【正文】 總結(jié) ........................................................................................... 42 參考文獻(xiàn) ......................................................................................... 44 5 摘要 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是反映電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)而動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)生信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通訊技術(shù)的飛速發(fā)展又為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力。 繼電保護(hù)的基本任務(wù)是：電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、快速、有選擇性地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，保證非故障設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，盡量縮小停電范圍；電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常 運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的要求能自動(dòng)、及時(shí)、有選擇地發(fā)出告警信號(hào)或者減負(fù)荷、跳閘。 在下圖中所示的網(wǎng)絡(luò)接線(xiàn)中，當(dāng) d1 點(diǎn)短路時(shí)，應(yīng)由距短路點(diǎn)最近的保護(hù) 1 和 2 動(dòng)作跳閘，將故障線(xiàn)路 AB 切除，變電站 B可由另一條無(wú)故障的線(xiàn)路繼續(xù)供電。由此可見(jiàn)，繼電保護(hù)有選擇性的動(dòng)作可將停電范圍限制到最小，甚至可以做到不中斷向用戶(hù)供電。因此，在發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作切除故障。一般的快速保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為 ~ ，最快的可達(dá)~；一般的斷路器的動(dòng)作時(shí)間為 ~，最快的可達(dá) ~。滿(mǎn)足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置、短路的類(lèi)型如何，以及短路點(diǎn)是否有過(guò)渡電阻，都能敏銳感覺(jué)、正確反應(yīng)。 2. 相間短路電流保護(hù) 三段式電流保護(hù) 三段式電流保護(hù)包括：瞬 時(shí)電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷和電流保護(hù)。 無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)工作原理 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)又稱(chēng)Ⅰ段電流保護(hù)，它是反應(yīng)電流增大而能瞬時(shí)動(dòng)作切除故障的電流保護(hù)。 9 以保護(hù) 1 為例，當(dāng)本線(xiàn)路末端 d1 點(diǎn)短路時(shí)，希望速斷保護(hù)2 能夠瞬時(shí)動(dòng)作切除故障，而當(dāng)相鄰線(xiàn)路 BC 的始端（習(xí)慣上又稱(chēng)為出口處） d2 點(diǎn)短路時(shí)，按照選擇性地要求，速斷保護(hù) 2 不應(yīng)該動(dòng)作，因?yàn)樵撎幍墓收蠎?yīng)由速斷保護(hù) 5 動(dòng)作切除。 由于要求限時(shí)速斷保護(hù)必須保護(hù)本線(xiàn)路的全長(zhǎng)，因此它的保護(hù)范圍必然延伸到下一條線(xiàn)路中去，這樣當(dāng)下一條線(xiàn)路出口處發(fā)生短路時(shí)，它就要起動(dòng)，在這種情況下，為了保證動(dòng)作的選擇性就必須使保護(hù)的動(dòng)作帶有一定的延時(shí)（即時(shí)限），此時(shí)限的大小與其延伸的范圍有關(guān)。 限時(shí)電流速斷保護(hù)靈敏性較高，能保護(hù)線(xiàn)路的全長(zhǎng)，并且還可 作為本線(xiàn)路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。為了縮短保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，動(dòng)作值與相鄰線(xiàn)路、元件速斷保護(hù)配合。 ，可與相鄰線(xiàn)路限時(shí)電流速斷保護(hù)配合。它在正常運(yùn)行時(shí)不應(yīng)該起動(dòng)，而在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能反 應(yīng)于電流的增大而動(dòng)作，在一般情況下它不僅能夠保護(hù)本線(xiàn)路的全長(zhǎng)，而且也能保護(hù) 11 相鄰線(xiàn)路的全長(zhǎng)，以起到遠(yuǎn)后備保護(hù)的作用。