10kV电网距离保护继电装置设计

10kV电网距离保护继电装置设计 学号: (2012届) 题 目 学 生 学 院 专业班级 校内指导教师 专业技术职务 校外指导老师 专业技术职务 二?一二年六月 10kV电网距离保护继电装置设计 摘 要:电力系统的快速发展对继电保护不断提出新的要求，特别是在高压且复杂的电网中，各种保护都具有其重要性。距离保护作为一种性能较完善的保护装置，它可以应用在任何结构复杂、运行方式多变的电力系统中，能较快的切除相间故障。根据继电保护装置在电力系统中的应用，本论文通过三章内容，详细介绍了10kv电网中距离保护的整定配置。首先，本文阐述了课题的研究背景、意义以及距离保护的研究现状，并说明了论文的主要工作。其次，本文主要阐述了距离保护的概述、原理以及距离保护整定计算的原则，论文第二章主要叙述了距离保护的一些原理。最后，本文主要阐述了具体的距离保护整定实验，其中包括方向阻抗继电器的原理，相间距离保护的整定调试方法，实验接线图，DKB整定参数表，距离保护的整定计算，实验步骤，以及实验结果 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。实验结果分析中主要说明了实验现象、不足以及实验中遇到的问题。 关键词: 距离保护;整定计算;整定阻抗 I Designing of the distance protection equipment for 10kV electric network Abstract:The rapid development of power system has been made new requests to relay protection, especially in a complex high-voltage power grid, in which all kinds of protections are important. As a protection device with perfect performance, distance protection can be applied to any complicated power systems with changeful methods of operation. Distance protection can remove faults from phases rapidly. According to the application of protection devices in power system, the passage which is divided into three chapters introduces the adjustment and configuration of distance protection in 10 kV power grid. First, this paper describes the research background, the significance of the research and the research status of distance protection as well as the main tasks.Secondly, the paper explains the summarize of distance protection, the theory and the principle of setting calculation. Chapter II focuses on the theory. Finally, the paper describes the setting experiment of distance protection in reality, including the theory of direction impedance relay, the adjustment method of distance protection between phases, the wiring diagram, DKB setting parameter table, the setting calculation of distance protection, experimental procedure and the analysis of experimental results. The analysis mainly explains the phenomenon and the problems encountered during experiment. Keyword: distance protection; setting calculation; setting impedance II 目录 摘要 ...................................................................... I 目录 .................................................................... III 1 绪 论 .................................................................. 1 1.1 本课题研究背景及意义 .............................................. 1 1.2 距离保护的研究现状 ................................................ 1 1.3 论文的主要工作 .................................................... 2 2 电网距离保护的基本原理 .................................................. 3 2.1 距离保护的概述 .................................................... 3 2.1.1 距离保护的概念 ............................................... 3 2.1.2 距离保护的应用 ............................................... 3 2.1.3 距离保护的主要组成元件 ....................................... 3 2.2 距离保护的原理 .................................................... 4 2.2.1 距离保护的作用原理 ........................................... 4 2.2.2 距离保护时限特性 ............................................. 6 2.2.3 距离保护的接线方式 ........................................... 7 2.2.4 距离保护定值配合的基本原则 .................................. 10 2.3 距离保护的整定计算原则 ........................................... 11 3 距离保护整定实验 ....................................................... 14 3.1 方向阻抗继电器的原理说明 ......................................... 14 3.2 相间距离保护的整定调试方法 ....................................... 16 3.3 电网距离保护接线图 ............................................... 17 3.4 DKB整定对应参数表 ................................................ 18 3.5 网络及参数设置 ................................................... 18 3.6 距离保护的整定计算 ............................................... 19 3.7 实验步骤 ......................................................... 