毕业设计--110kv双侧电源环网输电线路继电保护设计[管理资料]

目录
引言 (1)
第一章电力系统继电保护简介 (2)
继电保护的作用 (2)
继电保护的基本任务 (2)
继电保护的基本要求 (2)
(3)
(4)
第二章电力网的初步确定 (5)
系统中各元件的参数计算 (5)
发电机参数计算 (5)
变压器参数计算 (6)
线路参数计算 (6)
线路 TA、TV变比的选择 (7)
变压器中性点接地的确定 (7)
中性点接地的要求 (7)
中性点接地的原则 (7)
(8)
2．4 系统运行方式确定原则 (9)
第三章电力网短路计算 (10)
电力系统中发生短路的后果 (10)
短路计算的目的 (10)
短路计算步骤 (11)
电力网短路点计算 (11)
第四章电网相间保护配置及整定计算 (38)
相间距离保护简介 (38)
距离保护原理 (38)
距离保护的特点 (38)
助增系数的计算原则 (39)
距离保护整定计算 (39)
线路AB的整定计算 (39)
线路BC的整定计算 (43)
距离保护的评价 (46)
第五章电网零序保护配置及整定计算 (48)
零序保护简介 (48)
零序电流保护的原理 (48)
零序电流保护的特点 (48)
零序短路电流计算的运行方式分析 (48)
流过保护最大零序电流的运行方式选择 (48)
最大分支系数的运行方式和短路点位置的选择 (49)
零序电流保护的整定计算 (49)
线路AB的整定计算 (49)
线路BC的整定计算 (53)
零序电流保护的评价 (57)
第六章输电线路的自动重合闸 (59)
自动重合闸的基本概念 (59)
自动重合闸概述 (59)
自动重合闸的作用 (59)
自动重合闸的配置原则 (60)
(60)
(61)
三相一次重合闸的整定计算 (61)
自动重合闸装置的动作时限 (61)
自动重合闸装置的返回时限 (61)
加速继电器KAC的复归时限 (62)
结论 (63)
参考文献 (64)
谢辞 (65)
引言
在电力系统运行中，可能出现各种故障和不正常运行状态。

而无论是故障还是不正常运行状态，都可能引起破坏性很大的系统事故，不但破坏系统的正常运行，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏。

仅凭提高设计和运行水平，以及提高制造与安装质量，可能会减少事故的发生几率，但却不可能完全避免系统故障和不正常运行状态的发生，故障一旦发生，它将以近似于光速影响其它非故障设备，只有借助自动装置才能及时地切除故障，这种自动装置就是继电保护装置。

本次设计是根据内蒙古工业大学电力学院本科生毕业要求而进行的毕业设计，设计题目是：110kv双侧电源环网输电线路继电保护设计。

此次设计的主要内容是：电气参数数据分析整理；TA、TV变比的选择；中性点接地的确定，电力网短路电流计算；电力网相间继电保护方式的选择与整定计算；电力网零序继电保护方式的选择与计算；电力网距离保护的选择与计算；自动重合闸的选择。

在次设计过程中，得到了周志霞老师耐心、细致的指导，周老师也提出了许多极有价值的见解和建议。

编者在此向周志霞老师表示忠心的感谢。

毕业设计是大学四年最后的一个教学实践环节，也是对四年所学知识的综合应用。

然而，由于本人水平有限、经验不足，设计中有尚存在许多不足，恳请指导老师予以指正。

第一章电力系统继电保护简介
继电保护装置是指安装在被保护元件上，反应被保护元件故障或不正常运行状态并作用于断路器跳闸或发出信号的一种装置。

继电保护的作用
电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源。

电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。

但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。

因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。

故障中最常见，危害最大的是各种型式的短路。

为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全监控系统，它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施控制。

这样才能更进一步地确保电力系统的安全运行。

继电保护的基本任务
继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全供电。

因此，继电保护是电力系统重要的组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的不可缺少的技术措施。

在现代的电力系统中，如果没有专门的继电保护装置，要想维持系统的正常运行是根本不可能的。

这就要求继电保护装置必须具备以下基本任务是：
一、自动、迅速、有选择性地仅将故障元件从电力系统中切除，并最大限度地保证其他无故障的部分迅速恢复正常运行。

二、能对电气元件的不正常运行状态作出反应，并根据运行维护规范和设备承受能力动作，发出告警信号，或减负荷，或延时跳闸。

三、条件许可时，可采取预定措施，尽快地恢复供电和设备运行。

继电保护的基本要求
对作用于跳闸的继电保护装置，在技术上有四个基本要求，即“四性”：
选择性、速动性、灵敏性和可靠性。

一、选择性
要求继电保护装置有选择地动作，仅将故障元件切除并希望停电范围尽可能地小。

有相对选择性和绝对选择性之分，当有保护拒动时为前者，反之则为后者。

二、速动性
速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障。

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的工作时间，缩小故障元件的损坏程度。

因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作。

基本规律是电压等级越高，切除越要快，,10～。

三、灵敏性
灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。

满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的保护范围内部发生故障时不论短路点的位置、短路的类型如何，都能敏锐感觉，正确反应。

