邵阳学院毕业设计（论文）
7 继电保护设计 7.1 概述
电力系统继电保护的设计与配置是否合理直接影响到电力系统的安全运行，如果设计与配置不合理，保护将可能误动或拒动，从而扩大事故停电范围，有时还可能造成人身和设备安全事故。因此，合理地选择保护方式和正确地整定计算，对保证电力系统的安全运行具有非常重要的意义。
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选择保护方式时，希望能全面满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。同满足四个基本要求有困难时，可根据电力系统的具体情况，在不影响系统安全运行的前提下，可以降低某一些要求。选择保护方式时，应力求采用最简单的保护装置来满足系统的要求。只有简单的保护装置不能达到目的时，才考虑采用较复杂的保护装置。 设计各种电气设备的保护时，应综合考虑： （1）电力设备和电力系统的结构特点和运行特性； （2）故障出现的机率及可能造成的后果； （3）力系统近期的发展情况； （4）经济上的合理性。
7.2 继电保护整定原则 7.2.1 基本任务
继电保护整定计算的基本任务，就是要对各种继电保护给出整定值；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，继电保护方案也不是一成不变的。随着电力系统运行情况的变化（包括建设发展和运行方式变化），当超出预定的适应范围时，就需要对全部或部分继电保护重新进行整定，以满足新的运行需要。
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必须注意，任何一种保护装置的性能都是有限的，即任何一种保护装置对电力系统的适应能力都是有限的。当电力系统的要求超出该种保护装置所能承担的最大变化限度时，该保护装置便不能完成保护任务。当继电保护的配置和选型均难以满足电力系统的特殊需要时，必须考虑暂时改变电力系统的需要或采取某些临时措施加以解决。继电保护整定计算即有自身的整定问题，又有继电保护的配置与选型问题，还有电力系统的结构和运行问题。因此，整定计算要综合、辩证、统一的运用。
整定计算的具体任务有以下几点： （1）绘制电力系统接线图； （2）绘制电力系统阻抗图；
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（3）电力系统各点短路计算结果列表；
（4）编写整定方案报告书，着重说明整定原则问题、整定结果评价、存在的问题及采取的对策等。
7.2.2 整定计算的步骤
（1）按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式，选择短路类型，选择分支系数的计算条件；
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（2）进行短路故障计算，记录结果；
（3）按同一功能的保护进行整定计算，选取整定值并做出定值图； （4）对整定结果分析比较，以选出最佳方案。
7.2.3 对继电保护装置的基本要求
电力系统发生故障时，保护装置必须能可靠地、有选择地、灵敏地和快速地将故障设备切除，以保证非故障设备继续运行。因此，对作用于断路器跳闸的继电保护装置必须满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性四项基本要求。
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（1）可靠性：
可靠性是指被保护设备区内发生故障时，保护装置能可靠动作；系统正常运行或在区外故障时，保护应不动作，即保护装置应既不拒动也不误动。 （2）选择性：
选择性是指电力系统发生故障时，仅由故障的保护装置将故障设备切除。当故障设备的保护或断路器拒动时，则由相邻的设备保护装置切除故障，尽量缩小停电范围。 （3）灵敏性：
灵敏性是指保护装置对其保护区内故障的反应能力。保护装置的灵敏性一般用灵敏系数或保护范围来衡量。故障参数的最大、最小值应根据常见的最不利运行方式、短路类型和短路点来计算。 （4）速动性：
速动性是指保护装置应快速切除故障。在设计保护时，主保护的动作时间一般必须经过系统稳定计算来确定，有时也可以由电力系统有关部门提供。
7.3 变压器的保护设计 7.3.1 变压器保护配置
为了防止变压器发生各类故障和不正常运行造成的不应有的损失，以及保证电力
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系统安全连续运行，根据有关技术规程的规定，大中型变压器组的变压器应针对下述故障和不正常运行状态的设置相应的保护。
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对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：
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（1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路； （2）绕组的匝间短路；
（3）外部相间短路引起的过电流；
（4）中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压； （5）过负荷； （6）油面降低；
