35kv配電系統(tǒng)繼電保護(hù)方案設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告課題： 35kv配電系統(tǒng)繼電保護(hù)方案設(shè)計(jì)系 部：電氣信息系 專 業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù) 班 級(jí)：電氣07-2 姓 名：劉偉 學(xué) 號(hào)：200703021904 指導(dǎo)老師：杜文摘要 繼電保護(hù)技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來的。電力系統(tǒng)中的短路時(shí)不可避免的。短路必然伴隨著電流的增大，因而為了保護(hù)發(fā)電機(jī)免受短路電流的破壞，需要繼電保護(hù)來發(fā)揮作用。本文研究的是關(guān)于35KV配電系統(tǒng)繼電保護(hù)。通過本次設(shè)計(jì)掌握和鞏固電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)，熟悉電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)技能，根據(jù)技術(shù)規(guī)范，選擇和論證繼電保護(hù)的配置選型的正確性并培養(yǎng)自己在實(shí)踐工程中的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和獨(dú)立工作能力。

2、本論文主要結(jié)合了阻抗的計(jì)算、短路電流的計(jì)算、三段式保護(hù)及繼電器選型等輸電線路保護(hù)。關(guān)鍵詞: 短路電流計(jì)算；輸電線路繼電保護(hù)目錄1概述11.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用.11.2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)與繼電保護(hù)裝置.1統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)要求1繼電保護(hù)裝置22系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)計(jì)算32.1設(shè)計(jì)原則和一般定則.32.2 35KV電網(wǎng)元件參數(shù)計(jì)算原則42.3 各參數(shù)計(jì)算42.3.1 電阻參數(shù)計(jì)算.4電抗參數(shù)計(jì)算42.4 標(biāo)幺值及標(biāo)幺值計(jì)算方法.4標(biāo)幺制的概念.4標(biāo)幺制的折算.43 短路電流的計(jì)算63.1 短路計(jì)算的目的.63.2 復(fù)雜電源系統(tǒng)短路電流計(jì)算方法64電網(wǎng)的電流保護(hù)和方向性電流保護(hù)64.1單側(cè)電源

3、網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù)6 電流速斷保護(hù)10 限時(shí)電流速斷保護(hù)13 定時(shí)限過電流保護(hù)134.2電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)16方向性電流保護(hù)的工作原理17 功率方向繼電器.185實(shí)例分析206 繼電器選型.256.1過電流繼電器的選擇256.2中間繼電器的選擇256.3時(shí)間繼電器的選擇25 6.4信號(hào)繼電器選擇.25結(jié) 束 語26謝 辭27參考文獻(xiàn)281 概 述1.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用 電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求安全可靠、電能質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)性好。但是，電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)各異，運(yùn)行情況復(fù)雜，覆蓋的地域遼闊。因此，受自然條件、設(shè)備及人為因素影響，可能出現(xiàn)各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。故障中最常見，

4、危害最大的是各種型式的短路。為此，還應(yīng)設(shè)置以各級(jí)計(jì)算機(jī)為中心，用分層控制方式實(shí)施的安全監(jiān)控系統(tǒng)，它能對(duì)包括正常運(yùn)行在內(nèi)的各種運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施控制。這樣才能更進(jìn)一步地確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。(1)當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開，以最大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響，并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求(如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性等)。(2)反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同(例如有無經(jīng)常值班人員)發(fā)出信號(hào)，以便值班人員進(jìn)行處理

5、，或由裝置自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會(huì)引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶一定的延時(shí)動(dòng)作。1.2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)與繼電保護(hù)裝置繼電保護(hù)的基本要求繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足選擇性、快速性、靈敏性和可靠性的要求：這四“性”之間緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一。 (1)選擇性是指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，才允許由相鄰設(shè)備保護(hù)、線路保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)切除故障。為保證對(duì)相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護(hù)和同一保護(hù)內(nèi)有配合要求的兩元件（如啟動(dòng)與跳閘元件或閉鎖與動(dòng)作元件）的選擇性，其靈敏系數(shù)及動(dòng)作時(shí)間，在一般情況下應(yīng)相互配合。(2)

6、 快速性是指保護(hù)裝置應(yīng)盡快地切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動(dòng)重合閘和備用電源或備用設(shè)備自動(dòng)投入的效果等。一般從裝設(shè)速動(dòng)保護(hù)(如高頻保護(hù)、差動(dòng)保護(hù))、充分發(fā)揮零序接地瞬時(shí)段保護(hù)及相間速斷保護(hù)的作用、減少繼電器固有動(dòng)作時(shí)間和斷路器跳閘時(shí)間等方面入手來提高快速性。 (3)靈敏性是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，不論短路點(diǎn)位置、短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過渡電阻，都能敏銳感覺、正確反應(yīng)。保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來衡量，它主要決定于被保護(hù)元件和電

