220kV變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)正文

繼電保護(hù)的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的.幾十年來(lái),隨著我國(guó)電力系統(tǒng)向高電壓、大機(jī)組、現(xiàn)代化大電網(wǎng)發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)與其裝置應(yīng)用水平獲得很大提高。在20世紀(jì)50年代與以前，差不多都是用電磁型的機(jī)械元件構(gòu)成。隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展，陸續(xù)推廣了利用整流二極管構(gòu)成的整流型元件和半導(dǎo)體分立元件組成的裝置。70年代以后，利用集成電路構(gòu)成的裝置在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中得到廣泛的運(yùn)用。到80年代,微型機(jī)在安全自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)裝置中逐漸應(yīng)用。在電力系統(tǒng)中，由于雷擊或鳥(niǎo)獸跨接電氣設(shè)備、設(shè)備制造上的缺陷、設(shè)計(jì)和安裝的錯(cuò)誤、檢修質(zhì)量不高或運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)?shù)仍?，往往發(fā)生各種事故。為了保證電力系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，電力系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備必須裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)是利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，當(dāng)突變量達(dá)到一定值時(shí)，起動(dòng)邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)生相應(yīng)的跳閘脈沖或信號(hào)。繼電保護(hù)雖然種類(lèi)很多，但是一般由測(cè)量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分三部分組成。測(cè)量部分是測(cè)量被保護(hù)元件工作狀態(tài)的一個(gè)或幾個(gè)物理量，并和已給的整定值進(jìn)行比較，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該起動(dòng)。邏輯部分是根據(jù)測(cè)量部分輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或它們的組合、使保護(hù)裝置按一定的邏輯程序工作，最后傳到執(zhí)行部分。執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如發(fā)生信號(hào)，跳閘或不動(dòng)作等。繼電保護(hù)的基本性能要選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性。隨著新技術(shù)、新工藝的采用，繼電保護(hù)硬件設(shè)備的可靠性、運(yùn)行維護(hù)方便性也不斷得到提高。繼電保護(hù)技術(shù)將達(dá)到更高的水平。由于編者水平和時(shí)間所限，文中疏漏和不足之處在所難免，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。摘要……………1第1章設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)…………2第2章主變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)…………………3主變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)………………3變壓器容量選擇……………………4變壓器主保護(hù)………8過(guò)電流保護(hù)…………13接地保護(hù)……………14其他保護(hù)……………16第3章母線保護(hù)……………19母線保護(hù)設(shè)計(jì)分析…………………19TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"220kV側(cè)母線保護(hù) 20\o"CurrentDocument"110kV側(cè)母線保護(hù) 21\o"CurrentDocument"10kV側(cè)母線保護(hù) 23微機(jī)母線保護(hù)………23第4章線路保護(hù)……………25線路保護(hù)分析………25\o"CurrentDocument"220kV線路保護(hù) 25\o"CurrentDocument"110kV線路保護(hù) 28\o"CurrentDocument"10kV線路保護(hù) 32總結(jié)……………37參考文獻(xiàn)…………38致………………39#/40式中：K為可靠系數(shù)，通常取1.05：K為返回系數(shù)，通常取0.85。