繼電保護計算實例

1、繼電保護計算實例目 錄前言1 繼電保護整定計算1.1 繼電保護整定計算的基本任務(wù)和要求1.1.1 繼電保護整定計算的目的1.1.2 繼電保護整定計算的基本任務(wù)1.1.3 繼電保護整定計算的要求及特點1.2 整定計算的步驟和方法1.2.1 采用標么制計算時的參數(shù)換算1.2.2 必須使用實測值的參數(shù)1.2.3 三相短路電流計算實例1.3 整定系數(shù)的分析與應(yīng)用1.3.1 可靠系數(shù)1.3.2 返回系數(shù)1.3.3 分支系數(shù)1.3.4 靈敏系數(shù)1.3.5 自啟動系數(shù)1.3.6 非周期分量系數(shù)1.4 整定配合的基本原則 1.4.1 各種保護的通用整定方法 1.4.2 階段式保護的整定 1.4.3 時間級差的

2、計算與選擇 1.4.4 繼電保護的二次定值計算 1.5 整定計算運行方式的選擇原則 1.5.1 繼電保護整定計算的運行方式依據(jù) 1.5.2 發(fā)電機、變壓器運行變化限度的選擇 原則 1.5.3 中性點直接接地系統(tǒng)中變壓器中性點 1.5.4 線路運行變化限度的選擇 1.5.5 流過保護的最大、最小短路電流計算 1.5.6 流過保護的最大負荷電流的選取2 變壓器保護整定計算 2.1 變壓器保護的配置原則 2.2 變壓器差動保護整定計算 2.3 變壓器后備保護的整定計算 2.3.1 相間短路的后備保護 2.3.2 過負荷保護(信號) 2.4 非電量保護的整定 2.5 其他保護3 線路電流、電壓保護裝置

3、的整定計算 3.1 電流電壓保護裝置概述 3.2 瞬時電流速斷保護整定計算 3.3 瞬時電流閉鎖電壓速斷保護整定計算 3.4 延時電流速斷保護整定計算 3.4.1 與相鄰線瞬時電流速斷保護配合整定 3.4.2 與相鄰線瞬時電流閉鎖電壓速斷 保護配合整定 3.4.3 按保證本線路末端故障靈敏度整定 3.5 過電流保護整定計算 3.5.1 按躲開本線路最大負荷電流整定 3.5.2對于單電源線咱或雙電源有“T”接變壓器的線路 3.5.3 保護靈敏度計算 3.5.4 定時限過電流保護動作時間整定值 3.6 線路保護計算實例 3.6.1 35kV線路保護計算實例 3.6.2 10kV線路保護計算實例附錄

4、A 架空線路每千米的電抗、電阻值附錄B 三芯電力電纜每千米的電抗、電阻值附錄C 各電壓等級基準值表附錄D 常用電纜載流量本文中涉及的常用下腳標號名稱符號名稱符號平均值av可靠rel最大值Max動作op最小值Min保護p基準值b返回r標幺值pu分支br額定值N自起動ast靈敏sen啟動st接線con繼電保護整定計算1.1 繼電保護整定計算的基本任務(wù)和要求1.1.1繼電保護整定計算的基本任務(wù)和要求繼電保護裝置屬于二次系統(tǒng)，它是電力系統(tǒng)中的一個重要組成部分，它對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行起著極為重要的作用，沒有繼電保護的電力系統(tǒng)是不能運行的。繼電保護要達到及時切除故障，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的目的，需要

5、進行多方面的工作，包括設(shè)計、制造、安裝、整定計算、調(diào)試、運行維護等，繼電保護整定計算是其中極其重要的一項工作。電力生產(chǎn)運行和電力工程設(shè)計工作都離不開整定計算，不同部門整定計算的目的是不同的。電力運行部門整定計算的目的是對電力系統(tǒng)中已經(jīng)配置安裝好的各種繼電保護按照具體電力系統(tǒng)參數(shù)和運行要求，通過計算分析給出所南非的各項整定值，使全系統(tǒng)中的各種繼電保護有機協(xié)調(diào)地布置、正確地發(fā)揮作用。電力工程設(shè)計部門整定計算的目的是按照所設(shè)計的電力系統(tǒng)進行分析計算、選擇和論證繼電保護裝置的配置和選型的正確性，并最后確定其技術(shù)規(guī)范。同時，根據(jù)短路計算結(jié)果選擇一次設(shè)備的規(guī)范。1.1.2 繼電保護整定計算的基本任務(wù)繼電保

6、護整定計算的基本任務(wù)，就是要對各種繼電保護給出整定值；而對電力系統(tǒng)中的全部繼電保護來說，則需編制出一個整定方案。各種繼電保護適應(yīng)電力系統(tǒng)運行方式變化的能力都是有限的，因而，繼電保護整定方案也不是一成不變的。對繼電保護整定方案的評價，是以整體保護效果的優(yōu)劣來衡量的，并不著眼于某一套繼電保護的保護效果。必須指出，任何一種保護裝置的性能都是有限的，或者說任何一種保護裝置對電力系統(tǒng)的適應(yīng)能力都是有限的。當(dāng)電力系統(tǒng)的要求超出該種保護裝置所能承擔(dān)的最大變化限度時，該保護裝置便不能完成保護任務(wù)。（一） 繼電保護整定計算的具體任務(wù)和步驟（1） 繪制電力系統(tǒng)一次接線圖。（2） 根據(jù)一次接線圖繪制系統(tǒng)阻抗圖，包括

7、正序、負序、零序網(wǎng)。（3） 建立電力系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)表：包括一次設(shè)備的基礎(chǔ)參數(shù)，二次設(shè)備的規(guī)范及保護配置情況。（4） 建立電流互感器（TA）、電壓互感器（TV）參數(shù)表，根據(jù)變壓器的容量和線路的負荷情況確定TA變比。（5） 確定繼電保護整定需要滿足的電力系統(tǒng)規(guī)模及運行方式變化限度，各級母線的綜合阻抗（最大、最小方式）。（6） 電力系統(tǒng)各點的短路計算結(jié)果。（7） 根據(jù)整定原則，選取保護裝置整定值。（8） 建立各種繼電保護整定計算表。（9） 按保護功能分類，分別繪制出整定值圖。（10） 編寫整定方案報告書，著重說明整定的原則問題、整定結(jié)果評價、存在問題及采取的對策。（二） 整定方案說明書一般包括以下內(nèi)容

