湖南生物机电职业技术学院 毕业论文电力系统继电保护装置设计湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书目 录前 言 .............................................................................................
...................................... 2 第一章 绪论 ....................................................................................................................... 3 1.1 电力系统继电保护概论 ..................................................................................... 3 1.2 对继电保护动作的基本要求 ............................................................................. 3 1.3 继电保护的构成 ................................................................................................. 4 1.4 微机继电保护的特点 ......................................................................................... 4 第二章 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 220KV 电网元件参数的计算 ............................................................................ 5 设计原则和一般规定 ......................................................................................... 5 220KV 电网元件参数计算原则 ........................................................................ 5 发电机参数的计算 ............................................................................................. 6 变压器参数的计算 ............................................................................................. 7 输电线路参数的计算 ....................................................................................... 10第三章 输电线路上 TA、TV 及中性点接地的选择 ..................................................... 11 3.1 输电线路上 T A、TV 变比的选择 .................................................................. 11 3.2 变压器中性点接地方式的选择 ....................................................................... 13 第 四 章 短路电流的计算 ............................................................................................. 14 4.1 电力系统短路计算的主要目的 ......................................................................... 14 4.2 运行方式确定的原则 ....................................................................................... 15 4.3 网络等效图的化简 ........................................................................................... 15 4.4 关于相间距离保护的短路计算 ....................................................................... 16 4.5 关于零序电流保护的短路计算 ....................................................................... 20 第五章 自动重合闸 ......................................................................................................... 33 5.1 自动重合闸的基本概述 ................................................................................... 33 5.1.1 概述 ............................................................................................................ 335.1.2 自动重合闸的配置原则 ............................................................................ 33 5.2 自动重合闸的基本要求 ................................................................................... 33 结 论 ............................................................................................................................... 36参考文献 ............................................................................................................................. 37 附 谢 录 ................................................................................................................................. 38 辞 ................................................................................................................................. 39-1-湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书前言本文研究的是关于 220KV 电网继电保护。 通过本次设计掌握和巩固电力系统继电 保护的相关专业理论知识，熟悉电力系统继电保护的设计步骤和设计技能，根据技术 规范，选择和论证继电保护的配置选型的正确性并培养自己在实践工程中的应用能 力、创新能力和独立工作能力。 本次设计是根据湖南生物机电事业技术学院毕业要求而进行的毕业设计。 