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1、【220KV輸電線路繼電保護(hù)】輸電線路繼電保護(hù)XX大學(xué) 課 程 設(shè) 計 課程名稱：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 設(shè)計題目：220KV輸電線路繼電保護(hù) 院 （部）： 電力學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 成 績： 指導(dǎo)教師： 日 期：2021年6月8日 6月21日 目錄 前言 2 第一章 緒論 3 1.1繼電保護(hù)的概論 3 1.2繼電保護(hù)的基本任務(wù) 3 1.3繼電保護(hù)的構(gòu)成 3 1.4課程設(shè)計的目標(biāo)及基本要求 4 第二章 220KV輸電線路保護(hù) 4 2.1 220KV線路保護(hù)概要 4 2.2縱聯(lián)保護(hù) 5 2.2.1縱聯(lián)方向保護(hù)原理 5 2.2.2縱聯(lián)保護(hù)通道 6 2.3

2、輸電線路參數(shù)的計算 6 第三章 輸電線路上TA、TV及中性點接地的選擇 7 3.1 輸電線路上T A、TV的選擇 7 3.2 變壓器中性點接地方式的選擇 8 第四章 相間距離保護(hù)整定計算 9 4.1 距離保護(hù)的基本概念 9 4.2距離保護(hù)的整定 9 4.3 距離保護(hù)的評價及應(yīng)用范圍 11 第五章 電力網(wǎng)零序繼電保護(hù)方式選擇與整定計算 11 5.1 零序電流保護(hù)的特點 11 5.2 接地短路計算的運行方式選擇 12 5.3 最大分支系數(shù)的運行方式和短路點位置的選擇 12 5.4 電力網(wǎng)零序繼電保護(hù)的整定計算 12 5.5 零序電流保護(hù)的評價及使用范圍 14 心得體會 15 參考文獻(xiàn) 16 前言

3、繼電保護(hù)伴隨著電力系統(tǒng)而生，繼電保護(hù)原理及繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用，是電力系統(tǒng)實用技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用繁雜廣泛，隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，繼電保護(hù)在更新自身技術(shù)的基礎(chǔ)上與現(xiàn)代的微機(jī)、通信技術(shù)相結(jié)合，使繼電保護(hù)系統(tǒng)日趨先進(jìn)。無論是繼電保護(hù)裝置還是繼電保護(hù)系統(tǒng)，都蘊(yùn)含著嚴(yán)謹(jǐn)而又富有創(chuàng)興的科學(xué)哲理，同時也折射出現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的光芒?？梢哉f繼電保護(hù)是一門藝術(shù)。 由于電力系統(tǒng)是一個整體，電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用是同時實現(xiàn)的，各設(shè)備之間都有電或磁的聯(lián)系。因此，當(dāng)某一設(shè)備或線路發(fā)生短路故障時，在瞬間就會影響到整個電力系統(tǒng)的其它部分，為此要求切除故障設(shè)備或輸電線路的時間必須很短，通常切除故障的時間小到

4、十分之幾秒到百分之幾秒。只有借助于裝設(shè)在每個電氣設(shè)備或線路上的自動裝置，即繼電保護(hù)，才能實現(xiàn)。 本文研究的是關(guān)于220KV電網(wǎng)繼電保護(hù)。通過本次設(shè)計掌握和鞏固電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的相關(guān)專業(yè)理論知識，熟悉電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計步驟和設(shè)計技能，根據(jù)技術(shù)規(guī)范，選擇和論證繼電保護(hù)的配置選型的正確性并培養(yǎng)自己在實踐工程中的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和獨立工作能力。 第一章 緒論 1.1繼電保護(hù)的概論 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)泛指繼電保護(hù)技術(shù)和由各種繼電保護(hù)裝置構(gòu)成的繼電保護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)裝置可定義為在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時，動作于斷路器跳閘或發(fā)出告警信號的一種安全自動裝置。 1.2繼電保護(hù)的基本任務(wù) （1）切除