8、：（1） 方案編制時間、電力系統(tǒng)概況。（2） 電系統(tǒng)運行方式選擇原則及變化限度。（3）主要的、特殊的整定原則。（4）方案存在的問題及對策。（5） 繼電保護的運行規(guī)定，如保護的停、投、改變定值、改變使用要求以及對運行方式的限制要求等。（6） 方案的評價及改進方向。1.1.3 繼電保護整定計算的要求及特點根據(jù)繼電保護在電力系統(tǒng)中擔(dān)負的任務(wù)，繼電保護裝置必須滿足以下4個基本要求，即選擇性、快速性、靈敏性、可靠性。（1） 選擇性。電力系統(tǒng)中某一部分發(fā)生故障時，繼電保護的作用只能斷開有故障的部分，保留無故障部分繼續(xù)運行，這就是選擇性。實現(xiàn)選擇性必須滿足兩個條件：一是相鄰的上一級在時限上有配合；二是相鄰的

9、上下級保護在保護范圍上有配合。（2） 靈敏性。在保護裝置的保護范圍內(nèi)發(fā)生的故障，保護瓜的靈敏程度叫靈敏性，習(xí)慣上叫做作靈敏度。靈敏度用靈敏系數(shù)來衡量，用Ksen表示。靈敏系數(shù)在保證安全性的前提下，一般希望越大越好，但在保證可靠動作的基礎(chǔ)上規(guī)定了下限值作為衡量的標準。（3） 速動性。短路故障引起電流的增大，電壓的降低，保護裝置快速地斷開故障，有利于減輕設(shè)備的損壞程度，盡快恢復(fù)正常供電，提高發(fā)電機，并列運行的穩(wěn)定性。（4） 可靠性。繼電保護的可靠性主要由配置結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量優(yōu)良和技術(shù)性能滿足運行要求的保護裝置及符合有關(guān)規(guī)程要求的運行維護和管理來保證。為保證保護的可靠性，應(yīng)注意以下幾點：1）保護裝置的

10、邏輯環(huán)節(jié)要盡可能少。2）裝置回路接線要簡單，輔助元件要少，串聯(lián)觸點要少。3）運行中的操作變動要少，改變定值要少。4）原理設(shè)計合理。5）安裝質(zhì)量符合要求。6）調(diào)試正確、加強定期檢驗。7）加強運行管理。要達到繼電保護“四性”的要求，不是由一套保護完成的。就一套保護而言，它不能同時完全具備“四性”的要求。如電流保護簡單可靠，具備了可靠性、選擇性，但速動性較差；高頻保護具備了速動性、靈敏性、選擇性，但裝置復(fù)雜，相對可靠性就差一些。因此，要實現(xiàn)繼電保護“四性”的要求，必須由一個保護系統(tǒng)去完成，這就是保護系統(tǒng)概念。對繼電保護的技術(shù)要求，“四性”的統(tǒng)一要全面考慮。由于電網(wǎng)運行方式、裝置性能等原因，不能兼顧“

11、四性”時，應(yīng)合理取舍，執(zhí)行以下原則：（1） 地區(qū)電網(wǎng)服從主系統(tǒng)電網(wǎng)。（2） 下一級電網(wǎng)服從上一級電網(wǎng)。（3） 局部問題自行消化。（4）盡可能照顧地區(qū)電網(wǎng)和下一級電網(wǎng)的需要。（5）保證重要用戶的供電。1.2 整定計算的步驟和方法1.2.1 采用標么制計算時的參數(shù)換算采用標么制計算時，通常先將給定的發(fā)電機、變壓器、線路等元件的原始參數(shù)，按一定基準條件（即基準容量和基準電壓）進行換算，換算為同一基準條件下的標么值，然后才能進行計算。標么值=實際有名值/基準值標么制計算中，基準條件一般選基準容量Sb=100MVA，基準電壓Ub=Uav（Uav為電網(wǎng)線電壓平均值）。當(dāng)Sb、Ub確定后，對應(yīng)的基準電流為基

12、準阻抗為 。當(dāng)Sb=100MVA時，Ub、Ib、Zb值如表1-1所示。表1-1 基準電壓、電流、阻抗對應(yīng)表Ub（kV）0.46.310.537115230Ib（kA）1449.165.51.560.5020.251Zb（）0.0160.3971.102513.69132.25529(1)發(fā)電機等旋電機 的換算，即式中基準條件下的電抗標么值； 額定容量條件下的次暫態(tài)電抗標么值；Sb、SN基準容量、額定容是，MVA。（2）變壓器短路電壓Uk%的換算，即1）雙繞組變壓器式中Uk%短路電壓，其他符號含義同前。2）三繞組變壓器（3）線路阻抗換算（線路阻抗一般用有名值表示，Z=RjX，當(dāng)RX中可取Z= j

13、X）式中 基準條件下的阻抗標么值；Z、X線路阻抗、電抗有名值，。其他符號同前。（4）電抗器百分電抗的換算，即式中X*b基準條件下的電抗標么值；X*N%電抗器額定電流、額定電壓下的阻抗標么值百分數(shù)；IN電抗器額定電流，kA；UN額定電壓，kA；Sb、Ub基準容量，基準電壓。1.2.2 必須使用實測值的參數(shù)(1) 三相三柱式變壓器的零序阻抗.(2) 66kV及以上架空線路和電纜線路的阻抗.(3) 平行線間的零序互感阻抗。(4) 雙回線的同名相間的零序的差電流系數(shù)。(5) 其他對斷電保護影響較大的有關(guān)參數(shù)。1.2.3三相短路電流計算實例【例1-1】如某發(fā)電廠兩臺容量為6000kW的汽輪發(fā)電機，電壓為

