【導(dǎo)讀】電保護(hù)配置原理，對(duì)所選擇的保護(hù)進(jìn)行整定和靈敏性校驗(yàn)，確定方案中的保護(hù)。設(shè)計(jì)分為八個(gè)章節(jié)，第三、四章是計(jì)算系統(tǒng)的短路電流，確定運(yùn)行方式；優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，后備保護(hù)是復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)。母線保護(hù)包括保護(hù)原理分析，采用了完全電流差動(dòng)保護(hù)，簡(jiǎn)單可靠。110kV側(cè)的輸電線路采用了距離Ⅰ、Ⅲ保。護(hù)，由于它的電壓等級(jí)較高，還考慮了零序電流Ⅰ、Ⅲ保護(hù)。趨勢(shì)是向計(jì)算化，網(wǎng)絡(luò)化及保護(hù)，控制，測(cè)量，數(shù)據(jù)通信一體化智能化發(fā)展。和使用,需要降低電壓,實(shí)施低壓配電,供電和用電。通常把由各種類型的發(fā)電廠,輸電設(shè)施以及用電設(shè)備組成的電能生。產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中,各種電氣設(shè)備可能出現(xiàn)故障和不正常。不正常運(yùn)行狀態(tài)是指電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞,但是沒有發(fā)。性校驗(yàn)從而來確定方案中的保護(hù)是否適用來編寫的。子繞組接地保護(hù)。由于本人水平有限，設(shè)計(jì)之中難免有些缺陷或錯(cuò)誤，望批評(píng)指正。

　　

【正文】 線完全電流差動(dòng)保護(hù)。 母線完全差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖如 圖 ,和其它元件的差動(dòng)保護(hù)一樣 ,也是按環(huán)流法的原理構(gòu)成。在母線的所有連接元件上必須裝設(shè)專用的電流互感器 ,而且這些電流互感器的變比和特性完全相 同 ,并將所有電流互感器的二次繞組在母線側(cè)的端子互相連接 ,在外側(cè)的端子也互相連接 ,差動(dòng)繼電器則接于兩連接線之間 ,差動(dòng)電流繼電器中流過的電流是所有電流互感器二次電流的相量和。這樣 ,在一次側(cè)電流總和為零時(shí) ,在理想的情況下 ,二次側(cè)電流的總和也為零。此圖為母線外部 K點(diǎn)短路的電流分布圖 ,設(shè)電流流進(jìn)母線的方向?yàn)檎较?。圖中線路 I,II 接于系統(tǒng)電源 ,而線路 III 則接于負(fù)載。 (1)在正常和外部故障時(shí) (K 點(diǎn) ),流入母線與流出母線的一次電流之和為零 ,即 : 0I II IIII I I I? ? ?? ? ? ? ?? 而流入繼電器的電流為 :1 2 3 1g I II IIITAI I I I I I In? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ????? 因電流互感器變比 nTA相同 ,在理想情況下流入差動(dòng)繼電器的電流為零 ,即 Ig=0 但實(shí)際上 ,由于電流互感器的勵(lì)磁特性不完全一致和誤差的存在 ,在正常運(yùn)行或外部故障時(shí) ,流入差動(dòng)繼電器的電流為不平衡電流 ,即 : g unbII??? 圖 母線完全電流差動(dòng)保護(hù) 的原理接線圖 其中 Iunb是電流互感器特性不一致而產(chǎn)生的不平衡電流。 (2)母線故障時(shí) ,所有有電源的線路 ,都向故障點(diǎn)供給故障電流 ,即 : 11g I II KT A T AI I I Inn? ? ? ???? ? ????? 其中 Ik是故障點(diǎn)的總短路電流 ,此電流數(shù)值很大 ,足以使差動(dòng)繼電器動(dòng)作。 (二 )母聯(lián)電流相位比較式母線差動(dòng)保護(hù) 由設(shè)計(jì)的已知條件可知 ,110kV 側(cè)的母線是采用雙母線帶旁路母線接線 ,這種接線方式有一個(gè)特點(diǎn)就是它的運(yùn)行方式不是固定不變的 ,而是有多種運(yùn)行方式。所以雙母線固定 連接運(yùn)行的完全差動(dòng)保護(hù)對(duì)它來說缺乏靈活性 ,為了克服此缺點(diǎn) ,我采用另一種差動(dòng)保護(hù) —— 母聯(lián)電流相位比較式母線差動(dòng)保護(hù) ,它很適用于雙母線連接元件運(yùn)行方式經(jīng)常改變的母線上。 