5、故元件 自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運行。 （2）反映不正常運行狀態(tài) 反映電氣元件的不正常工作狀態(tài)，并根據(jù)運行維護(hù)的條件而動作，發(fā)出信號或跳閘，此時一般不要求迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。 1.3繼電保護(hù)的構(gòu)成 繼電保護(hù)裝置可視為由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分等組成，如圖1-1所示，各部分功能如下: （1）測量部分 測量部分是測量從被保護(hù)對象輸入的有關(guān)電氣量，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動的部件。 （2）邏輯

6、部分 邏輯部分是根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的布爾邏輯及時序邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出信號，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行部分的部件。 （3）執(zhí)行部分 執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分傳送的信號，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的對外操作的任務(wù)的部件。如檢測到故障時，發(fā)出動作信號驅(qū)動斷路器跳閘；在不正常運行時發(fā)出告警信號；在正常運行時，不產(chǎn)生動作信號。 1.4課程設(shè)計的目標(biāo)及基本要求 1.根據(jù)所給工況，結(jié)合教材內(nèi)容，搜集相關(guān)技術(shù)資料，查閱文獻(xiàn)，進(jìn)行設(shè)計。 2.保護(hù)配置、保護(hù)整定計算及校驗過程要詳細(xì)、完備 3.撰寫完整的課程設(shè)計報告。 第二章

7、220KV輸電線路保護(hù) 2.1 220KV線路保護(hù)概要 （1）220KV電網(wǎng)作為主要的輸電網(wǎng)絡(luò)，其線路聯(lián)系密切，如果故障切除慢會影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此220KV線路保護(hù)應(yīng)按“加強(qiáng)主保護(hù)、簡化后被保護(hù)”的基本原則配置和整定。 （2）220KV線路的后備保護(hù)采用近后備方式，兩套全線速動保護(hù)可以互為近后備保護(hù)。 （3）一般情況下，220KV線路應(yīng)裝設(shè)兩套全線速動保護(hù)，在旁路斷路器代線路斷路器運行時，至少應(yīng)保留一套全線速動保護(hù)運行。 （4）具有全線速動保護(hù)的線路，其主保護(hù)的整組動作時間應(yīng)為：對近端故障：20ms;對遠(yuǎn)端故障: 30ms(不包括通道傳輸時間)。 2.2縱聯(lián)保護(hù) 在高壓輸電線路上，為了保證

8、電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，需要配置全線速動保護(hù)，即要求繼電保護(hù)無時限（小于100ms）地切除線路上任一點發(fā)生的各種類型故障。全線速動保護(hù)一般指的是縱聯(lián)保護(hù)。 縱聯(lián)保護(hù)從原理上即可以區(qū)分內(nèi)外故障，而不需要保護(hù)整定值的配合，因此又稱縱聯(lián)保護(hù)具有“絕對選擇性”。同時應(yīng)該注意縱聯(lián)保護(hù)不反應(yīng)于本線路以外的故障，不能用于相鄰元件后備保護(hù)；由于采用雙側(cè)測量原理，縱聯(lián)保護(hù)必須兩側(cè)同時投入，不能單側(cè)工作。 2.2.1縱聯(lián)方向保護(hù)原理 a)正常運行或外部故障 b)內(nèi)部故障 2.2.2縱聯(lián)保護(hù)通道 （1）引導(dǎo)線 導(dǎo)引線通道就是用二次電纜將線路兩側(cè)保護(hù)的電流回路聯(lián)系起來，主要問題是引導(dǎo)線通道長度與輸電線路相當(dāng)，敷設(shè)困難；

9、通道發(fā)生斷線、短路時會導(dǎo)致保護(hù)誤動，運行中檢測、維護(hù)通道困難；導(dǎo)引線較長時電流互感器二次阻抗過大導(dǎo)致誤差增大。 （2）載波通道 載波通道是利用電力線路、結(jié)合加工設(shè)備、收發(fā)信機(jī)構(gòu)成的一種有線通信通道，以載波通道構(gòu)成的線路縱聯(lián)保護(hù)也稱為高頻保護(hù)。 2.3 輸電線路參數(shù)的計算 (1) 輸電線路參數(shù)計算公式 線路零序阻抗為: Z0 = 3Z1 負(fù)序阻抗為: Z2 = Z1 線路阻抗有名值的計算： 正、負(fù)序阻抗: Z1 = Z2 = (+j)L 零序阻抗: Z0 = 3Z1 線路阻抗標(biāo)幺值的計算： 正、負(fù)序阻抗: Z1* = Z2* =（+j)L 零序阻抗: Z0* = 3Z1* 第三章 輸電線路上TA

