继电保护整定计算基础知识讲义稿

继电保护整定计算基础知识主讲人:XXX20XX年XX月继电保护装置基本要求速动性——故障发生时能快速切除故障，防止事故蔓延扩大可靠性——保护范围内发生故障，能准确动作；保护范围外发生故障，能可靠不误动选择性——有选择地切除故障，使故障或事故影响范围尽量减小灵敏性——保证可靠动作的能力这些功能和要求都是保护装置通过不同的定值整定来实现的，对保证系统运行安全和保护设备不受伤害起到很大的作用,所以说继电保护整定计算很重要、责任也很大。继电保护整定计算工作的基本内容详细了解一次系统的主接线及设备参数详细了解每台设备的保护配置及装置的工作原理与有关部门(一般是网调)共同确定运行方式,绘制系统阻抗图,计算最大、最小运行方式下的短路电流,为整定保护、校验灵敏度提供依据编制继电保护装置整定计算原则根据整定计算原则具体进行每套保护装置的定值计算填写保护定值通知单及定值台帐将整定计算原则、短路电流计算过程、定值计算过程的全部原始底稿整理成册，妥善保存继电保护整定计算包括两大部分短路电流计算：计算系统在最大、最小运行方式下的短路电流另外还有，厂用负荷自起动电流电压计算，其中启动电流可以实测继电保护装置定值整定1、发电机保护2、变压器保护3、发变组保护4、线路保护短路电流计算基础知识一、基本假设：短路电流精确计算是复杂的，也是不可能的，为了方便计算作为工程应用一般都作以下假设1、在短路过程中认为发电机的电势相位一致，频率不变2、假定各元件中的磁路不饱和，参数恒定不变。计算时可以用叠加原理3、变压器的励磁电流忽略不计短路电流计算基础知识一、基本假设4、系统各元件电阻及分布电容忽略不计（只有在元件的电阻值大于电抗值的1/3以上时，该元件才用阻抗值表示）5、三相系统始终是对称的，可用单相等值电路进行计算6、正常负荷电流一般忽略不计7、短路是金属性的，一般不考虑过度电阻短路电流计算基础知识二、标幺制标幺制可以使复杂的关系和过程简单化，使计算工作变得简单容易标幺值=可以看出，标幺值是相对值，是为了计算时消除电压等级障碍而采用的一种简化方法，计算结果必须还原成有名值后才能应用位）基准值（与实际值同单的值）实际值（用有名值表示短路电流计算基础知识三、主要电气元件的标幺计算()1、发电机2、变压器3、电抗器4、电缆cos/100%''*ejddPSXXejkbSSUX100%*2*3100%jjeekkUSIUUX2*jjUSXXejUU短路电流计算基础知识四、绘制等值电抗图及化简根据基本假设可以画出简化的电气一次图，对应为用电抗表示的等值电抗图，电气元件经过标幺计算后标在对应的电抗旁边。对称电路、若干等值电源可以归并短路电流计算基础知识五、三相短路电流计算1、无限大电源供电无限大电源定义：是指当电力系统的电源的距短路点的电气距离较远时，由短路引起的电源送出的那部分容量远小于本身的容量，称该电源为无限大电源。实际电力系统，供电电源的内电抗不超过短路回路总电抗的10%时，可认为该电源为无限大电源短路电流计算基础知识五、三相短路电流计算无限大电源的特点：1）、短路过程中电源频率是不变的2）、短路过程中电源的端电压是不变的3）、短路过程中，短路电流的周期分量保持不变，即短路电流不衰减***''*1XIIIz短路电流计算基础知识五、三相短路电流计算2、发电机供电支路的短路计算在发电机供电支路发生短路时，发电机的电势是随时间t变化的，因此从起始次暂态短路电流到稳态短路电流也是随时间变化的。为了便于计算，我国目前采用运算曲线。