110KV输电线路距离保护设计

宁德师范学院继电保护课程设计题目名称：110KV输电线路距离保护设计系别：物理与电气工程系专业：电气工程及其自动化学号：B2011052134姓名：沈思指导老师：黄丽霞日期：2015.4.10继电保护原理课程设计任务书原始资料：线路每公里阻抗为km45.0Z1，线路阻抗角为63L，AB、BC线路最大负荷电流为380A,负荷功率因数为：9.0cosL，8.0IrelK，8.0relK35.0relK。电源电势为E=115kV,15Z,30Z,7Z,10ZminSBmaxSBminSAmaxSA。归算至115kV的各变压器阻抗为82.8，容量TS为15MVA。其余参数如图1-1所示。图1-1接线图设计要求：本文要完成的内容是对线路的距离保护原理分析及整定计算，并根据分析和整定结果。主要参考资料：[1]王士政.电网调度自动化与配网自动化技术[M].中国水利水电出版社2007.3[2]张保会，尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社，2005[3]尹项根，曾克娥.电力系统继电保护原理与应用[M].武汉:华中科技大学出版社，2001[4]孟祥萍.电力系统分析[M].高等教育出版社，2004[5]陈堂等.配电系统及其自动化技术[M].中国电力出版社2004.8[6]曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料[M].东南大学出版社[7]王维俭等，电气主设备机电保护原理与应用[M].北京:中国电力出版社，2002[8]钟松茂，李火元.电力系统继电保护设计指导[M].中国电力出版社，1996目录1距离保护的原始资料....................................................11.1基础数据..........................................................11.2设计要求..........................................................12输电线距离保护的方案设计..............................................12.2主保护配置........................................................12.3后备保护配置......................................................23输电线路距离保护整定计算..............................................23.1距离保护第Ⅰ段整定计算............................................23.2距离保护第Ⅱ段整定计算............................................33.3距离保护第Ⅲ段整定计算............................................44系统振荡影响分析......................................................54.1系统在最小运行方式下发生振荡......................................55短路过电阻影响分析....................................................65.1系统发生带过渡阻抗的相间短路......................................66线路距离保护原理图....................................................76.1距离保护原理接线图................................................76.2距离保护原理图....................................................86.3距离保护原理说明..................................................87总结..................................................................9参考文献................................................................10电力系统继电保护课程设计11距离保护的原始资料1.1基础数据线路每公里阻抗为km45.0Z1，线路阻抗角为63L，AB、BC线路最大负荷电流为380A,负荷功率因数为：9.0cosL，8.0IrelK，8.0relK35.0relK。电源电势为E=115kV,15Z,30Z,7Z,10ZminSBmaxSBminSAmaxSA。归算至115kV的各变压器阻抗为82.8，容量TS为15MV.A。其余参数如图1-1所示。图1-1接线图1.2设计要求1、计算保护1断路器距离保护第Ⅰ段的整定值和灵敏度。2、计算保护1断路器距离保护第Ⅱ段的整定值和灵敏度。3、计算保护1断路器距离保护第Ⅲ段的整定值和灵敏度。4、分析系统在最小运行方式下振荡时，保护1断路器各段距离保护的动作情况。5、当距保护1出口15km处发生带过渡电阻12R的相间短路时，保护1断路器的三段式距离保护将作何反应（设B母线上电源开路）？6、绘制三段式距离保护的原理框图。并分析动作过程。