四、可靠性
可靠性是指继电保护装置在其保护区发生故障时，不拒动；而在其非保护区发生故障时不误动。

继电保护装置的误动或拒动都会给电力系统造成严重的危害。

因此，有很高的可靠性是非常重要的，在使用继电保护装置时，必须满足可靠性的要求。

关于电网继电保护的选择在“技术规程”中已有具体的规定，一般要考虑的主要规则为：
一、电力设备和线路必须有主保护和后备保护，必要时增加辅助保护，其中主保护主要考虑系统稳定和设备安全；后备保护主要是考虑主保护和断路器拒动时用于故障切除；辅助保护是补充前二者的不足或在主保护退出时起保护作用。

二、线路保护之间或线路保护与设备保护之间应在灵敏度、选择性和动作时间上相互配合，以保证系统安全运行。

三、对线路和设备所有可能的故障或异常运行方式均应设置相应的保护装置，以切除这些故障和给出异常运行的信号。

四、对于不同电压等级的线路和设备，应根据系统运行要求和《技术规程》要求,,保护的性能越高越完善,如330KV以上线路或设备的主保护采用“双重化”保护装置等。

五、所有保护装置均应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性要求。

继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分等部分组成，各部分功能如下。

（1）测量部分
测量部分是测量从被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，判断保护是否应该启动的部件。

（2）逻辑部分
逻辑部分是根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑关系工作，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的部件。

（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对外操作的任务的部件。

如检测到故障时，发出动作信号驱动断路器跳闸；在不正常运行时发出告警信号；在正常运行时，不产生动作信号。

第二章 电力网的初步确定
本次电力系统继电保护课程设计的网络采用近似计算法。

将有名值归算到标幺值，根据网络电压等级，选取基准值：100B S MVA = 115B U KV =。

系统中各元件的参数计算
标幺值的计算有精确计算法和近似计算法两种，其区别在于参数归算时是否采用变压器实际变比。

1、精确计算：在标幺值归算中，不仅将各电压级参数归算到基本级，而且还需选取同样的基准值来计算标幺值。

首先，将各电压级参数的有名值按有名制的精确计算法归算到基本级，再基本级选取统一的电压基值和功率基值；再考虑各电压级参数的有名值不归算到基本值而是再基本级选取电压基值和功率基值后将电压基值向各被归算级归算，然后就在各电压级用归算得到的基准电压和基准功率计算各元件的标幺值。

2、近似计算：标幺值计算的近似归算也是用平均额定电行计算。

标幺值的近似计算可以就在各电压级用选定的功率基准值和各平均额定电压作为电压基准来计算标幺值即可。

发电机参数计算
"*B d N
S X X S = (2-1) 2B B B
U Z S = (2-2) 由公式（2-2）得:基准22
115132.25()100
B B B U Z S ===Ω 由公式（2-1）得:
发电厂：
*1000.1650.5184250.8
GA X =⨯=
*1000.122 1.62760.8
GB X =⨯= *0.5184132.2568.56()GA GA B X X Z ==⨯=Ω
* 1.627132.25215.17()GB GB B X X Z ==⨯=Ω
变压器参数计算
*%100K B N
U S X S = (2-3) 由公式（2-2）得：22
115132.25()100
B B B U Z S ===Ω 由公式（2-3）得:
T1，T2，T3，T4:
12*3*4*1%10.51000.3310010031.5
K B T T T T U S X X X X S *⨯======⨯ 12341*.0.33132.2543.64()T T T T T B X X X X X Z =====⨯=Ω T5: 5*4%10.51000.710010015
K B T U S X S ⨯===⨯ 55*.0.7132.2592.58()T T B X X Z ==⨯=Ω
线路参数计算
111()Z R jX l =+ (2-4)
000()Z R jX l =+ (2-5)
由公式（2-4 ）、（2-5）得:
一、线路AB 段：
正序阻抗：1(0.170.4)7011.92830.4267()AB Z j j ︒=+⨯=+=∠Ω
10.090.20.2265.8AB Z j ︒*=+=∠
零序阻抗：0(0.51 1.21)7035.784.7()AB Z j j =+⨯=+Ω
00.270.640.6967AB Z j ︒*=+=∠
二、线路BC 段：
正序阻抗：1(0.170.4)508.520()BC Z j j =+⨯=+Ω
10.060.150.1668BC Z j ︒*=+=∠
零序阻抗：0(0.51 1.21)5025.560.5()BC Z j j =+⨯=+Ω
00.190.460.567.56BC Z j ︒*=+=∠
三、线路AC 段：
正序阻抗：1(0.170.4)30 5.112()AC Z j j =+⨯=+Ω
10.040.090.09866AC Z j ︒*=+=∠
零序阻抗：0(0.51 1.21)3015.336.3()AC Z j j =+⨯=+Ω
00.120.270.366AC Z j ︒*=+=∠
线路 TA 、TV 变比的选择
（1）线路AB 、BC 上TV 的选择：因为线路为110KV 电网，即1110N U KV =，电压互感器二次侧电压2100N U V =。

