220KV电网线路继电保护设计及整定计算
电网继电保护配置及整定计算
浅谈电网继电保护配置及整定计算何必涛（贵州电力设计研究院）摘要：继电保护在电力系统中有着重要的地位，能够防止一些电力事故的发生，为国民的经济损失提供有效的保障。
随着我国电网结构逐渐完善，闭环运行的线路就越来越多，从而对继电保护的相关要求变得更高，整定也随之变得更加复杂。
继电保护装置是电力系统的重要组成部分。
对保证电力系统的安全经济运行，防止事故发生和扩大起到关键性的作用。
关键词：继电保护；整定计算；电网结构；供电安全1引言随着社会的不断发展，人民生活水平的不断提高，从而对供电的需求也就越来越高。
为了保障人民生活中的用电安全，继电保护配置至关重要。
对继电保护整定计算人员来说，如何最大程度的优化线路距离保护整定计算方案，提高计算效率，获得合理的全网整定值，对电网的安全稳定有着十分重要的意义。
这样不仅保障了电网的安全可靠运行，防止对系统稳定造成破坏，同时确保了电网设备的安全。
2继电保护配置2.1继电保护的重要性继电保护是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的安全经济运行，防止事故发生和扩大起到关键性的作用。
2.2继电保护的基本任务（1）在电力系统中的电气设备出现不正常运行时，需要根据运行维护的条件，动作于发出信号、跳闸。
此时一般情况下需要根据当时故障元件对电力系统的危害程度，确定是瞬时动作还是具有一定的延时，以免误动作。
（2）在电力系统中的电气设备发生短路故障的时候，能迅速、自动、有选择性地把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，保证其它无故障设备快速的恢复正常运行。
2.3继电保护配置原则2.3.1根据保护对象的电压等级和重要性对不同电压等级的电网保护配置要求有所不同。
高压电网中因为系统稳定对故障切除时间要求相对较高，通常情况下加强主保护，然而简化后备保护。
220kV及以上设备要配置双重化的两套主保护。
所谓主保护就是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护，此外对于220kV及以上系统还要考虑断路器失灵保护。
继电保护技术(3) 220kV母线保护原理及整定计算方法
机母线 保护 与“ 六统 一 ” 的微 机母 线保护会 同时 存在 ． 这 势必给断 电保护运行维护 、 定值计算带来较大 的困难 。 下面从母 线保 护 的基本原理 人手 ， 比较分析 非“ 六统
一
动 电流瞬时值 ， Ｋ为 比例制动系数 ， Ｉ 砌为差 动电流整定 门
线 、 号 和 端 子 排 的布 置 进 行 了 规 范 ， 后 续 发 展 过 程 中 符 其 不 同 厂 家 保 护 装 置 在 输 入 输 出量 、 板 、 子 、 告 和 定 压 端 报 值 等 方 面 不 统 一 、 规 范 的 问题 Ｅ渐 凸 现 ， 不 ｌ 给继 电 保 护 运
２０ ０ ７年 国 家 电 网公 司 组 织 有 关 电力 公 司 和 国 内 四大 继 电
母 线差 动 保 护 一 般 由启 动 元 件 、 动 元 件 、 饱 和元 差 抗
件等构成。 启动元件一般有和 电流突变量启动元件 、 差电
流 启 动 、 频 变化 量 突变 量启 动 等 。 工
保 护 忽 略 了 的 一 点 ． “ 线 保 护 应 能 自动 识 别 母 联 （ 即 母 分
段） 的充 电状态 ， 闸于 死 区故 障 时 ， 合 应瞬 时跳 母联 （ 分
段 ）不 应 误 切 运 行 母 线 ” ， 。
１１ 母 线 差 动 保 护 原 理 ．
行 、维护和 管理等 带来 了较 大 的困难 。鉴于 这些 问题 ，
保 护厂家 （ 南瑞 继保 பைடு நூலகம் 京 四方 、 自、 北 南 许继 ） 人员对 微机
型 保 护 装 置 的技 术 原 则 、保 护 配 置 原 则 以及 相 关 二 次 回 路 等 的 标 准 化 设 计 进 行 了 规 范 ， 内称 为 “ 统 一 ” 即功 业 六 ， 能 配 置 统 一 ； 路 设 计 统 一 ； 子 排 布 置 统 一 ； 口标 准 回 端 接 统 一 ； 柜 压板统一 ； 护定值 、 告格式统一 。 于 ２０ 屏 保 报 并 ０７ 年 １ ０月 和 ２ ０ ０ ８年 ２月 相 继 发 布 了 《 路 保 护 及 辅 助 装 线
输电线路继电保护整定计算综述
输电线路继电保护整定计算综述摘要：继电保护装置对于整个电力系统的稳定运行以及被保护的电气设备都是重要的。
选择合理的保护方式和正确地进行整定计算，对电力系统继电保护装置的可靠运行具有十分重要的作用。
