110kV输电线路距离保护

继电呵护原理课程设计之欧侯瑞魂创作

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

题目名称： 110KV输电线路距离呵护设计 系 别： 物理与电气工程系 专 业：电气工程及其自动化

学 号： 姓 名：

指导老师： 日 期：

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

继电呵护原理课程设计任务书

原始资料：

如下图所示网络，系统参数为：

E115/3kV

，XG115，XG210，XG310，L144km，

L340km，t1III=0.5s，Kb.max=LBC50km，LCD30km，LDE20km，

IIIK0.85K0.8， Krel1.15，0.4/kmrelrel线路阻抗，，

IABmax300A，ICDmax200A，IDEmax150A，Kss1.5，Kre1.2，,

Kb.max2.32，t1III0.5s。对线路L1、L3进行距离呵护的设计。（对

2、9处进行呵护设计） 设计要求：

本文要完成的内容是对线路的距离呵护原理分析及整定计算，并根据分析和整定结果，合理的选择继电呵护设备设备，并选择正确的装置方式，以确保装置设备平安、可靠地运行。 主要参考资料：

[1] 杨启逊主编.微机型继电呵护基础[M].北京:中国电力出版社,2009.

[2] 贺家李主编.电力系统继电呵护原理[M].北京:中国电力出版社,2010.

[3] 张保会主编.电力系统继电呵护[M].北京:中国电力出版社,2005.

[4] 傅知兰. 电力系统电气设备选择与实用计算[M]. 北京：中国电力出版社，2004.

[5] 姚春球. 发电厂电气部分[M]. 中国电力出版社，2007. [6] .

目 录 1 设计原始资料1

1.1 题目1 1.2 设计要求1 2 继电呵护方案设计1

2.1 主呵护配置1 2.2 后备呵护配置2 3 呵护的配合及整定计算3

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

3.1 呵护2处距离呵护的整定与校验3 3.2 呵护9处距离呵护的整定与校验4 4 二次展开图的绘制6

4.1 呵护丈量电路6

4.1.1 绝对值比较原理的实现6 4.1.2 相位比较原理的实现7 4.2 呵护跳闸回路8 5 总结9 参

考

文

献

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

10

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

1设计原始资料

1.1 题目

如图1-1所示网络，系统参数为：

E115/3kVXG115XG210XG310L144km，，，，，

L340km，t1III=0.5s，

Kb.max=LBC50km，LCD30km，LDE20km，线路阻抗0.4/km，

IIIKrel0.85，Krel0.8，

Krel1.15，IABmax300A，ICDmax200A，IDEmax150A，Kss1.5，

Kre1.2，Kb.max2.32，t1III0.5s。对

,

线路L1、L3进行距离呵护的设计。（对2、9处进行呵护设计）

图1-1 110kV网络接线图

1.2 设计要求

本文要完成的内容是对线路的距离呵护原理分析及整定计算，并根据分析和整定结果，合理的选择继电呵护设备设备，并选择正确的装置方式，以确保装置设备平安、可靠地运行。

2 继电呵护方案设计

主呵护配置

距离呵护Ⅰ段和距离呵护Ⅱ段构成距离呵护的主呵护,如图2-1为距离呵护网络接线图。

距离呵护的Ⅰ段

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

A1B2C3

图2-1 距离呵护网络接线图

瞬时动作，t1是呵护自己的固有动作时间。

IZset呵护1的整定值应满足：.1ZAB考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差，引入可靠系数

IKrel～0.85)，则

IIZset.1KrelZAB

IIZset.2KrelZBC

同理，呵护2的Ⅰ段整定值为

如此整定后，距离Ⅰ段就只能呵护线路全长的80%～90%，这是一个严重的缺点。为了切除本线路末端10%～20%范围以内的故障，就需要设置距离呵护第Ⅱ段。

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段的呵护范围，同时带有高出一个t的时限，以包管选择性,当呵护2第Ⅰ段末端

[3]短路时，呵护1的丈量阻抗为

IZ1ZABZset.1

IIKrel引入可靠系数(一般取0.8)，则呵护1的Ⅱ段的整定阻抗为

IIIIIZset[ZAB(0.8~0.85)ZBC].1Krel(ZABZset.2)0.8

为了作为相邻线路的呵护装置和断路器拒绝动作的后备呵护，同时也作为距离I段与距离II段的后备呵护，还应该装设距离呵护第III段。

距离III段：整定值与过电流呵护相似，其启动阻抗要按躲开正常运行时的负荷阻抗来选择，动作时限还依照阶梯时限特性来选择，并使其比距离III段呵护范围内其他各呵护的最大动作时限高出一个t。

