kV输电线路继电保护设计Word格式.docx

1、目录1 llOkV输电线路故障分1.1故障引起原因11.2故障状态及其危害 21.3短路简介及类别 32 llOkV输电线路保护52.1 llOkV输电线路的保护方法 52.1.1距离保护的整定计算方法 52.1.2阶段式零序电流保护 72.2 llOkV输电线路的保护原理 102.2.1距离保护的特点及基本原理 102.2.2零序电流保护的特点及优缺点 113实际案例分析144结论15参考文献161 llOkV输电线路故障分析1.1故障引起原因由于架空线路分布很广，又长期处于露天之下运行，所以经常会受到 周围环境和自然变化的影响，从而使线路在运行中会发生各种各样的故障。以下介绍的八种最常见的

2、因素:雷害线路遭受雷击引起绝缘子串闪络故障，有时会引起绝缘子断串，可能 在线夹到防振锤之间的导线上留下痕迹，而且闪络面积大或断线等事故。大风风速超过或接近设计风速，加之线路木身的局部缺陷，如超过杆塔机 械强度，使杆塔倾倒或损坏等，使导线产生振动、跳跃和碰线，从而引起 故障;同塔双回线路若不同步风摆可能造成混线短路故障。洪水暴雨雷雨季节、季节洪水冲刷杆塔基础，从而引起基础边坡塌方、塔基裂 缝、沉降或是更严重的倒杆倒塔故障。外力破坏线路遭到人为的破坏而引起故障。例如线路附近开挖土石方引起的杆 塔倾斜或倾倒；线路附近操作起吊施工机械（或来往车辆）碰撞导线或杆塔、 拉线等，造成的断线、倒杆故障，又如在

3、线路附近放风筝、超高树林、漂 浮物、火烧山、盗窃等。这些都会造成线路故障影响线路的正常运行，也 可能造成严重的事故。1覆冰当线路导线、避雷线上出现严重覆冰时，首先是加重导线和杆塔的机 械负荷，使导地线弧垂过分增大，从而造成混线、断线或倒杆倒塔、横担 变形；当导线、避雷线上的覆冰脱落时，又会引起导线舞动造成导线之间 或导线与避雷线之间短路故障。污闪在工业区，特别是化工区或其它极污染源的地区，所产生的尘污或有 害气体，会使绝缘子的绝缘能力显著降低，以致在潮湿多雾或下毛毛雨的 天气。绝缘子串往往发生大面积的污秽闪络，造成停电事故，有此氧化作 用很强的气体，则会腐蚀金属塔、导线、避雷线和金具等。鸟害鸟

4、在杆塔上筑集或线路的杆塔上停落，芦苇、稻草、鸟大便，有时大 鸟穿过导线飞翔，均可能造成线路接地或短路。本体缺陷由于线路如工艺问题、电气距离问题、材料质量等本体缺陷原因，在 长时间受微风振动、气温变化的影响下也会造成线路故障。1.2故障状态及其危害电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、 误操作、设计制造缺陷等原因会发生例如短路、断线等故障。最常见同时 也是最危险的故障是发生各种类型的短路。在发生短路时可能产生以下后 果：通过短路点的很大短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。 短路电流通过非故障元件.由于发热和电动力的作用，引起它们的2损坏或缩短使用寿命。电力系统中部分地

5、区的电压大大降低。使大量的电力用户的正常工 作遭到破坏或产生废品。破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性，引起系统振荡， 甚至使系统瓦解。各种类型的短路包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地 短路。不同类型短路发生的概率是不同的，不同类型短路电流的大小也不 同，一般为额定电流的几倍到几十倍。大量的现场统计数据表明，在高压 电网中，单相接地短路次数占所有短路次数的85%以上。1.3短路简介及类别电力系统的短路就是在回路中因为电阻降低而引起电流异常增大的 一种现象；电力系统在运行中，相与相之间或相与地或中性线）之间发生 非正常连接（即短路）时而流过非常大的电流。短路分为很多种情况，有单

6、相接地短路，两相短路，两相短路接地, 三相短路等。相线俗称火线，三相就是三个火线，他们电压相等，频率相 当，但是相序（时间）不同。单相接地短路（如图1所示）单相接地短路是指三相交流供电系统中一根相线与大地成等电位状 态了，也就是该相线的电位与大地的电位相等，都是“零”，非故障两相 电压接近正常电压，负荷电流接接近正常，故非故障相工作状态与正常负 荷状态相差不大。3图1单相接地短路两相短路（如图2所示）两相短路任意两相导线，直接金属性连接或经过小阻抗连接在一起。 此时故障点处两故障相的对地电压相等，故障相电压不为零。而非故障相。图2两相短路两相短路接地（如图3所示）两相短路接地是指三相交流供电系

7、统中两根相线与大地成等电位状 态了，此时故障点处两接地相的电压都为零。图3两相短路接地三相对称短路（如图4所示）4三相对称短路是指三相全部短路，三相对称性短路时，故障点处的各 相电压相等，且在三相系统对称时均都为零。此种短路情况最为严重，对 电力系统的损害极大。图4三相对称短路2 llOkV输电线路保护目前，我国llOkV输电线路在电网中的主要作用是连接地区22OkV变 电所与城市配电网或农村配电网的llOkV变电所，或者作为中小容量的发 电厂与系统间的联络线。大部分llOkV输电线路仍为单侧有电源。liokv输电线路保护的主体是距离保护与零序电流保护，距离保护又 分为相间距离保护与接地距离保

