继电保护原理课程设计报告
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2.2.2 后备保护配置 为了作为相邻线路的保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为距
离Ⅰ段与Ⅱ段的后备保护，还应该装设距离保护Ⅲ段。距离Ⅲ段，整定值与过电 流保护相似，其启动阻抗要按与相邻下级线路距离保护Ⅱ段或Ⅲ段配合整定，动
作时限还按照阶梯时限特性来选择，并使其比距离Ⅲ段保护范围内其他各级保护 的最大动作时限高出一个 。
A
B
9
L1
8
C
E D
G1
3
2
1
G2
5
L3
4
G3
图 1 某线路接线图
试对线路 L1、L2、L3 进行距离保护的设计（选择计算 3、5 处保护）。
1.2 要完成保护设计内容
距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值， 反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
本设计要完成的内容是： （1）对线路的距离保护原理和设计原则的简述，并对线路各参数进行分析及对 线路 L1、L2、L3 进行距离保护的具体整定计算并注意有关细节，并对图中 3 和 5 处的保护进行计算选择，设计以上两处的保护。 （2）同时对以上两处的住保护、后备保护所需要的互感器以及继电器进行选择， 简述原因。 （3）画出保护测量回路，跳闸回路原理图。
2 设计的课题内容的保护规程及配置
2.1 设计规程
距离保护在电力系统正常运行情况下，并不需要他们动作，而在电力系统发 生故障或异常情况时，需要继电保护装置判断准确、行为迅速、反应灵敏、动作 可靠，从而提高电力系统的安全性、稳定性，在我国，对于继电保护的要求称为“保 护四性”，即可靠性、选择性、速动性、灵敏性。
式中，
为可靠系数，取 =0.85； 为返回系数，取 =0.85； 为电动机自启动系数，取 =1.5。
(3-7)
② 灵敏度校验 a．作为近后备时：Βιβλιοθήκη Baidu
1.5 b． 作为远后备时：
(3-8)
1.2
(3-9)
式中， 为相邻线路的阻抗；
为分支系数最大值，以保证在各种运行方式下保护动作的灵敏性。 3.1.1 保护 3 的距离保护与整定计算 1．保护 3 处Ⅰ段保护的整定计算 (1) 根据式(3-1)，阻抗整定值：
(3-3) (3-4)
= 式中，
(3-5)
为可靠系数，取 =0.85； 为分支系数，因为距离保护是欠压保护，应取各种情况下的最小值；
为当前被保护线路的下一段线路Ⅱ段阻抗整定值。 b.按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定：
(3-6) 式中， 为最小负荷阻抗；
为正常运行母线电压的最低值； 为被保护线路最大负荷电流； 为母线额定相电压。 考虑到电动机自启动的情况下，保护Ⅲ段必须立即返回的要求，若采用全阻 抗特性，则整定值为：
(2) 动作延时：
= 0.85×20 = 17Ω
= 0s (第 I 段实际动作时间为保护装置固有的动作延时) 2．保护 3 处Ⅱ段保护的整定计算 (1) 整定阻抗：
根据式(3-2)，此时 保护 2 的 I 段范围)
=1(为了确保各种运行方式下保护 3 的Ⅱ段范围不超过
=
= 0.85×12 = 10.2Ω
式中，
=
+
）
(3-1) (3-2)
为当前被保护线路的下一段线路Ⅰ段阻抗整定值；
为可靠系数，为确保在各种运行方式下保护Ⅱ段范围不会超过下一段保 护Ⅰ段范围；
为分支系数，因为距离保护是欠压保护，应取各种情况下的最小值。
② 灵敏度校验：
=
1.25
③ 动作延时：
=+ (3) 距离保护Ⅲ段的整定值计算：
① 整定阻抗 a.按与相邻线路距离保护Ⅱ段相配合：
10Ω G2
10Ω
3.1 保护的整定计算
3
C 2
D1
20Ω
12Ω
E 8Ω
5
4
16Ω
图 2 等效电路图
(1 ) 距离保护Ⅰ段的整定值计算：
=
式中, 为距离Ⅰ段的整定阻抗； 为被保护线路的长度； 为被保护线路单位长度阻抗 0.4Ω/km；
为可靠系数，题中 取 0.85。 (2 ) 距离保护Ⅱ段：
① 整定值计算（与相邻线路距离保护Ⅰ段相配合）：
2.2 本设计的保护配置
2.2.1 主保护配置 选用三段式距离保护，距离Ⅰ段和距离Ⅱ段作为主保护。