14、10kV，cos=0.8，次暫態(tài)電抗Xd =0.135 6。一臺容量為400 00 kVA升壓變壓器,額定電壓為(38.5±2×2.5%)kV，聯(lián)結(jié)組別為YNd11，阻抗電壓10.3%。經(jīng)35 kV線路，在某110 kV變電站35 kV母線并肉，線路導(dǎo)線型號為LGJ-240，長度為3km。系統(tǒng)至該Xmax=4.327。試計算k1點三相短路流經(jīng)35kV線路、升壓變壓器的最大短路電流。解：如圖1-3所示為系統(tǒng)一次接線圖。（1） 參數(shù)換算及繪制阻抗圖。選取基準容量Sb=100MVA,基準電壓Ub=37kV,換算各元件在基準條件下的標么值。1）發(fā)電機G1、G22）變壓器3）線路經(jīng)查

15、LGJ-240導(dǎo)線每千米R=0.13、X=0.358將上述各元件標么阻抗按線圖，繪出標么阻抗圖，如圖1-4所示。圖1-4 標么阻抗圖（2）短路電流計算。K1點三相短路電流經(jīng)升壓器的短路電流為經(jīng)35kV線路的短路電流為1.3整定系數(shù)的分析與應(yīng)用繼電保護的整定值一般通過計算公式計算得出。為使整定值符合電力系統(tǒng)正常運行及故障狀態(tài)下的規(guī)律，達到正確整定的目的，在計算公式中需引入各種整定系數(shù)。整定系數(shù)應(yīng)根據(jù)保護裝置的構(gòu)成原理、檢測精度、動作速度、整定條件以及電力系統(tǒng)運行特性等因素來選擇。1.3.1可靠系數(shù)由于計算、測量、調(diào)試及斷電器各項誤差的影響，使保護的整定值偏離預(yù)定數(shù)值，可能引起誤動作。為此，整定計

16、算公式中需引入可靠系數(shù)用Krel表示，如圖1-5所示。圖1-5系統(tǒng)圖斷路器QF1和QF3裝設(shè)電流保護時，其整定配合公式為式中Iop(1)所整定保護的動作電流；Iop(2)所整定保護的下一級保護的動作電流；Krel可靠系數(shù)?？煽肯禂?shù)的取值與各種因素有關(guān):(1)按短路電流整定的無時限保護,應(yīng)選用較大的系數(shù)。（2）按與相鄰保護的整定值配合整定的保護，應(yīng)選較小的系數(shù)。（3）保護動作速度較快時，應(yīng)選用較大的系數(shù)。（4）不同原理或不同類型的保護之間整定值配合時，應(yīng)選用較大的系數(shù)。（5）感應(yīng)型反時限電流、電壓保護，因惰性較大，應(yīng)選用較大的系數(shù)。如感應(yīng)型反時限保護可靠系數(shù)為1.31.5；瞬時段或速斷電流保護為

17、1.251.3；與相鄰?fù)愋瓦^電流保護為1.11.2。1.3.2 返回系數(shù)按正常運行條件量值整定的保護，例如按最大負荷電流整定的過電流保護，在受到故障量的作用動作時，當(dāng)故障消失后不能返回到正常位置將發(fā)生誤動作。因此，整定公式中引入返回系數(shù)，返回系數(shù)用Kr表示。對按故障量值和按自啟動量值定的保護，則不考慮返回系數(shù)。返回系數(shù)的定義Kr=，于是可得過量動作的繼電器Kr1，欠量動作中的繼電器Kr1，它們的應(yīng)用是不同的。例如過電流保護整定公式為式中Krel可靠系數(shù)；Kr 返回系數(shù)；ILmax最大負荷電流。返回系數(shù)的高低與斷電器類型有關(guān)。電磁型繼電器的返回系數(shù)為0.85，晶體管型、集成電路型以及數(shù)字微機型

18、繼電器（保護）返回系數(shù)較高，為0.850.95。1.3.3 分支系數(shù)多電源的電力系統(tǒng)中，相鄰上、下兩級保護間的整定配合，還受到中間分支電源的影響，將使上一級保護范圍縮短或伸長，整個公式中要引入分支系數(shù)。分支系數(shù)用Kbr表示。多電源系統(tǒng)接線如圖1-6所示。圖1-6 多電源系統(tǒng)接線圖在K點發(fā)生短路時，假設(shè)QF1及QF2斷電器的過流保護均剛啟動，即它們都處在靈敏度相等的狀態(tài)下，則有如下關(guān)系式設(shè)則電流分支系數(shù)是指在相鄰線路短路時，流過本線路的短路電流占流過相鄰線路短路電流的份數(shù)。對過電流保護來說，在整定配合上應(yīng)選取可能出現(xiàn)的最大分支系數(shù)。低電壓保護的分支系數(shù)與過電流保護的分支系數(shù)不同，在整定配合上應(yīng)選

19、取可能出現(xiàn)的最小值。分支系數(shù)的變代范圍隨電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不同而不同，其值一般在02之間。距離保護的助增系數(shù)等于分支系數(shù)。且增系數(shù)將使距增保護測量到的阻抗增大，保護范圍縮短。在整定配合上應(yīng)選取可能出現(xiàn)的最小助增系數(shù)。當(dāng)KZZ<1時稱汲出系數(shù)，對距離保護的影響與KZZ1剛好相反，但在配合整定上汲出系數(shù)也應(yīng)選取可能的最小值。1.3.4 靈敏系數(shù)在繼電保護的保護范圍內(nèi)發(fā)生故障，保護裝置反應(yīng)的靈敏程度稱為靈敏度。靈敏度用靈敏系數(shù)Ksen表示。靈敏系數(shù)是指在被保護對象的某一指定點發(fā)生故障時，故障量與整定值之比。靈敏系數(shù)一般分為主保護靈敏系數(shù)和后備保護靈敏系數(shù)兩種。前者是被保護對象的全部范圍而言，后者則是被