求出计算电抗在运算曲线上查短路电流标幺值，乘以相应发电机的额定电流即可得到该分支短路电流周期分量的有名值jejsSSXX*)(tzIeeteFttzUSIIII3)*()*()(短路电流计算基础知识六、不对称短路电流计算在系统发生不对称短路时，正常运行的对称三相系统受到破坏，电气元件的零序、负序保护就是利用这种情况下的故障量构成的保护，这时就需要采用对称分量法进行计算对称分量法：将短路后三相不对称的电流、电压分解成三组对称的序电流、序电压，然后利用计算对称短路的方法，分别求出各序分量的电流电压值，最后再合成各相的全电流、全电压值短路电流计算基础知识六、不对称短路电流计算对任意的不对称的三相全电流分解成三组对称的序电流：正序电流：CBAIII22102102120210210aaccCaabbBaaAIaaIIIIIIaIIaIIIIIIIII1112121)(31acabCBAaaIIIaIIaaIII短路电流计算基础知识六、不对称短路电流计算负序电流：零序电流：同样电压的对称分量法也是这样计算，比如常用的零序电压：2222222)(31acabCBAaIaIaIIaIIaII)(310CBAIIII)(31U0CBAUUU继电保护装置整定计算一、几个常用系数的意义1、可靠系数：为了避免计算中出现的误差、互感器测量误差、继电保护装置本身的误差以及调试等的误差，使保护间的保护范围不配合而引起保护误动作，保护的动作值与实际短路电流或与配合的动作值之间应有一定的裕度，以取得选择性而引入了一个系数——可靠系数可靠系数的选用要考虑整定计算条件的不同，继电器类型不同，保护方式不同而有所区别relK继电保护装置整定计算一、几个常用系数的意义2、返回系数：按正常运行额定数值整定的保护定值，由于定值比较接近正常运行值，在故障断开或短时间超额定而恢复正常的过程中，保护不能可靠及时返回就有可能发生误动，为避免这种情况引入——返回系数——过流保护取0.85——低电压保护取1.2rKrreleoperrelopKKUUIKKIrKrK继电保护装置整定计算一、几个常用系数的意义3、非周分量系数：短路起始的暂态过程中，短路电流含有很大的非周期变化的分量，特征是偏于时间轴的一边（近似直流），而且随时间衰减（与电路的时间常数有关，一般0.1-0.2秒可衰减下去），对差动保护的动作有较大的影响，外部短路时差动保护各侧CT通过的短路电流大小可能不同，加上非周期分量的影响，其饱和程度必然不同，因而产生很大的不平衡电流，这对差动保护是不利的继电保护装置整定计算一、几个常用系数的意义4、灵敏系数：保护装置对在它的保护范围内发生故障和不正常工作状态的反映能力称保护装置的灵敏性（或灵敏度），用灵敏系数表示。不同的保护装置所要求的灵敏系数是不同的，部颁有关规程有统一规定，比如：规定纵联差动保护、电流速断保护的灵敏系数不小于2；过流保护灵敏系数不小于1.5等等cenK继电保护装置整定计算二、发变组保护整定计算1、发电机保护主要配置：（1）发电机纵差保护（2）发电机过流、过负荷保护（3）发电机负序过流、过负荷保护（4）发电机转子绕组过流、过负荷保护（5）发电机定子接地保护（6）发电机励磁回路接地保护（7）发电机逆功率保护（8）发电机低励失磁保护（9）发电机过压保护（10）发电机断水保护继电保护装置整定计算二、发变组保护整定计算2、变压器保护主要配置：（1）变压器差动保护（2）主变零序差动保护（3）主变过激磁保护（4）变压器复合电压启动过电流保护（5）变压器瓦斯保护3、发变组公用保护（1）发变组纵差保护（2）发变组低阻抗保护（3）非全相运行保护继电保护装置整定计算三、大型机组的差动保护1、CT的选择（1）5P+5P只能反映稳态情况下一次电流。现在存在这样的问题，外部发生故障，暂态时间很短0.05-0.1s，而非周期分量很大衰减慢（最大0.5s），分流作用很大，影响CT，使CT有剩磁，二次不能正确反映一次，就有可能误动。