24 3.8 实验结果分析 ..................................................... 27 3.9 距离保护的评价与分析 ............................................. 28 结 论 ................................................................... 299 参考文献 ................................................................. 30 致 谢 .................................................................... 29 III 常州大学本科生毕业设计(论文) 1 绪 论 1.1 本课题研究背景及意义 电力系统中的某个设备发生故障时，由继电保护装置自动迅速有选择性地将故障设备从电力系统中切除，以保证系统中无故障部分继续运行。在电力系统中，合理的电网结构是保证系统安全稳定运行的物质基础，而性能良好的、配置合理的继电保护和安全自动装置，则是保证系统安全稳定运行最为重要的技术措施。 因此合理配置与正确使用继电保护装置，是保障电网安全运行地重要条件。从电网安全运行地角度出发，电网对继电保护装置提出了严格地“四性”要求，即可靠性、速动性、选择性、灵敏性;除可靠性要依赖于继电保护装置外，继电保护地选择、速动、灵敏性则要依赖于整定值地、准确。 在现代化的超高压、大容量的电力系统中，对继电保护装置提出了更高的要求。电力系统继电保护装置的可靠运行涉及到继电保护装置的配置设计、制造安装、整定计算等诸多方面。其中选择的保护方式和正确地进行整定计算对保证电力系统继电保护装置的可靠运行十分重要。整定继电保护装置定值时，需要注意相邻上下级保护间的配合关系，不但要考虑正常方式下的配合关系，还要考虑运行方式变化时的配合关系，尤其是 [1]临时性的改变方式更应慎重，避免造成保护误动作。 在10kv电网距离保护装置的设计的毕业设计中，我努力掌握电力系统继电保护和自动装置的设计配置原则，综合运用所学专业知识，提高了独立分析和解决问题的能力，最终完成了本次的毕业设计。 1.2 距离保护的研究现状 电力系统在运行中，可能会发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路。在发生短路时可能产生严重的后果，包括:第一，破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解;第二，电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量;第三，通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏;第四，短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命。 在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择行地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行地最有效方法之一。切除故障地时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有在每个电气元件上装设保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备地组合构成的，这样我们称这些保护装置为继电保护装置。继电保护装置的基本任务是自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行，并且反应电气元件的不正常运行状态，根据电力系统及元件的危害程度一定的延时，以免出现不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。 在大型高压的电网中，距离保护作为继电保护的一种主要保护装置，我们常将距离 第1页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 保护应用于这些电网中。距离保护使反应故障点到保护安装地点之间的距离(或阻抗)，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。相对于电流和电压保护，应用于高 [2]压电网中，距离保护更能满足选择性、灵敏性以及快速切除故障的要求。 1.3 论文的主要工作 论文目标:完成三段式距离保护及方向距离保护的动作阻抗、动作时限的整定计算，并对其进行灵敏度校验，且能够在天煌公司THLJT-2A型继电器特性实验装置中予以时限。 研究内容:1、距离保护及方向距离保护的整定计算;2、距离保护及方向距离保护的原理接线。 技术要求:1、有最终的可展示结果;2、能够基本实现距离保护的基本要求。 第2页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 2 电网距离保护的基本原理 2.1 距离保护的概述 2.1.1 距离保护的概念 1、距离保护的概念 距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离(或阻抗)，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。该装置主要的元件为距离(阻抗)继电器，它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短;当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增大，这样就保证了保护有选择地切除故障线路。 2、距离保护的构成特点 距离保护时属于反映一侧电气量的保护。一套完整的距离保护装置通常由三段组成。其中第一段保护线路全长的(80%--85%)，第二段保护全长，动作时间一般为0.5s第三段作为后备保护，其动作时间一般在2s以上。 距离保护主要反映测量阻抗值，与电流保护相比，受电力系统运行方式变化影响小，躲负荷能力强。在本线路发生短路时，距离保护的第一段的保护范围不受电力系统运行方式变化的影响。当故障点位于相邻线路上时，由于可能有助增电流或外汲电流，对距离保护的第II、III段，保护的实际动作区随系统运行方式变化而有所变化。 ,I，,I 距离保护装置的启动元件也是震荡闭锁装置的启动元件，一般多采用 元21件作为距离保护的启动元件。启动元件的作用是在故障时开放距离保护各段。对I、II段采用短时开放原则，对第三段长期开放直至整组复归。距离保护的测量元件一般为I、II、III段阻抗继电器。距离保护装置需设震荡闭锁元件和断线闭锁元件。 距离保护采用的阻抗继电器的接线方式一般为，对相间保护，用0度接线方式;对 [3]接地距离保护采用带零序电流补偿的接线方式。 2.1.2 距离保护的应用 距离保护可以应用在任何结构复杂、运行方式多变的电力系统中，能有选择性的、较快的切除相间故障。当线路发生单相接地短路时，距离保护在有些情况下也能动作;当发生两相短路接地故障，它可与零序电流保护同时动作，切除故障。因此，在电网结构复杂，运行方式多变，采用一般的电流、电压保护不能满足运行要求时，则应考虑采用距离保护装置。 2.1.3 距离保护的主要组成元件 距离保护一般由起动元件、闭锁元件、测量元件、逻辑元件及执行元件几大部分组成(如图2.1.3)，分述于下: ?起动元件:其主要作用是故障时才起动保护，即为保护的各段准备好跳闸回路;起动切换回路以切换?、?段共用阻抗继电器的电压回路。 ?闭锁元件:其主要作用是实施振荡闭锁和电压回路断线闭锁，防止距离保护误动 第3页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 作。 ?测量元件:测量故障的远近从而以相应的时限跳闸。一般?、?段共用的一个方向距离元件构成，本实验为由?、?段组成的两段式方向距离保护中的ZKJ构成。 AB ?逻辑元件:由?段时间元件及若干与、或、与非门、延时电路构成。其作用是实现?段的延时及组成一系列条件的判断以决定保护的行为。 [4]?执行元件:包括出口、信号、切换等其他功能。 图2.1.3 相间距离保护简化原理框图 2.2 距离保护的原理 2.2.1 距离保护的作用原理 电流保护的主要优点是简单、经济及工作可靠。但是由于这种保护整定值的选择、保护范围以及灵敏系数等方面都直接受电网接线方式及系统运行方式的影响，所以，在35kV及以上电压的复杂网络中，它们很难满足选择性、灵敏性以及快速切除故障的要求。为此，就必须采用性能更加完善的保护装置。距离保护就是适应这种要求的一种保护原理。 