电力系统继电保护课程设计
指导教师： XXXX
兰州交通大学自动化与电气工程学院
2012 年7 月 7日
1 设计原始资料
具体题目
系统接线图如下图，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，开机方式为两侧各开1台机，变压器T6 1台运行。参数为：
φ115/E = 1.G3 2.G35,X X ==Ω 1.G1 2.G15,X X ==Ω 1.T1 1.T45,X X ==Ω 0.T10.T415,X X ==Ω 1.T615,X =Ω 0.T620,X =Ω A-B 50(138%)km L =⨯+B-C 40km,L =线路
阻抗120.4/km,Z Z ==Ω 0 1.2/km,Z =Ω I rel 1.2,K =II rel 1.15K =。
系统接线图
试对1、2进行零序保护的设计。
要完成的内容
⑴ 请画出所有元件全运行时三序等值网络图，并标注参数；
⑵ 分别求出1、2零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的定值，并校验灵敏度；
⑶ 保护1、2零序Ⅰ、Ⅱ是否需要方向元件。
2 分析要设计的课题内容（保护方式的确定）
设计规程
继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，110~220kV 有效接地电力网线路，应按下列规定装设反应接地短路和相间短路的保护装置。
⑴ 对于接地短路：
① 装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护；
② 零序电流保护不能满足要求时，可装设接地距离保护，并应装设一段或两段零序电流保护作为后备保护。
⑵ 对于相间短路：
① 单侧电源单回线路，应装设三相多段式电流或电压保护，如不能满足要求，则应装设距离保护；
② 双侧电源线路宜装设阶段式距离保护。
本设计的保护配置
主保护配置
电力系统正常运行时是三相对称的，其零序、负序电流值理论上是零。多数的短路故障是不对称的，其零、负序电流电压会很大，利用故障的不对称性可以找到正常与故
障的区别，并且这种差别是零与很大值得比较，差异更为明显。所以零序电流保护被广泛的应用在110kV及以上电压等级的电网中。
后备保护配置
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保护安装处的距离，如果短路点距离小于整定值，则保护装置动作。
在保护1、2、3和4处配备三段式距离保护，选用接地距离保护接线方式和相间距离保护接线方式。
3 短路电流及残压计算
等效电路的建立
将本题中的系统简化成三序电压等值网络，即正序网络如图1所示；负序网络如图2所示；零序网络，图3所示。
X1G3
图正序网络
图负序网络
图零序网络
保护短路点的选取
母线A处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护2的最大零序电流。
母线B处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护1和4的最大零序电流。
母线C处分别发生单相接地短路和两相接地短路，求出流过保护3的最大零序电流。
短路电流的计算
整理线路参数
⑴ B 母线分别发生单相接地和两相接地短路时的等值网络。
单相接地短路时，故障端口正序阻抗为
故障端口负序阻抗为 2115.8902()Z Z ∑∑=Ω=
故障端口零序阻抗为 00.10.AB 0.T60.T30.BC ()||||()13.4324()T Z X Z X X Z ∑=++=Ω 单相接地短路时 01max 102E I Z Z ϕ
=∑∑+=0144
.139902.1423/115+⨯=(kA) 两相接地短路时 02max 102E I Z Z ϕ=∑∑+=0144
.1329902.143/115⨯+=(kA)
⑵ A 母线分别发生单相接地和两相接地短路时的等值网络。
故障端口正序阻抗为
故障端口负序阻抗为 21 8.3712()Z Z ∑∑==Ω
故障端口零序阻抗为 00.T40.BC 0.T60.AB 0.T1[||]||Z X X X X X ∑=++（
） 12.8850()=Ω 单相接地短路时
'010115/ 2.2410(kA)228.371212.8850
E I Z Z ϕ∑∑===+⨯+ 两相接地短路时
"010 1.9447(kA)2E I Z Z ϕ∑∑=
==+ ⑶ C 母线分别发生单相接地和两相接地短路时的等值网络。单相接地短路时， 故障端口正序阻抗为
故障端口负序阻抗为 21 8.3712()Z Z ∑∑==Ω
故障端口零序阻抗为
单相接地短路时
'010115/ 2.2978(kA)228.371212.1530
E I Z Z ϕ∑∑===+⨯+ 两相接地短路时
"010 2.0319(kA)2E I Z Z ϕ∑∑=
==+
4 保护的配合及整定计算
主保护的整定计算
动作值（如动作电流）
⑴ 1零序Ⅰ段躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流 ⑵ 1零序Ⅱ段与下一条线路Ⅰ段配合，即与3的Ⅰ段配合
分支系数 0.T10.AB 0b 0.T61576.2 5.5620
X X K X +==+= ⑶ 2零序Ⅰ段躲开下一条线路出口处单相或两相接地时出现的最大零序电流 动作时间
保护1的Ⅰ段和2的Ⅰ段均为零序速断电流保护，故动作时间均为0s,保护1的Ⅱ段为限时零序电流速断，比Ⅰ段延迟一个△t,故保护1的Ⅱ段的动作时间为。 灵敏度校验
后备保护的整定计算
动作值（如动作电流）
⑴ 保护1的Ⅲ段保护按躲开末端最大不平衡电流
⑵ 保护2的Ⅲ段保护按躲开末端最大不平衡电流
动作时间
保护1的Ⅲ段保护与下段线路配合，动作时间比Ⅱ段的动作时间延迟△t ，故动作时间为1s 。
灵敏度校验
保护1的Ⅲ段保护,作为近后备保护
d.0B 1m 0.dz133 1.619223.4894 1.30.2068
I K I ⨯=
==>满足要求 作为远后备保护 d.0C 1m 0.dz133 2.297833.3337 1.20.2068
I K I ⨯===>满足要求 保护2的Ⅲ段保护,作为近后备保护 d.0A 1m 0.dz133 2.241033.3317 1.30.2017I K I ⨯=
==>满足要求
