110KV线路保护

(3)线路：正序电抗 =0.4Ω/km，零序电抗 =3 Ω/km。
(4)变压器接线组别全为YN，d11,110±2×2.5/10.5kV,Uk=10.5%
(5)所有变压器和母线上均配置有差动保护。
(6)Δt=0.5s，负荷侧后备保护tdz=1.5s。
(7)负荷的自起动系数Kzq=1.3。
(8)发电厂的升压变压器中性点均直接接地运行，其它变压器中性点不接地。
3、执行部分：执行部分是根据逻辑部分传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如故障时，动作于跳闸；异常运行时，发出信号；正常运行时，不动作等。
对电力系统继电保护的基本要求：
动作于跳闸继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
1、可靠性：保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。
2、利用比较两侧的电流相位或功率方向。
3、凡应序分量或突变量是否出现。电力系统在对程运行时，不存在负序、零序分量；当发生不对称短路时，将出现负序、零序分量；无论是对成短路，还是不对称短路，正序分量都将发生突变。因此，可以根据出现负序、零序分量构成负序保护和零序保护；根据正序分量是否突变构成对称短路、不对称短路保护。
第二章设计整定计算…………………………………………………………………………… 15
第一节运行方式分析…………………………………………………………………………………15
第二节各元件参数计算（标幺值）……………………………………………………………………17
第三节保护整定计算及灵敏度计算………………………………………………………………22第四节7DL各保护的展开图及电压二次回路断线闭锁装置的设计………………………………46
第一章 保护的设计原理及整定原则
第一节 总则
一、线路保护：
1、110kV线路相间、接地距离保护：
Ⅰ段整定原则：按躲线路末端故障整定。放射性终端（或经操作成为放射性终端）线路，无论线末有几台主变，均按线路变压器组整定，即保护范围伸入线末主变，按照躲主变其它侧母线整定。
Ⅱ段整定原则：与相邻线路Ⅰ段或Ⅱ段配合，并按躲线末主变其它侧母线故障整定。
1、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；
2、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；
3、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；
4、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。
电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高（一般称过负荷），就是一种常见的不正常运行状态。由于过负荷，使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，就可能发展为故障。此外，系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发生振荡等，都属于不正常运行状态。
1、当电力系统的被保护元件发生故障时，继电保护装置应能自动、迅速、有选择的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于遭受损坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。
2、当电力系统的被保护元件出现异常运行时，继电保护应能及时反应，并根据运行维护的条件，动作于发出信号，减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。
Ⅲ段整定原则：
（1）与相邻线路Ⅱ段或Ⅲ段配合，尽量保证对相邻线路故障有1.2及以上的灵敏度。
（2）距离保护躲振荡周期按1.0S考虑。
2、110kV线路零序电流保护：
I段整定原则：按躲线末故障整定。放射性终端线路，按线路变压器组计算，保护范围伸入线末主变，按照躲主变其它侧母线整定。
II（或III）段整定原则：按与相邻线路I段或II段配合，并躲线末主变其它侧整定。
二、设计任务
(1)电网运行方式分析。
(2)经计算配置各线路的保护及计算出各保护的二次动作值(计算中可取 = )。
(3)校验各保护的灵敏度。
(4)设计一套电压二次回路断线闭锁装置。该装置应能在线路发生故障时开放保护，电压互感器二次回路断线时能闭锁保护。
(5)绘制7DL保护的展开图。
绪 论
电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常的运行状态，最常见的同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路。在发生短路时可能产生以下的后果：
4、反映非电量保护。反映变压器油箱内部故障时所产生的瓦斯气体而构成瓦斯保护；反映绕组温度升高而构成的过负荷保护等。
继电保护的组成：
继电保护的构成原理虽然很多，但是在一般情况下，整套继电保护装置是由测量部分、逻辑部分和执行部分组成的。
1、测量部分：是测量从被保护对象输入的有关物理量，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，给出“是”或“非”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否起动。
（4）主变接地后备的配置原则：主变中压侧后备与本侧出线最后一段时间配合，如级差不够可考虑与出线II段保护配合，高压侧时间与中压侧配合。
三、电网安全自动装置：
1、对端无源的线路要求投入三相一次自动重合闸,重合方式为不检定重合方式，由于用户负荷性质的特点决定,不允许投入重合闸,重合闸退出。
2、投入110kV相间距离、接地距离、零序电流三段后加速功能。
故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。事故，就是指系统或其中一部分的正常遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。
系统事故的发生，除了由于自然条件的因素（如遭受雷击等）以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能运性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的机率，把事故消灭在发生之前。
2、选择性：继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍继续安全运行。
3、灵敏性：继电保护的灵敏性，是指对其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。
4、速动性：快速地切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。