如图2.2.1所示，假设各保护测量元件的输入不只是电流或电压，而是该处的母线 ，U电压和流过该线路上的电流，定义保护安装处的母线电压(称为保护的测量电压)m ，IZ和流经该线路的电流(称为保护的测量电流)之比为保护的测量阻抗，即 mm ，UmZ, (2.1) m，Im KK21A123B ZK1Zset ZK2 图2.2.1 距离保护的作用原理图 ，，在正常工作情况下，(母线的工作电压)，(线路的负荷电流)，此UU,I,ImLmL Z时保护测量元件的测量阻抗为负荷阻抗，即 L ，ULZ,,Z (2.2) mL，IL 第4页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) ，U显然正常运行时母线上的工作电压在额定值附近，一般说，线路的负荷电流相ILL对于短路电流要小很多，故线路在负荷状态下的测量阻抗值较大，且其角度为负荷ZL 功率因数角。例如，当线路的负荷功率因数为0.9时，负荷功率因数角,。当,25.8:LAB线上K点发生金属性三相短路时，在保护1处所测量的阻抗等于该处母线残余电压1 与流经该保护的短路电流的比值，即为短路阻抗Z，有 K1 UK1Z (2.3) Z,,K1mIK1 UK式中，——点短路时，保护安装处A母线的残余电压; K11 I——流过故障线路AB的短路电流。 K1 Z——故障点至保护安装处的线路阻抗，其阻抗值小而阻抗角(称为短路阻抗K1 角)等于线路阻抗角。 通过适当选择距离保护的接线方式，使得短路时测量阻抗的大小与短路点到保护安装处的距离成正比，即 Z, (2.4) ZlK111 K式中，——从故障点至保护安装处母线A的距离; l11 ——线路每千米的正序阻抗。 Z1 从以上分析可知，电网短路时测量阻抗有以下特征: Z第一，由保护安装处的测量阻抗能区分线路在正常状态还是故障状态，两种状m 态下测量阻抗在幅值和角度上均有明显的差别; 第二，由保护安装处的测量阻抗Z能区分故障点的远近，故障点离保护安装处的m 距离越远，测量阻抗Z越大，反之，测量阻抗越小; m 第三，金属性短路时的测量阻抗只与故障点至保护安装处的距离有关，而与系统运行方式无关。 为了区分故障点在保护范围内还是在保护范围外，可根据选择性和灵敏度要求事先给定距离保护的保护范围，与这个保护范围对应的保护安装处至保护范围末端的线路阻抗称为距离保护的整定阻抗，用Z表示。 set 有此可见，距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离(或阻抗)，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。该装置的核心元件为阻抗元件(传统上称阻抗继电器)，它可根据施加的电压和电流测得保护安装处至短路点间的阻抗值，即为测量阻抗。当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短;当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障 [5]线路。 第5页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 2.2.2 距离保护时限特性 CABk123 ZK ZZ，ABK 1,,,t(a)t ,,,t2 ,,,,t2t1 ,,tt12 ?Z?set,2lZset,1 ?Z,set2?Z,set1 (a)网络接线图;(b)?、?、?段的时限特性 图2.2.2 距离保护的时限特性 tfl,()距离保护的动作时间与保护安装地点至短路点之间距离的关系，称为距离(b) 保护的时限特性。为了满足速动性、选择性和灵敏性的要求，目前广泛采用具有三段动作范围的阶梯型时限特性，如图2.2.2(b)所示，并分别称为距离保护的?、?、?段，可以分别与电流速断、限时电流速断以及过电流保护相对应。 ,距离保护的第?段是瞬时动作的，是保护本身的固有动作时间。以保护1为例，t 其第?段本应保护线路AB的全长，即保护范围为线路全长的100,，然而实际上却是不可能的，因为当线路BC出口处短路时，保护1的第?段不应动作，为此，其起动阻 ,Z抗的整定值必须躲开这一点短路时所测量到的阻抗，即。考虑到阻抗元件ZZ,ABsetAB1,,K和电流、电压互感器的误差，引入可靠系数(一般取为0.8,0.85)，则 rel,, (2.5) ZKZ,setrelAB1, 同理对保护2的第?段整定值应为 ,, (2.6) ZKZ,setrelBC2, 如此整定后，距离?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?段。 距离?段整定值的选择与限时电流速断的相似，即应使其不超过下一条线路距离? ,t段的保护范围，同时带有高出一个的时限，以保证选择性。例如在图2.2.2(a)单侧 ,电源网络中，当保护2第?段末端短路时，保护1的测量阻抗为，引入可靠ZZ，ABset2,,,K系数(一般取0.8)，则保护1的距离?段整定值为 rel ,,,,, ZKZZ,，()setrelABset12,, ,，0.8[(0.8~0.85)]ZZ (2.7) ABBC 距离?段与?段的联合工作构成本线路的主保护。 为了作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的远后备保护，同时也作为本线路距 第6页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 离?、?段的近后备保护，还应该装设距离第?段保护。 对距离?段整定值的考虑是与过电流保护相似的，其起动阻抗要按躲开运行正常运行时的最小负荷阻抗来选择，而动作时限则应根据阶梯原则，使其比距离?段保护范围 [6],t内其他各保护的最大动作时限高出一个。 2.2.3 距离保护的接线方式 UI根据距离保护的工作原理，加入保护的电压和电流应满足一下要求: mm (1)测量阻抗正比于短路点到保护安装地点之间的距离; (2)测量阻抗应与故障类型无关，也就是保护范围不随故障类型而变化。 距离保护在相间短路和接地短路时广泛采用的接线方式如表1所示 表1 距离保护采用不同接线方式时，接入的电压和电流关系 阻抗MMM 123 元件 UIUIUI mmmmmm接线方式 相间距离保护，，，，，，，，，UU I,II,IU I,ICABCBCCAABAB,的接线 0 接地距离保护，，，，，，，，，UIII， ， ， UK3IUK3IK3I CCAB000AB接线 1、相间距离保护的0?接线方式 以下对各种相间短路时保护的测量阻抗进行分析: (1)三相短路 CBAZ(3)，IKA ，IB ，IC l 图2.2.3 三相短路时测量阻抗的分析 MM如图2.2.3所示，三相短路时，三相是对称的，三个阻抗元件,的工作情况12 M完全相同，因此，可以以为例分析。设短路点至保护安装地点之间的距离为l ，线1 ，U路每千米的正序阻抗为Z，则保护安装地点的电压应为 AB1 ，，，，，，，U,U,U,IZl,IZl,(I,I)Zl (2.8) ABABAlBlABl M因此，在三相短路时，的测量阻抗为 1 第7页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) U(3)AB (2.9) ZZl,,M11II,AB 在三相短路时，三个阻抗元件的测量阻抗均等于短路点到保护安装地点之间的阻 抗，三个阻抗元件均能动作。 (2)两相短路 CABZ(2)，kIABA ，IB ，I,0C l 图2.2.4 A,B两相短路时测量阻抗的分析 ， 如图2.2.4所示，设以相间短路为例，则故障环路的电压U为 A,BAB ，，，，， (2.10)因此，U,IZl,IZl,(I,I)ZlABAlBlABl M的测量阻抗为 1 U(2)AB (2.11) ZZl,,M11II,AB 和三相短路时的测量阻抗相同，因此，M能正确动作。 1 在两相短路的情况下，对阻抗元件M和M而言，由于所加电压为非故障相A,B23 ，，，间的电压，数值较U为高，而电流又只有一个故障相的电流，数值较为小，(I,I)ABAB 因此，其测量阻抗必然大于(2.11)式的数值，也就是说它们不能正确地测量保护安装 地点到短路点的阻抗，因此，不能起动。 M由此可见，在两相短路时，只有能准确地测量短路阻抗而动作。同理，分A,B1 MM析和两相短路可知，相应地只有和能准确地测量到短路点的阻抗而动B,CC,A23 作。这就是为什么要用三个阻抗元件并分别接于不同相间的原因。 (3)中性点直接接地电网中的两相接地短路 如图2.2.5所示，仍以A,B两相故障为例，它与两相短路不同之处是地中有电流流 ，，回，因此。 