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简介：继电保护课程设计是电力类专业本科阶段典型的综合性实践环节，这份资料正是一份完整的110kV电网继电保护配置与线路保护整定计算课程设计文档。内容围绕电网运行方式选取，详细展开最大与最小运行方式、中性点接地方式分析，并在此基础上完成短路电流计算、过电流保护整定，以及相间距离保护、零序电流保护的后备整定；同时对发电机、变压器保护配置原则和纵联差动、匝间短路、定子接地、主变零序、低阻抗、过负荷、失磁等保护原理与作用作了系统梳理，既适合电气工程学生期末课程设计对照参考，也便于初学者理解继电保护整定计算的完整流程。资源包只有1个doc文档，压缩后约1.22MB，内容组织紧凑，可直接配合说明书、计算书撰写使用。目前已有594人学习下载，是被该方向学习者反复查阅的实用资料。

1. 一份完整的110kV线路整定计算资料，值得按它的路子从头走一遍

如果你正在做继电保护课程设计，大概率会遇到同一个问题：教材上讲的是原理，任务书上给的是电网，中间那段“怎么把原理落到具体线路上”没人替你走。这份南京工程学院的继电保护课程设计，把110kV电网继电保护配置与线路保护整定计算的完整流程走了一遍——从运行方式确定、元件参数标幺值计算，到线路SC的距离保护三段整定、零序电流保护三段整定，互感器变比选取，每一段的整定值、动作时间、灵敏系数都算到了具体数字。它不是给一份“最终答案”让读者抄，而是把每一步的选择依据、配合关系和校验过程都留着，适合正在做110kV电网课程设计、毕业设计，或者刚接触整定计算想搞明白“三段保护到底怎么配”的从业者拿来对照复现。

2. 运行方式与标幺值：整定计算的地基，差一步后面全白算

2.1 最大最小运行方式的确定逻辑

继电保护整定计算里，运行方式不是随便定的。文档里给出的原则很明确：以常见运行方式为基础，不考虑极少见的特殊方式，但必须考虑检修与故障两种状态重叠出现。最大运行方式对应系统短路阻抗最小、短路电流最大的状态，用来校验开关电器稳定性——但更关键的是，距离保护I段的整定要按最小短路阻抗来算，因为故障点测量阻抗最小意味着保护最容易误动；最小运行方式对应短路阻抗最大、短路电流最小的状态，用来校验保护灵敏度。

本电网的最大运行方式是系统S在最大运行方式下，发电厂三台发电机同时投入，厂内一至两台主变压器中性点接地，变电所两台主变压器并列运行，T4~T7终端变压器不接地。最小运行方式则是发电机3G退出，变电所两台主变压器由并列改独自分列运行。这一改变直接影响短路电流的分布和分支系数的取值。

实际做的时候，要先把这两种方式下的系统等值阻抗网络画出来，再分别计算各节点的正序、负序、零序阻抗。很多人在这里翻车：只算了最大方式就往下走，结果灵敏度校验时发现最小方式下保护范围不够，整定值全部返工。

2.2 中性点接地方式与终端变压器处理

本电网中，发电厂变压器T1、T2、T3有一台或两台采用中性点非有效接地，另外的采用中性点有效接地，终端变压器T4~T7采用中性点非有效接地。这个选择并非随意——有效接地系统发生单相短路时故障电流大，零序分量明显，便于零序保护的配合；而非有效接地系统单相接地时故障电流小，零序保护的配置思路完全不同。

在工程实践中我一般会这样记：110kV及以上大接地电流系统，零序保护是主力；低于这个电压等级的小接地电流系统，零序保护往往让位于其他原理的保护或直接不装设。做整定计算的资料里，凡涉及零序电流保护整定的前提，一定是中性点有效接地。这份文档的做法是把接地方式明确写到运行方式章节里，这其实是在提醒后来者：你要整定的线路必须搞清楚它所在的系统中性点是怎么接地的，否则零序整定无从谈起。

