繼電保護及安全自動裝置的整定計算

第二章繼電保護及安全自動裝置的整定計算第一節(jié)概述一、整定計算的基本任務繼電保護及安全自動裝置（以下簡稱繼電保護）整定計算的基本任務，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。整定方案通過可按電力系統(tǒng)的電壓等級或設備來編制，還可按繼電保護的功能劃分成小的方案分別進行。例如，一個220KV電網(wǎng)的繼電保護整定方案，可分為相間距離保護方案、接地零序電流保護方案、重合閘方案、線路縱聯(lián)保護方案、主設備保護方案等。這些方案之間既有相對的獨立性，又有一定的配合關系。二、整定計算的步驟進行整定計算的步驟大致如下：（1）按電力系統(tǒng)接線圖，擬定繼電保護的配置選型。（2）按繼電保護功能分類擬定短路計算的運行方式，選擇短路類型，選擇分支系數(shù)的計算條件。（3）繪制電力系統(tǒng)阻抗圖，包括正序、負序、零序三個序網(wǎng)。合理地假設系統(tǒng)中某一地點短路，進行短路故障計算，錄取結果。（4）按同一功能的保護進行整定計算，如按距離保護或按零序電流保護分別進行的整定計算。（5）對整定結果分析比較，重復修改，以選出最佳方案。最后應歸納出存在的問題，并提出運行要求（包括對運行方式的要求及繼電保護運行改變的要求）。（6）畫出保護配置圖。（7）編寫整定方案說明（報告）書，除了應包括電力系統(tǒng)參數(shù)表、互感器型號及參數(shù)表、繼電保護類型及定值表外，一般還應包括以下內(nèi)容：1）方案編制時間、電力系統(tǒng)概況。2）電力系統(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。三、運行方式的選擇原則繼電保護整定計算用的運行方式，是在電力系統(tǒng)確定好遠行方式的基礎上在不影響繼電保護的保護效果的前提下，為提高繼電保護對運行方式變化的適應能力而進一步選擇的，特別是有些問題主要是由繼電保護方面考慮決定的。例如，確定變壓器中性點是否接地運行，當變比器絕緣性能沒有特殊規(guī)定時，則應以考慮改善零序電流保護性能來決定。整定計算用運行方式選擇合理與否。不僅影響繼電保護的保護效果，也會影響繼電保護配置和選型的正確性。確定運行方式變化的限度，就是確定最大和最小運行方式，它應以滿足常見運行方式為基礎、在不影響保護效果的前提下，適當加大變化范圍。其一般原則如下：（1）必須考慮搶修與故障兩種狀態(tài)的重疊出現(xiàn)，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)特殊方式的幾率較小，不能因此惡化了絕大部分時間的保護效果。必要時，可采取臨時的特殊措施加以解決。發(fā)電機、變壓器運行變化限度的選擇原則發(fā)電機、變壓器運行變化限度有如下選擇原則：（1）一個發(fā)電廠有兩臺機組時，一般應考慮全停方式，即一臺機組在檢修中另一臺機組又出現(xiàn)故障；當有三臺以上機組時，則應選擇其中兩臺容量較大機組同時停用的方式，對水力發(fā)電廠的機組，還應結合水庫運行特性選擇，如調峰、蓄能、用水調節(jié)發(fā)電等。（2）一個廠、站的母線上無論接有幾臺變壓器，一般應考慮其中容量最大的一臺停用。因變壓器運行可靠性較高，檢修與故障重選出現(xiàn)的幾率很小。但對于發(fā)電機變壓器組來說，則應服從于發(fā)電機的投停變化。中性點直接接地系統(tǒng)中變壓器中性點接地的選擇原則中性點直接接地系統(tǒng)中變壓器中性點接地的選擇原則是：（1）發(fā)電廠及變電所低壓側有電源的變壓器，中性點均應接地運行，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接于線路上的變壓器，以不接地運行為宜。當T按變壓器低壓側有電源時，則應采取防止工頻過電壓的措施。（4）為防止操作過壓，在操作時應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。線路運行變化限度的選擇線路運行變化限度的選擇有以下幾點：（1）一個廠、站母線上接有多條線路，一般應考慮一條線路檢測，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。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。對單側電源的輻射形網(wǎng)絡，流過保護的最大短路電流出現(xiàn)在最大運行方式下，即選擇所有機組、變壓器、線路全部投入運行的方式。而最小短路電流，則出現(xiàn)在最小運行方式下。對于雙側電源的網(wǎng)絡，一般（當取Z=Z時）與對側電源的運行變化無關，可按單側電源的方法選擇。12對于環(huán)狀網(wǎng)絡中的線路和。流過保護的最大短路電流應選開環(huán)運行方式，開環(huán)點應選在所整定保護線路的相鄰下一級線路上。而對于最小短路電流，則應選閉環(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。（2）零序電流保護。對于單側電源的輻射網(wǎng)路，流過保護的最大零序電流與最小零序電流，其選擇方法可參照（1）中所述。只是要注意變壓器接地點的變化。對于雙側電源的網(wǎng)路及環(huán)狀網(wǎng)路，同樣也參照（1）中所述。其重點也是考慮變壓器接地點的變化。