1、第一章概述1.1電力系統(tǒng)繼電保護的作用電力是當今世界使用最為廣泛、地位最為重要的能源，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行對國民經(jīng)濟、人民生活乃至社會穩(wěn)定都有著極為重大的影響。電力系統(tǒng)由各種電氣元件組成。這里電氣元件是一個常用術(shù)語，它泛指電力系統(tǒng)中的各種在電氣上的獨立看待的電氣設(shè)備、線路、器具等。由于自然環(huán)境，制造質(zhì)量運行維護水平等諸方面的原因，電力系統(tǒng)的各種元件在運行中可能出現(xiàn)各種故障或不正常運行狀態(tài)。因此，需要有專門的技術(shù)為電力系統(tǒng)建立一個安全保障體系，其中最重要的專門技術(shù)之一就是繼電保護技術(shù)。電力系統(tǒng)繼電保護的基本作用是：在全系統(tǒng)范圍內(nèi)，按指定分區(qū)實時的檢測各種故障和不正常運行狀態(tài)，快速及時地采取故障

2、隔離或告警等措施，以求最大限度地維持系統(tǒng)的穩(wěn)定，保持供電的連續(xù)性，保障人身的安全，防止或減輕設(shè)備的損壞。1.2電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)與繼電保護裝置繼電保護技術(shù)是一個完整的體系，它主要由電力系統(tǒng)的故障分析、繼電保護原理及實現(xiàn)、繼電保護配置設(shè)計、繼電保護運行與維護等技術(shù)構(gòu)成，而完成繼電保護功能的核心是繼電保護裝置。繼電保護裝置，是指裝設(shè)于整個電力系統(tǒng)的各個元件上，能在指定區(qū)域快速準確地對電氣元件發(fā)出的各種故障或不正常運行狀態(tài)作出反應(yīng)，并按規(guī)定時限內(nèi)動作，時斷路器跳閘或發(fā)出告警信號的一種反事故自動裝置。繼電保護裝置的基本任務(wù)是：(1) 自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除并最大限度地保證其他

3、無故障部分恢復正常運行；(2) 能對電氣元件的不正常運行狀態(tài)作出反應(yīng)，并根據(jù)運行維護規(guī)范和設(shè)備承受能力動作，發(fā)出告警信號，或減負荷，或延時跳閘；(3) 條件許可時，可米取預定措施，盡快地恢復供電和設(shè)備運行。總之，繼電保護技術(shù)是電力系統(tǒng)必不可少的組成部分，對保障系統(tǒng)安全運行，保證電能質(zhì)量，防止故障擴大和事故發(fā)生，都有極其重要的作用。1.3繼電保護的基本要求對作用于跳閘的繼電保護裝置，在技術(shù)上有四個基本要求，也就是所說的“四性”：選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。(1) 選擇性選擇性是指繼電保護裝置動作時，應(yīng)在盡可能小的范圍內(nèi)將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，盡量縮小停電范圍，最大限度的保護電力系統(tǒng)中非故

4、障部分能繼續(xù)運行。(2) 速動性快速的切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及縮小故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障時，應(yīng)力求保護裝置能迅速動作，切除故障。動作迅速而同時乂能滿足選擇性要求的保護裝置，一般結(jié)構(gòu)都比較復雜，價格也比較昂貴。電力系統(tǒng)在一些情況下，允許保護裝置帶有一定的延時切除故障的元件。因此，對繼電保護速動性的具體要求，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的接線以及被保護元件的具體情況來確定。切除故障的總時間等于保護裝置和斷路器動作時間之和。一般的快速保護的動作時間為0.060.12s,最快的可達0.010.04s；一股的斷路器動作時間為0.060.15最快

5、的可達0.020.06so(3) 靈敏性繼電保護的靈敏性是指，對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生的故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的博愛戶范圍內(nèi)部發(fā)生故障時，不論短路點的位置、短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻都能敏銳感覺，正確反應(yīng)。保護裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來衡量，通常記為Ksen,它主要決定于被保護元件和電力系統(tǒng)的參數(shù)和運行方式。(4) 可靠性保護裝置的可靠性是指，對于任何一臺保護裝置，在為其規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了他應(yīng)該動作的故障，它不應(yīng)該拒絕動作(簡稱拒動)；而在其他任何情況下，包括系統(tǒng)正常運行狀態(tài)或發(fā)生了該保護裝置不應(yīng)該動作的故障時，則不應(yīng)該錯誤動

6、作(簡稱誤動)。可靠性主要是針對保護裝置本身的質(zhì)量和運行維護水平而言的。一般來說，保護裝置的原理方案越周全，結(jié)構(gòu)設(shè)計越合理，所用元器件質(zhì)量越好，制造工藝越精良，內(nèi)外接線越簡明，回路中繼電器的觸點數(shù)量越少，保護裝置工作的可靠性就越高。同時，正確的安裝和接線、嚴格的調(diào)整和試驗、精確的整定計算和操作、良好的運行維護以及豐富的運行經(jīng)驗等，對于提高保護運行的可靠性也具有重要的作用。以上四個基本要求是分析研究繼電保護性能的基礎(chǔ)。在它們之間，既有矛盾的一面，乂有在一定條件下統(tǒng)一的一面。繼電保護的科學研究、設(shè)計、制造和運行的絕大部分工作也是圍繞著如何處理好這四個基本要求之間的辨證統(tǒng)一關(guān)系而進行的。另外，再選擇