在组成电力系统的各部分中，输配电线运行条件恶劣，发生事故的几率要比其他设备高得多，它们的继电保护装置更为重要！本论文主要是针对220kv高压输电线路继电保护的配置及其整定计算来论述的。
abstract： relay protection device is important for the stable operation of power system and protected electrical equipment. it is very important for the reliable operation of power system protection devices to select reasonable protection way and correctly conduct setting calculation. in the component parts of power system， distribution lines running conditions is bad， and risk of accidents is much higher than the other equipment， so the relay protection device is more important. this paper mainly discusses protection configuration and the computation of 220kv high voltage transmission line relay.关键词：输电线路；继电保护；整定计算key words： transmission；line relay protection；setting calculation中图分类号：tv734.3 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）13-0107-02————————————作者简介：吕会军（1974-），男，河北石家庄人，电力工程师，研究方向为电网建设。
220千伏电网继电保护设计
220千伏电⽹继电保护设计220千伏电⽹继电保护设计第⼀节概述在110-220千伏中性点直接接地电⽹中，线路的相间短路保护及单相接地短路保护均应动作于断路器跳闸。
在下列情况下，应装设全线任何部分短路时均能速动的保护：（1）根据系统稳定要求有必要时；（2）线路发⽣三相短路，使⼚⽤电或重要⽤户线路电压低于60%额定电压，且其保护不能⽆时限和有选择地切除短路时；（3）如某些线路采⽤全线速动保护能显著简化电⼒系统保护，并提⾼保护的选择性、灵敏性和速动性时。
110kV线路的后备保护宜采⽤远后备保护⽅式，220kV线路宜采⽤进后备保护⽅式，如能实现远后备时，则宜采⽤远后备⽅式或同时采⽤远、近后备结合的⽅式。
110-220kV线路的保护可按以下原则配置：对于单侧电源单回线路，可装设三相多段式电流电压保护作为相间短路的保护，如不能满⾜灵敏度要求，则应装设多段式距离保护。
对于接地短路，宜装设带⽅向或不带⽅向元件的零序电流保护。
对某些线路，如装设带⽅向性接地距离保护可以明显改善整个电⼒系统接地保护性能时，可装设接地距离保护，并辅之以多段式零序电流保护。
对于双电源单回线路，可装设多段式距离保护，如不能满⾜灵敏度和速动性要求时，则应加装⾼频保护作为主保护，把多段式距离保护作为后备保护。
在正常运⾏⽅式下，保护安装处短路⽆时限电流速断保护能够动作时，可装设此种保护作为辅助保护。
对于5-7km及以下的短线路，当需要装设全线速动保护时，宜采⽤纵差动保护作为主保护，另装设多段式电流电压保护或距离保护做后备保护。
对于平⾏线路的相间短路，⼀般可装设横差动电流⽅向保护或电流平衡保护作主保护。
当灵敏度或速动性不能满⾜要求时，应在每回线路上装设⾼频保护作为主保护。
装设带⽅向或不带⽅向元件的多段式电流保护或距离保护作后备保护，并作为单回线运⾏时的主保护和后备保护，当采⽤近后备⽅式时，后备保护分别接于每⼀回线路上；当采⽤远后备⽅式时，则应接⼊双回线路的电流。
继电保护及整定计算方法
继电保护及整定计算方法继电保护是电力系统中的一种重要保护装置，用于检测电网异常工况，及时切除故障并保证电网的安全运行。
继电保护的整定则是指确定保护装置的工作参数，使其在工作时能够准确地判断故障并进行保护操作。
一、继电保护的分类继电保护可以分为方向性保护和非方向性保护两类。
方向性保护具有方向判别能力，可以根据电流相位的变化判断故障的位置，常用于线路保护；非方向性保护则是根据电流的幅值变化判断故障的存在，常用于故障保护。
二、继电保护的整定方法继电保护的整定方法主要有经验整定法和计算整定法两种。
1. 经验整定法经验整定法是指根据实际工程经验来确定保护装置的整定参数。
这种方法简单直观，但需要大量的实际操作经验才能得出准确的整定值。
