继电保护课程设计__线路距离保护原理及计算原则

电力系统继电保护课程设计

题 目：专 业：班 级：姓 名：学 号：

距离保护 电气工程及其自动化

2017年 6月日

13

1 设计原始资料

1.1 具体题目

如下图1.1所示网络，系统参数为:

E1153kV、XG210Ω、XG310Ω,L140(13%)41.2km、L340km，

ІШІІLBC50km、LCD30km、LDE30km，线路阻抗0.4/km，KrelKrel0.85，Krel0.8，

IBCmax300、ICDmax200、ICEmax150，Kss1.5，Kre1.15,t1Ш=0.5s。

A9G1BL18CDEG23215L34G3

图1.1电力系统示意图

试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计。

1.2 要完成的内容

本文要完成的内容是对线路的距离保护原理和计算原则的简述，并对线路各参数进行分析及对保护3和5进行距离保护的具体整定计算并注意有关细节。

2 分析要设计的课题内容

2.1 设计规程

根据继电保护在电力系统中所担负的任务，一般情况下，对动作于跳闸的继电保护在技术上应满足四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。这几“性”之间，紧密联系，既矛盾又统一，按照电力系统运行的具体情况配置、配合、整定。

2.2 本设计的保护配置

2.2.1 主保护配置

距离保护Ⅰ段和距离保护Ⅱ段构成距离保护的主保护。 (1) 距离保护的Ⅰ段

ABC123G

图2.1 距离保护网络接线图

瞬时动作，tⅠ是保护本身的固有动作时间。

保护1的整定值应满足：Zset电压互感器的误差，1ZAB考虑到阻抗继电器和电流、引入可靠系数Krel(一般取0.8-0.85)，则

ΙΙ Zset1KrelZAB

同理，保护2的Ⅰ段整定值为：

ΙΙ Zset2KrelZBC

(2) 距离Ⅱ段

整定值的选择和限时电流速断相似，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t的时限，以保证选择性,例如在图2.1中，当保护2第Ⅰ段末端短路时，保护1的测量阻抗为：

ΙZmZABZset2

引入可靠系数Krel(一般取0.8)，则保护1的Ⅱ段的整定阻抗为：

ІІΙΙΙ Zset.1=Krel(ZAB+Zset.2)=0.8ZAB+(0.8~0.85)ZBC

2.2.2 后备保护配置

为了作为相邻线路的保护装置和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来选择，动作时限还按照阶梯时限特性来选择，并使其比距离Ⅲ段保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个t。

3保护配合的整定

3.1 QF3距离保护的整定与校验

3.1.1 QF3距离保护第I段整定

(1) QF3的Ⅰ段的整定阻抗为

(2) 动作时间

tI0s（第Ⅰ段实际动作时间为保护装置固有的动作时间） 3.1.2 QF3距离保护第Ⅱ段整定

(1) 与相邻线路LCD距离保护Ⅰ段相配合，QF3的Ⅱ段的整定阻抗为：

(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。

ІІZset.324.16===1.208<1.25 ZBC500.4ІІІІІZset.3=Krel(LBCz1+Zset.2)=0.8(500.4+10.2)=24.16Ω

ІІZset.2=KrelLCDz1=0.850.430=10.2Ω ІІZset.3=KrelLBCz11.2600.428.8

(3.1)

(3.2) (3.3)

Ksen即满足灵敏度Ksen1.25的要求。

(3.4)

距离保护3的Ⅱ段应改为与相邻线路的Ⅱ段配合。

ІІІІІZset.2=Krel(z1LCD+Krelz1LDE)=0.8(0.430+0.850.420)=15.04Ω

KsenІІ2015.04ZBCZset.21.7521.25 =20ZBC即满足灵敏度Ksen1.25的要求。

(3) 动作时间，与相邻线路LCD距离Ⅰ段保护配合，则

tІІ=tІ+Δt=0.5s

3.1.3 QF3距离保护第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ZLmin来整定计

ШZLminKrel190.530.85===93.88Ω KreKss1.151.5算。

ZШset.3(3.5)

ZLmin=U1min0.9110==190.53Ω ILmax30.3(3.6)

Ⅲ其中,Krel=0.85，Kre=1.15，Kss=1.5。

(2) 灵敏度校验

距离保护Ⅲ段，即作为本线路Ⅰ、Ⅱ段保护的近后备保护，又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：