I,,IAB CABZ(1,1)，KIABA ，IB ，I,0C l 图2.2.5 A,B两相接地短路时测量阻抗的分析 第8页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 此时，我们可以把A相和B相看成两个“导线——地”的送电线路并有互感耦合在一起，设用表示输电线每千米的自感阻抗，表示每千米的互感阻抗，则保护安装ZZLM 地点的故障相电压为 ，，， (2.12) UIZlIZl,，AALBM ，，， (2.13) UIZlIZl,，BBLAM 因此，阻抗元件M的测量阻抗为 1 ，U(1.1)ABZ, M1，，I,IAB ，，(I,I)(Z,Z)lABLM , ，，I,IAB (Z,Z)l,, (2.14) ZlLM1 M由此可见，当发生两相接地短路时，的测量阻抗与三相短路时相同，保护A,B1 能够正确动作。 2、接地距离保护的接线方式 在中性点直接接地的电网中，当零序电流保护不能满足要求时，一般考虑采用接地距离保护，它的主要任务是正确反应这个电网中的接地短路，因此，对接地距离保护的接线方式需要作进一步的讨论。 在单相接地时，只有故障相的电压降低，电流增大，而任何相间电压都是很高的，因此，从原则上看，应该将故障相的电压和电流加入阻抗元件中。例如，对A相阻抗元件采用 ,,,, U,UI,I; (2.15) mAmA ，UI至于这种接线能否满足要求，现分析如下:将故障点的电压和电流分解为对kAA称分量，则 ,IIII,，，,A120 (2.16) ,0UUUU,，，,,KAKKK120, 按照各序的等效网络，在保护安装地点母线上各对称分量的电压与短路点的对称分量电压之间，应具有如下的关系 ,UUIZl,，1111K, (2.17) UUIZl,，,2221K ,UUIZl,，0000K, 因此，保护安装地点母线上的A相电压即应为 第9页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) UUUUUIZlUIZlUIZl,，，,，，，，，AAAAKKK120111221000 ,,,,ZZ00 (2.18) ,，，,,，ZlIIIZlIII,,,,1120100AZZ11,,,, ,,ZZ,01,，ZlII,,10AZ1,, ,,,, U,UI,I假如采用和的接线方式时，则阻抗元件的测量阻抗为 mAmA ,, UI0m Z,,Zl，(Z,Z)l (2.19) m101,, IImA ，I0此测量阻抗之值与之比有关，而这个比值因受中性点接地数目与分布的影响，，IA 并不等于常数，故阻抗元件就不能准确地测量从短路点到保护安装地点之间的阻抗，因此，不能采用。 ，I为了使阻抗元件的测量阻抗在单相接地时不受的影响，根据以上分析的结果，就0 应该给阻抗元件加入如下的电压和电流 ,,,,UUmA, (2.20) ,,,,,,Z,Z01I,I，I,I，K3ImAA00,Z,1 Z,Z01式中，。一般可近似认为零序阻抗角和正序阻抗角相等，因而K是一个实K,3Z1 ,,, (，3)ZlIKIUA0m1Z,,,Zl数，这样，测量阻抗为 (2.21) m1,,, ，3IIKImA0 它能正确地测量从短路点到保护安装地点之间的阻抗，并与相间短路的阻抗元件所测量的阻抗为同一数值，因此，这种接线得到了广泛的应用。 为了反应任一相的单相接地短路，接地距离保护也必须采用三个阻抗元件，其接线 ，，，，，，，，，UUU方式分别为:、;、;、。这种接线方式同样能IK3IIK3IIK3I，，，CABA0B0C0够反应于两相接地短路和三相接地短路，此时接于故障相的阻抗元件的测量阻抗亦为 [7]Zl。 1 2.2.4 距离保护定值配合的基本原则 距离保护定值配合的基本原则如下: (1)距离保护装置具有阶梯式特性时，其相邻上、下级保护段之间应该逐级配合， 即两配合段之间应在动作时间及保护范围上互相配合。 距离保护也应与上、下相邻的其他保护装置在动作时间及保护范围上相互配合。例 第10页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 如:当相邻为发电厂变压器组时，应与其他电流保护相配合;当相邻为变压器或线路时，若装设电流、电压保护，则应与电流、电压保护之动作时间及保护范围相配合。 (2)在某些特殊情况下，为了提高保护某段的灵敏度，或为了加速某段保护切除故障的时间，采用所谓“非选择性动作，再由重合闸加以纠正”的措施。例如:当某一较长线路的中间接有分支变压器时，线路距离保护装置第?段可允许按伸入至分支变压器内部整定，即可仍按所保护线路总阻抗的80%~85%计算，但应躲开分支变压器低压母线故障;当变压器内部发生故障时，线路距离保护第?段可能与变压器差动保护同时动作(因变压器差动保护设有出口跳闸自保护回路)，而由线路自动重合闸加以纠正，使供电线路恢复正常供电。 (3)采用重合闸后加速方式，达到保护配合的目的。采用重合闸后加速方式，除了加速故障切除，以减小对电力设备的破坏程度外，还可借以保证保护动作的选择性。这可在下述情况下实现:当线路发生永久性故障时，故障线路由距离保护断开，线路重合闸动作，进行重合。此时，线路上、下相邻各距离保护的?、?段可能均由其振荡闭锁装置所闭锁，而未经振荡闭锁装置闭锁的第?段，在有些情况下往往在时限上不能互相配合(因有时距离保护?段与相邻保护的第?段配合)，故重合闸后将会造成越级动作。其解决办法是采用重合闸后加速距离保护?段，一般只要重合闸后加速距离保护?段在1.5~2.5s，即可满足在重合闸后仍能互相配合的要求。 2.3 距离保护的整定计算原则 电网的特点距离保护的整定原则如下: 1、距离保护?段整定计算 距离保护?段整定值按躲过本线路末端故障整定 距离保护第?段是无延时的速动段，一般按躲开下一条线路出口处短路的原则来 整定，也即是按躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定。以本电网中线路AB、BC处保护为例，测量元件的整定阻抗为 ,, (2.22) ZKZ,setrelAB1,,Z式中各量定义 ——保护1距离?段的整定阻抗 set1, ——被保护线路的阻抗 ZAB,K ——可靠系数，一般取0.8-0.85。 rel 如此整定后，距离?段只能保护本线路全长的80,,85,。 2、距离保护?段整定计算 (1)按与相邻线路距离保护?段配合整定 为保证在下级线路上发生故障时，上级线路保护处的保护?段不至于越级跳闸所以其?段的动作范围不应该超出下级线路?段的动作范围。考虑分支电路的影响，可按下式进行整定 ,,,,, (2.23) ZKZKZ,，()setrelABbraset1min2,,, ,,K式中，为可靠系数，取0.85;为确保在各种运行方式下保护1的?段范围不超过保rel 护2的?段范围，分支系数K取各种情况下的最小值K。 brabramin 第11页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) (2)与相邻变压器的快速保护相配合整定 若被保护线路的末端母线接有变压器时，其距离?段保护的动作范围不应超出变压器快速保护(一般是差动保护)的范围，即距离?段应躲开线路末端变电所变压器低压侧出口处短路时的阻抗值，设变压器的阻抗为Z，则起动阻抗整定为 T ,,,, (2.24) ZKZKZ,，()setrelABbraT1min,, 当被保护线路末端母线上既有出线又有变压器时，距离?段的整定阻抗应取上述两 种情况的较小者。 ,,,(3)保护动作时间的整定: (2.25) t,t，,t12 (4)灵敏度校验 距离保护?段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。由于是反映于数值的下降而动作，其灵敏系数定义为 保护装置的动作阻抗,,, Ksen保护范围内发生金属性短路时故障阻抗的计算值 Z 具体对保护1的距离?段来看，在本线路末端短路时其测量阻抗为，因此灵敏AB系数为 ,,Z,,set1,, (2.26) Ksen1,ZAB ,, 一般要求，若不满足要求，则距离保护?段应与相邻元件的保护?段相K,1.25sen 配合，进一步延伸保护范围，并延长动作时限。 当线路长度为50Km时，不小于1.5 当线路长度为50~200Km时，不小于1.4 当线路长度为200Km以上时，不小于1.3 (5)当校验本线路末端故障时，灵敏度不满足要求时，则距离保护?段应与相邻元件的保护?段相配合，进一步延伸保护范围，并延长动作时限。 ,,,,, (2.27) ZKZKZ,，()setrelABbraset1min3,,,,,,保护动作时间: t,t，,t12 3、距离保护第?段整定计算 (1)按与相邻线路距离保护?