《輸電線路繼電保護(hù)方案設(shè)計(jì)案例》3500字

輸電線路繼電保護(hù)方案設(shè)計(jì)案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u17840輸電線路繼電保護(hù)方案設(shè)計(jì)案例綜述 169301.1輸電線路保護(hù)分析 1123821.2縱聯(lián)保護(hù) 1160231.2.1縱聯(lián)保護(hù)的特點(diǎn) 1159401.2.1縱聯(lián)保護(hù)的整定與計(jì)算 2169331.3距離保護(hù) 3266151.3.1距離保護(hù)的基本概念 3295851.3.2距離保護(hù)整定計(jì)算 3259261.3.3距離保護(hù)的應(yīng)用 5285601.4零序保護(hù) 570791.4.1零序電流保護(hù)的特點(diǎn) 5150851.4.2接地短路計(jì)算的運(yùn)行方式 595101.4.3零序繼電保護(hù)的整定計(jì)算 51.1輸電線路保護(hù)分析根據(jù)實(shí)際情況，因?yàn)楣S都在郊區(qū)，輸電線路大都是在工業(yè)區(qū)，為重要的工廠提供電能，所以對(duì)可靠性的要求很高。因此，本設(shè)計(jì)中的220kV的電網(wǎng)繼電保護(hù)部分，對(duì)于輸電線路這一內(nèi)容，設(shè)計(jì)了兩套主保護(hù)，即縱聯(lián)保護(hù)中的高頻保護(hù)和距離保護(hù)。這兩種保護(hù)中，反應(yīng)全線速動(dòng)的是縱聯(lián)保護(hù)，其作為近端保護(hù)，而距離保護(hù)作為主保護(hù)的后備保護(hù)。在兩個(gè)供電的單回路中，可以安裝多個(gè)間隔的距離防護(hù)，在不能達(dá)到敏感度和速度的情況下，采用高頻防護(hù)，將多段距離防護(hù)做為備用。同時(shí)，一條全速保護(hù)的線路，其總的保護(hù)動(dòng)作的總時(shí)間為：對(duì)近側(cè)的失效：20毫秒；遠(yuǎn)程失?。?0毫秒（除信道發(fā)送時(shí)間外）。最后，在接地短路時(shí)，應(yīng)采用有定向或無定向的多階段零序電流保護(hù)，在有些情況下，當(dāng)采用有定向的間距防護(hù)能夠顯著提高整體電網(wǎng)的接地保護(hù)時(shí)，采用多階段零序電流防護(hù)。1.2縱聯(lián)保護(hù)1.2.1縱聯(lián)保護(hù)的特點(diǎn)（1）縱聯(lián)保護(hù)的概念在220kV電網(wǎng)中，針對(duì)輸電線路的部分選擇的保護(hù)，有縱聯(lián)保護(hù)中的高頻保護(hù)作為主保護(hù)，距離保護(hù)作為主保護(hù)的后備保護(hù)。其中，高頻保護(hù)就是利用高頻信號(hào)通過高頻電流通道，其中轉(zhuǎn)變的是線路兩端的電流相位或者功率方向，輸送到對(duì)端后，以此比較兩端電流相位或者功率的一種保護(hù)[5]。（2）縱聯(lián)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)縱聯(lián)保護(hù)中的高頻保護(hù)的一大優(yōu)點(diǎn)就是可以通過甄別來判斷故障是區(qū)內(nèi)還是區(qū)外，在220kV的輸電線路中，選擇縱聯(lián)保護(hù)中的高頻保護(hù)可以及時(shí)判斷故障位置和類型，并且最快速度由兩端切除故障。所以，高頻保護(hù)對(duì)于被保護(hù)的線路來說，無疑是高效的保護(hù)方式，并且可以對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了保障。當(dāng)220kV電網(wǎng)發(fā)生故障的時(shí)候，這時(shí)候高頻保護(hù)就可以進(jìn)行保護(hù)，此時(shí)的高頻保護(hù)把判別量，判別量說就是某種電量，將其轉(zhuǎn)換為高頻電波，然后再通過特殊的通道，把判別量輸送到對(duì)側(cè)，由此檢測(cè)判斷出是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。因?yàn)榕袆e量是某一電量，不是確定的，所以判別量在通過通道輸送的時(shí)候，其傳送方式與選取的具體通道也就會(huì)不相同。1.2.1縱聯(lián)保護(hù)的整定與計(jì)算如圖1.1是高頻負(fù)序功率方向保護(hù)的原理框架圖，在這個(gè)圖當(dāng)中，兩個(gè)元件的作用十分關(guān)鍵。第一個(gè)是起動(dòng)元件，第二個(gè)是方向元件。前者可以在外部發(fā)生故障的時(shí)候?