20、保護的相鄰保護對象的全部范圍而言。靈敏系數(shù)在保證安全性的前提下，一般希望越大越好，但在保證可靠動作的基礎(chǔ)上規(guī)定了下限值作為衡量的標準。不同類型保護的靈敏系數(shù)要求不同。由于電流互感器接線形式的不同以及接入保護的相數(shù)不同，反應(yīng)的靈敏度也不同。對于各個檢測元件構(gòu)成的整套保護裝置，因為各個檢測元件擔(dān)任的任務(wù)不同，對它們靈敏度的要求也不同，一般應(yīng)滿足：閉鎖元件的Ksen啟動元件的Ksen測量元件的Ksen。選擇計算靈敏系數(shù)的運行方式和短路類型是至關(guān)重要的。選擇的恰當(dāng)與否直接影響對保護效果的評價。因此，一般應(yīng)以選擇常見的不利運行方式為原則。短路保護的最小靈敏系數(shù)見表1-2。表1-2 短路保護的最小靈敏系數(shù)

21、保護分類保護類型組成元件靈敏系數(shù)備注主保護帶方向和不帶方向的電流保護式電壓保護電流元件和電壓元件1.31.5200km以上線路，不小于1.3；50200km線路，不小于1.4；50km以下線路，不小于1.5零序或負序方向元件1.5距離保護啟動元件負序和零增量或負序分量元件、相電流突變量元件4距離保護第三段動作區(qū)末端幫障，大于1.5電流和阻抗元件1.5線路末端短路電流應(yīng)阻抗元件精確工作電流1.5倍以上。200km以上線路，不小于1.3；50200km線路，不小于1.4；50km以下線路，不小于1.5距離元件1.31.5主保護平行線路的橫聯(lián)差動方向保護和電流平衡保護電流和電壓啟動元件2.0線路兩側(cè)

22、均末斷開前，其中一側(cè)保護按線路中點短路平行線路的橫聯(lián)差動方向保護和電流平衡保護1.5線路一側(cè)斷開后，另一側(cè)保護按對側(cè)短路計算。平行線路的橫聯(lián)差動方向保護和電流平衡保護零序方向元件2.0線路兩側(cè)均末斷開前，其中一側(cè)保護按線路中點短路計算線路縱聯(lián)保護跳閘元件對高阻接地故障的測量元件1.5個別情況下，為1.3發(fā)電機、變壓器、電動機縱差保護差電流元件的啟動電流1.5母線的完全電流差動保護差電流元件的啟動電流1.5母線的不完全電流差動保護差電流元件11.5發(fā)電機、變壓器、線路和電動機的電流速斷保護電流元件1.5按保護安裝處短路計算后備保護遠后備保護電流、電壓和阻抗元件1.2按相鄰電力設(shè)備和線路末端短路計

23、算（短路電流應(yīng)為陰搞元件精確工作電流1.5倍以上），可考慮相繼動作零序或負序方向元件1.5近后備保護電流、電壓和阻抗元件1.3按線路末端短路計算負序或零序方向元件2.0輔助保護電流速斷保護1.2按正常運行方式保護安裝處短路計算注：1主保護的靈敏系數(shù)除表中注出者外，均按被保護線路(設(shè)備)末端短路計算。2保護裝置如反應(yīng)故障時增長的量，其靈敏系數(shù)為金屬性短路計算值與保護整定值之比；如反應(yīng)故障時減少的量，則為保護整定值與金屬性短路計算值之比。3各種類型的保護中，接于全電流和全電壓的方向元件的靈敏系數(shù)不作規(guī)定。4本表內(nèi)未包括的其他類型的保護其靈敏系數(shù)另作規(guī)定。1.3.5 自啟動系數(shù)按負荷電流整定的保護，

24、必須考慮負荷電動機自啟動狀態(tài)的影響。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障并被切除后，電動機將產(chǎn)生自啟動過程，出現(xiàn)很大的自啟動電流。負荷端電壓降低的時間愈長，電動機轉(zhuǎn)數(shù)下降越多，自啟動電流越大。極限狀態(tài)是電動機由靜止?fàn)顟B(tài)啟動起來，自啟動電流達到最大值。一般考慮自啟動系數(shù)就考慮這種極限狀態(tài)。自啟動電流比負荷電流大許多倍，而且延續(xù)時問長，故按負荷電流整定的保護整定公式中，需要引入自啟動系數(shù)。自啟動系數(shù)等于自啟動電流與額定負荷電流之比，用Kzqd表示。 單臺電動機在滿載全電壓下啟動時，一般Kast為48，綜合負載(包括動力負荷與恒定負荷)的Kast為1.52.5，純動力負荷(多臺電動機的綜合)的Kast為23。 選擇自

25、啟動系數(shù)時應(yīng)注意以下幾點： (1)動力負荷比重大時，應(yīng)選用較大的系數(shù)。 (2)電氣距離較遠(即多級變壓或線路較長者)的動力負荷，應(yīng)選用較小的系數(shù)。(3)切除故障時間較長或負荷斷電時間較長時，應(yīng)選用較大的系數(shù)。1.3.6非周期分量系數(shù)在短路暫態(tài)過程中產(chǎn)生的非周期分量對保護的正確工作影響很大，一方面使電流的有效值增大，一方面使電流互感器飽和，使保護的測量誤差加大。因此，在整定計算公式中引入非周期分量系數(shù)Kap。對帶有躲非周期分量特性的差動保護，如BCH型差動繼電器，取Kap=1.3；其他的取Kap=1.52。對電流速斷保護，在Krel系數(shù)中考慮非周期分量的影響，不再單獨考慮Kap。1.4整定配合的

26、基本原則電力系統(tǒng)中的繼電保護是按斷路器配置裝設(shè)的，因此，繼電保護必須按斷路器分級進行整定。繼電保護的分級是按保護的正方向來劃分的，要求按保護的正方向各相鄰的上下級保護之間實現(xiàn)配合協(xié)調(diào)，以達到選擇性的目的。這是繼電保護整定配合的總原則。1.4.1 各種保護的通用整定方法(1)根據(jù)保護裝置的構(gòu)成原理和電力系統(tǒng)運行特點，確定其整定條件及整定公式中的有關(guān)系數(shù)。(2)按整定條件進行初選整定值。按電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最小運行方式校驗靈敏度，其靈敏系數(shù)應(yīng)滿足要求，在滿足要求之后即可確定為選定的整定值。若不滿足要求，就須重新考慮整定條件和最小運行方式的選擇是否恰當(dāng)，再進一步還可考慮保護裝置的配置和選型問題，然后

