新疆工业高等专科学校电气与信息工程系
课程设计评定意见
设计题目： 110KV继电保护 学生姓名： 专业 班级 班 评定意见：
评定成绩：
指导教师（签名）： 年 月 日
评定意见参考提纲：
1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。
2.学生的勤勉态度。
3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
电气系系课程设计任务书
教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 年 月 日
目录
摘 要............................................................. 1
1 继电保护的简介 .................................................. 2
1.1继电保护的重要性 .............................................. 2
1.2电力系统对继电保护的基本要求 ................................. 2
1.3继电保护的基本组成 ........................................... 3
1.4 继电保护的基本任务： ......................................... 3
1.5继电保护的基本原理和构成方式 ................................. 3
2 运行方式的选择 .................................................. 5
2.1 运行方式的选择原则 ........................................... 5
2.1.1 发电机、变压器运行方式选择的原则 ............................ 5
2.1.2 变压器中性点接地选择原则 .................................... 5
2.1.3 线路运行方式选择原则 ....................................... 5
2.1.4 流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择 ............... 5
2.1.5 选取流过保护的最大负荷电流的原则 .......................... 6
2.2 本次设计的具体运行方式的选择 ................................ 6
3电网各个元件参数计算及负荷电流计算 .............................. 7
3.1基准值选择 .................................................... 7
3.2电网各元件等值电抗计算 ....................................... 7
3.2.1输电线路等值电抗计算 ....................................... 7
3.2.2变压器等值电抗计算 ......................................... 7
3.2.3发电机等值电抗计算 ......................................... 8
3.2.4最大负荷电流计算 ........................................... 8
3.2.5 各线路运行方式下流过断路器的最大负荷电流 ................. 8
4短路电流计算 .................................................... 10
4.1电网等效电路图 ............................................... 10
4.2短路电流计算 ................................................. 10
4.2.1 d1点发生短路时流过断路1 ................................. 10
4.2.2 d2发生短路时流过断路2 ................................... 12
4.2.3 d3发生短路时流过断路2 ................................... 13
4.2.4 d4点发生短路时流过断路1 ................................. 14
4.2.5 d4点发生短路时流过断路器2 .............................. 15
4.2.6 d5点发生短路时流过断路器1 .............................. 17
4.2.7 d6点发生短路时流过断路器1 .............................. 17
4.2.8 d6点发生短路时流过断路器2 .............................. 18
4.2.9 d8点发生短路时流过断路器1 .............................. 19
4.2.10 d8点发生短路时流过断路器2 ............................. 21
4.2.11 d9点短路时流过断路器1 ................................. 23
4.2.12 d9点短路时流过断路器2 ................................. 24
4.2.13 d10点发生短路时流过断路器1 ............................ 25
4.2.14 d10点发生短路时流过断路器2 ............................ 26
总 结 ...................................................... 28
致 谢 ...................................................... 29
参 考 文 献 ...................................................... 30
摘 要
为给110KV单电源环形电网进行继电保护设计，首先选择过电流保护，对电网进行短路电流计算，包括适中电流的正序、负序、零序电流的短路计算，整定电流保护的整定值。在过电流保护不满足的情况下，相间故障选择距离保护，接地故障选择零序电流保护，同时对距离保护、零序电流保护进行整定计算，并用AUOCAD绘制出保护配置原理图。
关键词：继电保护、短路电流、整定计算
1 继电保护的简介
1.1继电保护的重要性
系统的不正常运行状态是指系统中电气元件没有发生故障，但由于某种干扰，电气参数偏离正常值，如设备的过负荷、系统发生震荡、功率缺额引起的频率降低、发电机甩负荷引起的过电压等，都属于不正常运行状态不及时处理，就有可能发展成故障。
系统的故障和不正常运行状态都可能引起电力系统的事故。事故就是指整个或部分电力系统遭到破坏，造成人员伤亡，对用户停电或降低到不能容许的地步。
系统中电气元件发生故障和不正常运行虽然无法避免，但系统发生故障却可以预防。因为系统事故的发生，除去由于自然条件（如遭受雷击等）外，一般都由设备制作质量不高、设计安装错误、运行或维护不当等原因造成。如果能一方面加强电气设备的维护和检修，另一方面在电力系统中的每个元件上装设一种有效的装置，当电气元件发生故障或不正常运行状态时，该装置能快速切断故障元件的供电或向工作人员发出信号进行处理，则可以大大减少事故发生的几率。在电力系统中起这种作用的装置即称为继电保护。它在系统中的作用是：
①自动、快速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，使非故障元件能继续正常运行。
②对电气元件的不正常运行状态能根据运行维护的条件发出信号、减负荷或跳闸。
1.2电力系统对继电保护的基本要求
继电保护在电力系统中要在技术上必须满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。以下分别说明：
（1）选择性
指继电保护动作时，只能选择故障元件从电力系统中切除，而保证非故障元件能继续安全运行，使故障造成的停电范围最小。
（2）速动性
指保护装置动作的时间应尽量短。故障切除时间包括继电保护动作时间和继电保护的跳闸时间。保护动作速度快，切除故障的时间就短，这可以减小故障元件的损坏程度，缩短用户在低压下的工作时间，提高系统并列运行的稳定性。
（3）灵敏性
指继电保护对其保护范围内发生的故障或不正常状态的反映能力。即保护装置对规定的保护范围内的故障应不管短路点的位置远近、短路类
型如何、均能敏锐感觉、正常反映。
（4）可靠性
指保护在应该动作时，不要拒动；在不应动作时，不要误动。
1.3继电保护的基本组成
一套继电保护应该保护以下三大部分：
㈠测量比较部分。测量所要保护的电气元件上的电气参数并与标准值比较。
㈡逻辑判断部分。由以上比较结果判断系统是在正常运行状态，还是发生故障或是在不正常运行状态。
㈢执行部分。根据判断出的运行状态去动作或不动作。
1.4 继电保护的基本任务：
(1)当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求,如保持电力系统的暂态稳定性等。
(2)反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同,例如有无经常值班人员,发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。
1.5继电保护的基本原理和构成方式
继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量,电流、电压、功率、频率等的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的物理量，如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置都包括测量部分和定值调整部分、逻辑部分、执行部分。
电气控制技术是以各类电动机为动力的传动装置与系统为对象，以实现生产过程自动化的控制技术。电气控制系统是其中的主干部分，在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用，是实现工业生产自动化的重要技术手段。
随着科学技术的不断发展、生产工艺的不断改进，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法上，从手动控制发展到自动控制；在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制；在操作上，从笨重发展到信息化处理；在控制原理上，从单
一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络化自动控制系统。现代电气控制技术综合应用了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。
继电器—接触器控制系统至今仍是许多生产机械设备广泛采用的基本电气控制形式，也是学习更先进电气控制系统的基础。它主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，由于其控制方式是断续的，故称为断续控制系统。它具有控制简单、方便实用、价格低廉、易于维护、抗干扰能力强等优点。但由于其接线方式固定，灵活性差，难以适应复杂和程序可变的控制对象的需要，且工作频率低，触点易损坏，可靠性差。
