继电保护原理课程设计报告

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，X

G1=15Ω、X

G2

=10Ω、X

G3

=10Ω,L

1

=L

2

=60 km、L

3

=40 km，L

B-C

=50 km ,

L C-D =30 km，L

D-E

=20 km，线路阻抗0.4Ω/km，===0.85，I

B-C.max

=300 A、

I

C-D.max =200A、I

D-CEmax

=150A，K

SS

=1.5 ，K

re

=0.85

G1

G2

G3

98

4

5

1

2

3

A B

C D

L1

L3

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。

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。

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。

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。

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，

Z

B-C

=·=0.4×50=20Ω, =·=0.4×30=12Ω，

=·=0.4×20=8Ω。

等效电路图：

G1 G2

A B

C D E

12Ω8Ω

1

2

3

4

5

8

9

20Ω

15Ω

10Ω

10Ω

24Ω

16Ω

图2 等效电路图

3.1保护的整定计算

(1 ) 距离保护Ⅰ段的整定值计算：

= (3-1) 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）：

=+） (3-2) 式中，

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 (3-3)

③动作延时：

= +

(3-4)

(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：

= (3-5) 式中，

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：

(3-7) 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。

②灵敏度校验

a．作为近后备时：

1.5 (3-8)

b．作为远后备时：

1.2 (3-9) 式中，为相邻线路的阻抗；