27、，經(jīng)過重新計算直到選出合適的整定值。1.4.2 階段式保護的整定(1)相鄰一上下級保護之間的配合有三個要點：第一，時間上應(yīng)有配合。即上一級保護的整定時間應(yīng)比其相配合的下一級保護的整定時間大一個時間級差t，第二，在保護范圍上有配合。即對同一故障點而言，上一級保護的靈敏系數(shù)應(yīng)低于下一級保護的靈敏系數(shù)。第三，上下級保護的配合一般是按保護正方向進行的，其方向性一般由保護的方向特性或方向元件來保證。(2)多段保護的整定應(yīng)按保護段分段進行。第一段(一般指無時限保護段)保護通常按保護范圍不伸出被保護對象的全部范圍整定。其余的各段均按上下級保護的對應(yīng)段進行整定配合。所謂對應(yīng)段是指上一級保護的二段與下一級保護的

28、一段相對應(yīng)。 1.4.3 時間級差的計算與選擇 相鄰的上下級保護間，為取得選擇性，其條件之一是保證保護動作有時間級差。時間級差一般按下式計算t= ts+tdl+ty式中t時間級差；ts時間繼電器的正負誤差，對DS型系列時間繼電器在±0.05±0.15；tdl被保護斷路器跳閘時間，SNl0-10型斷路器跳閘時間為0.060.08s；ty裕度時間，一般對定時限保護取0.1s，對反時限保護取0.3s。1.4.4 繼電保護的二次定值計算 保護定值是以一次值為準進行計算的，而具體的保護裝置需要輸入二次值，因此定值計算完畢，要進行一、二次值間的變換。(1)電流保護式中 Iopj繼電器二

29、次動作電流；Iop繼電器一次動作電流；KconTA二次接線系數(shù)(TA二次接線為三角形時，Kcon=；TA二次接線為星形時，Kcon=1；TA二次接線為兩相差接時，K con=);nTATA變比。(2)距離保護式中Zopj繼電器二次動作阻抗，相；Zop繼電器一次動作阻抗，相；nTA、nTV分別為TA、TV變比；Kcon接線系數(shù)(方向阻抗繼電器接人相電壓 相電流時，Kcon =1；接人相間電壓、兩相電流差時，Kcon =1；接人相間電壓、兩相電流時，Kcon =1；全阻抗繼電器接入相間電壓、兩相電流差時，Kcon =1；接人相間電壓、兩相電流時，Kcon =/2)。1.5整定計算運行方式的選擇原則

30、電力系統(tǒng)運行方式是保護整定計算基礎(chǔ)，整定計算用的運行方式選擇合理與否，不僅影響繼電保護的保護效果，也會影響繼電保護的配置和選型的正確性，因此要特別重視這一環(huán)節(jié)。1.5.1繼電保護整定計算的運行方式依據(jù)即正常運行方式和正常檢修方式，一般遵循以下原則：(1)必須考慮檢修和故障兩種狀態(tài)的重疊出線，但不考慮多種重疊。(2)不考慮極少見的特殊方式。因為出現(xiàn)特殊方式的概率較小，不能因為惡化了絕大部分時間的保護效果。必要時，可采取臨時性的措施加以解決。1.5.2 發(fā)電機、變壓器運行變化限度的選擇原則(1)一個發(fā)電廠有兩臺機組時，一般應(yīng)考慮全停方式，即一臺機組檢修時另一臺發(fā)生故障；當(dāng)三臺以上機組時，應(yīng)選擇其中

31、兩臺容量較大機組同時停用方式。對水力發(fā)電廠的機組，還應(yīng)結(jié)合水庫運行特性選擇，如調(diào)峰、蓄能、用水調(diào)節(jié)發(fā)電等。(2)一個廠、站母線上無論接有幾臺變壓器，一般應(yīng)考慮其中容量最大的一臺停用，因變壓器的運行可靠性很高。但對于發(fā)電機一變壓器組應(yīng)服從于發(fā)電機的投停變化。1.5.3 中性點直接接地系統(tǒng)中變壓器中性點接地的選擇原則(1)電廠及變電站低壓側(cè)有電源的變壓器，中性點均應(yīng)接地運行，以防止出現(xiàn)不接地系統(tǒng)的工頻過電壓狀態(tài)。如事前確定不能接地運行，則應(yīng)采取其他防止工頻過電壓的措施。(2)自耦型和有絕緣要求的其他型變壓器，其中性點必須接地運行。(3)T接于線路的變壓器，以不接地運行為宜。當(dāng)T接變壓器低壓側(cè)有電源

32、時，則應(yīng)采取防止工頻過電壓的措施。(4)為防止操作過電壓，在操作時應(yīng)臨時將變壓器中性點接地，操作完畢后再斷開，這種情況不按接地運行考慮。1.5.4 線路運行變化限度的選擇 (1)一個廠、站母線上接有多條線路，一般應(yīng)考慮一條線路檢修，另一條線路又遇故障的方式。(2)雙回線一般不考慮同時停用。(3)相隔一個廠、站的線路，必要時，可考慮與上述(1)的條件重疊。1.5.5 流過保護的最大、最小短路電流計算方式的選擇(1)相間保護。1)對單側(cè)電源的輻射形網(wǎng)路，流過保護的最大短路電流出現(xiàn)在最大方式下，即選擇所有機組、變壓器、線路投人運行的方式。而最小短路電流，則出現(xiàn)在最小運行方式下。2)對于雙側(cè)電源的網(wǎng)路