母聯(lián)電流相位比較式母線差動(dòng)保護(hù)的原理是比較母線聯(lián)絡(luò)斷路器回路的電流與總差動(dòng)電流的相位關(guān)系。該保護(hù)的單相原理接線如 圖 所示。它的主要元件是起動(dòng)元件KD 和選擇元件 1KW,2KW 。起動(dòng)元件 KD接于所有引出線的總差動(dòng)電流 ,KW 的兩個(gè)繞組分 別接入母聯(lián)斷路器回路的電流和總差動(dòng)回路的電流 ,通過比較這兩個(gè)回路中電流的相位來獲得選擇性。在 圖 (a)所示 雙母線接線中 ,假設(shè) I,II 母線并列運(yùn)行 ,I 母線和 II 母線的連接元件中均有電源線路 ,規(guī)定母聯(lián)電流 I5的正方向?yàn)橛?II 母線流向 I 母線 ,則當(dāng)I 母線上的 K1點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí) ,母聯(lián)電流 I5為： 5 3 4I I I? ? ??? 短路電流 Ik為： 1 2 3 4kI I I I I? ? ? ? ?? ? ? ? 故 ,當(dāng)忽略各電源間相角差和各元件阻抗角差時(shí) ,I5和 Ik同相位 ,如 圖 (b)所示。 II 母線上的 K2點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí) ,母聯(lián)電流 I5為：5 1 2I I I? ? ???? ? ????? 短路電流 Ik仍如式 ()所示 ,所以 I5與 Ik反相位 ,如 圖 (c)所示?？梢?,以圖示I5為正方向時(shí) ,若 I5與 Ik同相位 ,則判別為 I母線上發(fā)生了短路故障。在圖 (a)接線中 ,差動(dòng)繼電器 KD中的電流為： KkTAII n?? ? (a) (b) (c) (a) 原理接線圖 。 (b), (c) 相量關(guān)系 圖 母聯(lián)電流與短路電流相位比較 所以電流 Ik的相位就是短路電流 IK的相位 ,并且 KD動(dòng)作時(shí) ,即表示 I母線或 II母線發(fā)生了短路故障。 1KW,2KW 是故障母線的選擇元件 ,進(jìn)行 I5與 Ik的相位比較 。當(dāng) wI? 與 kI? 同 時(shí)從 1KW 的兩個(gè)繞組的同極性端流進(jìn)時(shí) ,1KW 處于動(dòng)作狀態(tài) ,對(duì) 2KW 處 ,從同極性端流出 , 處于不動(dòng)作狀態(tài)；當(dāng) wI?與kI?同時(shí)從 2KW 的兩個(gè)繞組的同極性端流進(jìn)時(shí) ,2KW 處于動(dòng)作狀態(tài) ,對(duì) 1KW 處 , wI?從同極性端流出 ,處于不動(dòng)作狀態(tài)。 由以上分析可見 ,KD,1KW 動(dòng)作時(shí) ,判別為 I母線短路故障； KD,2KW 動(dòng)作時(shí) ,判別為 II母線上發(fā)生了短路故障。 電流差動(dòng)保護(hù)配置的整定 （一）差電流起動(dòng)元件整定 差電流起動(dòng)元件的動(dòng)作電流滿足兩個(gè)整定條件： （ 1）按躲開母線外部的最大不平衡電流整定，即： . m a xk k k II d rel L H fz q d? krel — 可靠系數(shù)，取 。 kLH — 電流互感器變比誤差，取 kfzq — 非周期分量系數(shù)，一般電流繼電器取 ～ 2。 .maxId — 母線差動(dòng)保護(hù)外部短路時(shí)流過的最大短路電流。 由于起動(dòng)元件采用 BCH— 2型差動(dòng)繼電器，故取 kfzq =1， kLH =， krel =。 起動(dòng)電流： 1 . 3 0 . 1 1 1 4 2 7 6 1 8 5 4 . 7 ( ). m a xk k k I AI dz r e l L H fz q d? ? ? ? ? ? 二次電流為： 1 8 5 4 .7 1 5 .4 6 ( ). 600 5 AI d z j ?? BCH— 2 型差動(dòng)匝數(shù)為： ( ) 6 0 3 . 8 8 ( ). 1 5 . 4 6AWW cd jI dz? ? ? 匝 取 Wcd =3 匝， .Idzj =16A。由于母線保護(hù)用 110kV 系統(tǒng)中，故 BCH— 2 短路線匝為〝 B— B〞。 起動(dòng)元件靈敏度計(jì)算： ? ?2 12167( 2 ) . m in 3 . 