段配合整定 //K,ZZ=+ (2.28) K,K,ZKxldz,?Kfzmindz,? (2)按躲过最小负荷整定 , 按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，当线路上流过最大负荷电流且母线IL,max, 上电压最低时(用表示)，在线路始端所测量到的负荷阻抗最小，其值为 U,L,min UL,minZL,min, (2.29) , IL,max , 式中——正常运行时母线电压的最小值，一般取0.9倍的母线额定电压; UL,min, ——被保护线路最大负荷电流。 IL,max 第12页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 参照过电流保护的整定原则，考虑到外部故障切除后，在电动机自启动的情况下，保护第?段必须立即返回的要求，当采用全阻抗特性时，其整定值为: Z,,,Lmin, (2.30) ,Zset1,,,,KKKrelMsre ,,,K式中——?段可靠系数，一般取1.2,1.25 rel ——电动机自启动系数，一般取1.5,2.5 KMs K——阻抗测量元件(欠量动作)的返回系数，一般取1.0,1.5 re 1)保护动作时间的整定: 距离保护?段的动作时间，应比与之配合的相邻元件保护动作时间大一个时间级差,t，但考虑到距离?段一般不经振荡闭锁，所以动作时间不应该小于最大的振荡周期(1.5,2s)。 ???ttt,max+2t,, (2.31) ,,157 2)灵敏度校验: 距离保护第?段既作为本线路?、?段保护的近后备，又作为相邻元件的远后备。灵敏度应分别进行校验。 作为近后备时，按本线路末端短路校验，即 ,,,Zset1,,,, (2.32) ,KsenL1,,ZAB 作为远后备时，按相邻元件末端短路校验，即 ,,,Zset1,,,, (2.33) ,KsenR1,,，ZKZABbranextmax, 式中——相邻元件(线路，变压器等)的阻抗; Znext ——分支系数最大值，以保证在各种运行方式下保护动作的灵敏性。 Kbra,max 3)当灵敏度不满足要求时，可与相邻距离保护?段配合及躲过最小负荷阻抗整定 //K,Z=+ (2.34) ZK,K,ZKxldz,?Kfzmindz,? 4、距离保护?段动作时间的说明 (1)距离保护?段躲过系统振荡周期 系统常见的振荡周期为1.1,1.5s，距离保护?的动作时间应大于或等于2s，当相邻线路?段经振荡闭锁控制时，为在重合闸后距离保护能与相邻距离保护配合，将?段经重合闸后延时加速至1.5s。 (2)环状电网中距离保护动作时间的配合 环状电网中，距离?段的动作时间，仍按阶梯式特性逐级配合，但若所有?段均与相邻?段配合，则势必要出现相互循环配合的结果。必须选取某一线路的?段与相邻线路?段配合，此即环网中距离保护?段动作时间的起始配合点。应尽可能使整个环网距离保护?段的保护灵敏系数较高，动作时间较短。 (3)振荡闭锁装置起动元件一般为负序及零序电流增量起动元件，整组复归时间为6,8s。 第13页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 3 距离保护整定实验 3.1 方向阻抗继电器的原理说明 由于电力系统的迅速发展，出现了许多新的情况，如系统的运行方式变化增大，长距离重负荷的线路增多，网络结构复杂化。在这些情况下，前面实验中已经掌握的保护方式，在灵敏度、快速性、选择性上往往不能满足要求，必须增加特殊功能的继电器才能满足要求。 距离保护就是为适应电力系统中网络出现的复杂性和特殊性而设计的。距离保护中的主要设备是阻抗继电器，它能测出故障点至保护安装处的距离，并与保护范围对应的距离比较，即可判断出故障点的位置从而决定其动作行为。 LZ-21整流型方向阻抗继电器，就是构成距离保护的主要设备，它既能测量阻抗又能判别方向，广泛应用于电力系统的大电流或小电流接地系统的距离保护中作为测量元件。 方向阻抗继电器原理接线见图3.1。 图3.1 LZ-21型方向阻抗继电器原理接线图 继电器是按比较两个电气量的绝对值大小而构成的动作方程式: --+-UKUYUJUKUYUJ? 不等式左边一项称为工作电压，右边一项为制动电压，当动作电压大于制动电压时， 第14页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 继电器动作。式(3.1)中:U为电抗变压器DKB的补偿电压，U、U分别为整定变压器KYJ YB，极化变压器JYB的二次电压。 U=KI与测量电流成一定比例关系(转动一定角度)的电压，K具有阻抗量纲，KKcLK为电抗变压器的转移阻抗。 U=KU与残压U 成一定比例关系的被测电压，K为一实数，即整定板所表YYCLCLY 示的百分数。 U=KU与测量电压U成一定比例关系的电压，作为参考向量的极化电压，KJJCLCLJ为一实数。 当( U – U) 与(U ) 夹角为90? 时方程式变为: KYJ --+=-UKUYUJUKUYUJ 此时继电器处于平衡状态，为动作边界条件。 在R、X坐标轴上的矢量图见图3.2。 图3.2 LZ-21型继电器动作阻抗轨迹相量图 由图3.2可看出，方程式(4.1)轨迹为一过坐标轴原点的圆，圆内动作，圆外制动。边界条件下，方程式两边相等。 方向阻抗继电器具体由以下几部分组成 (交流形成，整流比相及执行回路)。 1(交流形成回路 ?极化电压U=KU取自电感L和电容C组成的谐振回路中电阻R上的压降。这个JJCLJJJ回路绝大部分电阻都集中在R上，所以R上的电压的相位接近于测量元件端子上所加的JJ 电压U，极化电压幅值大小，对短路阻抗的测量并无影响。它的作用只是判定短路的方CL 向。上述谐振回路，在本保护装置中称为记忆回路，当保护装置安装点发生三相金属性短路时，元件端子电压突然降到零，但由于谐振回路中，电流是按50Hz频率逐渐衰减，故在一定时间内，极化电压并不完全消失，从而使测量元件有判别短路方向的可能，当保护装置安装点发生两相金属性短路时，短路两相之间的电压为零，而故障相与非故障相之间仍有较大的电压，故在两故障相导线中仍有电流流过，这两个电流可能在相位上和数值上不一样，因而在联接电缆中产生不同的电压降，使接在故障相上的继电器端子上出现电位差，这个电位差便成为极化电压，在记忆作用消失后，可能使继电器误动作，为了克服这种可能性，故在谐振回路的电感与电容之间经一高电阻R接至第三相电压，6 极化电压经极化变压器JYB，分成两个相同次级电压，分别施加到两个比较臂的交流侧。 ?电压U=KU经变压器YB与继电器端子电压准确地保持一定比例关系，并且相位YYCL 第15页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 一致，变压器YB的次级有若干抽头，用来改变变比，以获得不同的整定值，YB整定板有两组，可独立地选取不同的整定值。一组为第I段整定板，另一组为第?段整定板，正常时第I段经切换继电器触点接通，故障时如短路阻抗超过第I段整定范围，经切换继电器切换至?段。 ?电压U是由一个有气隙的电抗变压器DKB取得的，若它次级有电阻负载，超前的K 角度就要减少，改变负载电阻值，就可改变超前的角度，测量元件在此角度时，具有最大阻抗值，故称其最大灵敏角φ，改变DKB移相绕组所接R的阻值即可进行灵敏角的LMφ 调节，DKB移相绕组回路中还串入两个反向并联二极管，如图13-4。其作用是使不同最大灵敏角下，精确工作电流一致，即在电流较小的情况下，实际上的最大灵敏角已变小，此时移相绕组二次电压低，二极管不能导通，移相电阻Rφ相当未接入一样(提高了最大灵敏角)。在电流大时二极管导通，相当于二极管未接入一样，所以正常情况下最大灵敏角不受影响。而使最小精确工作电流在各种灵敏角下，都趋于一致。DKB的初级有两个绕组按相电流之差接入电流。每个绕组由三个小绕组构成，由联接片串连而成，当YB保持不变，改变联接片的位置可使动作阻抗减小，最小可减至基础阻抗的十分之一，次级绕组中点有抽头(改变QP片位置)可成倍减小整定阻抗。 3.2 相间距离保护的整定调试方法 按照相间方向距离保护整定调试试验接线图完成接线。 1(φ值整定:方向距离保护应根据线路阻抗角度φ值，将阻抗继电器面板上的LmL 最大灵敏角整定等于线路阻抗角值，本实验线路阻抗角为65?，因此置于φ= φ= Lm L 65?位置。 2(K值整定:根据上述距离保护二次起动阻抗值在DKB的K整定端子板上从满足II Z值的几个位置中整定在K 值较大的那一档。在本实验中?段和?段的K 分别整定zd?JII如下: ?段 Z′ = 8.345Ω K整定在7Ω;zd?JI ?段 Z″ =16.21Ω K整定在7Ω; zd?JI 在电抗变压器DKB上选定14匝绕组，改变联接片位置并确认联接正确无误，此时对于1A型阻抗继电器绕阻匝数14×5倍=70匝，最小动作阻抗为7欧姆的整定位置。 3(K值整定:整定K后根据式24 -10计算各段K 值: UIU ?段 K = 7/8.345 = 0.839;?