7、力系統(tǒng)的參數(shù)和運(yùn)行方式。在設(shè)備或線路的被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)，各類保護(hù)的最小靈敏系數(shù)在規(guī)程中有具體規(guī)定。 (4)可靠性是指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了故障，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，簡稱拒動(dòng)，而在任何其他該保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該錯(cuò)誤動(dòng)作，簡稱誤動(dòng)?？煽啃灾饕副Ｗo(hù)裝置本身的質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)水平而言。一般來說，保護(hù)裝置的組成元件的質(zhì)量越高、接線越簡單?；芈分欣^電器的觸點(diǎn)數(shù)量越少，保護(hù)裝置的工作就越可靠。同時(shí)，精細(xì)的制造工藝、正確的調(diào)整試驗(yàn)。良好的運(yùn)行維護(hù)以及豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于提高保護(hù)的可靠性也具有重要的作用。繼電保護(hù)裝置繼電保護(hù)裝置，就是指能反應(yīng)電力系

8、統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)裝置的任務(wù)是：（1）當(dāng)被保護(hù)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置迅速動(dòng)作，有選擇地將故障部分?jǐn)嚅_，以減輕故障危害，防止事故蔓延。（2）當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，保護(hù)裝置一般作用于信號(hào)，以便及時(shí)采取措施，防止事故發(fā)生。在供電系統(tǒng)中，為了提高可靠性，除了裝設(shè)繼電保護(hù)裝置外，還設(shè)有各種自動(dòng)裝置，如自動(dòng)重合閘、備用電源自動(dòng)投入裝置等。2系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)計(jì)算 2.1 設(shè)計(jì)原則和一般規(guī)定電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大起了重要作用。應(yīng)根據(jù)審定的電力系統(tǒng)

9、設(shè)計(jì)（二次部分）原則或?qū)彾ǖ南到y(tǒng)接線及要求進(jìn)行電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)應(yīng)滿足繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程（SDJ6-83）、35kV電網(wǎng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置運(yùn)行條例等有關(guān)專業(yè)技術(shù)規(guī)程的要求。繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置由于本身的特點(diǎn)和重要性，要求采用成熟的特別是符合我國電網(wǎng)要求的有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)。電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置應(yīng)符合可靠性、安全性、靈敏性、速動(dòng)性的要求。要結(jié)合具體條件和要求，從裝置的選型、配置、整定、實(shí)驗(yàn)等方面采取綜合措施，突出重點(diǎn)，統(tǒng)籌兼顧，妥善處理，以達(dá)到保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。2.2 35KV電網(wǎng)元件參數(shù)計(jì)算原則輸電線路的參數(shù)有四個(gè)：反應(yīng)線路通過電流時(shí)產(chǎn)生有功功

10、率損失效應(yīng)的電阻；反應(yīng)載流導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)效應(yīng)的電感；反應(yīng)線路帶電時(shí)絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生的漏電電流及導(dǎo)線附近空氣游離而產(chǎn)生有功功率損失的電導(dǎo)；反應(yīng)帶電導(dǎo)線周圍電場(chǎng)效應(yīng)的電容。輸電線路的這些參數(shù)通?？梢哉J(rèn)為是沿全長均勻分布的。2.3各參數(shù)計(jì)算 電阻參數(shù)計(jì)算有色金屬導(dǎo)線單位長度的直流電阻可按下面公式;鋁用31.5·mm2 /km由手冊(cè)查的LGJ-240的計(jì)算直徑21.66mmL:鋁線； G:鋼芯； J：絞線電抗參數(shù)計(jì)算 輸電線路的等效電抗額定頻率下輸電線每項(xiàng)的等值電抗： 我國電力系統(tǒng)的額定頻率為50HZ，對(duì)單導(dǎo)線線路： 由題意LGJ-240可由計(jì)算手冊(cè)查的其計(jì)算直徑21.66mm2#線路電抗：

11、所以2#線路總電抗同理可求得1#電抗為3.15 3#電抗為1.4322.4 標(biāo)幺值及標(biāo)幺值計(jì)算方法 標(biāo)幺制的概念 標(biāo)幺值是電力系統(tǒng)分析和工程計(jì)算中常用的數(shù)值標(biāo)記方法，表示各物理量及參數(shù)的相對(duì)值。標(biāo)幺值是相對(duì)于某一基準(zhǔn)值而言的，同一有名值，當(dāng)基準(zhǔn)值選取不同時(shí)，其標(biāo)幺值也不同。它們的關(guān)系如下:標(biāo)幺值有名值/基準(zhǔn)值。標(biāo)么值的折算本網(wǎng)絡(luò)采用近似計(jì)算法 近似計(jì)算：標(biāo)幺值計(jì)算的近似歸算是用平均額定電壓計(jì)算。標(biāo)幺值的近似計(jì)算可以就在各電壓級(jí)用選定的功率基準(zhǔn)值和各平均額定電壓作為電壓基準(zhǔn)來進(jìn)行。3.1短路計(jì)算的目的選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備 為了合理的配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并正確整定其參數(shù),