3 呵护的配合及整定计算

3.1 呵护2处距离呵护的整定与校验

1、呵护2处距离呵护第I段整定

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

（1）2处的I段的整定阻抗为

IIZsetKrelLCDz10.85300.410.2 （2） 动作时间

tI0s（第I段实际动作时间为呵护装置固有的动作时间）。

2、呵护2处距离呵护II段整定 L（1） 与相邻线路D-E距离呵护I段相配合,线路的II段的整定

IIIIIZsetKrel（LCDz1Krelz1LDE）0.8（300.40.85200.4）15.04 （2） 灵敏度校验

距离呵护II段，应能呵护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵

敏度。考虑到各种误差因素，要求灵敏系数应满足 Ksen1.25

Ksen满足要求

（3） 动作时间，与相邻线路

LD-EIIZset1.253ZLCD

距离I段呵护配合，则

tIItIt0.5s

它能同时满足与相邻呵护以及与相邻变压器呵护配合的要求。 3、呵护2处距离呵护III段整定

（1）整定阻抗：按躲开被呵护线路在正常运行条件下的最小负荷阻抗

ZL.min来整定计算的，所以有

IIIZsetZL.minKrelKreKss

ZL.minU1min0.9110285.79ILmax30.2

已知Krel1.15，Kre1.2，Kss1.5，带入公式(3.5)可得 285.79IIIZset138.061.151.21.5 （2）灵敏度校验

距离呵护III段，即作为本线路I、II段呵护的近后备呵护，又作为相邻下级线路的远后备呵护，灵敏度应分别进行校验。

作为近后备呵护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为

KsenIIIZset11.51ZL1

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

满足要求

作为远后备呵护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为

IIIZset138.066.93ZLCDZDE300.4200.4Ksen满足要求 （3）动作时间

IIIt2t1IIIt1s

1、呵护9处距离呵护第I段整定

（1）线路L1的I段的整定阻抗为

IIZsetKrelL1z10.85440.414.96

I（2）动作时间t0s（第I段实际动作时间为呵护装置固有的动作时

间）。

2、呵护9处距离呵护第II段整定

LK(1) 与相邻线路BC距离呵护I段相配合考虑到分支系数br的影响，线路L1的II段的整定阻抗为

IIIIZsetKrel（L1z1Kbrz1LBC）

Z10.44417.6， Z3z1L30.44016

IABZ316IBCIBC0.5IBCZ1Z317.616

KbrIBCIBC2IAB0.5IBC

IIZ于是set0.8(17.620.450)46.08

（2）灵敏度校验

距离呵护II段，应能呵护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。

IIZset44.082.50ZL1440.4Ksen满足要求

(3) 动作时间，与相邻线路

LBC距离II段呵护配合，则

tIItIt0.5s

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

它能同时满足与相邻呵护以及与相邻变压器呵护配合的要求。 3、线路L1距离呵护第III段整定

（1）整定阻抗：按躲开被呵护线路在正常运行条件下的最小负荷阻抗

ZLmin来整定计算的，所以有

IIIZsetZL.minKrelKreKss

ZLminU1min0.9110190.53ILmax30.3

其中Krel1.15，Kre1.2，Kss1.5于是可得

190.53IIIZset92.041.151.21.5

（2）灵敏度校验

距离呵护III段，即作为本线路I、II段呵护的近后备呵护，又作为相邻下级线路的远后备呵护，灵敏度应分别进行校验。

作为近后备呵护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为

IIIZset92.04Ksen4.36ZL152.80.4 满足要求

作为远后备呵护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为

IIIZset92.04Ksen1.36ZL1Kb.maxZBC21.122.3220 满足要求 （3）动作时间

IIIt9t1III3t2s

4、三段式电流接线原理图如图3-1所示。

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

图3-1 三段式电流接线原理图

4 二次展开图的绘制

4.1 呵护丈量电路

对于动作于跳闸的继电呵护功能来说，最为重要的是判断出故障处于规定的呵护区内还是呵护区外，至于区内或区外的具体位置，一般其实不需要确切

Z的知道。可以用两种方法来实现距离呵护。一种是首先精确地丈量出m，然后

Z再将它与事先确定的动作进行比较。当m落在动作区之内时，判为区内故障，

Z给出动作信号；当m落在动作区之外时，继电器不动作。另一种方法不需要精