因此选择型号为110YDR -
，变比为的电压互感器。

（2）线路AB 上TA
的选择：一次侧电流3
1209.95I A ===，二次侧电流25I A =。

因此选择TA 的变比为300，型号为110LFZ -。

（3）线路BC 上TA
的选择：一次侧电流3
1104.98I A ===，二次侧电流25I A =。

因此选择TA 的变比为2005，型号为1010LAJ LBJ --
变压器中性点接地的确定
系统中全部或部分中性点直接接地是大接地系统的标志。

其主要目的是降低对整个系统绝缘水平的要求。

但中性点接地变压器的台数、容量及其分布情况变化时，零序网络也随之改变，因此，同一故障点的零序电流分布也随之改变。

所以变压器的中性点接地情况改变，将直接影响零序电流保护的灵敏性。

中性点接地的要求
1、不使系统出现危险的过电压。

2、不使零序网络有较大改变，以保证零序电流保护有稳定的灵敏性。

中性点接地的原则
总的说来：应尽量保持变电所零序阻抗基本不变，以保持系统中零序电流的分布不变，并使零序电流电压保护有足够的灵敏度和变压器不致于产生
过电压危险。

一般变压器中性点接地有如下原则：
1、电源端的变电所只有一台变压器时，其变压器的中性点应直接接地运行。

2、每个电源有多台变压器并联运行时，规定正常时按一台变压器中性点直接接地运行，其他变压器中性点不接地。

这样，当某台中性点接地变压器由于检修或其他原因切除时，将另一台变压器中性点接地，以保持系统零序电流的大小与分布不变。

3、两台变压器并联运行，应选用零序阻抗相等的变压器，正常时将一台变压器中性点直接接地。

当中性点接地变压器退出运行时，则将另一台变压器中性点直接接地运行。

4、220KV以上大型电力变压器都分级绝缘，且分为两种类型；其中绝缘水平较低的一种（500KV系统，中性点绝缘水平为38KV的变压器），中性点必须直接接地。

5、双母线运行的变电所有三台及以上变压器时，应按两台变压器中性点直接接地的方式运行，并把它们分别接于不同的母线上。

当其中一台中性点直接接地变压器停运时，应将另一台中性点不接地变压器改为中性点直接接地运行。

6、低电压侧无电源的变压器中性点应不接地运行，以提高保护的灵敏度和简化保护接线。

7、对于其他由于特殊原因不满足上述规定者，应按特殊情况临时处理。

例如，可采用改变保护定值，停用保护或增加变压器接地运行台数等方法进行处理，以保证保护和系统的正常运行。

根据上述变压器的接地原则，得到本网络变压器中性点的接地方式为：发电机G1、G2侧的两台并联容量为40MVA的变压器，其中一台中性点直接接地，另一台通过隔离开关接地，发电机G3侧的一台容量为60MVA的变压中性点直接接地， B点变电所的两台并联容量为20MVA的变压器，其中一台中性点直接接地，另一台通过隔离开关接地，D点变电所的一台容量为20MVA 的变压器中性点直接接地，C点变电所两台并联容量为20MVA的变压器，其中一台中性点直接接地，另一台通过隔离开关接地，共五台变压器中性点直接接地。

2．4 系统运行方式确定原则
计算短路电流时，运行方式的确定非常重要，因为它关系到所选的保护是否经济合理、简单可靠，以及是否能满足灵敏度要求等一系列问题。

保护的运行方式是以通过保护装置的短路电流的大小来区分的。

根据系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行（或大部分投入运行）以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。

对继电保护来说，是短路时通过保护的短路电流最大的运行方式。

根据系统最小负荷，投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式称为最小运行方式。

对继电保护来说，是短路时通过保护的短路电流最小的运行方式。

对过量保护来说，通常都是根据系统最大运行方式来确定保护的整定值，以保证选择性，因为只要在最大运行方式下能保证选择性，在其他运行方式下也一定能保证选择性；灵敏度的校验应根据最小运行方式来进行，因为只要在最小运行方式下，灵敏度符合要求，在其他运行方式下，灵敏度也一定,灵敏度也一定能满足要求。

第三章电力网短路计算
短路是电力系统最常见的故障。

所谓短路，是指一切不正常的相与相或中性点接地系统中相与地之间的短路。

电力网络中若出现短路故障，将对电力系统的稳定运行有很大的影响，甚至会产生更严重的后果。

电力系统中发生短路的后果
系统中短路故障对电力系统的正常运行会带来严重后果，表现在如下几方面：
(1)短路点附近流过巨大的短路电流，产生的电动力效应可能使电气设备变形或损坏。

(2) 巨大短路电流的热效应可能烧坏设备。

(3)短路点的电压比正常运行时低，如果是三相短路，则短路点的电压为零。

这必然导致整个电网电压大幅度的下降，可能使部分用户的供电受到破坏，接在网络中的用电设备不能正常工作。

(4) 影响电力系统并列运行的稳定性。

(5) 对通信干扰。

短路计算的目的
由于短路故障对电力系统正常运行的影响很大，所造成的后果也十分严重，因此在系统的设计，设备选择以及系统运行中，都应着眼于防止短路故障的发生，以及在短路故障发生后要尽量限制所影响的范围。

短路的问题一直是电力技术的基本问题之一，无论从设计，制造，安装，运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的产生和变化规律，掌握分析计算短路电流的方法。