12、必須對(duì)電力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進(jìn)行計(jì)算和分析。在這些計(jì)算中不但要知道故障支路中的電流值,還必須知道在網(wǎng)絡(luò)中的分布情況。有時(shí)還要知道系統(tǒng)中某些節(jié)點(diǎn)的電壓值,在設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線時(shí),為了比較各種不同方案的接線圖,確定是否需要采取限制短路電流的措施,都要進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算,研究短路對(duì)用戶工作的影響等,也包含有一部短路計(jì)算。在實(shí)際工作中,根據(jù)一定的任務(wù)進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)必須首先確定計(jì)算條件。所謂計(jì)算條件是指短路發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行方式,短路的類型和發(fā)生地點(diǎn),以及短路發(fā)生后所采取的措施.3.2復(fù)雜電源系統(tǒng)短路電流計(jì)算方法 綜合變化法實(shí)質(zhì)是將各種類型的電源用一個(gè)等效發(fā)

13、電機(jī)代替，這種方法簡單，但是未考慮各電源與短路點(diǎn)間的電氣距離的不同及發(fā)電機(jī)類型的不同；而且除了有限容量的電源外，還會(huì)有無限大容量電源的存在。由于各電源類型和距離上的不同，他們向短路點(diǎn)供給的電流大小及變化規(guī)律差異較大，所以在要求較高的短路電流計(jì)算中，需要采用單獨(dú)變化法。單獨(dú)變化法先將供電系統(tǒng)中的電源按一定原則進(jìn)行分組；每組用一個(gè)等值發(fā)電機(jī)來代替，并求出它的直接聯(lián)于短路點(diǎn)的支路轉(zhuǎn)移電抗；然后對(duì)各支路分別查相應(yīng)的計(jì)算曲線，求出它們向短路點(diǎn)供給的短路電流；各支路電流之和就是短路點(diǎn)的實(shí)際短路電流。對(duì)電源進(jìn)行分組：將特殊情況的一、二個(gè)電源分出來，按單獨(dú)變化處理，而將其余的發(fā)電機(jī)合并為一組。做出供電系統(tǒng)的等

14、值電路圖，選取基準(zhǔn)，計(jì)算元件標(biāo)么電抗。求各等效電源支路轉(zhuǎn)移電抗（采用分布系數(shù)法）。將各個(gè)等效電源的短路電流相加。4電網(wǎng)的電流保護(hù)和方向性電流保護(hù)4.1單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護(hù) 電流速斷保護(hù) 在保證選擇性和可靠性要求的前提下，根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)快速性的要求，原則上應(yīng)裝設(shè)快速動(dòng)作的保護(hù)裝置，使切除故障的時(shí)間盡可能短。反應(yīng)電流增加，且不帶時(shí)限(瞬時(shí))動(dòng)作的電流保護(hù)稱為無時(shí)限電流速斷保護(hù)，簡稱電流速斷保護(hù)。1. 工作原理對(duì)于圖2.1 所示的單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)，為切除故障線路，需在每條線路的電源側(cè)裝設(shè)斷路器和相應(yīng)的保護(hù)裝置，即無時(shí)限電流速斷保護(hù)分別裝設(shè)在線路、的電源側(cè)(也稱為線路的首端)。當(dāng)線路上任一

15、點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，通過被保護(hù)元件(即線路)的電流為 式中系統(tǒng)等效電源的相電勢(shì)，也可以是母線上的電壓；保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗，即系統(tǒng)阻抗； 線路單位長度的正序阻抗，單位為/ km ； 短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的距離。圖 圖2.1 單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)電流速斷保護(hù)工作原理圖 若 和 為常數(shù)，則短路電流將隨著的減小而增大，經(jīng)計(jì)算后可繪出其變化曲線，如圖2.1 所示。若 變化，即當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，短路電流都將隨著變化。當(dāng)系統(tǒng)阻抗最小時(shí)，流經(jīng)被保護(hù)元件短路電流最大的運(yùn)行方式稱為最大運(yùn)行方式。圖2.1中曲線1表示系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下短路點(diǎn)沿線路移動(dòng)時(shí)三相短路電流的變化曲線。短路時(shí)系統(tǒng)阻抗最大，