860016 3I dK lmI dz? ? ??，滿足要求。 （ 2）電壓閉鎖元件 三個(gè)相間電壓元件的動(dòng)作電壓按躲開正常運(yùn)行的最底電壓整定，由于母線短路時(shí)的電壓閉鎖元件的靈敏度較高，為簡(jiǎn)化計(jì)算可直接取 .Udzj =60～ 65v。 復(fù)合電壓閉鎖元件整定、負(fù)序電壓元件動(dòng)作電壓按經(jīng)驗(yàn)公式： .2Udz =（ ～ ）Ue ，零序電壓元件動(dòng)作電壓按經(jīng)驗(yàn)公式 .0Udz =（ 15～ 20） v。 負(fù)序電壓元件和零序電壓元件的靈敏度應(yīng)高于差電流起動(dòng)元件靈敏度。 零序電壓元件 .2Udz = 03 65 9 .86 . UK U dz? ? ? 零序電壓元件 .0Udz =18 03 65 3 .618.0dlm UK Udz? ? ?，滿足要求。 繼電器選用 DSA2391 母線差動(dòng)保護(hù)裝置 。 保護(hù)配置的原理 (一 ) 距離保護(hù) 電流保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，可靠，經(jīng)濟(jì)，但它的靈敏性受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響較大，特別是在重負(fù)荷，長(zhǎng)距離，電壓等級(jí)高的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，很難滿足選擇性，靈敏性以及快速切除故障的要求，為此， 必須采用性能完善的保護(hù)裝置，因而就引入了“距離保護(hù)”。 距離保護(hù)是反饋故障點(diǎn)至保護(hù)安裝點(diǎn)之間的距離或阻抗，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。該裝置的主要元件為距離或阻抗繼電器，它可根據(jù)其端子所加的電壓和電流側(cè)知保護(hù)安裝處至短路點(diǎn)之間的阻抗值，此阻抗稱為阻抗繼電器的測(cè)量阻抗。其主要特點(diǎn)是：短路點(diǎn)距離保護(hù)安裝點(diǎn)越近，其測(cè)量阻抗越小；相反地，短路點(diǎn)距離保護(hù)安裝點(diǎn)越遠(yuǎn)，其測(cè)量阻抗越大，動(dòng)作時(shí)間就越長(zhǎng)。這樣就可保證有選擇地切除故障線路，如 圖 所示， K點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù) 1的測(cè)量阻抗是 Zk，保護(hù) 2 的測(cè)量阻抗是（ ZAB+ZK）。由于保護(hù) 1距離短路點(diǎn)較近，而保護(hù) 2 距離短路點(diǎn)較遠(yuǎn)，所以，保護(hù) 1的動(dòng)作時(shí)間就比保護(hù) 2的短。這樣故障就由保護(hù) 1動(dòng)作切除，不會(huì)引起保護(hù) 2 的誤動(dòng)作。這種選擇性的配合是靠適當(dāng)?shù)倪x擇各保護(hù)的整定阻抗值和動(dòng)作時(shí)限來完成的。 圖 （ a） 距離保護(hù)的基本原理 圖 (b) 距離保護(hù)原理接線圖 (二 )零序電流保護(hù) 零序電流保護(hù)屬于小接地電流系統(tǒng)的保護(hù)方式，它利用當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故璋時(shí)零序電流比正常運(yùn)行時(shí)較大的特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)有選擇性地發(fā)出信號(hào)或瞬時(shí)切 斷主回路電源避免事故 的發(fā)生 .盡管此種保護(hù)方式屬于小接地電流系統(tǒng)，但早已在發(fā)電廠、變電站和配電系統(tǒng)中得到較廣泛的應(yīng)用 。 采用中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地，能使靈敏而有選擇性的接地保護(hù)得以實(shí)現(xiàn)，能減少電弧接地過電壓的危險(xiǎn)，接地保護(hù)是否動(dòng)作于跳閘取決于接地電流的大小，這種接地保護(hù)方 式的缺點(diǎn)是接地電阻電壓較高 (6kV)，接地功耗較大 (60 一 75kw)，使電阻器發(fā)熱，影響其機(jī)械強(qiáng)度，給制造帶來了較大的困難，而且造價(jià)很高 。 