某110kV电力系统继电保护设计
4.4输电线路保护配置
4.4.1保护配置的原理 (一) 距离保护
电流保护的主要优点是简单，可靠，经济，但它的灵敏性受系统运行方式变化的影响较大，特别是在重负荷，长距离，电压等级高的复杂网络中，很难满足选择性，灵敏性以及快速切除故障的要求，为此，必须采用性能完善的保护装置，因而就引入了“距离保护”。
距离保护是反馈故障点至保护安装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或阻抗继电器，它可根据其端子所加的电压和电流侧知保护安装处至短路点之间的阻抗值，此阻抗称为阻抗继电器的测量阻抗。其主要特点是：短路点距离保护安装点越近，其测量阻抗越小；相反地，短路点距离保护安装点越远，其测量阻抗越大，动作时间就越长。这样就可保证有选择地切除故障线路，如图4.6所示，K点短路时，保护1的测量阻抗是Zk，保护2的测量阻抗是（ZAB+ZK）。由于保护1距离短路点较近，而保护2距离短路点较远，所以，保护1的动作时间就比保护2的短。这样故障就由保护1动作切除，不会引起保护2的误动作。这种选择性的配合是靠适当的选择各保护的整定阻抗值和动作时限来完成的。
图4.6（a） 距离保护的基本原理
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图4.6(b) 距离保护原理接线图 (二)零序电流保护
零序电流保护属于小接地电流系统的保护方式，它利用当系统发生故璋时零序电流比正常运行时较大的特点，来实现有选择性地发出信号或瞬时切断主回路电源避免事故的发生.尽管此种保护方式属于小接地电流系统，但早已在发电厂、变电站和配电系统中得到较广泛的应用。
采用中性点经高电阻接地，能使灵敏而有选择性的接地保护得以实现，能减少电弧接地过电压的危险，接地保护是否动作于跳闸取决于接地电流的大小，这种接地保护方式的缺点是接地电阻电压较高(6kV)，接地功耗较大(60一75kw)，使电阻器发热，影响其机械强度，给制造带来了较大的困难，而且造价很高。
中性点经消弧线圈接地系统，当发生单相接地故障时，在接地点产生一个电感点流并和系统中的接地电容电流相抵消，可减小流经故障点的电流.在通常情况下，接地电弧不会出现，单相接地故障自动消除，从而就可减少接地故障引起的停电事故。由于采用了消弧线圈，在发生单相接地故障时的电流分布发生了变化，又给实现有选择性的保护带来了一定的困难，因而必须谋求新途径。
目前，在变配电系统中为提高供电的可靠性，大多采用小接地电流系统.上述几种零序电流保护的接线方式都有各自的优缺点，在实际应用时应从经济技术诸方面综合加以考虑。
零序分童的特点，如图5.7(a)所示的网络，当A相发生金属性单相接地短路时，可利用对称分量的方法将电流、电压分解为正序、负序和零序分量，并利用复合序网来表示它们之间的关系.其零序网络如图5.7 (b)所示，零序电流可看成是在故障点出现一个零序电压亡，而产生的，零序电流经过变压器接地中性
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点构成回路.零序电流的正方向规定从母线流向故障点，零序电压的正方向是线路指向大地，其主要特点如下:
1)线路中任何一点发生接地短路时，该点的三倍零序电流(或电压)都等于该点的三
相电流(或电压)的向t和，即
3I0=IA+IB+IC （4.38） 3U0?UA?UB?UC （4.39）
当系统中A相发生接地短路时，故障点D的电压UDA?0，故障点D处的零序电压为：
.........U.DA?.1.即故障点的零序电压等于非故障相电压向量和的(UDB?UDC)，31/3.
....故障点的电流I?0,IDC?0.即故障点的零序电流等于故障点电流的dA?ID,IDB1/3，并且相位相同。
2)故障点的零序电压最高，其值为UD0，距故障点的距离越远，零序电压就越低;变器中性点处，零序电压为零.零序电压的分布如图4.7 (c)所示。
3)零序电流超前零序电压900，如图4.7 (d)所示，零序电流的分布，主要决定于线路和中性点接地变压器的零序阻杭，而与电源的数目和位里无关。 4)零序功率S。=I0·U0，由于故障点零序电压最高，所以，故障点的零序功率也最大，距故障点越远零序功率越小。
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图4.7 接地短路时的零序等效网络
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4.4.2保护配置的整定 （一）输电线路的距离保护
对于110kV及以上电压级的输电线路，我们根据经验可以直接考虑用距离保护，所以这里的110kV侧我直接进行距离保护的整定计算和灵敏度校验。
'取krel=0.8，krel=1.2,kst=1,kre =1.15。线路的最大灵敏角根据经验也一般
取60o～80o,取?=80o。
m对于输电线路L2
距离Ⅰ段： Zop.1?krel?z1?0.8?50?0.4(?) （4.40） Lmin.%?距离Ⅲ段：
最小负荷阻抗 ZL.min?动作阻抗为 Zop.1?由于??80o=80
o
Zop.1z1（4.41） ?80%
vL.minIL.max?0.9UNZL.max0.9?115?1.4533?41.1(?) （4.42）
11（4.43） ?41.1?293.78(?) ZL.min?krelkstkre1.2?1?1.15m，cos??0.85=0.85得??arccos??31.78?=31.78 o。
LZop.1?29.78 ?45.12(?) （4.44）0.66整定阻抗 Zzet?cos(?m??L)所以，ksen?Zzet45.12 ??2.0?1.5 >1.5 （4.45）
Z120,满足要求。 （二）零序保护的整定
要对零序保护进行整定计算必须先求出发生接地短路故障时,故障点的最大零序电流,而只有发生接地故障时,才会出现零序电流,所以只考虑单相短路和两相接地短路。
当f2点发生短路时，L2空载不包括在各序网络中。变压器B1B2B3B4中性点接地应包括在零序网络中。
正序网络化简过程如下：
x22?(x1?x18)//(x17?x20)?(0.125?0.052)?(0.26?0.031)=0.61 （4.46）
0.125?0.052?0.26?0.0310.52?0.40 x23?[(x3//x6)?x5]//(x2?x4)?(0.52?0.40?0.67)//(0.52+0.33)=0.43（4.47）
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将支路19、22和23并联得等值电势和输入电抗： Eeq?E1(x10?x22)0.83?(0.10?0.61)??0.52（4.48）
x19?x22?x230.10?0.61?0.43 Xff(1)?x23(x19?x22)?0.43?(0.10?0.61)?0.14 （4.49）
x19?x22?x230.10?0.61?0.43正序网络如图4.8所示。
? 图4.8 正序网络
? 负序网络化简过程如下： x24?[(x3//x6)?x5]//(x2?x4)?( 负序网络输入电抗： Xff(2)?(x19?x22)x23(0.10?0.61)?0.4（4.51） ??0.25
x19?x22?x230.10?0.61?0.40.54?0.4+0.67)//(0.45+0.33)=0.4（4.50）
0.54?0.4负序网络如图4.9所示。
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