220KV线路继电保护毕业论文设计.docx
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220KV线路继电保护毕业论文设计
.
[摘要]I
AbstractII
第一章保护的配置各保护的功能说明1
1.1保护的配置1
1.2各保护的功能说明2
第二章运行方式的选择错误!
未定义书签。
2.1运行方式的选择错误!
未定义书签。
2.2本次设计的具体运行方式的选择错误!
未定义书签。
第三章全网络正、负、零序网络4
第四章电网各个元件参数计算及负荷电流计算5
4.1基准值选择5
4.2输电线路等值电抗计算5
4.3变压器等值电抗计算5
4.4发电机等值电抗计算6
4.5最大负荷电流计算6
第五章继电保护距离保护的整定计算和校验7
5.1断路器1QF距离保护的整定计算和校验7
5.2断路器2QF距离保护的整定计算和校验8
5.3断路器3QF距离保护的整定计算和校验8
5.4断路器4QF距离保护的整定计算和校验9
5.5断路器5QF距离保护的整定计算和校验10
第六章继电保护零序电流保护的整定计算和校验11
6.1零序短路电流的计算11
6.2断路器3QF零序电流保护的整定计算和校验11
6.3断路器4QF零序电流保护的整定计算和校验12
6.4断路器2QF零序电流保护的整定计算和校验13
6.5断路器1QF零序电流保护的整定计算和校验13
第七章双回线横差保护整定16
第八章保护的综合评价19
第九章微机型继电保护装置20
致谢错误!
未定义书签。
参考文献错误!
未定义书签。
'.
.
220kV双回线路继电保护设计
[摘要]
本设计以220kV双回线路继电保护为课题，配置了双回及单回路线路运行中的主保护及后备保护。
针对最大与最小运行方式作出等效电路网络，进行了双回线横差保护及单回线距
离保护和零序保护的整定计算。
最后，根据220kv线路继电保护的设计规范要求，选择了相应的微机型继电保护装置。
[关键词]继电保护、最大运行方式、距离保护、220kV线路继电保护
'.
.
Abstract
Thedesignof220kVdoublecircuitlinerelayasthesubject,theconfigurationofthedoublecircuitandsinglecircuitlinesrunninginthemainprotectionandbackupprotection.Madeforthemaximumandminimumoperatingmodeequivalentcircuitnetworkfordistanceprotectionofdouble-looptransversedifferentialprotectionandsinglelineandzero-sequenceprotectionsettingcalculation.Finally,accordingtothedesignspecificationsofthe220kvlinerelay,selectthecorrespondingmicroprocessor-basedprotectiondevice.
[Keywords]relay,operationmode,distanceprotection,220kVlinerelay.
'.
.
第一章保护的配置各保护的功能说明
1.1保护的配置
电能是一种特殊的商品,为了远距离传送,需要提高电压,实施高压输电,为了分配和使
用,需要降低电压,实施低压配电,供电和用电。
发电----输电----配电----用电构成了一个有机系统。
通常把由各种类型的发电厂,输电设施以及用电设备组成的电能生产与消费系统
称为电力系统。
电力系统在运行中,各种电气设备可能出现故障和不正常运行状态。
不正常
运行状态是指电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏,但是没有发生故障的运行状态,如:
过负荷,过电压,频率降低,系统振荡等。
故障主要包括各种类型的短路和断线,如:
三相短路,
两相短路,两相接地短路,单相接地短路,单相断线和两相断线等。
其中最常见且最危险的是
各种类型的短路,电力系统的短路故障会产生如下后果:
（1）故障点的电弧使故障设备损坏；
（2）比正常工作电流大许多的短路电流产生热效应和电动力效应,使故障回路中的设备
遭到破坏；
（3）部分电力系统的电压大幅度下降,使用户的正常工作遭到破坏,影响企业的经济效益和人们的正常生活；
（4）破坏电力系统运行的稳定性,引起系统振荡,甚至使电力系统瓦解,造成大面积停电的恶性循环；
故障或不正常运行状态若不及时正确处理,都可能引发事故。
为了及时正确处理故障和不正常运行状态,避免事故发生,就产生了继电保护,它是一种重要的反事故措施。
继电保护
包括继电保护技术和继电保护装置,且继电保护装置是完成继电保护功能的核心,它是能反
应电力系统中电气元件发生故障和不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一
种自动装置。
继电保护的任务是:
（1）当电力系统中某电气元件发生故障时,能自动,迅速,有选择地将故障元件从电力系统中切除,避免故障元件继续遭到破坏,使非故障元件迅速恢复正常运行。
（2）当电力系统中某电气元件出现不正常运行状态时,能及时反应并根据运行维护的条件发出信号或跳闸。
原则上说：
只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别），
即可形成某种判据，从而构成某种原理的保护，且差别越明显，保护性能越好。
继电保护装置的组成：
被测物理量－－→测量－－→逻辑－－→执行－－→跳闸或信号
↑
整定值
测量元件：
其作用是测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流，电压，阻抗，功
'.