此次设 计的主要内容是 220KV 电网继电保护的配置和整定，设计内容包括：第一章 概论； 第二章 计算系统中各元件的主要参数；第三章 输电线路上 TA、TV 变比的选择及中 性点接地的选择；第四章 电力网短路电流的计算；第五章 自动重合闸的选择。 由于各种继电保护适应电力系统运行变化的能力都是有限的，因而，对于继电保 护整定方案的配合不同会有不同的保护效果，如何确定一个最佳的整定方案，将是从 事继电保护工作的工程技术人员的研究课题。总之，继电保护既有自身的整定技巧问 题，又有继电保护配置与选型的问题，还有电力系统的结构和运行问题。尤其，对于 本文中 220KV 高压线路分相电流差动保护投运前的现场试验， 一直是困扰技术人员的 一个问题，由于线路两端距离的限制，现场试验不能像试验室那样方便。另外，光纤 保护在长距离和超高压输电线路上的应用还有一定的局限性， 在施工和管理应用上仍 存在不足，但是从长远看，随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和保护产品技术的不 断提高，光纤保护将占据线路保护的主导地位。-2-湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书11.1 电力系统继电保护概论绪论由于电力系统是一个整体，电能的生产、传输、分配和使用是同时实现的，各设 备之间都有电或磁的联系。因此，当某一设备或线路发生短路故障时，在瞬间就会影 响到整个电力系统的其它部分，为此要求切除故障设备或输电线路的时间必须很短， 通常切除故障的时间小到十分之几秒到百分之几秒。 只有借助于装设在每个电气设备 或线路上的自动装置，即继电保护，才能实现。因此，继电保护的基本任务有： （1） 当电力系统中发生短路故障时，继电保护能自动地、迅速地和有选择性地 动作，使断路器跳闸，将故障元件从电力系统中切除，并使系统无故障的 部分迅速恢复正常运行，使故障的设备或线路免于继续遭受破坏。（2） 当电气设备出现不正常运行情况时，根据不正常运行情况的种类和设备运行维护条件， 继电保护装置则发出信号，以便由值班人员及时处理或由装置自动进行调整。1.2对继电保护动作的基本要求继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。 (1) 选择性 所谓继电保护装置动作的选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时， 其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除， 当故障设备或线路的保护或断 路器拒绝动作时，应由相邻设备或线路的保护装置将故障切除。 (2) 速动性 所谓速动性就是指继电保护装置应能尽快地切除故障,对提高电力系统运行的可 靠性具有重大的意义。 (3) 灵敏性 所谓继电保护装置的灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障 或不正常运行情况时，保护装置的反映能力。 (4) 可靠性所谓保护装置的可靠性是指在保护范围内发生的故障该保护应该动作时，不应该由于它本身 的缺陷而拒绝动作；而在不属于它动作的任何情况下，则应该可靠不动作。-3-湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书1.3继电保护的构成继电保护装置可视为由测量部分、逻辑部分和执行部分等组成，如图 1-1 所示，各部分功能如下:图 1-1 模拟型继电保护装置原理框图 （1）测量部分 测量部分是测量从被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的整定值进行比 较，根据比较的结果，判断保护是否应该启动的部件。 （2）逻辑部分 逻辑部分是根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或 它们的组合，使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑关系工作，最后确定是否应该 使断路器跳闸或发出信号，并将有关命令传给执行部分的部件。 （3）执行部分 执行部分是根据逻辑部分传送的信号， 最后完成保护装置所担负的对外操作的任 务的部件。如检测到故障时，发出动作信号驱动断路器跳闸；在不正常运行时发出告 警信号；在正常运行时，不产生动作信号。1.4微机继电保护的特点(1) 维护调试方便 微机保护的硬件是一台计算机，各种复杂的功能是由相应的软件来实现的。如果 硬件完好，对于以成熟的软件，只要程序和设计时一样（这很容易检查） ，就必然会 达到设计的要求，用不着逐台作各种模拟试验来检验每一种功能是否正确。 (2) 可靠性高 计算机在程序指挥下，有极强的综合分析和判断能力，因而它可以实现常规保护 很难办到的自动纠错。 另外， 它有自诊断能力， 能够自动检测出本身硬件的异常部分， 配合多重化可以有效地防止拒动，因此可靠性很高。 (3) 易于获得附加功能 应用微型计算机后，如果配置一个打印机，或者其它显示设备，可以在系统发生 故障后提供多种信息。-4-湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书(4) 灵活性大 由于计算机保护的特性主要由软件决定，因此，只要改变软件就可以改变保护的 特性和功能，从而可灵活地适应电力系统运行方式的变化。 (5) 保护性能得到很好改善 由于计算机的应用，使很多原有形式的继电保护中存在的技术问题，可找到新的 解决办法。例如对接地距离的允许过度电阻的能力，距离保护如何区别振荡和短路等 问题都以提出许多新的原理和解决办法。第二章2.1220KV 电网元件参数的计算设计原则和一般规定电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分， 对保证电力系统的正常运行， 防止事故发生或扩大起了重要作用。 应根据审定的电力系统设计 （二次部分） 原则或审定的系统接线及要求进行电网继电保护和安全自动装置设计，设计应满足 《继电保护和安全自动装置技术规程（SDJ6-83）、 》《110~220kV 电网继电保护与安全 自动装置运行条例》等有关专业技术规程的要求。 继电保护和安全自动装置由于本身的特点和重要性， 要求采用成熟的特别是符合 我国电网要求的有运行经验的技术。 电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。 要结合具体条件和要求，从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突 出重点，统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。2.2 220KV 电网元件参数计算原则1．标幺值的概念 （1）参数计算需要用到标幺值或有名值，因此做下述简介。 在标幺制中，单个物理量均用标幺值来表示，标幺值的定义如下： 标幺值=实际有名值（任意单位）/基准值（与有名值同单位） 当选定电压、电流、阻抗和功率的基准值分别为 UB、IB、ZB 和 SB 时,相应的标幺 值为： U*=U/UB I*=I/IB-5-（2-1） （2-2）湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书Z*=Z/ZB S*=S/SB（2-3） （2-4）使用标幺值,首先必须选定基准值。 电力系统的各电气量基准值的选择,在符合电 路基本关系的前提下,原则上可以任意选取，但四个基准值只能任选两个，其余两个 则由上述关系式决定。至于先选定哪两个基准值，原则上没有限制,但习惯上多选定UB 和 SB。这样电力系统主要涉及三相短路的 IB、ZB, 可得:IＢ＝ＳＢ／ 3 UＢ ＺＢ＝UＢ／ 3 ＩＢ＝U?B／ＳＢ （2-5） （2-6）UＢ和ＳＢ原则上选任何值都可以，但应根据计算的内容及计算方便来选择。通常 UB 多选为额定电压或平均额定电压，ＳB 可选系统的或某发电机的总功率；有时也可 取一整数，如 100、1000MVA 等。 （2）标幺值的归算 本网络采用近似计算法 近似计算：标幺值计算的近似归算是用平均额定电压计算。标幺值的近似计算 可以就在各电压级用选定的功率基准值和各平均额定电压作为电压基准来进 行。结合本网络选取基准值：SB=1000MVA ； UB=230KV； ZB =2 U B 230 2 = = 52.9? S B 10002.3发电机参数的计算″ (%)UN 2 X = Xd 100 SN发电机的电抗有名值：（2-7）发电机的电抗标幺值：Xd ″ (%) SB X? = 100SN式中： ″ X d (%) ―― 发电机次暂态电抗;UN ―― 发电机的额定电压; UB ――基准电压 230 SB ―― 基准容量 1000MVA; SN ――发电机额定容量 235.294MVA.-6-（2-8）湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书已知： 则：PN = 200MW UN =15.8 KVSN =cos ? = 0.85X & =0.1444 dPN = 200 = 235.294 MVA 0.85 COSΦ*XG=Xd& (%) SB = 0.1444 ×