選取流過保護最大負荷電流的方法按負荷電流整定的保護，需要考慮各種遠行方式變化時出現(xiàn)的最大負荷電流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)運行線路的減少，負荷轉移。（3）環(huán)狀網(wǎng)路的開環(huán)運行，負荷轉移。（4）對于雙側電源的線路，當一側電源突切除發(fā)電機，引起另一側負荷增加。四、整定配合的基本原則電力系統(tǒng)中的繼電保護是按斷路器配置裝設的，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，以達到選擇性的目的。這是繼電保護整定配合的總原則。在繼電保護整定計算時，應按該保護在電力系統(tǒng)運行全過程中均能正確工作來設定整定計算機的條件。舉例來說，對于相電流過流保護，其任務是切除短路故障，但它在電力系統(tǒng)運行中將會遇到各種運行狀態(tài)（包括短路、振蕩、負荷自起動、重合閘等），除了在其保護范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時應該動作外，在其他任何運行狀態(tài)下它都不應動作。因此，在進行相電流過流保護整定計算時，就必須考慮并滿足可能遇到的各種運行狀態(tài)。當保護裝置已經(jīng)具有防止某種運行狀態(tài)下誤動作的功能時，則整定計算就不再考慮該運行狀態(tài)下的整定條件?？傊?，歸納起來整定計算時應考慮的運行狀態(tài)有：（1）短路（三相短路、兩相短路、單相接地、兩相接地短路）及復故障。（2）斷線及非全相運行。（3）振蕩。（4）負荷電動機自起動。（5）變壓器勵磁涌流。（6）發(fā)電機失磁、失步。（7）重合閘及手動合閘，備用電源（設備）自動投入和。（8）不對稱、不平衡負荷。（9）保護的正、反方向短路。繼電保護的整定計算方法按保護構成原理分為兩種。第一種是以差動為基本原理的保護，包括發(fā)電機、變壓器、母線等差動保護，各種縱聯(lián)方式的線路保護，如高頻保護。它們在原理上具備了區(qū)分內(nèi)、外部故障的能力，保護范圍固定不變，而且它們的整定值與相鄰保護沒有配合關系，具有獨立性，整定計算也比較簡單。第二種階段式保護，它們的整定值要求與相鄰的上、下級保護之間有嚴格的配合關系，而它們的保護范圍又隨電力系統(tǒng)運行方式的改變而變化，所以階段式保護的整定計算是比較復雜的，整定結果的可選性也是比較多的。階段式保護的整定配合應注意以下幾方面：（1）相鄰上、下級保護之間的配合有三個要點：第一，在時間上應有配合，即上一級保護的整定時間應比與其相配合的下一級保護的整定時間大一個時間差At；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。對于電流保護，為了提高其保護的可靠性，對其中的某一段保護如果它的整定值已能與反方向相應保護段配合時，應該取消方向元件對該段保護的控制。一般不按保護的反方向進行配合并增大整定值的配合。（2）多段保護的整定應按保護段分段進行。第I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。其余的各段均應按上、下級保護的對應段進行整定配合。所謂對應段是指上一級保護的II段與下一級保護的I段相對應。同理類推其他保護段。當這樣整定的結果不能滿足靈敏度的要求時，可不按對應保護段整定配合，即上一級保護的II段與下一級保護的II段配合，或與III段配合。同理，其余各段保護亦按此方法進行，直至各段保護均整定完畢。應當提出，多段式保護的最后一段，還可以采用各級保護最后一段之間相配合的方法。這種方法的優(yōu)點是提高了保護的遠后備性能，缺點則是整定時間過長，甚至達到不可接受的程度。特別是在環(huán)網(wǎng)中還有循環(huán)配合無終止的弊病，以致無法取得整定結果。實際上，為了取得較好的整定方案，以上幾種整定配合方法總是交錯使用的，經(jīng)過分析比較后才能最后確定整定值。所以，這也是多段式保護整定比較復雜的原因之一。（3）一個保護與相鄰的幾個下一級保護整定配合或一種保護需按滿足幾個條件進行整定時，均應分別進行整定取得幾個整定值，然后在幾個整定值中選取最嚴重的數(shù)值為選定的整定值。具體來說，對反映故障量增大而動作的保護，應選取其中的最大值，對反映故障量減小而動作的保護，應選取其中的最小值。保護的動作時間則總是選取各條件中最長的時間為整定值。（4）多段式保護的整定，應以改善提高主保護性能為主，兼顧后備性。當主保護段保護效果比較好時，可以盡量提高后備保護的作用。（5）整個電網(wǎng)中階段式保護的整定方法。首先，對電網(wǎng)中所有線路的第一段保護進行整定計算；然后，再依次進行所有線路的第二段保護整定計算工，直至全網(wǎng)各段保護全部整定完畢。（6）具有相同功能的保護之間進行配合整定。例如相間保護與相間保護進行配合，接地保護與接地保護進行配合。在特殊情況下，若不同功能的保護同時反應了一種故障，這種情況應防止無選擇性的越級動作。舉例來說，在線路上發(fā)生了相間短路，相鄰上一級的零序電流保護某一段因不平衡電流過大而誤動作，此時可通過提高該段保護的整定值來加以防止。（7）判定電流保護是否使用元件的方法。主要有：1）在同一母線的兩側，取具有相同整定時間的保護段，比較其動作電流。對于動作電流小者，應使用方向元件；動作電流大者，不使用方向元件；若相比的兩個動作電流相等或相近（兩個動作電流相差不大于5%），則兩側的保護段均要使用方向元件。