rel r微機(jī)保護(hù)中，過(guò)負(fù)荷保護(hù)保護(hù)通常設(shè)有3段，并且均取B相電流，一般I用于發(fā)告警信號(hào)，II段用于啟動(dòng)風(fēng)扇冷卻器，III段用于閉鎖有載調(diào)壓。二、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)變壓器過(guò)電壓時(shí)會(huì)使發(fā)生發(fā)生過(guò)勵(lì)磁，使鐵芯飽和，鐵損增加，溫度增加，造成繞組絕緣損壞、油質(zhì)污染，同時(shí)變壓器勵(lì)磁電流激增，可以引起差動(dòng)誤動(dòng)作。因此必須裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)，通常裝設(shè)反時(shí)限過(guò)勵(lì)磁保護(hù)，過(guò)勵(lì)磁倍數(shù)越大，允許的過(guò)勵(lì)磁持續(xù)時(shí)間越短。三、主變壓器高壓側(cè)斷路器失靈保護(hù)電力系統(tǒng)中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)故障、繼電保護(hù)動(dòng)作而斷路器拒絕動(dòng)作的情況。這種情況下，可導(dǎo)致設(shè)備燒毀，擴(kuò)大事故圍，甚至使系統(tǒng)得穩(wěn)定運(yùn)行遭到破壞。因此，對(duì)于較重要的設(shè)備，應(yīng)裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)。斷路器失靈保護(hù)有稱后備接線，它是防止因斷路器拒絕動(dòng)而擴(kuò)大事故的一項(xiàng)措施，斷路器失靈保護(hù)的工作原理是，當(dāng)線路、變壓器或母線發(fā)生短路并伴隨斷路器失靈時(shí)。相應(yīng)的繼電保護(hù)動(dòng)作，出口中間繼電器發(fā)出斷路器跳閘脈沖。由于短路故障未被切除，故障元件的繼電器仍處于動(dòng)作狀態(tài)，此時(shí)利用裝設(shè)在故障元件上的故障判別元件，來(lái)判別斷路器仍處于合閘狀態(tài)。如故障元件出口中間繼電器觸點(diǎn)和故障判別元件的觸點(diǎn)同時(shí)閉合時(shí)，失靈保護(hù)被啟動(dòng)。在經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)限后失靈保護(hù)出口繼電器動(dòng)作，跳開(kāi)與失靈的斷路器相連的母線上的各個(gè)斷路器，將故障切除。保護(hù)由啟動(dòng)元件、時(shí)間元件、閉鎖元件和出口回路組成，為了提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性，啟動(dòng)元件必須同時(shí)具備下列兩個(gè)條件才能啟動(dòng)：（1）故障元件的保護(hù)出口繼電器動(dòng)作后不返回（2）在故障保護(hù)元件的保護(hù)圍短路依然存在，即失靈判別元件啟動(dòng)。為防止失靈保護(hù)誤動(dòng)作，在失靈保護(hù)接線中加設(shè)了閉鎖元件，常用的閉鎖元件由負(fù)序電壓。零序電壓和低電壓繼電器組成，通過(guò)“與”門(mén)構(gòu)成斷路器失靈保護(hù)的跳閘出口回路。四、變壓器溫度保護(hù)變壓器運(yùn)行中，總有部分損失（如銅損、鐵損、介質(zhì)損失等）時(shí)變壓器各部分溫度升高，繞組溫度過(guò)高時(shí)會(huì)加速絕緣的老化，縮短使用壽命，繞組溫度越高，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，會(huì)造成絕緣老化的速度越快，使用期限越短。因此變壓器必須冷卻系統(tǒng)，保證在規(guī)定的環(huán)境溫度下按額定容量運(yùn)行時(shí)，使變壓器溫度不超過(guò)極限值。變壓器溫度保護(hù)在冷卻系統(tǒng)發(fā)生個(gè)故障或其他原因引起變壓器溫度超過(guò)極限值時(shí)，發(fā)出告警信號(hào)（以便采取措施），或者延時(shí)作用于跳閘。五、冷卻器故障保護(hù)當(dāng)冷卻器引起變壓器溫度超過(guò)安全期限時(shí)，并不是立即將變壓器退出運(yùn)行，常常允許其運(yùn)行一段時(shí)間，以便處理冷卻器故障，這期間變壓器可以降負(fù)荷運(yùn)行，使變壓器溫度恢復(fù)到正常水平，若在規(guī)定時(shí)間溫度不能降至正常水平，才切除變壓器，。冷卻器故障保護(hù)一般監(jiān)測(cè)變壓器繞組的負(fù)荷電流，并與溫度保護(hù)配合使用，構(gòu)成兩段時(shí)限保護(hù)。當(dāng)變壓器冷卻發(fā)生故障時(shí)，溫度升高，超過(guò)限值后溫度保護(hù)首先動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警的同時(shí)開(kāi)放冷卻器故障保護(hù)出口。這時(shí)變壓器電流若超過(guò)保護(hù)I段整定值，先按繼電器固有延時(shí)動(dòng)作于減負(fù)荷，使變壓器負(fù)荷降低，促使變壓器溫度下降，若溫度保護(hù)返回，則變壓器維持在較低負(fù)荷下運(yùn)行，一減少停運(yùn)機(jī)會(huì)；若溫度保護(hù)仍不能返回，即說(shuō)明減負(fù)荷無(wú)效，為保證變壓器的安全，變壓器冷卻器故障保護(hù)將億II段延時(shí)t動(dòng)作于解列或程序跳閘，延時(shí)時(shí)間t值的大小通常按失去冷卻系統(tǒng)后，變壓器允許運(yùn)行時(shí)間整定。