对于本次课程设计，短路电流计算的主要目的是继电保护的配置和整定。

具体
表现如下：
（1）求最大短路电流(3)max k I （2）求分支系数max b K 和min b K 。

（3）求零序电流0max 3I 和0min 3I 。

短路计算步骤
对短路电流计算是电力系统基本计算之一，一般采用标幺制进行计算。

对于已知电力系统结构和参数的网络，短路电流计算的主要步骤如下：
1、选择计算短路点。

2、画等值网络并计算各元件在统一基准值下的标幺值。

3、网络简化。

对复杂网络消去电源点与短路点以外中间节点，把复杂网络简化简单网络。

4、计算流经保护和故障点的短路电流或者流经保护的最大（小）分流系数。

5、计算最大或者是最小分支系数。

电力网短路点计算
1、K1点短路计算 系统正序等值电路图
图3-1 等值电路图
经化解得：
图3-2 等值电路图
12()//()0.848//0.8480.424GA T GA T Z X X X X j j j =++==4
()//(0.10.24)//(0.090.2)0.12660.0490.11AC BC AB Z Z Z Z j j j =+=++=∠=+2 5// 1.51T GB GB Z X X X j =+=3 所以正序阻抗：
1423()//0.39860.0270.389Z Z Z Z j =+=∠=+ 系统零序等值电路图：
图3-3 等值电路图
经化解得：
图3-4 等值电路图
001003
. 1.05 1.65 1.9657.5BC AC
BC AC T Z Z Z Z Z j X ︒=++
=-=∠ 03
2030.0.531 1.1362BC T BC T AC Z X Z Z X j Z ︒=++=+=∠
303030.0.440.470.6447T AC
AC T BC
X Z Z Z X j Z ︒=++
=+=∠
再化解得：
图3-5 等值电路图
452//0.20.460.523T Z X Z j ︒==+=∠ 531//0.210.060.2316T Z Z X j ︒==+=∠
图3-6 等值电路图
615//0.220.460.5164.5AB Z Z Z Z j ︒=+=+=∠ 所以：
046//0.2641.5Z Z Z ︒==∠
分支系数：41
46100.45AB
Z Z C Z Z Z Z =
⋅=++
2、K2点短路计算 系统正序等值电路图
图3-7 等值电路图
15%0.01350.030.0336685%0.0770.170.1966
AB AB Z j Z j =+=∠=+=∠
化简为：
图3-8 等值电路图
12()//()0.848//0.8480.424GA T GA T Z X X X X j j j =++==2 5// 1.51T GB GB Z X X X j =+=3
0.10.240.2667AC BC Z Z Z j =+=+=∠4
图3-9 等值电路图
4
5415%0.030.160.1678.315%85%AB AB AB
Z Z Z j Z Z Z ⋅=
=+=∠++
4
6485%0.020.090.0978.315%85%AB AB AB
Z Z Z j Z Z Z ⋅==+=∠++
7415%85%0.0030.0120.01277.315%85%AB AB
AB AB
Z Z Z j Z Z Z ⋅=
=+=∠++
再化简为：
图3-10 等值电路图
25367()//()0.545Z Z Z Z Z Z =+++=∠1 系统零序等值电路
图3-11 等值电路图
图3-12 等值电路图
001003
.0.140.210.2556BC AC
BC AC T Z Z Z Z Z j X =++
=+=∠ 05
2050.0.80.290.8520BC T BC T AC Z X Z Z X j Z =++=+=∠
303300.0.360.280.4738T AC
T AC BC
X Z Z X Z j X =++
=+=∠
图3-13 等值电路图
52
452
0.390.060.399T T X Z Z j X Z ⋅=
=+=∠+
13
513
0.210.060.2216T T X Z Z j X Z ⋅=
=+=∠+
图3-14 等值电路图
1
614
85%85%0.330.330.4745AB AB Z Z Z Z Z j Z ⋅=++
=+=∠
4
741
85%85%0.220.850.8875AB AB Z Z Z Z Z j Z ⋅=++
=+=∠
14
8140.19 1.1 1.128085%AB
Z Z Z Z Z j Z
⋅=++
=+=∠
图3-15 等值电路图
58
95858
//0.180.060.1917Z Z Z Z Z j Z Z ⋅==
=+=∠+
图3-16 等值电路图
6
109696
15%(15%//)0.180.250.35415%AB AB AB Z Z Z Z Z Z Z j Z Z ⋅=+=+=+=∠+
710
0710
0.120.20.2359Z Z Z j Z Z ⋅=
=+=∠+
分支系数:
76
71060.5415%AB
Z Z C Z Z Z Z =
⋅=++
3、K3点短路计算 系统正序等值电路图
图3-17 等值电路图
经化解得：
图3-18 等值电路图
12()//()0.848//0.8480.424GA T GA T Z X X X X j j j =++==4
()//0.10.24//0.090.20.12660.0490.11AC BC AB Z Z Z Z j j j =+=++=∠=+2 5// 1.51T GB GB Z X X X j =+=3 所以正序阻抗：
1324()//0.2230Z Z Z Z =+=∠- 系统零序等值电路图
图3-19 等值电路图
经化解得：
图3-20 等值电路图
001003.0.630.420.7633.7BC AC
BC AC T Z Z Z Z Z j X ︒=++=+=∠ 03
