继电保护课程设计--- 线路距离保护的设计.doc

电力系统继电保护课程设计
题目: 线路距离保护的设计
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成绩

1 设计原始资料
具体题目
如下图所示网络,系统参数为:
kV,、、,km、km,km、km、km,线路阻抗km,、,A、A、A,,
试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计。
要完成的内容
本文要完成的内容是对线路的距离保护原理和计算原则的简述,并对线路各参数进行分析及对线路L1、L2、L3进行距离保护的具体整定计算并注意有关细节。距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征,测量电压与电流的比值,反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
2 题目分析与方案设计
题目分析
距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离(或阻抗)。并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。该装置的主要元件为距离(阻抗)继电器,它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值,此阻抗称为继电器的测量阻抗。当短路点距保护安装处近时,其测量阻抗小,动作时间短;当短路点距保护安装处远时,其测量阻抗增大,动作时间增长,这样就保证了保护有选择性地切除故障线路。
用电压与电流的比值(即阻抗)构成的继电保护,又称阻抗保护,阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值:
,也就是短路点至保护安装处的阻抗值。因线路的阻抗值与距离成正比,所以叫距离保护或阻抗保护。距离保护分为接地距离保护和相间距离保护等。
距离保护的动作行为反映保护安装处到短路点距离的远近。与电流保护和电压保护相比,距离保护的性能受系统运行方式的影响较小。
当短路点距保护安装处近时,其量测阻抗小,动作时间短;当短路点距保护安装处远时,其量测阻抗大,动作时间就增长,这样保证了保护有选择性地切除故障线路。为了满足继电保护速动性、选择性和灵敏性的要求,目前广泛采用具有三段动作范围的时限特性。三段分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段,它们分别与电流速断、限时电流速断及过电流保护相对应。
距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的,它的保护范围为本线路全长的80~85%;第Ⅱ段与限时电流速断相似,它的保护范围应不超出下一条线路距离第Ⅰ段的保护范围,并带有高出一个的时限以保证动作的选择性;第Ⅲ段与过电流保护相似,其起动阻抗按躲开正常运行时的负荷参量来选择,动作时限比保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个。
方案设计
主保护设计
距离保护Ⅰ段和距离保护Ⅱ段构成距离保护的主保护。
(1)距离保护的Ⅰ段
距离保护网络接线图
瞬时动作,是保护本身的固有动作时间。
保护1的整定值应满足: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(~),则
()
同理,保护2的Ⅰ段整定值为:
()
如此整定后,保护的Ⅰ段就只能保护线路全长的80%~85%,这是一个严重的缺点。为了切除本线路末端15%~20%范围以内的故障,就需要设置距离保护第Ⅱ段。
(2)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段的保护范围,同时带有高出一个的时限,以保证选择性,例如在图1中,当保护2第Ⅰ段末端短路时,保护1的测量阻抗为:
()
引入可靠系数(),则保护1的Ⅱ段的整定阻抗为:
()
则设计AB段的距离保护Ⅰ段、BC段的距离保护Ⅰ段和AB段距离保护Ⅱ段为线路L1、L2、L3的主保护。
后备保护设计
为了作为相邻线路的保护装置和断路器拒绝动作的后备保护,同时也作为距离I段与距离Ⅱ段的后备保护,第Ⅲ段为本线路的近后备保护和下一段线路的远后备保护,则应该装设距离保护第Ⅲ段。
距离Ⅲ段:整定值与过电流保护相似,其启动阻抗要按躲开正常运行时的负荷阻抗来选择,动作时限还按照阶梯时限特性来选择,并使其比距离Ⅲ段保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个。
则设计AB段的距离Ⅲ段为线路L1、L2、L3的后备保护。
3 保护的配合及整定计算
线路L1距离保护的整定与校验
线路L1距离保护第I段整定
(1)线路L1的I段的整定阻抗为
()
=×60×
=
式中—距离I段的整定阻抗;
—被保护线路L1的长度;
—被保护线路单位长度的阻抗;
—可靠系数;
(2)动作时间
(第I段实际动作时间为保护装置固有的动作时间)。
线路L1距离保护第Ⅱ段整定
(1)与相邻线路距离保护I段相配合,线路L1的Ⅱ段的整定阻抗为
()
—线路对线路L1的最小分支系数,其求法