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文檔簡介
■—1—
刖s
課程設(shè)計是高等工科學(xué)校課程教學(xué)中的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。根據(jù)高職電
力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動化教學(xué)大綱,并結(jié)合電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的工程
實(shí)踐而編寫的繼電保護(hù)指導(dǎo)書與任務(wù)書。
指導(dǎo)書主要闡述輸電線路繼電保護(hù)采用電流、電壓保護(hù)的整定原
則、要求、步驟和計算方法,并有電流、電壓保護(hù)整定實(shí)例。指導(dǎo)書
密切聯(lián)系電力系統(tǒng)的實(shí)際,在內(nèi)容結(jié)構(gòu)、闡述方法和文字表達(dá)上,力
求循序漸進(jìn)、通俗易懂、便于閱讀。
任務(wù)書提供了課程設(shè)計時間安排、課題及提交成果的內(nèi)容。任務(wù)
書給出5個課題內(nèi)容,可選擇其中1個課題作為繼電保護(hù)課程設(shè)計內(nèi)
容。
由于水平有限,書中難免有不妥之處,歡迎廣大讀者批評指正。
編者
目錄
第1章總論......................................................................1
第1節(jié)一般規(guī)定.................................................................I
第2節(jié)繼電保護(hù)整定計算的基本任務(wù)..............................................1
第3節(jié)整定計算的步驟...........................................................2
笫4節(jié)主保護(hù)、后備保護(hù)和鋪助保護(hù)..............................................2
第5節(jié)對繼電保護(hù)的基本要求....................................................2
第6節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行方式的考慮......................................................3
第7節(jié)電力系統(tǒng)振蕩對保護(hù)的影響................................................3
第8節(jié)整定系數(shù)的分析與應(yīng)用....................................................4
第9節(jié)整定配合基本原則......................................................5
第2章輸電線路電流、電壓保護(hù)整定計算.........................................6
第1節(jié)電流、電壓保護(hù)整定計算考慮原則..........................................6
第2節(jié)瞬時電流速斷保護(hù)整定計算............................................7
第3節(jié)瞬時電流閉鎖電壓速斷保護(hù)整定計算.....................................10
第4節(jié)延時電流速斷保護(hù)整定計算...............................................13
第5節(jié)延時電流閉鎖電壓速斷保護(hù)整定計算......................................17
第6節(jié)過電流保護(hù)整定計算.....................................................19
第3章繼電保護(hù)圖形符號........................................................24
第1節(jié)繼電器線圈和觸點(diǎn)的表示方法.............................................24
第2節(jié)常用電氣簡圖........................................................25
第3節(jié)電力工程制圖標(biāo)準(zhǔn)........................................................26
第4章電流、電壓保護(hù)算例......................................................27
第5章電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計任務(wù)書........................................34
參考文獻(xiàn)........................................................................39
參考資料:
1、簡浩華、許建安小型水電站電氣部分設(shè)計指南中國水利水電出版社1999.10
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5、中國標(biāo)準(zhǔn)出版社電氣制圖國家標(biāo)準(zhǔn)匯編中國標(biāo)準(zhǔn)出版社2001.5
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7、許建安電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)(第二版)中國水利水電出版社2008.7
8、許建安電力系統(tǒng)繼電保護(hù)(第二版)中國水利水電出版社2005.8
9、王維儉電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用中國電力出版社1996
10、能源部西北電力設(shè)計院電氣工程設(shè)計手冊(二)水利電力出版社2(X)1
1】、何永華發(fā)電廠和變中所二次接線圖中國電力出版社1997
12、王維儉發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)與應(yīng)用中國電力出版社1998
13、許建安王風(fēng)華繼電保護(hù)整定計算中國水利水電出版社2007
14、許建安電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中國水利水電出版社2004.1
15、許正亞輸電線路新型距離保護(hù)中國水利水電出版社2002
16、孫國凱電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理中國水利水電出版社2002.1
17、許建安電力系統(tǒng)繼電保護(hù)黃河水利出版社2008.9
18、許建安路文梅電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)機(jī)械出版社2011.8
19、許正亞變壓器及中低壓網(wǎng)絡(luò)數(shù)字式保護(hù)中國水利水電出版社2004
20、葛耀中(第2版)新型繼電保護(hù)和故障測距的原理與技術(shù)西安交通大學(xué)出版社