一般情况下，经验整定法适用于中小型电力系统，如配电系统等。
（1）对称成分法：对称成分法是一种常用的计算整定方法，适用于线路保护。
根据对称成分法，可以通过测量正序和负序电流，计算出系统的故障电流和位置，从而确定保护装置的整定参数。
（2）时限特性法：时限特性法是根据故障电流持续时间的长短来确定保护装置的整定参数。
时限特性可以通过计算故障电流的时限和延时时间，以及根据实际系统的要求来确定。
（3）潮流法：潮流法是一种利用潮流计算方法来确定保护装置整定参数的方法。
潮流法可以计算出系统中的电流、电压等参数，根据这些参数来确定保护装置的整定值。
三、整定参数的选择注意事项在进行继电保护的整定时，需要注意以下几个方面。
1. 整定参数的选择应根据具体的系统要求来确定，如保护动作时间、复归时间等。
2. 整定参数应保证保护装置在正常工况下不误动，同时能够及时准确地切除故障。
3. 整定参数应综合考虑系统的特点和装置的特性，避免过于保守或过于激进。
4. 整定参数应随着系统的运行情况和变化而进行调整，并及时更新。
继电保护的整定是保证电力系统正常运行的重要环节。
整定方法可以根据实际情况选择，但需要注意整定参数的选择和调整。
220kv电网继电保护设计原始数据精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版220kV电网继电保护设计原始数据一、题目选择图1所示电力系统220kV线路的继电保护方式并进行整定计算。
图1所示系统由水电站W、R和两个等值的110kV系统S、N，通过六条220kV线路构成一个整体。
整个系统的最大开机总容量为1509.29MVA，最小开机总容量为1007.79 MVA，两种情况下各电源的开机容量如表1所示。
各发电机、变压器容量和连接方式已在图1中示出。
表1 系统各电源的开机情况代号开机情况说明第一种运行情况W、R水电厂所有机组、变压器均投入，S、N等值系统最大开机情况按最大容量发电、变压器均投入最小开机情况第二种运行情况W厂停2×30MVA机组，R厂停77.5MVA机组一台，S系统发电容量是300MVA，N系统发电容量为240MVA图1 220kV系统接线图二、系统中各元件的主要参数计算系统各元件的参数标么值时，取基准功率S b =60MVA ，基准电压U b ＝220kV ，基准电流I b=b S =0.157kA ，基准电抗x b = 806.67Ω。
(一) 发电机及等值系统的参数用基准值计算所得的发电机及等值系统元件的标么值参数见表2所列。
注：系统需要计算最大、最小方式下的电抗值；水电厂发电机2 1.45d x x '=，系统2 1.22d x x '=。
(二) 变压器的参数变压器的参数如表3所列。
表3 变压器参数(三) 输电线的参数线路单位电抗 x 1＝x 2＝0.41Ω/km ，x 0＝3x 1，线路阻抗角80o 。
表4 输电线参数(四)电流互感器和电压互感器变比220kV线路的所有电流互感器均采用同一变比600：5＝120，电压互感器的变比均为220000：100＝2200。
(五)三、正序、负序、零序等值阻抗图根据系统各元件参数计算结果和变压器中性点接地的情况，作出系统的正序、负序、零序阻抗图。
四、系统潮流计算结果为了确定各线路的最大负荷电流，应计算系统在最大开机情况下的潮流分布。
220kV线路继电保护整定计算的基本原则
（7）灵 敏 度 按 正 常 运 行 方 式 下 的 故 障 类 型 进 行 校 验 ，
辑
障元件的继电保护必须在灵敏度和动作时间上均能与 对于纵联保护， 在被保护线路末端发生金属性故障时，
赵
上一级元件的继电保护取得配合，以保证电网发生故障 应有足够的灵敏度（灵敏度应大于 2）。
冲
40 大众用电 2009 ／ 11
两侧重合闸未动作原因分析：采用“单相重合闸”方
式， 相间故障闭锁重合闸。 故障过程中所有保护动作正 确，保护选相与实际故障相符。
2 技术改造
从同杆架设双回线跨线故障的特征出发，针对东澎、 铁涌变电站保护装置选相元件发生跨线故障时存在的问 题，供电公司和厂家提出了解决跨线故障方案：升级保护 装置，即更换新插件和升级装置软件版本，将原东铁甲、 乙两线主 II 保护装置 CSC-101A 已升级为 CSC-101C，将 远方信号传输装置 CSY102B 改为 CSY102A。
小资料
220kV 线 路 继 电 保 护 整 定 计 算 的 基 本 原 则
（1）对于 220kV 及以上电压电网的线路继电保护一 时有选择性地切除故障。
般都采用近后备原则。 当故障元件的一套继电保护装置
（4）继电保护整定计算应按正 常 运 行 方 式 为 依 据 。
拒动时，由相互独立的另一套继电保护装置动作切除故 对特殊运行方式,可以按专用的运行规程或者依据当时