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)，后者是如果在正向適中的情況下，使跳閘回路做好準(zhǔn)備。起動(dòng)的元件用的是反向負(fù)序功率方向繼電器KA-，所謂的反向就是它的方向是從線路到母線的。方向元件就是與之相反，是正向的負(fù)序功率方向繼電器KA+，所謂的正向就是與反向的方向相反，從母線到線路的方向。為了使保護(hù)的可靠性增強(qiáng)，還會(huì)對(duì)元件進(jìn)行加裝，比如會(huì)加裝負(fù)序電流元件I2圖1.1保護(hù)的原理框架圖需要保證被保護(hù)線路末端故障時(shí)有足夠的靈敏度。如果是利用的相敏負(fù)序功率元件，那么，就可以把整定的方法進(jìn)行簡(jiǎn)化，正向負(fù)序功率元件的整定轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)序電流。整定值可以根據(jù)公式選取兩個(gè)所求結(jié)果中，數(shù)值當(dāng)中更大的一個(gè)作為整定值。 （6·1）在這個(gè)式子中，如果被保護(hù)的線路發(fā)生了短路，并且短路的位置是在線路的末端，此時(shí)，通過本側(cè)的最小的負(fù)序電流為。當(dāng)穩(wěn)態(tài)負(fù)序電容電流出現(xiàn)的時(shí)候，此時(shí)，是躲開空載線路兩項(xiàng)先合閘的情況，此時(shí)的穩(wěn)態(tài)負(fù)序電流也就是。 （6·2）——可靠系數(shù)，并且是負(fù)序電容電流暫態(tài)過程的可靠系數(shù)，取值為2.5~3?！麄€(gè)被保護(hù)線路的長度，單位是km。——由資料查得可知，二相先合閘時(shí)的充電電容的電流值為0.127A/km。1.3距離保護(hù)1.3.1距離保護(hù)的基本概念（1）距離保護(hù)概念本設(shè)計(jì)把距離保護(hù)作為220kV輸電線路中的后備保護(hù)。距離保護(hù)的工作原理是通過與受保護(hù)部件的一端相比較，確定其失效部位與保護(hù)裝置之間的距離，并與保護(hù)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的距離進(jìn)行對(duì)比，確定其失效部位的具體情況，進(jìn)而確定其性能。很明顯，該方法不會(huì)受到操作模式和線路的限制。（2）距離保護(hù)技術(shù)的基本特征距離保護(hù)是一種相間的保護(hù)，其反應(yīng)了從失效位置到保護(hù)安裝部分的阻抗值（間距），它是一種主要的部件（測(cè)試部件），其工作時(shí)刻呈階梯狀。并且可適用于各種復(fù)雜的構(gòu)造。在各種工況下，可進(jìn)行有選擇的電網(wǎng)，快速地將各相故障進(jìn)行截?cái)?。?dāng)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作模式變化較大時(shí)，常規(guī)的電流電壓保護(hù)無法達(dá)到使用的目的時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮使用遠(yuǎn)距離保護(hù)。1.3.2距離保護(hù)整定計(jì)算（1）Ⅰ段的原理圖如圖1.2所示，求解相間距離保護(hù)的Ⅰ段數(shù)值的整定。1）Ⅰ段距離保護(hù)，其整定值計(jì)算可得：式中，是Ⅰ段所在的可靠系數(shù)，其數(shù)值的選值范圍為0.8到0.85之間，表示的意思是距離Ⅰ段的整定阻抗。2）在相間距離保護(hù)中，Ⅰ段的保護(hù)范圍，也就是Ⅰ段的靈敏度。換一種說法就是：這個(gè)保護(hù)范圍即靈敏度的范圍，也就是整個(gè)被保護(hù)線路的85%。3）由此算得其動(dòng)作時(shí)間，也就是相間距離保護(hù)的Ⅰ段動(dòng)作時(shí)間為：圖1.2Ⅰ段的整定原理圖（2）在相間距離保護(hù)中，繼續(xù)求解Ⅱ段的整定。1）計(jì)算P1的Ⅱ段的整定阻抗，由此得出： （6·3）2）求出Ⅱ段的靈敏度校驗(yàn)值，可得： （6·4）3）計(jì)算可得，Ⅱ段的動(dòng)作時(shí)間是： （6·5）（3）由此，根據(jù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的資料，繼續(xù)求Ⅲ段的整定。1）求阻抗，此時(shí)的阻抗是躲過被保護(hù)線路的最小負(fù)荷阻抗。最小負(fù)荷阻抗計(jì)算為： （6·6）其中，為母線額定線電壓，因?yàn)槠湫枰枰x最小值，因此應(yīng)選倍數(shù)范圍0.9~0.95的0.9作為倍數(shù)。由此所得的結(jié)果為正常運(yùn)行時(shí)母線電壓的最低值。