21、高翔譯電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)中國電力出版社2011.10
22、林軍電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)中國水利水電出版社2006.7
第1章總論
第1節(jié)一般規(guī)定
電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計與配置是否合理直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行,如果設(shè)計與
配置不合理,保護(hù)將可能誤動或拒動,從而擴(kuò)大事故停電范圍,有時還可能造成人身和設(shè)備
安全事故。因此,合理地選擇保護(hù)方式和正確地整定計算,對保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有
(7)建立各種繼電保護(hù)整定計算表;
(8)按繼電保護(hù)功能分類,分別繪制出整定值;
(9)編寫整定方案報告書,著重說明整定原則問題、整定結(jié)果評價、存在的問題及采取
的對策等。
第3節(jié)整定計算的步碟
1、按繼電保護(hù)功能分類擬定短路計算的運(yùn)行方式,選擇短路類型,選擇分支系數(shù)的計
算條件;
2、進(jìn)行短路故障計算,錄取結(jié)果;
3、按同一功能的保護(hù)進(jìn)行整定計算,選取整定值并做出定值圖;
4、對整定結(jié)果分析比較,以選出最佳方案;最后應(yīng)歸納出存在的問題,并提出運(yùn)行要
求;
5、畫出定值圖;
6、編寫整定方案說明書,一般應(yīng)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(yùn)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(hù)的運(yùn)行規(guī)定,如保護(hù)的停、投,改變定值、改變使用要求以及對運(yùn)行方
式的限制要求等;
(6)方案的評價及改進(jìn)方向。
第4節(jié)主保護(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù)
反應(yīng)短路故障的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù),必要時還要增設(shè)輔助保護(hù)。這些保護(hù)均作
用于斷路器跳閘。
主保護(hù)應(yīng)能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定及電力設(shè)備安全的要求,有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和全線
路故障的保護(hù)。通常采用的主保護(hù)有高頻保護(hù)、差動保護(hù)、距離保護(hù)、零序電流電壓保護(hù)、
電流電壓保護(hù)。35攵V以下的輸電線路常采用電流電壓保護(hù)。
后備保護(hù)在主保護(hù)或新路器拒動時,用以切除故障的保護(hù)。它分為近后備和遠(yuǎn)后備兩種
方式。遠(yuǎn)后備保護(hù)在主保護(hù)或斷路器拒動時,由相鄰的電力設(shè)備或輸電線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。
輔助保護(hù)是彌補(bǔ)主保護(hù)和后備保護(hù)的不足而增設(shè)的簡單保護(hù)。
反應(yīng)電力系統(tǒng)異常運(yùn)行狀態(tài)的保護(hù)通常采用簡單的電流電壓保護(hù),它延時動作于信號。
第5節(jié)對繼電保護(hù)裝置的基本要求
電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,保護(hù)裝置必須能可靠地、有選擇地、靈敏地和快速地將故障設(shè)備
切除,以保證非故障設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。因此,對作用于斷路器跳閘的繼電保護(hù)裝置必須滿足可
靠性、選擇性、靈敏性和速動性四項(xiàng)基本要求。
1、可靠性
可靠性是指被保護(hù)設(shè)備區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時,保護(hù)裝置能可靠動作;系統(tǒng)正常運(yùn)行或在區(qū)外
故障時,保護(hù)應(yīng)不動作。卻保護(hù)裝置應(yīng)既不拒動也不誤動。
2、選擇性
選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,僅由故障的保護(hù)裝置將故障設(shè)備切除。當(dāng)故障設(shè)備的
保護(hù)或斷路器拒動時,則由相鄰的設(shè)備保護(hù)裝置切除故障,以盡量縮小停電范圍。
為保證選擇性,在設(shè)計保護(hù)時.,對相鄰設(shè)備有配合要求的保護(hù)和同一保護(hù)內(nèi)的兩個元件
之間的靈敏性與動作時間應(yīng)相互配合。
在必須加速切除故障或提高靈敏度的情況卜,允許保護(hù)無選擇性動作,但必須采取補(bǔ)救
措施。
3、靈敏性
靈敏性是指保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)故障的反應(yīng)能力.保護(hù)裝置的靈敏性一般用靈敏系數(shù)
或保護(hù)范圍來衡最。
故障參數(shù)的最大、最小值應(yīng)根據(jù)常見的最不利運(yùn)行方式、短路類型和短路點(diǎn)來計算。
在校驗(yàn)保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)時,各類短路保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)應(yīng)符合繼電保護(hù)規(guī)程的規(guī)
定值。
4、速動性
速動性是指保護(hù)裝置應(yīng)快速切除故障。在設(shè)計保護(hù)時,主保護(hù)的動作時間一般必須經(jīng)過
系統(tǒng)穩(wěn)定計算來確定。有時也可以由電力系統(tǒng)有關(guān)部門提供。
在裝有管型避雷器的線路上,為了在避雷器放電時,保護(hù)不致誤動作,保護(hù)裝置的動作
時間應(yīng)不小于0.08s,保護(hù)裝置的返回時間應(yīng)小于0.02s。
第6節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行方式的考慮
在選擇保護(hù)方式及對其整定計算時,都必須考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式變化帶來的影響,
所選用的保護(hù)方式,應(yīng)在多種系統(tǒng)運(yùn)行方式下,都能滿足選擇性和靈敏性的要求。對過量保
護(hù)通常都是根據(jù)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式來確定保護(hù)整定值,以保證選擇性。靈敏性的校驗(yàn)應(yīng)根據(jù)
最小運(yùn)行方式來進(jìn)行,因?yàn)樵谧钚∵\(yùn)行方式下靈敏性滿足要求,則其他運(yùn)行方式下,也一定
滿足要求。
1、最大運(yùn)行方式
根據(jù)電力系統(tǒng)最大負(fù)荷的需要,電力系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備都投入運(yùn)行以及選擇的接地中性
點(diǎn)全部接地的系統(tǒng)運(yùn)行方式稱為最大運(yùn)行方式。對繼電保護(hù)而言,是指短路時流過保護(hù)的短
路電流最大的運(yùn)行方式.