10、、TV及中性點接地的選擇 3.1 輸電線路上T A、TV的選擇 （1）TA的簡介 電流互感器主要作用是以合理的準(zhǔn)確度，將大電流（一次電流）按電流比（即變比）變換為小電流（二次電流），供繼電保護(hù)裝置及其他測量裝置使用，以保證設(shè)備及人身的安全。 電流互感器的一次額定電流，應(yīng)大于一次設(shè)備的最大負(fù)荷電流。220KV及以上電壓等級電網(wǎng)用電流互感器多選擇二次額定電流為A。 電流比的表示方法為： 式中一次額定電流（A） 二次額定電流（A） 額定工況下的輸出容量為： () TA的配置原則 型號：電流互感器的型號應(yīng)根據(jù)作用環(huán)境條件與產(chǎn)品情況選擇。 一次電壓：Ug=Un Ug電流互感器安裝處一次回路工作電壓; U

11、n電流互感器的額定電壓. 一次回路電流：I1nIgmax Igmax電流互感器安裝處一次回路最大電流; I1n電流互感器一次側(cè)額定電流. 準(zhǔn)確等級：用于保護(hù)裝置為0.5級，用于儀表可適當(dāng)提高。 二次負(fù)荷：S2Sn S2電流互感器二次負(fù)荷; Sn電流互感器額定負(fù)荷. 輸電線路上CT的選擇： 根據(jù)最大極限電流來選擇。 (3) TV的配置原則 型式：電壓互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用條件選擇，在需要檢查與監(jiān)視一次回路單相接地時，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有三繞組的單相互感器組。 一次電壓的波動范圍：1.1UnU10.9Un 二次電壓：100V 準(zhǔn)確等級：電壓互感器應(yīng)在哪一準(zhǔn)確度等級下工作，需根據(jù)接入的測

12、量儀 表。繼電器與自動裝置及設(shè)備對準(zhǔn)確等級的要求來確定。 二次負(fù)荷：S2Sn 3.2 變壓器中性點接地方式的選擇 通常，變壓器中性接地位置和數(shù)目按如下兩個原則考慮：一是使零序電流保護(hù)裝置在系統(tǒng)的各種運行方式下保護(hù)范圍基本保持不變，且具有足夠的靈敏度和可靠性；二是不使變壓器承受危險的過電壓。為此，應(yīng)使變壓器中性點接地數(shù)目和位置盡可能保持不變。 （1）中性點直接接地運行變壓器零序電流保護(hù)原理圖： 第四章 相間距離保護(hù)整定計算 4.1 距離保護(hù)的基本概念 對一個被保護(hù)元件，在其一端裝設(shè)的保護(hù)，如能測量出故障點至保護(hù)安裝處的距離并于保護(hù)范圍對應(yīng)的距離比較，即可判斷出故障點位置從而決定其行為。這種方式顯

13、然不受運行方式和接線的影響，這樣構(gòu)成的保護(hù)就是距離保護(hù)。 (2) 距離保護(hù)的基本特性和特點 距離保護(hù)是以反映從故障點到保護(hù)安裝處之間阻抗大小（距離大?。┑淖杩估^電器為主要元件（測量元件），動作時間具有階梯性的相間保護(hù)裝置。 距離保護(hù)可以應(yīng)用在任何結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運行方式多變的電力系統(tǒng)中，能有選擇性的、較快的切除相間故障。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行方式多變，采用一般的電流、電壓保護(hù)不能滿足運行要求時， 則應(yīng)考慮采用距離保護(hù)裝置。 4.2距離保護(hù)的整定 (1) 相間距離保護(hù)第段的整定 1）相間距離保護(hù)第段的整定值： ：工段可靠系數(shù)，一般取0.80.85 2）相間距離保護(hù)第段的靈敏度用保護(hù)范圍表示，即為被保護(hù)線