以软件手段实现各种控制功能、以微处理器为核心的可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC），是20世纪60年代诞生并开始发展起来的一种新型工业控制装置。它具有通用性强、可靠性高、能适应恶劣的工业环境，指令系统简单、编程简便易学、易于掌握，体积小、维修工作少、现场连接安装方便等一系列优点，正逐步取代传统的继电器控制系统，广泛应用于冶金、采矿、建材、机械制造、石油、化工、汽车、电力、造纸、纺织、装卸、环保等各个行业的控制中。
在自动化领域，可编程控制器与CAD/CAM、工业机器人并称为加工业自动化的三大支柱，其应用日益广泛。可编程控制器技术是以硬接线的继电器—接触器控制为基础，逐步发展为既有逻辑控制、计时、计数，又有运算、数据处理、模拟量调节、联网通信等功能的控制装置。它可通过数字量或者模拟量的输入、输出满足各种类型机械控制的需要。可编程控制器及有关外部设备，均按既易于与工业控制系统联成一个整体，又易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器已成为生产机械设备中开关量控制的主要电气控制装置。
2 运行方式的选择
2.1 运行方式的选择原则
2.1.1 发电机、变压器运行方式选择的原则
(1)一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，一台检修，另一台故
障；当有三台以上机组时，则选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。对水电厂，还应根据水库运行方式选择。
(2)一个发电厂、变电站的母线上无论接几台变压器，一般应考虑其中容量
最大的一台停用。
2.1.2 变压器中性点接地选择原则
(1)发电厂、变电所低压侧有电源的变压器，中性点均要接地。
(2)自耦型和有绝缘要求的其它变压器，其中性点必须接地。
(3)T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。
(4)为防止操作过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后
再断开，这种情况不按接地运行考虑。
2.1.3 线路运行方式选择原则
(1)一个发电厂、变电站线线上接有多条线路，一般考虑选择一条线路检修，
另一条线路又故障的方式。
(2)双回路一般不考虑同时停用。
2.1.4 流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择
(1)相间保护
对单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大短路电流出现在最大运行方式；
而最小短路电流，则出现在最小运行方式。
对于双电源的网络，一般（当取Z1=Z2时）与对侧电源的运行方式无关，可按单侧电源的方法选择。
对于环状网络中的线路，流过保护的电大短路电流应选取开环运行方式，开环点应选在所整定保护线路的相邻下一线线路上。而对于电小短路电流，则应选闭环运行方式，同时再合理停用该保护背后的机组、变压器及线路。
(2)零序电流保护
对于单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大零序短路电流与最小零
序电流，其选择方法可参照相间短路中所述，只需注意变压器接地点的变化。
对于双电源的网络及环状网，同样参照相间短路中所述，其重点也是考虑变压器接地点的变化。
2.1.5 选取流过保护的最大负荷电流的原则
选取流过保护的最大负荷电流的原则如下：
(1)备用电源自动投入引起的增加负荷。
(2)并联运行线路的减少，负荷的转移。
(3)环状网络的开环运行，负荷的转移。
(4)对于双侧电源的线路，当一侧电源突然切除发电机，引起另一侧增加负荷。
2.2 本次设计的具体运行方式的选择
电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能。因此，在对继电保护进行整定计弊之前，首先应该分析运行方式。这里要着重说明继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大，继电保护的最小运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。因此，系统的最大运行方式不一定就是保护的最大运行方式；系统的最小运行方式也不一定就是保护的最小运行方式。
现结合本次设计具体说明如下，系统的最大运行方式是所有设备全部投入运行；系统的最小运行方式为发电机G1和G2投入，发电机G3停运。对保护1而言，其最大运行方式应该是在系统最大运行方式下线路L1回路断开，其他设备全投；保护1的最小运行方式应该是：在系统的最小运行方式下线路L1+L2与L3并联运行。
3电网各个元件参数计算及负荷电流计算
3.1基准值选择
基准功率：SB=100MV•A，基准电压：VB=115V。基准电流：IB=SB/1.732 VB=100×103/1.732×115=0.502KA；基准电抗：ZB=VB/1.732 IB=115×103/1.732×502=132.25Ω；电压标幺值：E=E(2)=1.05
3.2电网各元件等值电抗计算
3.2.1输电线路等值电抗计算
(1) 线路L1等值电抗计算
正序以及负序电抗：XL1= X1L1=0.4×50=20Ω
XL1*= XL1/ ZB=20/132.25=0.1512
零序电抗：XL10= X0L1= 3X1L1=3×0.4×50=60Ω
XL10*= XL10/ ZB=60/132.25=0.4537
(2) 线路L2等值电抗计算
正序以及负序电抗：XL2= X1L2=0.4×40=16Ω
XL2*= XL2/ ZB=16/132.25=0.121
零序电抗：XL20= X0L2= 3X1L2=3×0.4×40=48Ω
XL20*= XL20/ ZB=48/132.25=0.363
(3) 线路L3等值电抗计算
正序以及负序电抗：XL3= X1L3=0.4×90=36Ω
XL3*= XL3/ ZB=36/132.25=0.2722
零序电抗：XL30= X0L3= 3X1L3=3×0.4×90=108Ω
XL30*= XL30/ ZB=108/132.25=0.8166
(4) 线路L4等值电抗计算
正序以及负序电抗：XL4= X1L4=0.4×25=10Ω
XL4*= XL4/ ZB=10/132.25=0.0756
零序电抗：XL40= X0L4= 3X1L4=3×0.4×25=30Ω
XL40*= XL40/ ZB=30/132.25=0.2268
3.2.2变压器等值电抗计算
(1) 变压器T1、T2等值电抗计算
XT1= XT2=(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈40.333Ω
XT1*= XT2*=XT1/ ZB=40.333/132.25=0.3050
(2) 变压器T3等值电抗计算
XT3=(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈21.175Ω
XT3*=XT3/ ZB=21.175/132.25=0.1601
(3) 变压器T4、T5、T6、T7等值电抗计算
XT4= XT5=XT6= XT7=(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈63.5Ω
XT6*= XT7* = XT4*= XT5*=0.4802
(4) 变压器T8等值电抗计算
XT1=(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈84.7Ω
XT8*= XT8/ ZB=84.7/132.25=0.6405
3.2.3发电机等值电抗计算
(1)发电机G1、G2电抗标幺值计算
XG1* = XG2*=Xd1SB/ SG1= Xd1SB COSφ/ PG1=0.132×100×0.8/25=0.4224
(2)发电机G3电抗标幺值计算
XG3*=Xd3SB/ SG3= Xd3SB COSφ/ PG3=0.129×100×0.8/50=0.2064
3.2.4最大负荷电流计算
(1) B、C母线最大负荷电流计算
最大负荷电流计算(拆算到110KV)
IfhB •max = IfhC•max = PfhBmax Vav2 / 1.732 U COSφ
=20×103/1.732×115×0.8≈0.1255KA；
(2) D母线最大负荷电流计算
最大负荷电流计算(拆算到110KV)
IfhD •max = PfhDmax Vav2 / 1.732 U COSφ
=12×103/1.732×115×0.8≈0.0753KA
3.2.5 各线路运行方式下流过断路器的最大负荷电流
(1) 保护1的最大运行方式：发电机FI、P2、F3全投入，继开线路L1；通过保护1的最大负荷电流为 ；保护1的最小运行方式：发电机F3停，线路全部运行。
(2) 保护2的最大运行方式：发电机Fl、P2、F3全投入，断开L3回路；通过保护2最大负荷电流为 。保护2的最小运行方式；F3停，线路全部运行。
(3) 保护4的最大运行方式：Fl、F 2、F3全投，继开线路L3；通过保护4的最大负荷电流为 。保护4的最小运行方式：F3停，线路全部运行。
(4) 保护5的最大运行方式：F1、F2、F3全投入，断开线路L1；通过保护5的最大负荷电流为 。保护5的最小运行方式：F3停，线路全部运行。
(5) 保护7的最大运行方式：F1、F2、F3全投，线路全部运行；通过保护7的最大负荷电流为Ifh⋅max=79A。
4短路电流计算
4.1电网等效电路图
由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的基础,因此分别考虑最大运行方式(三台发电机全部投入,系统环网取开网运行)时各线路未端短路的情况,最小运行方下(三台中最小的一台投入,系统按环网计算)时各线路未端短路的情况。电网等效电路图如图3.1所示
图4.1电网等效电路图
4.2短路电流计算
4.2.1 d1点发生短路时流过断路1
(1) d1点短路最大运行方式下等值图如图3.2.1(a)
图4.2.1（a）
4.2.1(a)d1点短路时最大运行方式下的等值电路图
进一步简化后得图3.2.1(b)
4.2.1(b)简化图
XGT=(XG1+XT1)×(XG2+XT2)/(XG1+XT1+XG2+XT2)=0.3637
XGT3=XG3+XT3=0.2064+0.1601=0.3665
XL=XL1+XL2+XL3=0.1512+0.121+0.2722=0.5444
图4.2.1(b) 正序短路电路图
其中：XdT=XGT×XGT3/(XGT+XGT3)=0.3637×0.3665/(0.3637+0.3665)=0.18255
Xff1=XdT+XL=0.18255+0.5444=0.72695
Id1•max*=E/Xff1=1.05/0.72695≈1.4444
Id1•max=Id1•max*IB=1.4444×0.502≈0.725KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
Xff1=Xd1+XT1＋XL=0.4224+0.3050+0.5444=1.2718
Xff1(2)(2)=Xff1
Ifa(1)(2)=Vf(0)/(Xff1
1.2718=0.4128
If(2)*=1.732Ifa(1)(2)=1.732×0.4128=0.7150
If(2)=If(2)*IB=0.7150×0.502=0.3589KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流.