2、最小運(yùn)行方式
根據(jù)系統(tǒng)最小負(fù)荷,投入與之相適應(yīng)的發(fā)電設(shè)備且系統(tǒng)中性點(diǎn)只有少部分接地的運(yùn)行方
式稱為最小運(yùn)行方式。對繼電保護(hù)而言,是指短路時流過保護(hù)的短路電流最小的運(yùn)行方式。
3、正常運(yùn)行方式
根據(jù)系統(tǒng)正常負(fù)荷的需要,投入與之相適應(yīng)數(shù)量的發(fā)電機(jī)、變壓器和線路的運(yùn)行方式稱
為正常運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式在一年之內(nèi)的運(yùn)行時間最長。
對于某些特殊運(yùn)行方式,運(yùn)行時間很短,對保護(hù)的選擇性或靈敏性有困難時,且保護(hù)拒
動或誤動不會引起大面積停電的情況下,可不予考慮。
第7節(jié)電力系統(tǒng)振蕩對保護(hù)的影響
電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩后,在自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的作用下一般可以恢復(fù)同步運(yùn)行。因此,不
允許保護(hù)誤動作。即使不能恢復(fù)同步運(yùn)行,還可以由解列裝置將系統(tǒng)解列,或切除部分負(fù)荷
或機(jī)組來加速恢復(fù)同步。
電力系統(tǒng)振蕩的特點(diǎn):
1、保護(hù)安裝處將流過數(shù)值很大的、周期性變化的電流。其最大值可能大于三相短路電
流,保護(hù)的測量元件將會誤動作。
2、被保護(hù)線路母線上的電壓,也將發(fā)生周期性變化,當(dāng)該母線處于振蕩中心附近時,
則保護(hù)安裝處的電壓可能降至很低,保護(hù)裝置的電壓元件會誤動。
3、距離保護(hù)的測量阻抗也將發(fā)生周期性的變化,當(dāng)它小于阻抗元件的動作阻抗時,阻
抗元件將誤動作。
4、三相對稱,因此不會出現(xiàn)零序和負(fù)序分量,利用零序和負(fù)序分量構(gòu)成的保護(hù)裝置不
會誤動作。
5、保護(hù)裝置的動作時間大于1.5s時,一般保護(hù)不會誤動作。
防止電力系統(tǒng)振蕩保護(hù)裝置誤動作的方法:
(1)利用保護(hù)的定值躲開系統(tǒng)振蕩對保護(hù)的影響。
(2)利用保護(hù)的延時躲開系統(tǒng)振蕩對保護(hù)的影響。
(3)利用保護(hù)的原理躲開系統(tǒng)振蕩對保護(hù)的影響。
(4)采用振蕩閉鎖裝置。
第8節(jié)整定系數(shù)的分析與應(yīng)用
繼電保護(hù)的整定值一般通過計算公式計算得出,為使整定值符合系統(tǒng)正常運(yùn)行及故障狀
態(tài)卜的規(guī)律,達(dá)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)。
1、可靠系數(shù)
由于測量、計算、調(diào)試及繼電器等各種誤差的影響,使保護(hù)的整定值偏高預(yù)定數(shù)值可能
引起誤動作,為此,整值計算公式中需引入可靠系數(shù)。
可靠系數(shù)的取值與各種因素有關(guān),除應(yīng)考慮配合的方式外,還應(yīng)考慮以下情況:
(1)按短路電流整定的無時限保護(hù),應(yīng)選較大的系數(shù)。
(2)按與相鄰保護(hù)的整定值配合的保護(hù),應(yīng)選用較小的系數(shù)。
(3)保護(hù)動作較快時,應(yīng)選用較大的系數(shù)。
(4)不同原理或不同類型的保護(hù)之間整定配合時,應(yīng)選用較大的系數(shù)。
(5)運(yùn)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)。
(6)在短路計算中,當(dāng)有零序互感時,因難以精確計算,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)選用較大的系數(shù),例如用曲線法進(jìn)行整定配合
將增大誤差。
2、返回系數(shù)K%
按正常運(yùn)行條件量值整定的保護(hù),如按最大負(fù)荷電流整定的過電流保護(hù)和最低運(yùn)行電壓
整定的低電壓保護(hù),在受到故障量的作用起動時,當(dāng)故障消失后保護(hù)不能返回到正常位置將
發(fā)生誤動作。因此,整定計算公式中引入返回系數(shù)。對于按故障量值和按自起動量值整定的
保護(hù),則可不考慮返回系數(shù)。
3、分支系數(shù)
多電源的電力系統(tǒng)中,相鄰上、下兩級保護(hù)間的整定配合,還受到中間分支電源的影響,
將使上?級保護(hù)范圍縮短或伸長,整定公式中需引入分支系數(shù)。
4、靈敏系數(shù)
在繼電保護(hù)的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障,保護(hù)裝置反應(yīng)的靈敏程度稱為靈敏度。靈瞰度用靈
敏系數(shù)表示。靈敏系數(shù)是指在被保護(hù)對象的某一指定點(diǎn)發(fā)生故障時,故障量與整定值之比(反
應(yīng)增量保護(hù)),或整定值與故障最值之比(反應(yīng)欠量保護(hù))。靈敏系數(shù)一般分為主保護(hù)靈敏系
數(shù)和后備保護(hù)靈敏系數(shù)兩種。前者是對被保護(hù)對象的全部范圍而言,后者則是對被保護(hù)對象
的相鄰保護(hù)對象的全部而言。
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(biāo)準(zhǔn),不同類型保護(hù)的靈敏系數(shù)要求不同,繼電保護(hù)規(guī)程有作出相應(yīng)的
規(guī)定。
校驗(yàn)靈敏度應(yīng)注意的問題:
(1)計算靈敏系數(shù),一般規(guī)定以金屬性短路作為計算條件。僅當(dāng)特殊需要時,才考慮
經(jīng)過渡電阻短路進(jìn)行。
(2)選取不利的短路類型。
(3)保護(hù)動作時間較長時,應(yīng)計及短路電流的衰減。