14、路全長的85%。 3）相間距離保護(hù)第段的動作時間 （S） (2) 相間距離保護(hù)II段的整定 1）P1的段整定阻抗為 2）相間距離保護(hù)第段的靈敏度校驗： 3）相間距離保護(hù)第段的動作時間為： =0.5（S） (3) 相間距離保護(hù)III段的整定 1）躲過被保護(hù)線路的最小負(fù)荷阻抗： 最小負(fù)荷阻抗計算： 當(dāng)采用方向阻抗元件時，整定阻抗為： 2）相間距離保護(hù)第段靈敏度校驗： 當(dāng)作近后備時 當(dāng)作遠(yuǎn)后備時 3）相間距離保護(hù)第段動作時間為： 3（S） 4.3 距離保護(hù)的評價及應(yīng)用范圍 根據(jù)距離保護(hù)的工作原理，它可以在多電源復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中保證有選擇性地動作。其它各段受系統(tǒng)運行方式變化的影響也較小，同時保護(hù)范圍也可以不

15、受短路種類的影響，因而保護(hù)范圍比較穩(wěn)定，且動作時限也比較固定而較短。 雖然距離保護(hù)仍存在一些缺點，但是，由于它在任何形式的網(wǎng)絡(luò)均能保證有選擇性的動作。因此，廣泛地以內(nèi)功用在35KV及以上電壓的電網(wǎng)中。對于不要求全線速動保護(hù)的高壓線路，距離保護(hù)則可作為線路的主保護(hù)。 第五章 電力網(wǎng)零序繼電保護(hù)方式選擇與整定計算 5.1 零序電流保護(hù)的特點 中性點直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地短路，將產(chǎn)生很大的零序電流分 量，另一方面，零序電流保護(hù)仍有電流保護(hù)的某些弱點，即它受電力系統(tǒng)運行方式變化的影響較大，靈敏度將因此降低；特別是在短距離的線路上以及復(fù)雜的環(huán)網(wǎng)中，由于速動段的保護(hù)范圍太小，甚至沒有保護(hù)范圍，致使零序電流

16、保護(hù)各段的性能嚴(yán)重惡化，使保護(hù)動作時間很長，靈敏度很低。 5.2 接地短路計算的運行方式選擇 計算零序電流大小和分布的運行方式選擇，是零序電流保護(hù)整定計算的第一步。選擇運行方式就是考慮零序電流保護(hù)所能適應(yīng)的發(fā)電機(jī)、變壓器以及線路變化大小的問題?？偟脑瓌t，不論發(fā)電廠或是變電所，首先是按變壓器設(shè)備的絕緣要求來確定中性點是否接地；其次是以保持對該母線的零序電抗在運行中變化最小為出發(fā)點來考慮。當(dāng)變壓器臺數(shù)較多時，也可采取幾臺變壓器組合的方法，使零序電抗變化最小。 5.3 最大分支系數(shù)的運行方式和短路點位置的選擇 （1） 輻射形電網(wǎng)中線路保護(hù)的分之系數(shù)與短路的位置無關(guān)。 （2） 環(huán)狀電網(wǎng)中線路的分支系數(shù)

17、隨短路點的移遠(yuǎn)而逐漸減小 。但實際上整定需要最大分支系數(shù)，故還是選擇開環(huán)運行方式。 （3） 環(huán)外線路對環(huán)內(nèi)線路的分支系數(shù)也與短路點有關(guān)，隨著短路點的移遠(yuǎn)，分支系數(shù)逐漸增大，可以增加到很大很大，但具體整定并不是選一個最大值，而應(yīng)按實際整定配合點的分支系數(shù)計算。 5.4 電力網(wǎng)零序繼電保護(hù)的整定計算 (1) 零序電流保護(hù)I段的整定 1）按躲開本線路末端接地短路的最大零序電流整定，即： ：可靠系數(shù)，一般取1.21.3 2）靈敏度的校驗：保護(hù)15%處短路時流過保護(hù)的最小零序電流值應(yīng)大于整定值即最小保護(hù)范圍要求不小于本保護(hù)線長度的15% 3）整定的動作延時為0 S。 (2) 零序電流保護(hù)段的整定 1）整