2）同一母線兩側的保護，若沒有相同的整定時間段時，則改為與對側中比本側低一個時間級差（沒有低一個時間級差的可選取低兩個時間級差的，余之類推）的保護段相比，兩者中動作電流小者使用方向元件，動作電流大者可不用方向元件。第二節(jié)35KV及以下中性點非直接接地電網(wǎng)中線路保護的配置與整定計算35KV（包括66KV）及以下中性點非直接接地電網(wǎng)線路的相間短路保護必須動作于斷路器跳閘，單相接地時，由于接地電流小，三相電壓仍能保持平衡，對用戶沒有很大影響。因此，單相接地保護一般動作于信號，但單相接地對人身和設備的安全產(chǎn)生危害時，就應動作于斷路器跳閘。一、相間短路的電流、電壓保護根據(jù)有關規(guī)程，相間短路保護應按下列原則配置：①保護的電流回路的電流互感器采用不完全星形接線，各線路保護用電流互感器均裝設在A、C兩相上，以保護在大多數(shù)兩點接地情況下只切除一個故障接地點；②采用遠后徊保護方式；③線路上發(fā)生短路時，如廠用電或重要用戶的母線電壓低于50%~60%的額定電壓時，應快速切除故障，以保證非故障部分的電動機能繼續(xù)運行。相間短路的電流電壓保護通常是三段式保護。第I段為無時限電流速斷保護或無時限電流閉鎖電壓速斷保護；第II段為帶時限電流速斷保護或帶時限電流閉鎖電壓速斷保護；第III段為過電流保護或低電壓閉鎖的過電流保護。但根據(jù)被保護線路在電網(wǎng)中的地位，在能滿足選擇性、靈敏性和速動性的前提下，也可只裝設I、III段，II、III或只裝設第III段保護。在進行保護設計時，需要注意的是：（1）對于帶電抗器的單側電源線路，如其斷路器不能切斷電抗器前是短路，則不應裝設電流速斷保護。此時，應由母線保護或其他保護切除電抗器前的故障。（2）鑒于目前中性點非直接接地電網(wǎng)線路多為饋線，雙側電源線路上多見于發(fā)電廠廠用電源線，線路長度較短，可裝設帶方向或不帶方向的電流速斷保護和過電流保護。如不能滿足選擇性、靈敏性或速動性要求時，可考慮采用短線路縱聯(lián)差動保護（整定見本節(jié)之三）整定計算一般包括動作值的整定，靈敏度校驗和動作時限的整定三部分。（一）無時限電流速斷保護的整定計算動作電流的整定原則（1）按躲本線路末端故障整定。為了保證外部短路時，無時限電流速斷保護不動作，其動作電流應躲過外部短路時的最大短路電流，即IIKI（2-1）式中I一本線路末端短路時最大短路電流；k.maxK—可靠系數(shù)，取1.2~1.3（2）按與相鄰變壓器保護配合整定。當相鄰元件為變壓器時，可以采取與變壓器保護配合的方式整定以擴大保護范圍。其中：1）當變壓器采用縱差保護時IIKI（2-2）式中I—變壓器低壓側母線短路路時，流過本線路的最大短路電流；k.maxK—可靠系數(shù)，取1.3~1.4rel2）當變壓器采用無時限電流速斷保護時IIKI（2-3）式中I—并列運行變壓器的電:流速斷定值；K—可靠系數(shù)，取1.1。須指出，當變壓器高壓側短路時，線路會被無選擇性切除，擴大了事故停電范圍，為此應采用自動重合閘加以補救。靈敏度校驗按本線路末端故障整定的電流速斷保護，靈敏度通常用保護范圍來衡量。根據(jù)保護區(qū)末端兩相短路時短路電流與動作電流相等可以得出最小保護范圍為；s2Iiopl=丄（逅E-Z）；s2Iiop(2-4a)z1I(2-4a)式中E—系統(tǒng)等效相電勢；sZ]—單位長度線路正序阻抗；Zs.max—系統(tǒng)最小運行方式時的等值阻抗。同理可得最大運行方式下三相短路時的最大保護范圍為1Elmaxmax2-4b)=丄(邑-Z.)zIIs-minz1lmaxmax2-4b)式中Zs.mln—系統(tǒng)最大運行方式時的等值阻抗。要求最小保護范圍不小于本線路全長的15%；最大保護范圍不小于本線路全長的50%。對第（2）種情況，靈敏度按下式計算為senIIIop>senIIIop>1.22-5)式中I—系統(tǒng)最小運行方式下，在被保護線路末端兩相短路時，流過保護的最小短路電流。動作時限的整定無時限電流速斷保護動作時間僅為保護固有動作時間，整定時限為0s。（二）無時限電流閉鎖電壓速斷保護的整定計算當無時限電流速斷保護的靈敏度不滿足要求時，可采用無時限電流閉鎖電壓速斷保護，以提高保護的靈敏度。該保護的測量元件由電流繼電器和電壓繼電器共同組成。它們的觸點構成“與”門邏輯關系，只有當兩個繼電器都動作時，才能作用于斷路器跳閘。保護的整定原則與無時限電流速斷保護一樣，躲開被保護線路外部故障。由于它采用了兩個測量元件，因此在外部短路時，只要有一個測量元件不動作，保護就能保證選擇性。保護的整定方法是保證在經(jīng)常運行方式時，有較大的保護范圍。因此，保護的動作電流為11=Jop（Zs+z!）（2-6）式中E—系統(tǒng)等效相電勢；sZ—系統(tǒng)正常運行方式下的等值阻抗；sz—線路單位長度的正序阻抗；l1—經(jīng)常運行方式下保護范圍長度，一般取0.8倍線路全長。1I0p就是系統(tǒng)經(jīng)常運行方式下，保護區(qū)末端三相短路時的短路電流。按保護范圍相等整定，此時低電壓元件也應剛好動作，所以它動作電壓為IIII二暑IIzlopop2-7)在被保護線路外部短路時，保護不會誤動作。在較經(jīng)常運行方式大的運行方式下，保護的選擇性由低電壓元件來保證；反之，由電流元件保證。三）帶時限電流速斷保護的整定計算為了保證選擇性，帶時限電流速斷保護的整定值必須與相鄰元件的保護配合，通常是與相鄰元件的無時限電流速斷保護配合。它的整定計算與電網(wǎng)的結構和相鄰元件的保護類型有關。動作電流的整定原則（1）相鄰線路裝有無時限電流速斷保護時IIIopop.IIIopop.n2-8)式中/爲一相鄰線路無時限電流速斷保護的動作電流；可靠系數(shù)，取1?1~1?2。（2）相鄰線路裝有無時限閉鎖電壓速斷保護時，保護動作電流的整