第3章母線保護(hù)母線是電能集中和分配的主要設(shè)備，是變電站重要設(shè)備之一，與其他設(shè)備一樣，母線也會(huì)存在各種故障，當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)，有可能造成大面積的停電事故，并可能破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。母線的故障的原因有母線絕緣子和斷路器套管的閃絡(luò)，裝于母線的電壓互感器和裝在母線和斷路器之間的電流互感器故障，母線隔離開(kāi)關(guān)和斷路器的支持絕緣子損壞，運(yùn)行人員的誤操作等，雖然母線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且處于變電站，發(fā)生故障的幾率相對(duì)于其他設(shè)備小，但母線發(fā)生故障時(shí)，接于母線上的所有元件都要斷開(kāi)，會(huì)造成大面積停電。此外樞紐變電所的高壓母線故障，如果動(dòng)作遲緩，將會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞，從而使事故擴(kuò)大，因此，母線必須選擇合適的保護(hù)方式。3.1母線保護(hù)設(shè)計(jì)分析一、母線保護(hù)設(shè)計(jì)原則母線保護(hù)的方式通常分為兩種：一是利用供電元件的保護(hù)兼作母線故障的保護(hù)；二是采用專(zhuān)門(mén)的母線保護(hù)。在不太重要的較低電壓的廠、站中可以利用供電設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器、線路）保護(hù)的第II與第III段來(lái)反映并切除母線故障。在DL400《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》中，非專(zhuān)門(mén)的母線保護(hù)裝設(shè)原則：對(duì)于發(fā)電廠和主要變電所的3?10KV分段母線與并列運(yùn)行的雙母線，一般可由發(fā)電機(jī)和變壓器的后備保護(hù)實(shí)現(xiàn)母線的保護(hù)。利用供電元件的后備保護(hù)來(lái)切除故障母線，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。但切除故障的時(shí)間長(zhǎng)，此外當(dāng)雙母線同時(shí)運(yùn)行或母線為分段單母線時(shí)，上述不能夠保證只切除故障母線，因此，對(duì)于重要的母線根據(jù)“規(guī)程”要求裝設(shè)專(zhuān)用的母線保護(hù)。二、母線保護(hù)配置為了確定母線的保護(hù)，必須明確其母線運(yùn)行方式。根據(jù)已知變電所的主接線運(yùn)行方式為：220kV側(cè)采用雙母線接線方式；110kV側(cè)采用雙母線接線方式；10kV側(cè)采用單母線分段接線方式。為了提高供電的可靠性，常采用雙母線運(yùn)行（將母聯(lián)斷路器投入），在每組母線上固定連接（約1/2）供電和受電元件。因此220kV側(cè)采用雙母線同時(shí)投入運(yùn)行方式（將母聯(lián)斷路器投入），而110kV側(cè)采用一組母線投入運(yùn)行方式，10kV側(cè)采用單母線運(yùn)行方式。為滿足快速性和選擇性的要求，母線保護(hù)廣泛采用差動(dòng)保護(hù)原理構(gòu)成。3.2220kV側(cè)母線保護(hù)通過(guò)分析，220kV側(cè)采用雙母線同時(shí)投入運(yùn)行方式(將母聯(lián)斷路器投入)，對(duì)于這種運(yùn)行方式，為了有選擇地將故障母線切除，可采用元件固定連接的母線完全差動(dòng)保護(hù)。這時(shí)，當(dāng)如何一組母線發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置只將故障母線切除，而另一組非故障母線與其連接的所有元件可繼續(xù)運(yùn)行。一、元件固定連接的雙母線電流差動(dòng)保護(hù)元件固定連接的雙母線電流差動(dòng)保護(hù)單相原理接線如圖下，保護(hù)裝置的主要部分由三組差動(dòng)繼電器組成。第一組由電流互感器TAI、TA2、TA5和差動(dòng)繼電器KD1組成，用以選擇第I組母線上的故障；第二組由電流互感器TA3、TA4、TA6和差動(dòng)繼電器KD2組成，用以選擇第II組母線上的故障；第三組由電流互感器TAPTA6和差動(dòng)繼電器KD3組成，它作為整套保護(hù)的啟動(dòng)元件，當(dāng)任一組母線短路時(shí)，KD3都啟動(dòng)，給KDKKD2加上直流電流，并跳開(kāi)母聯(lián)斷路器QF5.保護(hù)的動(dòng)作情況分析如圖3-1：圖3-1(1)正常運(yùn)行與元件固定連接方式下外部短路故障時(shí)各差動(dòng)繼電器KD1?KD3僅流過(guò)不平衡電流，其值小于整定值，保護(hù)不動(dòng)作。(2)元件固定連接方式下任一組母線短路時(shí)(如母線I)差動(dòng)保護(hù)繼電器KD1?KD3流過(guò)全部的短路電流而動(dòng)作，跳開(kāi)母線斷路器QF5和母線I上所有連接元件的斷路器QF1、QF2,從而將母線I切除。此時(shí)，由于差動(dòng)繼電器KD2不動(dòng)作，無(wú)故障的II母線可繼續(xù)運(yùn)行。