.
率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出逻辑信号，从而判断保护是否该起动。
逻辑元件：
其作用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，使保护装置按一定逻辑关系工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。
执行元件：
其作用是根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。
如：
故障时跳闸，不正常运行时发信号，正常运行时不动作等。
1.2各保护的功能说明
AB线：
高频闭锁距离保护、相差高频保护、三段式距离保护、三段式零序保护。
BC线：
双线：
横差保护（c采用三段式接地，可同时反映相间及接地故障）。
单线：
三段式距离保护、三段式零序保护、高频闭锁距离保护。
CD线：
高频闭锁距离保护、两段式距离保护、零序过电流保护。
高频闭锁距离保护是以线路上装有方向性的距离保护装置作为基本保护,增加相应的
发信与收信设备,通过通道构成纵联距离保护。
差动保护主要用于电力变压器的保护。
其原理是监视保护设备两个不同监测点电流的
变化，从而发现被监测对象有无异常，当异常值到达整定值，即动作断路器，将设备从系
统中切除，防止事故扩大。
差动保护有纵差和横差两种。
接地距离保护：
是保护线路或元件接地短路的保护，一般分四段式。
保护范围：
本线
路或元件并做下一级的后备。
相间距离保护：
是保护线路或元件相间短路的保护，一般分三段式。
保护范围：
本线
路或元件并做下一级的后备。
高频闭锁距离保护特点是:
1、能足够灵敏和快速地反应各种对称与不对称故障；2、仍保
持后备保护的功能；3、电压二次回路断线时保护将会误动,需采取断线闭锁措施,使保护退
出运行。
4、不是独立的保护装置,当距离保护停用或出现故障、异常需停用时,该保护要退
出运行。
变压器横差保护--用于两台并联运行的变压器（各项技术参数相同）。
差动继电器安装于各台变压器（一般安装于高压侧），根据功率输出相等的原则，监测两台变压器的运行状况。
变压器纵差保护--差动继电器安装于变压器的高低、压侧（或组合继电器的线分别接高、
低压侧的保护CT回路），根据输入、输出功率相等原理（要修正空载损失），监测变压器运行状况。
一旦两侧被监测数据异常达到整定值，即保护装置即动作开关，将变压器从系统切除。
'.
.
图2-1220kV区域电网主接线图
220kV区域电网主接线图如附图所示，发电机和变压器参数如下：
一、发电机（X1=X2）
发电厂
台数
型
号
容量（MW）
Ue（kV）
cosφ
〃
Xd％
A厂
2
AF—150—
150
13.8
0.85
21.78
60/12800
B厂
2
QFSS—200—2
200
15.75
0.85
18.26
C厂
4
QFSS—250—2
250
15.75
0.85
17.47
二、线路X=X=0.4Ω/kM，X=3X
线路阻抗角
75°,负荷阻抗角30°
1
2
0
1,
三、变压器（X1=X2）
U%
厂
台
容量
k
型
号
Ue（kV）
站
数
（MVA）
Ⅱ—
Ⅰ—Ⅱ
Ⅰ—Ⅲ
Ⅲ
SSPL
—
A厂
2
1
180
242±2.5%/15.75
12.2
180000/220
B厂
2
SFPSL
—
240
242±2×2.5%/15
13.4
240000/220
C厂
4
SFP
—
300
242±2×2.5%/15
14.8
300000/220
D站
2
SFPSL
—
120
242±2
×
23.27.46
120000/220
2.5%/121/11
14
'.