段 K = 7/16.21 = 0.432;UU 4(距离保护?段、?段电气动作试验与调整 根据上述K值在阻抗继电器YB整定板上对距离保护?、?段分别进行整定、试验U 与调整: ?将?段测量元件YB的粗调整定螺钉置于80%位置，微调初步整定在4%位置，按图24-5进行实验接线，将?、?段切换开关SA置于上端，联接阻抗继电器34与36的接线端子，使距离保护工作于?段，然后检查确认接线正确无误后进行试验调整。 ?在阻抗继电器的电流回路通入1A额定电流，调节移相器YX使电压和电流之间的相位差固定在65?，然后将加在阻抗继电器电压回路的电压调至对应于8.3Ω的相应电 第16页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 压值，记下阻抗继电器实际动作时的电压，并计算动作阻抗是否符合要求，如不满足可改变KU值微调整定螺钉后再进行测试，直至满足要求为止。调试结束后将电流、电压回路调至零位并关闭电源。 ?将?、?段切换开关SA从上端切至下端，断开阻抗继电器34与36之间的联接，将端子34与38接通，使距离保护工作方式置于?段。 ?将?段测量元件YB粗调整定螺钉置40%的位置，微调整定螺钉分别置于3%、0.5%位置，电压与电流之间的相位角仍固定在65?位置，实验接线同前。 ?在阻抗继电器的电流回路通入1A额定电流，调节移相器保持电压和电流之间的相位角为65?，然后将加入阻抗继电器电压回路的输入电压调至对应于16.2Ω的相应电压值，记录下实际动作电压并计算?段阻抗是否符合要求，如有差异应改变K微调整U定值后再进行试验。 3.3 电网距离保护接线图 1、相间方向距离保护整定调试实验接线图 图2.2 距离保护整定调试实验接线图 图3.3 相间方向距离保护整定调试实验接线图 第17页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 3.4 DKB整定对应参数表 表2 DKB参数整定对应表 DKB整定联接位置 1A型阻抗继电器实际参数 最小 与YB配合可实联接片位置 绕阻整定 DKB匝数 动作阻抗值 现的整定范围 2匝 1Ω/φ 10匝 1~10Ω/φ 4匝 2Ω/φ 20匝 2~20Ω/φ 6匝 3Ω/φ 30匝 3~30Ω/φ 14匝 7Ω/φ 70匝 7~70Ω/φ 三绕阻串联 20匝 10Ω/φ 100匝 10~100Ω/φ 3.5 网络及参数设置 距离保护网络如图3.5所示，主要参数如下: ?线路的正序阻抗Z= 0.4Ω/Km，阻抗角φ= 65?。 1 L ?线路AB、BC装设距离保护。?、?段阻抗测量及起动元件采用方向阻抗继电器。并采用0?接线。 ?线路AB:I = 500A，n= 600/1;线路BC:I= 400A，n= 500/1;n= 110/0.1。 fh?maxTAfh?max TATV ?线路上负荷的自起动系数K= 2，负荷的功率因数，COSφ= 0.9，(φ= 26?)。 zq ?变压器b装设有能保护整个变压器的无时限纵差动保护。 ?当正向保护时，BC段III段保护动作时限设为1s;当反向保护时，CB段III段保护动作时限设为1s。 以A变电站4号保护为例计算相间距离?、?段的起动阻抗;校验其第?段的灵敏度;整定其第?段时限;针对?、?段距离保护的要求对阻抗继电器的整定阻抗及DKB、YB的插孔位置进行实际调试。 图3.5 实验算例的网络图 第18页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 3.6 距离保护的整定计算 在计算时，同时计算正向和反向，反向电压和正向电压一致，正向时，只有AB、BC 两段有I、II、III段保护，CD段只有I段保护;反向是只有DC、CB段有I、II、III 段保护，BA段只有I段保护。 正向保护: 1、距离保护4号?段动作阻抗整定值设置 ?距离?段一次起动阻抗值整定值的计算方法 4号保护无分支线:只需按躲开本线路末端d点短路整定 1 Z′=KZ ?dz4kAB 1, KK1，,，, 式中 β— 阻抗继电器的正误差，通常取β= 0.05; δ— 电流电压互感器的误差，通常取δ=0.08; 此外，线路参数Z的值也有影响，当经过实测时取K =0.85，未经实测时一般取ABKK = 0.8。 K 距离?段一次起动阻抗整定值计算实例 Z′= K Z l = 0.85×0.4×45 = 15.3Ω ?dz4 k1AB ?距离保护4号?段动作阻抗、灵敏度校验及动作时间设置 ?距离?段的计算配合与校验方法 , A距离?段起动阻抗的计算方法: a(与相邻下一条线路距离?段配合 Z″= KZ + K′K Z′ ???dz4 KABKfzmindz3 式中K一般取 0.85，K′ 取0.8(计及两条线路阻抗角可能不等;相邻线阻KK 抗继电器的正负不同的误差) K ——相邻线路第?段保护范围末端短路时最小分支系数?fzmin b(躲开线路末端变电所变压器低压母线上短路(d)整定 3 Z″= K(Z+ K Z ) ??dz4 KABfzminb 式中 K取 0.7，Z为二台变压器b的阻抗。 Kb 计算后，取以上两式中数值较小者。 , B动作时限配合方法:4号保护距离?段的动作时限应比相邻线路距离?段的时限 及线路末端变压器速动保护的时限大一个Δt，一般取0.5~0.6 s。 , C灵敏度检验方法:4号保护距离?段灵敏度按线路末端发生金属性短路来校验: K″ = Z″/ Z ? 1.3~1.5 ??Lm4dz4 AB 如果按a、b二项条件所取的起动值Z″不能满足灵敏系数的要求，应将第?段的?dz4 起动值与下一条线路的第?段配合，即: Z″= K Z + K′K Z″ ???dz4 KABKfzmindz.3 式中:K取 0.85，K′取0.8; KK 第19页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) Z″— 相邻线保护3第?段的起动阻抗; ?dz3 K— 相邻线末端短路时，实际可能的最小分支系数。 ?fzmin 动作时限:应与下一条线路?段时限配合。 (2)距离保护?段整定的计算实例 ?距离?段一次起动阻抗计算: 与保护3距离?段配合 Z′= K Z l = 0.85×0.4×53 = 18.02Ω ?dz3 k1BC 对于4号保护，依据其背侧A系统的运行方式及对端B系统的运行方式 可确定出当B系统断开时，相邻线路第?段保护范围末端短路时出现最小分支系数 K = 1。 ?fzmin Z″ = K Z + K′ KZ′ = 0.85×18 + 0.8×1×18.02 = 29.72Ω ???dz4kABkfzmin dz3 与对端变压器速动保护配合 Z″ = K(Z + KZ) ??dz4kABfzmin b 22UU%110.5，110de ？式中Z ,,,42.35,bS2100，2，100，15e ? Z″ = 0.7( 0.4×45 + 1×42.35 ) = 42.25Ω ?dz4 为保证选择性，应取上述两项中较小的计算值作为?段的定值，所以 Z″ = 29.72Ω ?dz4 ,,Z29.72dz,4,,K,,,1.65,1.3~1.5 满足要求?距离?段灵敏度校验: LM,4lZ0.4，451AB ?距离?段动作时限: t″ = t′ +Δt = 0.5s 43 (3)距离保护III段整定的计算实例 ?距离III段一次起动阻抗计算: 按躲过保护线路最小负荷阻抗进行整定 U0.9/30.9，115/3NZL,min,,,119.57, IL,max0.5 动作阻抗: LZ119.51,minIIIZAB,,,58.04, IIIKrelKreKss,K,LCOS,,,cos(,)1.2，1.1，2，(65,26) IIIABZ58.04senK?距离III段灵敏度校验: 满足要求 ,,,3.22,1.5ZAB45，0.4 ?距离III段动作时限: t4"',t3"'，,t,1，0.5,1.5s2、距离保护3号?段动作阻抗整定值设置 ?、距离?段一次起动阻抗整定值计算实例 第20页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) = K Z l = 0.85×0.4×53= 18.02Ω Z′?3dz k1BC ?、距离保护3号?段动作阻抗、灵敏度校验及动作时间设置 ?距离保护II段整定的计算实例 距离II段一次启动阻抗计算: 与保护2距离I段配合 Z'dz,2,KkZllCD,0.85，0.4，62,21.08, 则整定阻抗为 Z"dz,3,KkZBC，K'KKfz,minZ'dz,2,0.85，53，0.4，0.8，1，21.08,34.883, ?距离保护II段灵敏度校验: Z"34.883dz,3 K 满足要求 ",,,1.71,1.3~1.5LM,3Zl0.4，53lBC ?