2030.0.541 1.1462BC T BC T AC
Z X Z Z X j Z ︒=++
=+=∠
303030.0.38 2.25 2.2880T AC
AC T BC
X Z Z Z X j Z ︒=++=+=∠
再化解得：
图3-21 等值电路图
413//0.320.040.328T Z X Z j ︒==+=∠ 525//0.460.190.522.6T Z Z X j ︒==+=∠
图3-22 等值电路图
615//0.490.70.8555AB Z Z Z Z j ︒=+=+=∠
所以：046//0.240.5Z Z Z ︒==∠ 分支系数：41
46100.21AB
Z Z C Z Z Z Z =
⋅=++
4、K4点短路计算 系统正序等值电路图
图
3-23 等值电路图
15%0.01350.030.0336685%0.0770.170.1966
AB AB Z j Z j =+=∠=+=∠
化简为：
图3-24 等值电路图
12()//()0.848//0.8480.424GA T GA T Z X X X X j j j =++==2 5// 1.51T GB GB Z X X X j =+=3
0.10.240.2667AC BC Z Z Z j =+=+=∠4
图3-25 等值电路图
4
5485%0.0220.090.0937615%85%AB AB AB
Z Z Z j Z Z Z ⋅=
=+=∠++
4
6415%0.0040.01550.0167615%85%AB AB AB
Z Z Z j Z Z Z ⋅==+=∠++
7415%85%0.0030.0120.01277.315%85%AB AB
AB AB
Z Z Z j Z Z Z ⋅=
=+=∠++
再化简为：
图3-26 等值电路图
25367()//()0.0230.390.3987Z Z Z Z Z Z j =+++=+=∠1 系统零序等值电路
图3-27 等值电路图
图3-28 等值电路图
001003
.0.640.420.7733BC AC
BC AC T Z Z Z Z Z j X =++
=+=∠ 03
2030.0.4 2.25 2.2980AC T AC T BC Z X Z Z X j Z =++=+=∠
303300.0.531 1.1362T BC
T BC AC
X Z Z X Z j X =++
=+=∠
图3-29 等值电路图
12
412
0.080.060.139T T X Z Z j X Z ⋅==-=∠-+
53
553
0.460.20.523T T X Z Z j X Z ⋅=
=+=∠+
图3-30 等值电路图
1
614
85%85% 1.70.49 1.7716AB AB Z Z Z Z Z j Z ⋅=++
=-=∠-
4
741
85%85%0.0140.270.2787AB AB Z Z Z Z Z j Z ⋅=++=+=∠
14
8140.20.62 1.127285%AB
Z Z Z Z Z j Z ⋅=++
=+=∠
图3-31 等值电路图
58
95858
//0.250.120.2825.3Z Z Z Z Z j Z Z ⋅==
=+=∠+
图3-32 等值电路图
6
109696
15%(15%//)0.080.080.114415%AB AB AB Z Z Z Z Z Z Z j Z Z ⋅=+=+
=+=∠+
710
0710
0.120.20.07555Z Z Z j Z Z ⋅=
=+=∠+
分支系数:
76
71060.7515%AB
Z Z C Z Z Z Z =
⋅=++
5、K5点短路计算 系统正序等值电路图
图3-33 等值电路图
图3-34 等值电路图
'1BC AC
BC
AC AB
Z Z Z Z Z Z =
++
0.16680.098660.060.150.040.090.090.2j j j ︒︒
∠⨯∠=
+++++ 0.16680.098660.090.44
j ︒︒
∠⨯∠=
+ 0.16680.098660.4866.6︒︒︒∠⨯∠=∠
0.03367.6︒=∠ 0.0130.03j =+
'2
0.098660.2265.80.04565.20.0410.010.4866.6
Z j ︒︒︒
︒
∠⨯∠==∠=+∠ '3
0.16680.2265.80.0767.20.0270.0650.4866.6
Z j ︒︒︒
︒
∠⨯∠==∠=+∠
图3-35 等值电路图
''
1123(0.425)( 1.514)Z Z Z Z =+++
0.4654 2.34 1.57920.980.0130.030.4650.19 1.5790.027
j j j ︒︒∠⨯∠=+++++
0.4654 2.34 1.57920.980.0130.03 2.04 1.29j ︒︒
∠⨯∠=++∠
0.0430.373j =+ 0.3883.4︒=∠
零序等值电路图：
图3-36 等值电路图
11
AC AB
AC AB T Z Z Z Z Z X =++
0.3660.69670.120.270.270.640.33
j j ︒︒
∠⨯∠=++++
0.390.910.63133j ︒=++∠
0.850.48j =+ 0.9829.5︒=∠
1
21AC T AC T AB
Z X Z Z X Z =++
0.3660.33
0.120.270.330.6967
j ︒︒
∠⨯=+++∠ 0.450.270.141j ︒=++∠-
0.4480.41j =+ 0.6142︒=∠
1
31AB T AB T AC
Z X Z Z X Z =++
0.270.640.761j ︒=++∠
0.613 1.4j =+ 1.5366︒=∠
图3-37 等值电路图
图3-38 等值电路图
423T Z Z X =
0.61420.33
0.4480.410.33
j ︒∠⨯=++
0.2420.8827.8
︒
︒