(4)對于兩側(cè)有電源的線路保護(hù),應(yīng)考慮保護(hù)相維動作對靈敏系數(shù)的影響。
(5)經(jīng)Y,dll接線變壓器后不對稱短路,各相中短路電流分布將發(fā)生變化。接于不
同相別、不同相數(shù)的保護(hù),其靈敏系數(shù)也不相同。
(6)在保護(hù)動作的全過程中,靈敏系數(shù)均需滿足規(guī)定的要求。
5、自起動系數(shù)K.s
按負(fù)荷電流整定的保護(hù),必須考慮負(fù)荷電動機(jī)自起動狀態(tài)的影響。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障
并被切除后,電動機(jī)將產(chǎn)生自起動過程,出現(xiàn)很大的自起動電流。
選擇自起動系數(shù)應(yīng)注意問題:
(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)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)。
第9節(jié)整定配合基本原則
電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)是按斷路器配置裝設(shè)的,因此,繼電保護(hù)必須按斷路器分級進(jìn)行
整定。繼電保護(hù)的分級是按保護(hù)的正方向來劃分的,要求按保護(hù)的正方向各相鄰的上、下級
保護(hù)之間實(shí)現(xiàn)配合協(xié)調(diào),以達(dá)到選擇性的n的。
在保護(hù)整定計算時,應(yīng)按該保護(hù)在電力系統(tǒng)運(yùn)行全過程中均能正確工作來設(shè)定
整定計算的條件。當(dāng)保護(hù)裝置已經(jīng)具備有防止某種運(yùn)行狀態(tài)誤動作的功能時,則整定計算就
不要再考慮該運(yùn)行狀態(tài)下的整定條件。
應(yīng)考慮的狀態(tài)有:
(1)短路及復(fù)故障;
(2)斷線及非全相運(yùn)行;
⑶振蕩;
(4)負(fù)荷電動機(jī)自起動;
(5)變壓器勵磁涌流:
(6)發(fā)電機(jī)失磁、進(jìn)相運(yùn)行;
(7)重合閘及手動合閘,備用電源自動投入;
(8)不對稱、不平衡負(fù)荷;
(9)保護(hù)的正、反方向短路。
繼電保護(hù)的整定計算方法按保護(hù)構(gòu)成原理分為兩種。一種是以差動為基本原理的保護(hù)。
它在原理上具備了區(qū)分內(nèi)、外部故障的能力,保護(hù)范圍固定不變,而且在定值上與相鄰保護(hù)
沒有配合關(guān)系,具有獨(dú)立性,整定計算也比較簡單;另一種是階段式保護(hù),它們的整定值要
求與相鄰的上、下級之間有嚴(yán)格的配合關(guān)系,而它們的保護(hù)范圍又隨電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變
化而變化,所以階段式保護(hù)的整定計算是比較復(fù)雜的,整定結(jié)果的可選性也是比較多的。
1、保護(hù)的整定方法
(1)根據(jù)保護(hù)裝置的構(gòu)成原理和電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn),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(jìn)行初選整定值,按電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最小運(yùn)行方式校驗(yàn)靈敏度,其
靈敏度應(yīng)滿足要求,在滿足要求之后即可確定選定的整定值。若不滿足要求時,就需重新考
慮整定條件和最小運(yùn)行方式的選擇是否恰當(dāng),再進(jìn)?步考慮保護(hù)裝置的配置和選型問題。
2、差動保護(hù)
差動保護(hù)整定計算可獨(dú)立進(jìn)行,只要滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行變化的限度就可以確定整定值。
3、階段式保護(hù)
(1)相鄰上、下級保護(hù)之間的配合:
①在時間上的配合;
②在保護(hù)范圍上的配合;
③上、下級保護(hù)的配合是按保護(hù)正方向進(jìn)行的。按反方向進(jìn)行配合增大整定值取消方向
元件的配合方法,一般是不可取的。
(2)多段保護(hù)的整定應(yīng)按保護(hù)段分段進(jìn)行;
(3)一個保護(hù)與相鄰的幾個下一級保護(hù)整定配合或同時應(yīng)滿足幾個條件時進(jìn)行整定時,
整定值應(yīng)取最嚴(yán)重的數(shù)值;
(4)多段式保護(hù)的整定,應(yīng)改善提高主保護(hù)性能為主,兼顧后備性;
(5)整個電網(wǎng)中階段式保護(hù)的整定方法是首先對屯網(wǎng)中所有線路的第一段保護(hù)進(jìn)行整
定計算,再依次進(jìn)行第二段保護(hù)整定計算,直至全網(wǎng)保護(hù)全部整定完畢:
(6)具有相同功能的保護(hù)之間進(jìn)行配合整定;
(7)判定電流保護(hù)是否使用方向元件。
第2章輸電線路電流、電壓保護(hù)整定計算
第1節(jié)電流、電壓保護(hù)整定計算考慮原則
1、保護(hù)區(qū)及靈敏度
保護(hù)裝置的第I段,要求無時限動作,保護(hù)區(qū)不小于線路全長的20%;第II段應(yīng)能保護(hù)
線路的全長;第III段除作為本線路后備外,還應(yīng)作相鄰線路的遠(yuǎn)后備,如果遠(yuǎn)后備靈敏度不
夠,在技術(shù)上又有困難時,允許按下列原則處理:
(1)如果要求切除下列短路點(diǎn),保護(hù)過于復(fù)雜或難以實(shí)現(xiàn),允許縮短后備區(qū)。
①當(dāng)相鄰線上短路時,在大電源助增影響下,保護(hù)不起動;
②當(dāng)相鄰線很長,在末端短路時,保護(hù)不起動;
③當(dāng)在變壓器后及帶電抗器的線路上短路時,保護(hù)不起動。
(2)可按常見的方式及故障類型校驗(yàn)后備靈敏度;
(3)后備保護(hù)按非選擇性動作整定,并用重合閘或備用電源自投補(bǔ)救。
