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10kV电力系统继电保护设计与仿真

电力系统继电保护设计与仿真

1设计背景

按GB/50062-1992《电力装置额继电保护和自动装置设

计规范》规定，对3kV-66kV电力线路，应装设相间短路保护、

单相接地保护和过负荷保护。大规模电力系统是由发电、输

电、变电、配电和用户等环节组成的电力生产和消费系统，

电力系统短路故障及其危害单相接地短路，10kV系统是中性点不接地系统或小电流接地系统，易发生单相接地短路故障，故障若在2小时内不处理，发展成为相

间短路故障甚至扩大为三相短路

故障。

电力系统短路故障及其危害短路故障发生时，短路电流能高达数十倍。短路电流对运行中的高压电机、变压器等产生极大威胁，造成突然的甩负荷极易导

致电力系统崩溃。

单相接地保护

三段式电流保护

电流速断保护：第Ⅰ段电流保护，切除线路首端故障。定时限过电流保护：第Ⅲ段电流保护，保护线路全长。

零序电流保护：单相接地时，故障线路零序电流大于非故障线路零序电流，构成有选择性的零序电流保护。

相间短路保护

相间距离保护;测量故障点到保护安装地点之间的距离，实际是测量保护安装地点到故障点间的阻抗。按线路发生相间故障的灵敏度整定。

短路保护

从负荷线路中用电流互感器TA1、

TA2采集电流，和设定好的整定值比较。当负荷电流大于整定值时，触发电流继电器KA动作释

放。经延时继电器KT延时后，

发过电流信号。速断信号发出后

经作为断路器的辅助触点的中间继电器动作输出信号，触发断路器跳闸，完成速断保护。

三段式电流保护

电流速断保护整定原则

——单相接地保护

定时限电流保护整定原则

——单相接地保护

零序保护整定原则

——单相接地保护

相间距离保护整定原则

——相间短路保护

零序分段保护系统图

本节取一个无穷大系统经110kV变10kV变压器降压，再经一段10kV输电线路传输的电力系统，在10kV输电线路处发生短路故障的算例，计算系统的单相故障短路电流，三相短路电流，用相间短路电流来校验保护的灵敏系数。

系统短路计算

Matlab短路电流仿真

用后备无穷大电源系统、和电源及变压器联结

的110kV母线、110kV电力变压器、10kV母线、

及π型10kV电力线路建模仿真。

Matlab短路电流仿真——模块设置

线路模块设置

故障模块设置

Matlab短路电流仿真——C相接地故障仿真

Matlab短路电流仿真——三相接地故障仿真

总结

论文介绍继电保护的基本原理、输电线路的保护原理，

电力系统在运行过程中出现的不正常运行状态。用一个计算例子计算出短路电流后进行保护整定计算，用相关参数进行电力系统的matlab仿真。