距离保护II段动作时限: t"3,t'，,t,0.5s ?、距离保护III段整定的计算实例 ?距离III段一次起动阻抗计算: 按躲过保护线路最小负荷阻抗进行整定 U0.9/30.9，115/3NZ,,,119.57L,min, IL,max0.5 动作阻抗: LZ119.51,minIIIZBC,,,58.04, IIIKrelKreKss,K,LCOS,,,cos(,)1.2，1.1，2，(65:,26:) IIIABZ58.04sen K?距离III段灵敏度校验: 满足要求 ,,,2.74,1.5ZAB53，0.4 ?由题可知距离III段动作时限: t3"',1.0s 3、距离保护2号?段动作阻抗整定值设置 距离?段一次起动阻抗整定值计算实例 Z′= K Z l = 0.85×0.4×62=21.08Ω ?2dzk1CD 反向保护: 1、距离保护2号I段动作阻抗整定设置 ?、距离?段一次起动阻抗整定值计算实例 Z′= K Z l = 0.85×0.4×62= 21.08Ω ?2dz k1DC ?、距离保护2号?段动作阻抗、灵敏度校验及动作时间设置 ?距离保护II段整定的计算实例 距离II段一次启动阻抗计算: 与保护3距离I段保护配合 Z'dz,3,KkZllCB,0.85，0.4，53,18.02, 第21页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 则整定阻抗为 Z"dz,2,KkZDC，K'KKfz,minZ'dz,3,0.85，62，0.4，0.8，1，18.02,35.496, ?距离保护II段灵敏度校验: Z"35.496dz,2 满足要求 K",,,1.43,1.3LM,2Zl0.4，62lDC ?距离保护II段动作时限: t"2,t3'，,t,0.5s ?、距离保护III段整定的计算实例 ?距离III段一次起动阻抗计算: 按躲过保护线路最小负荷阻抗进行整定 U0.9/30.9，115/3NZ,,,119.57L,min, IL,max0.5 动作阻抗: LZ119.51,minIIIZDC,,,58.04, IIIKrelKreKss,K,LCOS,,,cos(,)1.2，1.1，2，(65:,26:) IIIZDC58.04Ksen ?距离III段灵敏度校验: 满足要求 ,,,2.34,1.5ZDC62，0.4 ?距离III段动作时限: t2"',t3"'，,t,1，0.5,1.5s2、距离保护3号I段动作阻抗整定设置 ?距离I段一次启动整定值计算 Z′= K Z l = 0.85×0.4×53 = 18.02Ω ?3dz k1CB ?距离保护3号?段动作阻抗、灵敏度校验及动作时间设置 , A距离?段起动阻抗的计算方法: a(与相邻下一条线路距离?段配合 Z″= KZ + K′K Z′ ?3??4dz KCBKfzmindz 式中K一般取 0.85，K′ 取0.8(计及两条线路阻抗角可能不等;相邻线KK 阻抗继电器的正负不同的误差) K ——相邻线路第?段保护范围末端短路时最小分支系数?fzmin b(躲开线路末端变电所变压器低压母线上短路(d)整定 3 Z″= K(ZC+ K Z ) ?3?dzKBfzminb 式中 K取 0.7，Z为二台变压器b的阻抗。 Kb 计算后，取以上两式中数值较小者。 , B动作时限配合方法:3号保护距离?段的动作时限应比相邻线路距离?段的时限 及线路末端变压器速动保护的时限大一个Δt，一般取0.5~0.6 s。 , C灵敏度检验方法:3号保护距离?段灵敏度按线路末端发生金属性短路来校验: K″ = Z″/ Z ? 1.3~1.5 ?3?3Lmdz CB 如果按a、b二项条件所取的起动值Z″不能满足灵敏系数的要求，应将第?段的?3dz 第22页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 合，即: 起动值与下一条线路的第II段配 Z″= K Z + K′K Z" ?3??dz KCBKfzmindz.4 式中:K取 0.85，K′取0.8; KK Z"— 相邻线保护4第II段的起动阻抗; ?dz K— 相邻线末端短路时，实际可能的最小分支系数。 ?fzmin 动作时限:应与下一条线路?段时限配合。 ?距离?段一次起动阻抗计算: 与保护4距离?段配合 Z′= K Z l = 0.85×0.4×45 = 15.3Ω ?4dz k1BA 对于3号保护，依据其背侧A系统的运行方式及对端B系统的运行方式 可确定出当C系统断开时，相邻线路第?段保护范围末端短路时出现最小分支系数 K = 1。 ?fzmin Z″= K Z + K′ KZ′ = 0.85×0.4×53 + 0.8×1×15.3 = 30.26Ω ?3??4dzkCBkfzmin dz 与对端变压器速动保护配合 Z″ = K(Z + KZ) ?3?dzkCBfzmin b 22UU%110.5，110de ？式中Z ,,,42.35,bS2100，2，100，15e ? Z″ = 0.7( 0.4×53 + 1×42.35 ) = 44.485Ω ?3dz 为保证选择性，应取上述两项中较小的计算值作为?段的定值，所以 Z″ = 30.26Ω ?3dz ,,Z30.26dz3,,,KLM,3,,,1.427,1.3 满足要求?距离?段灵敏度校验: lZ0.4，531CB ?距离?段动作时限: t″ = t′ +Δt = 0.5s 34 (3)距离保护III段整定的计算实例 ?距离III段一次起动阻抗计算: 按躲过保护线路最小负荷阻抗进行整定 U0.9/30.9，115/3NZ,,,119.57L,min, IL,max0.5 动作阻抗: LZ119.51,minIIIZCB,,,58.04, IIIKrelKreKss,K,LCOS,,,cos(,)1.2，1.1，2，(65:,26:) IIIZCB58.04Ksen?距离III段灵敏度校验: 满足要求 ,,,2.74,1.5ZCB53，0.4 ?由题可知CB段距离III段保护的动作时限: t3"',1s3、距离保护4号?段动作阻抗整定值设置 第23页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 距离?段一次起动阻抗整定值计算实例 Z′= K Z l = 0.85×0.4×45=15.3Ω ?4dzk1BA 3.7 实验步骤 按照图3.7.1的连线方式，完成实验接线，由于实验室无法提供三相交流移相器，所以用三相可调电阻和三相可调电抗代替，其中电压表1测量两相间的电压，电压表2测量阻抗继电器的电压，通过双臂可调电阻可以调节，电流表测量变流器流出的电流;连线完成后，调节变流器，使流过回路的电流达到阻抗继电器的额定电流1A。 图3.7.1 I段距离保护实验接线图 I段距离保护实验时，连接触点34和36，调节阻抗继电器的DKB，粗调为80%，微调为4%，DKB调节完成之后调节YB，YB上排空载，并连接触点21和22，下排连接3和14以及10和18，连接在回路的匝数为14匝，此时，DKB和YB配合所能实现 7~70,/,的整定范围是;调节三相电源输出为100v，此时电压表显示数值为100v，调节双臂可调电阻，使阻抗继电器动作，以整定阻抗中计算出的整定阻抗为参考系数，阻抗继电器的动作电压应在15v左右。 第24页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 图3.7.2 距离保护I段DKB整定 II段距离保护实验时，连接触点34和38，调节阻抗继电器的DKB，粗调为40%，微调为3%和0.5%，DKB调节完成之后调节YB，YB上排空载，并连接触点21和22，下排连接3和14以及10和18连接在回路的匝数为14匝，此时，DKB和YB配合所能实现的整定范围是7~70,/,;调节三相电源输出为100v，此时电压表显示数值为100v，调节双臂可调电阻，使阻抗继电器动作，以整定阻抗中计算出的整定阻抗为参考系数，阻抗继电器的动作电压应在30v左右。 图3.7.3 II段距离保护实验接线图 第25页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 图3.7.4 I，II段距离保护实验YB整定 图3.7.5 II段距离保护DKB整定 在II段距离保护实验中，阻抗继电器的动作电压为29v，调节双臂可调电阻，使电阻值变小，电压表2的读数也随之变小，当电压表2显示的电压值为27v时，指示灯被彻底点亮，此时阻抗继电器动作，动作电压为27v;使电阻值变大，电压表2的读数随之变大，当电压表2显示的电压值为47v时，指示灯彻底熄灭，此时阻抗继电器停止动作，返回电压为47v。 