本科课程设计 课程名称：电力系统继电保护原理 设计题目：35kV输电线路继电保护设计摘 要力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源之一，电力系统的安全稳定运行对国民经济、人民生活乃至社会稳定都有着极为重大的影响。电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。电力系统继电保护的基本作用是：全系统范围内，按指定分区实时地检测各种故障和不正常运行状态，快速及时地采取故障隔离或告警信号等措施，以求最大限度地维持系统的稳定、保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏。随着电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力。随着电力系统的迅速发展。大量机组、超高压输变变电的投入运行，对继电保护不断提出新的更高要求。继电保护是电力系统的重要组成部分，被称为电力系统的安全屏障，同时又是电力系统事故扩大的根源，做好继电保护工作是保证电力系统安全运行的必不可少的重要手段，电力系统事故具有连锁反应、速度快、涉及面广、影响大的特点，往往会给国民经济和人民生活造成社会性的灾难。本次毕业设计的题目是35kv线路继电保护的设计。主要任务是为保证电网的安全运行,需要对电网配置完善的继电保护装置.根据该电网的结构、电压等级、线路长度、运行方式以及负荷性质的要求，给35KV的输电线路设计合适的继电保护。关键词：35kv继电保护、整定计算、故障分析、设计原理 教-学目录1.1继电保护的作用51.1.1继电保护的概念及任务51.2继电保护的基本原理和保护装置的组成51.2.1反应系统正常运行与故障时电器元件（设备）一端所测基本参数的变化而构成的原理（单端测量原理，也称阶段式原理）51.2.2 反应电气元件内部故障与外部故障（及正常运行）时两端所测电流相位和功率方向的差别而构成的原理（双端测量原理，也称差动式原理）61.2.3保护装置的组成部分61.3对电力系统继电保护的基本要求71.3.1选择性71.3.2速动性71.3.3灵敏性81.3.4可靠性81.4继电保护技术发展简史82.35KV线路故障分析92.1常见故障分析92.1.1相间短路92.1.2接地短路93、35KV线路继电保护的配置94.电网相间短路的电流保护104.1瞬时电流速断保护104.1.1 瞬时电流速断保护的工作原理104.1.2原理接线114.1.3瞬时电流速断保护的整定计算124.2限时电流速断电流保护154.2.1限时电流速断保护的工作原理164.2.2 限时电流速断保护的整定计算164.2.3 限时电流速断保护的单相原理接线194.3定时限过电流保护194.3.1定时限过电流保护的工作原理194.3.2定时限时电流保护的整定计算214.3.3 定时限过电流保护的灵敏度校验和保护动作时间215：致谢236:参考文献231、继电保护概论1.1继电保护的作用1.1.1继电保护的概念及任务电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。继电保护的基本任务是：电力系统发生故障时，自动、快速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证非故障设备继续运行，尽量缩小停电范围;电力系统出现异常运行状态时，根据运行维护的要求能自动、及时、有选择地发出告警信号或者减负荷、跳闸。1.2继电保护的基本原理和保护装置的组成1.2.1反应系统正常运行与故障时电器元件（设备）一端所测基本参数的变化而构成的原理（单端测量原理，也称阶段式原理）运行参数：I、U、Z 反应 I过电流保护 反应 U低电压保护反应 Z低阻抗保护(距离保护) 1.2.2 反应电气元件内部故障与外部故障（及正常运行）时两端所测电流相位和功率方向的差别而构成的原理（双端测量原理，也称差动式原理） 以A-B线路为例： 规定电流正方向：电流从母线流向线路规定电压正方向：母线指向线路 利用以上差别，可构成差动原理保护。 如：纵联差动保护； 方向高频保护； 相差高频保护等。1.2.3保护装置的组成部分 输入测量逻辑执行 输出信号 信号 整定值1.3对电力系统继电保护的基本要求1.3.1选择性 继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。d3点短路：6动作：有选择性； 5动作：无选择性 如果6拒动，5再动作：有选择性(5作为6的远后备保护) d1点短路：1、2动作：有选择性； 3、4动作：无选择性后备保护（本元件主保护拒动时）： (1)由前一级保护作为后备叫远后备. (2)由本元件的另一套保护作为后备叫近后备. 1.3.2速动性继电保护的速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度切除故障设备。故障后,为防止并列运行的系统失步,减少用户在电压降低情况下工作的时间及故障元件损坏程度，应尽量地快速切除故障。(快速保护:几个工频周期，微机保护：30ms以下)故障切除总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。一般快速保护的动作时间为0.06-0.12s,最快的可达0.02-0.04s;一般断路器动作时间为0.06-0.15s，最快的有0.02-0.06s。