35千伏电网继电保护设计

《35千伏电网继电保护课程设计说明书》

说明书 二．电网继电保护配置设计

（一） 继电保护配置的一般原则

电力系统继电保护设计与配置是否合理直接影响电力系统的安全运行。若设计与配置不当，在出现保护不正确动作的情况时，会使得事故停电围扩大，给国民经济带来程度不同的损失，还可能造成设备或人身安全事故。因此，合理地选择继电保护的配置主案正确地进行整定计算，对保护电力系统安全运行具有十分重要的意义。

选择继电保护配置方案时，应尽可能全面满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。当存在困难时允许根据具体情况，在不影响系统安全运行的前提下适当地降低某些方面的要求。

选择继电保护装置方案时，应首先考虑采用最简单的保护装置，以要求可靠性较高、调试较方便和费用较省。只有当简单的保护装置满足不了四个方面的基本要求时，才考虑近期电力系统结构的特点、可能的发展情况、经济上的合理性和国外已有的成熟经验。

所选定的继电保护配置方案还应该满足电力系统和各站、所运行方式变化的要求。 35千伏及以上的电力系统，所有电力设备和输电线路均应装设反应于短路故障和异常运行状况的继电保护装置。一般情况下应包括主保护和后备保护。主保护是能满足从稳定及安全要求出发，有选择性地切除被保护设备或全线路故障设备或线路的保护。后备保护可包括近后备和远后备两种作用。主保护和后备保护都应满足《电力装置的继电保护和自动装置设计规》所规定的对短路保护的最小灵敏系数的要求。 （二） 35千伏中性点不接地电网的继电保护配置原则

1. 相间短路保护

保护电流回路的电流互感器采用不完全星形接线，各线路保护均装在相同的A、C两相上。以保证在大多数两点接地的情况下只切除一个故障点。在线路上发生短路时，若引起厂用电或重要用户母线的电压低于50～60%时，应快速切除故障，以保证无故障的电动机能继续运行。

在单侧电源的单回线路上，可装设不带方向元件的一段或两段式电流、电压速断保护和定时限过电流保护。

在多电源的单回线路上，可装设一段或两段式电流、电压速断保护和定时限过电流保护。必要时保护应加装方向元件。如果仍然不能满足选择性和灵敏性或速动性的要求，或保护装置的构成过于复杂时，宜采用距离保护。 3～4公里及以下的短线路宜采用纵联导引线保护作主保护，以带方向或方向元件的电流保护作后备保护。

为简化环行网络的保护，可采用故障时先将网络自动解列，故障切除后再自动复原的办法来提高保护的灵敏度。

对平行线路，一般宜装设横差动电流方向保护或电流平衡保护作主保护。以接两回线电流和两段式电流保护或距离保护作为双回线运行时的后备保护以及单回线运行时的主保护和后备保护。 2. 单相接地保护

对电缆线路或经电缆引出的架空线路，宜装设由零序电流互感器构成的带方向或不带方向元件的零序电流保护。

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对架空线路，宜装设由零序电流滤过器构成的带方向或不带方向元件的零序电流保护。

在线路的回路数不多，或零序电流大小，零序电流保护的灵敏度达不到要求时，可利用在母线上装设的反应于零序电压的绝缘监视装置兼作线路的单相接地保护。 3. 过负荷保护

经常出现过负荷的电缆线路或电缆与架空的混合线路应装设过负荷保护，保护宜带时限动作于信号，必要时也可动作于跳闸。

由于时间关系，所以只能计算相间短路保护。 （三） 配置方案考虑

以上述配置原则为凭据。结合任务书给定的电网结线和短路电流的分布情况，通过技术分析和整定计算，拟定出在选择性的灵敏性方面都能满足要求的最合理配置方案。

对相间短路保护首先考虑采用阶段式电流保护的可能性。按短路电流供给方向将保护装置分成两组，经分析和计算判断出瞬时电流速断保护区的大小、限时电流速断和定时限过电流保护的灵敏度是否能满足要求。

如果由瞬时电流速断和限时电流速断共同组成主保护的保护区和灵敏度不能满足要求时，再考虑采用一段或两段电压联锁速断作为主保护的方案，并通过整定计算找出在最大和最小运行方式下都能有一定保护区的主要运行方式。