18、定值：與相鄰下一線路的零序第段配合： 2）靈敏度的校驗：按被保護(hù)線路末端接地故障時流過保護(hù)的最小3倍零序電流3I0，min來校驗，即 3）動作時間：1.0 S (3) 1QF零序電流保護(hù)段的整定 1）躲過下一級線路末端短路時可能出現(xiàn)的最大不平衡電流Iunb，max，即 Iunb，max= 式中： 非周期分量系數(shù)，取1.1； 電流互感器的同型系數(shù)，取0.5； 電流互感器的10%誤差，取0.1； 本級線路末端三相短路的最大短路電流。 2）靈敏度校驗： 當(dāng)作近后備保護(hù)時： 當(dāng)作遠(yuǎn)后備保護(hù)時： 3）動作時間：1.5S 5.5 零序電流保護(hù)的評價及使用范圍 接地電流系統(tǒng)中，采用零序電流保護(hù)和零序方向電流

19、保護(hù)與采用三相完全星形接線的電流保護(hù)和方向電流保護(hù)來防御接地短路相比較，前者具有較突出的優(yōu)點： (1) 靈敏度高 (2) 延時小 (3) 在保護(hù)安裝處正向出口短路時，零序功率方向元件沒有電壓死區(qū)，而相間短路保護(hù)功率方向元件有電壓死區(qū)。 (4) 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生如振蕩、短時過負(fù)荷等不正常運行情況時，零序電流保護(hù)不誤動作。 (5) 在電網(wǎng)變壓器中性點接地的數(shù)目和位置不變的條件下，當(dāng)系統(tǒng)運行方式變化時，零序電流變化較小。 (6) 采用了零序電流保護(hù)后，相間短路的電流保護(hù)就可以采用兩相星形接線方式，并可和零序電流保護(hù)合用一組電流互感器，又能滿足技術(shù)要求，而且接線也簡單。 心得體會 本次的課程設(shè)計終于在兩周之

20、內(nèi)完成，在老師們精心的指導(dǎo)下，同過圖書館、上網(wǎng)查資料等途徑，最終才有了現(xiàn)在的成果。為此，老師們付出了辛勤的汗水為我們指導(dǎo)，審核。所以，在此向老師由衷的致謝！ 本次的課程設(shè)計主要以220KV輸電線路繼電保護(hù)為主，確定輸電線路上TA、TV變比的選擇及變壓器中性點接地的選擇。確定220KV輸電線路上的主保護(hù)和后備保護(hù)的選擇：主保護(hù)采用雙套縱聯(lián)保護(hù)實現(xiàn)保護(hù)雙重化，同時配以距離保護(hù)、零序電流保護(hù)，以“加強(qiáng)主保護(hù)、簡化后備保護(hù)”的基本原則配置和整定。通過本次的課程設(shè)計讓我學(xué)會了如何做課程設(shè)計和對其它軟件的熟練度，為以后的畢業(yè)設(shè)計打下了更堅實的基礎(chǔ)。掌握和鞏固了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的專業(yè)知識，提高了對設(shè)計技能的

21、能力。 雖然在設(shè)計的過程中遇到過許多困難，但虛心的向他人請教都能迎刃而解。但對于各種繼電保護(hù)適應(yīng)電力系統(tǒng)變化的能力都是有限的，因此繼電保護(hù)整定方案也不是一成不變的，加之本文在設(shè)計時由于時間倉促，設(shè)計者能力有限，難免有一些漏洞，希望各位老師指出錯誤，我將虛心地接受并加以改進(jìn)。 在次為這次課程設(shè)計而指導(dǎo)的老師們表示衷心的感謝，感謝老師們的付出與汗水，我將不會辜負(fù)老師們對我的期望。 參考文獻(xiàn) 1電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 韓笑 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2繼電保護(hù)原理 劉學(xué)軍 主編 中國電力出版社 3電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 郭光榮 主編 高等教育出版社 4電網(wǎng)微機(jī)保護(hù)測試技術(shù) 韓笑，向前，刑素娟主編 中國水利水電出版社 5電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計原理 呂繼紹 主編 水利電力出版社此資料由網(wǎng)絡(luò)收集而來，如有侵權(quán)請告知上傳者立即刪除。資料共分享，我們負(fù)責(zé)傳遞知識。