2.3 发电机、变压器与线路的标幺值计算

参数计算是全篇的第一个实操环节，文档给出了完整的公式组。发电机G的电抗标幺值按如下公式计算：

# 发电机、变压器、线路标幺值计算示例（以文档数据为例） S_B = 100 # 基准容量 MVA U_B = 115 # 基准电压 kV（110kV线路侧） # 发电机：Xd'' = 0.129，额定容量 50MVA，功率因数 0.8 S_N_G = 50 / 0.8 # 发电机额定容量 MVA X_G_star = 0.129 * S_B / S_N_G print(f"发电机G电抗标幺值: {X_G_star:.3f}") # 输出 0.110 # 变压器：Uk% = 10.5，T1~T3额定容量 125MVA Uk_percent = 10.5 S_N_T = 125 X_T_star_1 = (Uk_percent / 100) * (S_B / S_N_T) print(f"变压器T1~T3电抗标幺值: {X_T_star_1:.3f}") # 输出 0.100 # 线路SC：正序电抗 X1 = 0.4 Ω/km，长度 40km，基准容量 100MVA，基准电压 115kV x1 = 0.4 # 正序电抗 Ω/km l = 40 # 长度 km X_L1_star = x1 * l * S_B / (U_B ** 2) print(f"线路SC正序电抗标幺值: {X_L1_star:.3f}") # 输出 0.166 # 线路零序电抗：按 X0 = 3 * X1 近似 x0 = 3 * x1 X_L0_star = x0 * l * S_B / (U_B ** 2) print(f"线路SC零序电抗标幺值: {X_L0_star:.3f}") # 输出 0.498

这里有一个关键点：基准电压的选择。110kV线路侧的基准电压取115kV而不是直接取110kV，这是因为电网额定电压取值习惯为平均额定电压。如果基准电压取错，所有标幺值都会偏离，后续短路电流计算和整定结果全部跟着错。

变压器T4、T5的阻抗标幺值为0.333，T6、T7为0.420，明显大于主变压器，这与终端变压器容量较小有关。计算有名值时用基准电压115kV换算，例如线路SC正序有名值约21.95Ω、零序约65.86Ω，这些数值会直接应用到距离保护整定公式里，务必核算准确。

表：本电网元件阻抗标幺值汇总

3. 保护配置与互感器变比：先决定装什么，再决定怎么算

3.1 发电机-变压器组保护配置原则

这一章解决的是“哪些保护必须装”的问题。文档引用了国电发[2000]589号《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》和25项反措的相关条款，明确了两条重要原则：第一，重要设备必须坚持两套独立主保护，且宜为不同原理、不同厂家产品；第二，220kV及以上发电机变压器组的主断路器及母联应采用三相联动的双跳断路器。

对发变组而言，文档列出了差动保护、定子匝间短路保护、定子单相接地保护、主变零序保护、低阻抗保护、对称过负荷保护、不对称过负荷保护、失磁保护、过电压保护、过励磁保护、逆功率保护、失步保护等一整套配置。但需要注意，这些是“可选配置清单”，不是每个项目都要上全。本电网最终选择的是差动保护、瓦斯保护、失磁保护、转子一点接地保护、定子单相接地保护、过电压保护、过负荷保护等，属于110kV发变组的典型配置。

实际选配时有一个基本原则我一直在用：主保护要冗余，后备保护要有层次，异常运行保护按设备容量和重要性取舍。小容量发电机不必照搬大型机组的全套保护，硬塞进去反而增加误动风险。

3.2 110kV线路保护配置与“一套保护走天下”的取舍

110kV线路和220kV及以上线路最大的区别在于：一般不配置双重化的全线速动保护，而是按远后备原则考虑，只配置一套线路微机保护，主要功能包括相间距离保护、接地距离保护、零序电流保护和三相一次重合闸。本设计采用的正是这一方案：相间故障用距离保护I、II、III段，接地故障用零序电流保护I、II、III段。

同一变电所宜采用同一制造厂的产品，这个配置原则经常被忽视——它直接关系到保护定值配合和故障录波数据分析时的一致性。地区发电厂至变电所的110kV联络线，如果电网稳定运行或继电保护整定配合需要，则可考虑装设一套完整的纵联距离保护，有条件时优先采用光纤通道。你的课程设计里如果有类似双电源联络线场景，可以按这条思路扩展。