定必須與其電流元件和電壓元件的動作值都配合，并取大者為整定值。其中：1）與電流元件配合時，可按式（2-8）計算，但式中的Iop.n應改用相鄰線路無時限電流閉鎖電壓速斷保護電流元件的動作電流。2）與電壓元件配合時IiiIii=KIoprelk.max2-9)式中Ik.max—相鄰線路電壓元件最小保護區(qū)末端短路時，流經(jīng)被保護線路的最大短路電流；Kre—可靠系數(shù)，取1?1~1?2。靈敏度校驗帶時限電流速斷保護的靈敏度按下式計算2-10)K=-k.min>1.3?2-10)senXiiop式中Ik.min—被保護線路末端短路時，流經(jīng)保護最小短路電流。靈敏度不滿足要求時，可與相鄰線路第II段保護配合，即2-11)Iii=K2-11)relopop.n式中IoIpI.n—相鄰線路帶時限電流速斷保護的動作電流Krel—可靠系數(shù)，取1.1~1.2。動作時限的整定當與相鄰線路電流I段保護配合時，動作時限為加二tn+vt（2-12）式中tn—相鄰線路I段保護動作時限，按0s計;Vt—時限級差，一般取0.5s。當與相鄰線路電流II段保護配合時，動作時限為tiitii=tii+Vtn2-13)式中tni—相鄰線路ii段保護動作時限。（四）定時限過電流保護整定計算按躲過線路可能流過的最大負荷電流整定Iii

opIii

opKrelKssIloa.maxrelssloa.maxKres2-14)式中Loa.max—通過保護的最大負荷電流;Krei—可靠系數(shù)，取1?15~1.25；Kres—返回系數(shù)，取0.85；Kss—負荷自起動系數(shù)，取2~5。靈敏度校驗1）作近后備時

K—k.min>1.3~1.5sen児(2-15)式中Ik.min—被保護線路末端短路時，流過保護的最小短路電流。（2）作遠后備時（2-16）流過保護的最小短路電流。K二-Ma>1.2（2-16）流過保護的最小短路電流。op式中Ik.min—相鄰元件末端短路時，動作時限的鑒定原則按階梯原則整定，即tii=t+Vtopmax式中'max—相鄰元件過電流保護的最大延時。（五）低電壓閉鎖過電流保護的整定計算當采用過電流保護不能滿足靈敏度要求時，可采用低電壓閉鎖的過電流保護。其整定計算方法如下：電流元件動作電流的計算KrelIloaKrelIloa/ii=relloaopKres2-18)式中Ilo—過流保護的正常負荷電流;其他符號代表的意義與式（2-14）相同。電壓元件動作電壓的計算UiiopKUUiiopKUrelw.minKres沁0.7Un2-19)式中Uw.min—最小工作線電壓;U—額定線電壓;Krei—可靠系數(shù)，取0.9；心一返回系數(shù)，取1.15。電流元件的靈敏度校驗按式（2-15）和式（2-16）進行校驗。電壓元件的靈敏度校驗UIIIK=op—gU（2-20）sur.max式中Uw.max—被保護線路末端短路時，保護安裝處的最大剩余電壓。動作時間的整定動作時間的整定按階梯原則進行。上面所計算的各種保護的動作電流和動作電壓的一次數(shù)值，如果要求計算二次側動作值，可按下述兩式進行：

KI二次動作電流為KII=—c-°p/、k.opnTA（2-21）式中7Op—動作電流一次值；K—電流互感器的接線系數(shù)，采用星形接線時，取1;采用三角形接線時，取石；n—電流互感器變比。TA二次動作電壓為UU^=opk.opnTV（2-22）式中Uop—動作電壓的一次值；n—電壓互感器變比。TV此外，對于經(jīng)常出現(xiàn)過負荷的電纜線路或電纜與架空線的混合線路應裝設過負荷保護。其動作電流按下式計算I=Kre]nk-op~Kn（2-23）resTA式中Kre—可靠系數(shù)，取1.05；Ke,—返回系數(shù)，取0.85；In—電纜線路的額定電流。過負荷保護一般以長延時動作于信號。鑒于中性點非直接接地電網(wǎng)中環(huán)形網(wǎng)絡、并列運行平行線路的情況較少出現(xiàn)，本書不再介紹相關保護的配置與整定。二、單相接地零序電流保護中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，由于接地電流小，一般只在發(fā)電廠和變電所的母線上裝設單相接地監(jiān)視裝置。監(jiān)視裝置反應零序電壓，動作于信號。對有條件安裝零序電流互感器的線路，如電纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線路，當單相接地電流能滿足保護的選擇性和靈敏性要求時，應裝設動作于信號的零序電流保護或零序功率方向保護；如不能安裝零序電流互感器（如架空線），而單相接地保護能夠躲過電流回路中不平衡電流的影響，例如單相接地電流較大，或保護反應接地電流的暫態(tài)值等，也可將保護裝置接于三相電流互感器構成的零序回路中。對于中性點經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)，根據(jù)其短路時零序電流特點，無法利用零序電流保護或零序功率方向保護判別出故障線路，因此這種情況下接地保護可考慮采用絕緣監(jiān)視或利用單相接地時產(chǎn)生的高次諧波（以五次諧波為主）及過渡過程等特點構成的保護方式等。三、短線路縱聯(lián)差動保護3~4km及以下的短線路（包括110kv及以上電壓等級），無論是采用電流、電壓保護還是采用距離保護，常常都不能滿足選擇性、靈敏性和速動性

