极化方向元件具有优先权。负序电压极化方向元件动作用于不平衡故障，而正序电压极化方向元件动作用于三相故障。 失压逻辑 如果ELOP=Y，继电器用内部失压条件(ILOP)监控相距离元件逻辑。当ELOP=Y，继电器在检出PT失压时将相距离元件退出，而不管有其它的信号加至继电器。如果使用低电压信号进行相距离元件试验，整定ELOP=N可简化试验。 躲负荷逻辑 继电器含有躲负荷逻辑，可防止重载条件下相距离元件不正确动作。使用阻抗和角度定值来定义其正向和反向负荷区。继电器计算正序阻抗，如果计得阻抗落入整定的负荷区范围，相距离元件被闭锁不会动作。整定ELOAD=N可简化试验。 失步闭锁逻辑 继电器包括有失步跳闸和闭锁逻辑，它由Ⅴ段和Ⅵ段的正序阻抗段和多个计时器组成。如果怀疑失步逻辑闭锁了被试相距离元件动作，检查继电器与OOS功能有关的定值并查看继电器的事件报告。整定EOOS=N可简化试验。 故障选项逻辑（FIDS）监视 该逻辑通过比较I0和I2的角度来判断所有接地故障的故障相别。例如，当FIDS 选择A相，那么FSA置位并投入A相接地距离元件和CB相间距离元件。距离元件BG，CB，AB和CA被闭锁。 正序极化电压监视 VPOLV作为mho特性的正序记忆监视。当记忆正序极化电压大于1V时，VPOLV置位。
架空输电线路电气参数计算
一、提资参数表格式 二、线路参数的计算：提供的线路参数（Ω/km） №线路名称导地线 型号 线路长 度 （km） 回路数正序电 阻 正序电 抗 零序电 阻 零序电 抗 互感阻 抗 备注 1 2 3 4
1. 正序电阻：即导线的交流电阻。交流电阻大于直流电阻，一般为直流电阻的1.3倍。 导线的直流电阻可在导线产品样本中查到。 当线路的相导线为两分裂导线时，相当于两根导线并联，则其电阻应除以2。多分裂导线以此类推。 2. 正序电抗： 1）单回路单导线的正序电抗： X1＝0.0029f lg(d m/r e) Ω/km 式中f－频率（Hz）; d m－相导线间的几何均距，（m）； dm＝3√（d ab d bc d ca） d ab d bc d ca －分别为三相导线间的距离，（m）； r e－导线的有效半径，（m）； r e≈0.779r r－导线的半径，（m）。
2）单回路相分裂导线的正序电抗： X1＝0.0029f lg(d m/R e) Ω/km 式中f－频率（Hz）; d m－相导线间的几何均距，（m）； dm＝3√（d ab d bc d ca） d ab d bc d ca －分别为三相导线间的距离，（m）； R e－相分裂导线的有效半径，（m）; n＝2 R e＝（r e S）1/2 n＝4 R e＝1.091（r e S3）1/4 n＝6 R e＝1.349（r e S5）1/6 S－分裂间距，（m）。 3）双回路线路的正序电抗：
X1＝0.0029f lg (d m/R e) Ω/km 式中f－频率（Hz）; d m－相导线间的几何均距，（m）； a 。c′。 dm＝12√（d ab d ac d a b′d ac′‵d ba d bc d ba′d bc′d ca d cb d ca′d cb′） b 。b′。 d ab d bc ……分别为三相双回路导线间的轮换距离，（m）； c 。a′。 R e－相分裂导线的有效半径，（m）; R e＝6√（r e3 d aa′d bb′d cc′） 国内常用导线的线路正序电抗查《电力工程高压送电线路设计手册》第二版 P18～P19 查表时注意：1）弄清计算线路有代表性的塔型（用得多的塔型），或有两种塔型时，用加权平均计算出线路的几何均距。2）区别计算单回路与双回路的几何均距。 3. 零序电阻：
某输电线路距离保护设计方案 1.1输电线路距离保护概述 输电线路距离保护是指利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。系统在正常运行时，不可能总工作于最大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流保护的保护范围将缩短，灵敏度降低；而距离保护测量的是短路点至保护安装处的距离，受系统运行方式影响较小，保护范围稳定，常用于线路保护 电力系统稳定运行主要有符合要求电网结构、系统运行方式和电力系统继电保护来保证。高压及以上等级电网中，继电装置可靠性和速动性有双重主保护来保证，其选择性和灵敏性主要由相间接地故障后被保护延时段来保证。距离保护是以距离测量元件为基础构成保护装置，称阻抗保护。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，电流负载电流，发生短路故障时，电压降低、电流增大。因此，电压和电流比，正常状态和故障状态有很大变化。