35kv线路继电保护.doc
35KV输电线路继电保护前言目 录1.概述1.1设计依据1.2设计规模1.3设计原始资料1.概述1.1设计依据1.1.1继电保护设计任务书。1.1.2国标GB50062-92电力装置的继电保护和自动装置设计规范。1.1.3电力系统继电保护（山东工业大学）。1.2设计规模：35KV输电线路继电保护二、预习与思考1、三段式电流保护为什么要使各段的保护范围和时限特性相配合？2、由指导教师提供有关技术参数，你能对三段式电流保护进行计算与整定吗？3、为什么在实验中，采用单相接线三段式保护能满足教学要求？你能将图22-2正确改绘成单相式接线图吗？4、为什么可取消电流互感器，直接将各段电流继电器的电流线圈串入一次侧的模拟接线中？5、三段式保护模拟动作操作前，是否必须对每个继电器进行参数整定？为什么？6、在辐射式输电线故障模拟接线中，“R、R1、R2、Rf、Rf”各代表什么？S1的设置可分别模拟什么性质的短路故障？7、断路器QF是用什么元件模拟的？写出控制回路合闸时及保护动作后跳闸时的电路工作原理？三、原理说明：1、阶段式电流保护的构成无时限电流速断只能保护线路的一部分，带时限电流速断只能保护本线路全长，但却不能作为下一线路的后备保护，还必须采用过电流保护作为本线路和下一线路的后备保护。由无时限电流速断、带时限电流速断与定时限过电流保护相配合可构成的一整套输电线路阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。 图22-1 三段式电流保护各段的保护范围及时限配合输电线路并不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。例如用于“线路变压器组”保护时，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，此时，可不装设带时限电流速断保护，只装设无时限电流速断和过电流保护装置。又如在很短的线路上，装设无时限电流速断往往其保护区很短，甚至没有保护区，这时就只需装设带时限电流速断和过电流保护装置，叫做二段式电流保护。在只有一个电源的辐射式单侧电源供电线路上，三段式电流保护装置各段的保护范围和时限特性见图22-1。XL-1线路保护的第段为无时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的前一部分即线路首端，动作时限为t1I，它由继电器的固有动作时间决定。第段为带时限电流速断保护，它的保护范围为线路XL-1的全部并延伸至线路XL-2的一部分，其动作时限为t1II = t2I +t。无时限电流速断和带时限电流速断是线路XL-1 三段式电流保护接线图原理图 的主保护。第段为定时限过电流保护，保护范围包括XL-1及XL-2全部，其动作时限为t1III，它是按照阶梯原则来选择的，即t1III = t2III+t ，t2III 为线路XL-2的过电流保护的动作时限。当线路XL-2短路而XL-2的保护拒动或断路器拒动时，线路XL-1的过电流保护可起后备作用使断路器1跳闸而切除故障，这种后备作用称远后备。线路XL-1本身故障，其主保护速断与带时限速断拒动时，XL-1的过电流保护也可起后备作用，这种后备作用称近后备。综上所述，电流保护是根据网络发生短路时，电源与故障点之间电流增大的特点构成的。无时限电流速断保护是以避开被保护线路外部最大短路电流为整定的原则，它是靠动作电流的整定获得选择性。带时限电流速断保护则同时依靠动作电流和动作时间获得选择性，并要与下一线路的无时限电流速断保护相配合。过电流保护以躲开线路最大负荷电流和外部短路切除后电流继电器能可靠返回为整定原则。它依靠动作电流及时间元件的配合获得选择性。2、阶段式电流保护的电气接线图22-2为三段式电流保护接线图，其中1LJ、2LJ、1XJ、BCJ构成第段无时限电流速断保护；3LJ、4LJ、1SJ、2XJ、BCJ构成第段带时限电流速断保护；5LJ、6LJ、7LJ（两相三继电器式接线）、2SJ、3XJ、BCJ构成第段定时限过电流保护。BCJ为保护出口中间继电器，任何一段保护动作时，均有相应的信号继电器动作指示，从指示可知道哪段保护曾动作过，从而可分析故障的大概范围。3、一次网络模拟接线单侧电源辐射网络见图22-1，在母线A和母线B上都装有三段式电流保护。由于正常时，系统三相是对称的，所以在实验室中可采用单相一次网络模拟接线图，如图22-3所示。4、绘制三段式电流保护单相式接线图本实验安装调试内容为线路XL-1上的三段式电流保护装置，但要考虑与线路XL-2上的三段式电流保护配合，可参考图22-1。实验中采用DL-20C系列电流继电器，组合型DXM-2A信号继电器，DS-20时间继电器和DZB-10B中间继电器，为了简化实验接线，每一段保护中电流继电器只装一个。要求每一位学生在实验前参照图22-2绘制一张完整的三段式电流保护单相式展开图。