235.294 100 SNXG2 2 X & (%)U B d = = 0.1444 × 230 =32.46（?） 235.294 100 SN表 2-1 发电机参数结果 发电机 编号1# 2#容量功 率 因 数0.85 0.85出口电 压（KV）15.8 15.8Xd″电抗电抗（MW）200 200有名值0.4 32.46? 32.46?标幺值0.614 0.6142.4变压器参数的计算(1) 双绕组变压器参数计算公式：双绕组变压器电抗有名值： XT = 双绕组变压器电抗标幺值： XT ? = 式中： Uk (%) SB 100 SN （2-10） UK (%)UN 2 100 SN （2-9）UK (%) ――变压器短路电压百分值;UN ――发电机的额定电压; UB ――基准电压 230 SB ――基准容量 1000MVA; SN ――变压器额定容量.(2) 三绕组变压器参数的计算公式 1）各绕组短路电压百分值-7-湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书1 UK1（%）= 〔UdⅠ―Ⅱ（%）+UdⅠ―Ⅲ（%）-UdⅡ―Ⅲ（%） 〕 2 1 〕 UK2（%）= 〔UdⅠ―Ⅱ（%）+UdⅡ―Ⅲ（%）-UdⅠ―Ⅲ（%） 2 1 UK3（%）= 〔UdⅠ―Ⅲ（%）+UdⅡ―Ⅲ（%）-UdⅠ―Ⅱ（%） 〕 2（2-11） （2-12） （2-13）式中：UdⅠ―Ⅱ（%） UdⅠ―Ⅲ（%） UdⅡ―Ⅲ（%）分别为高压与中压，高压与低压， 、 、 中压与低压之间的短路电压百分值。2）各绕组的电抗有名值:UK 1(%)UN 2 XT1 = 100 SNXT2 =（2-14）UK 2(%)UN 2 100 SN UK 3(%)UN 2 100 SN（2-15）XT3 =（2-16）各绕组的电抗标幺值:Uk 1(%) SB 100 SN Uk 2(%) SB XT2* = 100 SN Uk 3(%) SB XT3* = 100 SN XT1* =（2-17） （2-18） （2-19）式中：SB ―― 基准容量 1000MVA； SN ―― 变压器额定容量;UN ―― 发电机的额定电压; UB ―― 基准电压 230kv.(3) 大同厂变压器参数计算：已知：SN = 240MWU K 12 % =14.12SB 1000 = 14.12% × = 0.588 S T1 N 240则：X T1 ? = U K1 % ?* X T1 = X T1 ? Z B = 0.588 × 52.9 = 34.726(? )(4) 西万庄变压器参数计算：-8-湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书已 知 : SN = 240MW 则:U K 12 % =11.50U K 23 % =7.60U K 13 % =23.70各绕组的阻抗百分值为： 1 UK1% = （ U K 12 % + U K 13 % - U K 23 % ） 2 1 = （ 11.50 + 23.7 - 7.60 ） 2 = 13.8 1 UK2% = （ U K 23 % + U K 12 % - U K 13 % ） 2 1 = （ 7.60 + 11.50 C 23.70 ） 2 = C2.3 1 UK1% = （ U K 13 % + U K 23 % - U K 12 % ） 2 1 = （ 23.70 + 7.60 C 11.50 ） 2 = 9.9 Uk 1(%) SB XT1* = = 13.8 × 1000 = 0.575 100 × 240 100 SN Uk 2(%) SB XT2* = = ? 2.3 × 1000 = ? 0.096 100 × 240 100 SN Uk 3(%) SB XT3* = = 9.9 × 1000 = 0.412 100 × 240 100 SN对于高碑店变压器参数计算原则与 2.4(4)相同，计算结果如表 2-2 所示: 表 2-2 各变压器参数计算结果 变压器 编号 T1 T2T3容量 （MVA） 240 240240绕组型式 双相双绕组 双相双绕组 三相三绕组T490三相三绕组T590三相三绕组短路电压百分值 Uk（%） 14.12% 14.12% UdⅠ―Ⅱ（%）= 11.50 % UdⅡ―Ⅲ（%）= 7.60 % UdⅠ―Ⅲ（%）= 23.70 % UdⅠ―Ⅱ（%）= 14.07 % UdⅡ―Ⅲ（%）= 7.65 % UdⅠ―Ⅲ（%）=23.73 % UdⅠ―Ⅱ（%）= 14.07 % UdⅡ―Ⅲ（%）= 7.65 % UdⅠ―Ⅲ（%）=23.73 %等值电抗 标幺值 0.588 0.588 0.575 0 0.412 1.675 0 0.962 1.675 0 0.962说明： 对普通（非自耦）三绕组变压器，按如上方法求得的三个电抗中，有一个可能-9-湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书是负值，这是由于这种变压器的三个绕组中，必有一个在结构上处于其它两个绕组之 间， 而这个处于居中位置的绕组与位于它两侧两个绕组间的两个漏抗之和又小于该两 绕组相互间的漏抗。例如，中压绕组居中，且有 UdⅡ―Ⅲ（%）+ UdⅠ―Ⅱ（%） UdⅠ―Ⅲ 〈 （%） 的关系。因此，这种等值电抗为负值的现象并不真正表示该绕组有容性漏抗。 普通三绕组变压器出现这种现并不少见，但因这一负值电抗的绝对值往往很小，在近 似计算中常取其为零。2.5输电线路参数的计算Z0 = 3Z1 Z2 = Z1(1) 输电线路参数计算公式 线路零序阻抗为: 负序阻抗为: 线路阻抗有名值的计算： 正、 负序阻抗: 零序阻抗: 线路阻抗标幺值的计算： 正、 负序阻抗: 零序阻抗: 式中： Z1* = Z2* = r1 +j x1 )L （ Z0* = 3Z1* Z1 = Z2 = ( r1 +j x1 )L Z0 = 3Z1 （2-22） （2-23） （2-20） （2-21）SB UB 2（2-24） （2-25）r1 ―― 每公里线路正序电阻值 ?/KM; x1 ―― 每公里线路正序电抗值 ?/KM;L ―― 线路长度 KM; SB ―― 基准容量 1000 MVA; UB ―― 基准电压 230 KV.(2) 大同――神头线（AB 段） 有名值：ZAB1= RAB1+ jXAB1= (R1+ jX1 ) ×LAB =(0.)×80=6.28+j32= 32.610 ∠78.9° ?ZAB2 =ZAB1 =6.28+j32= 32.610 ∠78.9° ? ZAB0= RAB0+ jXAB0=3 ZAB1 = 3×(6.28+j32)=18.84+j96=97.830 ∠78.9° ?