33、，一般與對側(cè)電源的運行方變化無關(guān)，可按單側(cè)電源的方法選擇。3)對于環(huán)狀網(wǎng)路的線路，流過保護的最大短路電流壓選擇開環(huán)運行方式，開環(huán)點應(yīng)選在所整定保護線路的相鄰一級線路上。而對于最小短路電流，則應(yīng)選閉環(huán)運行方式同時，再合理地停用該保護背后的機組、變壓器及線路。4)對于相間保護來說，一般情況下，最大短路電流可取三相短路電流，最小短路電流可取兩相短路電流。(2)零序電流保護。1)基本原則同相間保護，重點注意變壓器中性點接地的變化。2)零序電流與故障點的綜合零序阻抗和綜合正序阻擊的比值有關(guān)。綜合零序阻抗小于綜合正序阻抗時，單相接短路電流小于兩相接地短路電流；綜合零序阻抗大于綜合正序阻抗時，單相接地短路電

34、流大于兩相接地短路電流。1.5.6 流過保護的最大負荷電流的選取按負荷電流整定的保護，需要考慮各種運行方式變化日出現(xiàn)的最大負荷電流，一般應(yīng)考慮到以下的運行變化 (1)備用電源自投引起的負荷增加。 (2)并聯(lián)運行線路或變壓器的減少，負荷轉(zhuǎn)移。 (3)環(huán)狀網(wǎng)路的開環(huán)運行，負荷轉(zhuǎn)移。 (4)對于兩側(cè)電源的線路，當(dāng)一側(cè)電源突然切除發(fā)電機，引起另一側(cè)增加負荷。變壓器保護整定計算2.1變壓器保護的配置原則 電力變壓器繼電保護保護裝置的配置原則： (1)應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)內(nèi)部短路和油面降低的瓦斯保護。 (2)應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護。 (3)應(yīng)裝設(shè)作為變壓器外

35、部相間短路和內(nèi)部短路的后備保護的過電流保護(或帶有復(fù)合電壓啟動的過電流保護或負序電流保護)。 (4)為防止中性點直接接地系統(tǒng)中外部接地短路的變壓器零序電流保護。 (5)防止大型變壓器過勵磁的變壓器過勵磁保護及過電壓保護。 (6)為防止相間短路的變壓器阻抗保護。(7)為防止變壓器過負荷的變壓器過負荷(信號)保護。2.2 變壓器差動保護整定計算微機型差動保護一般采用比率制動特性的差動保護，具備2次諧波制動、5次諧波制動及TA斷線閉鎖功能，能可靠躲過勵磁涌流，其定值按躲過最大負荷電流條件下流人保護裝置的不平衡電流整定，因此有很高的靈敏度。二段折線式動作特性的動作方程 IdIopo IresIres.

36、o (2-1) IdS(IresIre.o)+ Iop.o Ires > Ires.o (2-2)式中Id差電流；Ires.o拐點電流，即開始出現(xiàn)制動作用的最小制動電流；Iop.o差動元件的啟動電流，也叫最小動作電流；S折線的斜率，通常也叫比率制動系數(shù)；Ires制動電流。二段折線式差動元件的動作特性曲線見圖2-1。圖2-1二段折線式差動元件的動作特性曲線 (1)差動最小動作電流按躲過最大負荷條件下流人保護裝置的不平衡電流 (2-3)式中IN變壓器額定電流；nTA電流互感器的變比；Krel可靠系數(shù)，取1.31.5；Ker電流互感器的比誤差(10P型取0.03×2,5P型和TP型取

37、0.01×2)；m電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初始取0.05；U變壓器調(diào)壓引起誤差，可取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值(百分數(shù))。在實用計算中可選取Iop,min=(0.20.5)IN，一般不小于0.3 IN。 (2)起始制動電流Ires.o的整定 (2-4)(3)動作特性折線斜率S的整定?？v差保護的動作電流應(yīng)大于外部短路時流過差動回路的不平衡電流。變壓器種類不同，不平衡電流計算也有較大差別，下面給出普通雙繞組變壓器差動保護回路最大不平衡電流Iunbmax計算公式。對雙繞組變壓器 Iunb.max= (KapKccKer+U+m)IkmaxnTA (2-5)式中Kcc電流互感器

38、的同型系數(shù)，Kcc=1.0； I k.max外部短路時最大穿越短路周期分量； K ap非周期分量系數(shù)，兩側(cè)同為TP級電流互感器取1.0；兩側(cè)同為P級電流互感器取1.5-2.0。 Ker、U、nTA的含義同式(2-3)，但Ker=1.0。差動保護的動作電流I op.max=KrelIunbmax (2-6)最大制動系數(shù) (2-7)斜率 (2-8) (4)二次諧波制動比。在差動元件的差電流中，含有基波分量和二次諧波分量，其基波分量大于差動元件的動作電流，此時二次諧波分量電流與基波分量電流的百分比，叫做二次諧波制動比。二次諧波制動比整定值越大，該保護躲過勵磁涌流的能力越弱；反之，保護躲勵磁涌流的能力

39、越強。根據(jù)經(jīng)驗，二次諧波制動比可整定為1520。 (5)差動速斷。差動速斷保護在較嚴重的區(qū)內(nèi)故障時快速跳開斷路器，其實質(zhì)是反映差動電流的過電流繼電器。設(shè)置差動速斷元件的主要原因是為防止在較高短路電流水平時，由于電流互感器飽和而產(chǎn)生大量諧波，使得帶二次諧波制動的比率差動元件拒動。TA斷線不閉鎖差動速斷。差動速斷整定值按躲區(qū)外故障最大不平衡電流或躲初始勵磁涌流兩者最大值整定，一般取 或 (2-9)式中 I0p差電流速斷的動作電流；IN變壓器的額定電流；K倍數(shù)(視變壓器容量和系統(tǒng)電抗大小，K推薦值如下：6300kVA及以下，712；630031 500kVA，4.57.0；40 000“120 00