目前常用的无时限整套保护的动作时间表带方向或不带方向的电流电压速断保护装置0.06-0.1s各型距离保护装置0.1-1.25s高频保护装置0.04-0.15s线路横差或纵差保护装置0.06-0.1s元件纵差保护装置0.06-0.1s1.3.3灵敏性继电保护的灵敏性是指保护装置对于其应保护的范围内发生故障的反应能力。（保护不该动作情况与应该动作情况所测电气量相差越大灵敏度）。 一般用灵敏系数Klm来衡量灵敏度。1.3.4可靠性继电保护的可靠性是指保护装置在电力系统正常运行时不误动;再规定的保护范围内发生故障时，应可靠动作;而在不属于该保护动作的其他任何情况下，应可靠的不动作。（主保护对动作快速性要求相对较高；后备保护对灵敏性要求相对较高。）1.4继电保护技术发展简史上世纪90年代出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次式的电磁型过电流继电器，本世纪初，随着电力系统的发展，继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认为是继电保护技术发展的开端。1901年出现了感应型过电流继电器。1908年提出了比较被保护元件两端的电流差动保护原理。1910年方向性电流保护开始得到应用，在此时期也出现了将电流与电压比较的保护原理，并导致了本世纪29年代初距离保护的出现。随着电力系统载波通讯的发展，在1927年前后，出现了利用高压输电线上高频载波电流传送和比较输电线两端功率或相位的高频保护装置。在50年代，微波中继通讯开始应用与电力系统，从而出现了利用微波传送和比较输电线两端故障电气量的微波保护。早在50年代就出现了利用故障点产生的行波实现快速继电保护的设想。经过20余年的研究，终于诞生了行波保护装置。显然，随着光纤通讯将在电力系统中的大量采用，利用光纤通道的继电保护必将得到广泛的应用。以上是继电保护原理的发展过程。与此同时，构成继电保护装置的元件、材料、保护装置的结构型式和制造工艺也发生了巨大的变革.50年代以前的继电保护装置都是由电磁型感应型或电动型继电器组成的这些继电器统称为机电式继电器.本世纪50年代初由于半导体晶体管的发展开始出现了晶体管式继电保护装置称之为电子式静态保护装置.70年代是晶体管继电保护装置在我国大量采用的时期满足了当时电力系统向超高压大容量方向发展的需要.80年代后期标志着静态继电保护从第一代(晶体管式)向第二代(集成电路式)的过渡.目前后者已成为静态继电保护装置的主要形式.在60年代末有人提出用小型计算机实现继电保护的设想由此开始了对继电保护计算机算法的大量研究对后来微型计算机式继电保护(简称微机保护)的发展奠定了理论基础.70年代后半期比较完善的微机保护样机开始投入到电力系统中试运行.80年代微机保护在硬件结构和软件技术方面已趋于成熟并已在一些国家推广应用这就是第三代的静态继电保护装置.微机保护装置具有巨大的优越性和潜力因而受到运行人员的欢迎.进入90年代以来它在我国得到了大量的应用将成为继电保护装置的主要型式.可以说微机保护代表着电力系统继电保护的未来将成为未来电力系统保护控制运行调度及事故处理的统一计算机系统的组成部分.2.35KV线路故障分析2.1常见故障分析2.1.1相间短路这里的“相”指三相对称制交流电源，是由三个单相交流电源所组成的电源系统简称三相交流电源。我国所采用的供电方式称为三相四线制交流电源，三相发电机的绕组作星形连接。各绕组的首端称端线，端线与端线之间的电压称为线电压。各绕组的末端连接在一起称中线，与端线之间的电压称为相电压。相间短路是指端线与端线之间未经过负载（即用电器）而相连接所造成的电源短路。2.1.2接地短路在接地系统中，一相接地较大，可能构成系统短路。这时的接地电流叫做接地短路电流。在高压接地系统中，接地短路电流可能很大。接地短路电流在500A及500A以下者称为小接地短路电流系统；接地短路电流500A以上者均为大接地短路电流系统。3、35KV线路继电保护的配置 相间短路保护采用两相两继电流保护，它是一种阶段式电流保护。以第段、第段电流速断保护作为主保护，以第段过电流保护作为后备保护。2、单相接地故障的保护方式之一： 4.电网相间短路的电流保护在电网中35kv及以下的较低电压的网络中主要采用三段式电流保护，最主要的优点就是简单、可靠，并且在一般情况下也能够满足快速切除故障的要求。三段式过流保护包括：1、瞬时电流速断保护（简称电流速断保护或电流段）2、限时电流速断保护（电流段）3、过电流保护（电流段）。电流速断、限时电流速断和过电流保护都是反应电流增大而动作的保护，它们相互配合构成 一整套保护，称做三段式电流保护，它们的不同是保护范围不同。三段的区别主要在于起动电流的选择原则不同。其中速 断和限时速断保护是按照躲开某一点的最大短路电流来整定的，而过电流保护是按照躲开最 大负荷电流来整定的。 1、瞬时电流速断保护：保护范围小于被保护线路的全长一般设定为被保护线路的全长的85% 2、限时电流速断保护：保护范围是被保护线路的全长或下一回线路的15% 3、过电流保护：保护范围为被保护线路的全长至下一回线路的全长 4.1瞬时电流速断保护输电线路发生短路时，电流突然增大，电压降低。利用电流突然增大使保护动作而构成的保护装置，称为电流保护。 通常输电线路电流保护采用阶段式电流保护，采用三套电流保护共同构成三段式电流保护。可以根据具体的情况，只采用速断加过流保护或限时速断加过流保护，也可以三段同时采用。4.1.1 瞬时电流速断保护的工作原理