标幺值：ZAB1*= ZAB1/ ZB =(6.28+j32) /52.9 =0.119 +j0.605=0.617 ∠78.9°ZAB2* =ZAB1* =0.119 +j0.605=0.617 ∠78.9°- 10 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书ZAB0*= RAB0*+ jXAB0*=3 ZAB1* =3×(0.119 +j0.605)=0.357+j1.815=1.851 ∠78.9° 对于其它线路：大同――西万庄线（BC 段） ，神头――西万庄线（AC 段） ，神 ，南郊――高碑店线（DE 段） ，高碑店――房山线（EF 段） ， 头――南郊线（AD 段） 房山――天津线Ⅰ回（FG 段） ，房山――天津线Ⅱ回（FG 段）的计算原则与 2.5(2) 相同，计算结果如表 2-3 所示： 表 2-3 线路参数计算结果 线路 名称 大神 (AB 段） 大西 (BC 段） 神西 (AC 段） 神南 (AD 段） 南高 (DE 段） 房高 (EF 段） 房天 1 (FG 段） 房天 2 (FG 段）LGJQ-400 LGJQ-2~ 240 LGJQ-300 LGJQ-400 LGJQ-2~ 300 LGJQ-2~ 240 LGJQ-2~ 300 LGJQ-2~ 300型号长 度 正 、 负 序 阻 正、负序阻抗/Km 80 23 50 100 79 51 120 120零序阻抗 （标幺值）0.357+j1.815 0.102+j0.417 0.222+j1.134 0.444+j2.268 0.351+j1.434 0.228+j0.927 0.534+j2.178 0.534+j2.178零序阻抗 （有名值 ? ）18.84+j96 5.418+j22.08 11.775+j60 23.55+j120 18.606+j75.84 12.012+j48.96 28.26+j115.2 28.26+j115.2抗（标幺值） （有名值 ? ）0.119+j0.605 6.28+j320.034+j0.139 1.806+j7.36 0.074+j0.378 0.148+j0.756 0.117+j0.478 0.076+j0.309 0.178+j0.726 0.178+j0.726 3.925+j20 7.85+j40 6.202+j25.28 4.004+j16.32 9.42+j38.4 9.42+j38.4第三章3.1输电线路上 TA、TV 及中性点接地的选择输电线路上 T A、TV 变比的选择①型号：电流互感器的型号应根据作用环境条件与产品情况选择。 ②一次电压：Ug=UnUg―电流互感器安装处一次回路工作电压; Un―电流互感器的额定电压.- 11 -(1) TA 的配置原则湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书③一次回路电流：I1n≥Igmax Igmax―电流互感器安装处一次回路最大电流; I1n―电流互感器一次侧额定电流. ④准确等级：用于保护装置为 0.5 级，用于仪表可适当提高。 ⑤二次负荷：S2≤Sn S2―电流互感器二次负荷; Sn―电流互感器额定负荷 ф. ⑥输电线路上 CT 的选择： (2) TA 变比及型号的选择 TA 二次侧的电流为 5A 1) 对大神线而言 其最大工作电流为: 根据最大极限电流来选择。Igmax =S max 3UN= × 230= 628A所以线路 AB 上 TA 变比选为 1200/5。 对于大西线，神西线，神南线，南高线，房高线同 3.1(2)的选择原则及结果相同， TA 变比均为： 1200/5， 《发电厂电气部分课程设计参考资料》 由 查的型号为 LCW―220 型 其中， L―电流互感器； C―瓷绝缘； W―户外式。2) 对房天 1 线及房天 2 线而言 其最大工作电流均为:Igmax =S max 3UN=50000 3 × 230= 125A所以线路 DE 上 TA 变比选为 600/5, 由《发电厂电气部分课程设计参考资料》查 的型号为 LCLWD2―220 型。 其中， L―电流互感器； C―瓷绝缘； L（第三个字母）―电缆型 ；W―户外式； D2―差动保护用。 (3) TV 的配置原则 ①型式：电压互感器的型式应根据使用条件选择，在需要检查与监视一次回 路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有三绕组的单相 互感器组。- 12 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书②一次电压的波动范围：1.1Un&U1&0.9Un ③二次电压：100V ④准确等级：电压互感器应在哪一准确度等级下工作，需根据接入的测量仪 表。继电器与自动装置及设备对准确等级的要求来确定。 ⑤二次负荷：S2≤Sn (4)TV 变比及型号的选择 线 路 电 压 均 为 220KV, 由 《 发 电 厂 电 气 部分 课 设 参 考 资 料 》 查得 变 比 为
/ / 100 , 型号为 YDR―220; Y―电压互感器；D―单相; R―电容式。 3 3表 3-1 TA、TV 选择结果 线路名称 大神(AB 段） 大西(BC 段） 神西(AC 段） 神南(AD 段） 南高(DE 段） 房高(EF 段） 房天 1(FG 段） 房天 2(FG 段） 长度（km） 最大工作电流（A） 80 23 50 100 79 51 120 120 628 753 628 0 125 125 TA 变比 0/5 0/5 0/5 600/5 600/5
/ / 100 3 3 TV 变比3.2变压器中性点接地方式的选择通常，变压器中性接地位置和数目按如下两个原则考虑：一是使零序电流保护装置在系统的各种运行方式下保护范围基本保持不变，且具有足够的灵敏度和可靠性； 二是不使变压器承受危险的过电压。为此，应使变压器中性点接地数目和位置尽可能 保持不变。 (1) 变压器中性点接地的位置和数目的具体选择原则 1）对单电源系统，线路末端变电站的变压器一般不应接地，以提高保护的灵敏度 和简化保护线路；对多电源系统，要求每个电源点都有一个中性点接地，以防止接地 短路的过电压对变压器产生危害。- 13 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书2）电源端的变电所只有一台变压器时，其变压器的中性点应直接接地；变电所有 两台及以上变压器时，应只将一台变压器中性点直接接地运行，当该变压器停运时， 再将另一台中性点不接地的变压器改为中性点直接接地运行。若由于某些原因，变电 所正常情况下必须有二台变压器中性点直接接地运行， 则当其中一台中性点直接接地 变压器停运时，应将第三台变压器改为中性点直接接地运行。 3）双母线运行的变电所有三台及以上变压器时，应按两台变压器中性点直接接地 的方式运行，并把他们分别接于不同的母线上。当其中一台中性点直接接地的变压器 停运时，应将另一台中性点不接地的变压器改为中性点直接接地运行；低电压侧无电 源的变压器中性点应不接地运行,以提高保护的灵敏度和简化保护接线。 4）对于其他由于特殊原因不满足上述规定者，应按特殊情况临时处理。例如，可 采用改变保护定值、停运保护或增加变压器接地运行台数等方法进行处理，以保证保 护和系统的正常运行。 根据变压器的台数和接地点的分布原则，结合该系统的具体情况，中性点接地的 选择结果如下： 大同发电厂 A 的两台为 T1、T2；西万庄变电站 C 端的一台为 T3；高碑店变电站 E 端的两台为 T4、T5。 T1―接地； T2―不接地； T3―接地； T4―接地； T5―不接地。第 四 章短路电流的计算4.1 电力系统短路计算的主要目的(1)电力系统短路计算的主要目的是: 1) 在选择电气主接线时， 为了比较各种接线方案或确定某一接线是否要采取限制 短路电流的措施时,需进行短路计算。 2) 在选择电气设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作， 同时又力求节 省投资,这需要全面地进行短路计算。 3) 在选择继电保护装置和进行整定计算时，需进行各种短路电流计算，依次据短 路电流的大小及特性，来确定保护装置的型号及整定值。 (2)短路计算的假定条件 本设计短路电流计算采用以下假定条件及原则： 1) 故障前为空载, 即负荷略去不计,只计算短路电流的故障分量。 2) 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。- 14 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书3) 故障前所有接点的电压均等于平均额定电压, 其标幺值为 1. 4) 不考虑短路点的电弧阻抗和励磁电流. 在本次设计中所有线路和元件的电阻都略去不计。4.2运行方式确定的原则计算短路电流时，运行方式的确定非常重要，因为它关系到所选的保护是否经济合理、简单可靠以及是否能满足灵敏度要求等一系列问题。 