＋Xff1(2)(2))=Vf(0)/2Xff1=1.05/2×
图4.2.1(c)零序短路电路图
XTT(0)=XT1(0) /2=0.1525
XT(0) =0.1525×0.1601/(0.1525+0.0.1601)=0.0781
XTBL(0)
=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.167
XTL(0) =(0.2268+0.6405)×0.2401/(0.2268+0.6405+0.2401)=0.188 XTLB(0) =(0.363+0.167)×0.188/(0.363+0.167+0.188) =0.1388 Xff1(0)=XL3(0)+XTLB(0)=0.8166＋0.1388=0.9554
Iff1(0)*=E(0)/Xff1(0)=1.05/0.9554=1.099
Iff1(0)=Iff1(0)*IB=1.099×0.502=0.552KA
4.2.2 d2发生短路时流过断路2
(1)最大运行方式正序短路电流
Xff2=XdT+XL3=0.18255+0.2722=0.45475
Id2•max*=E/Xff2=1.05/0.45475≈2.309
Id2•max=Id2•max*IB=2.309×0.502≈1.159KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2=0.18255+0.1361=0.31865
If(3)*= E/2Xff1=1.05/2×0.31865=1.6475
If(3)=If(3)*IB=3.295×0.502=0.827KA
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.31865=1.429
流过断路器1、2、3、4、5和6的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=1.429×0.502=0.7163KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流,如图3.2.2示
图4.2.2短路等值电路
XBL(0)
=XL1(0)×XTB(0)/(XL1(0))+XTB(0))=0.4536×0.2401/(0.4536+0.2401)=0.157
XTL(0) =(XL4(0)+XT8(0))×XTC(0)/(XL4(0)+XT8(0)+XTC(0))=0.188 XLB(0)
=(XL2(0)+XBL(0))×XTL(0)/(XL2(0)+XTBL(0)+XTC(0))=0.138
Xff2(0)
=(XL3(0)+XT(0))×XLB(0)/(XL3(0)+XT(0))+XLB(0))=0.1208
Iff2(0)*=E(0)/Xff2(0)=1.05/0.1208=8.692
Iff2(0)=Iff2(0)*IB=8.692×0.502=4.3634KA
4.2.3 d3发生短路时流过断路2
(1)最大运行方式正序短路电流
Xff3=XdT+XL=0.18255+0.5444=0.72695
Id3•max*=E/Xff3=1.05/0.72695≈1.4444
Id3•max=Id3•max*IB=1.4444×0.502≈0.725KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
Xff3=Xd1+XT1＋XL=0.4224+0.3050+0.5444=0.9996
If(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.9996=0.9097
If(2)=If(2)*IB=0.9097×0.502=0.4567KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流,如图4.2.3示
图4.2.3短路等值电路
XTL4(0)=(XL4(0) +XT8)×(XL3(0) +XT)/(XL4(0) +XT8+XL3(0) +XT)
=(0.2268+0.6405)×(0.8166+0.0781)/(0.2268+0.6405+0.81
66+0.0781)
=0.4404
XTL2(0) =(XL2(0)+XTC)×XTB/(XL2(0)+XTC+XTB)
=(0.363+0.2401)×0.2401/(0.363+0.2401+0.2401)
=0.1717
XBL(0)
=XTL4(0)×XTL2(0)/(XTL4(0)+XTL2(0))=0.4404×0.1717/(0.4404+0.1717)
=0.1235
Xff3(0)=XL1(0)+XBL(0)=0.4536＋0.1235=0.5771
Iff3(0)*=E(0)/Xff3(0)=1.05/0.5771=1.819
Iff3(0)=Iff3(0)*IB=1.89×0.502=0.913KA
4.2.4 d4点发生短路时流过断路1
(1)最大运行方式正序短路电流
Xff4=XdT+XL1=0.18255+0.1512=0.33375
Id4•max*=E/Xff4=1.05/0.33375≈3.146
Id4•max=Id4•max*IB=3.146×0.502≈1.579KA
(2)最小运行方式短路正序短路电流
X3 =(XL3+XL2)×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=(0.2722+0.121)×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.1156
Xff2=Xd1+X3=0.18255+0.1156=0.2981
If(3)*= E/Xff1=1.05/0.2981=3.522
If(3)=If(3)*IB=3.522×0.502=1.768KA
流过断路器1、4、5的三相短路电流为：
If(3)1= If(3)×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=1.768×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.491KA
流过断路器2、3的三相短路电流为：
If2(3)=If(2)*－If1(2)= 1.768KA-0.491KA=1.277KA
If(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.2981=3.0496
If(2)=If(2)*IB=3.0496×0.502=1.531KA
If(2)1*= If(2)*×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=3.0496×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.847
流过断路器1、4、5的短路电流为：
If1(2)=If(2)*IB=0.847×0.502=0.425KA
流过断路器2、3的短路电流为：
If2(2)=If(2)*－If1(2)= 1.531KA-0.425KA=1.106KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.4短路等值电路
X2(0) =(XL4(0)+XT8)×XTC/(XL4(0)+XT8+XTC)
=(0.8166+0.6405)×0.2401/(0.8166+0.6405+0.2401)
=0.2061
X1(0) =(XL1(0)+XT)×XTB/(XL1(0)+XT+XTB)
=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)
=0.1654
Xff4(0) =X1(0)×(X2(0)+XL2(0))/(X1(0)+XL2(0)+X2(0))
=0.1654×(0.2061+0.363)/(0.1654+0.2061+0.363)
=0.1282
Iff4(0)*=E(0)/Xff4(0)=1.05/0.1282=8.193
Iff4(0)=Iff4(0)*IB=8.193×0.502=4.113KA
4.2.5 d4点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
其中：Xff5=XdT+XL3+XL2=0.18255+0.2722+0.121=0.57575
Id5•max*=E/Xff5=1.05/0.57575≈1.824
Id5•max=Id5•max*IB=1.824×0.502≈0.9155KA
(2)最小运行方式短路正序短路电流
X3 =(XL3+XL2)×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=(0.2722+0.121)×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.1156
Xff2=Xd1+X3=0.18255+0.1156=0.2981
If(3)*= E/Xff1=1.05/0.2981=3.522
If(3)=If(3)*IB=3.522×0.502=1.768KA
流过断路器1、4、5的三相短路电流为：
If(3)1= If(3)×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=1.768×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.491KA
流过断路器2、3的三相短路电流为：
If2(3)=If(2)*－If1(2)= 1.768KA-0.491KA=1.277KA
If(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.2981=3.0496
If(2)=If(2)*IB=3.0496×0.502=1.531KA
If(2)1*= If(2)*×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=3.0496×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.847
流过断路器1、4、5的短路电流为：
If1(2)=If(2)*IB=0.847×0.502=0.425KA
流过断路器2、3的短路电流为：
If2(2)=If(2)*－If1(2)= 1.531KA-0.425KA=1.106KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.5短路等值电路
X50(0) =(XL4(0) +XT8)×(XL3(0) +XT)/(XL4(0) +XT8+XL3(0) +XT)
=(0.2268+0.6405)×(0.8166+0.0781)/(0.2268+0.6405+0.8166+0.0781)
=0.4404
X32(0) =X50(0)×XTC /(X50(0)+XTC)=0.4404×0.2401/(0.4404+0.2401) =0.1554
Xff5(0) =(XL2(0)+ X32(0))×XTB/( XL2(0)+ X32(0)+XTB)=0.1641 Iff5(0)*=E(0)/Xff5(0)=1.05/0.1641=6.399
Iff5(0)=Iff5(0)*IB=6.399×0.502=3.212KA
4.2.6 d5点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
其中：Xff6=XdT+XL1+XL2=0.18255+0.1512+0.121=0.45475
Id6•max*=E/Xff6=1.05/0.45475≈2.309
Id6•max=Id6•max*IB=2.309×0.502≈1.159KA
(2)最小运行方式短路正序短路电流
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff6=Xd1+X2=0.18255+0.1361=0.31865
If(3)*= E/2Xff1=1.05/2×0.31865=1.648
流过断路器1、2、3、4、5和6的三相短路电流为：
If(3)=If(3)*IB=1.648×0.502=0.827KA
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.31865=1.429
流过断路器1、2、3、4、5和6的二相短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=1.429×0.502=0.7163KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图3.2.6短路等值电路
X2(0) =(XL4(0)+XT8)×XTC/(XL4(0)+XT8+XTC)=0.2061
X1(0) =(XL1(0)+XT)×XTB/(XL1(0)+XT+XTB) =0.1654
Xff5(0) =(XL2(0)+X1(0))×X2(0)/(XL2(0)+X1(0))+X2(0))=0.1483 Iff6(0)*=E(0)/Xff5(0)=1.05/0.1483=7.082
Iff6(0)=Iff5(0)*IB=7.082×0.502=3.555KA
4.2.7 d6点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
其中：Xff7=XdT+XL1+XL2+XL4=0.18255+0.1512+0.121+0.0756=0.53035
Id6•max*=E/Xff7=1.05/0.53035≈1.9798
Id7•max=Id7•max*IB=1.9798×0.502≈0.994KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2+XL4=0.18255+0.1361+0.0756=0.39425
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.39425=1.1532
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=1.1532×0.502=0.5789KA
If(2)=If(2)*IB=1.1532×0.502=0.5789KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.7短路等值电路
X1(0) =(XL1(0)+XT)×XTB/(XL1(0)+XT+XTB)
=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)
=0.1654
X3(0) =(XL2(0)+X2(0))×XTC/(XL2(0)+X2(0)+XTC)
=(0.363+0.1654)×0.2401/(0.363+1654+0.2401)
=0.1651
Xff7(0) =(XL4(0)+X3(0))×XT8/(XL4(0)+X3(0)+XT8)
=(0.8166+0.1651)×0.6405/(0.8166+0.1651+0.6405)
=0.3876
Iff7(0)*=E(0)/Xff7(0)=1.05/0.3876=2.709
Iff7(0)=Iff7(0)*IB=2.709×0.502=1.36KA
4.2.8 d6点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
其中：Xff8=XdT+XL3+XL4=0.18255+0.2722+0.0756=0.53035
Id8•max*=E/Xff8=1.05/0.53035≈1.9798
Id8•max=Id8•max*IB=1.9798×0.502≈0.994KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2+XL4=0.18255+0.1361+0.0756=0.39425
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.39425=1.1532
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=1.1532×0.502=0.5789KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
.