8、护，分别反应相间短路故障于接地短路故 障。llOkV输电线路一般采用三段式相间距离保护作为相间短路故障的保护方式，采用阶段式零序电流保护作为接地短路的保护方式。对极个别非 常短的线路，如有必要也可以考虑采用纵差保护作为主保护。2.1 llOkV输电线路的保护方法2.1.1距离保护的整定计算方法距离保护I段整定计算：距离保护I段定值按躲过本线路末端故障，整定距离保护第I段是 5无延时的速动段，一般按躲开下一条线路出口处短路的原则来整定， 也就是按躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定。即测量阻抗小于本线?路阻抗时动作。如图1所示,引入可靠系数?（0.80.85）,保 护P1的I段整定阻抗一次值为：

9、式中各量定义?1保护P1的I段整定阻抗；被保护线路的阻抗；可靠系数，一般取0.80.85。距离I段的整定只能保护本线路全长的80%85%。距离保护II段整定计算：II段保护延时动作，为保证选择性，保护区不能伸出相邻线路I段保 护区，即测量阻抗小于本线路阻抗于相邻线路I段动作阻抗之和时动作。 引入可靠系数?？（一般取0.8）,保护P1的II段整定阻抗?1 为：! = ?（?+?）式中?1保护P1的II段整定阻抗；可靠系数，一般取0.8；相邻线路的I段整定阻抗；保护动作时间整定：1=?2+?灵敏度校验：距离保护II段，应能保护线路的全长，本线路末端短路 时，应有足够的灵敏度。由于是反映于数值的下降

10、而动作，其灵敏系6I I I I II II II II I II II II I数定义为= II保护范围内发生的金属性+短路时故障阻抗的计算值保 护装置的动作阻抗距离保护III段整定计算：III段除了作为本线路的近后备保护外，还要 作为相邻线路的远后备保护。所以除了在本线故障有足够的灵敏度外，相 邻线路故障也要有足够的灵敏度，其测量阻抗小于负荷阻抗时起动，故动 作阻抗小于最小的负荷阻抗。动作时间于电流保护III段时间有相同的配置 原则，即大于相邻线路最长的时间。2.1.2阶段式零序电流保护阶段式零序电流保护分为三段式：零序电流I段为瞬时零序电流速断, 只保护线路的一部分；零序电流II段为限时

11、零序电流速断，可保护本线路 全长，并与相邻线路零序电流速断保护相配合，带有0.5s延时，它与零序 电流I段共同构成本线路接地故障的主保护；零序电流III段为零序过电流 保护，动作时限按阶梯原则整定，它作为本线路和相邻线路的单相接地故 障的后备保护。零序电流I段保护（零序电流速断保护）为保证选择性，? 应大于本线路末端单相或两相接地短路时流过保护安装处的最大的 3?0.?,即式子中?可靠系数，取1.21.3.还应大于断路器三相不同时合闸（非全相运行）时出现的最 大零序电流?7I I I I I可靠系数，取1.11.2。当系统采用单相自动重合闸时，单相短路故障被切除后，系统处于非 全相运行状态，并

12、伴有系统震荡，此时将会出现很大的零序电流 3?o 若 3?> （?按上述原则整定），则 保护将要误动作。若按3?整定，则动作电流过大，使保护范围缩 小，不能充分发挥零序I段的作用。此时，应设置灵敏度不同的零序电流 速断保护。灵敏的I段：仍按上述原则整定，因动作值小，保护范围大， 所以灵敏。主要任务是对全相运行状态下的接地故障进行保护。单相自动 重合闸启动时（即开始切除单相接地故障时）将其自动闭锁，待恢复全相 运行时再重新投入。不灵敏的II段：其整定原则为因动作值大，保护范围小，所以不灵敏。主要任务是专为非全相运行 状态下（如单相自动重合闸过程中），其他两相又发生了单相接地故障时 的保护，

13、以便将故障尽快的切除。当然，它也能反应全相运行状态下的接 地故障，只是其保护范围比灵敏I段要小。零序电流II段即限时零序电流速断保护，其整定原则与相间短路的 限时电流速断保护相似，即考虑与下一条线路的零序I段保护相配合，II 段保护区应不超出相邻线路零序电流I段保护，即躲过相邻线路I段保护 区末端短路时流过本线路的最大三倍零序电流8I I I I I I I I II II I2相邻线路保护零序I段整定值，如有多条相邻线 路，则取最大值；可靠系数，一般取1.1.0零序分支系数，不大于1。为保证选择性，按上述原则整定的零序电流II段应比下一条线路零序 电流I段的动作时限大一个时限级差?t,即?l=0.5s。限时零序电流速断保护的灵敏系数按被保护线路末段发生接地短路 时的最小零序电流来校验。要求?21.31.5,即=?o.?n ii ii i当灵敏度不能满足要求时，可与相邻线路零序电流ii段配合整定，其 动作时限应较相邻线路ii段时限