继电保护课程设计

1.试对图 2.39 中 L1 和 L2 线路零序电流保护进行整定计算。

图 2.39 例 2.2 的系统图

1. 已知条件

(1) 该系统采用三相重合闸方式。

(2) 零序电流保护为三段式。

(3) A、B、C 变电站母线短路电流计算结果列于表 2-3、表 2-4、表 2-5 中。 (4) 与 L1 和 L2 相邻线路及变压器的相关整定值，如图 2.40 所示。

(5) A、B、C 三个变电站均装有两台同型号、同容量的变压器。其中性点均具备相互 备用倒替的条件。

(6) A 变电站 T1 变压器的 110kV 母线接地短路，流过 QF2 的最大 3I0 为 520A，条件是 L3 停运。

(7) B 变电站 T3 变压器的 110kV 母线接地短路，流过 QF1 的最大 3I0 为 750A，条件是 L2 停运。流过 QF4 的最大 3I0 为 685A，条件是 L1 停运。

(8) C 变电站 T5 变压器的 110kV 母线接地短路，流过 QF3 的最大 3I0 为 660A，条件是

L4 停运。

图 2.40 例 2.2 中已知的相关整定值

(9) QF2 对 T1 的 110kV 侧零序保护的分支系数 Kfz = 0.12 ，QF4 对 T3 的 110kV 侧零序保 护的分支系数 K b = 0.16 ，QF3 对 T5 的 110kV 侧零序保护的分支系数 K b = 0.18 ，QF1 对 T3

的 110kV 侧零序保护的分支系数 Kb = 0.21 。

表 2-3 A 母线短路电流计算表

运行方式 正常方式 正常方式 L3 停运 短路类型 单相接地 两相接地 单相接地 短路点总零序 电流/A L1 2212 各分支路电流/A L3 2754 2202 — T1 高压侧 1945 6911 1769 5526 注：① 表中电流为 3I0 。

② L1 停与 QF2 重合于出口短路的状态相同。 ③ 表 2-4 和表 2-5 的注同此表相同，故从略。

1896 1555 1667

表 2-4 B 母线短路电流计算表

运行方式 正常方式 正常方式 L1 停运 L1 停运 短路类型 单相接地 两相接地 单相接地 两相接地 短路点总零序 电流/A L1 2451 各分支路电流/A L2 1249 1082 T3 高压侧 2190 5891 2124 5103 — —

965 1890 2662 960 1697 1687

表 2-5 C 母线短路电流计算表

运行方式 正常方式 正常方式 L4 停运 短路类型 单相接地 两相接地 单相接地 短路点总零序 电流/A L2 1470 各分支路电流(A) L4 959 T5 高压侧 2337 4768 1250 815 —

2. 整定计算

4052 1240 1987 1990 1) QF2 零序电流保护的整定

(1) I 段保护。

① 按躲开本线路末端短路时的最大短路电流来整定。查表 2-3 得最大短路电流为 2212A，计算得

I11.3 2212  2875.6(A) cp.2 Krel3I0.max t Ι = 0(s)

② 选定Ι 0s 。 OP⋅2 = 2875A ， t = I

(2) II 保护。

① 按与 QF5 的 I 段保护配合来整定。QF2 对 QF5 的分支系数，由表 2-3 查得的数据计 算。因为 B 变电所有两台变压器，所以不考虑一台变压器停运的方式。

2212A Kb = = 0.532

正常方式

2212A + 1945A

1896A

Kb = = 0.532 L3 停运方式

1896A + 1667A

计算选定 Kb = 0.532 ，则

I ΙΙ K I Ι1.15 × 0.532 × 3250 = 1988.3(A) OP⋅2 = K rel b =

t = t Ι + Δt = 0 + 0.5s = 0.5s

② 按不伸出 T1 的 110kV 母线整定(与变压器差动保护配合)，即

ΙΙ I = K rel 3I = 1.3 × 520 = 676(A) OP⋅2 0⋅max

t ΙΙ = t Ι + Δt = 0 + 0.5s = 0.5(s)

③ 比较上述两个条件，选定 1988A，0.5s。

④ 校验灵敏度：查表 2-3 得最小电流为 1658A，则

1658 K = 0.83 sen = 1988

(3) III 段保护。

① 按与 QF5 的 II 段保护 0.5s 配合整定，即

ΙΙΙ ΙΙ5

OP⋅5 ΙΙ I III Kop2Krel I1.15  0.532 2500  1529.5(A) 0p3 t = t+ Δt = 0.5 + 0.5 = 1.0(s)