16、流經(jīng)被保護(hù)元件短路電流最小的運(yùn)行方式稱為最小運(yùn)行方式。在最小運(yùn)行方式下，發(fā)生兩相短路時(shí)通過被保護(hù)元件的電流最小，即最短路電流為 式中，為最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)阻抗，為短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離。圖2.11中曲線2表示系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下短路點(diǎn)沿線路移動(dòng)時(shí)最小短路電流的變化曲線。對(duì)于線路 的無時(shí)限電流速斷保護(hù)1，當(dāng)本線路上任一點(diǎn) 發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)1 為瞬動(dòng)保護(hù)。為保證選擇性，在下一線路首端點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)1不應(yīng)動(dòng)作，即保護(hù)1 的電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)該大于最大運(yùn)行方式下k2點(diǎn)三相短路時(shí)流過被保護(hù)元件的短路電流,即>。由于k2點(diǎn)短路時(shí)與本線路末端k1點(diǎn)短路時(shí)流經(jīng)被保護(hù)元件的短路電流相等，因此 也

17、可按大于最大運(yùn)行方式下k1點(diǎn)三相短路時(shí)流經(jīng)被保護(hù)元件的短路電流來整定，即 式中電流速斷保護(hù)的可靠系數(shù)，一般取1.21.3。引入可靠系數(shù)的原因是由于理論計(jì)算與實(shí)際情況之間存在著一定的差別，即必須考慮實(shí)際上存在的各種誤差影響，如實(shí)際的短路電流可能大于計(jì)算值；對(duì)瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)還應(yīng)考慮非周期分量使總電流變大的影響；保護(hù)裝置中電流繼電器的實(shí)際啟動(dòng)電流可能小于整定值；考慮一定的裕度，從最不利的情況出發(fā)，即使同時(shí)存在以上幾種因素的影響，也可能保證在預(yù)定的保護(hù)范圍以外故障時(shí)，保護(hù)裝置不誤動(dòng)，因而必須乘以大于1的可靠系數(shù)，一般取1.21.3。同理，保護(hù)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)為 動(dòng)作電流整定后是不變的，如圖2.

18、1中的直線3，它與曲線1、2 各有一個(gè)交點(diǎn)M和N。在交點(diǎn)以前的線路上發(fā)生短路故障時(shí)，由于，保護(hù)1 的電流速斷保護(hù)能夠動(dòng)作；在交點(diǎn)以后的線路上短路時(shí)，由于,保護(hù)不能動(dòng)作。因此電流速斷保護(hù)不能保護(hù)本線路的全長，而且保護(hù)的范圍隨運(yùn)行方式和故障類型的變化而變化。2. 保護(hù)范圍校驗(yàn) 電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)通常用保護(hù)范圍來衡量，保護(hù)范圍越長，表明保護(hù)越靈敏。由圖2.1 可見，最大運(yùn)行方式下三相短路時(shí)，保護(hù)范圍最大為；最小運(yùn)行方式下兩相短路時(shí)，保護(hù)范圍最小為。保護(hù)范圍通常用線路全長的百分?jǐn)?shù)表示，一般要求最大保護(hù)范圍50%，最小保護(hù)范圍15%。電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍可通過下面的方法求得：在最大運(yùn)行方式下( =

19、)，保護(hù)范圍末端()發(fā)生三相短路時(shí)，短路電流 與動(dòng)作電流相等，即 在最小運(yùn)行方式下()，保護(hù)范圍末端( )發(fā)生兩相短路時(shí)，短路電流 與動(dòng)作電流 相等，即 限時(shí)電流速斷保護(hù) 由于有選擇性的電流速斷保護(hù)不能保護(hù)本線路的全長，為快速切除本線路其余部分的短路，應(yīng)增設(shè)第二套保護(hù)。為保證選擇性和快速性，該保護(hù)應(yīng)與下一線路的電流速斷保護(hù)在保護(hù)范圍和動(dòng)作時(shí)限上相配合，即保護(hù)范圍不超過下一線路電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍，動(dòng)作時(shí)限比下一線路電流速斷保護(hù)高出一個(gè)時(shí)限級(jí)差 。這種帶有一定延時(shí)的電流速斷保護(hù)稱為限時(shí)電流速斷保護(hù)。1. 工作原理與動(dòng)作電流 現(xiàn)以圖2.4 中的保護(hù)1 為例，來說明限時(shí)電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算。假設(shè)

20、保護(hù)2 裝有電流速斷保護(hù)，其動(dòng)作電流整定為 ,它與最大短路電流變化曲線1 的點(diǎn)為P，這就是它的保護(hù)范圍。而保護(hù)1 限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍不能超過保護(hù)2 電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍，即P點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的短路點(diǎn)之前，所以在單側(cè)電源供電的情況下，保護(hù)1 的限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍應(yīng)在點(diǎn)和點(diǎn)之間。為什么？因?yàn)椋喝粼邳c(diǎn)之前，則不能保護(hù)本線路的全長；若在點(diǎn)之后，則失去與保護(hù)2 電流速斷保護(hù)的選擇性。所以保護(hù)1 限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)整定為，考慮到各種誤差的影響，則有 式中限時(shí)電流速斷保護(hù)的可靠系數(shù)，取1.11.2。2. 動(dòng)作時(shí)限的整定 由圖2.4 可知，保護(hù)1 限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍已延伸至下一線路