3.3 互感器变比的确定：电压、电流各按各的规矩来

互感器变比选取在整个课程设计中是最容易“随手写一个”的环节，但文档给得很讲究。电压互感器一次侧额定电压110kV，二次侧主二次绕组额定电压0.1kV，辅助二次绕组在110kV中性点有效接地系统中也是0.1kV（相电压时为100/√3 kV），设计取值110kV/0.1kV是标准做法。

电流互感器选型分为三步：一次电流选择要考虑最大负荷电流放大1.25倍余量，线路SC的最大负荷电流计算结果为614A，因此取800A/1A变比；二次额定电流在110kV及以上系统优先选1A，目的是降低二次电缆有功损耗、减轻互感器二次负担；准确级方面，保护用铁芯推荐10P型，只有在特殊精度要求下才选造价更高的5P型，测量铁芯一般选0.5级。

# 线路SC最大负荷电流计算（文档数据整理） # 发电机额定容量 50MVA，功率因数 0.8，两台发电机投入 # 变电所负荷容量:S_T4=25MVA,S_T5=25MVA,S_T6=31.5MVA,S_T7=31.5MVA import math P_gen = 2 * 50 # 两台发电机有功 MW cos_phi = 0.8 S_gen = P_gen / cos_phi # 发电机总视在功率 MVA S_load = 25 + 25 + 31.5 + 31.5 # 终端变负荷 MVA # 按85%出力 + 两变电所运行状态估算 I_max = 0.85 * (S_gen + S_load) * 1000 / (math.sqrt(3) * 115) print(f"线路SC最大负荷电流: {I_max:.1f} A") # 输出约614 A

这里有个容易出错的地方：最大负荷电流计算用的电压基准是115kV而不是110kV。如果按110kV算，电流会偏大约4.5%，可能导致CT变比选小一档，在最大运行方式下保护用CT提前饱和。

4. 距离保护整定计算：从I段到III段，逐级配合逐级校验

4.1 距离I段整定：躲开本线路末端故障

距离保护I段按躲本线路末端接地故障整定，这是所有距离保护整定的起点。整定公式为：

Z_I_set = K_rel_I * Z_L

其中K_rel_I为可靠系数，取值范围0.8~0.85，Z_L为本线路正序阻抗。本设计线路SC的正序阻抗一次值约21.95Ω，按0.85取值得到S侧距离I段动作阻抗一次值18.65Ω，二次值13.42Ω，动作时间为0s，即瞬时动作。

二次值换算公式为：

Z_set_secondary = Z_set_primary * n_TA / n_TV

其中n_TA为电流互感器变比800/1，n_TV为电压互感器变比110kV/0.1kV=1100。代入18.65 × (800/1) / 1100 = 13.56Ω，与文档表4中C侧I段二次值13.56Ω对得上。S侧13.42Ω略有差异系取整方式不同，实际操作时按保护装置要求的精度统一保留。

需要注意，距离I段只能保护线路全长的80%~85%，末端15%~20%区域的故障由II段切除，这是原理决定的，不是整定值能改变的。

4.2 距离II段整定：配合对象决定整定值大小

距离II段要与相邻线路或相邻变压器配合，这是整定计算中最考验理解力的一步。S侧距离II段分别与下一级线路CA I段、线路BC I段和变压器T6、T7配合，取三者中较小者作为II段整定阻抗。但按配合整定后校验灵敏系数不满足要求，这才改为与下级线路CA的II段配合，得到动作阻抗一次值46.31Ω，二次值33.34Ω，动作时间1s，灵敏系数2.03。

# 距离II段灵敏度校验示例（S侧与CA线路II段配合后的校验） Z_II_set = 46.31 # II段动作阻抗一次值 Ω Z_SC = 21.95 # 本线路SC正序阻抗一次值 Ω K_sen_II = Z_II_set / Z_SC print(f"距离II段灵敏系数: {K_sen_II:.2f}") # 输出 2.03，满足 >=1.25