Z确的测出m，只需间接地判断它是处在动作鸿沟之外还是处在动作鸿沟之内，即可确定继电器动作或不动作。 4.1.1 绝对值比较原理的实现

如前所述，绝对值比较的一般动作表达式如式

ZBZA所示。绝对值比较

式的阻抗元件，既可以用阻抗比较的方式实现，也可以用电压比较的方式实现。

该式两端同乘以丈量电流动作条件又可以暗示为

Im，并令

ImZAUA，

ImZBUB,则绝对值比较的

UBUA

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

称为电压形式的绝对值比较方程。电路图如图4-1所示。

CTR0.5K1Im••UA绝对值比较回路•0.5K1ImPTKuUm•UB•

图4-1 绝对值比较的电压形成

4.1.2 相位比较原理的实现

相位比较原理的阻抗元件动作条件的一般表达式如式示，相位比较的动作条件可以暗示为

900argUC900UD

900argZC900ZD所

称为电压形式相位比较方程。电路图如图4-2所示。

CTR•K1ImUC绝对值比较回路•KuUmPT•KuUm•UD•

图4-2 相位比较

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

4.2 呵护跳闸回路

三段式距离呵护主要由丈量回路、起动回路和逻辑回路三部分组成，电路如图4-3所示。

（1）起动回路

起动回路主要由起动元件组成，起动元件可由电流继电器、阻抗继电器、负序电流继电器或负序零序电流增量继电器构成。正常运行时，整套呵护处于未起动状态，即使丈量元件动作也不会发生误跳闸。起动部分用来在短路时起动整套呵护，即解除闭锁，允许1、2ZJK和3ZJK通过与门Y1和Y2去跳闸。起动部分启动后，起动时间电路T1，在0.1s时间内（开放时间内）允许距离IT1动作，一方面通过禁止门JZ闭锁距离I段，另一方面起动切换继电器，对于各段或各相有公用阻抗继电器的距离呵护装置，进行段别或相别切换。

（2）丈量回路

丈量回路的I段和II段，由公用阻抗继电器1、2ZJK组成，而第III段由丈量阻抗继电器3ZJK组成。丈量回路是丈量短路点到呵护装置处的距离，用以判断故障处于哪一段呵护范围。

（3）逻辑回路

逻辑回路主要由门电路和时间电路组成。与门电路包含与门Y1、Y2、或门

H和禁止门JZ，用以分析判断是否应该跳闸。

0.1s/0I2、、、、QHJ&JZ1、2ZKJ、、、、T11XJH、、Y1&T22XJ13ZKJY2&T33XJ、、、、

图4-3 呵护跳闸回路

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

5 总结

通过继电呵护课程设计，自己从中学到了很多贵重的经验和知识。对距离呵护设计的过程有了一个很大程度了解，对设计的思路、基本方法、步调有了深刻的认识。为以后的工作打下了一个坚实的基础。通过这次设计，自己深刻的认识到了，理论知识和实践相结合是学习中相当重要的一个环节，只有这样才干提高自己的实际操纵能力，而且从中培养自己的思考。

参考文献

[1] 杨启逊主编.微机型继电呵护基础[M].北京:中国电力出版社,2009.

[2] 贺家李主编.电力系统继电呵护原理[M].北京:中国电力出版社,2010. [3] 张保会主编.电力系统继电呵护[M].北京:中国电力出版社,2005. [4] 傅知兰. 电力系统电气设备选择与实用计算[M]. 北京：中国电力出版社，2004.

[5] 姚春球. 发电厂电气部分[M]. 中国电力出版社，2007. [6] .

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

继电呵护原理课程设计成绩评价表

课程名称 题目名称 学生姓名 序号 苏媛媛 评价项目 继电呵护原理课程设计 110KV输电线路距离呵护设计 学号 B2011052238 指导教 师姓名 黄丽霞 职称 满分 教师 评分 指 标 定期的完成了规定的任务，难易程工作量、工作度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守1 态度和出勤率 纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。 课程设计选题合理，计算过程简练准2 课程设计质量 确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。 工作中有创新意识，对前人工作有一些3 创新 改进或有一定应用价值。 4 总分 答辩 能正确回答指导教师所提出的问题。 20 40 5 35 评语：该生陈述内容较详实，结构比较合理；陈述字数符合相关要求，工整规范，整齐；设计方案合理、可行，论文逻辑性较强，有一定的说服力；能对整个设计进行总结，得出一定的实验结果。陈述书写规范完整，自述清晰，问题回答准确，设计认真。 创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日

创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日 指导教师： 年 月 日 创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日 创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日