继电保护课程设计报告
题目：牵引变电所牵引馈线保护设计班级
姓名
学号
指导教师
设计时间2011年3月19日
牵引变电所牵引馈线保护设计线
一、设计题目及要求
1.1设计的题目
某牵引变电所甲采用直接供电方式向复线区段供电，牵引变压器类型为110/27.5kV，三相平衡接线，两供电臂电流归算到27.5kV侧电流如下表所示。
线路阻抗0.6Ω/km
1.2、设计要求
（1）能根据提网络以及已知条件，按照部颁继电保护和自动装置整定计算的规范进行设计；
（2）通过学习应熟悉电力系统继电保护设计与配置的一般规定；
（3）正确理解继电保护整定计算的基本任务；
（4）掌握整定计算的步骤，熟悉主保护、后备保护和辅助保护在电力系统中的应用；
（5）对继电保护基本要求之间，能分别地进行综合考虑；
（6）掌握整定计算对系统运行方式的选择以及短路类型、短路点的确定；（7）掌握整定系数的分析与应用，掌握整定计算配合的原则。
二、馈线保护原理、配置及整定计算
2.1 馈线保护原理
2.1.1自适应阻抗保护
阻抗保护是反应故障点至保护安装地点之间的阻抗（或距离）。
在牵引供电系统中，阻抗保护通常采用多边形特性，如图1所示。
根据牵引负荷的特点，为了提高阻抗保护的躲负荷能力，在阻抗保护中增加自适应判据，即根据电流中的谐波含量自动调节阻抗保护的动作范围。
图1 阻抗保护动作特性
自适应阻抗保护的动作判据如下：
02≤≤-h h X tg R ϕ或
ZD
h R R ≤≤0
或
ZD
h X X ≤≤0和
ZD
L h h h R ctg X R ctg X +≤≤ϕϕ1 （1）
在式（1）中，RZD 为电阻整定值；XZD 为电抗整定值；1ϕ为躲涌流偏移角；
2ϕ为容性阻抗偏移角；L ϕ为线路阻抗角。
h R 、h X 分别为考虑谐波抑制后的测
量电阻和测量电抗，其计算公式如下：
R
K
K R h
h h )1(∑+=
X
K
K X h
h h )1(∑+= （2）
在式（2）中，∑h K 为综合谐波含量，等于1
532/)(I I I I ++；I1、I2、I3、
I5分别为基波、二次、三次、五次谐波分量；
h
K 为谐波抑制加权系数；
2.1.2 电流速断保护
电流速断保护的原理框图如图2所示。
图2 电流速断保护原理框图
I 1≥I N1
信号
2.1.3 电流增量保护
当牵引网发生高阻接地故障时，故障电流可能小于最大负荷电流，阻抗保护和电流速断、过电流保护不能动作。
此时应该设置电流增量保护，电流增量保护的原理框图如图3所示。
图3 电流增量保护原理框图
动作方程为：
ZD
h I I I I I I I K I I I ∆≥---++--=∆)('
5'3'2532'11 （3）
在式（3）中，1I 、'
1I 分别为当前和一周波前馈线基波电流；2I 、3I 、5I 分别为当前二、三、五次谐波电流；'
2I 、'
3I 、'
5I 分别为一周波前二、三、五次谐
波电流；
h
K 为谐波加权抑制系数；ZD I ∆为电流增量保护整定值；KYL 为二次谐
波闭锁整定值。
2.2 馈线保护配置及整定
复线单边供电示意图如图4所示。
在复线单边供电方式下，上下行供电臂在分区所SP 实现并联，牵引变电所SS 中的D1和D2处的保护配置相同，以D1处的保护配置为例。
图4 复线单边供电示意图
牵引变电所SS 的D1处配置阻抗I 段，阻抗Ⅱ段、电流速断，可选配电流增量。
I 2/I 1≥K Δ
I ≥I ΔZD
SP
2.2.1 阻抗I段的整定
阻抗I段按线路L全长的85％整定，电抗边XZD整定为：
X
ＺＤ=０．８５Ｌ（Ｘ
０
+
０．８５
１．１５
Ｘ
１２
）
Ｘ
ＺＤ=０．８５×２４．６×（０．４+０．８５
１．１５
×０．１２）=１０．２２Ω（4）
在式（4）中，X0为牵引网单位自阻抗的电抗分量；X12为上下行供电臂的单位互阻抗的电抗分量；L牵引变电所SS到分区所SP之间的供电臂长度。
电阻边RZD按负荷阻抗整定。
典型时限取0.1s。
2.2.2 阻抗Ⅱ段的整定
阻抗Ⅱ段按线路上下行供电臂的总长度2L整定，电抗边XZD整定为：
Ｘ
ＺＤ=１．５∙２Ｌ∙Ｘ
０
Ｘ
ＺＤ
=１．５×２×２４．６=２９．５２Ω（5）电阻边RZD按负荷阻抗整定。
时限与分区所SP处D3的保护时限配合，可取0.5s。
2.2.3 电流速断的整定
典型时限取0.1s。
电流速断按分区所SP处最大短路电流整定，并考虑一定的裕度，电流速断整定值为：
Ｉ
Ｚｄ=１．２∙Ｉ
ｄ∙ｓｐ∙ｍａｘ
Ｉ
Ｚｄ=１．２×６１０×１
１５０
=４．８８Ａ（6）
在式（6）中，max
.