这里有一个整定配合的血泪经验：II段与相邻线路I段配合时灵敏系数不够，是课程设计里最常出现的卡壳点。解决路径就是文档采用的办法——降低配合对象，改与相邻线路II段配合，代价是动作时间从0.5s级别拉长到1s级别。另外，与相邻变压器快速保护配合时，可靠系数只取0.7~0.75，因为变压器阻抗误差较大，这一点在对比各种参考书时经常能看到系数差异，不必困惑。

4.3 距离III段整定与灵敏度双重校验

距离III段按躲开最小负荷阻抗整定，采用全阻抗特性，公式为：

Z_III_set = Z_L_min / (K_rel * K_ss * K_re)

K_rel取1.2~1.25，K_ss为电动机自启动系数取1.5，K_re为阻抗测量元件返回系数取1.15。最小负荷阻抗按0.9倍额定电压除以最大负荷电流计算。本设计得到S侧距离III段动作阻抗一次值69.11Ω，二次值49.75Ω，动作时间2.5s。

III段灵敏度要双重校验：作为近后备时按本线路末端短路校验，要求灵敏系数不小于1.5，本设计方案为2.68，裕度充足；作为远后备时按相邻设备末端短路校验，要求不小于1.2，本设计远后备灵敏系数分别为2.16和1.98，均满足要求。

C侧因为没有下一级线路，只需整定I段和III段。这个“无下一级线路只整定两段”的处理方式，是很多课程设计里容易犹豫的地方——不是每侧都要完整三段，实际电网配置中末端线路往往只配I段加III段（或者加一个II段做本线全长保护），配齐三段的前提是下一级有需要配合的元件。

表：相间距离保护整定值汇总

5. 零序电流保护整定：躲过最大零序电流、配合相邻段，再谈校验与避坑

5.1 零序I段整定：不是简单取1.3倍可靠系数

零序电流I段的整定公式为I_0_I_set = K_rel * 3 * I_0_max，K_rel取值不小于1.3，3*I_0_max为区外接地短路的最大三倍零序电流。对于单回线，一般取本线路末端接地短路时的最大三倍零序电流。这里有一个很多人忽略的判断：当系统正序等值阻抗与零序等值阻抗比值Z1/Z0大于等于1时取单相接地短路电流，小于等于1时取两相接地短路电流。

S侧零序I段动作电流一次值5614.9A，二次值7.018A，动作时间0s（保护装置固有动作时限）。C侧零序I段一次值5238.7A，二次值6.548A。

这个环节最容易犯的错误是：直接取线路末端三相短路电流来整定，忽略了零序保护针对的是接地故障，用的必须是零序分量，而且要在单相接地和两相接地两种故障类型中取较大者。

5.2 零序II段整定：与相邻线路零序I段配合

零序II段保护区不能超出相邻线路零序I段保护区，整定原则是与相邻线路的零序电流I段配合。S侧零序II段动作电流一次值1856.4A，二次值2.30A，动作时间0.5s，灵敏系数11.6，远大于1.3的要求。

灵敏系数按相邻线路末端接地故障时流过本保护的最小零序电流校验，计算公式为K_sen = 3 * I_0_min / I_0_II_set，要求不小于1.3。本设计灵敏系数高达11.6，说明零序II段整定值留的裕度比较大。实际操作中这样是可以的，但要注意：整定值太灵敏会扩大保护范围，可能与下一级线路的II段失去配合关系，因此在配合验算时不能只看灵敏系数，还要检查保护区是否超出配合对象的保护区。

5.3 零序III段整定与时限配合：躲过不平衡电流是底线

零序III段要躲过本线路末端相间短路时的最大不平衡电流，并与相邻线路首端最大两相短路电流配合。S侧零序III段动作电流一次值329.8A，二次值0.412A，动作时间2.5s；C侧一次值269.55A，二次值0.336A，动作时间1s。

动作时间的配合逻辑是：零序III段动作时间要比相邻保护最长的动作时间高一个时间级差（一般0.5s）。S侧2.5s对应与距离III段的2.5s相区别，C侧1s则因为没有下一级线路，只需与自身其他保护段配合即可。这个时限差如果设小了，会导致越级跳闸——本线路的III段在相邻线路的III段动作之前就动作，扩大停电范围。

