继电保护课设

电力系统继电保护原理课程设计设计题目110kV电网距离保护设计指导教师院（系、部）专业班级学号姓名日期原始数据系统接线图如下图所示，发电机以发电机—变压器组方式接入系统，最大开机方式为4台机全开，最小开机方式为两侧各开1台机，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。

参数如下：Eϕ = 115/3kV，X1.G1 = X2.G1 = X1.G2 = X2.G2 = 15Ω，X1.G3 = X2.G3 = X1.G4 = X2.G4 = 10Ω，X1.T1 ~ X1.T4 = 10Ω，X0.T1 ~ X0.T4 = 30Ω，X1.T5 = X1.T6 = 20Ω，X0.T5 = X0.T6 = 40Ω，L AB = 60km，L BC = 40km，线路阻抗z1 = z2 = 0.4Ω/km，z0 = 1.2Ω/km，I AB.L.max = I CB.L.max = 300A，K ss = 1.2，K re = 1.2，K I rel = 0.85，K II rel = 0.75，K III rel = 0.83负荷功率因数角为30︒，线路阻抗角均为75︒，变压器均装有快速差动保护。

图110kV电网系统接线图设计要求：1. 分析线路AB和BC上的保护1 ~ 4的最大和最小运行方式；2. 为了快速切除线路AB和BC上发生的各种短路（包括相间短路和接地短路），对保护1 ~ 4进行相间距离保护和接地距离保护整定；3. 画出各个保护的动作特性，并对系统中线路上发生各种短路时保护的动作情况进行分析。

摘要电力系统是电能生产、变换、输送、分配和使用的各种电气设备按照一定的技术与经济要求有机组成有一个联合系统。

一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备，如发电机、变压器、断路器、母线、输电线路、补偿电容器、电动机及其他用电设备等。

对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备，称为电力系统的二次设备。

当前电能一般还不能大容量的存储，生产、输送和消费是在同一时间完成的。

因此，电能的生产量应每时每刻与电能的消费量保持平衡并满足质量要求。

电力作为当今社会的重要能源,对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着不容忽视的重要作用。

电力系统是由电能的产生、输送、分配和使用四个环节共同组成的一个系统。

基于电力在现代社会中的重要性,则对电力的维护就显得格外重要。

而对电力维护起重要作用的继电保护,则是电力系统能否正常工作的关键。

电力系统继电保护技术作为一种主要的保护手段,有利于提高了系统运行的可靠性。

因此,研究电力系统继电保护技术的现状与发展具有十分重要的现实意义。

鉴于此,对电力系统继电保护技术的现状与发展进行了初步探讨。

电力系统继电保护技术的现状就目前而言,电力系统继电保护技术的发展现状主要呈现两个方面的特征,一方面是我国电力系统继电保护技术起步较晚,发展迅速;另一方面是指微型继电,不断发展,其具体内容如下。

起步较晚发展迅速电力系统继电保护主要研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况,国内的研究开始于20世纪70年代后期,起步较晚,但发展迅速。

关键词：继电保护；距离保护目录1 前言 (1)2 运行方式分析 (2)2.1 保护1最大运行方式和最小运行方式的分析 (2)2.2 保护2最大运行方式和最小运行方式的分析 (3)2.3 保护3最大运行方式和最小运行方式的分析 (5)2.4 保护4最大运行方式和最小运行方式的分析 (6)3相间距离保护的配置和整定 (8)3.1 保护1的配置和整定 (8)3.1.1保护1的第I段整定 (8)3.1.2保护1的第Ⅱ段整定 (8)3.1.3保护1的第Ⅲ段整定 (9)3.2 保护2的配置和整定 (10)3.2.1保护2的第I段整定 (10)3.2.2保护2的第Ⅲ段整定 (10)3.3 保护3的配置和整定 (11)3.3.1保护3的第I段整定 (11)3.3.2保护3的第Ⅲ段整定 (11)3.4 保护4的配置和整定 (12)3.4.1保护4的第I段整定 (12)3.4.2保护4的第Ⅱ段整定 (12)3.4.3保护4的第Ⅲ段整定 (13)4接地距离保护的配置和整定 (14)4.1 保护1的配置和整定 (14)4.1.1保护1的第I段整定 (14)4.1.2保护1的第Ⅱ段整定 (14)4.1.3保护1的第Ⅲ段整定 (15)4.2 保护2的配置和整定 (16)4.2.1保护2的第I段整定 (16)4.2.2保护2的第Ⅲ段整定 (16)4.3 保护3的配置和整定 (16)4.3.1保护3的第I段整定 (16)4.3.2保护3的第Ⅲ段整定 (17)4.4 保护4的配置和整定 (18)4.4.1保护4的第Ⅰ段整定 (18)4.4.2保护4的第Ⅱ段整定 (18)4.4.3保护4的第Ⅲ段整定 (19)5 线路上短路时保护的动作情况分析 (20)5.1 线路AB上发生相间短路时各保护的动作情况 (20)5.2 线路AB上发生接地短路时各保护的动作情况 (20)5.3 线路BC上发生相间短路时各保护的动作情况 (21)5.4 线路BC上发生相间短路时各保护的动作情况 (21)6 结论 (22)1 前言电流电压保护的主要优点是简单、经济、可靠，在35KV 及以下电压等级的电网中得到了广泛的应用，但是他们的保护范围与灵敏度受系统运行方式的变化的影响较大，难以满足更高电压等级复杂网络的要求。