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，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障时间常常要求小到十分之几，甚至百分这几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。
电力系统继电保护的任务：
继电保护装置是一种能反映电力系统中电器元件发生的故障或异常运行状态，并工作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：
继电保护的基本原理：
继电保护的基本原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变量的物理量为信息量，当突变量到达一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。
1、利用基本电气参数量的区别。发生故障后，利用电流、电压、线路测量阻抗，电压电流间相位、负序和零序分量的出现等的变化，可构成过电流保护、低电压保护、距离保护、功率方向保护、序分量保护等。
最末一段整定原则：
（1）与相邻线路II段或III段配合。
（2）躲线末主变其它侧三相短路最大不平衡电流。如保护范围伸出线末主变220kV母线，则考虑与220kV出线纵联保护或保全线有足够灵敏度的保护配合。
（3）一次值不大于300A，以满足高阻抗接地故障的远后备要求。
（4）根据《DL/T584-95 3～110kV电网继电保护装置运行整定规程》第2.10条之规定，对仅有两回出线和一台主变的变电所，当该主变停运时，不要求两回线路之间的整定配合有选择性，出线对侧保护可按一回线整定计算。
2、逻辑部分：是根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给传动装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是否应该使断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分。继电保护中常用的逻辑回路有“或”、“与”、“否”、“延时起动”、“延时返回”以及“记忆”等回路。
110kV电网继电保护设计
华北电力大学毕业设计论文
2005年4月
设计任务书…………………………………………………………………………………………3
绪论…………………………………………………………………………………………………5
第一章保护的设计原理及整定原则……………………………………………………………7
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。该装置的主要元件为距离(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，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障线路。
（5）根据《3-110kV电网继电保护整定规程》，为提高保护动作的可靠性，对于单侧电源的线路，零序电流保护一般不经方向元件控制。
3、线路与主变后备相互之间时间配置原则
（1）与同一电压高压侧主变后备时间相配合
（2）在级差不足时考虑与中压侧后备时间相配合
（3）主变各侧之间仅考虑向降压方向逐级配合
二、变压器保护
一、距离保护的时限特性
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t=f(l)，称为距离保护的时限特性。为了满足速动性、选择性和灵敏性的要求，目前广泛应用具有三段动作范围的阶梯型时限特性，并分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段。距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，t1是保护本身的固有动作时间。以保护2为例，其第Ⅰ段本应保护线路A-B的全长，即保护范围为全长的100%，然而实际上却是不可能的。距离Ⅰ段就只能包括本线路全长的80%—85%，这是一个严重缺点。为了切除本线路末端15%—29%范围以内的故障，就需设置距离保护第Ⅱ段。距离Ⅱ段整定值的选择是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Δt的时限，以保证选择性。距离Ⅰ段与Ⅱ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拒绝动作的后备保护，同时也作为距离Ⅰ、Ⅱ段的后备保护，还应装设距离保护第Ⅲ段。对距离Ⅲ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正常运行时的负荷阻抗来选择，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Δt。
（1）整定原则：躲最低运行电压，躲最大不平衡电压和额定负荷电流。
（2）、双圈降压变高压侧复合电压闭锁过电流，闭锁电压取自低压侧，其它主变采用多侧电压或门闭锁各侧过流。
（3）主变各侧相间后备的方向元件一般不投。
（4）压器相间后备保护时间出口配置原则：最长时限侧保护跳各侧（两段时限者，较短时限跳无保护侧），其它各侧跳本侧跳本侧（两段时限者，较短时限跳本侧母联）。
1、差动保护：
（1）BCH型差动:躲外部故障最大不平衡电流、躲励磁涌流。
（2）比例制动型差动：躲CT误差、变压器分接头调整、整定误差引起的不平衡பைடு நூலகம்流。不躲CT断线最大负荷电流。
（3）差动保护用辅助变流器整定原则：母差保护按各组件总变比相同整定，变压器差动保护按各侧流进继电器电流向量相同整定。
2、变压器相间后备保护：
第一节总则……………………………………………………………………………………………7
第二节距离保护………………………………………………………………………………………9
第三节零序电流保护………………………………………………………………………………11
第四节方向性零序电流保护……………………………………………………………………… 14
（5）关于主变相间后备的配置原则：主变中低压侧后备与本侧出线最后一段时间配合，高压侧时间与中压侧时间相配合。
3、主变接地保护：
（1）与出线接地保护Ⅱ段、Ⅲ段配合；
（2）采用选跳功能时间配置原则：以较短时限跳不接地变，以较长时限跳接地变。
（3）电网110kV系统主变采用独立跳闸方式：主变零序过流保护以较短时限跳母联，以较长时限跳接地主变，主变间隙过流过压保护跳不接地各侧。
3、各变电站应配置并投入低频减载和低压减载装置。
第二节 距离保护
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35千伏以及上电压的复杂网络中，它们都很难满足选择性、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。
第三章 总 结 与 体 会……………………………………………………………………………47
设 计 任 务 书
一、电网接线
如图1所示，已知条件如下：
(1)各变电站及发电厂的操作直流电源电压U=220V。
(2)发电厂的最大发电容量为50+25×2=100MW，最小发电容量为50MW，正常发电容量为50+25=75MW。