如果定时限过电流保护的灵敏度不满足要求时，可增加低电压闭锁元件来提高保护的灵敏度。

来确定了各保护装置之间的动作值配合和时限配合之后，从确保双侧电源线路保护的选择性出发进一步考虑啊些保护装置需要加装方向闭锁元件。

对单相接地保护应首先考虑装设有选择性的零序电流保护能否有足够的灵敏度。若不能满足要求时，可由35千伏母线上绝缘监察装置兼作无选择性的线路单相接地保护，瞬时动作于信号。为了便于搜索接地点，应在各回路上装设作用于跳闸的接地搜索按钮，并以自动重合闸的重合补救。

如果是电缆线或者是电缆与架空的混合线路还要装设过负荷保护。

三、整定计算

整定计算全部容在计算书上。

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计算书

35KV电网的等效电路图如下所示：

此电网有三处电源，它的35KV侧电网可看成是由两端电源供电，根据功率方向的不同（规定母线流向线路的电流为正，线路流向母线的电流为负）可把线路上的断路器分为两组，一、三、五为一组，二、四、六为一组，这样则把35JV的等效双电源电路再等效为两条单电源供电的线路。按此方法方便了各断路器所装保护的整定计算。下面就是所有保护的整定计算过程：

一、 QF5 所装保护的整定计算 保护Ⅰ段计算

1、 考虑用瞬时电流速断保护

动作电流：Iop校验：klmIKrelIdgmax=1.3×（1.179+1.588）×6.30.732KA

37(2)Id0.410.111=0.712〈 1.2 不满足 1=

0.732Iop2、 考虑用瞬时电流电压联锁速断保护

变压器折算到线路的等效长度：

27.53710103100SNL=1001000025.669KM

0.40.4322UkpUN主要运行方式时最大保护区：

LImainL0.75L=0.75×（30+25.669）=41.752KM Krel373=16.41Ω （最大运行方式下） 0.70.602373==0.645KA 16.4141.7520.4主要运行方式时的等效阻抗：

XxtgmainEx(3)Idmax动作电流：Iop.

IEXXxtgmainX1lmain.

II动作电压：Uop3IopX1lmain=30.64541.7520.418.663KV

校验：LminI373730.8660.645I0.866ExXxtgminIop30.720.181 ==12.43KM>15% I0.40.645X1Iop373= 23.71Ω （最小运行方式下）0.720.181主要运行方式时的等效阻抗XxtgmaxEx(3)Idmax动作电流：IopIEXXxtgmainX1lmain3730.529KA =23.7141.7520.4II动作电压：Uop3IopX1lmain=30.5290.441.752=15.291V

IXxtgmaxUop1X1(UpUop)校验：LmaxI=

16.4115.29128.896KM96.32%>50%

0.4(3715.291)此保护基本上能保护到线路全长，所以不用装Ⅱ段保护 Ⅲ段的整定计算：

Ⅲ动作电流：IopKrelKzqKhIfhgmax=

1.220.130.367KA 0.85校验：KsenIkmin(8)ⅢIop（1.865+0.527)=

0.3676.337=1.11<1.3 不满足远后备

KsenIkmin(4)ⅢIop=

0.410.111=1.42>1.3 满足远后备

0.367ⅢⅢ动作时限： ttxlVt=1.5+0.5=2S

二、QF3所装保护的整定计算 保护Ⅰ段计算

1、考虑瞬时电流速断保护

动作电流：IopIKrelIdgmax=1.3×（0.7+0.602）=1.6926 KA

LIminKX0.866Xxtgmax1(0.866Lrelxtgmin)KrelX1.

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3737331.30.86610.870.2010.940.72)=21.77KM =(0.866101.30.4不合理,用瞬时电流电压联锁保护 主要运行方式时最大保护区：Lmain最小运行时的电抗：Xxt.minIL0.75L=7.5KM Krel37319.946

0.870.201Ex3Idmin=

整定电流：IopIEXXxtgmainX1lmain3730.931KA =19.9460.47.5IIUop3IopX1lmain =30.9310.47.54.837KV

IXxtgmaxUop1X1(UpUop)LImax=

12.8694.8374.839KM>15%L 符合要求

0.4(374.837)Ex3Idmax最大运行时的电抗：Xxt.max=

37312.869

0.940.72373IIop1.346KA

12.8690.47.5LImin0.866ExXIX1IopIxtgminopI0.866=3719.9461.3463=15.5KM 不符合要求 0.41.346Ⅱ段整定

与相邻单回线路上的瞬时电流电压里联锁速断配合保护 动作电流：IopⅡKphKfzgminIIopgxl=1.10.5290.5819KA

动作电压：UopⅡ1I(3IⅡopXABUopgxl)=1.1(30.5819415.291)17.566KV Kph(2)Id0.6240.157min校验：KmⅡ1.342>1.3 满足要求

Id20.5819动作时限：top(3)top(5)Vt0.5s Ⅲ段整定

ⅡⅡ.