21、電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍，為保證選擇性，要求限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限 要高于下一線路電流速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限 一個(gè)時(shí)限級(jí)差，即 對(duì)于時(shí)限級(jí)差，從盡快切除故障出發(fā)，應(yīng)越小越好，但為了保證兩套保護(hù)動(dòng)作的選擇性，又不能選擇過小。保護(hù) 1 與保護(hù)2的配合關(guān)系，即保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間距離的關(guān)系，用t = f (L)來描述，如圖2.4 所示。在保護(hù)2 電流速斷保護(hù)范圍內(nèi)的短路，將以 的時(shí)間切除，此時(shí)保護(hù)1 的限時(shí)電流速斷雖然可以啟動(dòng)，但因較 大一個(gè)t ，而在QF2跳閘后，保護(hù)1 將返回，所以從時(shí)間上保證了選擇性。若短路發(fā)生在保護(hù)1電流速斷保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，保護(hù)1 將以 時(shí)間切除，而在該線路其他點(diǎn)

22、短路時(shí)，保護(hù)1將以時(shí)間切除。圖 2.2 限時(shí)電流速度保護(hù)工作原理及時(shí)限特性所以，當(dāng)線路裝設(shè)電流速斷保護(hù)和限時(shí)電流速斷保護(hù)后，它們的聯(lián)合工作就可以保證在全線路范圍內(nèi)的短路故障都能在0.5s 時(shí)間內(nèi)予以切除，在一般情況下都能滿足速動(dòng)性的要求。它們的共同作用，構(gòu)成了線路的主保護(hù)，即以最短的時(shí)間切除全線路任一點(diǎn)發(fā)生的短路。3. 靈敏系數(shù)校驗(yàn) 為了能夠保護(hù)本線路的全長，限時(shí)電流速斷保護(hù)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，應(yīng)具有足夠的靈敏性，一般用靈敏系數(shù)來校驗(yàn)，即規(guī)程規(guī)定 式中(2)最小運(yùn)行方式下被保護(hù)線路末端發(fā)生兩相金屬性短路時(shí)，流過本線路保護(hù)的電流； 本線路限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流。必須進(jìn)

23、行靈敏系數(shù)校驗(yàn)的原因，主要是考慮下列因素：(1) 故障點(diǎn)存在過渡電阻，使實(shí)際短路電流比計(jì)算電流小，不利于保護(hù)動(dòng)作。(2) 實(shí)際的短路電流由于計(jì)算誤差或其他原因而小于計(jì)算值。(3) 由于電流互感器的負(fù)誤差，使實(shí)際流入保護(hù)裝置的電流小于計(jì)算值。(4) 繼電器實(shí)際動(dòng)作電流比整定電流值高，即存在正誤差等。(5) 考慮一定的裕度。當(dāng)靈敏系數(shù)不能滿足要求時(shí)，在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，在上述不利因素的影響下，將導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)，達(dá)不到保護(hù)線路全長的目的。這時(shí)可采用降低保護(hù)動(dòng)作值的辦法來提高敏系數(shù)，即使之與下級(jí)線路的限時(shí)電流速斷相配合。如保護(hù)1 的動(dòng)作電流與下一條線路保護(hù)2 的限時(shí)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流配合，則 此

24、時(shí) 可見，保護(hù)范圍的伸長(即靈敏性的提高)，必然導(dǎo)致動(dòng)作時(shí)限的升高。 定時(shí)限過電流保護(hù) 過電流保護(hù)通常是指其動(dòng)作電流按躲過最大負(fù)荷電流來整定的保護(hù)，它分為兩種類型：一種是保護(hù)啟動(dòng)后出口的動(dòng)作時(shí)間是固定的整定時(shí)間，稱為定時(shí)限過電流保護(hù)；另一種是出口動(dòng)作時(shí)間與過電流的倍數(shù)有關(guān)，電流越大，出口動(dòng)作越快，稱為反時(shí)限過電流保護(hù)。本節(jié)只介紹定時(shí)限過電流保護(hù)。定時(shí)限過電流保護(hù)(也可簡稱為過電流保護(hù))在正常運(yùn)行時(shí)，不會(huì)動(dòng)作。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，則能反應(yīng)于電流的增大而動(dòng)作。由于短路電流一般比最大負(fù)荷電流大得多，所以保護(hù)的靈敏性較高，不僅能保護(hù)本線路的全長，作本線路的近后備保護(hù)，而且還能保護(hù)相鄰線路全長，作相鄰線路