（3）元件固定連接方式破壞后（如將母線I上的L2切換到母線H）,區(qū)外短路時(shí)啟動(dòng)元件KD3中流過(guò)不平衡電流，故不動(dòng)作，整套保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)，當(dāng)部短路時(shí)，KDKKD2、KD3、都通過(guò)短路電流，因而他們啟動(dòng)跳開(kāi)斷路器，無(wú)選擇性地將兩組母線全部切除。從上面分析可知，元件固定連接的雙母線電流差動(dòng)保護(hù)能快速而有選擇地切除故障母線，保證非故障母線繼續(xù)供電，但在固定方式破壞后不能選擇故障母線，限制了系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度靈活性，這是該接線的不足之處。但對(duì)于進(jìn)線較少的母線保護(hù)還是比較優(yōu)越的。3.3H0kV側(cè)母線保護(hù)通過(guò)分析，nokv側(cè)采用雙母線接線，單母線投入運(yùn)行方式（母聯(lián)斷路器不投入），對(duì)于這種運(yùn)行方式，雙母線經(jīng)常只有一組母線投入運(yùn)行，可母線完全差動(dòng)保護(hù)。一、完全電流差動(dòng)保護(hù)單母線的完全電流差動(dòng)保護(hù)的原理接線如圖3-2,在母線的所有連接元件上裝設(shè)變比相等的電流互感器，按環(huán)流發(fā)接線。從結(jié)構(gòu)上看，母線實(shí)際上就是電路的一個(gè)節(jié)點(diǎn)在正常運(yùn)行或母線圍以外故障時(shí)，母線上所有連接元件注入母線的電流向量和等于零，流入差動(dòng)繼電器的電流為各電流互感器特性不同產(chǎn)生的不平衡電流，即?????1=1+1+1=112 112nnumb圖3-2在母線故障時(shí)，所有連接的元件都向故障點(diǎn)提供電路電流，而供電給負(fù)荷的連接元件中電流等于零，則流入差動(dòng)繼電器的電流為?????I=I+1+1=I/nI2II2III2kTA式中：I為流入短路點(diǎn)k的總電流；n為電流互感器的變比。k TA差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后，將故障母線的所有連接元件斷開(kāi)，切除故障。二、完全電流差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流按以下原則整定：(1)躲過(guò)外部故障時(shí)流入差動(dòng)回路的最大不平衡電流，即??I=KI=Kx0.11 /nk.act relund.maxrel k.maxTA式中，K—可靠系數(shù)，取1.3。rel(2)由于母線差動(dòng)保護(hù)電流回路中連接元件較多，接線復(fù)雜，因此，電流互感器二次回路斷線的幾率比較大，為了防止在正常運(yùn)行情況下，任一電流互感器二次回路斷線時(shí)引起保護(hù)誤動(dòng)作，啟動(dòng)電流應(yīng)大于任一連接元件中最大的負(fù)荷電流I ，即L.maxI=KI/nkactrelmaxTA靈敏度按下式計(jì)算K=I /1>2senK.minact式中I—母線短路時(shí)最小短路電流。K.min10kV側(cè)母線保護(hù)通過(guò)分析，10kV側(cè)采用單母線運(yùn)行方式對(duì)于這種運(yùn)行方式，根據(jù)DL400《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》中，非專(zhuān)門(mén)的母線保護(hù)裝設(shè)原則：對(duì)于發(fā)電廠和主要變電所的3~10kV分段母線與并列運(yùn)行的雙母線，一般可由變壓器的后備保護(hù)實(shí)現(xiàn)母線的保護(hù)。對(duì)重要3?10kV分段母線，宜采用后備保護(hù)，保護(hù)僅接入有電源支路的電流。保護(hù)由兩段組成：其第一段采用無(wú)時(shí)限或帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)，當(dāng)靈敏系數(shù)不符合要求時(shí)，可采用電流閉鎖電壓速斷保護(hù)；第二段采用過(guò)電流保護(hù)，當(dāng)靈敏系數(shù)不符合要求時(shí)，可將一部分負(fù)荷較大的配電線路接入差動(dòng)回路，以降低保護(hù)的起動(dòng)電流。微機(jī)母線保護(hù)擬建變電所的主接線運(yùn)行方式為：220KV側(cè)采用雙母線接線方式；110KV側(cè)采用雙母線接線方式；10KV側(cè)采用單母線分段接線方式。RCS—915AB型微機(jī)母線保護(hù)裝置，適用于各種電壓等級(jí)的單母線、單母分段、雙母線等各種主接線方式，母線上允許所接的線路與元件數(shù)最多為21個(gè)（包括母聯(lián)），并可滿足有母聯(lián)兼旁路運(yùn)行方式主接線系統(tǒng)的要求。結(jié)合要設(shè)計(jì)的變電所的主接線運(yùn)行方式和RCS—915AB型微機(jī)母線保護(hù)裝置的適用圍，該變電所的母線保護(hù)采用RCS—915AB型微機(jī)母線保護(hù)裝置。一、RCS—915AB型微機(jī)母線保護(hù)裝置簡(jiǎn)介保護(hù)配置：RCS—915AB型微機(jī)母線保護(hù)裝置設(shè)有母線差動(dòng)保護(hù)、母聯(lián)充電保護(hù)、母聯(lián)死區(qū)保護(hù)、母聯(lián)失靈保護(hù)、母聯(lián)過(guò)流保護(hù)、母聯(lián)非全相保護(hù)以與斷路器失靈保護(hù)等功能。二、性能特征.允許TA變比不同，TA調(diào)整系數(shù)可以整定.高靈敏比率差動(dòng)保護(hù).