② 按不伸出 T1 的 110kV 母线来整定，即

I ΙΙΙ 676A ， tΙ = 0.5s OP⋅2 = Ι③ 比较上述两个条件，选定 1529A，1s。

④ 校验灵敏度：得

Ι

Ksen16581.081529

QF2 零序电流保护整定结果表明，其 II、III 段灵敏度不满足要求：

2875A，0s；1988A，0.5s；1529A，1s。

2) QF4 零序电流保护的整定 (1) I 段保护。

① 按躲开本线路末端短路时的最大短路电流来整定。查表 2-4 得最大短路电流为 1249A，计算得

Ι I 3I 1.3 ×1249 = 1623(A) OP⋅4 = K rel 0⋅max =

t Ι = 0(s)

② 选定Ι 1326A ， t = 0s 。 OP⋅4 = I

(2) II 保护。

① 按与 QF2 的 I 段保护 0s 配合来整定。QF4 对 QF2 的分支系数，因为 B 变电所有两 台变压器，其中性点可倒换接地，故可选正常方式的数据，由表 2-4 查得数据计算为

1249A Kb = = 0.363

正常方式

1249A + 2190A ΙΙ ΙIOP1.15 × 0.363 × 2875 = 1200.16(A) ⋅4 = Krel Kb IOP⋅2 =

t ΙΙ = t Ι + Δt = 0 + 0.5s = 0.5s

② 按不伸出 T3 的 110kV 母线整定(与变压器差动保护配合)，即

ΙIOP1.3 × 685 = 890 (A ) Ι = Krel 3I0⋅max = ⋅4

t ΙΙ = t Ι + Δt = 0 + 0.5s = 0.5s

③ 比较上述两个条件，选定 1198A，0.5s。

④ 校验灵敏度：查表 2-4 得最小电流为 960A，则

9 6 0

Ksen0.81198

(3) III 段保护。

① 按与 QF2 的 II 段保护 0.5s 配合整定，即

ΙΙ

I ΙΙΙ = K rel KI = 1.15 × 0.363 ×1988 = 829.9(A) OP⋅4 b

⋅2 OPΙΙΙ ΙΙ ② 按不伸出 T3 的 110kV 母线来整定，即

I ΙΙΙ 890A ， tΙ = 0.5s OP⋅4 =

ΙΙ

t = t2 + Δt = 0.5 + 0.5 = 1.0(s)

③ 比较上述两个条件，由于电流值与本线路 II 段保护非常接近，对灵敏度没有改善， 故不选定，应重新整定。

④ 按与 QF2 的 III 段保护 1s 配合来整定，即

ΙΙΙ I ΙΙΙ = K I = 1.15 × 0.363 ×1529 = 636.3(A) OP⋅4 rel b K

OP⋅2

ΙΙ1 + 0.5 = 1.5(s) 3 t = t + Δt =

⑤ 按与 T3 的 110kV 侧零序电流保护 2000A、1.5s 配合来整定，即

110000IOP4KKbIOP31150.162000184A

220000IIIrelt ΙΙΙ = t + Δt = 1.5 + 0.5 = 2.0(s)

⑥ 比较上述两条件，选定 636A，2s。

⑦ 校验灵敏度：得Ksen9601.51 636

QF4 零序电流保护整定结果表明，其 II 段灵敏度不满足要求：

1623A，0s；1198A，0.5s；636A，2s。

3) QF3 零序电流保护的整定 (1) I 段保护。

① 按躲开本线路末端短路时的最大短路电流来整定。查表 2-5 得最大短路电流为 1470A，计算得

Ι I 3I 1.3 ×1470 = 1911(A) OP⋅3 = K rel 0⋅max =

t Ι = 0(s)

= 1911A ， t = 0s 。 ② 选定Ι OP⋅3

I

(2) II 段保护。

① 按与 QF6 的 I 段保护配合来整定。QF3 对 QF6 的分支系数，由于 C 变电所有两台变 压器，其中性点接地可以倒换，故可按正常方式计算。由表 2-5 查得的数据计算为