（1）距离Ⅰ段 保护的Ⅰ段就只能保护线路全长的 80%～85%，这是一个最大的缺点，为了切
除本线路末端 15%～20%范围以内的故障，就需要设置距离保护Ⅱ段。 （2）距离Ⅱ段
整定值的选择和限时电流速断相似，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 的时限，以保证选择性。
1 设计原始资料
1.1 具体题目
如图 1 所示网络，系统参数为： =115/ kV，XG1=15Ω、XG2=10Ω、XG3=10Ω,L1=L2=60 km、L3=40 km，LB-C=50
km , LC-D=30 km，LD-E=20 km，线路阻抗 0.4Ω/km， = = =0.85，IB-C.max=300 A、IC-D.max=200A、ID-CEmax=150A，KSS=1.5 ，Kre=0.85
=(
+
)= 0.85×(20+10.2)= 25.67Ω
(2) 灵敏度校验：
距离保护Ⅱ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。考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足式(3-3)
3 保护的配合及整定计算
有关各元件阻抗值的计算及其等效电路图如图 2 所示：
线路正序阻抗： = · =0.4×60=24Ω， = · =0.4×40=16Ω，
ZB-C= · =0.4×50=20Ω,
= · =0.4×30=12Ω，
等效电路图：
= · =0.4×20=8Ω。
A 9
B 8
15Ω
24Ω
G1
距离保护有以下优点： ① 灵敏度较高。因为阻抗 Z=U/I，阻抗继电器反映了正常情况与短路时电流、 电压值的变化，短路时电流 I 增大，电压 U 降低，因此阻抗 Z 减小很多。 ② 保护范围与选择性基本不受系统运行方式的影响。由于短路点至保护安装 处的阻抗取决于短路点至保护安装处的电距离，基本上不受系统运行方式的影响， 因此，距离保护的保护范围与选择性基本上不受系统运行方式的影响。 ③ 迅速动作范围长。距离保护第一段的保护范围比电流速断保护范围长，距 离保护第二段的保护范围比限时电流速断保护范围长，因而距离保护迅速动作的 范围长。 距离保护比电流保护复杂，投资多，但由于上述优点，在电流保护下不能满 足技术要求的情况下应当采用距离保护。
离Ⅰ段与Ⅱ段的后备保护，还应该装设距离保护Ⅲ段。距离Ⅲ段，整定值与过电 流保护相似，其启动阻抗要按与相邻下级线路距离保护Ⅱ段或Ⅲ段配合整定，动
作时限还按照阶梯时限特性来选择，并使其比距离Ⅲ段保护范围内其他各级保护 的最大动作时限高出一个 。
A
B
9
L1
8
C
E D
G1
3
2
1
G2
5
L3
4
G3
图 1 某线路接线图
试对线路 L1、L2、L3 进行距离保护的设计（选择计算 3、5 处保护）。
1.2 要完成保护设计内容
距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值， 反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
本设计要完成的内容是： （1）对线路的距离保护原理和设计原则的简述，并对线路各参数进行分析及对 线路 L1、L2、L3 进行距离保护的具体整定计算并注意有关细节，并对图中 3 和 5 处的保护进行计算选择，设计以上两处的保护。 （2）同时对以上两处的住保护、后备保护所需要的互感器以及继电器进行选择， 简述原因。 （3）画出保护测量回路，跳闸回路原理图。
2 设计的课题内容的保护规程及配置
2.1 设计规程
距离保护在电力系统正常运行情况下，并不需要他们动作，而在电力系统发 生故障或异常情况时，需要继电保护装置判断准确、行为迅速、反应灵敏、动作 可靠，从而提高电力系统的安全性、稳定性，在我国，对于继电保护的要求称为“保 护四性”，即可靠性、选择性、速动性、灵敏性。
式中，
为可靠系数，取 =0.85； 为返回系数，取 =0.85； 为电动机自启动系数，取 =1.5。
(3-7)
② 灵敏度校验 a．作为近后备时：Βιβλιοθήκη Baidu
1.5 b． 作为远后备时：
(3-8)
1.2
(3-9)
式中， 为相邻线路的阻抗；
为分支系数最大值，以保证在各种运行方式下保护动作的灵敏性。 3.1.1 保护 3 的距离保护与整定计算 1．保护 3 处Ⅰ段保护的整定计算 (1) 根据式(3-1)，阻抗整定值：