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，在接地點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)電感點(diǎn)流并和系統(tǒng)中的接地電容電流相抵消 ，可減小流經(jīng)故障點(diǎn)的電流 .在通常情況下，接地電弧不會(huì)出現(xiàn)，單相接地故障自動(dòng)消除，從而就可減少接地故障引起的停電事故 。 由于采用了消弧線圈，在發(fā)生單相接地故障時(shí)的電流分布發(fā)生了變化，又給實(shí)現(xiàn)有選擇性的保護(hù)帶來了一定的困難，因而必須謀求新途徑 。 目前，在變配電系統(tǒng)中為提高供電的可靠性，大多采用小接地電流系統(tǒng) .上述幾種零序電流保護(hù)的接線方式都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)從經(jīng)濟(jì)技術(shù)諸方面綜合加以考慮 。 零序分童的特點(diǎn) ， 如 圖 (a)所示的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng) A相發(fā)生金屬性單相接地短路時(shí)，可利用對(duì)稱分量的方法將電流、電壓分解為 正序、負(fù)序和零序分量，并利用復(fù)合序網(wǎng)來表示它們之間的關(guān)系 .其零序網(wǎng)絡(luò)如 圖 (b)所示，零序電流可看成是在故障點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)零序電壓亡，而產(chǎn)生的，零序電流經(jīng)過變壓器接地中性點(diǎn)構(gòu)成回路 .零序電流的正方向規(guī)定從母線流向故障點(diǎn)，零序電 壓的正方向是線路指向大地，其主要特點(diǎn)如下 : 1)線路中任何一點(diǎn)發(fā)生接地短路時(shí)，該點(diǎn)的三倍零序電流 (或電壓 )都等于該點(diǎn)的三 相電流 (或電壓 )的向 t和，即 . . . .0 A B C3 = + +I I I I . . . .03 A B CU U U U? ? ? 當(dāng)系統(tǒng)中 A相發(fā)生接地短路時(shí)，故障點(diǎn) D的電壓 . 0DAU ? ，故障點(diǎn) D處的零序電壓為 ： . . .1 ()3D A D B D CU U U??， 即故障點(diǎn)的零序電壓等于非故障相電壓向量和的 1/3. 故障點(diǎn)的電流 . . . ., 0 , 0 .dA D D B D CI I I I???即故障點(diǎn)的零序電流等于故障點(diǎn)電流的 1/3，并且相位相同。 2)故障點(diǎn)的零序電壓最高，其值為 . 0DU ，距故障點(diǎn)的距離越遠(yuǎn)， 零序電壓就越低 。變 器中性點(diǎn)處，零序電壓為零 .零序電壓的分布如 圖 (c)所示 。 3)零序電流超前零序電壓 900，如 圖 (d)所示，零序電流的分布，主要決定于線路和 中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻杭，而與電源 的數(shù)目和位里無關(guān) 。 4)零序功率 S。 =I0 U0，由于故障點(diǎn)零序電壓最高，所以，故障點(diǎn)的零序功率也最 大，距故障點(diǎn)越遠(yuǎn)零序功率越小 。 圖 接地短路時(shí)的零序等效網(wǎng)絡(luò) 保護(hù)配置的整定 （一）輸電線路 的距離保護(hù) 對(duì)于 110kV 及以上電壓級(jí)的輸電線路，我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以直接考慮用距離保護(hù)，所以這里的 110kV側(cè)我直接進(jìn)行距離保護(hù)的整定計(jì)算和靈敏度校驗(yàn)。 取 39。relk =， relk =, stk =1, rek =。線路的最大靈敏角根據(jù)經(jīng)驗(yàn)也一般取 60o～80o,取 m? =80o。 對(duì)于輸電線路 2L 距離Ⅰ段： .1 1 0 .8 5 0 0 .4 ( )o p relZ k z? ? ? ? ? ? .1m in .% 1 80%opZL z?? 距離Ⅲ段：最小負(fù)荷阻抗 . m i n. m i n . m a x . m a x1150 . 90 . 9 3 4 1 . 1 ( )1 . 4 5 3LNL LLvUZ IZ?? ? ? ? ? 動(dòng)作阻抗為 . m i 1