2、定值配合及動作時間
保護(hù)定值的配合,包括電流、電壓元件定值的配合及動作時間的配合。電流、電壓元件
定值的配合由可靠系數(shù)保證。動作時間定值的配合由時間差保證。
保護(hù)的第【段一般不與相鄰線路配合。第n段一般與相鄰線路的第I段配合。第川段與
相鄰線路(或變壓器)第in段配合,當(dāng)靈敏度足夠時,為了降低第in段動作時間,也可以與相
鄰線路第II段配合整定。
3、計算用運(yùn)行方式及短路電流
保護(hù)定值計算、靈敏度校驗(yàn)及運(yùn)行方式選擇,均采用實(shí)際可能的最大、最小方式及一般
故障類型;對于電廠直饋線或接近電廠的帶較長時間的保護(hù),整定計算時要考慮短路電流衰
減。對于無時限動作或遠(yuǎn)離電廠的保護(hù),整定計算時不考慮短路電流的衰減。
第2節(jié)瞬時電流速斷保護(hù)整定計算
電流速斷保護(hù),在不同的線路上有不同的整定原則。
1、按躲本線路末端母線故障整定
計算公式:(2-1)
式中/即一電流速斷保護(hù)一次定值;
Knl——可靠系數(shù);
lknrdX—本線路末端短路流過保護(hù)安裝處最大的短路電流。
2、按與相鄰變壓器速動保護(hù)配合
當(dāng)線路無其它出線,僅有變壓器時,如果變壓器速動保護(hù)有跳閘自保持、線路保擰有自
動重合閘裝置,則有條件增加該線路保護(hù)的速動保護(hù)區(qū),并按與變壓器速動保護(hù)配合整定。
(1)當(dāng)線路末端為一臺變壓器,其主保護(hù)為差動保護(hù)時,按與差動保護(hù)配合整定,即
[cp=kmax(2-2)
式中Krel——可靠系數(shù),取L3?1.4;
/AmdX—變壓器中壓或低壓側(cè)二相短路流過保護(hù)安裝處最大的短路電流。
(2)當(dāng)線路末端為?臺變壓器,其主保護(hù)為瞬時速斷保護(hù)時,按與瞬時速斷保護(hù)配合
整定,即
式中限可靠系數(shù),取1.1;
被配合變壓器瞬時電流速斷保護(hù)定值。
(3)當(dāng)線路末端為兩臺同容量并聯(lián)變壓器,其主保護(hù)為瞬時速斷保護(hù)時.,按與瞬時速
斷保護(hù)配合整定,即
I°P=K/-L)(2-4)
式中長也一可靠系數(shù),取1.1;
一被配合變壓器瞬時電流速斷保護(hù)定值;
L——變壓器速斷保護(hù)區(qū),以變壓器阻抗百分?jǐn)?shù)表示。
(4)按與“T”接線路、"T”接變壓器速動保護(hù)配合
當(dāng)具備以下兩個條件要求時,可以按躲降壓變壓器中、低壓側(cè)故障整定。
①所有變壓器必須配置帶跳閘自保持的速動保護(hù):
②線路配置自動重合間裝置,當(dāng)變壓器故障時,可以用自動重合閘糾正非選擇性動作。
其計算公式同前幾項(xiàng),按此原則整定時,應(yīng)校核其定值,是否躲開所有變壓器的脫磁涌
流,即滿足以下要求:
1)當(dāng)系統(tǒng)至變壓器端部阻抗與變壓器本身阻抗相比較可以忽略時,取
〃=(3~4)/強(qiáng)(2-5)
式中ITel—各“:T接變壓器額定電流之和。
2)當(dāng)系統(tǒng)至變壓器端部阻抗與變壓器本身阻抗相比較不能忽略時,取
〃=Ea(3~4)k(2-6)
式中X——表示總和的符號;
a—電壓降低系數(shù),即勵磁涌流系數(shù);
a=Z7/(Zmax+ZT),ZT——變壓器阻抗;
Zmax—最大運(yùn)行方式下系統(tǒng)至變壓器端部阻抗。
3、按保證母線殘壓整定
對發(fā)電廠或重要用戶的單電源配電線,有時按廠用電或用戶要求,需要按保證母線殘壓
不低于50%?60%額定電壓整定。
設(shè)故障點(diǎn)在保護(hù)區(qū)末瑞,此時母線殘壓為
Uw=ZI/(Zsm[n+ZI)(2-7)
式中Uw——母線殘壓,以標(biāo)么值表示;
Z1—電流速斷保護(hù)區(qū),以阻抗標(biāo)么值表示;
Z$min一系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下,母線短路阻抗標(biāo)么值;
令U—0.6,則Z/=L5Zmn;
則電流速斷保護(hù)定值應(yīng)計算為:
^=0.866/,/(Z5n,n+1.5ZAmin)=0.3467,/Z5min(2-8)
按此條件計算出的定值?般偏小,應(yīng)校核與下一級保護(hù)是否能配合。當(dāng)配合有困難時,
改用延時電流速斷并校核配合情況。
4、按躲振蕩電流整定
當(dāng)電流速斷在雙電源線路上使用,線路兩側(cè)電源可能振蕩時,要按躲振蕩電流整定,即
【叩=K<隔(2-9)
式中K向----可靠系數(shù),取
Isyvi----振蕩電流;
其中:ZJMV.=2Esin(^/2)/Z1E:
ZI£---------兩側(cè)系統(tǒng)之間綜合正序阻抗。
5、按躲背后母線故障整定
對于雙電源線路電流速斷,一般不希望帶方向,以避免出現(xiàn)方向元件電壓死區(qū),但背后
故障不能誤動,故需躲開背后母線最大故障電流,即
.ax(2-10)
式中Krel—可?靠系數(shù),取1.2?1.3;
/,max—背后母線故障,流經(jīng)保護(hù)的最大短路電流。
6、保護(hù)區(qū)的計算
對電流保護(hù)而言,最小保護(hù)區(qū)按最小運(yùn)行方式下兩用短路計算。保護(hù)區(qū)末端短
路時,故障電流等于保護(hù)定值,即
⑵爭*
/Rin=-7⑵=/叩(2/1)
式中^-2mi?一系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下,保護(hù)區(qū)末端兩相短路電流:
z.s,min—系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下,保護(hù)背后電源短路阻抗標(biāo)么值;
z;2)—兩相短路時保護(hù)區(qū),用標(biāo)么阻抗表示。
2(2-12)
2mM+Zf「.Z"Z/.
電磁型保護(hù)應(yīng)用最多,取K〃,,=1.3為例,解得
Z,⑵=0.666Z,+0.666Zvma-Zvmin(2-13)
lL3,llldA3.IllIII
保護(hù)區(qū)以線路阻抗百分值表示時為
貨)=0.666+0.666Z;,mx/Z〃一%.