它們之間的區(qū)別主要在于按照不同的原則來(lái)選擇起動(dòng)電流。 由于瞬時(shí)電流速斷不能保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)，限時(shí)電流速斷又 不能作為相鄰元件的后備保護(hù)，因此，為保證迅速而有選擇性地切除故障，常常將瞬時(shí)電流速斷、限時(shí)電流速斷和過(guò)電流保護(hù)組合在一起，構(gòu)成階段式電流保護(hù)。在電網(wǎng)的最末端 —— 用戶(hù)的電動(dòng)機(jī)或其他用電設(shè)備上，采用瞬時(shí)動(dòng)作的過(guò)電流保護(hù)即可滿(mǎn)足要求。越靠近電源端，過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限越長(zhǎng)。 實(shí)際上是測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)之間的阻抗大小，故有時(shí)又稱(chēng)阻抗保護(hù)。當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以?xún)?nèi)時(shí)，即 Zcl ＜ Zdz 時(shí)，保護(hù)動(dòng)作；反之保護(hù)不動(dòng)作。如圖 圖 31 距離保護(hù)又稱(chēng)為低阻抗保護(hù) 距離保護(hù)的時(shí)限特性 距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)之間距離的關(guān) 13 系，稱(chēng)為距離保護(hù)的時(shí)限特性。 圖 32 距離保護(hù)的三個(gè)動(dòng)作范圍相對(duì)應(yīng)的三個(gè)動(dòng)作時(shí)限 距離保護(hù)的三段 （ 1）距離保護(hù)第Ⅰ段（距離Ⅰ段） 為無(wú)延時(shí)的速動(dòng)段，其動(dòng)作時(shí)限僅為保護(hù)裝置的固有動(dòng)作時(shí)間。 （ 2）距離保護(hù)第Ⅱ段（距離Ⅱ段） 為帶延時(shí)的速動(dòng)段，為了有選擇性地動(dòng)作，距離 II 段的動(dòng)作時(shí)限和啟動(dòng)值要與相鄰下一條線(xiàn)路保護(hù)的 I 段和 II 段相配合。 3. 方案設(shè)計(jì) 原始數(shù)據(jù)及保護(hù)方案的確定 原始數(shù)據(jù) 某地區(qū)部分供電系統(tǒng)如圖 1所示。架空線(xiàn)參數(shù)： 2為 LGJ— 240，長(zhǎng)度分別為 9km、12km； 3為 LGJ— 185，長(zhǎng)度為 4km，幾何均距均為 。 2%/，運(yùn)行方式為一臺(tái)工作一臺(tái)備用，該變電所的最大及最小負(fù)荷分別為 Pmax=9880kW， Pmin=4690kW， 6kV 側(cè)平均功率因數(shù)為cosφ =。 2 %/，運(yùn)行方式為一臺(tái) 10000KVA 及一臺(tái) 8000KVA 的變壓器同時(shí)工作且并聯(lián)運(yùn)行，另一臺(tái) 10000KVA 變壓器備用，該變電所的最大及最小負(fù)荷分別為Pmax=13800kW， Pmin=10990kW， 6kV 側(cè)平均功率因數(shù)為 cosφ =。 15 升壓變壓器參數(shù)： T6 、 T7均為 SFZ216000/35， uk%=，Δ P0=15kW，Δ Pk=81kW。該系統(tǒng)正常運(yùn)行方式為開(kāi)環(huán)運(yùn)行，試確定線(xiàn)路 3及變壓器 T T T T T T T7的保護(hù)裝置。 mm 2 /km ， ∴ 計(jì) 算 半 徑mmSr ??? ∴自幾何均 距 mmrD s 9 9 ???? ，由題知幾何均距mDeq ? ∴單位電阻值為 Ω /k m1 3 4 ???Lr，單位電抗值為Ω /k ???Lx ∴ 1 線(xiàn) 路 各 值 為 Ω1 7 3 ???? lrR LL ，Ω3 2 6 ???? lxX LL ， 221 ???LZ , ? r c ta n111 ??LLL RX? 2 線(xiàn)路各值為 Ω5 7 3 ???? lrR LL ，Ω4 2 6 ???? lxX LL ， 222 ???LZ , ? r c t a n222 ??LLL RX? ????? a x1sX ， ????? in1sX 由 3 線(xiàn) 路 型 號(hào) 為 LGJ185, 可 知 標(biāo) 稱(chēng) 截 面 積 17 S=185mm 2 ,ρ = Ω 21 5. 距離保護(hù)整定計(jì)算 1線(xiàn)路 Ⅰ段： ?????? 39。1242。39。 ?kK ，全阻 抗繼 電器返 回系數(shù) 范圍 ~ 取?hK ，自啟動(dòng)系數(shù) 1?zqK 。39。 m i n39。 ??fhdzqhkfhs e t KKK ZZ ?? 動(dòng)作時(shí)限為 t=+=1s 22 靈敏度校驗(yàn)：①近后備時(shí)： 39。39。39。 ????Lse tse n ZZK ，滿(mǎn)足要求 ②遠(yuǎn)后備時(shí)： a x139。39。39。 ??????? ? TfzL s e ts e n ZKZ ZK,滿(mǎn)足要求分支系數(shù) max?fzK =1 Ⅰ、Ⅱ段采用方向阻抗繼電器，Ⅲ段采用偏移特性阻抗繼電器。