25、的遠(yuǎn)后備保護(hù)。1. 工作原理和動(dòng)作電流 為保證在正常情況下各條線路上的過電流保護(hù)絕對(duì)不動(dòng)作，過電流保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)大于該線路上可能出現(xiàn)且通過保護(hù)裝置的最大負(fù)荷電流，即>同時(shí)還必須考慮在外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)負(fù)荷自啟動(dòng)電流作用下保護(hù)裝置必須能夠可靠返回，即返回電流應(yīng)大于負(fù)荷自啟動(dòng)電流。如圖2.6 所示，當(dāng)k點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)1 和保護(hù)2 的過電流保護(hù)將同時(shí)啟動(dòng)，但根據(jù)選擇性要求,應(yīng)由保護(hù)2 動(dòng)作切除故障，此時(shí)保護(hù)1 由于電流已減小應(yīng)立即返回。而這時(shí)通過保護(hù)1的可能的最大電流不再是正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流 了，這是因?yàn)槎搪窌r(shí)，變電所B母線電壓降低，接在該母線上的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)降低或停轉(zhuǎn)，在故障

26、切除后電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)將自啟動(dòng)，而電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)電流要大于它正常工作時(shí)的電流。圖2.3 過電流保護(hù)動(dòng)作電流整定說明圖電動(dòng)機(jī)最大自啟動(dòng)電流 與正常運(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷電流 的關(guān)系為 式中KSS 自啟動(dòng)系數(shù)，其數(shù)值由負(fù)載的性質(zhì)及電網(wǎng)的具體接線決定，一般取1.53。為使保護(hù) 1 在此電流下能可靠返回，其返回電流應(yīng)滿足關(guān)系式 ，引入可靠系數(shù)則有 式中定時(shí)限過電流保護(hù)的可靠系數(shù)，一般取1.151.25；由電流繼電器動(dòng)作電流與返回電流的關(guān)系，可得過電流保護(hù)的動(dòng)作電流為 由式(2-15)可知，當(dāng)返回系數(shù)越小時(shí)，則過電流保護(hù)的動(dòng)作電流越大，則保護(hù)的靈敏性就越差，所以要求繼電器的返回系數(shù)應(yīng)盡可能大。2. 動(dòng)作時(shí)限的

27、整定 如圖2.7 所示的網(wǎng)絡(luò)，假設(shè)各條線路都裝有過電流保護(hù)，且均按躲過各自的最大負(fù)荷電流來整定動(dòng)作電流。當(dāng)k點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)14 在短路電流的作用下，都可能啟動(dòng)，為滿足選擇性要求，應(yīng)該只有保護(hù)4 動(dòng)作切除故障，而保護(hù)13 在故障切除后應(yīng)立即返回。如只能依靠選擇不同的動(dòng)作時(shí)限來保證。圖 2.4 單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限選擇說明圖3. 靈敏系數(shù)校驗(yàn) 過電流保護(hù)的靈敏系數(shù)校驗(yàn)類似于限時(shí)電流速斷保護(hù)，即 當(dāng)過電流保護(hù)作本線路近后備保護(hù)時(shí)， 取最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相金屬性短路電流來校驗(yàn)，要求 1.3 1.5；當(dāng)過電流保護(hù)作相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)， 應(yīng)取最小運(yùn)行方式下相鄰線路末端兩相金屬性

28、短路電流來校驗(yàn)，要求 1.2。 此外應(yīng)注意，各過電流保護(hù)之間還應(yīng)在靈敏系數(shù)上進(jìn)行配合，即對(duì)同一故障點(diǎn)來說，要求靠故障點(diǎn)近的保護(hù)，靈敏系數(shù)應(yīng)越高，否則將失去選擇性。如圖2.7中的過電流保護(hù)1和2，由于通過同一最大負(fù)荷電流，所以動(dòng)作電流相同，假定為100A。實(shí)際上若保護(hù)2的電流繼電器動(dòng)作值有正誤差，如105A(一次值)，而保護(hù)1 剛好有負(fù)誤差，如95A，那么，當(dāng)k1點(diǎn)短路時(shí)流過保護(hù)1、2 的短路電流為102A，保護(hù)2不動(dòng)作，而保護(hù)1卻要?jiǎng)幼?，將失去選擇性。4.2電網(wǎng)相間短路的方向性電流保護(hù)方向性電流保護(hù)的工作原理 只要在電流保護(hù)的基礎(chǔ)上加裝一個(gè)能判斷短路功率流向的方向元件，即功率方向繼電器，并且只

29、有當(dāng)短路功率由母線流向線路時(shí)才允許動(dòng)作，而由線路流向母線時(shí)則不允許動(dòng)作，從而使保護(hù)的動(dòng)作具有一定的方向性。這樣就可以解決反方向短路保護(hù)誤動(dòng)作的問題。這種在電流保護(hù)的基礎(chǔ)上加裝方向元件的保護(hù)稱為方向電流保護(hù)。方向電流保護(hù)既利用了電流的幅值特征，又利用了短路功率的方向特征。 功率方向繼電器 功率方向繼電器是用來判斷短路功率方向的，是方向電流保護(hù)中的主要元件。所以它必須具有足夠的靈敏性和明確的方向性，即發(fā)生正方向故障(短路功率由母線流向線路)時(shí)，能可靠動(dòng)作，而在發(fā)生反方向故障(短路功率由線路流向母線)時(shí)，可靠不動(dòng)作。5 實(shí)例分析附錄A 原始資料某地區(qū)部分供電系統(tǒng)如圖1所示。區(qū)域性變電所35kV母線最