四、三段式电流保护实验参数整定计算如图22-4所示35千伏单侧电源辐射式线路, XL-1的继电保护方案拟定为三段式电流保护，保护采用两相不完全星形接线。选定线路XL-1的正常最大工作电流为0.25安，（设计模拟一次电流等于二次电流，因此电流互感器采用一比一，也可将电流继电器线圈直接串入）在最大运行方式下及最小运行方式下D1、D2及D3点三相短路电流值见表22-1。 图22-4 三段电流保护计算网络图（一）、一次网络模拟接线中各点短路电流及负荷电流表22-1短 路 点D1D2D3XL-1的正常最大工作电流并Rf后的负荷电流最大运行方式下三相短路电流（安）4.51.750.6950.250.5最小运行方式下三相短路电流(安)31.4650.645/（二）、三段保护动作值的整定计算1、线路XL-1的无时限电流速断保护电流速断保护的动作值按大于本线路末端D2点短路时流过保护的最大短路电流IdL2。Zd来整定，即保护的一次动作电流为：IdI.b.1=KKIdL2.Zd=1.3×1.75=2.275安 （22-1）式中 KK可靠系数，对电流速断取1.21.3：继电器的动作电流为： Kj 1IdI.j.1= - IdI.b.1= - ×2.275=2.275安 （22-2） nL 1/1式中：KJ=1，电流互感器变比nL采用11。选用DL-24C/6型电流继电器，其动作电流的整定范围为1.56安，本段保护整定2.28安。 2、线路XL-1的带时限电流速断保护要计算线路XL-1的带时限电流速断保护的动作电流，必须首先计算出线路XL-2无时限电流速断保护的动作电流IdI.b.2 IdI.b.2=KKIdL3.Zd=1.3×0.6950.9035安 （22-3）线路XL-1的带时限电流速断保护的一次动作电流为：IdIIb.1=KK IdI.b.2=1.1×0.9035=0.99385安 (22-4)继电器的动作电流为: Kj 1IdIIj.1= - IdIIb.1= - 0.99385 = 0.99385安 (22-5) nL 1/1选用DL-24C/2型电流继电器，其动作电流的整定范围为0.52安，本保护整定0.9936安。动作时限应与线路XL-2无时限电流速断保护配合, 即：t1II=t2I+t=0+0.5=0.5秒 (22-6)选用DS-22型时间继电器。其时限调整范围为1.2-5秒，为了便于学生在操作中观察,本保护整定为3秒。带时限电流速断保护应保证在线路XL-1末端短路时可靠动作，为此以D2点最小短路电流来校验灵敏度。最小运行方式下的两相短路电流为： 3I（2）dL2.zx= - I（3）dL2.zx= 0.866×1.465 = 1.269安 (22-7) 2则在线路XL-1末端短路时,带时限电流速断保护的灵敏系数为 I（2）dL2.zx 1.269KL= - = - =1.277 > 1.25 (22-8) IdII.b.1 0.9943、线路XL-1的过电流保护装置（1）、过电流保护的动作电流整定原则：a、只有在被保护线路过流时它才起动，在最大负荷电流Ifh.zd时保护装置的电流继电器不应动作。即:Id.b > Ifh.zd (22-9)b、当外部短路时，如本线路过电流继电器已起动，但由于下一线路上2号保护的时限短而首先动作，使2QF跳闸，短路电流消失，当电流降低到最大负荷电流后，本线路的过电流继电器应能可靠地返回。同时应考虑由于故障切除后电压恢复，负荷中的电动机自起动，可能出现最大负荷电流，为使1号保护的过电流继电器能可靠返回，它的返回电流应大于故障切除后线路XL-1的最大负荷电流，即:If.b > Ifh.zd (22-10)（2）、过电流保护的动作电流整定计算过电流保护的一次动作电流为： KKKzq 1.2×1.3IdIII.b.1= -Ig.zd = -× 0.25 = 0.4588 安 (22-11) Kf 0.85式中 KK可靠系数,取1.2；Kzq自起动系数，取1.3；Kf返回系数，取0.85。继电器动作电流为: Kj 1IdIIIj.1= - IdIII。b.1 = -×0.4588 = 0.4588安 (22-12) nL 1/1选用DL-24C/2型电流继电器，其动作电流整定范围为0.150.6安，本保护整定在0.459安。（3）、过电流保护动作时限的整定为了保证选择性，过电流保护的动作时限按阶梯原则整定，这个原则是从用户到电源的各保护装置的动作时限逐级增长一个t。所以动作时限t1III应与线路XL-2过电流保护动作时限t2III相配合。如: XL-2过电流保护动作时间为2.5秒时，XL-1过电流保护动作时限为t1III=t2III+t=2.5+0.5=3秒 (22-13)本实验为了便于观察可取7秒。选用DS-23型时间继电器，其时限调整范围为2.510秒。（4）过电流保护的灵敏度校验a、为了保证被保护线路全长范围内发生短路时，过电流保护均能可靠地动作，选择被保护线路末端D2点作为线路XL-1过电流保护的灵敏度校验点，应用D2点发生短路时，流过保护装置的最小短路电流计算灵敏度系数。