的要求。在這種線路上經(jīng)常需要采用縱聯(lián)差動保護（導引線縱聯(lián)差動）以適應系統(tǒng)運行的需要。此外，發(fā)電廠廠用電源線（包括帶電抗器的電源線），一般距離較短，也宜裝設縱聯(lián)差動保護。該保護的整定計算如下：動作電流的計算縱差動保護的動作電流（二次值），按下述兩條件整定，并取其中較大者作為整定值。2-24)（1）2-24):=KlIbk.oprelunb.max式中Kt—可靠系數(shù)，取1.2~1.3；Iunb.max—外部短路時流經(jīng)保護的最大不平衡電流。其中：①保護沒有裝速飽和電流變換器時，Ln.max=KTAKaperKstIk.max'"tA②保護裝有速飽和電流變換器時，'unb.max=KTAKst^k.max/"TA，其中KTA為電流互感器的誤差，取0.1；Kst為電流互感器的同型系數(shù)，取0.5；Kape為考慮非周期分量影響的系數(shù)，取2~3；'km為最大外部短路電流值；"tA為電流互感器變比。（2）按躲被保護線路最大負荷電流整定。當縱差動保護的二次回路斷線時，保護將流過負荷電流的二次值。因此保護還須考慮按躲最大負荷電流整定，即'k.op-Kre/1oa.max，"tA（2-25）式中Iloa.max—被保護線路的最大負荷電流值；—可靠系數(shù)，取1?2~1.3。2.閉鎖（起動）元件的整定不同縱聯(lián)差動保護裝置所用的閉鎖（起動）元件不同，如負序電壓元件、低電壓元件、相電流元件、零序電流元件等。（1）負序電壓閉鎖（起動）元件的整定。按保證線路末端發(fā)生不對稱故障有靈敏度整定，動作電壓（二次值）為Uk.stk.Uk.stk.stUk.mink.minnKTVsen2-26)式中Uk.min—被保護線路末端不對稱短路故障時的最小負序電壓;匚一靈敏系數(shù)，不低于2；nTV—電壓互感器變比。（2）低電壓閉鎖（起動）元件的整定。按最低運行電壓整定，參見式（2-19）和式（2-22），并驗算被保護線路末端三相短路時的靈敏系數(shù)為sen2-27)k.sen2-27)nUTVK.St式中Uk.min—被保護線路末端三相短路故障時保護安裝處母線最小線電壓；UKst—低電壓閉鎖（起動）元件的整定值。3）相電流閉鎖（起動）元件的整定。按大于被保護線路的最大負荷電流整定，見式（2-14），并驗算線路末端兩相短路時的靈敏系數(shù)為senk.minsenk.minnITAk.st2-28)式中Ik.min—被保護線路末端兩相短路故障時的最小電流;Ik.st—相電流閉鎖（起動）元件的整定值（二次值）；k.stnTA—電流互感器變比。4）零序電流閉鎖（起動）元件的整定。按在線路末端發(fā)生單相及兩相接地故障時有靈敏度整定，動作電流（二次值）為k.mink.stnKTAk.stnKTAsen2-29)式中L.min—被保護線路末端兩相接地短路及單相接地故障時的最小零序電流；K—靈敏系數(shù)，不小于2。sen3.靈敏度校驗縱差動保護的靈敏度按下式進行校驗，即senk.minIsenk.minITAk.op>22-30)式中Ik.min—被保護線路內(nèi)部短路時，流經(jīng)保護的最小短路電流二次值。第三節(jié)110~220KV中性點直接接地電網(wǎng)線路保護的配置與整定計算在110~220KV中性點直接接地電網(wǎng)，線路的相間短路及單相接地短路保護均應動作于斷路器跳閘。在下列情況下，應裝設一套全線速動保護：①根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求有必要時;②線路發(fā)生三相短路，如使發(fā)電廠廠用母線電壓低于允許值（一般為70%額定電壓），且其他保護不能無時限和有選擇地切除短路時；③如電力網(wǎng)的某些主要線路采用全線速動保護后，不僅改善本線路保護性能，而且能夠改善整個電網(wǎng)保護的性能時。對220KV線路，符合下列條件之一時，可裝設二套全線速動保護：①根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求；②復雜網(wǎng)絡中，后備保護整定配合有困難時。對于需要裝設全線速動保護的電纜短線及架空短線路，可采用導引線保護或光纖通道的縱聯(lián)保護作為主保護，另裝設多段式電流電壓保護或距離保護作為后備保護。110KV線路的后備保護宜采用遠后備方式。220KV線路宜采用近后備方式但某些線路，如能實現(xiàn)遠后備，則宜采用遠后備，或同時采用遠、近結合的后備方式。110~220KV線路保護可按下列原則配置：反應接地短路的保護配置：對220KV線路，當接地電阻不大于100Q時，保護應能可靠地、有選擇地切除故障。如已滿足裝設一套或二套全線速動保護的條件，則除裝設全線速動保護外，還應裝設接地后備保護，宜裝設階段式或反時限零序電流保護；也可采用接地距離保護，并輔之以階段式或反時限零序電流保護。對110KV線路，如不需要裝設全線速動，則宜裝設階段式或反時限零序電流保護作為接地短路的主保護及后備保護；也可采用接地距離保護作為主保護及后備保護，并輔之以階段式或反時限零序電流保護。對于平行線路的接地短路宜裝設零序電流橫聯(lián)差動保護作為主保護；裝設接于每一回線路的帶方向或不帶方向的多段式零序電流保護作為后備保護，當作遠后備保護時，可接兩線路零序電流之和，以提高靈敏度。