∠=∠ 0.22714.2︒=∠ 0.220.056j =+
535
1.53660.7 1.07660.56190.180.530.613 1.40.7 1.313 1.4
T Z Z X j j j ︒︒︒∠⨯∠====∠=++++ 652()BC Z Z Z Z =+
0.9829.50.567.560.180.530.850.480.190.46
j j j ︒︒
∠⨯∠=++
+++ 0.9829.50.567.560.180.53 1.442
j ︒︒
︒
∠⨯∠=++∠ 0.180.530.3555j ︒=++∠
0.470.73j =+ 0.8757︒=∠
04
60.22714.20.87570.22714.20.87570.0560.220.470.73 1.161
Z Z Z j j ︒︒︒︒
︒
∠⨯∠∠⨯∠===+++∠ 0.1810.20.1770.032j ︒=∠=+ 10Z Z >
'
0max 0133
3869.573525.3220.180.38
B E I I A Z Z ∴=
=⨯=+⨯+
41
461BC
Z Z C Z Z Z Z =
⨯
++ 0.22714.20.9829.50.0560.220.470.730.850.480.190.46
j j j j ︒︒
∠∠=⨯
++++++ 0.22714.20.9829.50.151.0961 1.3942.7︒︒︒︒
∠∠=⨯=∠∠ 6、K6点短路计算 系统正序等值电路图
图3-39 等值电路图
图3-40 等值电路图
'185%AC BC Z Z Z =+0.040.090.0510.12750.0910.21750.2467j j j ︒=+++=+=∠
图3-41 等值电路图
'12'
115%15%BC
BC AB
Z Z Z Z Z Z =++ 0.24670.024680.0910.21750.0090.02250.090.2
j j j ︒︒
∠⨯∠=
+++++ 0.24670.024680.01268.40.010.0040.48
j ︒︒︒∠⨯∠==∠=+
'130.24670.2265.80.9266.20.0840.0370.4866.60.4866.6AB Z Z Z j ︒︒︒
︒︒
∠⨯∠===∠=+∠∠ 415%0.2265.80.024680.01167.20.010.0040.4866.60.4866.6
AB BC Z Z Z j ︒︒︒
︒︒
∠⨯∠===∠=+∠∠ 1234(0.425)( 1.515)Z Z Z Z ∴=+++
0.51 4.2 1.5250.150.010.0040.5090.037 1.5250.004
j j j ︒︒
∠⨯∠=++
+++ 0.51 4.2 1.5250.150.010.004 2.034 1.15
j ︒︒
︒
∠⨯∠=++∠ 0.010.0040.38 3.2j ︒=++∠ 0.030.380.3885.5j ︒=+=∠ 零序等值电路图
图3-42 等值电路图
图3-43 等值电路图
31310.3660.33
0.12470.0820.0880.120.270.330.33
T AC AC T T X Z Z j Z X X j ︒︒∠⨯===∠=++++++
1
20.12470.0820.880.8319
AC T Z X Z j ︒︒
==∠=+∠ 1330.330.33
0.13190.1230.0420.83190.8319
T T X X Z j ︒︒︒
⨯=
==∠-=-∠∠
图3-44 等值电路图
图3-45 等值电路图
4185%0.16150.3910.0880.0820.24950.4730.5362BC Z Z Z j j j ︒=+=+++=+=∠ 520.270.640.0880.820.358 1.46 1.576AB Z Z Z j j j ︒=+=+++=+=∠ 4564530.5362 1.5760.24950.4730.358 1.460.1319
Z Z Z Z Z j j Z ︒︒
︒
⨯∠⨯∠=++=++++∠- 0.6 1.93 6.21573 3.78 4.8351.6j j ︒
︒
=++∠=-=∠-
4374350.53620.13190.24950.4730.0420.123 1.576
Z Z Z Z Z j j Z ︒︒
︒
⨯∠⨯∠-=++=+-++∠
0.20.60.046330.1750.640.6674.7j ︒︒=++∠-=+=∠
3583540.1319 1.5760.0420.1230.358 1.460.5362Z Z Z Z Z j j Z ︒︒
︒⨯∠-⨯∠=++=-++++
∠ 0.32 1.590.3750.29 1.96 1.9881.6j j ︒︒=++∠-=+=∠
图3-46 等值电路图
9685(15%)()BC T Z Z Z Z X =+
0.07567.56 4.8351.6 1.9881.60.7
0.69670.02850.0693 3.780.29 1.960.7
j j j ︒︒︒∠⨯∠-∠⨯=+=∠++-++
07
90.6674.70.69670.34710.11032
0.1750.640.270.63
Z Z Z j j ︒︒
︒∠⨯∠∴===∠=++++
0.07666.70.6318.40.270.630.6967j ︒︒︒=∠+∠=+=∠
10Z Z >
'0max 1033
3869.57246120.3820.34
B E I I A Z Z =
=⨯=++⨯
分支系数：76
79600.4515%BC
Z Z C Z Z Z Z =
⋅=++
7、K7点短路计算 系统正序等值电路图
图3-47 等值电路图
经化解得：
图3-48 等值电路图
12()//()0.848//0.8480.424GA T GA T Z X X X X j j j =++==4
()//(0.10.24)//(0.090.2)0.12660.0490.11AC BC AB Z Z Z Z j j j =+=++=∠=+2 5// 1.51T GB GB Z X X X j =+=3
