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。

对于平行线路的接地短路，宜装设零序电流横差动保护作为主保护；装设接于每一回线路的带方向或不带方向原件的多段式零序电流保护作为后备保护，作为远后备保护时，可按两线路零序电流之和，以提高灵敏度。

对于电缆线路或电缆与架空线路混合的线路，应装设过负荷保护。过负荷保护一般动作与信号，必要时可动作于跳闸。关于各种保护的整定计算方法可参阅相关资料。

第二节题目概况

选择图2-1系统220kV线路的继电保护方式并进行整定计算。图2-1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1509.29MV A，最小开机总容量为1007.79MV A。两种情况下各电源的开机容量如表2-2所示。各发电机、变压器容量和连接方式已在图2-1中示出。

第三节 系统中各元件的主要参数

计算系统各元件的参数标幺值时，取基准功率Sj=60MVA ，基准电压Uj=220kV ，基准电流Ij=Sj/3Uj=0.157kA ，基准电抗xj=Uj 2/Sj=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幺值参数见表2-2所列。

注：①表中括号内的数据为最小运行方式时的电抗标幺值。

②负序电抗按下列情况计算：对水电厂（W 、R ）的发电机，x 3=1.45x d /

,对系统（S 、N ）

的汽轮发电机，x 2=1.22x d //

。

计算举例：

（1）对R 水电厂，每台发电机和变压器的有关参数为：机组容量Se=77.5MVA ，额定电

压Ue=13.8kV ，功率因数cos Φ=0.84，正序电抗x d /

=0.3；变压器的额定变比n B =220/11.

折合到220kV 的基准值正序标幺电抗为

365.011

8.13*5.7760*3.011*220220*60*5.778.13*3.0S )n U (

/S U x x 2

2

2222j

2

B

j

e 2e

d 1

F ==== 负序标幺电抗为

529.0365.0*45.1x 1F ==

（2）对S 等值系统，最大容量Smax=476MV A ，最小容量Smin=300MV A ，等值正序电

抗x d //

=0.5，Ue=115kV ，n B =220/115。

折合到220kV 的基准值正序、负序标幺电抗为

122

.0x ,1.0300

60

*5.0x ,

077.0x 22.1x ,063.0476

60

*5.0x max .2.s max

.1.s min .1.s min .2.s min .1.s ======='''''''''''''''''''' 二、变压器的参数

变压器的参数如表2-3所列

计算举例：

（1）对A 变电站双绕组变压器，额定容量20MV A ，短路电压Uk=10.5%，额定变比n B =220/35.用基准值表示的标幺值电抗为:

315.0220

60

*20220*105.0x 2

2B == （2）对C 变电站的三绕组变压器，额定容量120MV A ，短路电压U kI-II%=17，U kI-III%=10.5，U kII-III%=6，额定变比220/115/5。

各侧绕组的电抗百分数为： x I %=（17+10.5-6）/2=10.75 x II %=（6+17-10.5）/2=6.25 x III %=（6+10.5-17）/2=0.25≈0 用基准值表示时的表幺电抗为： x I *=0.1075*60/120=0.054 x II *=0.0625*60/120=6.25 x III *=0

三、输电线路的参数

输电线路的参数如表2-4所列。 计算举例：

AB 线路长60km ，算得有关参数为：

（1）正（负）序电抗的有名值为x AB =0.41*60=24.6Ω，标幺值为x AB*=x AB /x j 。 表2-4 输电线路参数

1201Φ1=80°