(3-3) (3-4)
= 式中，
(3-5)
为可靠系数，取 =0.85； 为分支系数，因为距离保护是欠压保护，应取各种情况下的最小值；
为当前被保护线路的下一段线路Ⅱ段阻抗整定值。 b.按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定：
(3-6) 式中， 为最小负荷阻抗；
为正常运行母线电压的最低值； 为被保护线路最大负荷电流； 为母线额定相电压。 考虑到电动机自启动的情况下，保护Ⅲ段必须立即返回的要求，若采用全阻 抗特性，则整定值为：
(2) 动作延时：
= 0.85×20 = 17Ω
= 0s (第 I 段实际动作时间为保护装置固有的动作延时) 2．保护 3 处Ⅱ段保护的整定计算 (1) 整定阻抗：
根据式(3-2)，此时 保护 2 的 I 段范围)
=1(为了确保各种运行方式下保护 3 的Ⅱ段范围不超过
=
= 0.85×12 = 10.2Ω
式中，
=
+
）
(3-1) (3-2)
为当前被保护线路的下一段线路Ⅰ段阻抗整定值；
为可靠系数，为确保在各种运行方式下保护Ⅱ段范围不会超过下一段保 护Ⅰ段范围；
为分支系数，因为距离保护是欠压保护，应取各种情况下的最小值。
② 灵敏度校验：
=
1.25
③ 动作延时：
=+ (3) 距离保护Ⅲ段的整定值计算：
① 整定阻抗 a.按与相邻线路距离保护Ⅱ段相配合：
10Ω G2
10Ω
3.1 保护的整定计算
3
C 2
D1
20Ω
12Ω
E 8Ω
5
4
16Ω
图 2 等效电路图
(1 ) 距离保护Ⅰ段的整定值计算：
=
式中, 为距离Ⅰ段的整定阻抗； 为被保护线路的长度； 为被保护线路单位长度阻抗 0.4Ω/km；
为可靠系数，题中 取 0.85。 (2 ) 距离保护Ⅱ段：
① 整定值计算（与相邻线路距离保护Ⅰ段相配合）：
2.2 本设计的保护配置
2.2.1 主保护配置 选用三段式距离保护，距离Ⅰ段和距离Ⅱ段作为主保护。
（1）距离Ⅰ段 保护的Ⅰ段就只能保护线路全长的 80%～85%，这是一个最大的缺点，为了切
除本线路末端 15%～20%范围以内的故障，就需要设置距离保护Ⅱ段。 （2）距离Ⅱ段
整定值的选择和限时电流速断相似，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 的时限，以保证选择性。
1 设计原始资料
1.1 具体题目
如图 1 所示网络，系统参数为： =115/ kV，XG1=15Ω、XG2=10Ω、XG3=10Ω,L1=L2=60 km、L3=40 km，LB-C=50
km , LC-D=30 km，LD-E=20 km，线路阻抗 0.4Ω/km， = = =0.85，IB-C.max=300 A、IC-D.max=200A、ID-CEmax=150A，KSS=1.5 ，Kre=0.85
=(
+
)= 0.85×(20+10.2)= 25.67Ω
(2) 灵敏度校验：
距离保护Ⅱ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。考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足式(3-3)
3 保护的配合及整定计算
有关各元件阻抗值的计算及其等效电路图如图 2 所示：
线路正序阻抗： = · =0.4×60=24Ω， = · =0.4×40=16Ω，
ZB-C= · =0.4×50=20Ω,
= · =0.4×30=12Ω，
等效电路图：
= · =0.4×20=8Ω。
A 9
B 8
15Ω
24Ω
G1
距离保护有以下优点： ① 灵敏度较高。因为阻抗 Z=U/I，阻抗继电器反映了正常情况与短路时电流、 电压值的变化，短路时电流 I 增大，电压 U 降低，因此阻抗 Z 减小很多。 ② 保护范围与选择性基本不受系统运行方式的影响。由于短路点至保护安装 处的阻抗取决于短路点至保护安装处的电距离，基本上不受系统运行方式的影响， 因此，距离保护的保护范围与选择性基本上不受系统运行方式的影响。 ③ 迅速动作范围长。距离保护第一段的保护范围比电流速断保护范围长，距 离保护第二段的保护范围比限时电流速断保护范围长，因而距离保护迅速动作的 范围长。 距离保护比电流保护复杂，投资多，但由于上述优点，在电流保护下不能满 足技术要求的情况下应当采用距离保护。