根据规程规定，这个灵敏度系数的最小允许值为1.5。b、对于定时限过电流保护不仅要求它在本段线路上发生短路时能可靠地动作，而且相邻元件的继电保护或断路器拒绝动作时也能可靠动作，起到相邻元件后备保护的作用，故选择相邻元件末端D3点作为后备保护时的灵敏度校验点，用D3点短路时，流过保护的最小短路电流计算灵敏度系数，根据规程要求，这个灵敏度系数应大于1.2。根据以上要求过电流保护分别对本线路XL-1末端D2短路及下一线路XL-2末端D3短路时校验灵敏度得：在线路XL-1末端D2点短路时，过流保护的灵敏系数为： I（2）dL2.zx 1.269KL= - = - = 2.76 > 1.5 (22-14) 满足要求 IdIII.b.1 0.459在线路XL-2末端D3点短路时，过流保护的灵敏系数为： I（2）dL3.zx 0.866I（3）dL3.zx 0.866×0.645KL= - = - = - = 1.217>1.2 (22-15) IdIII.b.1 IdIII.b.1 0.459满足要求根据以上各项计算值首先对各段保护的继电器进行整定，然后进行整组实验及动作分析。（三）、三段式电流保护选用的继电器规格及整定值总表表22 - 2编号用 途型号规格整定范围实 验整定值线圈接法1LJ无时限电流速断DL24C/61.56安2.28安串联1XJ电流速断信号DXM2A0.015安220伏 3LJ带时限电流速断DL24C/20.52安0.994安串联1SJ限时速断时间DS221.25秒3秒 2XJ限时速断信号DXM2A0.015安 220伏 5LJ定时限过电流DL24C/20.150.6安0.459安并联2SJ过电流时间DS232.510秒7秒 3XJ过电流信号DXM2A0.015安 220伏 BCJ出口中间DZB12B220伏0.5安 五、实验设备：序号设备名称使 用 仪 器 名 称数量1ZB01断路器触点及控制回路模拟箱1只2ZB03数字式电秒表及开关组件1只3ZB04空气开关组件1只4ZB06光字牌1个 5 ZB11DL24C/6电流继电器1只DZB12出口中间继电器1只DXM2A信号继电器1只 6 ZB12DL- 24C/2电流继电器1只DS22时间继电器1只DXM2A信号继电器1只 7 ZB13DL24C/0.6电流继电器1只DS23时间继电器1只DXM2A信号继电器1只8ZB44可调电阻器162个可调电阻器31.21个9ZB35存储式智能真有效值交流电流表1只 10 DZB011变流器1只复归按钮1只交流电源1路单相自耦调压器1只可调电阻R12.61只11DZB012可调电阻Rf2204个12DZB01直流操作电源1路六、实验步骤与操作方法：1、三段式电流保护实验接线和单电源辐射网络故障模拟接线的实验总图见图223（a）和图223（b），按图接线完毕后首先进行自检，然后请指导教师检查，确定无误后，接入直流操作电源待试验。2、根据（表22-2）三段式电流保护选用的继电器规格及整定值总表提供的技术参数, 对各段保护的每个继电器进行整定，使各个继电器的动作值符合表22-2。3、根据（表22-1）一次网络模拟接线中各点短路电流及负荷电流总表提供最大运行方式下的技术参数，对单电源辐射网络故障模拟接线中的限流电阻R，模拟线路故障电阻R1 、R2 ，负荷电阻Rf 、附加负荷电阻Rf进行调试整定，使各点参数符合表23-1。然后断开所有短路点及附加负荷电阻。4、合上电源开并K，再按合闸按钮，使QF合闸，检查负荷电流应符合要求（不符合应进行调整），然后合上继电保护直流操作电源闸刀，使保护投入工作。5、模拟过负荷起动过电流保护：接上附加负荷电阻Rf，此时线路XL-1和线路XL-2的过电流保护均起动。但应由2号过电流保护装置动作使其断路器QF2跳闸，断开线路XL-2。6、拆除附加负荷电阻，合上QF，将S2开关所接滑线电阻R2滑动触头向C端，模拟BC线路末端短路，使保护起动，作好动作记录。7、将S2开关所接滑线电阻R2的滑动触点滑向电阻中间及B端，分别模拟BC线路中间及始端短路，使保护起动，并作好动作情况记录。8、将S1开关所接滑线电阻的滑动触点分别滑向B及电阻中间，模拟AB线路末端及中间短路，作好保护动作情况记录。9、根据三段式电流保护参数整定计算，调整限流电阻R，分别模拟最大运行方式下的三相短路和最小运行方式下的两相短路进行试验操作，分析研究各段保护的技术特性。七、注意事项：在试验操作前必须熟悉三段式电流保护的实验接线和单电源辐射网络故障模拟接线，认真按照操作规程的要求，正确接线，细心操作，实验中要特别注意直流电压回路和交流电流回路的正确联接，调试中要注意观察电流表的指示，每一个操作试验环节要确保其正确性和安全性。八、实验报告：实验前要认真阅读实验指导书和有关教材，进行预习准备。实验结束后要认真总结，针对电流速断、带时限电流速断、过电流保护的具体整定测试方法，按要求及时写出实验报告。解答实验思考题并以书面形式附在实验报告后。