40、0kVA，3.06.0； 120 000kVA及以上，2.O5.0)，容量越大，系統(tǒng)容量越大，K取值越?。籌unb.max差動保護回路最大不平衡電流。按照正常運行方式保護安裝處兩相短路計算靈敏系數(shù)K sen.1.2。2.3變壓器后備保護的整定計算2.3.1相間短路的后備保護一、過電流保護這是一種最簡單的后備保護，主要用于容量不大的單側(cè)電源降壓變壓器。(1)按躲過變壓器可能的最大負荷電流整定，即 (2-10)式中K rel取1.11.2；K r取0.850.95，靜態(tài)繼電器可取上限。I L.max的選取按下列條件取最大值：1)不同容量的變壓器并列運行，考慮一臺并列運行的最大容量的變壓器被突然切除

41、時負荷轉(zhuǎn)移。2)同容量的n臺變壓器并列運行，在一臺切除的條件下，變壓器的最大負荷電流(2)按躲過負荷自啟動的最大工作電流整定，即式中K rel取1.21.3；K ast對單臺電動機取48，純動力負荷取23,.綜合性負荷取1.52.5。從實際情況出發(fā)，一般以綜合性負荷為主，且總有一部分次要電動機在低壓工況下被首先切除，這時，對110kV降壓變電站，低壓6l0kV取1.52.5，中壓35Kv取1.52；220kV變電站，經(jīng)驗取值1.52。變壓器過流保護的動作時間按與相鄰保護的后備保護動作時間配合整定：t=t+t。選擇以上最大者為過流保護的整定值。靈敏度校驗：按變壓器低壓母線故障時的最小短路電計算，

42、即 (2-12)式中 I d.min變壓器低壓母線故障最小短路電流，計算時尚應(yīng)考慮變壓器的接線、短路故障的類型過電流保護的接線方式等因素，取最嚴重情況。二、帶復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護復(fù)合電壓閉鎖元件由接于相間電壓上的低電壓繼電器接于負序電壓上的負序電壓繼電器組成。根據(jù)反措要求，高、中壓側(cè)過流保護均應(yīng)經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖，各側(cè)復(fù)合電壓鎖應(yīng)取三側(cè)電壓構(gòu)成“或”門。 (1)低電壓元件 (2-13)式中Uop系統(tǒng)最低運行電壓，取09UN；Kerl可靠系數(shù)，取1.21.25；Kr返回系數(shù)，取1.151.2。靈敏度計算公式為 (2-14)式中Ucy.max檢驗點故障時，電壓繼電器裝設(shè)母線上的最大殘壓。要求Kse

43、n1.25。 (2)負序電壓元件按躲過正常運行最大不平衡電壓整定 (2-15)靈敏度校驗按后備保護區(qū)末端不對稱故障最低負序電壓計算 (2-16)式中U變壓器另一側(cè)短路時保護反應(yīng)的最低負序電壓。要求Ksen1.25。 (3)電流元件定值計算。按變壓器額定電流整定 (2-17)靈敏度校驗按變壓器低壓母線故障時的最小短路電流計算，即 (2-18)式中Id.min變壓器低壓母線故障最小短路電流，計算時尚應(yīng)考慮變壓器的接線、短路故障的類型及過電流保護的接線方式等因素，取最嚴重的情況。 要求Kr1.25。 (4)動作時間整定。1)單側(cè)電源變壓器，負荷側(cè)后備保護動作時間與同側(cè)出線保護動作時間配合，電源側(cè)后備

44、保護動作時間與負荷側(cè)后備保護最長動作時間配合。2)多側(cè)電源變壓器，各側(cè)的后備保護動作時間與各側(cè)出線的動作時間相配合；動作后跳三側(cè)的保護段的動作時間與各側(cè)后備保護的最長動作時間相配合。且在動作時間小的一側(cè)加裝方向元件。2.3.2過負荷保護(信號)裝設(shè)于變壓器一相上的過負荷信號裝置，動作后延時給出信號。動作電流 (2-19)式中Krel可靠系數(shù)，取1.05；Kr返回系數(shù)，取O.85O.95，靜態(tài)繼電器可取上限；In變壓器額定電流(中間分接頭表示值)。過負荷信號裝置之動作時間，應(yīng)比同一設(shè)備之過電流保護之最長動作時間大，一般取為910s即可滿足要求2.4非電量保護的整定(1)瓦斯保護。1)動作于信號的

45、容積整定：繼電器氣體容積整定要求在250300mI。范圍內(nèi)可靠動作。2)動作于跳閘的流速整定：繼電器動作流速整定值以連接管內(nèi)的流速為準，可根據(jù)變壓器容量、電壓等級、冷卻方式、連接管徑等不同參數(shù)按表21中數(shù)值查得；流速整定值的上限和下限可根據(jù)變壓器容量、系統(tǒng)短路容量、變壓器絕緣及質(zhì)量等具體情況決定。表2-l 氣體繼電器動作流速整定值參考表變壓器容量(kVA)繼電器型號連接管內(nèi)徑(mm)冷卻方式動作流速整定值(ms)1000及以下QJ-5050自然或風(fēng)冷0.70.810007500QJ-5050自然或風(fēng)冷0.81.0750010 000QJ-8050自然或風(fēng)冷0.70.810 000以上QJ-80

46、50自然或風(fēng)冷0.81.0200 000以下QJ-8050強迫油循環(huán)1.01.2200 000及以上QJ-8050強迫油循環(huán)1.21.2500kV變壓器QJ-8050強迫油循環(huán)1.31.4有載調(diào)壓變壓器(分接開關(guān)用)QJ-25251.0注 此表來源DL/T 540-1994氣體繼電器檢驗規(guī)程。 (2)冷卻器全停保護。強迫油循環(huán)變壓器冷卻器全停動作于跳閘。經(jīng)溫度閉鎖時上層油溫整定為75，時間為20min；不經(jīng)溫度閉鎖時間整定60min。(3)壓力釋放。壓力釋放正常運行中投信號；新投或大修變壓器充電時投跳閘，充電結(jié)束后投信號。2.5其它保護(1)電流越限閉鎖調(diào)壓。閉鎖調(diào)壓定值按過負荷電流定值整定，