所以正序阻抗：
1423()//0.39860.0270.389Z Z Z Z j =+=∠=+ 系统零序等值电路图
图3-49 等值电路图
经化解得：
图3-50 等值电路图
001003
. 1.05 1.65 1.9657.5BC AC
BC AC T Z Z Z Z Z j X ︒=++
=-=∠ 03
2030.0.531 1.1362BC T BC T AC Z X Z Z X j Z ︒=++=+=∠
303030.0.440.470.6447T AC
AC T BC
X Z Z Z X j Z ︒=++
=+=∠
再化解得：
图3-51 等值电路图
452//0.20.460.523T Z X Z j ︒==+=∠ 531//0.210.060.2316T Z Z X j ︒==+=∠
图3-52 等值电路图
615//0.220.460.5164.5AB Z Z Z Z j ︒=+=+=∠ 所以：
046//0.2641.5Z Z Z ︒==∠
分支系数：41
46100.45AB
Z Z C Z Z Z Z =
⋅=++
8、K8点短路计算 正序等值电路图：
图3-53 等值电路图
图3-54 等值电路图
'115%0.040.090.0090.02250.0490.11250.1266.5AC BC Z Z Z j j j ︒=+=+++=+=∠
图3-55 等值电路图
'1'185%0.1266.50.146885%0.0490.11250.0510.12750.090.2
BC BC AB Z Z Z Z Z Z j j j ︒︒
⨯∠⨯∠==
+++++++2 0.1266.50.14680.03567.90.0130.0320.4866.6
j ︒︒
︒︒
∠⨯∠==∠=+∠ '10.1266.50.2265.80.05565.70.0230.050.4866.60.4866.6
AB Z Z Z j ︒︒
︒︒︒
⨯∠⨯∠===∠=+∠∠3
85%0.14680.2265.80.06467.20.0250.0590.4866.60.4866.6
BC AB Z Z Z j ︒︒︒
︒︒
⨯∠⨯∠===∠=+∠∠4 1(0.425)(1.515)Z Z Z Z ∴=+++342
0.45 6.4 1.54 2.20.0130.0320.4480.05 1.540.059
0.45 6.4 1.54 2.20.0130.032
2 3.10.3465 5.50.0130.0320.360.0650.36610.2j j j j j j ︒︒︒︒︒
︒︒
∠⨯∠=+++++∠⨯∠=++∠=∠++=+=∠
1'
0max 0133
3869.573459.8220.1940.366
B Z Z E I I A
Z Z >∴=
=⨯=+⨯+0
系统零序等值电路图
图3-56 等值电路图
图3-57 等值电路图
51510.70.69670.270.640.330.7
T AB AB T T X Z Z Z X X j ︒
⨯∠==
+++++
0.70.69670.2844.80.1980.1971.722.2
j ︒︒
︒
⨯∠==∠=+∠ 120.69670.330.13444.80.0950.0941.722.2 1.722.2AB T Z X Z j ︒︒
︒︒
∠⨯===∠=+∠∠ 5130.70.33
0.13622.20.1260.051.722.2 1.722.2
T T X X Z j ︒︒︒
⨯=
==∠-=-∠∠
图3-58 等值电路图
化简为：
图3-59 等值电路图
4185%0.1980.1970.16150.391BC Z Z Z j j =+=+++ 0.360.590.6958.6j ︒=+=∠
520.0950.0940.120.270.2150.3640.4259.4AC Z Z Z j j j ︒=+=+++=+=∠ 4564530.6958.60.4259.4
0.360.590.2150.3640.13622.2
Z Z Z Z Z j j Z ︒︒
⨯∠⨯∠=++=++++∠- 0.580.95 2.13140 1.05 2.32 2.55144j j ︒︒=++∠=-+=∠
4374350.6958.60.13622.20.1260.050.360.590.4259.4
Z Z Z Z Z j j Z ︒︒
︒
⨯∠⨯∠-=++=+-++∠ 0.223230.4860.540.690.530.8737.5j j ︒︒=∠-++=+=∠
3583540.13622.20.4259.40.1260.050.2150.3640.6958.6Z Z Z Z Z j j Z ︒︒
︒
⨯∠-⨯∠=++=-+++
∠ 0.3410.3140.08321.40.420.280.533.7j j ︒︒=++∠-=+=∠
6830.07567.56 2.551140.533.70.33
(15%//)(//)0.02850.069( 1.05) 2.320.420.280.33
BC T Z Z Z Z X j j j ︒︒︒∠⨯∠∠⨯=+=+
++-+++9 0.07567.56 2.551140.533.70.330.07469.560.213.22.581120.820.5
︒︒︒︒︒︒︒
∠⨯∠∠⨯=+=∠+∠∠∠ 0.220.120.2528.26j ︒=+=∠
790.8737.50.2528.60.8737.50.2528.6//0.19430.60.690.530.220.12 1.1235.5Z Z Z j j ︒︒︒︒︒
︒
∠⨯∠∠⨯∠∴====∠+++∠0 分支系数：76
79600.43BC
Z Z C Z Z Z Z =⋅=++
第四章电网相间保护配置及整定计算
相间距离保护简介
距离保护的灵敏度和保护区不受系统运行方式和短路类型的影响，而且能满足选择性的要求。