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，也反映保护安装处到短路点距离。所以按照距离远近来确定保护动作时间，这样就能有选择地切除故障。 当前微计算机硬件的更新和网络化发展在计算机控制领域。单片机与DSP芯片二者技术上的融合，主要体现在运算能力的提高及嵌入式网络通信芯片的出现和应用等方面。这些发展使硬件设计更加方便。高性价比使冗余设计成为可能，为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。硬件技术的不断更新和微机保护设计网络化，将为距离保护的设计和发展带来一种全新的理念和创新，它会大大简化硬件设计、增强硬件的可靠性，使装置真正具有了局部或整体升级的可能。 1.2本文研究内容 本次课程设计的主要是输电线路的距离保护。计算和分析主要内容是计算保护1距离保护Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段整定值和灵敏度，计算灵敏度同时要注意每个保护的动作时间要精确，上述工作完成后接下来对设计提出的系统震荡和短路过渡电阻对系统的影响进行相应的计算分析，并确定距离保护的范围，并分析系统在最小运行方式下振荡时，保护1各段距离保护的动作情况。后用MATLAB仿真，验证计算的正确性。
电力线路基础知识 电力系统中电厂大部分建在动力资源所在地，如水力发电厂建在水力资源点，即集中在江河流域水位落差大的地方，火力发电厂大都集中在煤炭、石油和其他能源的产地；而大电力负荷中心则多集中在工业区和大城市，因而发电厂和负荷中心往往相距很远，就出现了电能输送的问题，需要用输电线路进行电能的输送。因此，输电线路是电力系统的重要组成部分，它担负着输送和分配电能的任务。 输电线路有架空线路和电缆线路之分。按电能性质分类有交流输电线路和直流输电线路。按电压等级有输电线路和配电线路之分。输电线电压等级一般在35kV及以上。目前我国输电线路的电压等级主要有35、60、110、154、220、330kV、500kV、1000kV交流和±500kV 、±800kV直流。一般说，线路输送容量越大，输送距离越远，要求输电电压就越高。配电线路担负分配电能任务的线路，称为配电线路。我国配电线路的电压等级有380/220V、6kV、l0kV。 架空线路主要指架空明线,架设在地面之上，架设及维修比较方便，成本较低，但容易受到气象和环境（如大风、雷击、污秽、冰雪等）的影响而引起故障，同时整个输电走廊占用土地面积较多，易对周边环境造成电磁干扰。输电电缆则不受气象和环境的影响，主要通过电缆隧道或电缆沟架设，造价较高，发现故障及检修维护等不方便。电缆线路可分为架空电缆线路和地下电缆线路电缆线路不易受雷击、自然灾害及外力破坏，供电可靠性高，但电缆的制造、施工、事故检查和处理较困难，工程造价也较高，故远距离输电线路多采用架空输电线路。 输电线路的输送容量是在综合考虑技术、经济等各项因素后所确定的最大输送功率，输送容量大体与输电电压的平方成正比，提高输电电压,可以增大输送容量、降低损耗、减少金属材料消耗，提高输电线路走廊利用率。超高压输电是实现大容量或远距离输电的主要手段，也是目前输电技术发展的主要方向。 输电专业日常管理工作主要分为输电运行、输电检修、输电事故处理及抢修三类。输电专业管理有几个主要特点：一是，工作危险性高。输电线路检修一般需要进行高空作业，对工作人员的身体素质、年龄和高空作业能力要求很高，从安全角度考虑，一般40岁以上人员很难再胜任输电线路高空检修作业工作；输电带电作业需要在不停电的情况下，实行带电高空作业，对技术和人员素质要求更高，因此该工作危险性较高。一般说来，输电检修人员可以从事输电运行工作，但输电运行人员不一定能从事输电检修工作。二是，输电事故具有突发性。输电事故处理和抢修工作属于突发性事故抢修工作，不可能列入正常的输电检修工作计划，在输电事故抢修人员和业务管理上与输电检修差异较大。三是，施工环境大都比较恶劣。受输电成本和发电厂、水电站位置的影响，大多数输电线路架设在地广人稀的高山、密林、荒漠地区，施工环境恶劣，条件艰苦，很多施工设备和材料无法通过车辆运送，导致线路的建设和维护难度增大。 在事故抢修管理方面，对于一般事故抢修，可通过加强对抢修事故的统计分析，了解事故发生的规律，深入分析后确定需要配备的日常抢修工作人员数量；对于日常工作人员不能完成的抢修事故可通过外围力量的支持协作来完成，如破坏性较大的台风、地震、雪灾等严重自然灾害发生时，对输电网络影响较大，造成的电网事故比较集中，因此可以集中一个地市、全省甚至是全国电力系统的力量，开展事故抢修工作。 第一节电力线路的结构 架空输电线路的主要部件有: 导线和避雷线（架空地线）、杆塔、绝缘子、金具、杆塔基础、