新型的自適應(yīng)阻抗加權(quán)抗TA飽和判據(jù).完善的事件報(bào)文處理.友好的全中文人機(jī)界面.靈活的后臺(tái)通訊方式，配有RS-485和光纖通訊接口（可選）.支持電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T667-1999（IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)）的通訊規(guī)約.與COMTRADE兼容的故障錄波第4章線路保護(hù)電力線路承擔(dān)著電能輸送、分配作用，其安全穩(wěn)定運(yùn)行影響整個(gè)變電站，必須對(duì)輸配電線路配置完善的繼電保護(hù)，如果繼電保護(hù)配置不當(dāng)，保護(hù)將不能正確動(dòng)作，（誤動(dòng)或拒動(dòng)），從而會(huì)擴(kuò)大事故停電圍，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)嚴(yán)重后果，有時(shí)還會(huì)造成人身和設(shè)備安全事故，因此合理選擇保護(hù)方式，對(duì)保證變電站的安全運(yùn)行有非常重要的意義。線路保護(hù)分析一、線路保護(hù)原則輸配電線路的繼電保護(hù)的配置要根據(jù)其接地形式、電壓等級(jí)、線路長(zhǎng)度、運(yùn)行方式、以與負(fù)荷性質(zhì)、可能的故障形式等要求來(lái)確定。選擇輸電線路的保護(hù)方式與設(shè)計(jì)保護(hù)裝置，必須根據(jù)線路的電氣特征進(jìn)行。比如中性點(diǎn)直接接地的高壓網(wǎng)最顯著的特點(diǎn)是單相接地時(shí)較大的零序電流，因此要求快速切除故障，以減少對(duì)設(shè)備與通信線路的影響，又比如，由于短路、操作或負(fù)載突變，可能引起系統(tǒng)震蕩，產(chǎn)生電氣量的對(duì)稱脈動(dòng)變化，因此要求裝設(shè)振蕩閉鎖裝置，以區(qū)別短路和單純的振蕩，或者使保護(hù)裝置不反應(yīng)或躲過(guò)振蕩的影響等問(wèn)題，但在10?35kV中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中則不必考慮。在110?220kV中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)輸電線路中，應(yīng)針對(duì)接地故障和相間短路裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。二、線路保護(hù)整定計(jì)算不同線路所配置的保護(hù)裝置不同，由于保護(hù)配置不同，整定計(jì)算各部一樣，設(shè)計(jì)中取110kV的一條線路距離保護(hù)與10kV的一條線路電流保護(hù)為例進(jìn)行計(jì)算。220kV線路保護(hù)由于220kV輸電線路，其電壓等級(jí)高，短路電流非常大，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要求瞬時(shí)切除被保護(hù)線路每一點(diǎn)的故障，其線路又長(zhǎng)，因此通常采用高頻保護(hù)作為相間短路和接地短路的主保護(hù)，而以距離保護(hù)作為后備保護(hù)。對(duì)于平行線路，通常采用電流平衡保護(hù)作為，其靈敏度比橫差動(dòng)保護(hù)高，而以距離保護(hù)（帶延時(shí)）作為后備保護(hù)。（一）高頻保護(hù)線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)能瞬時(shí)切除被保護(hù)線路全長(zhǎng)任一點(diǎn)的短路故障，但是由于它不需敷設(shè)與線路一樣長(zhǎng)度的輔助導(dǎo)線，一般只能用在短線上。為快速切除高壓輸電先例上任一點(diǎn)的短路故障，將線路兩端的電氣量轉(zhuǎn)化為高頻信號(hào)，讓后利用高頻通道，將此信號(hào)送至對(duì)端進(jìn)行比較，決定保護(hù)是否動(dòng)作，這種保護(hù)稱為高頻保護(hù)。因?yàn)樗环磻?yīng)被保護(hù)輸電線路圍以為的故障，在定值選擇上也無(wú)需與下一條線路相配合，故可不帶延時(shí)。目前廣泛采用的高頻保護(hù)有：高頻閉鎖方向保護(hù)，高頻閉鎖距離保護(hù)，高頻閉鎖零序電流保護(hù)與電流相位差動(dòng)高頻保護(hù)。高頻閉鎖方向保護(hù)是比較被保護(hù)線路兩端的短路功率方向。高頻閉鎖距離與高頻閉鎖零序電流保護(hù)分別是由距離保護(hù)，零序電流保護(hù)與高頻收發(fā)信機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的保護(hù)，也是屬于比較方向的高頻保護(hù)。電流相位差動(dòng)高頻保護(hù)是比較被保護(hù)線路兩端工頻電流相位，簡(jiǎn)稱為相差高頻保護(hù)。階段式電流與系統(tǒng)運(yùn)行方式有很大關(guān)系，系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化越來(lái)越大，電流保護(hù)無(wú)法滿足靈敏度的要求。距離保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響小，因此在高壓，超高壓電網(wǎng)中廣泛采用距離保護(hù)。圖4-1以圖4-1為例分析距離保護(hù)的基本原理。