220kv电网继电保护设计目录一、题目 (1)二、系统中各元件的主要参数 (2)三、正序、负序、零序等值阻抗图 (4)四、继电保护方式的选择与整定计算 (6)（A）单电源辐射线路（AB）的整定计算 (6)（B）双回线路BC和环网线路主保护的整定计算 11 （C）双回线路CE、ED、CD主保护的整定计算（选做）12 （D）双回线路和环网线路后备保护的整定计算（选做） 14五、220kV电网中输电线路继电保护配置图 (22)一、题目选择图1所示电力系统220kV线路的继电保护方式并进行整定计算。
图1所示系统由水电站W、R和两个等值的110kV系统S、N，通过六条220kV线路构成一个整体。
整个系统的最大开机总容量为1509.29MVA，最小开机总容量为1007.79 MVA，两种情况下各电源的开机容量如表1所示。
各发电机、变压器容量和连接方式已在图1中示出。
表1 系统各电源的开机情况图1 220kV系统接线图二、系统中各元件的主要参数计算系统各元件的参数标么值时，取基准功率S b=60MVA，基准电压U b＝220kV，基准电流I b=3b bS U=0.157kA，基准电抗x b = 806.67。
(一)发电机及等值系统的参数用基准值计算所得的发电机及等值系统元件的标么值参数见表2所列。
表2 发电机及等值系统的参数发电机或系统发电机及系统的总容量MVA每台机额定功率MVA每台机额定电压额定功率因数正序电抗负序电抗cos注：系统需要计算最大、最小方式下的电抗值；水电厂发电机2 1.45d x x '=，系统2 1.22d x x '=。
(二) 变压器的参数变压器的参数如表3所列。
表3 变压器参数B-2 60 双绕组220/11 12% 0.1200C 变120 三绕组220/115/35 6.25%0% 10.75%0.031250 0.05375D 变90 双绕组220/11 12%0.0800E 变120 三绕组220/115/35 6.25%0% 10.75%0.031250 0.05375(三)输电线的参数线路单位电抗x1＝x2＝0.41/km，x0＝3x1，线路阻抗角80o。
表4 输电线参数线路名称长度(km)正负序电抗零序电抗有名值标么值有名值标么值AB 60 24.60.03 73.80.09BC 230 94.30.12 282.90.35BC 250 102.50.13 307.50.38CD 185 75.850.09227.550.28DE 170 69.70.09 209.10.26EC 30 12.30.015 36.90.046 (四)电流互感器和电压互感器变比220kV线路的所有电流互感器均采用同一变比600：5＝120，电压互感器的变比均为220000：100＝2200。
(五)变压器中性接地点的数目和位置三、正序、负序、零序等值阻抗图根据系统各元件参数计算结果和变压器中性点接地的情况，作出系统的正序、负序、零序阻抗图。
1、正序网2、负序网3、零序网（设AF线路末端变压器低压侧发生短路）继电保护方式的选择与整定计算根据规程规定和所给系统的具体情况，选择220kV 线路保护时作了如下考虑。
由于本系统允许切除故障的时间为0.2s ，为保证系统运行稳定，当220kV 输电线路任何低点发生短路故降时，继电保护切除故障线路的时间都必须小于0.2s 。
因而，凡是不能在0.2S 内切除线路故障的保护装置都不宜用作主保护。
基于这种考虑，对双电源的双回线路和环网内的线路采用高频保护作为主保护。
后备保护釆距离保护比较合适。
对于单电源的辐射线路AB ，可采用距离保护作为相间短路保护，零序电流保护作为接地短路保护。
（A ）单电源辐射线路（AB ）的整定计算1. 反应相间短路的距离保护的整定计算（1）距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，t 为保护装置的固有动作时间，当线路AF 出口处短路时，AB 段的的保护第Ⅰ段是不应该动作的，为此其动作阻抗的整定值Ⅰset Z 必须躲过这一点短路时所测量到的阻抗AB Z ，即AB set Z Z Ⅰ。
考虑阻抗继电器和电流、电压互感器的误差和保护装置本身的误差，需引入可靠系数rel K 。
一次侧标幺值026.003.085.085.0=⨯==⋅AB AB set Z Z Ⅰ二次侧标幺值0014.02200120026.0n Z abset =⨯==⋅⋅TV TA ABset n ZⅠⅠ所以线路AB 的距离保护的Ⅰ段整定值为Ω=⨯13.167.8060014.0（2）线路AB 段的距离保护的Ⅰ段不能保护线路全长，所以继续整定距离保护Ⅲ段，按躲过最小负荷阻抗整定。
最大负荷电流A U S I N N fh 23.682203203.133.1max =⨯⨯=⨯=标幺值为43.015723.68max max===*Bfh fh I I I当系统处于最小开机情况时B 段母线上的最小电压标幺值873.005.0315.003.0315.003.0=+++=B U有名值kV U B 06.192220873.0=⨯=最小负荷电阻Ω=⨯⨯=18.162523.683100006.192min fh Z整定值Ω=⨯⨯==71.7535.115.125.118.1625min setzqfh k fh k k k Z Z Ⅲ因为在线路的末端，所以动作时间只需附加一个S t 5.0=∆。