7、繼電保護方式時除應(yīng)滿足上述的基本要求外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟條件。1.4電網(wǎng)繼電保護的設(shè)計原則關(guān)于電網(wǎng)繼電保護的選擇在“技術(shù)規(guī)程”中已有具體的規(guī)定，一般要考慮的主要規(guī)則為：(1) 電力設(shè)備和線路必須有主保護和后備保護，必要時增加輔助保護，其中主保護主要考慮系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全；后備保護主要是考慮主保護和斷路器拒動時用于故障切除；輔助保護是補充前二者的不足或在主保護退出時起保護作用；(2) 線路保護之間或線路保護與設(shè)備保護之間應(yīng)在靈敏度、選擇性和動作時間上相互配合，以保證系統(tǒng)安全運行；(3) 對線路和設(shè)備所有可能的故障或異常運行方式均應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的保護裝置，以切除這些故障和給出異常運行的信號；(4) 對于不

8、同電壓等級的線路和設(shè)備，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)運行要求和技術(shù)規(guī)程要求,配置不同的保護裝置.一般電壓等級越高，保護的性能越高越完善，如330KV以上線路或設(shè)備的主保護采用“雙重化”保護裝置等；(5) 所有保護裝置均應(yīng)符合可靠性、選擇性、靈敏性和速動性要求。第二章系統(tǒng)中各元件的主要參數(shù)計算2.1標幺制及標幺值計算方法2.1.1標幺制的概念在電力系統(tǒng)計算中，廣泛采用標幺制。標幺制是相對單位制中的一種，在標幺制中各物理量都用標幺值表示。標幺值=實際有名值(任意單位)/基準值(與有名值同單位)標幺值是一個沒有量綱的數(shù)值。對于同一個實際值，當所選的基準值不同是，其標幺值也不同。所以當訴說一個物理量的標幺值是，必須同時

9、說明起基準值多大，否則僅有一個標幺值是沒意義的。當選定電壓、電流、阻抗、和功率的基準值分別為UB舊、ZB和SB時，相應(yīng)的標幺值為(2-1)(2-2)(2-3)(2-4)U=U/UbI*=I/IBZ*=Z/ZBS*=S/SB2.1.2基準值的選取采用標幺值的目的是為了簡化計算和便丁對計算結(jié)果作出分析評價，在選擇基準值時應(yīng)考慮盡量實現(xiàn)這些目的。電力系統(tǒng)的各電氣量基準值的選擇，在符合電路基本關(guān)系的前提下，原則上可以任意選取。四個物理量的基準值都要分別滿足以上的公式，因此，四個基準值只能任選兩個，其余兩個則由上述關(guān)系式?jīng)Q定。至丁先選定哪兩個基準值，原則上沒有限制；但習慣上多先選定UBSb。這樣電力系統(tǒng)

10、主要涉及三相短路的IbZb,可得：Ib=Sb/v3Ub(2-5)Zb=Ub/V3Ib=U2b/Sb(2-6)Ub和Sb原則上選任何值都可以，但應(yīng)根據(jù)計算的內(nèi)容及計算方便來選擇。通常IB多選為額定電壓或平均額定電壓。Sb可選系統(tǒng)的或某發(fā)電機的總功率；有時也可取一整數(shù)，如100、1000MV皆。用標幺值計算時，也就是在各元件參數(shù)的有名值歸算到同一個電壓等級后，在此基礎(chǔ)上選定統(tǒng)一的基準值求各元件參數(shù)的標幺值。2.1.3標幺值的計算方法：標幺值的計算有精確計算法和近似計算法兩種，其區(qū)別在丁參數(shù)歸算時是否米用變壓器實際變比。(1) 精確的計算法，在標幺值歸算中，不僅將各電壓級參數(shù)歸算到基本級，而且還需選

11、取同樣的基準值來計算標幺值。1) 將各電壓級參數(shù)的有名值按有名制的精確計算法歸算到基本級，再基本級選取統(tǒng)一的電壓基值和功率基值。2) 各電壓級參數(shù)的有名值不歸算到基本值而是再基本級選取電壓基值和功率基值后將電壓基值向各被歸算級歸算，然后就在各電壓級用歸算得到的基準電壓和基準功率計算各元件的標幺值。近似計算：標幺值計算的近似歸算也是用平均額定電壓計算。標幺值的近似計算可以就在各電壓級用選定的功率基準值和各平均額定電壓作為電壓基準來計算標幺值即可。本次設(shè)計采用近似計算法。取基準容量為1000MVA，基準電壓為115KV2.2發(fā)電機參數(shù)的計算發(fā)電機的電抗有名值：X=X(Un2(2-7)10Sn發(fā)電機