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ⅢIopKrelKzqKhIfhgmax=

1.220.11=0.31KA 0.85KsenIkmin0.6240.1572.519>1.5 满足要求 ⅢIop0.31Ⅲ动作时限：t

tlⅢVt20.52.5s

三、QF1所装保护的整定计算: I段整定计算

1、考虑瞬时电流速断保护:

动作电流：IopIKrelIdgmax=1.30.941.222KA

EX(3)Idmin 最大运行等效阻抗：Xxtgmax3738.555 =2.497最小运行等效阻抗：XxtgminEX(3)Idmin3736.847 3.12=

LIminKX0.866Xxtgmax1(0.866Lrelxtgmin)KrelX111.38.550.8666.847(0.86640)16.66KM>1.5 满足要求 1.30.4Ⅱ段整定计算

1、限时电流速断保护整定计算 与QF3瞬时电流电压联锁保护配合 动

作

值

：

IⅡopKphKfzgminIIopgxl=

1.10.9311.311KA

(0.6240.157)0.753Ⅱ=KA (取1.11.3021.4322IⅡKIIopphdgmaxop=1.4322KA)

(2)Id0.7530.174min=0.647<1.3 不满足电流速断保护 Ⅱ1.4322Id2校验:Ksen2、限时电流电压联锁速断保护整定计算

与相邻单回线路上的瞬时电流电压里联锁速断配合保护

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动作电流：IⅡopKphKfzgminIⅡopgxl=

1.10.9311.311KA

0.6240.1570.753动作电压：UopⅡ11I(3IⅡXU)=(31.311164.837)37.423KV opABopgxlKph1.1校验：KsenIⅡ0.7530.174mindⅡ0.693<1.3 不满足要求 Id21.3111.10.58190.617KA

0.6240.1570.753与相邻线路电流电压联锁限时电流配合 动作电流：IⅡop电压：Uop校验：KsenⅡ11I(3IⅡXU)=(30.6171617.566)31.513KV opABopgxlKph1.10.7530.1741.5021.3 满足

0.617ⅡⅡ动作时限 ： toptop(3)0.50.50.51s Ⅲ段整定

Ⅲ动作电流：IopKrelKzqKhIfhgmax=

1.220.11=0.31KA 0.85

校验：KsenⅢIkmin0.7532.429>1.5 满足要求 ⅢIop0.31Ⅲ动作时限：toptop(3)Vt=2.5+0.5=3s

四、QF2所装保护的整定计算 I段整定计算

1、 考虑瞬时电流速断保护:

动作电流：IopKrelIdmax1.3(0.430.21)0.832KA

I(2)LIminKX0.866Xxtgmax1(0.866Lrelxtgmin)KrelX1=

3737331.30.86610.2010.230.720.37)64.62KM (0.866401.30.4.

.

不满足要求

2、考虑瞬时电流电压联锁保护: 主要运行时的长度：LmainIL0.75L=0.754030KM Krel37319.598 0.720.37最大运行时的阻抗：Xxtmain动作电流：IopIEXXxtgmainX1lmain373==0.676KA

19.5980.4300.866=校验：LIminI0.866ExXxtgminIopXII1op3757.2720.676378.72KM不满足 0.40.642最小运行时的阻抗：Xxtmin37349.565 0.2010.23动作电流：IopIEXXxtgmainX1lmain3730.329KA =49.56512II动作电压：Uop3IopX1lmain=30.3290.430=6.84KV

IXxtgmaxUop1X1(UpUop)校验：LImax19.5986.4111.09KM>15%L满足要求

0.4(376.84)由于没有相邻线路一段配合，所以Ⅱ段没有办法配合。 Ⅲ段整定: 动作电流：IⅢopKrelKzqKhIfhgmax=

1.220.110.31KA 0.85校验：KsenIkmin(1)ⅢIop0.1430.159 =0.97<1.3 不满足要求

0.31单侧电源辐射线路的低电压闭锁定时限时过流保护

Ⅲ动作电流：IopKrel1.2Ifh=0.110.155KA Kh0.85Krel0.9Uggmin =0.937=26.06KV Kh1.15Ⅲ动作电压：Uop.

.