2 Lre lse t ZKZ ，動(dòng)作時(shí)限為 t=0s Ⅱ段：距離保護(hù)的助增系數(shù)將使距離保護(hù)的測(cè)量阻抗增大，保護(hù)范圍縮短。 最小分支系數(shù)為：) )(()1)(( 2m a x1m i n ????????? ?? B Lsfz X ZXK 最大分支系數(shù)為：) )(()1)(( 2m i n1m a x ????????? ?? B Lsfz X ZXK ????????? ? )()( 3m i n139。 Tfzr e lLr e ls e t ZKKZKZ,動(dòng)作時(shí)限為 t= 靈敏度校驗(yàn)： 9 ???kK，滿(mǎn)足要求 Ⅲ段：最大負(fù)荷電流AUPIL 100013800c o s3 m a xm a x2 ???? ???? ? 23 最小 負(fù)荷阻抗 ???????? 1 0 0 m a x2m i n Lfh IUZ 短 路 阻 抗 角 ??d? ， 最 大 負(fù) 荷 阻 抗 角? 1 r c c o s ??fh? 取 39。39。 整定阻抗????????? ? ) o s ( )c o s (39。39。1243。39。39。39。39。39。39。 3線(xiàn)路保護(hù)① Ⅰ段： ?????? 39。在整定配合上應(yīng)選取可能出現(xiàn)的最小助增系數(shù)。1242。39。 ?kK ，全阻 抗繼 電器返 回 系數(shù) 范圍 ~ 取?hK ，自啟動(dòng)系數(shù) 1?zqK 。39。 m i n39。 ??fhdzqhkfhs e t KKK ZZ ?? 動(dòng)作時(shí)限為 t=+=1s 靈敏度校驗(yàn)：①近后備時(shí)： 39。39。39。 ????Lse tse n ZZK ，滿(mǎn)足要求 25 ② 遠(yuǎn) 后 備 時(shí) ： )//(53m a x139。39。39。 ??????? ? TTfzL s e ts e n ZZKZ ZK,滿(mǎn)足要求分支系數(shù) max?fzK = Ⅰ、Ⅱ段采用方向阻抗繼電器，Ⅲ段采用偏移特性阻抗繼電器。3 Lre lse t ZKZ ，動(dòng)作時(shí)限為 t=0s Ⅱ段：距離保護(hù)的助增系數(shù)將使距離保護(hù)的測(cè)量阻抗增大，保護(hù)范圍縮短。 最小分支系數(shù)為： 11m i n ?????????????fzK 最大分支系數(shù)為： 11m a x ?????????????fzK ????????? ? )()( 1m i n339。 Tfzr e lLr e ls e t ZKKZKZ,動(dòng)作時(shí)限為 t= 靈敏度校驗(yàn)： ???kK，滿(mǎn)足要求 Ⅲ段：最大負(fù)荷電流AUPIL 10009880c o s3 m a xm a x2 ???? ???? ? 最小負(fù)荷阻抗 ???????? m a x2m i n Lfh IUZ 26 短路阻抗角 ??d? ，最大負(fù)荷阻抗角 ? 2 r c c o s ??fh? 取 39。39。 整定阻抗????????? ? ) o s ( )c o s (39。39。1243。39。39。39。39。39。39。 6. 變壓器保護(hù) 變壓器過(guò)電流保護(hù) 反應(yīng)外部短路引起的變壓器過(guò)電流和作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，變壓器需裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)，可采用的保護(hù)方式有：過(guò)電流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)及負(fù)序過(guò)電流保護(hù)等。為校驗(yàn)靈敏系數(shù)，應(yīng)算出系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，變壓器低壓側(cè)兩相短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最小電流。 T T4 降壓變壓器的過(guò)電流保護(hù) ⑴過(guò)電流保護(hù)的啟動(dòng)值按躲過(guò)最大負(fù)荷電流整定：AIKKI Lrer e ls e r a x2 ???? ? ⑵靈敏系數(shù) 校驗(yàn)。 最 小 運(yùn) 行 方 式 下 兩 相 短 路 電 流 值 為 ：KAI k 1)2( ?????? 10 )2( ?????s e tks e n IIK ，符合要求。為校驗(yàn)靈敏系數(shù)，應(yīng)算出系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，變壓器低壓側(cè)兩相短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最小電流。 T T7 升壓變壓器的過(guò)電流保護(hù) ⑴ 過(guò) 電 流 保 護(hù) 的 啟 動(dòng) 值 按 額 定 電 流 整 定 ：AUSKKIKKINNrer e lNrer e ls e r 6 ??? ?????? ⑵靈敏系數(shù)校驗(yàn)。 最 小 運(yùn) 行 方 式 下 兩 相 短 路 電 流 值 為 ：KAI k 1)2( ????? )2( ?????s e tks e n IIK ，符合要求。 隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，微機(jī)、集成電路等大量運(yùn)用到變