110kV输电线路电流电压保护设计(2)

本科生课程设计（论文）

第1章 绪论

当今世界最重要的专门技术之一就是继电保护技术，使用最为广泛、地位最为重要的能源，电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。它要有一个专门保障体系，其中。电力系统断电保护能在全系统范围内，按指定分区实时地检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或警告等措施，以求最限度地维持系统的稳定、保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏。电力系统继电保护设计包括发电机、变压器、线路、电动机、电容器等元件的保护方案选择，自动装置的选择及整定计算等等。

电力系统继电保护是随着电力系统的发展和科学技术的进步而不断发展起来的。电力系统故障和不正常运行状态是不可避免的，为了防止电力系统事故的扩大保证非故障部分仍能可靠供电通过继电保护装置准确迅速地识别并切除故障同时电力系统运行状态应实时监视一旦发生不正常行状态时能通过继电保护装置及时警告或启动自动控制装置。这样就可以保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏。

继电保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分等组成。对于作用于断路器跳闸的继电保护装置有几点基本要求。

1．选择性

电力系统发生故障时，继电保护的动作应当具有选择件，它仅将故障部分切除能继续运行．尽量缩小中断供电的范围。

2．动作迅速

电力系统发生故障后，要求继电保护装置尽快的动作．切除故障部分，这样做的 好处

(1)系统电压恢复得快，减少对广大用户的影响。 (2)电气设备损坏程度减轻。

(3)防止故障扩大，对高压电网来说，快速切除故障更为必要，否则会引起电力系统振荡甚至失去稳定。

(4)有利于电弧闪络处的绝缘强度恢复．当电源切除后又自动重新合上(即采用白动重合闸装置)再送电时容易获得成功(即提高了自动重合闸的成功率)。

3．灵敏性

灵敏性是指继电保护装置反应故障的能力，一般以灵敏系数的大小来衡量。 4．安全性和可靠性

(1)选用确当的保护原理，在可能条件下尽量简化接线，减少元器件的数量和

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触点的数量。

(2)提高保护装置所选用的器件质量和工艺水平，并有必要的抗干扰措施。 (3)提高保护装置安装和调试的质量，并加强维护和管理。

除了上述四个方面基本要求之外，在选用继电保护装置时，还必须注意经济性，在保证电力系统安全运行的前提下，应采用投资少、维护费用较低的保护装置。

电流电压保护分为两种一种是以反应电流增大而动作的电流测量元件为基础的构成的电流保护元件另一种是以反应电压为基础构成的电流保护。 根据线路故障对主、后备保护的要求线路相间的电流电压保护有三种第一无时限电流速断保护或无时限电流电压联锁速断保护第二带时限电流速断保护或带时限电流电压联锁速断保护第三定时限过电流保护或低电压启动过电流保护。这三种相间电流电压保护分别成为相间短路电流保护第Ⅰ段第Ⅱ段和第Ⅲ段。其中Ⅰ、Ⅱ段作为线路主保护第Ⅲ段作为本线路主保护的近后备保护和相邻线路或元件的远后备保护。这三段统称为线路相间短路的。

本设计为了获得较好的选择性并保证灵敏度，采用了三段式电流电压联锁速断保护，根据设计要求为了实现保护之间的配合和保护的选择性在这些保护中增加延时元件等逻辑元件形成一个完整的保护方案。

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第2章 输电线路电流保护整定计算

2.1电流I段整定计算

2.1.1保护3在最大、最小运行方式下的等值电抗

最大运行方式：三台发电机及线路L1、L2、L3 同时投入运行，等效电路图如图2.1。

图 2.1 最大运行方式等值阻抗图

XG1?20?；XG2?XG3?25?；

XL1?XL2?60?0.4?24?；XL3?40?0.4?16?

XBC?40?0.4?16?；XCD?30?0.4?12?；XDE?20?0.4?8?；

X3min??XG1//XG2?XL1//XL2?//?XG3?XL3??14.78?

最小运行方式：在最大运行方式基础上 G2、L2 退出运行，等效电路图如图2.2.

图 2.2 最小运行方式等值阻抗图

X3max??XG1?XL1?//?XG3?XL3???20?24?//?25?16??21.22?

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2.1.1 动作电流的整定

首先算出母线C、D、E的最小及最大短路电流。 C母线最大短路电流：

?3?IKCmax?E?X3min?XBC?115/3?2.16??

14.78?16C母线最小短路电流：

?2?IKCmin?E?33115/3??1.54??

2X3max?XBC221.22?16D母线最大短路电流：

?3?IKDmax?X3minE?115/3??1.55??

?XBC?XCD14.78?16?12D母线最小短路电流：

?2?IKDmin?E?33115/3??1.17??

2X3max?XBC?XCD221.22?16?12E母线最大短路电：

?3? IKEmax?E?X3min?XBC?XCD?XDE?115/3?1.31??

14.78?16?12?8E母线最小短路电流:

IKEmin?2?E?33115/3???1.00?? 2X3max?XBC?XCD?XDE221.22?16?12?8无时限电流速断保护依靠动作电流值来保证其选择性，被保护线路外部短路时流过该保护的电流总小于其动作值，不能动作；而只有在内部短路时流过该保护的电流有可能大于其动作值，使保护动作。且无时限电流速断保护的作用是保证在任何情况下只切除本线路上的故障。

?3???Iop1?Krel?IKEmax?1.2?1.31?1.57K? ?3???Iop2?Krel?IKDmax?1.2?1.55?1.86?? ?3???Iop?K?I3relKCmax?1.2?2.16?2.59??

无时限电流保护不能保护线路全长，应采用最不利情况下保护的保护范围来校验保护的灵敏度，一般要求保护的最小的线路长度不小于线路长度的15%。

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保护1保护的最小范围：

x1l1min3E?31153????X?X?X??(21.22?16?12)??12.60?3maxBCCD?2Iop21.571 保护2保护的最小范围：

x2l2min?3E???X3max?XBC?2Iop2??31153?(21.22?16)??6.31?

21.86保护3保护的最小范围：

x3l3min?

3E?31153?X??21.22?0.98? 3max?2Iop322.592.1.2 灵敏度校验

x1l1minxl?22min?0?15% XDEXCD?因为Ksen?所以保护1、2灵敏度不符合要求。

?Ksen?x3l3min?6.12%?15% XBC保护3 的灵敏度也不符合要求。

2.1.3 动作时间的整定

末端保护1的动作时间为0（I段无延时），则保护2 的动作时间为0.5s，保护2的动作时间为1s。

2.2 电流Ⅱ段整定计算

由于无时限电流速断保护只能保护线路的一部分，而该线路剩下的短路故障由能保护本线路全长的带时限电流速断保护（电流保护第Ⅱ段）来可靠切除。带时限电流速断保护与无时限电流速断保护的配合能以尽可能快的速度，可靠并有选择性的切除本线路上任一处，包括被保护线路末端的相间短路故障。

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