47、時間5s。(2)電流越限啟動輔助冷卻器。電流值一般整定為變壓器額定電流。線路電流、電壓保護裝置的整定計算3.1電流電壓保護裝置概述電流電壓保護裝置是反應(yīng)相間短路基本特征，并接于全電流、全電壓的相間短路保護裝置。整套保護裝置一般由瞬時段、定時段組成，構(gòu)成三段式保護階梯特性。三段式電流保護一般用于35kV及以下電壓等級的單電源出線上，對于雙電源輻射線可以加裝方向元件組成帶方向的各段保護。三段式保護的第、段為主保護段，第段為后備保護段。I段一般不帶時限，一般稱瞬時電流速斷，其動作時間是保護裝置固有動作時間；段帶較小的延時，一般稱延時電流速斷；段稱定時限過電流保護，帶較長延時。保護裝置第段，要求無時限

48、動作，保護區(qū)不小于線路全長的20，第、段靈敏度應(yīng)滿足規(guī)程規(guī)定。對于第段除作本線后備外，還應(yīng)作相鄰元件的遠后備。保護定值計算、靈敏度校驗及運行方式選擇，均采用實際可能的最大、最小(最不利)方式及一般故障類型，不考慮節(jié)假日等特殊方式及雙重的復(fù)雜故障類型；對于發(fā)電廠直饋線或接近電廠的帶較長時間的保護，整定計算時要考慮短路電流衰減。對于無時限動作或遠離電廠的保護，整定計算時不考慮短路電流衰減。3.2 瞬時電流速斷保護整定計算瞬時電流速斷保護(簡稱電流速斷)，在不同的線路上有不同的整定原則，敘述如按躲本線路末端母線故障整定。(1)當(dāng)本線路末端有多條出線或多臺變壓器時，按躲本線路末端母線故障的最大故障電流

49、整定，以保證相鄰下一級出線或變壓器故障時，不致越級動作。其公式計算為 (3-1)式中 Iop電流速斷一次定值，A；Ib線路所在電壓級基準電流，A；Krel可靠系數(shù)(電磁型保護取Krel=1.21.3，感應(yīng)型保護取Krel=1.51.6)； Z1.max保護裝置背后，系統(tǒng)最大方式下正序短路阻抗，以標么值表示；Z1本線路正序阻抗，以標么值表示。(2)按與變壓器速動保護配合整定。當(dāng)線路無其他出線，僅有變壓器時，如果變壓器速動保護(差動或電流速斷)有跳閘自保持、線路保護有自動重合閘裝置，則有條件增加該線路保護的速動保護區(qū)，并按與變壓器速動保護配合整定。這樣整定，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，可由其速動保護自

50、保持跳閘，而線路的電流速斷保護可能會出現(xiàn)非選擇性動作，但可由自動重合閘糾正其非選擇性，恢復(fù)對正常變壓器的供電。1)當(dāng)線路末端為一臺變壓器，其主保護為差動保護時，按與差動保護配合整定，即 (3-2)式中 Krel 可靠系數(shù)，取Krel=1.31.4；I(3)d.max變壓器中壓或低壓側(cè)最大三相短路電流，換算至線路保護所在電壓級。2)當(dāng)線路末端為一臺變壓器，其主保護為瞬時電流速斷時，按與瞬時電流速斷配合整定，即 (3-3)式中 Krel可靠系數(shù)，取KK=1.1；Iop被配合變壓器電流速斷保護定值。(3)按躲背后母線故障整定。對于雙電源聯(lián)絡(luò)線電流速斷，一般不希望帶方向，以避免出現(xiàn)方向元件電壓死區(qū)，但

51、背后故障不能誤動，故需躲開背后母線最大故障電流，即 (3-4)式中 Krel可靠系數(shù)，取Krel=1.21.3；Id.max背后母線故障，流經(jīng)保護的最大短路電流。3.3 瞬時電流閉鎖電壓速斷保護整定計算由分析可知，瞬時電流速斷保護裝置有時保護性能很差，保護區(qū)可能為零或很小，以至影響與相鄰線路保護的配合。此時，需改用瞬時電流閉鎖電壓速斷保護裝置以改善保護性能。整定計算原則：按躲本線路末端母線故障整定。當(dāng)本線路末端在多條線路或多臺變壓器時，為保證這些設(shè)備故障，線路保護不致越級動作，應(yīng)按躲開本線路末端母線故障整定。對于瞬時電流閉鎖電壓速斷保護中的電流元僻(一般起閉鎖作用)，按保證本線路末端故障有足夠

52、靈敏度整定；對于電壓元件(控制保護區(qū)，保證選擇性)，按躲本線路末端母線故障整定。整定公式如下電流元件定值 （3-5）電壓元件定值（3-6）以上二式中 線路末端故障最小兩相短路電流，A；線路末端故障保護安裝處母線最小殘壓標么值，當(dāng)計算點為近距離短路點時，尚應(yīng)取衰減后最低殘壓，以防短路電流衰減引起電壓降低而誤動；Ksen靈敏系數(shù)，取Ksen=1.5;Krel可靠系數(shù)，取Krel=1.3; ZL.min系統(tǒng)最小方式下，保護背后電源至保護安裝處母線短路阻抗，以標么值表示；ZL線路標么阻抗；Ib保護所在電壓級基準電流，A。電壓元件定值為標么值，乘以額定電壓即得有名值(以下同)。3.4 延時電流速斷保護整定計算延時電流速斷保護屬第段，應(yīng)保護全線，并與相鄰下一級線路(簡稱相鄰線)保護I段(配合有困難時與段)相配合。對段按主保護要求，其靈敏度應(yīng)滿足規(guī)定。根據(jù)其相鄰線保護的具體情況，整定計算原則如下。3.4.1 與相鄰線瞬時電流速斷保護配合整定一、定值計算當(dāng)相鄰線被配合段保護區(qū)末端故障時，該保護應(yīng)具有選擇性，其定值為 (3-7)式中Krel可靠系數(shù)，Krel=1.11.2：Kbr.max最大分支系數(shù)，Kbr.max= ；Iop。I相鄰線瞬時電流速斷定值，A。保護動作時間為 （3-8）式中tI相鄰線I段保護整定時間，對無時限電流速斷tI=0s;t時間級差