障,而当断路器拒绝动作时，启动断路器失灵保护，断开 实际情况临时处理。
与故障元件相连的所有联接电源的断路器。
（5）变压器中性点接地运行方 式Байду номын сангаас的 安 排 ，应 尽 量 保
（2）对瞬时动作的保护或瞬时段 的 保 护 ，其 整 定 值 持变电所零序阻抗基本不变 。 遇到因变压器 检 修 等 原
220kV线路保护装置整定计算应注意的问题
（ ａ ｇ ｏ ｇ Ｐ ｗｅ ｉ ｓ ａ ｃ ｉ ｇ Ｃｅ ｔ ｒ Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｏ ｒ Ｇｒｄ Ｄｉｐ ｔ ｈ ｎ ｎ ｅ ，Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ０ ０ ａ ｇ ｈ ｕ ５ ６ ０，Ｃｈ ｎ ） １ ｉ ａ
Ａｂ ｔａ ｔ ｅ ｔｎ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｉ ｆ ｍｐ ｒａ ｔｐ ｒ ｆｒ ｌ ｙ ｐ ｏ ｅ ｔ ｎ Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｕ ｍａ ｉｅ ｈ ｅ ｔｎ ｆ ｌ ｅ ｓ ｒ ｃ ：Ｓ ｔｉ ｇ ｃ ｌ ｕａ ｉ ｓｉ ｉ ｏ ｔ ｎ ａ ｔｏ ｅａ ｒ ｔ ｃ ｉ ｏ ｎ ｏ ｉ ａ ｅ ｎ ｌ ｚ ｓａ ｄ ｓ ｍ ｒｚ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔｉ ｇ ｏ ｉ ｎ ｐ ｏ ｅ ｔ ｒ ，ａ ｄ ｅ ｐ ｕ ｄ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｆ２ ０ ｋ ｌ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｒｓ ｔｉ ｇ ｉ ｕ ｎ ｄ ｎ ｏ ｒｇ ｉ ｒ ｔｃ ｏ ｓ ｎ ｘ ｏ ｎ ｓｔ ｅ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ ２ Ｖ ｉ ｒ ｔ ｃ ｏ ｅ ｔｎ ｎ Ｇ ａ ｇ ｏ ｇ ｐ ｗｅ ｒｄ．Ｍ ａ ｔ ｒ ｅ ｄ ｎ ｔｅ ｔｏ ｎ ｔｅ ｓｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｔ ｎ ｉｎ
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第 １ ９卷 第 １ ０期
２）６ １ 月 （ 年 （ ０ ）
广 东 电 力
ＧＵＡ ＮＧＤ０ＮＧ Ｅ ． ０ｃ ． （／ ｔ２／６ （
文章 编 号 ：０ ７２ （ ２ ０ ）０（ ５ ．３ １０ ．９） ０ ６ １．０ ８０ Ｘ（ ）
随着用 电负荷 逐年增 长 ，电力 系统 的 网络结 构 日趋复 杂多样 ，长 短线 路相互 联结 的复 杂环 网及 同
两 侧 的相 电 流 有 两 倍 灵 敏度 的 条 件 下 ，以 电 流 为
２（Ａ（ ４ ） 一次值） 为界线 ，若计算值 大于或等于 ２０ ４
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1.1 220KV 系统介绍
KV 220系统由水电站1W ，2W 和两个等值的KV 220系统1S 、2S 通过六条
KV 220线路构成一个整体。
整个系统最大开机容量为MVA 29.1509，此时1W 、2W 水电厂所有机组、变压器均投入，1S 、2S 两个等值系统按最大容量发电，变压器均投入；最小开机容量位MVA 77,1007,此时1W 厂停MVA 302 机组，2W 厂停
MVA 5.77机组一台，1S 系统发电容量为MVA 300，2S 系统发电容量为MVA 240。
KV 220系统示意图如图1.1所示。
1.2 系统各元件主要参数 (1) 发电机参数如表1.1所示：
表1.1 发电机参数
电源
总容量（MVA ）
每台机额定功率
额定电压
额定功率
正序
图1.1 220kV 系统示意图
最大
最小 （MVA ） （kV ） 因数cos φ 电抗 W 1厂 295.29 235.29 235.29 15 0.85 0.35 2*30 11 0.83 0.25 W 2厂 310 232.5 4*77.5 13.8 0.84 0.3 S 1系统 476 300 115 0.5 S 2系统
428
240
115
0.5
对水电厂12 1.45X X =，对于等值系统12 1.22X X =
(2) 变压器参数如表1.2所示：
表1.2 变压器参数
变电站 变压器容量（MVA ） 变比 短路电压（%）