为满足更高电压等级复杂网络快速、有选择性地切除故障元件的要求，必须采用性能更加完善的继电保护装置，距离保护就是其中一种。

距离保护是利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反应故障点到安装处的距离，如果短路点，距离小于整定值则动作的保护。

按照继电保护选择性的要求，安装在线路两端的距离保护仅在线路MN 内部故障短路时，保护装醉不应动作。

与电流速断保护一样，为了保证在下级线路的出口处短路时保护不误动作，速动段距离保护的保护区应小于线路全长MN 。

距离保护的保护区，用整定距离set L 来表示。

当系统发生短路故障时，首先判断故障的方向，若故障位于保护区的正方向，则设法测出故障点到保护安装处的距离k L ，并将k L 与set L 相比较，若k L <set L ,说明故障发生在保护范围内，这时保护应立即动作，跳开对应的断路器；若k L >set L ，说明故障发生在保护范围之外，保护不应动作，对应的断路器不会跳开。

若断路器位于保护区的反方向，直接判为区外故障而不动作。

可见，通过判断故障方向，测量故障距离，判断出故障是否位于保护区内，从而决定是否需要跳闸，实现线路保护。

距离保护可以通过测量短路阻抗的方法来测量和判断故障距离。

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。

重点进行了距离保护和振荡闭锁的分析，继电保护中距离保护、最大和最小运行方式的具体计算。

2 运行方式分析2.1 保护1最大运行方式和最小运行方式的分析图2.1-1 保护1的最大运行方式（1）保护1的最大运行方式分析保护1的最大运行方式就是指流过保护1的电流最大即G1、G2两个发电机共同运行，而变压器T1、T2都同时运行的运行方式，则Ω=+⨯=5.12X X 21Z T1.1G1.1s.min ）（ 式中.min s Z 为保护安装处到系统等效电源之间的最小阻抗。

KA18.2Z E AB s.min k.1.max =+=Z I ϕ式中.1.max k I 为流过保护1的最大短路电流图2.1-2 保护1的最小运行方式（2）保护1的最小运行方式分析。

保护1的最小运行方式就是指流过保护1的电流最小即是在G1和G2只有一个工作，变压器T1、T2中有一个工作时的运行方式，则Ω=+=25X X Z T1.1G1.1s.max式中.max s Z 为保护安装处到系统等效电源之间的最大阻抗。

KA 17.1Z Z E 23I ABs.max k.1.min =+⨯=ϕ 式中.1.min k I 为流过保护1的最小短路电流。

2.2 保护2最大运行方式和最小运行方式的分析图2.2-1 保护2的最大运行方式（1） 保护2的最大运行方式分析。

保护2最大运行方式就是指流过保护2的电流最大即两个发电机共同运行，则Ω=+⨯=10X X 21Z T3.1G3.1s.min ）（ KA59.1Z Z E BC AB s.min k.2.max =++=Z I ϕ式中.2.max k I 为流过保护2的最大短路电流。

图2.2-2 保护2的最小运行方式（2）保护2的最小运行方式分析。

保护2的最小运行方式就是指流过保护2的电流最小即是在G3和G4只有一个工作时运行方式，则Ω=+=20X X Z T3.1G 3.1s.max ）（KA 96.0Z Z E 23BCAB s.max k.2.min =++⨯=Z I ϕ 式中.2.min k I 为流过保护2的最小短路电流。

2.3 保护3最大运行方式和最小运行方式的分析图2.3-1 保护3的最大运行方式（1）保护3的最大运行方式分析保护3的最大运行方式就是指流过保护3的电流最大即两个发电机共同运行，则Ω=+⨯=5.12X X 21Z T1.1G1.1s.min ）（ KA52.1Z Z E BC AB s.min k.3.max =++=Z I ϕ式中.3.max k I 为流过保护3的最大短路电流。

图2.3-2 保护3的最小运行方式（2） 保护3的最小运行方式分析。

保护3的最小运行方式就是指流过保护3的电流最小即是在G1和G2只有一个工作时的运行方式，则Ω=+=25X X Z T1.1G1.1s.maxKA 88.0Z Z Z E 23I BCAB s.max k.3.min =++⨯=ϕ 式中.3.min k I 为流过保护3的最小短路电流。

2.4 保护4最大运行方式和最小运行方式的分析图2.4-1 保护4的最大运行方式（1）保护4的最大运行方式分析。

保护4的最大运行方式就是指流过保护4的电流最大即两个发电机共同运行，而变压器T5、T6都同时运行的运行方式，则Ω=+⨯=10X X 21Z T3.1G3.1s.min ）（ KA07.3Z E BC s.min k.4.max =+=Z I ϕ式中.4.max k I 为流过保护3的最大短路电流。

（2）保护4的最小运行方式分析。

保护4的最小运行方式就是指流过保护4的电流最小即是在G3和G4只有一个工作，变压器T3、T4中有一个工作时的运行方式，则Ω=+=20X X Z T3.1G 3.1s.max ）（KA60.1Z E 23BCs.max k.4.min =+⨯=Z I ϕ 式中.4.min k I 为流过保护4的最小短路电流。