表：零序电流保护整定值汇总

5.4 常见问题排查：零序整定里的四个典型坑

现象一：零序I段保护范围远小于线路全长的15%。原因：取单相接地与两相接地短路电流时判断错误，将较小的短路电流当成了整定依据。 解决：先算出系统正序与零序等值阻抗比值，Z1/Z0大于等于1取单相接地电流，小于等于1取两相接地电流，再代入可靠系数1.3~1.5重新计算。

现象二：零序II段灵敏度校验满足但配合关系破坏。原因：只关注了灵敏系数不小于1.3的要求，没有核算保护区是否超出相邻线路零序I段的保护区。 解决：画出两个保护的配合示意图，确认本线路II段的保护范围末端不超过相邻线路I段保护范围末端，必要时用分支系数修正。

现象三：零序III段在相邻线路故障时抢先动作。原因：动作时间级差没留够，或者相邻保护动作时间取错了对象。 解决：按“与本保护配合的相邻元件保护段最大的动作时间 + 0.5s”重新整定动作时限，不要凭感觉取整。

现象四：零序保护二次值直接拿一次值除以变比。原因：忽略了电流互感器接线方式。零序电流保护一般接于零序滤过器，二次值要按实际互感器变比和接线方式进行换算，不是简单的除变比。 解决：先确认是星形接线还是三角形接线，再按对应的换算关系处理，本设计800A/1A变比下直接除800即可，但变比大于1200时建议复核接线方式。

6. 把整定结果落到保护装置上：二次值校验、定值单写法与一次复核习惯

整定计算做到这里，纸张上的数字已经齐了，但距离“能提交”还差最后一步——把所有一次值换算成保护装置实际使用的二次值，并且成体系地核对一遍逻辑一致性。

先做二次值换算。距离保护的阻抗二次值用之前提过的公式Z_set_secondary = Z_set_primary × (n_TA / n_TV)换算，本设计n_TA=800/1，n_TV=110kV/0.1kV=1100，所以比例系数就是800/1100≈0.727。S侧距离I段一次值18.65Ω换算得到约13.56Ω，文档表格里写13.42Ω，这个差异来自中间过程保留位数，整定单上报时以二次值为准，写13.42或13.56都不影响保护功能，但同一套定值单内必须统一取位规则，我一般保留两位小数，并且从一次值重新换算，不做连续换算避免误差累积。

零序电流二次值直接除以800即可，S侧I段5614.9A / 800 ≈ 7.02A，二次值取7.02A，对应文档7.018A。这个换算虽然简单，但定值单上必须同时写一次值和二次值，方便现场校验。很多同学只写一次值，到了保护装置上把运行人员难住了——装置里输入的是二次值。

再核对时间配合。距离I段0s、II段1s、III段2.5s，零序I段0s、II段0.5s、III段2.5s，两条保护链路的时限阶梯是清晰的：本线路I段瞬时，II段比下级I段高一个级差，III段比下级II段再高一个级差。S侧和C侧的时限关系也相互独立、互不越限。

最后形成定值单时，我一般按这样的顺序组织：先是设备参数（线路名称、CT变比、PT变比、线路阻抗），然后是距离保护定值（各段阻抗一次值、二次值、动作时间），最后是零序保护定值（各段电流一次值、二次值、动作时间）。每一段都要附上整定依据——是躲负荷、配合下级还是灵敏度校验——这样审阅的人能快速定位每个数字的来源。

这里想多说一句做整定计算这么久以来的一个习惯：每次算完一份定值，我都会强制性走一遍“三查”流程——查配合对象是否选对（相邻线路I段还是II段、变压器快速保护还是后备保护），查灵敏系数是否满足对应要求（近后备1.5、远后备1.2），查二次换算比例是否跟互感器变比一致。这三步看起来简单，但几乎每一次翻车都出在这三个环节里。从那以后我每次整定计算都强制走一遍这个流程，再没出现过提交定值后被发现换算错误的情况。希望帮到你。

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