图4.2.8短路等值电路
X4(0)=(XL2(0) +XTB)×(XL3(0) +XT)/(XL2(0) +XTB+XL3(0) +XT)
=(0.363+0.2401)×(0.8166+0.0781)/(0.363+0.2401+0.8166+0.0781)
=0.3603
X5(0)
=X4(0)×XTC/(X4(0)+XTC)=0.3603×0.2401/(0.3603+0.2401)=0.1441
Xff8(0) =(XL4(0)+X5(0))×XT8/(XL4(0)+X5(0)+XT8)
=(0.2268+0.1441)×0.6405/(0.2268+0.1441+0.6405)
=0.2349
Iff8(0)*=E(0)/Xff8(0)=1.05/0.3882=4.4703
Iff8(0)=Iff8(0)*IB=4.4703×0.502=2.244KA
4.2.9 d8点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为：
图4.2.9(a)正序短路电路图
图4.2.9(b)正序短路电路图
其中：XT45=XT4×XT5/(XT4+XT5)=XT4/2=0.4802/2=0.2401
Xff9=XdT+XL1+XT45=0.18255+0.1512+0.2401=0.57385
Id9•max*=E/Xff9=1.05/0.57385≈1.8297
Id9•max=Id9•max*IB=1.8297×0.502≈0.919KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图3.2.9(c)短路等值电路
X3 =(XL3+XL2)×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=(0.2722+0.121)×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.1156
Xff2=Xd1+X3+XTB=0.18255+0.1156+0.2401=0.5382
If(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.5382=1.690
If(2)=If(2)*IB=1.690×0.502=0.8481KA
If(2)1*=If(2)*×XL1/(XL1+XL2+XL3)=1.690×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.2356
流过断路器1、4、5、6的的短路电流为：
If1(2)=If(2)*IB=0.847×0.502=0.425KA
流过断路器2、3的的短路电流为：
If2(2)=If(2)*－If1(2)= 0.8481KA-0.2356KA=0.6125KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.9(d)短路等值电路
X6(0) =(XL4(0)+XT8)×XTC/(XL4(0)+XT8+XTC)
=(0.2268+0.6405)×0.2401/(0.2268+0.6405+0.2401)
=0.188
X7(0 )=(XL2(0) +X6(0))×(XL1(0) +XT)/(XL2(0) +X6(0)+XL1(0) +XT)
=(0.363+0.188)×(0.8166+0.0781)/(0.363+0.188+0.8166+0.0781)
=0.3410
Xff9(0) =XTB+X7(0)=0.2401+0.341=0.5811
Iff9(0)*=E(0)/Xff9(0)=1.05/0.5811=1.8069
Iff9(0)=Iff9(0)*IB=1.8069×0.502=0.907KA
4.2.10 d8点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为：
图4.2.10(a)短路电路图
其中：Xff10=XdT+XL1+XT45=0.18255+0.2722+0.121+0.2401=0.81585 Id10•max*=E/Xff10=1.05/0.81585≈1.287
Id10•max=Id10•max*IB=1.287×0.502≈0.646KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图4.2.10(b)短路电路图
X3 =(XL3+XL2)×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=(0.2722+0.121)×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.1156
Xff2=Xd1+X3+XTB=0.18255+0.1156+0.2401=0.5382
If(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.5382=1.690
If(2)=If(2)*IB=1.690×0.502=0.8481KA
If(2)1*= If(2)*×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=1.690×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.2356
流过断路器1、4、5、6的的短路电流为：
If1(2)=If(2)*IB=0.847×0.502=0.425KA
流过断路器2、3的的短路电流为：
If2(2)=If(2)*－If1(2)= 0.8481KA-0.2356KA=0.6125KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.10(c)短路电路图
X8(0 )=(XL4(0) +XT8)×(XL3(0) +XT)/(XL4(0) +XT8+XL3(0) +XT)
=(0.2268+0.6405)×(0.8166+0.0781)/(0.2268+0.6405+0.8166+0.0781)
=0.4404
X9(0)
=X8(0)×XTC/(X8(0)+XTC)=0.4404×0.2401/(0.4404+0.2401)=0.1554
Xff10(0) =XTB+XL2(0)+X9(0)=0.2401+0.363+0.1554=0.7585
Iff10(0)*=E(0)/Xff10(0)=1.05/0.7585=1.384
Iff10(0)=Iff10(0)*IB=1.384×0.502=0.6949KA
4.2.11 d9点短路时流过断路器1
(1)
最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为： 图4.2.11短路电路图(a)
图4.2.11短路电路图(b)
其中：XT67=XT6×XT6/(XT6+XT7)=XT6/2=0.4802/2=0.2401
Xff11=XdT+XL1+XL2+XT67=0.18255+0.1512+0.121+0.2401=0.69485 Id110•max*=E/Xff11=1.05/0.69485≈1.5111
Id11•max=Id11
•max*IB=1.5111×0.502≈0.7586KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流如图4.2.11
图3.2.11短路电路图(c)
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2+XTC=0.18255+0.1361+0.2401=0.55875
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.55875=0.8140
流过断路器1、2、3、4、5和6的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=0.8140×0.502=0.4085KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.11(d)短路电路图
X10(0 )=(XL1(0) +XT)×XTB/(XL1(0) +XT+XTB)
=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.1654 X11(0 ) =(X10(0) +XL2)×(XL4(0) +XT8)/(X10(0) +XL2+XL4(0) +XT8)
=(0.1654+0.363)×(0.2268+0.6405)/(0.1654+0.363+0.2268+0.6405 )
=0.3284
Xff11(0) =XTC+X11(0)=0.2401+0.3284=0.5685
Iff11(0)*=E(0)/Xff11(0)=1.05/0.5685=1.8471
Iff11(0)=Iff11(0)*IB=1.8471×0.502=0.9273KA
4.2.12 d9点短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为：
图4.2.12(a)短路电路图
Xff13=XdT+XL1+XL2+XL4+XT8=0.18255+0.1512+0.121+0.0756+0.6405=1.
17085Id13•max*=E/Xff13=1.05/1.17085≈0.8968
Id13•max=Id13•max*IB=0.8968×0.502≈0.4502KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图3.2.12(b)短路电路图
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2++XL4+XT8=0.18255+0.1361+0.0756+0.6405=1.03475
If(3)*= E/2Xff1=1.05/2×1.03475=0.5074
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(3)=If(3)*IB=0.5074×0.502=0.2547KA
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×1.03475=0.4394
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=0.4394×0.502=0.2206KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.12(c)短路电路图
X10(0) =(XL1(0) +XT)×XTB/(XL1(0) +XT+XTB)=0.1654
X13(0 ) =(XL2(0) +X10(0))×XTC/(XL2(0) +X10(0)+XTC)=0.1651 Xff13(0) =XT8+XL4(0)+X13(0)=0.6405+0.2268+0.1651=1.0324
Iff13(0)*=E(0)/Xff13(0)=1.05/1.0324=1.017
Iff13(0)=Iff13(0)*IB=1.017×0.502=0.511KA
4.2.13 d10点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为
图3.2.13(a)短路电路图
其中：
Xff13=XdT+XL1+XL2+XL4+XT8=0.18255+0.1512+0.121+0.0756+0.6405=1.17085
Id13•max*=E/Xff13=1.05/1.17085≈0.8968
Id13•max=Id13•max*IB=0.8968×0.502≈0.4502KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图3.2.13(b)短路电路图
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2++XL4+XT8=0.18255+0.1361+0.0756+0.6405=1.03475
If(3)*= E/2Xff1=1.05/2×1.03475=0.5074
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(3)=If(3)*IB=0.5074×0.502=0.2547KA
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×1.03475=0.4394
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=0.4394×0.502=0.2206KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.13(c)短路电路图
X10(0) =(XL1(0) +XT)×XTB/(XL1(0) +XT+XTB)
=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)
=0.1654
X13(0 ) =(XL2(0) +X10(0))×XTC/(XL2(0) +X10(0)+XTC)
=(0.363+0.1654)×0.2401/(0.363+0.1654+0.2401)
=0.1651
Xff13(0) =XT8+XL4(0)+X13(0)=0.6405+0.2268+0.1651=1.0324
Iff13(0)*=E(0)/Xff13(0)=1.05/1.0324=1.017