保护的运行方式是以通过保护装置的短路电流的大小来区分的。 (1)最大运行方式 根据系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行（或大部分投入运 行）以及选定的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。对继电保护 来说，是短路时通过保护的短路电流最大的运行方式。 (2)最小运行方式 根据系统最小负荷， 投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的 运行方式称为最小运行方式。对继电保护来说，是短路时通过保护的短路电流最小的 运行方式。表 4-1 系统运行方式的结果 断路器编号 1QF 最小 最大 2QF 最小 最大 7QF 最小 最大 8QF 最小 开机容量最小，闭环运行，系统 S 最小 开机容量最小，闭环运行，系统 S 最小 开机容量最大，闭环运行，系统 S 最大 开机容量最小，闭环运行，系统 S 最小 开机容量最大，闭环运行，系统 S 最大 开机容量最小，闭环运行，系统 S 最小 开机容量最大，线路 AC 断开，系统 S 最大 运行方式 最大 系 统 运 行 情 况 开机容量最大，线路 BC 断开，系统 S 最大4.3网络等效图的化简(1)正序等效图- 15 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书图 4-1 正序等效网络图 (2)零序等效图图 4-2 零序等效网络图4.4关于相间距离保护的短路计算(1)对 1QF 而言: 1) 最小分支系数 Kb,min 的计算 运行方式:开机容量最小,AC 断线,系统 1-6 最大运行方式,双回线. 网络等效图如下所示:- 16 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书图 4-3 关于最小分支系数 Kb,min 等效网络图 化简得:图 4-4 关于最小分支系数 Kb,min 等效网络化简图1 1 ? ? ? ? X 1 = ?(0.234 + × 0.726) + 0.309 ? // ?3.34 + ( 0.962 + 1.675 ) ? = 0.402 2 2 ? ? ? ?X 2 = ?( X 1 + 0.478 ) // 0.517 + 0.756 ? // 0.3 + 0.605 = 0.840 ? ?X 3 = 0.588 + 0.614 = 1.202- 17 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书∴K b ,min =I 6 X 2 + X 3 0.840 + 1.202 = = = 1.699 I1 X3 1.2022) 最大分支系数 Kb,max 的计算运行方式:开机容量最大,闭环,系统 1-6 最小运行方式,单回线. 网络等效图如下所示:图 4-5 关于最大分支系数 Kb,max 等效网络图图 4-6 关于最大分支系数 Kb,max 等效网络化简图(1)图 4-7 关于最大分支系数 Kb,max 等效网络化简图(2)- 18 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书X4 =1 (0.588 + 0.614) = 0.601 2X 12 =X1X 2 0.605 × 0.378 0.229 = = = 0.204 X 1 + X 2 + X 3 0.605 + 0.378 + 0.139 1.122 X1X 3 0.605 × 0.139 = = 0.075 X1 + X 2 + X 3 1.122X 13 =X 23 =X2X3 0.378 × 0.139 = = 0.047 X1 + X 2 + X 3 1.1221 ? ? X A = [(0.234 + 0.726 ) // 0.168 + 0.309] // ?5.43 + (0.962 + 1.675)? = 0.424 2 ? ?' X 12 = [( X A + 0.478) // 0.52 + 0.756] // 0.3 + X 12= [(0.424 + 0.478) // 0.52 + 0.756] // 0.3 + 0.204 = 0.439' X 13 = X 13 + X 4 = 0.075 + 0.601 = 0.676 ' ' X C = X 12 // X 13 + X 23 = 0.439 // 0.676 + 0.047 = 0.313∴I 23 =1 1 = = 3.195 X C 0.313I 12 = I 23X '13 0.676 = 3.195 × = 0.606 × 3.195 = 1.936 ' ' 0.439 + 0.676 X 12 + X 13I 13 = I 23 ? I 12 = 3.195 ? 1.936 = 1.259∴I 1 = (I 12 X 12 + I 13 X 13 ) / X 1 = (1.936 × 0.204 + 1.259 × 0.075) / 0.605 = 0.809 I 3 = (I 13 X 13 + I 23 X 23 ) / X 3 = (1.259 × 0.075 + 3.195 × 0.047 ) / 0.139 = 1.760∴K b,max =I 3 1.760 = = 2.176 I 1 0.809对 2QF，7QF 和 8QF 最大和最小分支系数的计算原理同 4.4(1)相同，计算结果如 表 4-2 所示。- 19 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书表 4-2 相间距离保护中分支系数的计算结果 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 短路位置 距 6QF85%处 C 母线处短路 距 3QF85%处 D 母线处短路 距 9QF85%处 D 母线处短路 距 3QF85%处 B 母线处短路 系统运行方式 开机容量最小，线路 AC 断开，系统 1-6 最大，双回线。 开机容量最大，闭环，系统 1-6 最小， 单回线。 开机容量最大，线路 BC 断开，系统 1-6 最小，单回线。 开机容量最小，闭环，系统 1-6 最大， 双回线。 开机容量最大，闭环，系统 2 最小，系 统 1、3 最大，单回线。 开机容量最大，AC 断线，系统 2 最大， 系统 1、3 最小，双回线。 开机容量最小，线路 AB 断开，系统 2、 4、5、6 最大，系统 1 最小, 双回线。 开机容量最大，线路 BC 断开，系统 1、 3 最大，系统 2、4、5、6 最小，单回线。 分支系数 Kb，min=1.699 （1QF） Kb，max=2.176 （1QF） Kb，min=6.132 （2QF） Kb，max=10.74 （2QF） Kb，min=2.865 （7QF） Kb，max=2.950 （7QF） Kb，max=4.607 （8QF） Kb，max=4.978 （8QF）4.5关于零序电流保护的短路计算(1) 零序电流 3I 10 ,max 的计算 1）B 母线短路时流经 1 号断路器的最大零序电流 3I 10 ,max 正序网：图 4-8 B 母线短路时的等效正序网- 20 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书图 4-9 B 母线短路时的等效正序化简网（1）图 4-10 B 母线短路时的等效正序化简网（2） ?? ? ? 1 1 ? ? X 1 = ?? 0.234 + × 0.726 ? // 0.168 + 0.309? // ?3.34 + (0.962 + 1.675)? = 0.402 2 2 ? ? ?? ? ?XB = 1 (0.588 + 0.614) = 0.601 2X A = 0.3 // (0.378 + 2.61) = 0.273 X 2 = [( X 1 + 0.478) // 0.517 + 0.756] // X A + 0.605 = 0.822 X 1Σ = X 2 // X B = 0.822 // 0.601 = 0.347∴X 1Σ = X 2 // X B = 0.822 // 0.601 = 0.347零序网：图 4-11 B 母线短路时的等效零序网- 21 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书图 4-12 B 母线短路时的等效零序化简网 ?? ? 