Ⅰ－Ⅱ Ⅰ－Ⅲ Ⅱ－Ⅲ
A 变 20 220/35 10.5
B 变－1 240 220/15 12 B 变－2 60 220/11 12
C 变 3*120 220/115/35 17 10.5 6
D 变 4*90 220/11 12
E 变
2*120
220/115/35
17
10.5
6 (3) 输电线路参数
KM AB 60=，上端KM BC 250=，下端KM BC 230=，KM CD 185=，
KM CE 30=，KM DE 170=；KM X X /41.021Ω==，103X X =，080=ΦL 。
(4) 互感器参数
所有电流互感器的变比为5/600，电压互感器的变比为100/220000。
由动稳定计算结果，最大允许切除故障时间为S 2.0。
2 整定计算
2.1 发电机保护整定计算 2.1.1 纵联差动保护整定计算 （1）发电机一次额定电流的计算
式中 n P ——发电机额定容量； θcos ——发电机功率因数； n f U 1——发电机机端额定电压； （2）发电机二次额定电流的计算
式中 fLH n ——发电机机电流互感器变比； （3）差动电流启动定值cdqd I 的整定：
cdqd I 为差动保护最小动作电流值，应按照躲过正常发电机额定负载时的最大不平衡电流整定，即：
或者 )(80.908.322.05.10.A I K I unb rel cdqd =⨯⨯=⨯= 式中 rel K ——可靠系数，取5.1；
0.unb I ——发电机额定负荷下，差动保护中的不平衡电流，建议取
n f I 22.0⨯。
取较大值做保护动作电流，所以差动电流启动定值cdqd I 取12.0, （4）灵敏系数
式中 min .d I ——发电机出口两相短路流经保护最小周期性短路电流； dz I ——差动电流启动定值，cdqd dz I I =。
符合要求。
2.1.2 横联差动保护整定计算
保护动作电流按躲过外部短路故障时最大不平衡电流以及装置对高次谐波滤过比的大小整定，由于不平衡电流很难确定，因此，在工程设计中可根据经验公式计算。
（1）3次谐波滤过比不小于10时，继电器动作电流为 式中 l n ——电力互感器变比，一般采用525.0.f e l I n =。
（2）3次谐波滤过比大于50时，继电器动作电流为 （3）灵敏度校验
a=0.4f j dz X I ⋅
式中 a ——保护动作死区占得百分比； 0f X ——发电机零序电抗，取0892.0；
由上述计算可知，继电器动作电流整定值愈高，保护死区愈大，为了减小保护死区，应经3次谐波滤过器，尽量减小3次谐波不平衡电流。
2.2 变压器保护整定计算 2.2.1 纵联差动保护整定
对本次设计来说，变压器的主保护有纵联差动保护和瓦斯保护，其中瓦斯保护一般不需要进行整定计算，所以对纵联差动保护进行整定如下： （1）避越变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时的励磁电流： 式中 k k ——可靠系数，取1.3；
e I ——变压器额定电流；
（2）双绕组变压器避越外部短路时的最大不平衡电流： 式中 k k ——可靠系数，取1.3；
fzq K ——非周期分量引起的误差，取为1；
tx K ——电流互感器同型系数，型号同时取0.5，型号不同时取1； i f ——电流互感器容许最大相对误差，采用0.1；
U ∆——在变压器高、中压侧由于调压改变分接头引起的相对误
差，取0.05；
za f ∆——继电器整定匝数与计算匝数不等而产生的相对误差，取
0.05；
max .d I ——最大外部故障短路电流周期分量；
（3）差动继电器的动作电流：
式中 jb e I .——电流互感器一次侧额定电流；
jb e I .2——电流互感器二次侧额定电流；
js jb dz I ..——保护基本侧的动作电流，)(93.0..kA I I dz js jb dz ==
差动线圈匝数： =js cd W .=
=
js
jb j dz I AW ...0）
（t 73.776
.760
= 实际整定匝数选用： ）
（t W z cd 8.= 所以继电器的实际动作电流为： jb j dz I ..=
）（A W z
cd 5.760
.= 保护装置的实际动作电流为： jb dz I .=
jb
e jb
e jb j dz I I I .2...=
）
（A 89997
.12
.2365.7=⨯ （4）校验保护的灵敏系数:
=
lm K =
∑jb
dz d d jx I I I K .min .
221.3231.)3min .1＞（=⨯⨯
jb
dz f I I ，符合要求 式中 min ..∑d I ——变压器差动保护范围内短路时总的最小短路电路有名
值（归算到基本侧）；
K——保护接线系数，取1；
jx。