12、的電抗標幺值：7Xd(%)SbX*=oH2-8)式中：x(-一發(fā)電機次暫態(tài)電抗UN發(fā)電機的額定電壓UB基準電壓115KVSb基準容量1000MVASn發(fā)電機額定容量MVA計算結(jié)果：表2.1發(fā)電機參數(shù)結(jié)果表發(fā)電廠發(fā)電機編號有功/MW功率因數(shù)cos次暫態(tài)電抗Xd(%)等值電抗(標幺值)等值電抗(有名值)QA1、2、331.50.80.1624.1154.355A462.50.80.1411.823.805A5750.80.1451.5520.52.3.1雙繞組變壓器參數(shù)的計算雙繞組變壓器電抗有名值：XTUk(%)Un2100Sn(2-9)雙繞組變壓器電抗標幺值:(2-10)Xt.=UB100Sn式

13、中:Uk(%-一變壓器短路電壓白分值Un發(fā)電機的額定電壓Ub基準電壓115KVSb基準容量1000MVASn變壓器額定容量MVA2.3.2三繞組變壓器參數(shù)的計算：(1)各繞組短路電壓白分值1(%)=Ud2,、1,(%)=Ud21%)=12UkiUk2Uk3Udirn(為(%(%式中：Udu(%、Ud小(、Uci與低壓之間的短路電壓白分值。(2)各繞組的電抗有名值各繞組的電抗標幺值式中:SbUnUb計算結(jié)果:+U+UcL+UcLm(%(%(%-UCnrn-Udirn-Udiu(%(%(%(2-11)(2-12)(2-13)(%分別為高壓與中壓，高壓與低壓，中壓_,27Uk1(%)UnXt1=10

14、0Sn_,27UK2(%)UN2XT2=100SN、，UK3(%)UN2XT3=100SnXt1*XT2*=XT3*=Uk1(%)SB100SnUk2(%)SB100SnUk3(%)SB100Sn基準容量1000MVA;變壓器額定容量發(fā)電機的額定電壓基準電壓115kv(2-14)(2-15)(2-16)(2-17)(2-18)(2-19)表2.2變壓器參數(shù)結(jié)果表容量/MVA繞組型式短路電壓白分值Uk（%）等值電抗（標幺值）等值電抗（有名值）Q63三相雙繞組9.91.5720.7690三相雙繞組10.31.1415.08Udiu（%=17.03.4345.3631.5三相三繞組Udi小（=10.

15、830.00790.104Udu小（=6.221.9726.05Udiu（%=10.33.3544.331.5三相三繞組Udi?。?17.192.1127.9Ud-?。?6.380.00.0Udiu（%=9.82.1328.1850三相三繞組Udi小（=17.61.38918.37Ud-?。?6.090.00.0Ud】u（%=10.53.6313.1831.5三相三繞組Udi?。?18.62.278.24Ud-?。?6.220.00.0說明:對普通（非自耦）三繞組變壓器，按如上方法求得的三個電抗中，有一個可能是負值，這是由丁這種變壓器的三個繞組中，必有一個在結(jié)構(gòu)上處丁其它兩個繞組之問，而這個處

16、丁居中位置的繞組與位丁它兩側(cè)兩個繞組間的兩個漏抗之和乂小丁該兩繞組相互問的漏抗。例如，中壓繞組居中，且有UcL一瓦（為+Ud（為Udim（%的關(guān)系。因此，這種等值電抗為負值的現(xiàn)象并不真正表示該繞組有容性漏抗。普通三繞組變壓器出現(xiàn)這種現(xiàn)并不少見，但因這一負值電抗的絕對值往往很小，在近似計算中常取其為零。2.4輸電線路參數(shù)的計算計算結(jié)果：表2.3線路i參數(shù)線路名稱正、負序電抗（標幺值）Z（有名值）Q零序電抗（標幺值）A-G1.3921.5N62.304.17B-C0.589.22N62.901.74C-D0.548.58N6001.62B-D0.598.94N71.901.78線路名稱正、負序電抗

17、（標幺值）Z（有名值）Q零序電抗（標幺值）D-E1.3921.42584.17D-F1.7633.92585.29F-G1.5826.1N6004.73注：以Sb=1000MVAUb=*均電壓為基準值。第三章輸電線路上的TA.TV變比的選擇3.1互感器的作用互感器是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，用以分別向測量儀表，繼電器電流線圈和電壓線圈供電，正確反應(yīng)電氣設(shè)備的正常用行和故障情況?；ジ衅鞯淖饔脼椋海?）將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈返臉藴实牡碗妷海?00V）和小電流（5A或1A）,使測量儀表和保護裝置標準化，小型化并使其結(jié)構(gòu)輕巧，價格便宜和便丁屏內(nèi)安裝。（2）使二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次部分側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人生的安全。（