校验：Ksen动作时限：tⅢIkmin(1)ⅢIop0.1430.159=1.95>1.3 满足要求

0.155ⅢtxlVt=1.5+0.5=2s

五、QF4所装保护的整定计算 I段保护整定

1、考虑瞬时电流速断保护 动

作

电

流

：

IIopKrelIdgmax1.30.32 0.481KA

LImin=

37371.330.8663KX0.866Xxtgmax110.2420.402)(0.866Lrelxtgmin)(0.86610KrelX11.30.41114.2546.021(8.66)=(8.66171.825)=125.5KM不满足要求 1.30.41.3I2、考虑瞬时电流电压联锁速断保护整定 主要运行时线路长度：Lmain动作电流 ：Iop I3730.47.50.242L0.75L=0.7510=7.5KM Krel3730.234 KA

动作电压：Uop30.2340.47.51.22KV

I校验：LmaxI3731.22=4.53KM>0.15L 满足要求 0.4020.4(321.22)Ⅱ段保护整定

1、考虑与相邻回路上的瞬时电流电压联锁速断保护配合： 条件一动作电流：IopⅡ1.10.3290.191KA

0.1840.1650.184条件二动作电流：Iop1.10.210.231KA 校验：KlmⅡ0.1990.861KA<1.3 不满足要求 0.231则需要用距离保护Ⅱ段来保护 Ⅲ段保护整定

.

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1.220.11=0.31KA 0.850.199校验：Klm0.64<1.3 不满足要求

0.310.159Klm0.51<1.2 不满足要求

0.31动作电流：IopⅢ低电压闭锁定时限过电流保护的整定计算：

1.20.110.155KA 0.850.199校验：Klm1.28<1.3 不满足要求

0.1550.159Klm1.03<1.2 不满足要求

0.1550.9Ⅲ动作电压：Uop0.937=26.06KV

1.15动作电流：IopⅢ校验：Klm26.06=10.1661>1.2

30.370.410相间短路的电流、电压保护的灵敏度不够，不能起到保护作用，所以用距离保护Ⅲ段来保护。

六、QF6所装保护的整定计算 I段保护整定

动作电流：Iop1.30.402=0.5226KA

I7.537210.28 变压器等效阻抗：XT10010000LImin37376.36.33310.28)(10.28)0.8661.3(1.767373.5343710.866301.30.4116.049.79(25.98) 1.30.4 =

=7.965KM>0.15L 满足要求

Ⅱ段保护整定

动作电流：Iop1.10.2340.2574KA

ⅡIⅡop1.10.370.407KA

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校验：Klm0.21=0.498<1.3 不满足要求 0.407限时电流电压联锁速断保护的整定： 动作电流：IⅡop1.10.2340.2574KA 校验：Klm0.210.82<1.3 不满足要求

0.2574则需要用距离保护Ⅱ段来保护 Ⅲ段保护整定

1.220.13=0.367KA 0.850.21校验：Klm0.571.3 不满足要求

0.3670.199Klm0.51.2 不满足要求

0.367动作电流：IopⅢ低电压闭锁定时限过流保护整定计算：

1.20.130.184KA 0.850.21校验：Klm1.14<1.3 不满足要求

0.1840.199Klm1.08<1.2 不满足要求

0.184动作电流：IopⅡ相间短路的电流、电压保护的灵敏度不能够满足要求，所以需用距离保护Ⅲ段来保护。

保护配置一览表： 保护 序号 QF1 QF3 QF5 Ⅰ段 灵敏度/保护区 动作时限 0S 0S 0S Ⅱ段 灵敏度/保护区 动作时限 Ⅲ段 灵敏度/保护区 动作时限 动作值 动作值 动作值 瞬时电流速断保护 1.222KA 0.931KA 0.645KA 16.66KM 4.837KM 28.896KM 瞬时电流电压联锁速断保护 瞬时电流电压联锁速断保护 限时电流电压联锁保护 0.617KA 0.5819KA 1.502 1.342 没办法配 距离保护 距离保护 0S 1S 0.5S 限时电流电压联锁保护 不需要配 定时限过电流保护 0.31KA 0.31KA 0.367KA 2.429 2.519 1.42 3S 2.5S 2S 定时限过电流保护 定时限过电流保护 低电压闭锁定时过电流保护 0.155KA 1.95 距离保护 2S 距离保护 QF2 瞬时电流电压联锁速断保护 0.329KA 11.09KM 4.53KM 7.965KM 0S 0S QF4 QF6

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瞬时电流电压联锁速断保护 0.234KA 0.5226KA 瞬时电流速断保护