.
第三章全网络正、负、零序网络
图3-1正序网络
图3-2负序网络
图3-3零序网络
'.
.
第四章电网各个元件参数计算及负荷电流计算
4.1基准值选择
基准功率：
SB=1000MV·A，基准电压：
VB=230kV。
基准电流：
IB=SB/1.732VB=1000×103/1.732
×230=2.51kA；基准电抗：
ZB=VB/1.732IB=230×103/1.732×2510=52.9Ω；电压标幺值：
E=E
（2）=1.05
4.2输电线路等值电抗计算
（1）线路AB等值电抗计算
正序以及负序电抗：
XAB=X1LAB=54×0.4
75
=21.675
X
=X/X
B
=21.6
75/52.9=0.408
75
AB*
AB1
零序电抗：
X=XL=3XL=3×21.6
75
=64.8
75
AB0AB
1AB
X
=X/Z=3×0.408
75=1.224
75
AB*
AS20
B
（2）双回线路BC线每回等值电抗计算
正序以及负序电抗：
XBC=X1LBC=0.4
XBC*=XBC/ZB=34.4/52.9=0.65
零序电抗：
XBC0=X0LBC=3XBC=103.2
75×86=34.475
75
75
XAB0*=3XAB*=1.9575
（3）线路CD等值电抗计算
正序以及负序电抗：
XCD=X1LCD=0.475×54=1875
XCD*=XCD/ZB=18/52.9=0.3475
零序电抗：
XAC0=3XAC=5475
XAC0*=3XAC*=1.0275
4.3变压器等值电抗计算
（1）A电厂变压器1A、2A等值电抗计算
UK（%）UN
2
XT
100SN
2
3
Ω
;XT1=XT2=（UK%/100）×（VN
×10/SN）≈35.668
X
=X
=X/Z=35.668/52.9=0.678
T1*
T2*
T1
B
（2）B电厂变压器
1B、2B等值电抗计算
2
Ω
XTB1=XTB2=（UK%/100）×（VN/SN）≈29.52
XTB1*=XTB2*=XTB1/ZB=29.52/52.9=0.558
（3）C电厂变压器1C、2C、3C、4C等值电抗计算
2
XTC1=XTC2=XTC3=XTC4=（UK%/100）×（VN/SN）≈26.08Ω
XTC1*=XTC2*=XTC3*=XTC4*=XTC1/ZB=0.493
（4）D变电所三相变压器1D、2D等值电抗计算
XTD1=XTC2=XTC3=XTC4=（UK1%/100）×（VN2/SN）≈65.54Ω
'.
.
XTD1=XTC2=XTC3=XTC4=（UK2%/100）×（VN2/SN）≈-7.67Ω
XTD1=XTC2=XTC3=XTC4=（UK3%/100）×（VN2/SN）≈36.71Ω
XTD11*=XTD21*=XTD11/ZB=1.239
XTD12*=XTD22*=XTD12/ZB=0.145
XTD13*=XTD23*=XTD13/ZB=0.694
4.4发电机等值电抗计算
（1）A厂发电机G1、G2电抗标幺值计算
XGA1*=XGA2*=（X%/100）SB/SG==（x%/100）1000/（150/0.85）=1.234
XGA1=1.234×52.9=65.28Ω
（2）B厂发电机G1、G2电抗标幺值计算
XGB1*=XGB2*=（X%/100）SB/SG=（x%/100）1000/（200/0.85）=0.776
XGB1=0.776×52.9=41.05Ω
（3）C厂发电机G1、G2、G3、G4电抗标幺值计算
XGC1*=XGC2*=XGC3*=XGC4*=（X%/100）SB/SG=（x%/100）1000/（250/0.85）=0.593XGC1=0.593×52.9=31.37Ω
4.5最大负荷电流计算
（1）AB线路最大负荷电流计算（拆算到220kV）
IAB·max=
PAB
200
1000
607A；取TA变比600/5。
3UNcos
3
220
。
cos30
（2）BC线路最大负荷电流计算
IBC·max=1
3
420
1000
637A；双线负荷电流：
263712741.27KA。
2
220
0.866
（3）CD线路最大负荷电流计算
ICD·max=
230
698A；
220
3
0.866
'.