反應相間短路的保護配置對于110~220KV線路，特別是220KV線路，首先要考慮是否裝設全線速動保護。如裝設全線速動保護，則除此之外，還要裝設相間短路后備保護（如相間距離保護）和輔助保護（如電流速斷保護）。對單側電源單回線路，如不裝設全線速動保護，可裝設三相多段式電流電壓保護作為本線路的主保護及后備保護，如不能滿足靈敏性及速動性的要求時，則應裝設相間距離保護作為本線路的主保護及后備保護。對雙側電源單回線路，如不裝設全線速動保護，應裝設相間距離保護作為本線路的主保護及后備保護。正常運行方式下，保護安裝處短路，電流速斷保護的靈敏系數(shù)在1.2以上時，可裝設電流速斷保護作為輔助保護。對于平行線路的相間短路，一般可裝設橫聯(lián)差動保護或電流平衡保護作主保護。當靈敏度和速動性不能滿足要求時，應在每一回線路上裝設縱聯(lián)保護作主保護。裝設帶方向或不帶方向元件的多段式電流保護作后備保護，并作為單回線運行時的主保護和后備保護。當采用近后備方式時，后備保護分別接于每一回線路上；當采用遠后備方式時，則應接入雙回線路的和電流。本節(jié)介紹線路縱聯(lián)保護、相間距離保護、接地距離保護和零序電流保護的整定計算方法。一、線路縱聯(lián)保護當線路故障時，靠保護單側的電氣量變化，作為保護裝置的動作判據(jù)，難以達到全線瞬時切除故障的要求。為實現(xiàn)全線短路故障時均能快速切除，必須將線路兩側電氣量作為保護的測量信息，通過信息交換，對區(qū)內(nèi)、外故障位置進行判斷，從而實現(xiàn)全線速動保護。（1）基本原理通常有如下三種：1）電流差動原理。規(guī)定電流的方向由母線流向線路為正，外部故障時線路兩側電流相量和為零，內(nèi)部故障時線路兩側電流之相量和為故障點的短路電流，保護根據(jù)這一特征而動作。2）電流相差原理。規(guī)定電流的方向由母線流向線路為正，外部故障時線

路兩側電流相位差為180°，而當內(nèi)部發(fā)生短路時，如不計其他影響因素時，有兩側電流相位差為0°。因此，當兩側電流相位相同時，說明線路內(nèi)部發(fā)生短路。3）方向比較原理。外部短路時，線路兩側方向元件的測量結果一為正方向，一為反方向。內(nèi)部短路時，線路兩側方向元件的測量結果一致。從而比較線路兩側方向元件測量結果，可正確區(qū)分區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障。（2）信息交換通道的工作方式有：1）利用工頻通道，即利用專設的電纜線（稱導引線）傳送故障信息。2）利用光纖通道將一側測量信息傳送到另一側。3）利用高頻通道傳送測量信息，高頻通道有微波通道和電力線載波通道一般稱利用導引線組成的線路縱聯(lián)保護為縱聯(lián)差動保護；稱利用高頻通道組成的線路縱聯(lián)保護為高頻保護；稱利用光纖通道組成的線路縱聯(lián)保護為光纖差動保護。隨著超高壓、大電網(wǎng)的發(fā)展，線路縱聯(lián)保護在電網(wǎng)中占有重要地位，由于系統(tǒng)穩(wěn)定要求及繼電保護配合需要，縱聯(lián)保護往往用來作為線路主保護?？v聯(lián)差動保護、光纖差動保護適用于聯(lián)絡線及短線路；高頻保護適用于長線路。其中，縱聯(lián)差動保護的整定計算方法見第二節(jié)。（一）高頻保護的整定計算方向高頻保護的整定計算方向高頻保護主要起動元件及方向元件組成，有的將起動元件和方向元件接全電壓和全電流，也有的接相序電壓和相序電流，還有將起動元件與方向元件兩功能綜合在一起，選用阻抗繼電器來完成。（1）高定值起動元件整定。反映各種短路故障的高定值起動元件，按被保護線路末端發(fā)生故障有靈敏度整定，靈敏系數(shù)大于2。如采用負序電流起動元件，則起動電流值為I—k.mink八KXI）式中Ik.min—被保護線路末端不對稱短路故障時的最小負序電流；Ksen—靈敏系數(shù)，不低于2；nTa—電流互感器變比。如采用零序電流起動元件，整定公式參見式（2-29）。如采用負序電壓起動元件，整定公司參見式（2-26）。(2-32)（2）低定值起動元件的整定。低定值起動元件按躲過最大負荷電流下的不平衡電流整定為(2-32)maxI—KI

k.strelunb.max式中Krel—可靠系數(shù)，取1.2~1.3；lunb.max—不平衡電流，如未給定，可取g.max-0.02^loa.maJ%其中Iloa.max為最大負荷電流。并保護在被保護線路末端故障時有足夠的靈敏度，靈敏系數(shù)大于4.參見式

（2-30）。（3）方向元件的整定。按被保護線路末端發(fā)生金屬性故障時應有足夠的靈敏度，靈敏系數(shù)大于3。若采用方向阻抗元件作為方向判別元件，靈敏系數(shù)大于對于負序和零序功率方向元件，當線路較短時，也可不作校驗。惟有長線路的大電源側，當線路末端發(fā)生故障時，保護所在母線的負序或零序電壓很低，這時需校驗功率方向繼電器的靈敏度，即Ksen及KsenU3Ksen及Ksen0.min0.min(2-33)P(2-33)0.min式中U2.min式中U2.minI2.min—線路末端發(fā)生不對稱短路時，保護安裝處的最低負序電壓、電流；U0.min、3I0.min—線路末端發(fā)生接地短路時，保護安裝處的最小零序電壓、3倍零序電流；P2.min、P0.min—負序或零序功率方向繼電器的動作功率，見產(chǎn)品說明書，應折算到一次側代入。對于高頻閉鎖距離，高頻閉鎖方向保護，要求：①起動發(fā)信元件按本線路末端故障有足夠靈敏度整定，并與本側停信元件相配合；②停信元件按被保護線路末端發(fā)生金屬性故障有靈敏度整定，靈敏系數(shù)大于1.5~2。