继电保护整定计算实用手册

继电保护整定计算实用手册目录前言1继电保护整定计算1.1继电保护整定计算的基本任务和要求1.1.1继电保护整定计算的目的1.1.2继电保护整定计算的基本任务1.1.3继电保护整定计算的要求及特点1.2整定计算的步骤和方法1.2.1采用标么制计算时的参数换算1.2.2必须使用实测值的参数1.2.3三相短路电流计算实例1.3整定系数的分析与应用1.3.1可靠系数1.3.2返回系数1.3.3分支系数1.3.4灵敏系数1.3.5自启动系数1.3.6非周期分量系数1.4整定配合的基本原则1.4.1各种保护的通用整定方法1.4.2阶段式保护的整定1.4.3时间级差的计算与选择1.4.4继电保护的二次定值计算1.5整定计算运行方式的选择原则1.5.1继电保护整定计算的运行方式依据1.5.2发电机、变压器运行变化限度的选择原则1.5.3中性点直接接地系统中变压器中性点1.5.4线路运行变化限度的选择1.5.5流过保护的最大、最小短路电流计算1.5.6流过保护的最大负荷电流的选取2变压器保护整定计算2.1变压器保护的配置原则2.2变压器差动保护整定计算2.3变压器后备保护的整定计算2.3.1相间短路的后备保护2.3.2过负荷保护(信号)2.4非电量保护的整定2.5其他保护3线路电流、电压保护装置的整定计算3.1电流电压保护装置概述3.2瞬时电流速断保护整定计算3.3瞬时电流闭锁电压速断保护整定计算3.4延时电流速断保护整定计算3.4.1与相邻线瞬时电流速断保护配合整定3.4.2与相邻线瞬时电流闭锁电压速断保护配合整定3.4.3按保证本线路末端故障灵敏度整定3.5过电流保护整定计算3.5.1按躲开本线路最大负荷电流整定3.5.2对于单电源线咱或双电源有“T”接变压器的线路3.5.3保护灵敏度计算3.5.4定时限过电流保护动作时间整定值3.6线路保护计算实例3.6.135kV线路保护计算实例3.6.210kV线路保护计算实例附录A架空线路每千米的电抗、电阻值附录B三芯电力电缆每千米的电抗、电阻值附录C各电压等级基准值表附录D常用电缆载流量本文中涉及的常用下脚标号名称符号名称符号平均值av可靠rel最大值Max动作op最小值Min保护p基准值b返回r标幺值pu分支br额定值N自起动ast灵敏sen启动st接线con继电保护整定计算1.1继电保护整定计算的基本任务和要求1.1.1继电保护整定计算的基本任务和要求继电保护装置属于二次系统，它是电力系统中的一个重要组成部分，它对电力系统安全稳定运行起着极为重要的作用，没有继电保护的电力系统是不能运行的。继电保护要达到及时切除故障，保证电力系统安全稳定运行的目的，需要进行多方面的工作，包括设计、制造、安装、整定计算、调试、运行维护等，继电保护整定计算是其中极其重要的一项工作。电力生产运行和电力工程设计工作都离不开整定计算，不同部门整定计算的目的是不同的。电力运行部门整定计算的目的是对电力系统中已经配置安装好的各种继电保护按照具体电力系统参数和运行要求，通过计算分析给出所南非的各项整定值，使全系统中的各种继电保护有机协调地布置、正确地发挥作用。电力工程设计部门整定计算的目的是按照所设计的电力系统进行分析计算、选择和论证继电保护装置的配置和选型的正确性，并最后确定其技术规范。同时，根据短路计算结果选择一次设备的规范。1.1.2继电保护整定计算的基本任务继电保护整定计算的基本任务，就是要对各种继电保护给出整定值；而对电力系统中的全部继电保护来说，则需编制出一个整定方案。各种继电保护适应电力系统运行方式变化的能力都是有限的，因而，继电保护整定方案也不是一成不变的。对继电保护整定方案的评价，是以整体保护效果的优劣来衡量的，并不着眼于某一套继电保护的保护效果。必须指出，任何一种保护装置的性能都是有限的，或者说任何一种保护装置对电力系统的适应能力都是有限的。