Iff13(0)=Iff13(0)*IB=1.017×0.502=0.511KA
4.2.14 d10点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为：
图4.2.14(a)短路电路图
其中:Xff14=XdT+XL3+XT8=0.18255+0.2722+0.0756+0.6405=1.17085 Id14•max*=E/Xff14=1.05/1.17085≈0.8968
Id14•max=Id14•max*IB=0.8968×0.502≈0.4502KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图4.2.14(b)短路电路图
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2++XL4+XT8=0.18255+0.1361+0.0756+0.6405=1.03475
If(3)*= E/2Xff1=1.05/2×1.03475=0.5074
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(3)=If(3)*IB=0.5074×0.502=0.2547KA
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×1.03475=0.4394
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=0.4394×0.502=0.2206KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.14(c)短路电路图
本次设计是针对与110KV电网在不同运行方式以及短路故障类型的情况下进行的分析计算和整定的。通过具体的短路电流的计算发现电流的三段式保护不能满足要求，故根据本次设计的实际要求，以及继电保护“四性”的总要求故采用了反应相间短路的距离保护和反应接地故障的零序电流三段式保护。由于本次设计涉及到不同运行方式下的不同类型的短路电流的计算，这对本次设计增加了难度。在进行设计时首先要将各元件参数标准化，而后对每一个保护线路未端短路时进行三相短路电流的计算，二相短路电流的计算及零序电流的计算。在整定时对每一个保护分别进行零序电流保护的整定和距离保护阻抗的整定，并且对其进行灵敏度较验。
通过这次设计，在获得知识之余，还加强了个人的独立提出问题、思考问题、解决问题能力，从中得到了不少的收获和心得。在思想方面上更加成熟，个人能力有进一步发展，本次课程设计使本人对自己所学专业知识有了新了、更深层次的认识。在这次设计中，我深深体会到理论知识的重要性，只有牢固掌握所学的知识，才能更好的应用到实践中去。这次设计提高了我们思考问题、解决问题的能力，它使我们的思维更加缜密，这将对我们今后的学习、工作大有裨益。
此次课程设计能顺利的完成与同学和老师的帮助是分不开的，在对某些知识模棱两可的情况下，多亏有同学的热心帮助才可以度过难关；更与老师的悉心教导分不开，在有解不开的难题时，多亏老师们的耐心指导才使设计能顺利进行。
在此衷心再次感谢张老师的悉心教导和各位同学的帮助！
在张老师的耐心指导下,经过一个多星期的努力继电保护110KV设计终于完成了，张老师在设计过程中给予的帮助，对我们小组的设计给予了细致的指导和建议,对我们的辅导耐心认真，使我的这次设计能顺利完成。这次设计使我们把理论和实际有机的结合起来，锻炼了分析解决实际问题的本领。
在这次的设计报告中，让我懂得了一个铁一般的事实，那就是团结就是力量。
真心的感谢张老师。
110KV继电保护设计
参 考 文 献
[1] 《电力工程设计手册》（下）
[2] 《电力系统继电保护及安全自动整定计算》
[3] 吕继绍 《电力系统继电保护设计原理》 水利电力出版社
[4] 孙国凯 霍利民 柴玉华 《电力系统继电保护原理》中国水利水电出版社
[5] 许建安 《继电保护整定计算》 中国水利水电出版社
[6] 何仰赞 《电力系统分析》（第三版） 武汉：华中科技大学出版社 2002
27
新疆工业高等专科学校电气与信息工程系
课程设计评定意见
设计题目： 110KV继电保护 学生姓名： 专业 班级 班 评定意见：
评定成绩：
指导教师（签名）： 年 月 日
评定意见参考提纲：
1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。
2.学生的勤勉态度。
3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
电气系系课程设计任务书
教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 年 月 日
目录
摘 要............................................................. 1
1 继电保护的简介 .................................................. 2
1.1继电保护的重要性 .............................................. 2
1.2电力系统对继电保护的基本要求 ................................. 2
1.3继电保护的基本组成 ........................................... 3
1.4 继电保护的基本任务： ......................................... 3
1.5继电保护的基本原理和构成方式 ................................. 3
2 运行方式的选择 .................................................. 5
2.1 运行方式的选择原则 ........................................... 5
2.1.1 发电机、变压器运行方式选择的原则 ............................ 5
2.1.2 变压器中性点接地选择原则 .................................... 5
2.1.3 线路运行方式选择原则 ....................................... 5
2.1.4 流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择 ............... 5
2.1.5 选取流过保护的最大负荷电流的原则 .......................... 6
2.2 本次设计的具体运行方式的选择 ................................ 6
3电网各个元件参数计算及负荷电流计算 .............................. 7
3.1基准值选择 .................................................... 7
3.2电网各元件等值电抗计算 ....................................... 7
3.2.1输电线路等值电抗计算 ....................................... 7
3.2.2变压器等值电抗计算 ......................................... 7
3.2.3发电机等值电抗计算 ......................................... 8
3.2.4最大负荷电流计算 ........................................... 8
3.2.5 各线路运行方式下流过断路器的最大负荷电流 ................. 8
4短路电流计算 .................................................... 10
4.1电网等效电路图 ............................................... 10
4.2短路电流计算 ................................................. 10
4.2.1 d1点发生短路时流过断路1 ................................. 10
4.2.2 d2发生短路时流过断路2 ................................... 12
4.2.3 d3发生短路时流过断路2 ................................... 13
4.2.4 d4点发生短路时流过断路1 ................................. 14
4.2.5 d4点发生短路时流过断路器2 .............................. 15
4.2.6 d5点发生短路时流过断路器1 .............................. 17
4.2.7 d6点发生短路时流过断路器1 .............................. 17
4.2.8 d6点发生短路时流过断路器2 .............................. 18
4.2.9 d8点发生短路时流过断路器1 .............................. 19
4.2.10 d8点发生短路时流过断路器2 ............................. 21
4.2.11 d9点短路时流过断路器1 ................................. 23
4.2.12 d9点短路时流过断路器2 ................................. 24
4.2.13 d10点发生短路时流过断路器1 ............................ 25
4.2.14 d10点发生短路时流过断路器2 ............................ 26
总 结 ...................................................... 28
致 谢 ...................................................... 29
参 考 文 献 ...................................................... 30
摘 要
为给110KV单电源环形电网进行继电保护设计，首先选择过电流保护，对电网进行短路电流计算，包括适中电流的正序、负序、零序电流的短路计算，整定电流保护的整定值。在过电流保护不满足的情况下，相间故障选择距离保护，接地故障选择零序电流保护，同时对距离保护、零序电流保护进行整定计算，并用AUOCAD绘制出保护配置原理图。
关键词：继电保护、短路电流、整定计算
1 继电保护的简介
1.1继电保护的重要性
系统的不正常运行状态是指系统中电气元件没有发生故障，但由于某种干扰，电气参数偏离正常值，如设备的过负荷、系统发生震荡、功率缺额引起的频率降低、发电机甩负荷引起的过电压等，都属于不正常运行状态不及时处理，就有可能发展成故障。
系统的故障和不正常运行状态都可能引起电力系统的事故。事故就是指整个或部分电力系统遭到破坏，造成人员伤亡，对用户停电或降低到不能容许的地步。
系统中电气元件发生故障和不正常运行虽然无法避免，但系统发生故障却可以预防。因为系统事故的发生，除去由于自然条件（如遭受雷击等）外，一般都由设备制作质量不高、设计安装错误、运行或维护不当等原因造成。如果能一方面加强电气设备的维护和检修，另一方面在电力系统中的每个元件上装设一种有效的装置，当电气元件发生故障或不正常运行状态时，该装置能快速切断故障元件的供电或向工作人员发出信号进行处理，则可以大大减少事故发生的几率。在电力系统中起这种作用的装置即称为继电保护。它在系统中的作用是：
①自动、快速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，使非故障元件能继续正常运行。
②对电气元件的不正常运行状态能根据运行维护的条件发出信号、减负荷或跳闸。
1.2电力系统对继电保护的基本要求
继电保护在电力系统中要在技术上必须满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。以下分别说明：
（1）选择性
指继电保护动作时，只能选择故障元件从电力系统中切除，而保证非故障元件能继续安全运行，使故障造成的停电范围最小。
（2）速动性
指保护装置动作的时间应尽量短。故障切除时间包括继电保护动作时间和继电保护的跳闸时间。保护动作速度快，切除故障的时间就短，这可以减小故障元件的损坏程度，缩短用户在低压下的工作时间，提高系统并列运行的稳定性。
（3）灵敏性
指继电保护对其保护范围内发生的故障或不正常状态的反映能力。即保护装置对规定的保护范围内的故障应不管短路点的位置远近、短路类
型如何、均能敏锐感觉、正常反映。
（4）可靠性
指保护在应该动作时，不要拒动；在不应动作时，不要误动。
1.3继电保护的基本组成
一套继电保护应该保护以下三大部分：
㈠测量比较部分。测量所要保护的电气元件上的电气参数并与标准值比较。
㈡逻辑判断部分。由以上比较结果判断系统是在正常运行状态，还是发生故障或是在不正常运行状态。
㈢执行部分。根据判断出的运行状态去动作或不动作。
1.4 继电保护的基本任务：
(1)当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求,如保持电力系统的暂态稳定性等。