1 ? X 1 = ?? 0.411 + × 2.178 ? // 0.1715 + 0.927 ? // (7.18 + 0.962 + 1.675) = 0.974 2 ? ?? ?X 2 = [1.33 // (0.575 + 0.412 ) + 1.134] // 0.306 = 0.206X 3 = [( X 1 + 1.434 ) // 0.687 + 2.268] // X 2 + 1.815= [(0.974 + 1.434) // 0.687 + 2.268] // 0.206 + 1.815 = 2.007∴ X 0 Σ = X 3 // 0.588 = 2.007 // 0.588 = 0.456X 1Σ & X 0Σ ，所以采用单相接地的零序电流：3I 10(1)=3E 3 ×1 = = 2.609 2 X 1Σ + X 0Σ 2 × 0.347 + 0.456∴流过保护 1QF 的最大零序电流 3I 0,max 为：3I 10,max = 3I 10 I B(1)0.588 0.588 = 2.609 × 2.510 × = 1.484 （KA） X 3 + 0.588 2.007 + 0.5882）对于：A 母线短路时流经 2 号断路器的最大零序电流 3I 10 ,max ；D 母线短路时流经 7号断路器的最大零序电流 3I 10 ,max ； A 母线短路时流经 8 号断路器的最大零序电流3I 10 ,max 的计算原理与 4.5(1)相同，计算结果如表 4-3。- 22 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书表 4-3 母线处短路时流过保护的最大零序电流 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 B 母线处短路 A 母线处短路 C 母线处短路 A 母线处短路 B 母线处短路 C 母线处短路 D 母线处短路 A 母线处短路 E 母线处短路 系统等值阻抗最小 系统等值阻抗最小 系统等值阻抗最小 系统等值阻抗最小 系统等值阻抗最小 系统等值阻抗最小 系统等值阻抗最小 系统等值阻抗最小 系统等值阻抗最小 单相接地短路 单相接地短路 单相接地短路 单相接地短路 单相接地短路 两相接地短路 单相接地短路 单相接地短路 单相接地短路 短路位置 系统运行方式 故障类型 流过保护的最大 零序电流（KA） 1QF：1.484 2QF：1.335 3QF：3.556 4QF：2.314 5QF：3.274 6QF：2.688 7QF：1.435 8QF：1.177 9QF：0.541(2) 零序电流 3I 0 ,min 的计算1）在距 1 号断路器 15%处短路时流经 1 号断路器的最小零序电流 3I 10 ,min正序网：图 4-13 距 1 号断路器 15%处短路时的等效正序网- 23 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书图 4-14 距 1 号断路器 15%处短路时的等效正序化简网(1)图 4-15 距 1 号断路器 15%处短路时的等效正序化简网(2)1 ? ? X A = [(0.234 + 0.726 ) // 0.168 + 0.309] // ?5.43 + (0.962 + 1.675)? = 0.424 2 ? ?X 1 = [( X A + 0.478) // 0.52 + 0.756] // 0.3 + 15% × 0.605 = 0.326 X 2 = (4.74 + 0.139) // (0.588 + 0.614 ) + 85% × 0.605 = 1.479 X 1Σ = X 1 // X 2 = 0.326 // 1.479 = 0.267零序网：图 4-16 距 1 号断路器 15%处短路时的等效零序网- 24 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书图 4-17 距 1 号断路器 15%处短路时的等效零序化简网(1)图 4-18 距 1 号断路器 15%处短路时的等效零序网(2)X A = [(0.411 + 2.178) // 0.1715 + 0.927] // (7.867 + 0.962 + 1.675) = 0.986 X 1 = [( X A + 1.434) // 0.687 + 2.268] // 0.306 + 15% × 1.815 = [(0.986 + 1.434) // 0.687 + 2.268] // 0.306 + 15% × 1.815 = 0.548 X 2 = [2.494 //(0.575 + 0.412) + 0.417] // 0.588 + 85% × 1.815 = 1.929X 0 Σ = X 1 // X 2 = 0.548 // 1.929 = 0.427 X 1Σ & X 0Σ ，所以采用两相接地的零序电流：3I 10(1,1)=X 1Σ3E 3 ×1 = = 2.676 + 2 X 0Σ 0.267 + 2 × 0.427∴流过保护 1QF 的最小零序电流 3I 0 , min 为：3I 10,min = 3I 10(1,1)IBX2 1.929 = 2.676 × 2.510 × = 5.231 （KA） X1 + X 2 1.929 + 0.5482）对于: 在距 2 号断路器 15%处短路时流经 2 号断路器的最小零序电流 3I 10 ,min ；在- 25 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书距 7 号断路器 15%处短路时流经 7 号断路器的最小零序电流 3I 10 ,min ；在距 8 号断 路器 15%处短路时流经 8 号断路器的最小零序电流 3I 10 ,min 的计算原理与 4.5（2） 相同,计算结果如表 4-4 所示。3）B 母线短路时流经 1 号断路器的最小零序电流 3I 10 ,min正序网：图 4-19B 母线短路时的等效正序网图 4-20B 母线短路时的等效正序化简网1 ? ? X A = [(0.234 + 0.726 ) // 0.168 + 0.309] // ?5.43 + (0.962 + 1.675)? = 0.424 2 ? ? X 12 = X1X 2 0.605 × 0.378 0.229 = = = 0.204 X 1 + X 2 + X 3 0.605 + 0.378 + 0.139 1.122- 26 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书X 13 =X 23 =X1 X 3 0.605 × 0.139 = = 0.075 X1 + X 2 + X 3 1.122X2X3 0.378 × 0.139 = = 0.047 X1 + X 2 + X 3 1.122} = {?( 0.424 + 0.478 ) // 0.52 + 0.756 ? // 0.3 + 0.204} // ( X ? ?X B = 0.588 + 0.614 = 1.202 X 1Σ = X 4 // X B = 0.477 //1.202 = 0.341零序网：X 4 = ?