.SP
d
I为分区所SP处的最大短路电流。
典型时限取0.1s。
2.2.4 电流增量的整定
时限与分区所SP的D3处的保护时限配合，可取0.5s。
电流增量一般作为牵引网发生高阻接地故障时的保护，电流增量保护整定值zd
I 可按一列机车起动电流整定，并考虑一定的裕度。
∆Ｉ
Ｚｄ=Ｋ
Ｋ
∙∆Ｉ
Ｆ∙ｍａｘ
∙
１
ｎ
ＣＴ
∆Ｉ
Ｚｄ=１．２×２５０×１
１５０
=２Ａ（7）
在式（7）中，KK为可靠系数，可取1.2；max
F
I∆为一列机车最大起动电流，大小与机车类型有关。
典型时限可取0.1s。
2.3分区所SP的D3处配置正向阻抗I段、反向阻抗I段、电流速断，可选配电流增量。
2.3.1）正向、反向阻抗I段的整定
阻抗I段按供电臂全长L整定，电抗边XZD整定为：
Ｘ
ＺＤ=１．５∙Ｌ∙Ｘ
０
Ｘ
ＺＤ
=１．５×２４．６×０．４=１４．７６Ω（8）
电阻边RZD按负荷阻抗整定。
典型时限取0.1s。
2.3.2）电流速断
电流速断按一列车的最大负荷电流整定，并考虑一定的裕度，计算公式如下：
Ｉ
ＺＤ=１．２∙Ｉ
ＪＣ
Ｉ
ＺＤ=１．２×６１０×１
１５０
=４．８８Ａ（9）
在式（9）中为JC
I一列车的最大负荷电流。
典型时限可取0.1s。
2.3.3）电流增量的整定
电流增量一般作为牵引网发生高阻接地故障时的保护，电流增量保护整定值zd
I∆可按一列机车起动电流整定，并考虑一定的裕度。
∆Ｉ
Ｚｄ=Ｋ
Ｋ
∙∆Ｉ
Ｆ∙ｍａｘ
∙
１
ｎ
ＣＴ
∆Ｉ
Ｚｄ=１．２×２５０×１
１５０
=２Ａ（10）
在式（10）中，KK为可靠系数，可取1.2；max
F
I∆为一列机车最大起动电流，大小与机车类型有关。
典型时限可取0.1s。
三、结论与心得
在做继电保护配置时我们应该使配置的结果满足继电保护的基本要求，就是要保证可靠性、选择性、速动性和灵敏性。
可是这四个指标在很多情况下是互相矛盾的，因此我们要根据实际情况让它们达到一定的平衡即可。
在本设计中最终选用了三段式距离保护，从对距离保护Ⅱ段灵敏度检验的结果可以看出，本设计的速动性较好，而可靠性和选择性相对较差。
也就是说，较容易出现误动的情况。
本次课程设计使我学会了面对一个实际问题，如何收集资料，如何运用已学过的课本知识，如何制定解决问题的方案并通过实践不断地分析和解决前进道路上的所遇到的一切问题，最终到达胜利的彼岸。
虽然已经按题目要求对相应的继电器配置了保护，但是忽略了许多实际中可能出现的问题，所以该设计还有许多不足之处，理论上计算出来的数据在实际中会出现很大的不同，所以该设计还需补充与改进，但是凭借自己仅学得的这点知识，只能做到此地步，由此我也明白自己的知识还很浅薄，所以会更加发奋学习新知识。
参考文献
[1] 张保会，电力系统继电保护原理. 北京：中国电力出版社，2005
[2] 吴必信，电力系统继电保护. 北京：中国电力出版社，1998
[3] 许建安，继电保护整定计算. 北京：中国水利水电出版社，2000
[4] 王瑞敏，电力系统继电保护. 北京：科学技术出版社，1994
[5] 王维俭，电力系统继电保护基本原理. 北京：清华大学出版社，1992。