Kb = 1470A = 0.386

1470A + 2337A

ΙΙ Ι

OP I = K K I ⋅3 rel b

OP⋅6

701.4(A)

= 1.15 × 0.386 ×1580 =

t ΙΙ = t Ι + Δt = 0 + 0.5s = 0.5s

② 按不伸出 T5 的 110kV 母线整定(与变压器差动保护配合)，即

I ΙΙ= K rel 03I = 1.3 × 660 = 858(A) OP⋅3 ⋅max t ΙΙ = t Ι + Δt = 0 + 0.5s = 0.5s

③ 比较上述两个条件，选定 858A，0.5s。

④ 校验灵敏度：查表 2-5 得最小电流为 1157A，则

Ksen11571.35 858(3)III 段保护。

① 按与 QF6 的 II 段保护 1s 配合整定，即

ΙΙ

I ΙΙΙ = K K I = 1.15 × 0.386 × 940 = 417.3(A) OP⋅3 rel b

ΙΙΙ

OP⋅6 ΙΙ

t = t6 + Δt = 1 + 0.5 = 1.5(s)

② 按与 T5 的 110kV 侧零序电流保护 2s 配合来整定，即

IIIIOP3KrelKbIOP5U1101100001.150.1850051.8(A) U220220000t ΙΙΙ = t + Δt = 2 + 0.5 = 2.5(s)

③ 比较上述两条件，选定 417A，2.5s。

④ 校验灵敏度：得

Ksen1157  2.77 417QF3 零序电流保护整定结果表明，灵敏度基本满足要求：

1911A，0s；858A，0.5s；417A，2.5s。

4) QF1 零序电流保护的整定 (1) I 段保护。

① 按躲开本线路末端短路时的最大短路电流来整定。查表 2-4 得最大短路电流为 2452A，计算得 Ι

I 3I 1.3 × 2452 = 3187(A) OP⋅1 = K rel 0⋅max =

t Ι = 0(s)

② 选定Ι 3187A ， t = 0s 。 OP⋅1 = I

(2) II 保护。

① 按与 QF3 的 I 段保护 0s 配合来整定。QF1 对 QF3 的分支系数，由表 2-4 查得的数据 计算为

2452A Kb = = 0.663

正常方式

2452A + 1249A

由于 B 变电所有两台变压器，其中性点接地可以倒换，故可按正常方式计算。

Ι

I ΙΙ K I = 1.15 × 0.663 ×1911 = 1457(A) OP⋅1 =K rel b

t ΙΙ = t Ι + Δt = 0 + 0.5s = 0.5(s)

② 按不伸出 T3 的 110kV 母线整定(与变压器差动保护配合)，即

ΙΙ I = K rel 3I = 1.3 × 750 = 975(A) OP⋅1 0⋅max t ΙΙ = t Ι + Δt = 0 + 0.5s = 0.5s

③ 比较上述两条件，选定 1457A，0.5s。

④ 校验灵敏度：查表 2-4 得最小电流为 2069A，则

2069

K sen = = 1.42

1457

(3) III 段保护。

① 按与 QF3 的 II 段保护 0.5s 配合整定，即

ΙΙΙ I OP= K K I ΙΙ = 1.15 × 0.663 × 858 = 654(A) ⋅1 rel b

OP⋅3

ΙΙΙ ΙΙ3

OP⋅3

t = t+ Δt = 0.5 + 0.5 = 1.0(s)

② 按不伸出 T3 的 110kV 母线来整定，即

I ΙΙΙ = 975(A) OP⋅3

t ΙΙΙ = 0.5(s)

③ 比较上述两条件，选定 975A，1s。

④ 校验灵敏度：得

Ksen

20692.12 975

QF1 零序电流保护整定结果表明，灵敏度满足要求：

3187A，0s；1457A，0.5s；975A，1s。

结论：

(1) QF2 及 QF4 的零序电流主保护段灵敏度低，不满足要求，应增设或改用接地距离保 护加以改善。 (2) 各段保护是否需要带方向性，按零序电流方向保护的方法进行判断，其结果已示 于图 2.41 中。

图 2.41 例 2.2 的定值图

Kfz⋅QF3 —对 QF 3 的分支系数；1457A、0.5s—整定电流与时间；

1.42—灵敏系数；→—用方向性；×—不用方向性

附图：