其整定公式可參考式（2-26）、式（2-29）、式（2-31）和式（2-32）等。高頻相差保護整定計算（1）反映不對稱故障的起動元件的整定。國產(chǎn)高頻相差保護的起動元件分為高定值（不靈敏）起動元件和低定值（靈敏）起動元件，當高定值起動元件中采用負序電流I2時，其整定值按下兩條件考慮，并選用其中較大者。1）躲開最大負荷狀態(tài)下的不平衡電流，見式（2-32）,Kei取2.5。2）躲開線路一側充電，由于斷路器三相不同時合閘出現(xiàn)的負序電容電流穩(wěn)態(tài)值為I—rel2,chk.stnTA（2—34）式中Krel—可靠系數(shù)，取2。12.ch—線路充電時，負序電容電流穩(wěn)態(tài)值，如設計時未給定，可參閱參考文獻［12］；nTA—電流互感器變比。高、低定值元件的配合比取1.6~2。高定值元件的靈敏度為式中12.min—被保護線路末端不對稱短路時流過保護安裝處的最小負序電流。Ksen2.min->Ksen2.min->2Ink.stTA(2-35)當起動元件只采用負序電流12不能保證靈敏度要求時，可以采用12+KI0元件作為起動元件，這時高定值元件的動作值可粗略地按躲過線路充電時可能

出現(xiàn)的負序和三倍零序電容電流之和整定為I二U1綱+3I0ch）k.stnTA（2—36）式中Kt—可靠系數(shù)，取1.7~2；I.0ch—線路充電時流過保護的零序電容電流穩(wěn)態(tài)值，如設計時未給定，可參閱參考文獻［12］；其余各參數(shù)定義見式（2—34）。（2）反映對稱故障的起動元件的整定。如采用相電流元件作為三相短路的起動元件，低定值的相電流元件應按躲過線路最大負荷電流整定KIk.st(2—37)re廠k.st(2—37)nTA式中K式中Krel—可靠系數(shù)，不低于1.5；Iloa.max—線路上最大負荷電流。高定值元件相電流起動元件按低定值起動元件的1.6~2倍整定，同時高定值相電流元件的靈敏度為K二k.min>2/、senIk.Pt~（2-38）式中Ik.min—被保護線路末端三相短路時，流入保護的最小短路電流。如用阻抗元件作為起動元件，阻抗元件的動作阻抗應按躲最小負荷阻抗整定，即Zk.st二KAa.min（2一39）式中Krei—可靠系數(shù)，不大于0.7；Zloa.min—最小負荷阻抗，應折算到二次側代入。阻抗元件靈敏度要保證被保護線路末端發(fā)生三相短路故障時靈敏系數(shù)大于1.5即ZKsen(2-40)k.st>15右Ksen(2-40)1式中Z1—被保護線路阻抗，應折算到二次側代入。（3）12+KI0操作濾過器K值的選擇、閉鎖角的選擇12+KI0操作濾過器K值,般選K=6，線路兩側的相差動保護應取相同的K值，K值與兩側電流互感器變比是否相同無關。閉鎖角一般可整定為60°~80°。必須指出，為保證線路兩側相差動保護起動元件靈敏度的配合，兩側應采用原理相同的起動元件和選取相同的一次動作電流。（二）光纖差動保護的整定計算光纖差動保護與縱聯(lián)差動保護及高頻保護的不同點在于利用光纖通道傳遞信息，光纖通信技術的發(fā)展使得光纖差動保護優(yōu)于高頻保護，但光纖設備的造價較高，目前多用于220KV電網(wǎng)聯(lián)絡線，220KV饋供短線路。一些新型的保護形式如利用光纖通道模式的分相電流差動保護正在被推廣應用。光纖差動保護具體整定方式或參照高頻閉鎖方向及高頻閉鎖相差，或參照保護裝置說明書及對于新型裝置整定計算的相關規(guī)程。二、距離保護（一）概述距離保護是以反映從故障點到保護安裝處之間阻抗（距離）的阻抗繼電器為主要元件（測量元件），動作時間具有階梯特性的保護裝置。距離保護一般裝設三段，必要時也可采用四段。其中第I段可以保護全線路的80%~85%,其動作時間為保護裝置的固有動作時間的動作時間，第II段按階梯特性與相鄰保護相配合，動作時間一般為0.5~1S通常能夠靈敏而較快速地切除全線路范圍內(nèi)的故障。由1、11構成線路的主要保護。第III（W）段，其動作時間般在2S以上，作為后備保護段。距離保護包括起動元件、阻抗測量元件、振蕩閉鎖元件、斷線閉鎖元件、瞬時測定元件、時間元件及邏輯元件等一些組成元件（或功能模塊），距離保護的核心元件是阻抗測量元件，不同特性的阻抗測量元件其整定配合方法不完全相同，因此對距離保護進行整定計算之前應參閱采用保護裝置說明書，了解其主要性能及其參數(shù)范圍。要注意如下兩點：（1）了解所選用保護的下述特點：1）保護段數(shù)，各保護段的參數(shù)及定值整定范圍。2）保護裝置的起動方式（如低阻抗、電流、電壓、負序電流、零序電流、負序電流增量、零序電流增量等），各起動方式下起動值的整定范圍。3）采用阻抗測量元件的特性及參數(shù)：如全阻抗、方向阻抗，有否偏移特性、多相補償阻抗特性等；阻抗整定值的參數(shù)及范圍，阻抗角整定范圍，阻抗元件的接線方式，精確工作電流的允許值等。4）振蕩閉鎖元件的構成情況：起動方式、定值范圍所閉鎖保護段數(shù)等。5）斷線閉鎖構成方式，整定參數(shù)及定值范圍。6）重合閘后加速方式及加速哪幾段。7）是否設有瞬時測定功能，了解其使用方式。8）保護裝置上的有關連接端子及其要求。9）其他注意事項，如電流互感器、電壓互感器的使用變比、裝設位置等。（2）給出必須整定值項目及提出注意事項。距離保護定值的整定計算工作，主要包括：1）各保護段的整定阻抗、保護動作時間、最大靈敏角、精確工作電流的要求值以及各保護段的靈敏度。2）振蕩閉鎖元件的整定值（起動值）、整組復歸時間及復歸方式和要求所閉鎖的保護段。3）斷線閉鎖元件的整定值及有關要求。4）重合閘后加速方式及加速的保護段。5）指明是否用瞬時測定功能。