校验灵敏性64.306.2471.753Zab ===⋅Ⅲab set sen Z K 满足要求。
2. 反应接地短路的零序电流保护的整定计算根据之前的正负零序网图画出相应的各序等值电路 正序等值电路负序等值网络零序等值网络零序电流瞬时速断整定要求躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流，并引入可靠系数Krel（1）单相短路时复合序网图零序电流标幺值(一次侧)()()()704.312.008.007.11)0(21=++=∑+∑+∑=ZZZIf（2）两相接地短路时复合序网图零序电流标幺值(一次侧)()()()()()()()39.312.008.008.012.008.012.008.007.011222)0()2(1=+⨯+⨯+=∑+∑∑⋅∑+∑∑⋅∑+∑=ZZZZZZZZIf取二者的较大值()704.3=fI二次侧标幺值()()0309.0120704.3max'===TAff nII所以零序电流保护Ⅰ段的整定值为A19.18157.003068.0325.1=⨯⨯⨯（2）零序Ⅱ段保护：与相邻线路I段配合正序等值电路负序等值网络零序等值网络零序电流瞬时速断整定要求躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流，并引入可靠系数Krel（3）单相短路时复合序网图零序电流标幺值(一次侧)()()()820.043.040.039.011)0(210=++=∑+∑+∑=Z Z Z I f（4）两相接地短路时 复合序网图零序电流标幺值(一次侧)()()()()()()()807.040.043.040.043.040.043.040.039.01102202)0()2(10=+⨯+⨯+=∑+∑∑⋅∑+∑∑⋅∑+∑=Z Z ZZ Z ZZ Z I f 取二者的较大值()820.00=f I 二次侧标幺值()()0068.0120820.0max 0'0===TAf f n I I 所以线路AB 的零序电流保护Ⅱ段的整定值为A I set 60.4157.00068.0325.115.10=⨯⨯⨯⨯=⋅Ⅱ232.060.4157.00068.0=⨯=sen K（B ）双回线路BC 和环网线路主保护的整定计算1. 双回线路BC 主保护的整定计算采用相差高频保护。
双回线分别装设保护 （1）对于250Km 的线路为了在外部故障时保证动作的选择性，确保闭锁角︒⨯+︒≥6100l22b ϕ 取闭锁角︒=︒+︒⨯+︒=+︒⨯+︒=⋅⋅⋅5215610025022610022250250y BC BC b l ϕϕ 所以整定动作角为︒=︒-︒=-︒=⋅⋅⋅⋅12852180180250250BC b BC act ϕϕ考虑最不利的情况下发生保护范围内部故障，设︒=••70BEδ的角度滞后于C E ,设短路点靠近与C 侧，则电流BE ••滞后于B I 的角度由发电机、变压器以及线路的总阻抗决定，取总阻抗角︒=60k ϕ。
在N 侧，电流C I •的角度取决于发电机和变压器的阻抗，一般由于电阻很小，故取︒='90kϕ。
电流互感器最大的误差角为︒=7TA δ，保护装置的误差角可达︒=15PD δ。
则B 侧和C 侧高频信号之间的相位差最大可达︒=︒+︒+︒122157100，考虑线路传输延迟，线路长度为l 时，则总延迟角为︒⨯=6100l l δ，所以 超前一端︒=︒⨯+=︒⨯+︒=⋅⋅13761002501226100122250250BC B l ϕ 滞后一端︒=︒⨯-=︒⨯-︒=⋅⋅10761002501226100122250250BC C l ϕ 可知在最不利的情况下超前一端B ϕ将大于act ϕ，此时B 端将不能动作，然而C 端的相位差随长度的增加而减小，因此C 端的相角差必小于act ϕ，所以C 端仍可以可靠动作。
为了解决B 端保护在内部故障时不能跳闸的问题，在保护的接线中采用当C 端保护动作跳闸后，停止自己发信机所发送的高频信号，在C 端停信以后，B 端的收信机就只能收到自己所发的信号，由于信号时间断的，间断角接近︒180，因此B 端保护可以立即动作跳闸。
即采用相继动作。
所以最终整定的结果为，动作角︒128，闭锁角︒52，B 侧相继C 侧而动作。
（2）对于230Km 的线路 整定方法同上闭锁角︒=︒+︒⨯+︒=+︒⨯+︒=⋅⋅8.5015610023022610022230230y BC b l ϕϕ 所以整定动作角为︒=︒-︒=-︒=⋅⋅2.1298.50180180230230b act ϕϕ。
考虑考虑最不利的情况下发生保护范围内部故障： 超前一端︒=︒⨯+=︒⨯+︒=⋅⋅8.13561002301226100122230230BC B l ϕ 滞后一端︒=︒⨯-=︒⨯-︒=⋅⋅2.10861002301226100122230230BC C l ϕ 可知在最不利的情况下超前一端B ϕ将大于act ϕ，此时B 端将不能动作，为了解决B 端保护在内部故障时不能跳闸的问题，在保护的接线中采用当C 端保护动作跳闸后，停止自己发信机所发送的高频信号，在C 端停信以后，B 端的收信机就只能收到自己所发的信号，由于信号时间断的，间断角接近︒180，因此B端保护可以立即动作跳闸。