当电力系统的要求超出该种保护装置所能承担的最大变化限度时，该保护装置便不能完成保护任务。（一）继电保护整定计算的具体任务和步骤（1）绘制电力系统一次接线图。（2）根据一次接线图绘制系统阻抗图，包括正序、负序、零序网。（3）建立电力系统设备参数表：包括一次设备的基础参数，二次设备的规范及保护配置情况。（4）建立电流互感器（TA）、电压互感器（TV）参数表，根据变压器的容量和线路的负荷情况确定TA变比。（5）确定继电保护整定需要满足的电力系统规模及运行方式变化限度，各级母线的综合阻抗（最大、最小方式）。（6）电力系统各点的短路计算结果。（7）根据整定原则，选取保护装置整定值。（8）建立各种继电保护整定计算表。（9）按保护功能分类，分别绘制出整定值图。（10）编写整定方案报告书，着重说明整定的原则问题、整定结果评价、存在问题及采取的对策。（二）整定方案说明书一般包括以下内容：（1）方案编制时间、电力系统概况。（2）电系统运行方式选择原则及变化限度。（3）主要的、特殊的整定原则。（4）方案存在的问题及对策。（5）继电保护的运行规定，如保护的停、投、改变定值、改变使用要求以及对运行方式的限制要求等。（6）方案的评价及改进方向。1.1.3继电保护整定计算的要求及特点根据继电保护在电力系统中担负的任务，继电保护装置必须满足以下4个基本要求，即选择性、快速性、灵敏性、可靠性。（1）选择性。电力系统中某一部分发生故障时，继电保护的作用只能断开有故障的部分，保留无故障部分继续运行，这就是选择性。实现选择性必须满足两个条件：一是相邻的上一级在时限上有配合；二是相邻的上下级保护在保护范围上有配合。（2）灵敏性。在保护装置的保护范围内发生的故障，保护瓜的灵敏程度叫灵敏性，习惯上叫做作灵敏度。灵敏度用灵敏系数来衡量，用Ksen表示。灵敏系数在保证安全性的前提下，一般希望越大越好，但在保证可靠动作的基础上规定了下限值作为衡量的标准。（3）速动性。短路故障引起电流的增大，电压的降低，保护装置快速地断开故障，有利于减轻设备的损坏程度，尽快恢复正常供电，提高发电机，并列运行的稳定性。（4）可靠性。继电保护的可靠性主要由配置结构合理，质量优良和技术性能满足运行要求的保护装置及符合有关规程要求的运行维护和管理来保证。为保证保护的可靠性，应注意以下几点：1）保护装置的逻辑环节要尽可能少。2）装置回路接线要简单，辅助元件要少，串联触点要少。3）运行中的操作变动要少，改变定值要少。4）原理设计合理。5）安装质量符合要求。6）调试正确、加强定期检验。7）加强运行管理。要达到继电保护“四性”的要求，不是由一套保护完成的。就一套保护而言，它不能同时完全具备“四性”的要求。如电流保护简单可靠，具备了可靠性、选择性，但速动性较差；高频保护具备了速动性、灵敏性、选择性，但装置复杂，相对可靠性就差一些。因此，要实现继电保护“四性”的要求，必须由一个保护系统去完成，这就是保护系统概念。对继电保护的技术要求，“四性”的统一要全面考虑。由于电网运行方式、装置性能等原因，不能兼顾“四性”时，应合理取舍，执行以下原则：（1）地区电网服从主系统电网。（2）下一级电网服从上一级电网。（3）局部问题自行消化。bbbUSI3（4）尽可能照顾地区电网和下一级电网的需要。（5）保证重要用户的供电。1.2整定计算的步骤和方法1.2.1采用标么制计算时的参数换算采用标么制计算时，通常先将给定的发电机、变压器、线路等元件的原始参数，按一定基准条件（即基准容量和基准电压）进行换算，换算为同一基准条件下的标么值，然后才能进行计算。标么值=实际有名值/基准值标么制计算中，基准条件一般选基准容量Sb=100MVA，基准电压Ub=Uav（Uav为电网线电压平均值）。当Sb、Ub确定后，对应的基准电流为基准阻抗为错误!未指定书签。。当Sb=100MVA时，Ub、Ib、Zb值如表1-1所示。