( X A + 0.478 ) // 0.52 + 0.756 ? // 0.3 + X 12 // ( X 23 + 4.74 ) + X 13 ? ?23{+ 4.74 ) + 0.075 = 0.477图 4-21B 母线短路时的等效零序网图 4-22B 母线短路时的等效零序化简网- 27 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书X A = [(0.411 + 2.178) // 0.1715 + 0.927] // (7.867 + 0.962 + 1.675) = 0.986X B = 2.494 // ( 0.575 + 0.412 ) = 0.707X 12 = X1 X 2 1.815 × 1.134 = = 0.612 X 1 + X 2 + X 3 1.815 + 1.134 + 0.417X 13 =X 23 =X1 X 3 1.815 × 0.417 = = 0.225 X 1 + X 2 + X 3 1.815 + 1.134 + 0.417X2X3 1.134 × 0.417 = = 0.141 X 1 + X 2 + X 3 1.815 + 1.134 + 0.417X D = [( X A + 1.434 ) // 0.687 + 2.268] // 0.306 + X 12 = 0.888X C = X 23 + X B = 0.848 X 0 Σ = X 4 // 0.588 = 0.659 // 0.588 = 0.311 X 1Σ & X 0 Σ ，所以采用单相接地的零序电流：3I10 ( ) =13E 3 ×1 = = 3.021 2 X 1Σ + X 0 Σ 2 × 0.341 + 0.311流过 X D 的电流:I D = 3I10 ( ) I B1X 0Σ XC 0.311 0.848 × = 3.021× 2.510 × × = 1.748 （KA） X4 X D + XC 0.659 0.848 + 0.888 I13 = I10 ( ) I B1流过 X 13 的电流:X 0Σ 0.311 = 3.021× 2.510 × = 3.706 （KA） 0.659 X4∴ 流过保护 1QF 的最小零序电流 3I 0 , min 为：3I10,min = ( I D X 12 + I13 X 13 ) / X 1 = 1.049 （KA）4）对于：A 母线短路时流经 2 号断路器的最小零序电流 3I 10 ,min ；A 母线短路时流经 8号断路器的最小零序电流 3I 10 ,min ；D 母线短路时流经 7 号断路器的最小零序电流3I 10 ,min ；D 母线短路时流经 2 号断路器的最小零序电流 3I 10 ,min ；C 母线短路时流经 1 号断路器的最小零序电流 3I 10 ,min ；E 母线短路时流经 7 号断路器的最小零序电流 3I 10 ,min ；B 母线短路时流经 8 号断路器的最小零序电流 3I 10 ,min 的计算原理与 4.5(3)- 28 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书相同,计算结果如表 4-4 所示。表 4-4 各种形式短路时流过保护的最小零序电流 序 号 1 短路位置 距 1 号断路器 系统等值阻抗最大 15%处短路 2 3 4 15%处短路 5 6 7 8 15%处短路 9 10 D 母线处短路 E 母线处短路 距 8 号断路器 11 15%处短路 12 13 A 母线处短路 B 母线处短路 系统等值阻抗最大 系统等值阻抗最大 两相接地短路 两相接地短路 8QF：1.435 8QF：0.172 系统等值阻抗最大 两相接地短路 8QF：3.480 系统等值阻抗最大 两相接地短路 7QF：1.031 7QF：0.339 A 母线处短路 D 母线处短路 C 母线处短路 距 7 号断路器 系统等值阻抗最大 两相接地短路 7QF：5.118 系统等值阻抗最大 系统等值阻抗最大 系统等值阻抗最大 两相接地短路 两相接地短路 单相接地短路 2QF：1.011 2QF：0.095 3QF：1.566 B 母线处短路 C 母线处短路 距 2 号断路器 系统等值阻抗最大 两相接地短路 2QF：4.041 系统等值阻抗最大 系统等值阻抗最大 单相接地短路 单相接地短路 1QF：1.049 1QF：0.490 两相接地短路 1QF：5.231 系统运行方式 故障类型 流过保护的最小 零序电流（KA）系统等值阻抗最大两相接地短路(3) 最大三相短路电路的计算 I k(3) ,max 1）B 母线短路时流经 1 号断路器的最大三相短路电路的计算 I k(3) : ,max 等效网络图：- 29 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书图 4-23B 母线短路时的等效网络图图 4-24B 母线短路时的等效化简图(1)图 4-25B 母线短路时的等效化简图(2)?? ? ? 1 1 ? ? X 1 = ?? 0.234 + × 0.726 ? // 0.168 + 0.309? // ?3.34 + (0.962 + 1.675)? = 0.402 2 2 ? ? ?? ? ?XB = 1 (0.588 + 0.614) = 0.601 2X A = 0.3 // (0.378 + 2.61) = 0.273 X 2 = [( X 1 + 0.478) // 0.517 + 0.756] // X A + 0.605 = 0.822 X 1Σ = X 2 // X B = 0.822 // 0.601 = 0.347∴X 1Σ = X 2 // X B = 0.822 // 0.601 = 0.347- 30 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书∴流过保护 1QF 的最大三相短路电路的计算 I k(3) 为： ,max(3) I1,max =E 1 IB = × 2.510 = 3.054 ( KA ) X2 0.8222）对于:A 母线短路时流经 2 号断路器的最大三相短路电路的计算； D 母线短路时流经 7 号断路器的最大三相短路电路的计算； A 母线短路时流经 8 号断路器的 最大三相短路电路的计算原理与 4.5（3）相同,计算结果如表 4-5 所示。表 4-5 最大三相短路电流 序 短路位置 号1 2 3 4 B 母线处短路 A 母线处短路 D 母线处短路 A 母线处短路流过保护的最大三 系统运行方式 故障类型 相短路电流（KA） 系统等值阻抗最小 系统等值阻抗最小 系统等值阻抗最小 系统等值阻抗最小 三相短路 三相短路 三相短路 三相短路1QF：3.054 2QF：2.286 7QF：2.588 8QF：2.324(4) 零序保护中最小分支系数 Kb,min 的计算 1）对 1QF 而言：最小分支系数 Kb,min 的计算运行方式：开机容量最小，系统 1-6 最大运行方式，AC 断线。 网络图：图 4-26关于最小分支系数 Kb,min 等效网络图- 31 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书图 4-27关于最小分支系数 Kb,min 的等效网络化简图?? ? 1 ? X 1 = ?? 0.411 + × 2.178 ? // 0.1715 + 0.927 ? // (7.18 + 0.962 + 1.675) = 0.974 2 ? ?? ?X 4 = ?( X 1 + 1.434 ) // 0.687 + 2.268? // 0.306 + 1.815 = 2.091 ? ?K b ,min =X 4 + 0.588 = 4.556 0.5882）对 2QF，7QF 和 8QF 最小分支系数的计算原理同 4.5（4）相同，计算结果如 表 5-4 所示。表 4-6 零序电流保护中最小分支系数的计算结果 序 短路位置 号 开机容量最小，线路 AC 断开，系统1系统运行方式分支系数距 6QF15%处1-6 最大，双回线。Kb，min=4.556 （1QF）开机容量最大，线路 BC 断开，系统2距 3QF 15%处1-6 最小，单回线。Kb，min=9.707 （2QF）开机容量最大，闭环，系统 2 最小，3距 9QF15%处 系统 1.3 最大，单回线。 开机容量最小，线路 AB 断开，系统Kb，min=4.642 （7QF）4距 3QF15%处2.4.5.6 最大，系统 1 最小, 双回线。Kb，min=7.807 （8QF）- 32 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书第五章5.1 自动重合闸的基本概述自动重合闸5.1.1 概述在 110KV 级以上电压的大接地电流系统中，由于架空线路的线间距离较大，相 间故障的机会比较少，而单相接地短路的机会比较多。在高压输电线路上，若不允许 采用快速非同期三相重合闸，而采用检同期重合闸，又因恢复供电的时间太长，满足 不了稳定运行的要求时，就采用单相重合闸方式。 单相重合闸是指只把发生故障的一相断开，然后再进行单相重合，而未发生故 障的两相仍然继续运行，这样就可大大提高供电的可靠性和系统并列运行的稳定性。 如果线路发生的是瞬时性故障，则单相重合闸成功即恢复三相的正常运行。