(2)反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同,例如有无经常值班人员,发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。
1.5继电保护的基本原理和构成方式
继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量,电流、电压、功率、频率等的变化，构成继电保护动作的原理，也有其他的物理量，如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数情况下，不管反应哪种物理量，继电保护装置都包括测量部分和定值调整部分、逻辑部分、执行部分。
电气控制技术是以各类电动机为动力的传动装置与系统为对象，以实现生产过程自动化的控制技术。电气控制系统是其中的主干部分，在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用，是实现工业生产自动化的重要技术手段。
随着科学技术的不断发展、生产工艺的不断改进，特别是计算机技术的应用，新型控制策略的出现，不断改变着电气控制技术的面貌。在控制方法上，从手动控制发展到自动控制；在控制功能上，从简单控制发展到智能化控制；在操作上，从笨重发展到信息化处理；在控制原理上，从单
一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络化自动控制系统。现代电气控制技术综合应用了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。
继电器—接触器控制系统至今仍是许多生产机械设备广泛采用的基本电气控制形式，也是学习更先进电气控制系统的基础。它主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，由于其控制方式是断续的，故称为断续控制系统。它具有控制简单、方便实用、价格低廉、易于维护、抗干扰能力强等优点。但由于其接线方式固定，灵活性差，难以适应复杂和程序可变的控制对象的需要，且工作频率低，触点易损坏，可靠性差。
以软件手段实现各种控制功能、以微处理器为核心的可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC），是20世纪60年代诞生并开始发展起来的一种新型工业控制装置。它具有通用性强、可靠性高、能适应恶劣的工业环境，指令系统简单、编程简便易学、易于掌握，体积小、维修工作少、现场连接安装方便等一系列优点，正逐步取代传统的继电器控制系统，广泛应用于冶金、采矿、建材、机械制造、石油、化工、汽车、电力、造纸、纺织、装卸、环保等各个行业的控制中。
在自动化领域，可编程控制器与CAD/CAM、工业机器人并称为加工业自动化的三大支柱，其应用日益广泛。可编程控制器技术是以硬接线的继电器—接触器控制为基础，逐步发展为既有逻辑控制、计时、计数，又有运算、数据处理、模拟量调节、联网通信等功能的控制装置。它可通过数字量或者模拟量的输入、输出满足各种类型机械控制的需要。可编程控制器及有关外部设备，均按既易于与工业控制系统联成一个整体，又易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器已成为生产机械设备中开关量控制的主要电气控制装置。
2 运行方式的选择
2.1 运行方式的选择原则
2.1.1 发电机、变压器运行方式选择的原则
(1)一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，一台检修，另一台故
障；当有三台以上机组时，则选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。对水电厂，还应根据水库运行方式选择。
(2)一个发电厂、变电站的母线上无论接几台变压器，一般应考虑其中容量
最大的一台停用。
2.1.2 变压器中性点接地选择原则
(1)发电厂、变电所低压侧有电源的变压器，中性点均要接地。
(2)自耦型和有绝缘要求的其它变压器，其中性点必须接地。
(3)T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。
(4)为防止操作过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后
再断开，这种情况不按接地运行考虑。
2.1.3 线路运行方式选择原则
(1)一个发电厂、变电站线线上接有多条线路，一般考虑选择一条线路检修，
另一条线路又故障的方式。
(2)双回路一般不考虑同时停用。
2.1.4 流过保护的最大、电小短路电流计算方式的选择
(1)相间保护
对单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大短路电流出现在最大运行方式；
而最小短路电流，则出现在最小运行方式。
对于双电源的网络，一般（当取Z1=Z2时）与对侧电源的运行方式无关，可按单侧电源的方法选择。
对于环状网络中的线路，流过保护的电大短路电流应选取开环运行方式，开环点应选在所整定保护线路的相邻下一线线路上。而对于电小短路电流，则应选闭环运行方式，同时再合理停用该保护背后的机组、变压器及线路。
(2)零序电流保护
对于单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大零序短路电流与最小零
序电流，其选择方法可参照相间短路中所述，只需注意变压器接地点的变化。
对于双电源的网络及环状网，同样参照相间短路中所述，其重点也是考虑变压器接地点的变化。
2.1.5 选取流过保护的最大负荷电流的原则
选取流过保护的最大负荷电流的原则如下：
(1)备用电源自动投入引起的增加负荷。
(2)并联运行线路的减少，负荷的转移。
(3)环状网络的开环运行，负荷的转移。
(4)对于双侧电源的线路，当一侧电源突然切除发电机，引起另一侧增加负荷。
2.2 本次设计的具体运行方式的选择
电力系统运行方式的变化，直接影响保护的性能。因此，在对继电保护进行整定计弊之前，首先应该分析运行方式。这里要着重说明继电保护的最大运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最大，继电保护的最小运行方式是指电网在某种连接情况下通过保护的电流值最小。因此，系统的最大运行方式不一定就是保护的最大运行方式；系统的最小运行方式也不一定就是保护的最小运行方式。
现结合本次设计具体说明如下，系统的最大运行方式是所有设备全部投入运行；系统的最小运行方式为发电机G1和G2投入，发电机G3停运。对保护1而言，其最大运行方式应该是在系统最大运行方式下线路L1回路断开，其他设备全投；保护1的最小运行方式应该是：在系统的最小运行方式下线路L1+L2与L3并联运行。
3电网各个元件参数计算及负荷电流计算
3.1基准值选择
基准功率：SB=100MV•A，基准电压：VB=115V。基准电流：IB=SB/1.732 VB=100×103/1.732×115=0.502KA；基准电抗：ZB=VB/1.732 IB=115×103/1.732×502=132.25Ω；电压标幺值：E=E(2)=1.05
3.2电网各元件等值电抗计算
3.2.1输电线路等值电抗计算
(1) 线路L1等值电抗计算
正序以及负序电抗：XL1= X1L1=0.4×50=20Ω
XL1*= XL1/ ZB=20/132.25=0.1512
零序电抗：XL10= X0L1= 3X1L1=3×0.4×50=60Ω
XL10*= XL10/ ZB=60/132.25=0.4537
(2) 线路L2等值电抗计算
正序以及负序电抗：XL2= X1L2=0.4×40=16Ω
XL2*= XL2/ ZB=16/132.25=0.121
零序电抗：XL20= X0L2= 3X1L2=3×0.4×40=48Ω
XL20*= XL20/ ZB=48/132.25=0.363
(3) 线路L3等值电抗计算
正序以及负序电抗：XL3= X1L3=0.4×90=36Ω
XL3*= XL3/ ZB=36/132.25=0.2722
零序电抗：XL30= X0L3= 3X1L3=3×0.4×90=108Ω
XL30*= XL30/ ZB=108/132.25=0.8166
(4) 线路L4等值电抗计算
正序以及负序电抗：XL4= X1L4=0.4×25=10Ω
XL4*= XL4/ ZB=10/132.25=0.0756
零序电抗：XL40= X0L4= 3X1L4=3×0.4×25=30Ω
XL40*= XL40/ ZB=30/132.25=0.2268
3.2.2变压器等值电抗计算
(1) 变压器T1、T2等值电抗计算
XT1= XT2=(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈40.333Ω
XT1*= XT2*=XT1/ ZB=40.333/132.25=0.3050
(2) 变压器T3等值电抗计算
XT3=(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈21.175Ω
XT3*=XT3/ ZB=21.175/132.25=0.1601
(3) 变压器T4、T5、T6、T7等值电抗计算
XT4= XT5=XT6= XT7=(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈63.5Ω
XT6*= XT7* = XT4*= XT5*=0.4802
(4) 变压器T8等值电抗计算
XT1=(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈84.7Ω
XT8*= XT8/ ZB=84.7/132.25=0.6405
3.2.3发电机等值电抗计算
(1)发电机G1、G2电抗标幺值计算
XG1* = XG2*=Xd1SB/ SG1= Xd1SB COSφ/ PG1=0.132×100×0.8/25=0.4224
(2)发电机G3电抗标幺值计算
XG3*=Xd3SB/ SG3= Xd3SB COSφ/ PG3=0.129×100×0.8/50=0.2064
3.2.4最大负荷电流计算
(1) B、C母线最大负荷电流计算
最大负荷电流计算(拆算到110KV)
IfhB •max = IfhC•max = PfhBmax Vav2 / 1.732 U COSφ
=20×103/1.732×115×0.8≈0.1255KA；
(2) D母线最大负荷电流计算
最大负荷电流计算(拆算到110KV)
IfhD •max = PfhDmax Vav2 / 1.732 U COSφ
=12×103/1.732×115×0.8≈0.0753KA
3.2.5 各线路运行方式下流过断路器的最大负荷电流
(1) 保护1的最大运行方式：发电机FI、P2、F3全投入，继开线路L1；通过保护1的最大负荷电流为 ；保护1的最小运行方式：发电机F3停，线路全部运行。
(2) 保护2的最大运行方式：发电机Fl、P2、F3全投入，断开L3回路；通过保护2最大负荷电流为 。保护2的最小运行方式；F3停，线路全部运行。
(3) 保护4的最大运行方式：Fl、F 2、F3全投，继开线路L3；通过保护4的最大负荷电流为 。保护4的最小运行方式：F3停，线路全部运行。
(4) 保护5的最大运行方式：F1、F2、F3全投入，断开线路L1；通过保护5的最大负荷电流为 。保护5的最小运行方式：F3停，线路全部运行。
(5) 保护7的最大运行方式：F1、F2、F3全投，线路全部运行；通过保护7的最大负荷电流为Ifh⋅max=79A。
4短路电流计算
4.1电网等效电路图
由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的基础,因此分别考虑最大运行方式(三台发电机全部投入,系统环网取开网运行)时各线路未端短路的情况,最小运行方下(三台中最小的一台投入,系统按环网计算)时各线路未端短路的情况。电网等效电路图如图3.1所示
图4.1电网等效电路图
4.2短路电流计算
4.2.1 d1点发生短路时流过断路1
(1) d1点短路最大运行方式下等值图如图3.2.1(a)
图4.2.1（a）
4.2.1(a)d1点短路时最大运行方式下的等值电路图
进一步简化后得图3.2.1(b)
4.2.1(b)简化图
XGT=(XG1+XT1)×(XG2+XT2)/(XG1+XT1+XG2+XT2)=0.3637
XGT3=XG3+XT3=0.2064+0.1601=0.3665
XL=XL1+XL2+XL3=0.1512+0.121+0.2722=0.5444
图4.2.1(b) 正序短路电路图
其中：XdT=XGT×XGT3/(XGT+XGT3)=0.3637×0.3665/(0.3637+0.3665)=0.18255
Xff1=XdT+XL=0.18255+0.5444=0.72695
Id1•max*=E/Xff1=1.05/0.72695≈1.4444
Id1•max=Id1•max*IB=1.4444×0.502≈0.725KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
Xff1=Xd1+XT1＋XL=0.4224+0.3050+0.5444=1.2718
Xff1(2)(2)=Xff1
Ifa(1)(2)=Vf(0)/(Xff1
1.2718=0.4128
If(2)*=1.732Ifa(1)(2)=1.732×0.4128=0.7150
If(2)=If(2)*IB=0.7150×0.502=0.3589KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流.