表1-1基准电压、电流、阻抗对应表Ub（kV）0.46.310.537115230bbbSUZ2Ib（kA）1449.165.51.560.5020.251Zb（Ω）0.0160.3971.102513.69132.25529(1)发电机等旋电机的换算，即NbdbSSXX*式中bX*——基准条件下的电抗标么值；dX——额定容量条件下的次暂态电抗标么值；Sb、SN——基准容量、额定容是，MVA。（2）变压器短路电压Uk%的换算，即1）双绕组变压器NbkbSSUX100%*式中Uk%——短路电压，其他符号含义同前。2）三绕组变压器dXbZ*%%%21%低中低高中高高UUUU%%%21%低高低中中高中UUUU%%%21%中高低中低高低UUUUNbbSSUX100%*高高NbbSSUX100%*中中NbbSSUX100%*低低（3）线路阻抗换算（线路阻抗一般用有名值表示，Z=R＋jX，当R＜31X中可取Z=jX）2av*UZbbSZ2av*UXbbSX式中—基准条件下的阻抗标么值；ZΩ、XΩ—线路阻抗、电抗有名值，Ω。其他符号同前。（4）电抗器百分电抗的换算，即2b**U3100%bNNNbSIUXX式中X*b—基准条件下的电抗标么值；X*N%—电抗器额定电流、额定电压下的阻抗标么值百分数；IN—电抗器额定电流，kA；UN—额定电压，kA；Sb、Ub—基准容量，基准电压。1.2.2必须使用实测值的参数(1)三相三柱式变压器的零序阻抗.(2)66kV及以上架空线路和电缆线路的阻抗.(3)平行线间的零序互感阻抗。(4)双回线的同名相间的零序的差电流系数。(5)其他对断电保护影响较大的有关参数。1.2.3三相短路电流计算实例【例1-1】如某发电厂两台容量为6000kW的汽轮发电机，电压为10kV，cos=0.8，次暂态电抗X″d=0.1356。一台容量为40000kVA升压变压器,额定电压为(38.5±2×2.5%)kV，联结组别为YNd11，阻抗电压10.3%。经35kV线路，在某110kV变电站35kV母线并肉，线路导线型号为LGJ-240，长度为3km。系统至该Xmax=4.327。试计算k1点三相短路流经35kV线路、升压变压器的最大短路电流。解：如图1-3所示为系统一次接线图。（1）参数换算及绘制阻抗图。选取基准容量Sb=100MVA,基准电压Ub=37kV,换算各元件在基准条件下的标么值。1）发电机G1、G2808.18.0/61001356.0*NbdbSSXX2）变压器2575.0401001003.10100%*NbkbSSUX3）线路经查LGJ-240导线每千米R=0.13Ω、X=0.358Ω2av*UZbbSZ381.0358.013.0Z220.08353710033801.02*bZ将上述各元件标么阻抗按线图，绘出标么阻抗图，如图1-4所示。图1-4标么阻抗图（2）短路电流计算。K1点三相短路电流8065.06465.2//1615.10835.0563.2//2575.0808.1//808.1XAIk284.19348065.0156031经升压器的短路电流为AIkT091.13431615.18065.0284.19343经35kV线路的短路电流为AIk458.5896465.28065.0284.193431.3整定系数的分析与应用继电保护的整定值一般通过计算公式计算得出。为使整定值符合电力系统正常运行及故障状态下的规律，达到正确整定的目的，在计算公式中需引入各种整定系数。整定系数应根据保护装置的构成原理、检测精度、动作速度、整定条件以及电力系统运行特性等因素来选择。1.3.1可靠系数由于计算、测量、调试及断电器各项误差的影响，使保护的整定值偏离预定数值，可能引起误动作。为此，整定计算公式中需引入可靠系数用Krel表示，如图1-5所示。图1-5系统图断路器QF1和QF3装设电流保护时，其整定配合公式为21oprelopIKI式中Iop(1)——