=0.666+(0.666-Kw)/K](2-14)
其中K—Z-JZSM一方式系數(shù):
K=Z"Z,ex—氏度系數(shù);
4"—兩相短路時電流保護(hù)最小保護(hù)區(qū)百分?jǐn)?shù)。
同理,三相短路時,電流保護(hù)的保護(hù)區(qū)為:
力力=0.7692+(0.7692-Kw)/Kl(2-15)
L⑶一三相短路時電流保護(hù)最小保護(hù)區(qū)百分?jǐn)?shù)。
第3節(jié)瞬時電流閉鎖電壓速新保護(hù)整定計算
電流速斷保護(hù)性能較差,保護(hù)區(qū)可能很小或?yàn)榱悖灾劣绊懪c相鄰線路保護(hù)的配合。此
時,改用瞬時電流閉鎖電壓速斷保護(hù)以改善保護(hù)性能,可根據(jù)具體情況而定。
1、按躲本線路末端母線故障整定
對于瞬時電流閉鎖電壓速斷保護(hù)中的電流元件按保證線路末端故障有足夠靈敏度整
定;對于電壓元件(控制保護(hù)區(qū),保證選擇性),按躲本線路末端母線故障整定。
52/〃
電流兀件1op(2-16)
K$e"(ZsmM+Z”)
uZ\.
電壓元件U加吧r
°p0K,M(Z,,mn+Z/
式中/累m一線路末端故障最小兩相短路電流A:
U”min一線路末端故障保護(hù)安裝處母線最小殘壓標(biāo)么值;
K皿靈敏系數(shù),取1.5;
Krel——可靠系數(shù),取1.3;
Z’.min一系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下,保護(hù)背后電源至保護(hù)安裝處母線短路阻抗,
以標(biāo)么值表示;
Ib—保護(hù)所在電壓級基準(zhǔn)電流A。
2、按電流電壓元件保護(hù)區(qū)相等整定
當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化不大時,為了獲得較好的保護(hù)區(qū),可以按電流、電壓元件保護(hù)區(qū)
大致相等整定。
,0.866Ib0.866Ih
"一么,疝+工,—Z^+Z
z7
Unn=-----七——=-------—(217)
pZ—+Z”z,s,min+z
式中Zj、Z〃——電流、電壓元件兩相短路保護(hù)區(qū),以阻抗標(biāo)么值表示,設(shè)Zj=Z“二Z;
Z’.min—系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下,保護(hù)背后電源至保護(hù)安裝處母線短路阻抗,以標(biāo)么
值表示;
I叩、UOP——電流元件定值A(chǔ);電壓元件定值(標(biāo)么值);
Ih—保護(hù)所在電壓級基準(zhǔn)電流A。
為了躲開線路末端故障以保證選擇性,電壓元件定直應(yīng)取
u_(2-18)
LK3
式中Ke—可靠系數(shù),取1.3。
得
I,pZ
u=(2-19)
印0.866。
其中Z=0.866Z,L/1.3=0.666Z,L
則電流、電壓元件表達(dá)式為
/0.866/,,
=(2-20)
Z.,minI0.666Z,
〃0.666Z,
U=-------------------------------
"Zmn+0.666Z/.
式中符號意義同前。
必須注意,按式(2-20)算出的定值,需要校核躲開線路末端故障的可靠性。當(dāng)線路阻
抗較大時,一般不能保證可靠性。電壓元件滿足可靠性要求的條件為
0.666Z/—Z/
Z.,"+0?6662廣仁億?十2,)
當(dāng)上式中K京=1.3時,ZzW0.67Zs.min,才能保證可靠性。
當(dāng)定值由式(2-20)確定后,電流元件兩相和三相短路保護(hù)區(qū)分別為
Z,⑵=0.866/〃/〃-。*
Z;3>=AZ?(2-21)
式中Zf)、Zf)------系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下兩相和三相短路的保護(hù)區(qū)。當(dāng)求系統(tǒng)最大運(yùn)
行方式下的保護(hù)區(qū)時,以Z,ma\代替Zsmin,阻抗均為標(biāo)么值。
電壓元件(接于三個相間電壓)兩相或三相短路保護(hù)區(qū)為
U叩
Z.=Zs.max(2-22)
1"
式中Z”一系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下最小保護(hù)區(qū)。欲求最大保護(hù)區(qū)時,以Z,mm代替Z-。
3、按電流、電壓靈敏度相等整定
對于線路變壓器組供電方式,可按線路末端故障,電流、電壓元件均保證靈敏度整定。
電流元件按最小運(yùn)行方式下線路末端兩相短路保證靈敏度整定。電壓元件按最大運(yùn)行方式下
線路末端兩相或三相短路保證靈敏度整定。其計算公式為
0.866Ih
°PK.十乙)
K
U叩senuuresmax、senu(2-23)
A.min+Z/
式中4.min一系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下,線路末端兩相短路流過保護(hù)的電流A:
一系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下,線路末端三相短路,保護(hù)所在母線殘壓的標(biāo)么值;
Kseni.Ksenu—電流、電壓元件的靈敏系數(shù),
當(dāng)取七加=心.“時,由(2-23)得
().866/必_________
(2-24)
L(Z,Gn+Z,.)(Z.e+Z/.)