Ksen=ZШset.393.88Z==4.69>1.5BC500.4

即满足灵敏度Ksen1.5的要求。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：

K=ZШset.3senZ=93.88=2.93>1.2 BC+ZCD20+12即满足灵敏度Ksen1.2的要求。

(3) 动作延时

tШ3=tШ1+2Δt=1.5s

3.2 QF5距离保护的整定与校验

3.2.1 QF5距离保护第I段整定

(1) 线路L3的Ⅰ段的整定阻抗为：

ZІKІset.5=relL3z1=0.85400.4=13.6Ω

(2) 动作时间

tI0s（第Ⅰ段实际动作时间为保护装置固有的动作时间）

3.2.2 QF5距离保护第Ⅱ段整定

(1) 与相邻线路LBC距离保护Ⅰ段相配合，线路L3的Ⅱ段的整定阻抗为： ZІІІІ(LІset.5=Krel3z1+Kb.minZset.2）=0.8(400.4+2.0317)=40.41Ω

ZІІset.2=KrelLBCz1=0.85500.4=17Ω

其中,ZL116.48,ZL316Ω , ZBC20Ω。 IZL33ZI16I

L3ZL11616.48

Kb.minIZIL3ZL1Z1616.482.03

3L316

(3.7)

(3.8) (3.9) (3.10)(3.11)

ZL1I1ZBCIZL3I3

图3.2 等效电路图 (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。

ІІZset40.41===2.53>1.25 ZL3400.4Ksen即满足灵敏度Ksen1.25的要求。 (3) 动作时间:与相邻线路LBC距离Ⅰ段保护配合，则

tІІ=tI+Δt=0.5s

3.2.3 QF5距离保护第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ZLmin来整定。

ZШsetШZLminKrel190.530.85===93.88Ω KreKss1.151.5

(3.12)

ZLmin=ULmin0.9110==190.53Ω ILmax30.3(3.13)

Ш其中,Krel=0.85，Kre1.15，Kss1.5。

(2) 灵敏度校验

距离保护Ⅲ段，即作为本线路Ⅰ、Ⅱ段保护的近后备保护，又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：

ШZset.593.88===5.87>1.5ZL3400.4

Ksen

即满足灵敏度Ksen1.5的要求。

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：

ШZset.593.88===1.66>1.2ZL3+Kb.maxZBC16+2.0320

Ksen

即满足灵敏度Ksen1.2的要求。 (3) 动作延时

Шt5=t1Ш+3Δt=2s

4继电保护设备选择

4.1 互感器的选择

4.1.1 电流互感器的选择

根据电流互感器安装处的电网电压、最大工作电流和安装地点要求，选型号为LCWB6-110W2屋外型电流互感器。 4.1.2 电压互感器的选择

根据电压等级选型号为YDR-110的电压互感器。

4.2 时间继电器的选择

根据题目要求时间继电器选AC220V、嵌入式、限时动作的继电器，则其型号为H3CR-G8EL。

5 二次展开原理图的绘制

5.1 绝对值比较原理的实现

绝对值比较的一般动作A表达式如式ZAZB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。

UBUA(5.1)

式(5-1)称为电压形式的绝对值比较方程，电路图如图5.1所示。

5.2 保护跳闸回路

三段式距离保护主要由测量回路、起动回路和逻辑回路三部分组成，启动回路、测量回路、逻辑回路,如图5.2所示。

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。

测量回路的Ⅰ段和Ⅱ段，由公用阻抗继电器1、2ZKJ组成，而第Ⅲ段由测量阻抗继电器3ZKJ组成。测量回路是测量短路点到保护安装处的距离，用以判断故障处于那一段保护范围。

逻辑回路主要由门电路和时间电路组成。与门电路包括与门Y1、Y2、或门H和禁止门JZ,用以分析判断是否应该跳闸。

5.3 原理接线图

KT为时间继电器，KS为信号继电器，KZ为阻抗继电器,TA为电流互感器，如图5.3所示。

TAURR1KIIm2UA1KIIm2TV绝 对 值 比 较 回 路1KUUm2TUB

图5.1 绝对值比较的电压形成

0.1s/0I2、、、、QHJ&JZ1、2ZKJY1&T22XJT11XJH、、、、、、3ZKJ1Y2&T33XJ、、、、

图5.2保护跳闸回路

KCOQF0>=1000KSІKSІІKSШKTІІ0KTШ00>=100>=1>=100000KZaІKZcІKZaІІKZcІІKZaШKZcШKZbШTAaTAc

图5.3 原理展开图

6心得体会

从对继电保护所提出的基本要求来评价距离保护，可以得出如下几个主要的结论： (1)根据距离保护工作原理，它可以在多电源的复杂网络中保证动作的选择性。 (2)距离I段是瞬时动作的，但是它只能保护线路全长的80%-85%。 (3)距离保护较电流、电压保护具有较高的灵敏度。