.
第五章继电保护距离保护的整定计算和校验
5.1断路器1QF距离保护的整定计算和校验
5.1.1距离保护I段的整定计算和校验
（1）动作阻抗
对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。
ZopI1KrelZAB0.8521.5818.3475
（2）动作时限
距离保护Ⅰ段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，
即t'=0s。
5.1.2距离保护Ⅱ段的整定计算和校验
II段分支（II段与3QFI段配合）
Kbmin
172.22
3.09，Kbmax
1
122.86
8.1
34.38
17.29
ZopII
1
0.821.58
3.09
29.22
89.575
动作时间：
t=0.5s
。
灵敏系数：
Ksen
189.5
4.15
21.58
5.1.3
距离保护Ⅲ段的整定计算和校验
ZopIII
1
0.9UN
3
z）
1.2
0.9220
3
128.8475
KrelIIIKrelKssIl
maxcos（K
1.15
1.50.607
0.707
动作时间：
t=1.5s
。
Ksen近
128.84
5.97,Ksen远
128.84
0.43。
21.58
8.1
21.58
34.38
Kb
72.22
5.2,Ksen远
128.84
0.64
系统最大运行方式时：
1
5.2
17.29
321.58
34.38
理想情况取：
Kbmin
3.09,Ksen远
128.84
1.01
21.58
3.09
34.38
可见ZopIII
1不能起到对BC单线的远后备保护作用，不过ZopIII
1
时限长1.5s，而BC线有时限较
短（1s）的ZopIII
3作近后备保护，可满足要求。
'.
.
5.2断路器2QF距离保护的整定计算和校验
5.2.1距离保护Ⅰ段的整定计算
（1）动作阻抗
不同于线路变压器组的情况，A厂主变装设纵差保护和过流后备保护，2QF保护应与之配合，
应采用三段式距离保护
Zop20.8521.5818.3475。
（2）动作时限
距离保护Ⅰ段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，
即t'=0s。
5.2.2距离保护Ⅱ段的整定计算和校验
II
段A厂主变（并联）低压侧故障：
ZopII
2
0.821.58
1831.6675
动作时间：
t=0.5s
。
灵敏系数：
Ksen
31.66
1.46。
21.58
5.2.3距离保护III段的整定计算和校验
ZopIII
2
0.9UN
3
z）
0.92203
128.8475
KrelIIIKrelKssIlmax
cos（K
1.21.15
1.50.607
0.707
动作时间：
t=1s。
Ksen近
128.84
128.84
5.97,Ksen远
21.58
2.23。
21.58
36
5.3断路器3QF距离保护的整定计算和校验
5.3.1Ⅰ段整定计算
（1）动作阻抗
对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定。
取Kren=0.85ZopI3=KrenZLAB=0.85×34.38=29.22Ω；
（2）动作时限
距离保护Ⅰ段的动作时限是由保护装置的继电器固有动作时限决定，人为延时为零，
即t'=0s。
5.3.2Ⅱ段整定计算
II
段分支：
X1max
41.
0629.52//21.58
3632.64
34.3879.21；
X
1min
20.5314.76//
21.581832.64
34.3858.1
；
'.
.
Kbmin
58.1
3.02
，Kbmax
79.21
1
1
6.52。
28.66
14.34
ZopII
3
0.834.38
3.02
41.5
127.77
75
动作时间：
t=0.5s
。
灵敏系数：
Ksen
127.77
3.72。
34.38
5.3.3
距离保护Ⅲ段的整定计算和校验
ZopIII
3
III
0.9UN
3
z）
1.2
0.92203
78.2
122.7775
KrelKrel
KssIlmaxcos（K
1.151.50.6370.707
0.637
动作时间：
t=1s。
Ksen近
122.77
122.77
0.809。
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