30、大及最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電抗分別為Xmax=0.426，Xmin=0.647（Sj=100MVA）。架空線參數(shù)：1#、2#為LGJ240，長度分別為9km、12km；3#為LGJ185，長度為4km，幾何均距均為2.5m。鋁廠變電所參數(shù)：T1、T2 均為SL712500/35，uk%=7.5%，35±2×2.5%/6.3kV，運(yùn)行方式為一臺(tái)工作一臺(tái)備用，該變電所的最大及最小負(fù)荷分別為Pmax=9880kW，Pmin=4690kW，6kV側(cè)平均功率因數(shù)為cos=0.921。某煤礦變電所參數(shù)：T3、T4 均為SL710000/35，T5為SL78000/35，uk%=7.5%，

31、35±2×2.5%/6.3kV，運(yùn)行方式為一臺(tái)10000KVA及一臺(tái)8000KVA的變壓器同時(shí)工作且分裂運(yùn)行，另一臺(tái)10000KVA變壓器備用，該變電所的最大及最小負(fù)荷分別為Pmax=13800kW，Pmin=10990kW，6kV側(cè)平均功率因數(shù)為cos=0.918。煤礦熱電廠有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓后由兩條電纜線路與煤礦變電所35kV母線相連，發(fā)電機(jī)參數(shù)：G1、G2均為QF-15-2 ，額定容量為SN=15MW，額定功率因數(shù)為cosN=0.8，此暫態(tài)電抗為XG*=0.132。升壓變壓器參數(shù)：T6 、T7均為SFZ2-16000/35，uk%=8.08，P0=15kW，Pk=81

32、kW。并網(wǎng)電纜參數(shù)：型號(hào)為VVJV32-26/35，長度為530m，截面為240mm2。該系統(tǒng)正常運(yùn)行方式為閉環(huán)運(yùn)行，試確定線路1#、2#、3#及變壓器T1、T3、T5、T6的保護(hù)裝置。等效電路圖：在35kv的母線斷開的情況下：【1】電流速斷保護(hù)B點(diǎn)最大運(yùn)行方式的短路電流實(shí)際值 動(dòng)作電流靈敏度校驗(yàn)：最小運(yùn)行方式15%處兩相短路電流為，合格滿足要求?！?】限時(shí)電流速斷保護(hù)（1） 動(dòng)作電流計(jì)算：按躲過變壓器低壓側(cè)母線（即D）處短路電流整定，對(duì)于D點(diǎn)由于變壓器阻抗很小可忽略不計(jì)。動(dòng)作電流當(dāng)于相鄰線路BC電流速斷保護(hù)配合時(shí)，最大運(yùn)行方式的三相短路電流為在確定限時(shí)電流速斷保護(hù)整定值，有幾個(gè)相鄰線路時(shí)，要

33、分別考慮與這幾個(gè)相鄰線路的瞬時(shí)電流速斷，或限時(shí)電流速斷，或變壓器差動(dòng)保護(hù)相配合，而且不能超出被配合保護(hù)的保護(hù)范圍，因此，取上述整定值中最大的一個(gè)為最終的整定值。因此選較大者作為動(dòng)作電流，為2.56KA。靈敏度校驗(yàn)：最小工作方式下B處兩根短路電流為靈敏系數(shù)為不符合要求 如果與相鄰線路的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)配合，靈敏度不滿足要求，可采用降低動(dòng)作電流的方法，則考慮本線路限時(shí)速斷保護(hù)與下一線路限時(shí)速斷保護(hù)配合。所以AB線路的限時(shí)速斷保護(hù)的范圍超過了BC線路電流速斷保護(hù)的范圍，進(jìn)入其限時(shí)速斷保護(hù)范圍。這時(shí)AB短段第二段保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為【3】定時(shí)限過電流保護(hù)當(dāng)變電所與工作時(shí)： 系數(shù)0.95是考慮傳輸最大功率時(shí)