為躲開變壓器低壓或中壓側(cè)故障,電壓元件應(yīng)滿足下式要求,即
〃(Z」+ZT)
4,(2-25)
式中Z,——變壓淵阻抗,當(dāng)數(shù)臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行時,Z7為變壓器并聯(lián)阻抗。
聯(lián)立求解(2-24)和(2-25)得
j二//40.8664乙
"一J(Zmn+Z/.)(Zs.M+Z/.)(Z/.+Z7)
U二JO.866Z0+ZT)
(2-26)
在實(shí)踐中有時碰到由式(2-26)計算結(jié)果,對變壓器低壓側(cè)故障,電流、電壓結(jié)合可靠系
數(shù)較低,即Krel=Kki=Kku<1.5o此時,電壓元件定值可由下式計算,以躲開變壓器中、
低側(cè)故障
U_Ure-min______ZI.+Z'V
OP-(2-27)
~K向—二+工4+工7)
式中Uwmin一變壓器中、低壓側(cè)故障,保護(hù)安裝處母線最小殘壓。
比較式(2-25)、(2-26)可知,式(2-27)取值較小。將(2-27)代入(2-24)得
0.866K,/〃ZJZ"n+Z,.+ZQ
(2-28)
(―」峪,+2"+27)
4、按與本線路末端變壓器速動保護(hù)配合整定
(1)與變壓器差動保護(hù)配合
電流元件計算公式同(2-16):電壓元件按與變壓器差動保護(hù)配合,并躲開變壓器低壓
側(cè)故障整定,即
Z1+Z7
(2-29)
Kre/Zmin+Z/,+Z.r)
式中K也------可靠系數(shù),取1.3?1.4;
z.t.min—系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下,保護(hù)背后電源至保護(hù)安裝處母線短路阻抗,
以標(biāo)么值表示;
zr-變壓器阻抗,當(dāng)數(shù)臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行時,z7為變壓器并聯(lián)阻抗。
(2)與線路末端兩臺并聯(lián)變壓器電流速斷保護(hù)配合整定
電流元件整定同上,電壓元件定值為
U_Z/十£(2-L)0.5ZY
P=(2-30)
°Krel(Z^in+ZL+L(2-L)0.5ZT
式中——可靠系數(shù),取1.1?1.2;
變壓器速斷保護(hù)最小保護(hù)區(qū),以變壓器阻抗Z7的百分值表示。
L的計算式如下:
0.866。
+2Zr
L=
2ZT
72(0.8667,//;4-2ZJ-8ZJ0.866//;-Z5.min-Zx/)
(2-31)
2ZT
第4節(jié)延時電流速新保護(hù)整定計算
延時電流速斷應(yīng)保護(hù)線路全線,并與相鄰下一級線路保護(hù)相配合。根據(jù)相鄰線保擰具體
情況,整定計算原則如下:
1、與相鄰線瞬時甩流速斷保護(hù)配合整定
(1)定值計算
當(dāng)相鄰線被配合段保護(hù)區(qū)末端故障時,該保護(hù)應(yīng)具有選擇性,其定值應(yīng)為
/:;=K*K〃,max4,(2-32)
式中K向——口J靠系數(shù),取1.1?1.2;
K.”——最大分支系數(shù);
定義:max=本線路最大分支電流/被配合線路故障電流:
I1------相鄰線路瞬時速斷定值。
保護(hù)動作時間比相鄰速斷保護(hù)長一個時限級差。
(2)最大分支系數(shù)
I)單回線保護(hù)與單回線保護(hù)配合,本線路末端有助增電源時,最大分支系數(shù)按本側(cè)電
源S1最大方式,助增電源S2最小方式計算,得
7
(2-33)
^5l.nux+Zi+2*52.min
當(dāng)系統(tǒng)SI斷開時,助增系數(shù)K〃max=l,相當(dāng)于無助增電源的單回線對單回線配合。
2)如圖2-1所示單電源線保護(hù)與環(huán)網(wǎng)保護(hù)配合,本線路末端無助增電源時,最大分支
系數(shù)按本側(cè)電源最大方式計算:
⑸A
皿(1)4^
Zy
圖2-1
圖2-2
在圖2-2中,設(shè)Z,2號保護(hù)電流速斷保護(hù)區(qū)為Zj,則當(dāng)保擴(kuò)末端
故障時有如下關(guān)系:
(2-34)
z「z,
Z-
叩Zg_Zj
保護(hù)區(qū)末端故障總的短路電流為
(2-35)
Z+Z
7+7+7—T——
〃s.max丁乙L丁/j,
由式(2-34)、(2-35)聯(lián)立求解則得
1b/1cp+Z*
Z\-
2
2(六+ZQ—4ZE(卜—Z5.max—Z0)
IV1<>P1op
(2-36)
2
2)與相鄰線瞬時電流閉鎖電壓速斷保護(hù)配合整定
延時電流速斷保護(hù)勺相鄰線瞬時電流閉鎖電壓速斷保護(hù)的電流、電壓元件均要配合,以
保證最大、最小方式下均有配合。與電流元件定值配合的計算式同(2-32),
與電壓元件配合計算如下:
如圖2-1中的2號保護(hù)為瞬時電流閉鎖電壓速斷保護(hù),其電壓元件定值為U。/,,電壓元
件最小保護(hù)區(qū)所對應(yīng)的標(biāo)么值阻抗為Z“,出則
_Uop(Z$|.max+Z;.)Z$2,max
「(l-U,,p)(Z.v+Z/.+Z、2max)
U°p
(Zsi.max+2工瘴.山(2-37)
1"
7
式中K__________s2.niax
”.min-%-7+7
乙si.max干乙。干乙s2.max
上述保護(hù)區(qū)末端短路時,I號保護(hù)中電流為
(2-38)
z.