設(shè)在圖的I好斷路器上裝有距離保護(hù)，正常運(yùn)行的保護(hù)安裝處的測(cè)量阻抗值Zm為Zm=Um/Im=Z1Lk+Zld式中Um 測(cè)量電壓Im 測(cè)量電流Z1 單位長(zhǎng)度的阻抗值L 線路長(zhǎng)度Zld 負(fù)荷阻抗Zm=Um/Im=Z1Lk式中Lk 故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離比較兩式可知，故障時(shí)的測(cè)量阻抗明顯變小，且故障時(shí)Zm大小與故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處間的距離Lk成正比，即只要測(cè)出故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處阻抗的大小也就等于測(cè)出了故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，所以，距離保護(hù)實(shí)質(zhì)上是反應(yīng)阻抗降低而動(dòng)作的阻抗保護(hù)。（二）電流平衡保護(hù)橫差保護(hù)作為在電源側(cè)時(shí)靈敏度往往不能滿足要求；電流測(cè)量元件反應(yīng)的是兩線路電流的差值（與不平衡電流）。根據(jù)這一特點(diǎn)可采用電流平衡。電流平衡保護(hù)是平行線路橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)的另一種形式，它的工作原理是比較平衡兩回路中電流幅值的大小。電流平衡保護(hù)的基本工作原理：圖4-2原理如圖4-2,圖中KAB是一個(gè)雙動(dòng)作的點(diǎn)平衡繼電器，當(dāng)平行線路正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，通過(guò)KAB兩線圈N1,N2的電流幅值相等，“天平“處在平衡狀態(tài)，保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)線路L1故障時(shí)（如K1點(diǎn)故障），這I1>I2,KAB的右側(cè)觸點(diǎn)閉合，跳開(kāi)QF1切除L1的故障，保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)線路L2故障時(shí)，口8的左側(cè)觸點(diǎn)閉合跳開(kāi)QF2切除L2的故障。110kV線路保護(hù)由于110kV線路，其電壓較高，供電距離又長(zhǎng)，短路電流較大，為保證供電可靠，性，因此通常以距離保護(hù)作為主保護(hù)，而以零序電流保護(hù)（帶延時(shí)）作為后備保護(hù)。對(duì)于雙回路供電方式，通常采用電流平衡保護(hù)作為主保護(hù)，以零序電流保護(hù)（帶延時(shí)）作為后備保護(hù)。距離保護(hù)整定計(jì)算（一）導(dǎo)線的選擇架空線路通常選擇LGJ型導(dǎo)線，最小截面積通常按下面條件即可（1）按機(jī)械強(qiáng)度的要求導(dǎo)線最小允許截面架空線路架設(shè)在大氣中，導(dǎo)線要經(jīng)常受各種外界不利條件的影響，要求導(dǎo)線必須具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度，為此，對(duì)于跨越鐵塔、通航河流、公路、通信線路以與居民區(qū)的線路，規(guī)定其截面積不得小于35mm2按發(fā)熱條件的要求導(dǎo)線最小允許的截面積110kV煉油廠回路，最大負(fù)荷為36MW,cos9=0.9,單側(cè)電源兩條回路，線路(架空)均為30KM。線路需輸送電流_36000 =209.95(A)*3x0.9x110由有關(guān)資料查得，LGJ-50導(dǎo)線在平均環(huán)境溫度為25°C時(shí)的長(zhǎng)期允許電流為220(A);而16」-70導(dǎo)線在平均環(huán)境溫度為25°C時(shí)的長(zhǎng)期允許電流為275(A)。由于該地區(qū)的年最高氣溫為40。。；年最低氣溫為-2°^年平均氣溫為16C所以導(dǎo)線安全電流數(shù)值還得乘以一個(gè)電流修正系數(shù)1.05,,LGJ-50允許電流為231A;而LGJ-70導(dǎo)線在平均環(huán)境溫度為25°C時(shí)的長(zhǎng)期允許電流為289A。因此可以選擇LGJ-50導(dǎo)線。根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度要求導(dǎo)線最小允許的截面積為了保證供電可靠性，在一條線路停電時(shí)另一條線路要能夠保證其正常運(yùn)行，因此，每一條線路必須按最大負(fù)荷選擇導(dǎo)線。線路需輸送電流209.95A,導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面S=mm2，根據(jù)資料對(duì)于鋼芯鋁線年最大利用小時(shí)數(shù)在5000以上經(jīng)濟(jì)電流密度JJ值為0.9，因此導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面S-I.ax

max

J

_209.95

―0.9--233.3mm2因此必須選擇LGJ-240導(dǎo)線才能夠滿足要求。LGJ-24c的單位電阻0.132D、架空線路電抗通常取為.4Q/km阻抗為Z-￡0.1322+0.42-0.42Q

(二)相間距離保護(hù)第I段整定計(jì)算動(dòng)作阻抗。相間距離保護(hù)第I段的整定值主要是要躲過(guò)本線路的末端相間故障，第I段的整定值為：ZI=KIZset1relAB