距离保护原理
距离保护就是反应故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。

即当短路点近时动作时限短；短路点远时动作时限长。

以此保证动作的选择性。

因为线路距离与其阻抗成正比，所以在实际保护中是通过测量阻抗来反映距离远近的，故又称“阻抗保护”。

距离保护的特点
1、距离保护是以反映从故障点到保护安装处之间阻抗大小（距离大小）的阻抗继电器为主要元件（测量元件），动作时间具有阶梯性的相间保护装置。

当故障点至保护安装处之间的实际阻抗大于整定值时，表示故障点在保护区之外，保护不动作；相反若小于整定值时，表示故障点在保护区内，保护动作。

当再配以方向元件（方向特性）及时间元件，即组成了具有阶梯特性的距离保护装置。

2、距离保护一般装设三段，必要时也可采用四段。

其中第I段可以保护全线路的80%～85%，～（保护装置的固有动作时间），前者为晶体管保护的动作时间，后者为机电型保护的动作时间。

第II段按阶梯性与相邻保护相配合，～，通常能够灵敏而较快速地切除全线路范围内的故障。

由I、II 段构成线路的主要保护。

第III（IV）段，其动作时间一般在2s以上，作为后备保护段。

3、距离保护主要反映阻抗值，一般说来其灵敏度较高，受电力系统运行方式变化的影响较小，运行中躲开负荷电流的能力强。

在本线路故障时，装置第I段的性能基本上不受电力系统运行方式变化的影响（只要流过装置的故障电流不小于阻抗元件允许的精确工作电流）。

当故障点在相邻线路上
时，由于可能有助增作用，对于地II 、III 段，保护的实际动作区可能随运行方式的变化而有所变化，但一般情况下，均能满足系统运行的要求。

4、保护性能受电力系统运行方式的影响较小，因而装置运行灵活、动作可靠、性能稳定。

特别是在保护定值整定计算和各级保护段相互配合上较为简单灵活。

助增系数的计算原则
（1）对于辐射状结构电网的线路保护配合时，其助增系数与故障点之位置无关。

计算时故障点可取在线路的末端，主电源侧采取大运行方式，分支电源采用小运行方式。

（2）环形电力网中线路保护间助增系数的计算应按流过故障线的短路电流与流过保护线的短路电流比值求取。

（3）单回线路对双回线路的保护配合时应按双回线路并行运行的方式下求取；
（4）双回线路对单回线路配合时，按双回线路单回运行的方式下考虑；应该指出，上述原则无论对于辐射状电网内，还是环形电网内的双回线与单回线间的助增系数的计算都是适用的。

距离保护整定计算
线路AB 的整定计算
1、保护1的距离保护整定计算 （1）距离保护Ⅰ段整定计算：
.10.85(
11.928)10.223.825.8666.96()I I OP rel AB Z K Z j j ︒==⨯+=+=∠Ω .10()I op t s =
（2）距离保护Ⅱ段整定计算
情况1：保护1的Ⅱ段与相邻线路BC 保护3的Ⅰ段相配合，即躲过下
一线路保护Ⅰ段末端短路。

如图所示：
图4-1 等值电路图
化简为：
图4-2 等值电路图
min 1.51
1 1.45 1.520.45b AB
k Z =÷
=++
.1min .3()0.8(11.928 1.45(8.520))49.766.5()
II II I OP rel AB b OP Z K Z K Z j j ︒
=+=⨯++⨯+=∠Ω 灵敏系数校验：
.149.7 1.6 1.330.4
II II
OP sen
AB Z K
Z ===> 满足要求，所以.10.5()II op t s = 情况2：与相邻变压器纵差保护配合，即躲过线路末端变压器后短路 如图所示：
图4-3 等值电路图
图4-4 等值电路图
1112min 11125.560 1.8713.632
AC BC AB b BC AC Z Z Z I j k I Z Z j +++=
===++ .1min 5()0.8(11.928 1.8792.58)1508.58()
II II OP rel AB b T Z K Z K Z j j ︒
=+=⨯++⨯=∠Ω 为了确保选择性两种情况相比较取整定值小的，
即.149.766.5()
II OP Z ︒
=∠Ω （3）距离保护Ⅲ段整定计算
1）按躲过被保护线路最小负荷阻抗求取动作阻抗 已知,max L I =230A
线路灵敏角︒==Φ6717
.04
.0arctg
m 负荷阻抗角︒==Φ37)8.0(cos arc L
3.1
,max 0.93(0.911510)3
139.13()III N OP rel re ss L m L U Z
⨯⨯===Ω 2）与相邻线路距离保护第II 段的配合
'.1min .2op rel AC rel b op Z K Z K K Z III III III II =+
0.8513.0466.970.8125.2166.97︒︒=⨯∠+⨯⨯∠
31.2566.97()
︒=∠Ω
所以.1
31.2567()III OP Z ︒
=∠Ω 灵敏系数校验
.1
31.25() 2.4 1.513.04III
III OP sen
AB Z K Z ===>近 ，满足要求
.1
max 31.25
0.913.04121.73
III
op III sen AB b BC
Z K Z K Z =
=
=++⨯（远），不满足要求。