6）有關連接端子或跨線的連接方式。7）其他必要的說明事項。如對系統(tǒng)的運行方式有哪些要求及限制；運行中應注意的事項等。（二）相間距離保護的整定計算相間距離I段的整定計算：動作阻抗按下述情況計算：（1）按躲本線路末端故障整定為2二KrelZLD式中—可靠系數(shù)，一般取0.8~0.85；Z1—本線路的正序阻抗。（2）對單回線路末端有變壓器的情況，按保護范圍不伸出變壓器整定，即化t=Krel（ZL+孕（2-42）式中—可靠系數(shù)，一般取0.7；Z]—本線路的正序阻抗；ZT—變壓器的等值正序阻抗。相間距離II段的整定計算動作阻抗按如下條件計算，一般選其中最小者為整定值。(2-43)（1）與相鄰線路距離保護第I段的動作阻抗相配合，即(2-43)Zii=KZK'K.ZIsetre^L+relb-minset.n式中Kt—可靠系數(shù)，一般取O.8~0.85；Z]一本線路的正序阻抗；K'rel—可靠系數(shù)，一般取0.8；Kbmin—最小分支系數(shù)，為相鄰線路距離保護第I段保護范圍末端短路時，流過相鄰線路的短路電流與流過被保護線路的短路電流實際可能的最小比值。當有多條相鄰線路時，按式（2-43）進行配合時，應取其中的最小者為整定值；ZIetn—相鄰線路距離保護的第I段動作阻抗。（2）對單回線路末端有變壓器的情況，按躲變壓器低壓側故障整定二KrelZL+K'relKb.minZT（2-44）式中Krel—可靠系數(shù)，一般取O.8~0.85；K'炮一可靠系數(shù)，一般取0?7；Kb.mm—變壓器低壓側母線故障時，實際可能的最小分支系數(shù)；ZT—變壓器的等值正序阻抗。（3）按滿足本線路末端發(fā)生故障有靈敏度整定二KsenZL（2-45）式中化“一靈敏系數(shù)，一般取1?3~1.5。

在整定計算中還有下列情況：（1）如果按上述條件計算后，選取的整定阻抗ZsIeIt不能滿足靈敏度系數(shù)要求時，在允許增加動作時限的條件下，可考慮與相鄰線路距離保護第II段配合ZlIt二KN+K'reKminZ；（2-46）setset.n式中先一相鄰線路距離保護第II段的動作阻抗；Kb.min—相鄰線路末端母線短路時，實際可能的最小分支系數(shù)；其余系數(shù)取值同式（2-43）。（2）當相鄰線路沒有裝設距離保護，而裝設電流保護或電流電壓聯(lián)鎖保護時，應先求出電流電壓保護的最小保護范圍，再與之配合。此類情況目前已不多見，畢業(yè)設計時可不再考慮。第III段保護的靈敏系數(shù)為KsenZKsenZii(2-47)第ii段保護的動作時限，當與相鄰線路保護第I段配合時，巳弐V；當與相鄰線路保護第II段配合時，巴=%.max+^。其中化nmax為相鄰線路保護第I段的最大動作時限。相間距離III段的整定計算動作阻抗按如下條件計算，一般選其中最小者為整定值。（1）與相鄰線路距離保護第II段配合為(2-48)Ziii二KZK'KZ〃setrelL+relb.minset.n式中Krel—可靠系數(shù)，一般取0.8~0.85；(2-48)K'rei—可靠系數(shù)，一般取值不大于0.8；Kb.min—最小分支系數(shù)；先"—相鄰線路距離保護第I段整定值。（2）與相鄰線路距離保護第III段配合為(2-49)Ziii二KZK'KZiiisetrelL+relb.minset.n式中先n—相鄰線路距離保護第I段整定值；系數(shù)取值同式（2-48）(2-49)（3）與相鄰變壓器過電流保護配合為(2-50)Ziii=K（K.^.min-Z）

set沁bmm^CB(2-50)式中EBmin—距離保護安裝處背側最低等值相間電勢；Kre—可靠系數(shù)，一般取0.8~0.85；Iop.n—相鄰變壓器過電流保護定值；ZB—背側等值阻抗。(2-51)Ziii二KZ,setrell式中Krel—可靠系數(shù)，一般取0.7;(2-51)Zloa.min—系統(tǒng)最不利頻率下事故過負荷時最小負荷阻抗。第III段保護的動作時限，應比被配合保護的動作時限大一個時間級差Vt；Vtu0.5s。接地距離保護的整定計算1.接地距離I段的整定計算按可靠躲過本線路末端接地故障整定，同式(2-41)。接地距離II段的整定計算動作阻抗按如下條件計算，一般選其中最小者為整定值。(1)與相鄰線路接地距離I段配合為=KreA+K'reAb.ming(2-52)式中九、K'rei—可靠系數(shù)，一般取0.7~0.8，取值可不相同；ZL一本線路正序阻抗；ZSet.n—相鄰線路距離保護的第I段動作阻抗；Kbmin—最小分支系數(shù)，取正序分支系數(shù)與零序分支系數(shù)中的最小值。(2)對單回線路末端有變壓器的情況：按躲變壓器小電流接地系統(tǒng)側母線三相短路整定同式(2-44)，式中KrelK'rei一般取0.7~0.8。按躲變壓器其他側(大接地電流系統(tǒng))母線接地故障整定又分為Zii=K3U+U=KE+2U2+U0setrel11+12+10+K310rel211+(1+3K)10(2-53a)按兩相接地故障整定為ZIIsetKQ2Ui+ou2+ZIIset(2-53b)relQ211+QI2+10+K310(2-53b)以上兩式中Krel—可靠系數(shù)，一般取0.7~0.8；—j120—1+巨Q2二e-j12