第26页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) ，B两相间的电压，中间一个I段距离保护实验电压表电流表数据(前面一个电压表是A 电压表是阻抗继电器动作电压，最后一个电流表是回路中的电流)。 图3.7.6 I段距离保护实验电压电流表数据 3.8 实验结果分析 在I段距离保护实验中，阻抗继电器的动作电压为15v，调节双臂可调电阻，使电阻值变小，电压表2的读数也随之变小，当电压表2显示的电压值为15v时，指示灯被彻底点亮，此时阻抗继电器动作，动作电压为15v;使电阻值变大，电压表2的读数随之变大，当电压表2显示的电压值为30v时，指示灯彻底熄灭，此时阻抗继电器停止动作，返回电压为30v。 当然，在实验过程中也遇到很多问题，比如，实验中出现的三相交流移相器，学校并没有这个实验器件，通过对实验的了解，以及找老师讨论，最终决定用三相可调电阻和三相可调电抗代替，三相交流移相器被替代之后，我发现实验中要求的相位角无法满足要求，不过这并不影响实验结果，实验仍可继续进行。还有，按照实验接线图连接完，发现无论怎样调节双臂电阻，电压表2和电流表始终无读数，后来发现，在进行YB参数整定的时候，21和22这两个端口始终没有接线，因为实验中只用到YB参数整定的第二排的接口，所以第一排的接口并没有用连接片相连，在实验中，需要把21和22两个端口短接。还有，在调节双臂可调电阻的时候，发现电压表2的读数要比理论值大很多，理论值是在15V左右，但电压表的读数是96V，后来发现是三相电压源的原因，因为阻抗继电器的额定电压为100V，所以在实验时，要将三相电压源调为100V。这些都是比较大的问题，实验中还出现了很多的小问题，这里就不一一例举出来了。 整个实验过程中数字式相位表显示的角度为，因为没有三相交流移相器的原358: 第27页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) ，但是，依然在阻抗继电器的动作范围之内，所以阻抗继因，无法将角度调至65:358: 电器依然可以动作，不影响实验。 本实验还是存在一定的不足，比如，相位角无法调节至，实际动作电压和整定65: 动作电压还存在一定的误差，在I段距离保护中，误差范围不大，但在II段距离保护中，误差相对较大，动作电压为26v，比预计的29v小一些，相对来说，误差比较大。详细的实验操作会在视频中展示。 此外，距离保护受系统运行方式的影响小，适用于110KV及其以上电压等级的高输出电网，对不要求全线速动的线路，可作为主保护，否则，可作为相间或接地故障的后备保护。另外，作为高压输电线路核心部分的距离保护，几乎覆盖了高压输电线路保护所有继电保护中核心设备。随着继电保护技术的发展，出现了许多结构、特性不同的继电器，由于微机在继电保护中的应用，使输电线路保护发生了根本变化，尽管微机式的、智能的继电保护设备在电力系统中得到广泛应用，但是其根本的核心知识技术是无法改变的。 3.9 距离保护的评价与分析 根据继电保护所提出的要求和实际运行经验，可以对距离保护作出如下的评价: (1)由于同时利用了短路时电压降低和电流增大的特征，因此距离保护较电流、电压保护具有更高的灵敏度。此外，距离?段的保护范围不受系统运行方式变化的影响，其他两段受到的影响也比较小，因此保护范围比较稳定。 (2)由于只利用了线路一侧短路时电压、电流的变化特征，距离保护?段的整定范围为线路全长的80%,85%，这样在双侧电源线路中，有30%,40%的区域内故障时，只有一侧的保护能无延时地动作，另一侧保护需经0.5s的延时后跳闸。 (3)距离保护的阻抗测量原理，除可以应用于输电线路的保护外，还可以应用于发电机、变压器保护中，作为后备保护。 (4)相对于电流、电压保护来说，距离保护的构成、接线和算法都比较复杂，装置自身的可靠性稍差。 第28页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 结 论 在35kv以上的电压的复杂的电网中，距离保护能较好地满足选择性、灵敏性以及快速切除故障的要求。电流、电压保护的主要优点是简单、经济及工作可靠，但是由于这两种保护整定值的选择、保护范围以及灵敏系数等方面都直接受电网接线方式及系统运行方式的影响。所以，距离保护的性能更适合作为220kv电网的保护装置。 本设计通过原理阐述、实验检算、整定计算和绘图说明，比较系统地说明本次要设计的电网距离保护设计。通过实验检算和不断的检验，系统地了解掌握了该电网的电力系统的运行情况，确定短路故障电流、最大负荷电流和各线路运行情况下的分支系数，为该电网的继电保护研究作好准备。然后按照距离保护的整定计算原则对每条线路的各侧保护进行分析和 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 。在本电网，距离保护采用方向阻抗继电器，正向时，只有线路AB，BC具有三段保护，CD段只有一段保护，反向时，只有DC，CB具有三段保护，BA段只有一段保护。通过研究计算得，距离保护在该电网中具有较高的灵敏度，且能快速切除故障以达到稳定。此次设计的目的重在对距离保护原理的掌握和运用，在继电保护理论知识学习的基础上，理论联系实际，进一步学习和理解继电保护中距离保护在现实生活中的重要作用。并在不断巩固所学知识的基础上，不断学习新的内容，并不断锻炼自己独立思考，独立解决问题的能力。 电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，特别是在高电压的复杂电网中，各种保护都具有其重要性。距离保护作为一种性能较完善的保护装置，广泛应用于高压和复杂的电网中。 第29页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 参考文献 1、霍利民. 电力系统继电保护[M]. 北京:中国电力出版社，2008 2、张保会. 电力系统继电保护(第二版)[M]. 北京:中国电力出版社，2010 3、戈东方. 电力 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 电气设计手册[M]. 北京:中国电力出版社，1996 4、崔家佩，孟庆炎，陈永芳等. 电力系统继电保护与安全自动装置整定计算 [M]. 北京:中国电力出版社，1993 5、贺家李，宋从矩. 电力系统继电保护原理[M]. 北京:中国电力出版社，2004 6、何仰赞，温增银. 电力系统分析(上册)[M]. 华中科技大学出版社，2002 7、朱声石. 高压电网继电保护原理与技术[M]. 北京:中国电力出版社,1995 8、C. Russell. Mason . The Art and Science of Protective Relaying[J]. New York Wiley. 1984. 9、Lambert，A. G. Phadke，D. M. Nabb. Accurate voltage phasormeasurement in a series compensated network[J]. IEEE Trans. Power. 1994 10、I.F.Maruda. Solution of the problem of the relay protection of parallel-directed 110-220 KV high-voltage lines with mutual induction[J].Energetik,2001 11、W. S. Kwong，M. J. Clayton，A. Newbould. A microprocessor based current different relay for use with digital communication systems[J]. Proc. 3rd Int. Conf. Developments in Power System Protection. IEE Conference Publication 249. 1985 第30页，共31页 常州大学本科生毕业设计(论文) 致 谢 本研究及学位论文是在我的导师戎海龙老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢戎老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢～ 感谢这篇论文所涉及到的各位学者，本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予了我很多相关素材，还在论文的撰写和排版等过程中提供的各种帮助。我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。 最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢～ 第31页，共31页