電力系統(tǒng)繼電保護整定計算基礎(chǔ)

第一章繼電保護整定計算的基礎(chǔ)知識第一節(jié) 繼電保護整定計算的目的和任務(wù)電力系統(tǒng)一時一刻也不能離開繼電保護，沒有繼電保護的電力系統(tǒng)是不能運行的。繼電保護工作類別多種多樣，諸如設(shè)計、制造、調(diào)試、安裝、運行等等。繼電保護整定計算是其中的一項重要工作。不同的部門其整定計算的目的是不同的。電力生產(chǎn)的運行部門，例如電力系統(tǒng)的各級調(diào)度部門，其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)的參數(shù)和運行要求，通過計算分析給出所需的各項整定值，使全系統(tǒng)中各種繼電保護有機的協(xié)調(diào)的布署，在故障時能夠協(xié)調(diào)工作，使停電面積最小，損失最小。電力工程的設(shè)計部門，其整定計算的目的是按照所設(shè)計的電力系統(tǒng)進行計算分析，選擇和論證繼電保護的配置及裝置選型的正確性，并最后確定其技術(shù)規(guī)范，正確圓滿地完成設(shè)計任務(wù)。繼電保護整定計算的基本任務(wù)，就是要對各種繼電保護裝置給出整定值；而對電力系統(tǒng)中的全部繼電保護來說，則需編制一個整定方案。整定方案通?？砂措娏ο到y(tǒng)的電壓等級或設(shè)備來編制，并且還可按繼電保護的功能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、高頻保護方案、設(shè)備元件保護方案等。這些方案之間既有相對的獨立性，又有一定的配合關(guān)系。各種繼電保護適應(yīng)電力系統(tǒng)運行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。隨著電力系統(tǒng)運行情況的變化（包括基本建設(shè)發(fā)展和運行方式變化），當(dāng)其超出預(yù)定的適應(yīng)范圍時，就需要對全部或部分繼電保護重新進行整定，以滿足新的運行需要。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，并不僅僅著眼于某一套繼電保護的保護效果。有時以降低某一個保護裝置的保護效果來改善整體保護的保護效果，也是可取的。一個整定方案由于整定配合的方法不同，會有不同的保護效果。因此，如何獲得一個最佳的整定方案，將是從事繼電保護整定計算工作的工程技術(shù)人員的研究課題，這是個整定技巧問題。經(jīng)過不斷實踐，若能比較熟練地運用各種整定原則和熟知所保護的電力系統(tǒng)運行特征時，就能作出比較滿意的整定方案。電力系統(tǒng)保護配置方案的選擇應(yīng)該由簡單到復(fù)雜，當(dāng)簡單保護原理不能滿足系統(tǒng)要求時才選擇較復(fù)雜的保護原理。例如，零序電流保護是一種原理簡單、性能良好的接地保護裝置，但當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜（例如環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)多、雙回路線多、短線路多、有零序互感的線路多等等、運行方式變化又很大時，零序電流保護的靈敏度將變得很低，動作時間將很長，保護效果大為降低。又如距離保護裝置較電流保護裝置性能優(yōu)異，適應(yīng)運行方式變化的能力較強。但用于短線路（一般約為5?10km），距離保護也難以使用，這時就需要重新進行繼電保護的配置和選型。當(dāng)繼電保護的配置和選型均難以滿足電力系統(tǒng)的特殊需要時，必須考慮暫時改變電力系統(tǒng)的要求或采取某些臨時措施加以解決?？傊?，繼電保護整定計算既有技巧問題，又有繼電保護的配置與選型問題，還有電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行問題。因此，整定計算方法要對這些問題綜合、辯證、統(tǒng)一的考慮。得出最佳的方案。整定計算的具體任務(wù)如下：（1） 繪制電力系統(tǒng)接線圖如圖1-1；（2） 繪制電力系統(tǒng)阻抗圖，包括正序、負(fù)序、零序三個序網(wǎng)等效圖；（3） 建立電力系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)表，如表1-1、1-2、1-3、1-4所示；（4） 建立電流、電壓互感器參數(shù)表如1-5、1-6所示；（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。（6） 電力系統(tǒng)各點短路計算結(jié)果列表如表1-7所示；（7） 建立各種繼電保護整定計算表如表1-8所示；繼電保護整定計算的基礎(chǔ)知識（8） 按繼電保護功能分類，分別繪制出整定值圖如圖1-2所示;（9） 編寫整定方案報告書，著重說明整定的原則、整定結(jié)果評價、存在的問題及采取的對策等。MNP圖MNP圖1-1電力系統(tǒng)接線圖表1-1發(fā)電（調(diào)相）機參數(shù)表（舉例）廠、站名稱機號額定容量666.7MVA， 600MW型式功率因素 0.9（滯后） 制造廠 投產(chǎn)日期靜子額定電壓20kV轉(zhuǎn)子額定電壓額定電流19kA額定電流接線型式電極對數(shù)冷卻方式勵磁方式冷卻方式強勵倍數(shù)次暫態(tài)電抗x；d20.4%轉(zhuǎn)動慣量Jyua暫態(tài)電抗七d轉(zhuǎn)動慣量Jf同步電抗xd調(diào)整勵磁方式負(fù)序電抗x2時間常數(shù)Tc^a零序電抗x0時間常數(shù)Td時間常數(shù)T'd備注計算采用值標(biāo)么值（基準(zhǔn)容量=1000MVA，基準(zhǔn)電壓=額定電壓）有名值（基準(zhǔn)電壓）x'd^=（x；/100）?0.9?（1000/600）=0.204-0.9-（1000/600）=0.306記錄計算年月日表1-2變壓器參數(shù)表（舉例）變電站名稱變比投產(chǎn)日期容量120/120/6MVA容量比相數(shù)3電壓比（220±8?1.25%）/121/10.5KV接線YNyn0d11電流314.9/572.58/3299.1A調(diào)壓方式型式SFPSZ10-/220制造廠冷卻方式ODAF短路電壓（高）短路電壓（高中）13.9%低壓開路短路電壓（中）短路電壓（高低）22.0%中壓開路短路電壓（低）短路電壓（中低）7.64%高壓開路鐵損銅損（高中）空載電流銅損（高低）鐵芯結(jié)構(gòu)特點銅損（匚戶低）中性點接地要求備注計算采用值標(biāo)么值：（基準(zhǔn)容量=1000MVA,基準(zhǔn)電壓=本側(cè)電壓）有名值（基準(zhǔn)電壓）高壓電抗X xX1*（高）=1.215, 0*（高）=1.1799中壓電--抗X1*（中）=-0.0567,X0*（中）=-0.0499低壓電抗X1*（低）=0.6933,X0*（低）=0.6948記錄 計算 年月日表1-3輸電線路參數(shù)表（舉例）線路名稱長度148.335kM安全電流運行電壓500kV投產(chǎn)日期原始數(shù)據(jù)及計算

分段情況導(dǎo)線型號、長度4xLGJ-400/35（單回線）地線型號、長度導(dǎo)線、地線排列方式總桿F號、順序?qū)Ь€單位長度阻抗正序r0.0203Q/kMx0.275^/kMc0.0138|iF/kMz40.8Q零序r0。191Q/kMx0。818Q/kMc2。04|iF/kMz124.7Q部分長度阻抗正序RXZ零序RXZ全長阻抗R1 3.01QX] j40.7Q Ro28.33QXo1121.34Q與相鄰線路平行情況及零序互感抗實測數(shù)據(jù)正序零序計算采用值標(biāo)么值（基準(zhǔn)容量=1000MVA，基準(zhǔn)電壓=525KV，基準(zhǔn)阻抗=275.626Q）有名值（基準(zhǔn)電壓）正序0.011+j0.148零序0.103+j0.44備注記錄 計算 年月日表1-4電抗器參數(shù)表廠（站）名稱安裝地點額定電壓額定電流電抗值分裂耦合系數(shù)相數(shù)投產(chǎn)日期型式制造廠備注

計算采用值標(biāo)么值（基準(zhǔn)容量）有名值（基準(zhǔn)電壓）記錄 計算 年月日表1-5計算采用值標(biāo)么值（基準(zhǔn)容量）有名值（基準(zhǔn)電壓）記錄 計算 年月日表1-5電流互感器參數(shù)表廠（站）名稱主設(shè)備名稱型式安裝地點額定電壓投產(chǎn)日期變流比準(zhǔn)確等級備注記錄 年月日表1-6電壓互感器參數(shù)表廠（站）名稱額定電壓變壓比準(zhǔn)確等級備注記錄安裝地點型式投產(chǎn)日期年月日表1-7電力系統(tǒng)故障計算表故障點名稱基準(zhǔn)電流、電壓序號計算方式或編號故障類型故障點總電流各分支、各序聲電流及電壓計算 年月日表1-8XXXX保護整定計算表

線路名稱 全線阻抗值 斷路器號 保護安裝處 保護型式段數(shù)選用整定值運行變動要求變流比變壓比一次二次時限方向性IIIIIIIVV計算 年月日1DL 2DL 3DL 4DL12341234123412342428A0sX1830A0s_1580A0sX1550A0s一1180A1s一1300A0.5s一1090A1s一810A0.5s一800A2.5s1.56s一760A2.5s1.4s一450A2.5s1.89s一460A3s1.8sX380A4s3.28s一523A4.5s4.03s一300A3.5s2.43s一330A5s2.5sX圖1-2零序電流保護定值圖舉例1—動作量；2—時間；3一靈敏系數(shù)；4一方向性注：“一”表示有方向性；“X”表示無方向性第二節(jié)整定計算用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)確定好運行方式的基礎(chǔ)上，在不影響繼電保護的保護效果前提下，為提高繼電保護對運行方式變化的適應(yīng)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(dāng)變壓器絕緣性能沒有特殊規(guī)定時，則應(yīng)根據(jù)改善零序電流保護性能來決定。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(yīng)以滿足常見運行方式為基礎(chǔ)，在不影響保護效果的前提下，適當(dāng)加大變化范圍。其一般原則如下：必須考慮檢修與故障兩種狀態(tài)的同時出現(xiàn)，但不考慮多種重迭；不考慮極少見的特殊方式。因為出現(xiàn)特殊方式的機率較小，不能因此惡化了絕大部分的保護效果。必要時，這些極少見的特殊方式可采取臨時的特殊措施加以滿足。一、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(yīng)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(dāng)有三臺以上機組時，則應(yīng)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(yīng)結(jié)合水庫運行特性選擇，如調(diào)峰、蓄能、用水調(diào)節(jié)電力等。（2） 一個廠、站的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。因變壓器運行可靠性較高，檢修與故障重迭同時出現(xiàn)的機率很小。但對于發(fā)電機變壓器組來說，則應(yīng)服從于發(fā)電機的投入和停運變化。二、 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真接接地系統(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；（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(dāng)T接變壓器低壓側(cè)有電源時，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。三、 線路運行變化限度的選擇線路運行變化限度的選擇應(yīng)考慮以下幾點：（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，另一線路又遇故障的方式；（2） 雙回線一般不考慮同時停用。四、 流過保護的最大、最小短路電流計算所用運行方式的選擇（一） 相間保護對單側(cè)電源的輻射形網(wǎng)絡(luò)，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(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)，一般可按單側(cè)電源的方法選擇。對于環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)中的線路，流過保護的最大短路電流應(yīng)選開環(huán)運行方式，開環(huán)點應(yīng)選在所整定保護線路的相鄰下一線路上。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。（二） 零序電流保護對于單側(cè)電源的輻射網(wǎng)絡(luò)，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（一）中所述。只是要注意變壓器接地點的變化。對于雙側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)及環(huán)狀網(wǎng)，同樣也參照（一）中所述。其重點也是考慮變壓器接地點的變化。五、 選取流過保護最大負(fù)荷電流的方法按負(fù)荷電流整定的保護，需要考慮各種運行方式變化時出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流，一般應(yīng)考慮到以下的運行方式的變化：（1） 備用電源自動投入引起的負(fù)荷增加；（2） 并聯(lián)運行線路的減少，負(fù)荷轉(zhuǎn)移；（3） 環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的開環(huán)運行，負(fù)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(fù)荷。

第三節(jié)時間級差的計算與選擇相鄰的上、下兩級保護間，為取得選擇性，應(yīng)使其動作有時間級差。時間級差一般按下式計算:式中MNPl(d)tb(2)tb(1)tb(2)tb(2)圖1-3保護整定配合的時間級差圖（a）原始系統(tǒng)圖；（式中MNPl(d)tb(2)tb(1)tb(2)tb(2)圖1-3保護整定配合的時間級差圖（a）原始系統(tǒng)圖；（b）定限時保護的時間級差;（c）定限時保護與反時限保護配合的時間級差；由圖1-3定限時階梯時間特性分析得t—t+1+1 +1 +1—tbh(1) bh(2)s(1)s(2)dt(2)yiAt=t—t=t+1 +1bh(1)bh(2) s(1) s(2)dt(2)tbh(1)tdt(2)（d）反時限保護時間級差\h(2)+At（1-1）（1-2）tbh（2）―列為保護1及保護2的整組動作時間，ts(2)分別為保護1及保護2的時間繼電器的正、保護2的斷路器跳閘時間;是指從保護動作到出口發(fā)跳閘脈沖的時間負(fù)誤差;ty——裕度時間。一般對定時限保護取0.1s，對反時限保護0.3s。對微機保護精度較高，裕度時間可取0.05s。表1-9電磁型與晶體管型時間繼電器誤差表型式DS型系列BS型系列延時范圍(s)0.1?1.30.25?3.50.5?90.2?10.5?21?3.53?9允許誤差(s)±0.05±0.1±0.15±0.015±0.03±0.04±0.18注：BS型晶體管時間繼電器為北京供電局研制，北京繼電器廠和保定繼電器廠生產(chǎn)表1-10幾種斷路器跳閘時間數(shù)據(jù)表型號SN1-1GSN10-10DW2-35SW3-35DDW3-110SW3-110SW6-110SW6-220KW6-220330kV、500kV斷路器跳閘時間(s)0.10.060.050.080.04>0.070.040.04>0.04>0.04表1-11各種保護配合的時間級差表保護配合方式相配合的保護類型電磁型時間繼電器金(s)晶體管時間繼電器金(s)備注延時段與瞬時段相配合電流、電壓保護0.4?0.50.25?0.3橫差、平衡保護0.3?0.40.25?0.35考慮相繼動作時間距離保護0.4?0.50.3?0.4距離保護一段不經(jīng)過切換0.5?0.60.4?0.5距離保護一段經(jīng)過切換延時段與延時段保護相配合電流、電壓保護或距離保護0.35?0.50.2?0.3定時限與反時限保護相配合過電流保護0.70.6時間級差是指在定時限保護范圍末端處與反時限的△，當(dāng)延時段保護與相鄰下一級瞬時段保護(即無時限保護段，標(biāo)稱0s段)配合整定時，時間級差計算式為At=t+1+1 +1 (1-3)bh(2)s(1) dt(2) y瞬時段保護動作時間t ，即為該保護裝置的固有動作時間，不同原理的保護裝置其固有動作時間是不同的。bh(2)電磁型保護固有動作時間約為0.1s?0.2s；晶體管型、集成電路型及微機型保護的固有動作時間約為0.01?0.05s。時間級差應(yīng)根據(jù)時間繼電器的精度選擇，一般可按表1-11選擇。第四節(jié) 各種整定系數(shù)的依據(jù)與應(yīng)用繼電保護的整定值一般通過計算得出，為使整定值符合電力系統(tǒng)正常運行及故障狀態(tài)的規(guī)律，滿足選擇性的要求，達到正確整定的目的，在計算公式中需要引入各種整定系數(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。一、可靠系數(shù)由于計算、測量、調(diào)試及繼電器等各項誤差的影響，使保護的整定值可能偏離預(yù)定數(shù)值而引起誤動作，為此，整定計算公式中需引入可靠系數(shù)?？煽肯禂?shù)用K^表示。整定配合中應(yīng)用可靠系數(shù)最多，在計算公式中有兩種表現(xiàn)形式。如上級線路斷路器1DL和下級線路斷路器2DL均裝設(shè)電流保護時，其整定配合公式為dz（1）kdz（2）式中Idz⑴一一所整定上級保護的動作電流；、（2）——所整定保護的下一級保護的動作電流；K——可靠系數(shù)按規(guī)程選擇，應(yīng)大于1。如果1DL和2DL均裝設(shè)電壓保護時，則動作電壓的整定配合公式為U =Udz（2）dz（1） Kk式中Uz⑴一被整定保護的動作電壓；U女（2）——被整定保護的下一級保護的動作電壓；K——可靠系數(shù)。按規(guī)程選擇，應(yīng)大于1。可靠系數(shù)的取值與各種因素有關(guān)，整定計算時參照規(guī)程選擇，同時應(yīng)考慮以下情況：（1） 按短路電流整定的無時限保護，考慮到暫態(tài)的影響應(yīng)選用較大的可靠系數(shù)；（2） 按與相鄰保護的整定值配合的保護，應(yīng)選用比（1）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)，理由同（1）；（4） 不同原理或不同類型的保護之間整定配合時，應(yīng)選用較大的系數(shù)；（5） 運行中設(shè)備參數(shù)有變化或計算條件難以準(zhǔn)確計算時，應(yīng)選用較大的系數(shù)。例如變壓器參數(shù)及考慮負(fù)荷電動機自起動時的計算；（6） 在短路計算中，當(dāng)有零序互感時，因難以精確計算，故應(yīng)選用較大的系數(shù)；

（7） 整定計算中有附加誤差因素時，應(yīng)選用較大系數(shù)，例如用曲線法進行整定配合時誤差將增大;（8） 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)。各種保護的整定可靠系數(shù)可參考表1-12表格1-12各種保護整定配合可靠系數(shù)表保護類型保護段整定配合條件可靠系數(shù)定時限保護感應(yīng)型反時限保護電流（電壓）速動保護瞬時段按不伸出變壓器差動保護范圍整定1.3?1.41.8?2按躲線路末端短路或躲背后短路整定1.25?1.31.5?1.6與相鄰電流速動保護配合（前加速）整定1.1?1.151.2?1.3按躲振蕩電流或殘壓整定1.1?1.2電流（電壓）時限速動保護延時段按不伸出變壓器差動保護范圍整定1.2?1.3與相鄰?fù)愋碗娏鳎妷海┍Ｗo配合整定1.1?1.15與相鄰不同類型電流（電壓）保護配合整定1.2?1.3與相鄰距離保護配合整定1.2?1.3電流閉鎖電壓保護瞬時段按電流元件靈敏度整定，或按電流電壓兩元件靈敏度相等整定，均取同一系數(shù)1.25?1.3延時段與相鄰?fù)愋碗娏鳎妷海┍Ｗo配合整定，不論按電流元件或電壓元件配合整定，均取同一系數(shù)1.1?1.2與相鄰不同類型電流（電壓）保護配合整定，不論按電流元件或電壓元件配合整定，均取同一系數(shù)1.2?1.3過電流保護延時段帶低電壓（復(fù)合電壓）閉鎖，按額定（負(fù)荷）電流整定電流元件1.15?1.25電壓元件1.1?1.15不帶低電壓閉鎖，按自起動電流整定1.2?1.3與相鄰保護（同類或不同類）配合整定1.1?1.2距離保護I段按躲線路末端整定相間保護0.8?0.85接地保護0.7按不伸出變壓器差動保護范圍整定相間保護0.7?0.75接地保護0.7II段與相鄰距離保護I、II段配合整定本線路部分0.85相鄰線路部分0.8與相鄰電流（電壓）保護配合整定本線路部分0.85相鄰線路部分0.7?0.75按不伸出變壓器差動保護范圍整定本線路部分0.85相鄰線路部分0.7?0.75III段與相鄰距離保護II、III段配合整定本線路部分0.85相鄰線路部分0.8與相鄰電流（電壓）保護配合整定本線路部分0.85相鄰線路部分0.75?0.8按躲負(fù)荷阻抗整定0.7?0.8元件（設(shè)備）差動保護瞬時段按躲電流互感器二次斷線時的額定電流整定1.3按躲勵磁涌流整定（對額定電流倍數(shù)）有躲非周期分量特征1.3無躲非周期分量特征3?5按躲外部故障的不平衡電流整定1.3母線差動保護瞬時段按躲電流互感器二次斷線時的額定電流整定1.3?1.5按躲外部故障的不平衡電流整定1.3?1.5注1.表中可靠系數(shù)除距離III段按負(fù)荷阻抗整定時巳包括返回系數(shù)外，其余均未計入其他任何系數(shù)（如返回系數(shù)、分支系數(shù)等），須在計算公式中另計。2.可靠系數(shù)按計算條件的準(zhǔn)確程度有上下限。距離保護用的可靠系數(shù)小于1，與大于1的系數(shù)用法相反。二、返回系數(shù)按正常運行條件整定的保護，例如按最大負(fù)荷電流整定的過電流保護和最低運行電壓整定的低電壓保護，在受到故障量的作用而動作，當(dāng)故障消失后保護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K^表示。對于按故障量值和按自動起量值整定的保護，則可不考慮返回系數(shù)。返回系數(shù)的定義為Kf=返回量/動作量。于是可得，過量動作的繼電器七<1，欠量動作的繼電器Kf>1，它們的應(yīng)用是不同的。例如，過電流保護整定公式為1=~kI （1-6）dKfh-max

f式中K——可靠系數(shù)；Kf——返回系數(shù)；I ——最大負(fù)荷電流。fh-max而低電壓保護整定公式為U—min—dzKK^式中 Umin——最低運行電壓；KKf 分別為可靠系數(shù)和返回系數(shù)。返回系數(shù)的高低與繼電器類型有關(guān)。電磁型繼電器的返回系數(shù)約為0.85；晶體管型、集成電路型以及數(shù)字微機型繼電器（保護）的返回系數(shù)較高，約為0.85?0.95，最高的可達0.99。帶有助磁特性的繼電器返回系數(shù)較低，

約為0.5?0.65。三、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，整定公式中需要計入分支系數(shù)。分支系數(shù)用K衣表示。電流保護圖1-4中系統(tǒng)，在D點發(fā)生短路，假設(shè)1DL及2DL所裝設(shè)的過電流保護均剛剛起動，即它們都處在靈敏度相等的狀態(tài)下，則有如下關(guān)系式(1-8)(1-9)II

=(1-8)(1-9)TOC\o"1-5"\h\zdz(2) (1) (2)I .I=.⑴.I=KIdz⑴ I+1 dz⑵ fzdz⑵. .I式中K——分支系數(shù)， Kf=廠言一(1) (2)當(dāng)要取得保護1與保護2對故障的選擇性時，必須使上一級保護1的保護范圍縮短，結(jié)合(1-4)式可得。(1-10)'dz(1) (1-10)電流分支系數(shù)的定義，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)。當(dāng)然，式(1-10)對電力設(shè)備的計算也是適用的。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)。電壓保護圖1-4中的系統(tǒng)若裝設(shè)低電壓保護時，則有如下關(guān)系，即U [I+1]Z+1Z—dz(1)=―(1 (2)(2) (1)(1)膈 [I⑴+I⑵億⑵—1-1- (1)(1)-1+[I⑴*；]Z⑵ (1-11)

Udz⑴!i+.濟Udz⑴!i+.濟(i)I [/(1)+7(1)]Z(2)Udz(2)-?Z|.1+Ki\UfzZI，(2)dz(2)(1-12)式中K—分支系數(shù),.K=———wi

fz 7(1)+1(2)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)選取可能出現(xiàn)的最小值。距離保護對于圖1-4的系統(tǒng)，當(dāng)1DL和2DL裝設(shè)了距離保護時，^U1DL處的距離保護測量阻抗rUUiZ+[/+i]ZZ=—re^=.M= ~C1) (1) (2(2cl(1) (1)=Z+么+7(2)Z=Z+上Z(1)i(2) (1)K(2)=Z(1)+KzzZ(2)式中K—助增系數(shù)， K==>1Ozz zzKfz助增系數(shù)等于電流分支系數(shù)的倒數(shù)。助增系數(shù)將使距離保護測量的阻抗增大，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)K<1時又稱為汲出系數(shù)，對距離保護的影響與K>1的情況剛好相反，但在整定配合上汲出系數(shù)也應(yīng)選取可能的最小值。關(guān)于分支系數(shù)的討論分支系數(shù)的變化范圍隨電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不同而不同，其值一般在0~2之間。例如，單回線對雙回線的分支系數(shù)可能達到2o在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電網(wǎng)中也可能大于2o在單電源的輻射形電網(wǎng)中，分支系數(shù)值與選取的短路點位置無關(guān)；但對于環(huán)狀電網(wǎng)及雙回線的情況，分支系數(shù)值則隨短路點的改變而變化。因此，分支系數(shù)計算選用的短路點，一般應(yīng)選擇不利的運行方式下在與之配合的相鄰線路保護范圍的末端。分支系數(shù)是個復(fù)數(shù)值，為簡化計算，一般取其絕對值。四、靈敏系數(shù)在繼電保護的保護范圍內(nèi)發(fā)生故障，反映保護裝置反應(yīng)的靈敏程度稱為靈敏度。靈敏度用靈敏系數(shù)Kim表示。靈敏系數(shù)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(反應(yīng)故障量增大而動作的保護，如過電流保護)，或整定值與故障量之比(反應(yīng)故障量減小而動作的保護，如低電壓保護)。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。前者是對被保護對象的全部范圍而言；后者則對被保護對象的相鄰保護對象的全部范圍而言。根據(jù)保護范圍的概念，保護范圍末端的靈敏系數(shù)應(yīng)等于1o靈敏系數(shù)在保證安全性的前提下，一般希望愈大愈好，但在保證可靠動作的基礎(chǔ)上規(guī)定了下限值做為衡量的標(biāo)準(zhǔn)。不同類型保護的靈敏系數(shù)要求不同，在規(guī)程中都有規(guī)定，見表1—13。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，規(guī)程中也規(guī)定了選擇校驗靈敏度的短路類型及最小短路電流，見表1—14。對由幾個檢測元件構(gòu)成的整套保護裝置，因為各個檢測元件執(zhí)行的任務(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K^＞起動元件的，起動元件的K^＞測量元件的K^。例如方向過電流保護，要求方向元件的K^/，電流測量元件K^＞1.3~1.5。對整套保護裝置的靈敏系數(shù)，則應(yīng)以各元件中最小的靈敏系數(shù)來代表。選擇計算靈敏系數(shù)的運行方式是至關(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)以選擇常見的對靈敏度最不利的運行方式為原則。校驗靈敏度應(yīng)注意以下問題：（1） 計算靈敏系數(shù)，一般規(guī)定以金屬性短路為計算條件。僅當(dāng)特殊需要時，才考慮經(jīng)過渡電阻短路進行計算；（2） 選取不利的短路類型；（3） 保護動作時間較長時，應(yīng)計及短路電流的衰減；（4） 對于有兩側(cè)電源的線路保護，應(yīng)考慮保護相繼動作對靈敏系數(shù)的影響，可能會提高或降低靈敏系數(shù)；（5） 經(jīng)Y/A接線變壓器之后的不對稱短路，各相中短路電流分布將發(fā)生變化。接于不同相別、有電流互感器的相數(shù)不同（兩相式或三相式）的保護，其靈敏度也不相同；（6） 在保護動作的全過程中，靈敏系數(shù)均需滿足規(guī)定的要求。例如，發(fā)生故障時保護第一次動作跳閘，重合閘重合于故障上，或手動試送斷路器時又合于故障上，在單相重合閘過程中，非故障相再故障（故障轉(zhuǎn)換）等情況下都應(yīng)滿足規(guī)定的靈敏系數(shù)要求。五、自起動系數(shù)按負(fù)荷電流整定的保護，必須考慮負(fù)荷電動機自起動的影響。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障并被切除后，電動機將進入自起動過程，出現(xiàn)很大的自起動電流。負(fù)荷端電壓降低的時間愈長（即切除故障的時間愈長），電動機的轉(zhuǎn)數(shù)下降愈多，自起動電流也愈大。極限狀態(tài)是電動機由靜止?fàn)顟B(tài)起動起來，自起動電流達到最大值。一般考慮自起動就選擇這種極端狀態(tài)。自起動電流比負(fù)荷電流大許多倍，而且延續(xù)時間又長，故按負(fù)荷電流整定的保護整定公式中，需要引入自起動系數(shù)。自起動系數(shù)等于自起動電流與額定負(fù)荷電流之比，用K^^表示。單臺電動機在滿載全電壓下起動，一般K濕約為4~8，綜合負(fù)載（包括動力負(fù)荷與恒定阻抗負(fù)荷）的K^約為1.5?2.5，純動力負(fù)荷（多臺電動機的綜合）的K泌約為2?3。表1-13保護的最小靈敏度保護分類保護類型組成元件靈敏系數(shù)備 注護保主帶方向和不帶方向的電流保護或電壓保護電流元件和電壓元件1.3?1.5200km以上線路不小于1.3；50?200km線路不小于1.4；50km以下線路不小于1.5零序或負(fù)序方向元件2.0距離保護起動元件負(fù)序和零序增量或負(fù)序分量元件4距離保護第三段動作區(qū)末端故障靈敏系數(shù)大于2

電流和阻抗元件1.5線路末端短路電流應(yīng)為阻抗元件精細(xì)工作電流2倍以上。200km以上線路不小于1.3；50?200km線路不小于1.4；50km以下線路不小于1.5。整定時間不超過1.5s距離元件1.3?1.5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起動元件2.0分子表示線路兩側(cè)均未斷開前，其中一側(cè)保護按線路中點短路計算的靈敏系數(shù)。分母表示一側(cè)斷開后，另一側(cè)保護按對側(cè)短路計算的靈敏系數(shù)1.5零序方向元件4.02.5高頻方向保護跳閘回路的方向元件3.0跳閘回路的電流和電壓元件2.0跳閘回路的阻抗元件1.5個別情況下靈敏系數(shù)可為1.3高頻相差保護跳閘回路的電流和電壓元件2.0跳閘回路的阻抗元件1.5發(fā)電機、變壓器、線路和電動機的縱聯(lián)差動保護差電流元件2.0母線的完全電流差動保護差電流元件2.0母線的不完全電流差動保護差電流元件1.5發(fā)電機、變壓器、線路和電動機的電流速斷保護電流元件2.0按保護安裝處短路計算后備保護遠(yuǎn)后備保護電流電壓及阻抗元件1.2按相鄰電力設(shè)備和線路末端短路計算（短路電流應(yīng)為阻抗元件精細(xì)工作電流2倍以上）零序或負(fù)序方向元件1.5近后備保護電流電壓及阻抗元件1.3按線路末端短路計算負(fù)序或零序方向元件2.0輔助保護電流速斷保護1.2按正常運行方式下保護安裝處短路計算表1-14不同接線不同相數(shù)電流保護檢驗靈敏度用的最小短路電流和短路類型保護接線方式及相別流過保護的最小短路電流及短路類型不經(jīng)變壓器的短路及經(jīng)Y,y變壓器的短路情況經(jīng)Y,d11變壓器的短路情況變壓器另一側(cè)保護中電流兩相與三相短路流過保護的電流比序號

I(2)=I(3)相同1:1相同D(2)與D(2)相同B相中2I兩相較小有1/3機會I(2)=I(3)相同1:1相同D(2)與D(2)相同B相中2I兩相較小有1/3機會0.5:1；有2/3機會兩相較小有1/3機會0:1;有2/3機會星形側(cè)D(2)與D(2)相同，ABCA在△形側(cè)D(2)或在星形側(cè)AB注：1.I⑶，I⑵分別表示三相及兩相短路時短路點的相電流。2.D(2)，D(2)，D(2)分別表示AB，BC，CA相別的兩相短路dd ABBCCAD(2)時，A,C相中D(2)時，另一側(cè)土I⑵=1I⑶在△側(cè)D(2)與D(2)相同，在BCCA3I(2)=—3I(3)在△側(cè)Dd2d在星形側(cè)D(2)3.變壓器接線組別符號Y，d11(國家新標(biāo)準(zhǔn))對應(yīng)Y/△-11(國家舊標(biāo)準(zhǔn))順便指出，在實際運行中，某些負(fù)荷因其工藝流程要求不允許自起動狀態(tài)，所以在負(fù)荷端電壓低到規(guī)定值時，便自動切除一部分電動機，例如低電壓釋放裝置在電壓低于保護工作電壓時即自動斷開電動機。這樣，在繼電保護整定計算的基礎(chǔ)知識 電力系統(tǒng)故障過程中已切除了一部分負(fù)荷，使自起動電流減小，必要時可計及這一因素。選擇自起動系數(shù)應(yīng)注意以下幾點：（1） 動力負(fù)荷比重大時，應(yīng)選用較大的系數(shù)；（2） 電氣距離較遠(yuǎn)（即經(jīng)過多級變壓或線路較長者）的動力負(fù)荷，應(yīng)選用較小的系數(shù)；（3） 切除故障時間較長或負(fù)荷斷電時間較長時，應(yīng)選用較大的系數(shù)。六、非周期分量系數(shù)在電力系統(tǒng)短路的暫態(tài)過程中，短路電流含有非周期分量，其特征是偏于時間軸一側(cè)，并隨時間的延長而衰減。非周期分量對保護的正確工作有很大影響，反應(yīng)在電流數(shù)值上增大了有效值，使電流互感器產(chǎn)生飽和，增大了差動保護的差電流以及使某些保護產(chǎn)生測量誤差等。為消除它的影響，除在保護裝置原理中采取濾波措施加以消除外，在整定計算中還需采取加大定值的措施來躲開，亦即在整定公式中引入非周期分量系數(shù)。非周期分量系數(shù)等于含有非周期分量的全電流有效值與周期分量電流有效值之比，用K伽表示。對具有躲非周期分量能力的差動保護，例如BCH型差動繼電器，取K伽=1.3；對沒有躲非周期分量能力的保護，例如DL型電流繼電器，取K徹=1.5?2。對于電流速斷保護，其非周期分量系數(shù)一般在可靠系數(shù)中加以考慮，即適當(dāng)加大可靠系數(shù)。第六節(jié)繼電保護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（同一方向）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。在繼電保護整定計算時，應(yīng)按該保護在電力系統(tǒng)運行全過程中均能正確工作來設(shè)定整定計算的條件。舉例來說，對于相電流過流保護，其任務(wù)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(fù)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(yīng)該動作外，在其他任何運行狀態(tài)下它都不應(yīng)動作（特殊預(yù)定情況例外，如作為振蕩解裂或重合閘前加速之用等）。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(dāng)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)作為整定條件?？傊瑲w納起來整定計算時應(yīng)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(fù)故障；（2） 斷線及非全相運行；（3） 振蕩；（4） 負(fù)荷電動機自起動；（5） 變壓器勵磁涌流；（6） 發(fā)電機失磁、進相運行；（7） 重合閘及手動合閘，備用電源（設(shè)備）自動投入；（8） 不對稱、不平衡負(fù)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(gòu)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，如高頻和光纖縱聯(lián)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(guān)系，具有獨立性，整定計算也比較簡單。第二種是階段式保護，它們的整定值要求與相鄰的上、下級保護之間有嚴(yán)格的配合關(guān)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(fù)雜的，整定結(jié)果的可選方案也比較多。一、 各種保護的通用整定方法對各種保護的通用整定方法可作如下概括：（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） 按整定條件初選整定值，按電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最小運行方式（對保護靈敏度最嚴(yán)重的方式）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初步選定的整定值。若不滿足要求，就需重新考慮整定條件和最小運行方式的選擇是否恰當(dāng)。進一步還應(yīng)考慮保護裝置的配置和選型問題以及整個系統(tǒng)的保護方案是否最優(yōu)的問題。然后，經(jīng)過重新計算直到最后確定最合適的整定值。二、 各種差動及縱聯(lián)原理保護的整定這種保護（包括差動保護及各種縱聯(lián)式保護，如導(dǎo)引線差動保護、各種高頻保護和光纖保護等）的整定計算可以獨立進行。它只要滿足電力系統(tǒng)運行方式變化的限度就可確定整定值。三、 階段式保護的整定（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(yīng)有配合，即上一級保護的整定動作時間應(yīng)比與之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（或整定值）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。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(yīng)保護段配合時，應(yīng)該取消方向元件對該段保護的控制。（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。其余的各段均應(yīng)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II段與下一級保護的I段相配合。依此類推到其他保護段。當(dāng)這樣整定的結(jié)果不能滿足靈敏度的要求時，可不按對應(yīng)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，直至各段保護均能滿足選擇性和速動性為止。應(yīng)當(dāng)指出，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(yuǎn)后備性能，作為切除故障的最后手段。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(jié)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最優(yōu)的整定值。所以，這也是多段式保護整定比較復(fù)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(yīng)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(yán)重者作為選定的整定值。具體來說，對反映故障量增大而動作的保護，應(yīng)選取其中的最大值；對反映故障量減小而動作的保護，應(yīng)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(yīng)以改善提高主保護性能為主，兼顧后備性。當(dāng)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，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(yīng)了一種故障，這種情況應(yīng)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方向元件的方法。1） 在一條線路的兩側(cè)，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(yīng)使用方向元件，動作電流大者，不使用方向元件；2） 一條線路所在母線兩側(cè)的保護，若沒有相同的整定時間段時，則改為與線路對側(cè)中比本側(cè)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。四、反時限電流保護的整定特點反時限電流保護的動作時間與其工作電流的倍數(shù)K值有關(guān)，兩者呈反時限曲線關(guān)系。K值等于流入繼電器的電流與整定的動作電流之比K=I^j— （1-14）dz.j式中I.——流入繼電器的電流；I、——繼電器的動作電流。反時限保護的整定值，除了應(yīng)給出動作電流和時間之外，還必須給出在指定點配合的K值下的動作時間，