2输电线距离保护的方案设计2.2主保护配置（1）距离保护第Ⅰ段距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，是保护本身的固有动作时间。以保护2为例，其第Ⅰ段保护本应保护线路A-B全长，即保护范围为全长的100%，然而实际上却是不可电力系统继电保护课程设计2能的，因为当线路B-C出口处短路时，保护2第Ⅰ段不应动作，为此，其启动阻抗的整定值必须躲开这一点短路时所测量到的阻抗ABZ，整定阻抗setZABZ.考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差，需引入可靠系数kK，（一般取0.8～0.85），则：ABsetZZ85.0~8.0同理对保护1的第Ⅰ段整定值应为：BCdZZZ85.0~8.01如此整定后，距离Ⅰ段就只能保护本线路全长的80%～85%，这是一个严重缺点。为了切除本线路末端15%～20%范围以内的故障，就需设置距离保护第Ⅱ段。（2）距离保护第Ⅱ段距离Ⅱ段整定值的选择是类似于限时电流速断的，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1-1中，当保护1第Ⅰ段末端短路时，保护2的测量阻抗2Z为：12dZABZZZ引入可靠系数kK，保护2的启动阻抗为：BCABdZABkdZZZZZKZ85.0~8.08.012距离Ⅰ段与Ⅱ段联合工作构成本线路的主保护。2.3后备保护配置距离保护第Ⅲ段，装设距离保护第Ⅲ段是为了作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为Ⅰ、Ⅱ段的后备保护。对距离Ⅲ段整定值的考虑是与过电流保护相似的，其启动阻抗要按躲开正常运行时的最小负荷阻抗来选择，而动作时限应使其比距离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输电线路距离保护整定计算3.1距离保护第Ⅰ段整定计算（1）求出1、3、4QF断路器处保护第Ⅰ段的整定值，以方便配合即：632.70245.08.01ABrelsetZKZ634.144045.08.03BCrelsetZKZ电力系统继电保护课程设计363185045.08.04CDrelsetZKZ（2）断路器1、3、4QF处距离保护第Ⅰ段的动作时间和灵敏度分别为：0431opopopttt%80431sensensenKKK3.2距离保护第Ⅱ段整定计算（1）1QF处保护的相邻元件为BC线和并联运行的变压器T。当1QF处距离保护第Ⅱ段与BC线段第Ⅰ段配合时：)(3min1setbABrelsetZKZKZⅡⅡ53.1300245.07111maxminminsBABsAABBABBABABBCbZZZIIIIIIIK26.2150245.01011minmaxmaxsBABsAbZZZK即，6382.42634.4153.10245.08.01ⅡsetZ与变压器配合时，因为AMVST3.6，应装纵差保护，故变压器第Ⅰ段保护范围应至低压母线E上。6387.57634.4153.18.00245.08.063'min1TrelABrelsetZKKZKZⅡⅡⅡ式中，8.0'relⅡK，TTZZ21'(考虑两台变压器并列运行)53.1minbK选7486.281ⅡsetZ距离保护第Ⅱ段的动作时间为：stop5.01Ⅱ（2）第Ⅱ段保护的灵敏度为：5.124.30245.019.291ABsetsenZZKⅡⅡ满足灵敏度要求。电力系统继电保护课程设计43.3距离保护第Ⅲ段整定计算因为采用方向阻抗元件，故距离保护第Ⅲ段的整定值应按一下条件整定。（1）躲过最小负荷阻抗，即：主变压器容量的确定：cos/%101)(）（厂PPSGNAMVST.064.11985.0/1.1%81001002,1）（由题意知：9.0cosL,即8.25L，而63set故6336.65)8.2563cos(4.09.035.031151ⅢsetZ按与相邻距离保护第Ⅲ段动作时间配合，第Ⅲ段距离保护的动作时间为：stop5.21Ⅲ（2）与相邻线距离保护第Ⅱ段配合，即：ⅡⅢ3min'1setbrelABrelsetZKKZKZ，8.0'relrelKKⅠⅡⅡ4'min3setbBCrelsetZKZKZ，1'minbK638.28184045.08.03ⅡsetZⅡⅢ3min18.0setbABsetZKZZ6386.446306.4498.0638.2853.10245.08.0应取6386.441ⅢsetZ为相间距离保护第Ⅲ段的整定值。按与相邻距离保护第Ⅱ段配合，第Ⅲ段距离保护的动作时间为：tttopopⅡⅢ31式中，Ⅱ3opt——相邻线路重合后不经振荡闭锁的距离保护第Ⅱ段的动作时间。取第Ⅲ段的动作时间为：stop5.21Ⅲ（3）进行距离保护第Ⅲ段的灵敏度校验：当作为近后备时：5.189.40245.086.441ABsetsenZZKⅢ电力系统继电保护课程设计5当作为远后备时：09.045.04026.20245.086.44max1BCbABsetsenZKZZKⅢ可见，作为近后备保护时，可满足灵敏度要求，作为BC线远后备保护时，却不满足灵敏度要求，作为变压器的远后备保护时，更不满足灵敏度的要求，故应考虑取6336.651ⅢsetZ为整定值，这时灵敏度得到提高，为1.21，接近满足要求。4系统振荡影响分析4.1系统在最小运行方式下发生振荡求系统在最小运行方式下振荡时最小测量阻抗minmZ。180时保护安装处的测量阻抗为：ZmZm21min4910300245.01010maxmaxmaxsBABsAsAZZZZmZmaxmaxsBABsAZZZ6327.136386.44491021minmZ可得：1minsetmZZ而ⅢⅡ11minsetset