則被稱為是保護(hù)線路最大負(fù)荷電流。如果元件選用的是方向阻抗元件，那么此時(shí)的整定值為： （6·7）2）由計(jì)算可得，繼續(xù)對(duì)Ⅲ段進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)：如果此時(shí)的保護(hù)為近后備保護(hù)： （6·8）當(dāng)假設(shè)距離保護(hù)為遠(yuǎn)后備的時(shí)候： （6·9）其中，是相鄰線路的阻抗，是指的分支系數(shù)的最大值，用來保證在各種運(yùn)行方式下動(dòng)作的靈敏性。3）由此求得，Ⅲ段動(dòng)作時(shí)間計(jì)算結(jié)果為： （6·10）1.3.3距離保護(hù)的應(yīng)用因?yàn)榫嚯x保護(hù)本身的含義就是，能夠讓其在復(fù)雜多變、電源數(shù)量多的情況下，確保能夠選擇性動(dòng)作。如果改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式，那么可能會(huì)影響其它各段，但是這種影響是非常小的。所以，其保護(hù)范圍十分穩(wěn)定。因此，動(dòng)作的時(shí)限相較而言更短，并且更加固定。距離保護(hù)確實(shí)在一些線路保護(hù)中具有一些不合適的缺點(diǎn)，但距離保護(hù)的優(yōu)勢(shì)更加明顯，因?yàn)榫嚯x保護(hù)不管在什么形勢(shì)的電壓網(wǎng)絡(luò)中，都能保證有選擇性的動(dòng)作。所以，在距離保護(hù)的應(yīng)用中，會(huì)廣泛地應(yīng)用在35kV及其以上的電網(wǎng)中。因?yàn)榫嚯x保護(hù)不是全線速動(dòng)保護(hù)，所以對(duì)此沒有要求的，可以選擇距離保護(hù)為主保護(hù)。1.4零序保護(hù)1.4.1零序電流保護(hù)的特點(diǎn)首先，零序電流最大的特點(diǎn)就是：當(dāng)中性點(diǎn)和地直接相連的時(shí)候，也就是直接與接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路的時(shí)候，這時(shí)有大量的零序電流分量產(chǎn)生。同時(shí)，零序電流保護(hù)也有它避免不了的缺點(diǎn)，主要就是體現(xiàn)在電流保護(hù)方面。由所學(xué)知識(shí)可知，零序電流保護(hù)會(huì)受到電力系統(tǒng)的影響，一旦電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式發(fā)生變化，零序電流保護(hù)也往往會(huì)受到影響，一般會(huì)變現(xiàn)為零序電流保護(hù)的靈敏度下降。1.4.2接地短路計(jì)算的運(yùn)行方式對(duì)零序電流保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算，首先就是要對(duì)零序電流進(jìn)行數(shù)值大小的計(jì)算，并且還要對(duì)其分布的運(yùn)行方式，進(jìn)行選擇。所謂的運(yùn)行方式的選擇，就是需要確認(rèn)零序電流保護(hù)是否可以適應(yīng)變壓器、發(fā)電機(jī)和線路變化的情況。換個(gè)角度講，就是在電氣系統(tǒng)當(dāng)中，應(yīng)該把變壓器設(shè)備的絕緣要求，以此為根據(jù)，對(duì)中性點(diǎn)是否接地的選擇做出判斷。還有一點(diǎn)就是，應(yīng)該把母線的零序電流進(jìn)行分析，使其在運(yùn)行過程中，變化最小的時(shí)候作為基本要求。1.4.3零序繼電保護(hù)的整定計(jì)算（1）計(jì)算最大的零序電流，即當(dāng)本線路末端接地短路的時(shí)候，計(jì)算可得： （6·11）被稱為是可靠系數(shù)，它的取值范圍可以在1.2~1.3中取。1）靈敏度校驗(yàn)：零序整定圖如圖1.3所示，最小的保護(hù)范圍應(yīng)該大于該線路被保護(hù)長度的15%。2）整定的時(shí)候，也就是動(dòng)作延時(shí)為0s，即不存在動(dòng)作延時(shí)的時(shí)間。圖1.3零序整定圖（2）由此可知，應(yīng)繼續(xù)計(jì)算零序電流保護(hù)Ⅱ段的整定1）當(dāng)計(jì)算整定值的過程中，應(yīng)該和下一條線路中的零序第Ⅰ段相配合： （6·12）2）當(dāng)對(duì)靈敏度進(jìn)行校驗(yàn)的時(shí)候，應(yīng)注意到：當(dāng)末端接地故障受保護(hù)的時(shí)候，為流過保護(hù)的最小三倍零序電流，以此為依據(jù)進(jìn)