＋Xff1(2)(2))=Vf(0)/2Xff1=1.05/2×
图4.2.1(c)零序短路电路图
XTT(0)=XT1(0) /2=0.1525
XT(0) =0.1525×0.1601/(0.1525+0.0.1601)=0.0781
XTBL(0)
=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.167
XTL(0) =(0.2268+0.6405)×0.2401/(0.2268+0.6405+0.2401)=0.188 XTLB(0) =(0.363+0.167)×0.188/(0.363+0.167+0.188) =0.1388 Xff1(0)=XL3(0)+XTLB(0)=0.8166＋0.1388=0.9554
Iff1(0)*=E(0)/Xff1(0)=1.05/0.9554=1.099
Iff1(0)=Iff1(0)*IB=1.099×0.502=0.552KA
4.2.2 d2发生短路时流过断路2
(1)最大运行方式正序短路电流
Xff2=XdT+XL3=0.18255+0.2722=0.45475
Id2•max*=E/Xff2=1.05/0.45475≈2.309
Id2•max=Id2•max*IB=2.309×0.502≈1.159KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2=0.18255+0.1361=0.31865
If(3)*= E/2Xff1=1.05/2×0.31865=1.6475
If(3)=If(3)*IB=3.295×0.502=0.827KA
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.31865=1.429
流过断路器1、2、3、4、5和6的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=1.429×0.502=0.7163KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流,如图3.2.2示
图4.2.2短路等值电路
XBL(0)
=XL1(0)×XTB(0)/(XL1(0))+XTB(0))=0.4536×0.2401/(0.4536+0.2401)=0.157
XTL(0) =(XL4(0)+XT8(0))×XTC(0)/(XL4(0)+XT8(0)+XTC(0))=0.188 XLB(0)
=(XL2(0)+XBL(0))×XTL(0)/(XL2(0)+XTBL(0)+XTC(0))=0.138
Xff2(0)
=(XL3(0)+XT(0))×XLB(0)/(XL3(0)+XT(0))+XLB(0))=0.1208
Iff2(0)*=E(0)/Xff2(0)=1.05/0.1208=8.692
Iff2(0)=Iff2(0)*IB=8.692×0.502=4.3634KA
4.2.3 d3发生短路时流过断路2
(1)最大运行方式正序短路电流
Xff3=XdT+XL=0.18255+0.5444=0.72695
Id3•max*=E/Xff3=1.05/0.72695≈1.4444
Id3•max=Id3•max*IB=1.4444×0.502≈0.725KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
Xff3=Xd1+XT1＋XL=0.4224+0.3050+0.5444=0.9996
If(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.9996=0.9097
If(2)=If(2)*IB=0.9097×0.502=0.4567KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流,如图4.2.3示
图4.2.3短路等值电路
XTL4(0)=(XL4(0) +XT8)×(XL3(0) +XT)/(XL4(0) +XT8+XL3(0) +XT)
=(0.2268+0.6405)×(0.8166+0.0781)/(0.2268+0.6405+0.81
66+0.0781)
=0.4404
XTL2(0) =(XL2(0)+XTC)×XTB/(XL2(0)+XTC+XTB)
=(0.363+0.2401)×0.2401/(0.363+0.2401+0.2401)
=0.1717
XBL(0)
=XTL4(0)×XTL2(0)/(XTL4(0)+XTL2(0))=0.4404×0.1717/(0.4404+0.1717)
=0.1235
Xff3(0)=XL1(0)+XBL(0)=0.4536＋0.1235=0.5771
Iff3(0)*=E(0)/Xff3(0)=1.05/0.5771=1.819
Iff3(0)=Iff3(0)*IB=1.89×0.502=0.913KA
4.2.4 d4点发生短路时流过断路1
(1)最大运行方式正序短路电流
Xff4=XdT+XL1=0.18255+0.1512=0.33375
Id4•max*=E/Xff4=1.05/0.33375≈3.146
Id4•max=Id4•max*IB=3.146×0.502≈1.579KA
(2)最小运行方式短路正序短路电流
X3 =(XL3+XL2)×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=(0.2722+0.121)×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.1156
Xff2=Xd1+X3=0.18255+0.1156=0.2981
If(3)*= E/Xff1=1.05/0.2981=3.522
If(3)=If(3)*IB=3.522×0.502=1.768KA
流过断路器1、4、5的三相短路电流为：
If(3)1= If(3)×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=1.768×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.491KA
流过断路器2、3的三相短路电流为：
If2(3)=If(2)*－If1(2)= 1.768KA-0.491KA=1.277KA
If(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.2981=3.0496
If(2)=If(2)*IB=3.0496×0.502=1.531KA
If(2)1*= If(2)*×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=3.0496×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.847
流过断路器1、4、5的短路电流为：
If1(2)=If(2)*IB=0.847×0.502=0.425KA
流过断路器2、3的短路电流为：
If2(2)=If(2)*－If1(2)= 1.531KA-0.425KA=1.106KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.4短路等值电路
X2(0) =(XL4(0)+XT8)×XTC/(XL4(0)+XT8+XTC)
=(0.8166+0.6405)×0.2401/(0.8166+0.6405+0.2401)
=0.2061
X1(0) =(XL1(0)+XT)×XTB/(XL1(0)+XT+XTB)
=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)
=0.1654
Xff4(0) =X1(0)×(X2(0)+XL2(0))/(X1(0)+XL2(0)+X2(0))
=0.1654×(0.2061+0.363)/(0.1654+0.2061+0.363)
=0.1282
Iff4(0)*=E(0)/Xff4(0)=1.05/0.1282=8.193
Iff4(0)=Iff4(0)*IB=8.193×0.502=4.113KA
4.2.5 d4点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
其中：Xff5=XdT+XL3+XL2=0.18255+0.2722+0.121=0.57575
Id5•max*=E/Xff5=1.05/0.57575≈1.824
Id5•max=Id5•max*IB=1.824×0.502≈0.9155KA
(2)最小运行方式短路正序短路电流
X3 =(XL3+XL2)×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=(0.2722+0.121)×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.1156
Xff2=Xd1+X3=0.18255+0.1156=0.2981
If(3)*= E/Xff1=1.05/0.2981=3.522
If(3)=If(3)*IB=3.522×0.502=1.768KA
流过断路器1、4、5的三相短路电流为：
If(3)1= If(3)×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=1.768×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.491KA
流过断路器2、3的三相短路电流为：
If2(3)=If(2)*－If1(2)= 1.768KA-0.491KA=1.277KA
If(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.2981=3.0496
If(2)=If(2)*IB=3.0496×0.502=1.531KA
If(2)1*= If(2)*×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=3.0496×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.847
流过断路器1、4、5的短路电流为：
If1(2)=If(2)*IB=0.847×0.502=0.425KA
流过断路器2、3的短路电流为：
If2(2)=If(2)*－If1(2)= 1.531KA-0.425KA=1.106KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.5短路等值电路
X50(0) =(XL4(0) +XT8)×(XL3(0) +XT)/(XL4(0) +XT8+XL3(0) +XT)
=(0.2268+0.6405)×(0.8166+0.0781)/(0.2268+0.6405+0.8166+0.0781)
=0.4404
X32(0) =X50(0)×XTC /(X50(0)+XTC)=0.4404×0.2401/(0.4404+0.2401) =0.1554
Xff5(0) =(XL2(0)+ X32(0))×XTB/( XL2(0)+ X32(0)+XTB)=0.1641 Iff5(0)*=E(0)/Xff5(0)=1.05/0.1641=6.399
Iff5(0)=Iff5(0)*IB=6.399×0.502=3.212KA
4.2.6 d5点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
其中：Xff6=XdT+XL1+XL2=0.18255+0.1512+0.121=0.45475
Id6•max*=E/Xff6=1.05/0.45475≈2.309
Id6•max=Id6•max*IB=2.309×0.502≈1.159KA
(2)最小运行方式短路正序短路电流
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff6=Xd1+X2=0.18255+0.1361=0.31865
If(3)*= E/2Xff1=1.05/2×0.31865=1.648
流过断路器1、2、3、4、5和6的三相短路电流为：
If(3)=If(3)*IB=1.648×0.502=0.827KA
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.31865=1.429
流过断路器1、2、3、4、5和6的二相短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=1.429×0.502=0.7163KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图3.2.6短路等值电路
X2(0) =(XL4(0)+XT8)×XTC/(XL4(0)+XT8+XTC)=0.2061
X1(0) =(XL1(0)+XT)×XTB/(XL1(0)+XT+XTB) =0.1654
Xff5(0) =(XL2(0)+X1(0))×X2(0)/(XL2(0)+X1(0))+X2(0))=0.1483 Iff6(0)*=E(0)/Xff5(0)=1.05/0.1483=7.082
Iff6(0)=Iff5(0)*IB=7.082×0.502=3.555KA
4.2.7 d6点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
其中：Xff7=XdT+XL1+XL2+XL4=0.18255+0.1512+0.121+0.0756=0.53035
Id6•max*=E/Xff7=1.05/0.53035≈1.9798
Id7•max=Id7•max*IB=1.9798×0.502≈0.994KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2+XL4=0.18255+0.1361+0.0756=0.39425
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.39425=1.1532
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=1.1532×0.502=0.5789KA
If(2)=If(2)*IB=1.1532×0.502=0.5789KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.7短路等值电路
X1(0) =(XL1(0)+XT)×XTB/(XL1(0)+XT+XTB)
=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)
=0.1654
X3(0) =(XL2(0)+X2(0))×XTC/(XL2(0)+X2(0)+XTC)
=(0.363+0.1654)×0.2401/(0.363+1654+0.2401)
=0.1651
Xff7(0) =(XL4(0)+X3(0))×XT8/(XL4(0)+X3(0)+XT8)
=(0.8166+0.1651)×0.6405/(0.8166+0.1651+0.6405)
=0.3876
Iff7(0)*=E(0)/Xff7(0)=1.05/0.3876=2.709
Iff7(0)=Iff7(0)*IB=2.709×0.502=1.36KA
4.2.8 d6点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
其中：Xff8=XdT+XL3+XL4=0.18255+0.2722+0.0756=0.53035
Id8•max*=E/Xff8=1.05/0.53035≈1.9798
Id8•max=Id8•max*IB=1.9798×0.502≈0.994KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2+XL4=0.18255+0.1361+0.0756=0.39425
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.39425=1.1532
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=1.1532×0.502=0.5789KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
.