“mm+74-7
將式(2-37)代入(2-38),得
(2-39)
Ze+Zj
于是延時電流速斷與電壓元件配合時,可整定為
(2-40)
<>P-4
+ZL
式中K田----可靠系數(shù),取1.1?1.2;
L—相鄰線電壓元件定值(標(biāo)么值);
Z,1.max、Z]—最大運(yùn)行方式下電源阻抗、線路阻抗(標(biāo)么值)。
由式(2-32)、(2-40)計算結(jié)果中取較大者作為定值。
3)與相鄰線距離保護(hù)I段配合整定
設(shè)相鄰線距離保護(hù)I段定值為Zj,則可利用(2-38)式(但應(yīng)用Zj置換及用
置換求出距離I段保護(hù)區(qū)末端故障時流經(jīng)本保護(hù)的最大故障電流,保護(hù)動
作電流應(yīng)躲開此故障電流,即該保護(hù)定值為
I?=-------------------------------------------(2-41)
「億:/&.2)+2,"2+乙
式中心—可靠系數(shù),取1.2?1.3;
一計算式同(2-33):
Z.".max、—最大運(yùn)行方式下電源阻抗、線路阻抗(標(biāo)么值)。
4)與相鄰線路全線速動保護(hù)配合整定
當(dāng)相鄰線為雙回線裝有橫差、平衡保護(hù),或單回線裝有高頻、縱差保護(hù)時,必要時可與
這些全線速動保護(hù)配合整定。用相應(yīng)的雙回線并聯(lián)阻抗或單回線阻抗置換式(2-40)中Z1時,
則式(2-41)即為該定值計算公式。但應(yīng)注意,當(dāng)雙回線以單回方式運(yùn)行及單回線全線速動保
護(hù)退出時,仍應(yīng)與階段式保護(hù)配合整定。
5)按保證本線路末端故障靈敏度整定
0.866,
<2-42)
叩K$e”(ZsLmin+)
式中K$e〃—靈敏系數(shù),應(yīng)滿足規(guī)定:
Z"min、Z’.—最小運(yùn)行方式下至保護(hù)安裝處短路阻抗及線路阻抗(標(biāo)么值)。
當(dāng)不按(2-42)取值,而按其他原則選取定值時,也應(yīng)校驗(yàn)本線路末端故障最小靈敏度,
靈敏度校驗(yàn)公式為
r_£.min
sen.min-7(2-43)
式中/叩一最后選取的定值。
第5節(jié)延時電流閉鎖電壓速圻保護(hù)整定計算
延時電流閉鎖電壓速析保護(hù)裝置,只是在使用延時電流速斷保護(hù)對線路末端故障不能滿
足靈敏度要求時使用。該段保護(hù)按主保護(hù)要求滿足靈敏度的規(guī)定。其整定原則根據(jù)相鄰線保
護(hù)方式的不同而異。
1、與相鄰線瞬時電流速斷保護(hù)配合整定
在圖2-1中,設(shè)相鄰線I段為瞬時電流速斷,本線路保護(hù)要整定的延時電流閉鎖電壓速
斷,為獲得選擇性其電流元件需按式(2-32)整定,電壓元件按躲開線路末端變壓器中低壓側(cè)
故障整定,即
石/卬(Z/.+J,)
%=-----------K"2(2-44)
式中U叩、lop—本線路保護(hù)電壓、電流元件整定值;
ZL.ZT——線路、變壓器阻抗:
一最大分支系數(shù);
Ke——可靠系數(shù),取1.3?1.4。
在(2-44)中,電壓阻抗均用標(biāo)么值時(*號省略),則
°=------------------(2.45)
"4KM
本線路末端故障靈敏度校驗(yàn):
/⑵
電流元件
^.S=cr1.1-^>j2.
1op
電壓元件Ksenu=Uop!Ugmax(2-46)
式中K.、Ksenu—電流、電壓元件最小靈敏系數(shù),應(yīng)規(guī)程滿足規(guī)定;
ARin—本線路末端故障時流過保護(hù)安裝處最小兩相短路電流:
U…max一本線路末端故障時保護(hù)安裝處母線的最大殘壓。
2、按保證線路末端故障靈敏度整定
對線路保護(hù)第n段,全線故障應(yīng)能可靠動作,一般按保證本線路末端故障有靈敏度整
定。在圖2-1中,QF1電流、電壓元件定值為
/以0.8664
--------=-------------------------------
^sen,i(Z$].min+L)
Z,
u“psen.uur^.v.maxsen.u(2-47)
Z.".max+ZL
式中工出神、Zv,max—保護(hù)背后系統(tǒng)最小、最大方式下至保護(hù)安裝處母線短路阻抗
(標(biāo)么值);
按式(2-47)整定后,還應(yīng)按式Q-32)、(2-44)校核與相鄰線保護(hù)配合情況。
3、與相鄰線瞬時電流閉鎖電壓速斷保護(hù)配合整定
相鄰線路上下級電流元件之間的配合,計算公式同(2-32),電壓元件之間的配合計算為
I1zU1
u=年工+1(2-48)
04K田Krel
式中/:、U;甲—相鄰線電流閉鎖電壓速斷保護(hù)電流、電壓元件定值(標(biāo)么值);
Uop—本線路電壓元件定值;
Z,—本線路阻抗標(biāo)么值:
Krel——可靠系數(shù),取1.1?1.2。
4、與相鄰線距離保護(hù)I段配合整定
電流元件按保證本線路末端故障靈敏度整定,計算公式同(2-47)。電壓元件按躲開相鄰
線距離【段保護(hù)區(qū)末端故障整定,即
Z1
Z1(Z?<-----)
乙op1乙L十K)
U=------------如出一(2-49)
"—
式中2—相鄰線距離I段定值(標(biāo)么值)。
當(dāng)按式(2-49)計算出的定值,不滿足靈敏度的要求時,應(yīng)按與相鄰線距離保護(hù)II段配合
整定,此時以相鄰線Z:置換式(2-49)中的Z;,o
5、與相鄰線路全線速動保護(hù)配合整定
考慮原則與延時電流速斷保護(hù)相同,但計算方法如下:
電流元件定值按保證本線路末端故障靈敏度整定,用式(2-47)。
電壓元件定值按躲開相鄰線路末端母線故障整定,在式(2-49)中,用相鄰雙回線并聯(lián)阻
抗或單回線阻抗置換Z:,則式(2-49)即為定值計算公式。
弟6節(jié)過電流保護(hù)整定計算
過電流保護(hù)是階段式保護(hù)的后備段,除對本線路有足夠的靈敏度外,對相鄰線路也應(yīng)有
一定遠(yuǎn)后備靈敏度,保護(hù)的動作電流應(yīng)大于本線路最大負(fù)荷電流,并在電流定值及動作時間
上與相鄰線路后備段相配合,其整定原則如下:
1、不帶低壓閉鎖的定時限電流保護(hù)整定
(1)按躲開木線路最大負(fù)荷電流整定
對電網(wǎng)中非直饋線為
〃二長兒”/院(2-50)
對電網(wǎng)中的直饋線為
&=(2-51)
式中
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