=0.85x0.42x30=10.7Q式中：ZI——線路相間距離保護(hù)第I段的整定值；set1Ki——相間距離保護(hù)第I段的可靠系數(shù)，取0.85；rekZ—-被保護(hù)線路AB的正序阻抗。(2)相間距離保護(hù)第I段的動(dòng)作時(shí)間為：tI=0op1(3)相間距離保護(hù)第I段的靈敏度用圍表示，即為被保護(hù)線路全長(zhǎng)的80%。85%(三)相間距離保護(hù)II段整定計(jì)算(6-3)(1)與相鄰變壓器縱差保護(hù)配合(6-3)Zu=KuZ+KuKZset1rel1ABrel1bminT式中， K'ruel=0.7Z一相鄰變壓器的正序阻抗；K一相鄰變壓器另側(cè)母線，如D母線短路時(shí)流過(guò)變壓器的短路電流與被保護(hù)線電流之Kbmin比的最小值。取所有與相鄰元件相間短路保護(hù)配合計(jì)算值中的最小值為整定值。相間距離保護(hù)第n段的動(dòng)作時(shí)間為：tu=0.5sop1相間距離保護(hù)第n段的靈敏度校驗(yàn):KusenZuKusenZu-et^^i>1.3~1.5(6-4)AB當(dāng)不滿足靈敏度要求時(shí)可與相鄰線相間距離保護(hù)第n段配合。這時(shí)有:ZU=KUZ+KuKZU （6-5）set1 rel1AB rel1bminset3式中， Ku=0.8s0.85rel<0.8K'UrelZ“一相鄰線路相間距離保護(hù)第n段的整定值。ZUset3這時(shí)，相間距離保護(hù)第n的動(dòng)作時(shí)間為：tU=tU+^t

op1op3式中，tU—相鄰線路相間距離保護(hù)第n段的動(dòng)作時(shí)間。（四）相間距離保護(hù)iii段整定計(jì)算（1）動(dòng)作阻抗。阻抗繼電器采用0°接線方式，躲過(guò)被保護(hù)線路的最小負(fù)荷阻抗采用方向阻抗繼電器Zinset10.9x110Zinset1KiiiKKI cos(①一①)relreSSL.MAX senl0.9x110- 3 1.2x1.25x2x0.20995cos(70—26)=1262Q式中，K1n——相間距離保護(hù)第ni段可靠系數(shù)，取1.2relKre—返回系數(shù)，取1.15；Kss—自起動(dòng)系數(shù)，取2；U—電網(wǎng)的額定相電壓110/x/3；I一最大負(fù)荷電流；0.20995A中一阻抗元件的最大靈敏角，取70。。中一負(fù)荷阻抗角，約260。（2）相間距離保護(hù)第n段動(dòng)作時(shí)間為:

tin=tn+△top1op3（3）相間距離保護(hù)第ni段靈敏度校驗(yàn):當(dāng)作近后備時(shí)KiiisenKiiisen=Zei>1.3?1.5AB當(dāng)作遠(yuǎn)后備時(shí)Kiiisen=ZKiiisen=Z+KeZ>1.2AB bmax BC式中，K――分支系數(shù)最大值。距離保護(hù)的原理與220kV中距離保護(hù)一樣。電流保護(hù)通常采用兩段式電流保護(hù)，即限時(shí)速斷保護(hù)、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，由于要求限時(shí)速斷保護(hù)必須保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，因此它的保護(hù)圍就必須要延伸到下一條線路中去，這樣當(dāng)下一條線路出口處發(fā)生短路時(shí)，它就要啟動(dòng)，在這種情況下，為了保證動(dòng)作的選擇性，就必須使保護(hù)的動(dòng)作帶有一定的時(shí)限，此時(shí)限的大小與其延伸的圍有關(guān)。為了使這一時(shí)限盡量縮短，照例都是首先考慮使它的保護(hù)圍不超出下一條線路的速斷保護(hù)的圍，而動(dòng)作時(shí)限則比下一條線路的速斷保護(hù)高出一個(gè)時(shí)間階段，此時(shí)間階段以At表示。定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，過(guò)電流保護(hù)通常是指其啟動(dòng)電流按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流來(lái)進(jìn)行整定的一種保護(hù)裝置。它在正常運(yùn)行時(shí)不應(yīng)該啟動(dòng)，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，則能反應(yīng)于電流的增大而動(dòng)作，在一般情況下，它不僅能夠保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，而且也能保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)，以起到后備保護(hù)的作用。為了保證在正常運(yùn)行情況下過(guò)電流保護(hù)絕不動(dòng)作，顯然保護(hù)裝置的啟動(dòng)電流必須整定得大于該線路上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流I 。然而，在實(shí)際上確定保護(hù)裝置的啟fh.maa動(dòng)電流時(shí)，還必須考慮在外部故障切除后，保護(hù)裝置是否能夠返回的問(wèn)題。如圖4-3所示的的網(wǎng)絡(luò)接線中，圖4-3當(dāng)d-1點(diǎn)短路時(shí)，短路電流將通過(guò)保護(hù)5、4、3而流向短路點(diǎn)，這些保護(hù)都要啟動(dòng)，但是按照選擇性的要求應(yīng)由保護(hù)3動(dòng)作切除故障，然后保護(hù)4和5由于電流已經(jīng)減小而立即返回原位。