图4.2.8短路等值电路
X4(0)=(XL2(0) +XTB)×(XL3(0) +XT)/(XL2(0) +XTB+XL3(0) +XT)
=(0.363+0.2401)×(0.8166+0.0781)/(0.363+0.2401+0.8166+0.0781)
=0.3603
X5(0)
=X4(0)×XTC/(X4(0)+XTC)=0.3603×0.2401/(0.3603+0.2401)=0.1441
Xff8(0) =(XL4(0)+X5(0))×XT8/(XL4(0)+X5(0)+XT8)
=(0.2268+0.1441)×0.6405/(0.2268+0.1441+0.6405)
=0.2349
Iff8(0)*=E(0)/Xff8(0)=1.05/0.3882=4.4703
Iff8(0)=Iff8(0)*IB=4.4703×0.502=2.244KA
4.2.9 d8点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为：
图4.2.9(a)正序短路电路图
图4.2.9(b)正序短路电路图
其中：XT45=XT4×XT5/(XT4+XT5)=XT4/2=0.4802/2=0.2401
Xff9=XdT+XL1+XT45=0.18255+0.1512+0.2401=0.57385
Id9•max*=E/Xff9=1.05/0.57385≈1.8297
Id9•max=Id9•max*IB=1.8297×0.502≈0.919KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图3.2.9(c)短路等值电路
X3 =(XL3+XL2)×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=(0.2722+0.121)×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.1156
Xff2=Xd1+X3+XTB=0.18255+0.1156+0.2401=0.5382
If(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.5382=1.690
If(2)=If(2)*IB=1.690×0.502=0.8481KA
If(2)1*=If(2)*×XL1/(XL1+XL2+XL3)=1.690×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.2356
流过断路器1、4、5、6的的短路电流为：
If1(2)=If(2)*IB=0.847×0.502=0.425KA
流过断路器2、3的的短路电流为：
If2(2)=If(2)*－If1(2)= 0.8481KA-0.2356KA=0.6125KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.9(d)短路等值电路
X6(0) =(XL4(0)+XT8)×XTC/(XL4(0)+XT8+XTC)
=(0.2268+0.6405)×0.2401/(0.2268+0.6405+0.2401)
=0.188
X7(0 )=(XL2(0) +X6(0))×(XL1(0) +XT)/(XL2(0) +X6(0)+XL1(0) +XT)
=(0.363+0.188)×(0.8166+0.0781)/(0.363+0.188+0.8166+0.0781)
=0.3410
Xff9(0) =XTB+X7(0)=0.2401+0.341=0.5811
Iff9(0)*=E(0)/Xff9(0)=1.05/0.5811=1.8069
Iff9(0)=Iff9(0)*IB=1.8069×0.502=0.907KA
4.2.10 d8点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为：
图4.2.10(a)短路电路图
其中：Xff10=XdT+XL1+XT45=0.18255+0.2722+0.121+0.2401=0.81585 Id10•max*=E/Xff10=1.05/0.81585≈1.287
Id10•max=Id10•max*IB=1.287×0.502≈0.646KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图4.2.10(b)短路电路图
X3 =(XL3+XL2)×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=(0.2722+0.121)×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.1156
Xff2=Xd1+X3+XTB=0.18255+0.1156+0.2401=0.5382
If(2)*=1.732E/2Xff1=1.732×1.05/2×0.5382=1.690
If(2)=If(2)*IB=1.690×0.502=0.8481KA
If(2)1*= If(2)*×XL1/( XL1+XL2+ XL3)
=1.690×0.1512/(0.2722+0.121+ 0.1512)
=0.2356
流过断路器1、4、5、6的的短路电流为：
If1(2)=If(2)*IB=0.847×0.502=0.425KA
流过断路器2、3的的短路电流为：
If2(2)=If(2)*－If1(2)= 0.8481KA-0.2356KA=0.6125KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.10(c)短路电路图
X8(0 )=(XL4(0) +XT8)×(XL3(0) +XT)/(XL4(0) +XT8+XL3(0) +XT)
=(0.2268+0.6405)×(0.8166+0.0781)/(0.2268+0.6405+0.8166+0.0781)
=0.4404
X9(0)
=X8(0)×XTC/(X8(0)+XTC)=0.4404×0.2401/(0.4404+0.2401)=0.1554
Xff10(0) =XTB+XL2(0)+X9(0)=0.2401+0.363+0.1554=0.7585
Iff10(0)*=E(0)/Xff10(0)=1.05/0.7585=1.384
Iff10(0)=Iff10(0)*IB=1.384×0.502=0.6949KA
4.2.11 d9点短路时流过断路器1
(1)
最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为： 图4.2.11短路电路图(a)
图4.2.11短路电路图(b)
其中：XT67=XT6×XT6/(XT6+XT7)=XT6/2=0.4802/2=0.2401
Xff11=XdT+XL1+XL2+XT67=0.18255+0.1512+0.121+0.2401=0.69485 Id110•max*=E/Xff11=1.05/0.69485≈1.5111
Id11•max=Id11
•max*IB=1.5111×0.502≈0.7586KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流如图4.2.11
图3.2.11短路电路图(c)
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2+XTC=0.18255+0.1361+0.2401=0.55875
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.55875=0.8140
流过断路器1、2、3、4、5和6的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=0.8140×0.502=0.4085KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.11(d)短路电路图
X10(0 )=(XL1(0) +XT)×XTB/(XL1(0) +XT+XTB)
=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.1654 X11(0 ) =(X10(0) +XL2)×(XL4(0) +XT8)/(X10(0) +XL2+XL4(0) +XT8)
=(0.1654+0.363)×(0.2268+0.6405)/(0.1654+0.363+0.2268+0.6405 )
=0.3284
Xff11(0) =XTC+X11(0)=0.2401+0.3284=0.5685
Iff11(0)*=E(0)/Xff11(0)=1.05/0.5685=1.8471
Iff11(0)=Iff11(0)*IB=1.8471×0.502=0.9273KA
4.2.12 d9点短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为：
图4.2.12(a)短路电路图
Xff13=XdT+XL1+XL2+XL4+XT8=0.18255+0.1512+0.121+0.0756+0.6405=1.
17085Id13•max*=E/Xff13=1.05/1.17085≈0.8968
Id13•max=Id13•max*IB=0.8968×0.502≈0.4502KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图3.2.12(b)短路电路图
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2++XL4+XT8=0.18255+0.1361+0.0756+0.6405=1.03475
If(3)*= E/2Xff1=1.05/2×1.03475=0.5074
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(3)=If(3)*IB=0.5074×0.502=0.2547KA
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×1.03475=0.4394
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=0.4394×0.502=0.2206KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.12(c)短路电路图
X10(0) =(XL1(0) +XT)×XTB/(XL1(0) +XT+XTB)=0.1654
X13(0 ) =(XL2(0) +X10(0))×XTC/(XL2(0) +X10(0)+XTC)=0.1651 Xff13(0) =XT8+XL4(0)+X13(0)=0.6405+0.2268+0.1651=1.0324
Iff13(0)*=E(0)/Xff13(0)=1.05/1.0324=1.017
Iff13(0)=Iff13(0)*IB=1.017×0.502=0.511KA
4.2.13 d10点发生短路时流过断路器1
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为
图3.2.13(a)短路电路图
其中：
Xff13=XdT+XL1+XL2+XL4+XT8=0.18255+0.1512+0.121+0.0756+0.6405=1.17085
Id13•max*=E/Xff13=1.05/1.17085≈0.8968
Id13•max=Id13•max*IB=0.8968×0.502≈0.4502KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图3.2.13(b)短路电路图
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2++XL4+XT8=0.18255+0.1361+0.0756+0.6405=1.03475
If(3)*= E/2Xff1=1.05/2×1.03475=0.5074
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(3)=If(3)*IB=0.5074×0.502=0.2547KA
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×1.03475=0.4394
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=0.4394×0.502=0.2206KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.13(c)短路电路图
X10(0) =(XL1(0) +XT)×XTB/(XL1(0) +XT+XTB)
=(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)
=0.1654
X13(0 ) =(XL2(0) +X10(0))×XTC/(XL2(0) +X10(0)+XTC)
=(0.363+0.1654)×0.2401/(0.363+0.1654+0.2401)
=0.1651
Xff13(0) =XT8+XL4(0)+X13(0)=0.6405+0.2268+0.1651=1.0324
Iff13(0)*=E(0)/Xff13(0)=1.05/1.0324=1.017
Iff13(0)=Iff13(0)*IB=1.017×0.502=0.511KA
4.2.14 d10点发生短路时流过断路器2
(1)最大运行方式正序短路电流
短路电路等效图为：
图4.2.14(a)短路电路图
其中:Xff14=XdT+XL3+XT8=0.18255+0.2722+0.0756+0.6405=1.17085 Id14•max*=E/Xff14=1.05/1.17085≈0.8968
Id14•max=Id14•max*IB=0.8968×0.502≈0.4502KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
图4.2.14(b)短路电路图
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361
Xff2=Xd1+X2++XL4+XT8=0.18255+0.1361+0.0756+0.6405=1.03475
If(3)*= E/2Xff1=1.05/2×1.03475=0.5074
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(3)=If(3)*IB=0.5074×0.502=0.2547KA
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×1.03475=0.4394
流过断路器1、2、3、4、5、6和7的短路电流为：
If(2)=If(2)*IB=0.4394×0.502=0.2206KA
(3)最大运行方式两相短路零序短路电流
图4.2.14(c)短路电路图
本次设计是针对与110KV电网在不同运行方式以及短路故障类型的情况下进行的分析计算和整定的。通过具体的短路电流的计算发现电流的三段式保护不能满足要求，故根据本次设计的实际要求，以及继电保护“四性”的总要求故采用了反应相间短路的距离保护和反应接地故障的零序电流三段式保护。由于本次设计涉及到不同运行方式下的不同类型的短路电流的计算，这对本次设计增加了难度。在进行设计时首先要将各元件参数标准化，而后对每一个保护线路未端短路时进行三相短路电流的计算，二相短路电流的计算及零序电流的计算。在整定时对每一个保护分别进行零序电流保护的整定和距离保护阻抗的整定，并且对其进行灵敏度较验。
通过这次设计，在获得知识之余，还加强了个人的独立提出问题、思考问题、解决问题能力，从中得到了不少的收获和心得。在思想方面上更加成熟，个人能力有进一步发展，本次课程设计使本人对自己所学专业知识有了新了、更深层次的认识。在这次设计中，我深深体会到理论知识的重要性，只有牢固掌握所学的知识，才能更好的应用到实践中去。这次设计提高了我们思考问题、解决问题的能力，它使我们的思维更加缜密，这将对我们今后的学习、工作大有裨益。
此次课程设计能顺利的完成与同学和老师的帮助是分不开的，在对某些知识模棱两可的情况下，多亏有同学的热心帮助才可以度过难关；更与老师的悉心教导分不开，在有解不开的难题时，多亏老师们的耐心指导才使设计能顺利进行。
在此衷心再次感谢张老师的悉心教导和各位同学的帮助！
在张老师的耐心指导下,经过一个多星期的努力继电保护110KV设计终于完成了，张老师在设计过程中给予的帮助，对我们小组的设计给予了细致的指导和建议,对我们的辅导耐心认真，使我的这次设计能顺利完成。这次设计使我们把理论和实际有机的结合起来，锻炼了分析解决实际问题的本领。
在这次的设计报告中，让我懂得了一个铁一般的事实，那就是团结就是力量。
真心的感谢张老师。
110KV继电保护设计
参 考 文 献
[1] 《电力工程设计手册》（下）
[2] 《电力系统继电保护及安全自动整定计算》
[3] 吕继绍 《电力系统继电保护设计原理》 水利电力出版社
[4] 孙国凯 霍利民 柴玉华 《电力系统继电保护原理》中国水利水电出版社
[5] 许建安 《继电保护整定计算》 中国水利水电出版社
[6] 何仰赞 《电力系统分析》（第三版） 武汉：华中科技大学出版社 2002
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