在整定计算中，5P级CT的非周期分量系数取的较大1.5-2,用以躲过引起的不平衡电流（2）TPY+TPYT表示暂态，P表示保护用，现在大型机组及高压线路差动保护都用TPY型，能很好的消除暂态非周期分量的影响，非周期分量系数取的较小（3）变压器CT怎样消除不平衡电流：1）保证两侧CT型号一样2）保证一二次电缆阻抗一样继电保护装置整定计算2、差动保护原理分析这种是带比率制动特性的差动保护原理曲线，一般许继公司产品用的多。整定原则：继电保护装置整定计算导则：确定差动保护的最小动作电流I0P.0即A点纵坐标（按负荷状态下保护不误动要求整定）：I0P.0=Krel×2×0.03%×Ign/na式中：Krel----可靠系数，取1.5Ign----发电机额定一次电流实际可取：I0P.0=（0.10～0.30）Ign/na一般宜选用I0P.0=（0.10～0.20）Ign/na2)确定制动特性的拐点B，也即最小制动电流Ires.0。定子电流等于或小于额定电流时，差动保护不必具有制动特性，因此，B点横坐标：Ires.0=（0.8～1.0）Ign/na继电保护装置整定计算3)按最大外部短路电流下差动保护不误动的条件，确定制动特性的C点,并计算最大制动系数Ires.max。设C点对应的最大动作电流为Iop.max，其值为：Iunb.max＝KapKccKerI（3）k.max/naIop.max＝KrelIunb.maxKres.max＝IOP.max/Ires.max＝KrelKapKccKer＝0.15（为安全计，取0.30）式中：Iunb.max―――发电机外部短路时，差动保护的最大不平衡电流Kap―――非周期分量系数，取1.5～2继电保护装置整定计算Kcc―――互感器同型系数，同型时取0.5，不同型时取1.0Ker―――互感器比误差系数，取0.1I（3）k.max――最大外部短路三相短路电流周期分量Iop.max―――对应最大短路电流的最大动作电流Krel―――可靠系数，取1.3～1.5Ires.max――对应最大短路电流的最大制动电流Kres.max――对应最大短路电流的最大制动系数比率制动特性的斜率S为：Iop.max－Iop.0S＝—————————————（I(3)k.max/na）—Ires.0继电保护装置整定计算这种是比率制动特性差动保护原理曲线，南瑞、GE公司用的比较多继电保护装置整定计算下面用一个实例讲一下这种原理怎样整定计算整定计算用短路电流外部短路(机端)最大短路电流I（3）Kmax=1/0.334×1000//20=86.53KA内部短路(机端)最小短路电流I（2）Kmin=0.866×86.53=74.94KACT型号及变比：两侧均为TYP-25000/5A1）最小动作电流Iop.o按发电机空载条件下,纵差保护最大不平衡电流为整定条件,取S1=0.05×19245/25000=0.0385pu,开机空载条件下实测不平衡电流大小。继电保护装置整定计算2）第一段比率制动特性（ab直线）设定Ires≤1.5puw为区内短路范围，第一段比率制动制动特性为直线oab,其制动系数即oab直线斜率S1=Krel×Kap×Kcc×Ker式中：Krel为可靠系数，Krel＝1.5Kap为暂态系数，TYP的Kap＝1.0Kcc为同型系数Kcc＝0.5Ker为CT幅值误差系数Ker=0.1S1=1.5×1.0×0.5×0.1=0.075为防止在较小外部短路暂态过程中纵差保护误动,适当增大S1,最终选S1=0.15，当S1和Iop.o选定后,a点随之确定,不用另做整定继电保护装置整定计算3）最大外部短路时纵差保护不误动（d点）已知I（3）Kmax/25000=86530/25000=3.46pu为确保纵差保护不误动，d点制动系数Ires.max=S2S1考虑到外部短路电流倍数不大，S2不必太大，实取S2＝0.30C点Iresc=2.5pu4）纵差保护灵敏系数Isen一定合