34、電壓下降5%，所以第三階段的動(dòng)作電流為靈敏度校驗(yàn)作本線路近后備遠(yuǎn)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)限按階梯原則，比相鄰元件后備保護(hù)最大動(dòng)作時(shí)間大一個(gè)時(shí)限階級(jí)差為保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性，過電流保護(hù)動(dòng)作延時(shí)是按階梯原則整定的，即本線路的過電流保護(hù)動(dòng)作延時(shí)應(yīng)比下一條線路的電流段的動(dòng)作時(shí)間長一個(gè)時(shí)限階段6繼電器選型時(shí)間繼電器（KT）作用：是一種輔助繼電器，從激勵(lì)量變化至規(guī)定值的瞬間起至繼電器輸出信號(hào)的瞬間止所經(jīng)歷的時(shí)間間隔為其動(dòng)作時(shí)間。簡而言之就是獲得人為的延時(shí)。中間繼電器（ZJ、KM）作用：是一種輔助繼電器，具體體現(xiàn)為:增加觸點(diǎn)的數(shù)目;擴(kuò)展觸點(diǎn)的容量;獲得一定的延時(shí)。信號(hào)繼電器（XJ、KS）作用：用來保持繼電器或繼電保護(hù)

35、所處狀態(tài)，并按通聲、光信號(hào)電路。綜上要求，可以對(duì)電流繼電器、中間繼電器、時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器進(jìn)行選擇。6.1 過電流繼電器選擇1 適用范圍和主要功能 JSL系列定時(shí)限過流繼電器適用于電力城農(nóng)網(wǎng)供電線路、變壓器、電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷和短路保護(hù)。該系列繼 電器為集啟動(dòng)、延時(shí)、執(zhí)行為一體的交直流操作靜態(tài)型多功能繼電器，并具有精度高、功耗小、延時(shí)準(zhǔn)確、返回系數(shù)高、整定直觀方便、觸點(diǎn)容量大、無需輔助電源 等特點(diǎn)。是感應(yīng)型GL繼電器的理想換代產(chǎn)品，且更能滿足電力系統(tǒng)的時(shí)序配合。JSL-11/10 一副動(dòng)合觸點(diǎn)；JSL- 15/10一副轉(zhuǎn)換滑動(dòng)觸點(diǎn)； JSL-16/10一副轉(zhuǎn)換滑動(dòng)觸點(diǎn)，一副延時(shí)輔助觸點(diǎn)。2 主

36、要技術(shù)參數(shù) 過電流部分的整定范圍：2.0-9.9A級(jí)差0.1A。 返回系數(shù)不小于0.9。 過電流延時(shí)部分的整定范圍：0.059.99S、級(jí)差0.01S。 電流速斷部分的整定范圍：29.9倍動(dòng)作電流整定值。 電流速斷在任一過電流整定值倍數(shù)下動(dòng)作時(shí)間不大于50ms；15、16的速斷部分含延時(shí)回路，起訴段動(dòng)作時(shí)間為100ms。 整定誤差：過電流部分在任一整定值下其誤差不大于5%，速斷電流部分在任一整定值下其誤差不大于10%，在極限溫度下不大于15%。過電流延時(shí)的延時(shí)誤差 絕對(duì)值不大于10ms。 觸點(diǎn)容量：AC250V可長期接通16A的交流電流，閉合觸點(diǎn)可分流斷開交流電流50A。當(dāng)電流為額定值時(shí)不大于

37、5W。 熱穩(wěn)定倍數(shù)：2倍的額定電流下可長期運(yùn)行。6.2 中間繼電器選擇3TH系列中間繼電器，適用于交流50Hz或60Hz，電壓至660V和直流電壓至600V的控制電路中，用來控制各種電磁線圈及作為電信號(hào)的 放大和傳遞，符合IEC947，VDE0660，GB14048等標(biāo)準(zhǔn)。特性：繼電器采用E形鐵心，雙斷點(diǎn)橋式觸頭系統(tǒng)的直 動(dòng)式運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，動(dòng)作可靠；· 3TH40，80有四對(duì)觸頭可組合； 3TH42，82有八對(duì)觸頭可組合； 3TH30 可接插輔助觸頭座（3TX4），可自由組合；· 繼電器動(dòng)作機(jī)構(gòu)靈活，手動(dòng)檢查方便，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，可防止外界雜物及灰塵落入繼電器的活動(dòng) 部位。接線端都有罩覆蓋，人手不能直接接觸帶電部位，安全防護(hù)性很高；· 繼電器外型尺寸巧、安裝面積小。安裝方式可用螺釘堅(jiān)固，也可扣裝 在35毫米寬的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上，具有裝卸迅速方便之優(yōu)點(diǎn)；· 觸頭為橋式雙斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)，觸頭材料由電性能優(yōu)越的銀合金制成，具有使用壽命長及良好 的接觸可靠性。滅弧室均呈封閉型，并由阻燃性材料阻擋電弧向外噴濺，保證人身及鄰近電器的安全；· 繼電器電磁鐵工作可靠、損耗小、噪音 小、具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，線圈的接線端裝有電壓規(guī)格標(biāo)志牌，標(biāo)志牌按電壓等級(jí)著有特定的顏色，清晰醒目，接線方便，可避免因接錯(cuò)電