（7）变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。 对变压器的故障问题所作出的相应继电保护措施：
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（1）防止变压器绕组和引出线相间短路，直接接地系统侧绕组和引出线单相接地短路以及绕组匝间短路的（纵联）差动保护；
（2）防止变压器其油箱内部各种短路或断线故障以及油面降低的瓦斯保护； （3）防止直接接地系统中变压器外部接地短路并作为瓦斯保护和差动保护后备的零序电流保护、零序电压保护以及变压器接地中性点有放电间隙的零序电流保护； （4）防止变压器过励磁保护；
（5）防止变压器外部相同短路作为瓦斯保护和差动保护后备的过电流保护或阻抗保护；
（6）防止变压器对称过负荷的过负荷保护；
（7）反映变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障的相应保护。
7.3.2 纵联差动保护整定
采用BCH-2型纵联差动保护装置进行整定。
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（1）确定基本侧，在变压器的各侧中，二次额定电流最大的一侧称为基本侧。各侧二次电流的计算方法如下：
按额定电压及变压器的最大容量计算各侧一次额定电流I1N 按Kcon和I1N算出个侧电流互感器的二次额定电流； 按下式计算各侧电流互感器的二次额定电流
I2N?Kcon?I1N （7.1） nCT- 23 -
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式中Kcon是电流互感器的接线系数，星型接线时，Kcon?1，三角形接线时，
Kcon?3；
（2）确定装置的动作电流，装置的动作电流按下面三个条件，选其中最大者为基
本侧动作电流Ipu.bao
躲开变压器的励磁涌流：Ipu?KrelIN?T?1.5IN?T （7.2）
IN?T为变压器其基本侧的额定电流
躲开电流互感器的二次回路断线时变压器的最大负荷
Ipu?KrelIL.max?1.3IL.max （7.3）
式中IL.max:变压器基本侧的最大负荷电流，当它无法确定是，可以用变压器的额定电流。
躲开变压器外部短路时的最大不平衡电流：
本次为双绕组变压器： Ipu?KrelIunb.max?1.3(Kfzq?Ktxf1??u??fza)Id.max （7.4）
Kfzq：非周期分量引起的误差，取为1；
Ktx：电流互感器的同型系数，型号相同取0.5；
f1：电流互感器容许最大相对误差，采用0.1；
?u：变压器分接头位置的改变范围，最大为?15%。
（3）校验灵敏度，灵敏度校验应按内部短路时的最小短路电流进行。 Ksen(2)KK.min??2 （7.5） Ipu.ba(2)式中KK.min：变压器内部故障时，归算至基本侧最小短路电流。
7.3.3 变压器差动保护配置选型
根据差动保护计算结果，本次变压器差动保护装置选用南瑞继电保护公司的
LFP-900系列。LFP900系列。该系列主变压器差动保护包括LFP971和LFP9722
个子系列，每个子系列又分A、B、C三种型号。其中，A型为二次谐波制动原理；
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B型为间断角闭锁原理；C型为偶次谐波判别原理。LFP971A（B、C）具有2个
差动分支，LFP972A（B、C）具有3个差动分支。变压器主保护选用LFP972子系列。
7.4 输电线路保护设计 7.4.1 输电线路保护配置
（1）三段式电流保护
线路的保护通常是三段式电流保护。第Ⅰ段为无时限电流速断保护或无时限电流闭锁电压速断保护；第Ⅱ段为带时限电流速断保护或带时限电流闭锁电压速断保护；第Ⅲ段为过电流保护或低电压闭锁的过电流保护。根据被保护线路在电网中的地位，在能满足选择性、灵敏性和速动性的前提下，也可装设 Ⅰ、Ⅱ段，Ⅱ、Ⅲ 段或只装设第Ⅲ段保护。
（2）三段式零序电流保护
中性点直接接地的电网（又称大接地系统）中发生短路时，将出现很大的零序电流，而在正常运行情况下他们是不存在的。因此，此次利用零序电流保护来构成接地短路的保护。 （3）距离保护
距离保护是反应故障点至安装地点之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的。距离保护作为主保护或后备保护，也分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段距离保护。距离保护的第Ⅰ段时瞬时动作的，只能保护线路全场的80%~90%，距离Ⅱ段保护整定时间不超出下一条线路距离Ⅰ段保护范围通常是带上高出一个?t来实现，以保证选择性。距离Ⅲ段整定原则是其启动阻抗要按照躲开正常运行时的最小负荷阻抗来选择，动作实现按阶梯原则进行计算。 （4）高频闭锁距离保护
为了在保护范围内故障时加速保护的动作，可以在距离保护上加设高频部分，以构成高频闭锁距离保护。高频闭锁距离保护对本线路内部故障应全线速动，对外部故障则按距离保护相互配合的原则动作。当输电线路内部故障时，它能瞬时地从被保护线路两端切除故障；当输电线路外部故障时，其距离保护Ⅲ段任然能起后备保护的作用。
（5）自动重合闸
自动重合闸的采用是系统安全经济运行的客观要求。架空线路绝大部分的故障都
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