如果是永 久性故障，单相重合不成功，则根据系统的具体情况，如不允许长期非全相运行时， 则应再次切除单相并不再进行自动重合。 目前一般都是采用重合不成功时跳开三相的 方式。当采用单相重合闸时，如线路发生相间短路时，一般都跳开三相断路器，不进 行三相重合；如有其它原因断开三相断路器时，也不进行重合。5.1.2 自动重合闸的配置原则自动重合闸的配置原则根据电力系统的结构形状、电压等级、系统稳定要求、负 荷状况、线路上装设的继电保护装置及断路器性能，以及其它技术经济指标等因素决 定。其配置原则： （1）1KV 及以上架空线路及电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，当用 电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合闸装置； （2） 旁路断路器和兼作旁路的母联断路器或分段断路器， 应装设自动重合闸装置； （3）低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重合闸装置； （4）必要时，母线故障也可采用自动重合闸装置。 总结多年来自动重合闸运行的经验可知， 线路自动重合闸的配置和选择应根据不 同系统结构、实际运行条件和规程要求具体确定。在本此所设计的 220kv 中性点直接 接地电网中,采用综合自动重合闸装置。5.2自动重合闸的基本要求(1) 自动重合闸装置不应动作的情况有:- 33 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书① 由值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时。 ② 手动投入断路器,由于线路上存在故障,随即由保护动作将其断开.因为在这 种情况下,故障大多都是属于永久性的。它可能是由于检修质量不合格、隐患未能消 除或者 是保 安地 线没 有拆除 等原 因造 成的 。因此 ,即 使再 重合 一次也 不可 能成 功。 .③ 在某些不允许重合的情况下例如,断路器处于不正常状态(如气压、液压降低 等)以及变压器内部故障,差动或瓦斯保护动作使断路器跳闸时,均应使闭锁装置不进 行重合闸。 （2）除上述条件外,当断路器由继电保护动作或其他原因而跳闸后,重合闸都应该 动作,使断路器重新合闸。 在某些情况下(如使用单相重合闸时),也允许只在保护动作 于跳闸后进行重合闸。 （3）基于以上的要求,应优先采用断路器操作把手与断路器位置不对应启动方式, 即当断路器操作把手在合闸位置而断路器处在跳闸位置时启动重合闸。 这种方式可以 保证无论什么原因使断路器跳间后(包括偷跳和误跳),都能进行一次重合闸。当手动 操作断路器跳闸,由于两者的位置是对应的,因此,不会启动重合闸。 当利用保护来启动重合闸时,由于保护动作很快,可能使重合闸来不及启动。 因此, 必须采取措施(如设置自保持回路或记忆回路等)来保证装置可靠动作。 （4）自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定。如一次重合闸就只应该动作 一次。当重合于永久性故障而再次跳间后,就不应该再动作。 装置本身也不允许出现元件损坏或异常时,使断路器多次重合的现象,以免损坏 断路器设备和扩大事故范围。 （5）自动重合闸在动作以后,应能够自动复归。 对于 10kV 及以下的线路,当经常有值班人员时,也可采用手动复归方式。 （6） 自动重合间时间应尽可能短,以缩短停电的时间.因为电源中断后,电动机的 转速急剧下降,停电时间越长,电动机转速越低,重合闸后自起动就越困难,会拖延恢 复正常工作的时间。但重合闸的时间也不能太短,因为: ①要使故障点的绝缘强度来得及恢复。 ②要使断路器的操作机构来得及恢复到能够重新合闸的状态。 重合闸的动作时间 一般采用 0.5～1.5s。 （7）自动重合闸装置应有与继电保护配合加速切除系统故障的回路。加速方式可 分为前加速和后加速。- 34 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书前加速方式就是在重合闸前保护以瞬时或缩短ΔT 时间,快速切除故障。 重合于永 久性故障时保护将延时切除故障。 后加速方式就是在重合闸前保护瞬时或后备时间切除故障,重合于永久性故障时, 保护将瞬时或后备缩短△T 时间,快速切除故障。 （8）在两侧电源的线路上采用重合闸时应考虑同步问题。- 35 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书结论本文针对 220kv 中性点直接接地电网中的线路,根据&&继电保护和安全自动装置 的技术规程&&规定,在满足继电保护“四性”要求的前提下,对本电网中的线路 AB 和 AD 的继电保护编制了一个 220KV 电网继电保护整定方案,可分为光纤差动保护方案, 相间距离保护方案,接地零序保护方案,重合闸方案。 本设计根据给定的 220KV 电网接线图和相关数据，进行了如下的具体设计，其 内容为：计算系统中各元件参数；确定输电线路上 TA，TV 变比的选择及变压器中性 点接地的选择；绘制电力系统等值阻抗图，确定系统运行方式并进行短路计算；确定 电力系统继电保护的主保护和后备保护的选择及整定计算：主保护采用两套独立的、 厂家不同的、能保护线路全长的保护装置（第一套 CSC-103B 光纤纵差保护；第二套 PSL-603（G）分相电流差动保护） ，后备保护采用相间距离保护和接地零序电流保护； 输电线路的自动重合闸采用单相自动重合闸方式。 通过本次设计，掌握和巩固了电力系统继电保护的相关专业理论知识，熟悉了电 力系统继电保护的设计步骤和设计技能并掌握了运用各种整定原则， 提高了设计电力 系统继电保护整定的计算能力。 对于各种继电保护适应电力系统变化的能力都是有限的， 因此继电保护整定方案 也不是一成不变的，加之本文在设计时由于时间仓促，设计者能力有限，难免有一些 漏洞，希望各位老师指出错误，我将虚心地接受并加以改进。- 36 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书参考文献[1] 吕继绍 电力系统继电保护设计原理 水利电力出版社 9 [2] 崔家佩 孟庆炎 陈永芳 熊炳耀 电力系统继电保护与安全自动装置整定计算 中国电力出版社 9 中国电力出版社 6
中国电力出版社 1987： 67-203[3] 刘学军 继电保护原理[4] 李光琦 电力系统暂态分析 中国电力出版社 [5] 黄纯华 发电厂电气部分课程设计参考资料[6] 国调中心编 电力系统继电保护实用技术问答 42-233中国电力出版社 2001：[7] CSC-103A/103B 数字式超高压线路保护装置说明书 公司
[8] PSL-603（G）数字式线路保护装置技术说明书 北京四方继电保护有限国电南京自动化有限公司[9] S.H.Horowitz, A.G.Phadke. Adaptive transmission System Relaying .[10] C.Concodia.Synchronous Machines. John Wiley & Chapman &Hall.[11] B.M.Weedy.Electric Power System. John Wiley & Sons. [12]I.J.Nagrath,D.P.Kothari.ModernPowerSystemAnalysis.McGraw-Hill Book Co.- 37 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书附录电力网主接线图- 38 -湖南生物机电职业技术学院毕业设计说明书谢辞毕业论文历时一个多月终于完成，在这段时间里，我们几位同学一起，在龙渝老 师的指导下，经过多方查找，筛选，求证，最终才有了现在的成果。为此，龙老师付 出了很多的辛勤劳动，在百忙之中还要抽出时间来为我们辅导，审核。所以，在此我 要向龙老师由衷致谢！ 还有系教研室的几位老师，为了我们顺利毕业，并有所建树，千方百计的为我们 解决实际困难，为我们提供所需一切便利条件。同时学校也对我们毕业班高度重视， 在此期间陆续的职业技能培训更是让我获益良多，在此一并表示感谢！- 39 -
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