4.410kV線路保護(hù)10kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)發(fā)生三相短路、相間短路時(shí)由于短路電流大，保護(hù)必須動(dòng)作跳開(kāi)相應(yīng)的斷路器。發(fā)生單相接地故障時(shí)：接地相得電壓為零，中性點(diǎn)點(diǎn)位上升為相電勢(shì)，非接地相得電壓上升為相電壓，系統(tǒng)的線電壓仍然保持對(duì)稱，沒(méi)有短路電流，系統(tǒng)可帶接地點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)保護(hù)只需發(fā)信號(hào)。相間短路保護(hù)一般采用瞬時(shí)電流速斷（I段）、定時(shí)限過(guò)電流（III段）與三相一次重合閘構(gòu)成。特殊線路結(jié)構(gòu)或特殊負(fù)荷線路保護(hù)，不能滿足要求時(shí)，可考慮增加其它保護(hù)，如保護(hù)n段、電流電壓速斷、電壓閉鎖過(guò)電流、電壓閉鎖方向過(guò)電流等?，F(xiàn)針對(duì)一般保護(hù)配置進(jìn)行分析。當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)單相接地時(shí)，接地故障相對(duì)地電壓為零，該相電容電流也為零，由于三相對(duì)地電壓以與電容電流的對(duì)稱性遭到破壞，因?qū)⒊霈F(xiàn)零序電壓和零序電流。如圖4-4所示,L3線路上發(fā)生A相接地時(shí)，從圖中的分析可得出如下的結(jié)論:⑴接地相對(duì)地電壓降為零，其他兩相對(duì)地電壓升高為線電壓，中性點(diǎn)發(fā)生位移，中性點(diǎn)電壓等于正常運(yùn)行時(shí)的相電壓，整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)了零序電壓，其大小等于正常運(yùn)行時(shí)的相電壓。⑵接地相電容電流為零，其他兩相電容電流隨該兩相對(duì)地電壓升高而增大到正常值的＜3倍，因而線路上產(chǎn)生零序電流。非故障線路的零序電流為本線路兩非故障相的電容電流的相量和，其相位超前零序電壓90°，方向由母線流向線路；故障線路始端的零序電流等于系統(tǒng)全部非故障線路對(duì)地電容電流之和，其相位滯后零序電壓900，其方向?yàn)橛删€路流向母線。根據(jù)以上的特點(diǎn)，對(duì)要求設(shè)計(jì)MkV線路可選擇接地零序電流保護(hù)。零序電流保護(hù)。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，故障線路的零序電流是所有非故障元件的零序電流之和，當(dāng)出線較多時(shí)，故障線路零序電流比非故障線路零序電流大，利用這個(gè)特點(diǎn)可以構(gòu)成有選擇性的零序電流保護(hù)。保護(hù)裝置通過(guò)零序電流互感器取得零序電流，電流繼電器用來(lái)反映零序電流的大小并動(dòng)作于信號(hào)。采用零序電流繼電器不平衡電流大小，電流繼電器的整定值可以不考慮此不平衡電流的影響，從而提高保護(hù)的靈敏系數(shù)。發(fā)生單相接地時(shí)，故障線路的零序電流大，保護(hù)動(dòng)作發(fā)信號(hào);非故障線路的零序電流較小，保護(hù)不動(dòng)作。因此，零序電流保護(hù)是有選擇性的。10kV線路一般為多級(jí)保護(hù)的最末級(jí)，或最末級(jí)用戶變電站保護(hù)的上一級(jí)保護(hù)。所以，在整定計(jì)算中，定值計(jì)算偏重靈敏性，對(duì)有用戶變電站的線路，選擇性靠重合閘來(lái)糾正。分為兩種類(lèi)型進(jìn)行整定計(jì)算。放射狀類(lèi)型：按躲過(guò)本線路末端（主要考慮主干線）最大三相短路電流整定。時(shí)限整定為0s（保護(hù)裝置只有固有動(dòng)作時(shí)間無(wú)人為延時(shí)）。專(zhuān)線類(lèi)型：按躲過(guò)線路上配電變壓器低壓側(cè)出口最大三相短路電流整定。時(shí)限整定為0s（保護(hù)裝置只有固有動(dòng)作時(shí)間無(wú)人為延時(shí)）。10kV側(cè)水廠線路短路電流的計(jì)算選線：架空送電線路的導(dǎo)線截面，通常按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。按經(jīng)濟(jì)條件選擇導(dǎo)線截面，應(yīng)權(quán)衡兩個(gè)方面。為降低線路的電能損耗，導(dǎo)線截面越大越有利。為節(jié)省投資與有色金屬消耗量，導(dǎo)線截面越小越有利。綜合考慮這些因素定出符合有關(guān)規(guī)定的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面。對(duì)應(yīng)于經(jīng)濟(jì)截面的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)電流密度。經(jīng)濟(jì)電流密度與導(dǎo)線的投資、年運(yùn)費(fèi)、計(jì)算電價(jià)、還本年限、投資等諸因素有關(guān)，經(jīng)濟(jì)電流密度由國(guó)家制定。在此，由于水廠是由變電站的2回路供電，且水廠的負(fù)荷是6WM，所以，每