电流保护算例

电流保护及方向电流保护第1页共17页电流保护算例对于阶段式保护应满足的整定配合基本原则(1)相邻上、下级保护之间的配合；1——3——5(2)多段保护的整定应按保护段分段进行；ⅠⅡⅢ段(3)一个保护与相邻的几个下一级保护整定配合或同时应满足几个条件时进行整定时，整定值应取最严重的数值；(4)多段式保护的整定，应改善提高主保护性能为主，兼顾后备性；(5)整个电网中阶段式保护的整定方法是首先对电网中所有线路的第一段保护进行整定计算，再依次进行第二段保护整定计算,直至全网保护全部整定完毕；(6)具有相同功能的保护之间进行配合整定；(7)判定电流保护是否使用方向元件。电流保护及方向电流保护第2页共17页整定计算基础数据计算：基准值：基准容量：S=1000MVA，基准电压：U=220kV，110kV，35kV、10kV基准阻抗：ZB=UB2/SB220kV：48.4Ω110kV：12.1Ω35kV：1.23Ω10kV：0.1Ω基准电流：IB=SB/√3/UB220kV：2624A110kV：5250A35kV：16500A10kV：57700A标么阻抗的计算：Z*=Z/ZB——对于220kV、110kV线路考虑电阻X*=X/ZB——对于35kV、10kV线路忽略电阻短路电流的计算：最大三相金属性短路：Id(3)=IB×1/X*最小两相金属性短路：Id(2)=0.866×IB×1/X*电流保护及方向电流保护第3页共17页一、电流速断保护（第Ⅰ段）：1、短路电流的计算：图中:1--最大运行方式下d(3)2--最小运行方式下d(2)3--保护1第一段动作电流2、整定值计算及灵敏性校验按躲过本线路末端短路时的最大短路短路整定：灵敏性：电流保护及方向电流保护第4页共17页动作时间t=0s二、限时电流速断保护（第Ⅱ段）1、整定值的计算和灵敏性校验整定值与相邻线路第Ⅰ段配合。动作电流：动作时间：，Δt取0.5s。灵敏性：，要求：≥1.3～1.5。若灵敏性不满足要求，与相邻线路第Ⅱ段配合。此时：动作电流：；动作时间：。三、定时限过电流保护（第Ⅲ段）1、整定值的计算和灵敏性校验：电流定值电流保护及方向电流保护第5页共17页①躲最大负荷电流（1）②在外部故障切除后，电动机自起动时，应可靠返回。电动机自起动电流要大于它正常工作电流，因此引入自起动系数KZq（2）式中，显然，应按（2）式计算动作电流，且由（2）式可见，Kh越大，IdZ越小，Klm越大。因此，为了提高灵敏系数，要求有较高的返回系数。（过电流继电器的返回系数为0.85～0.9）动作时间电流保护及方向电流保护第6页共17页即注：当相邻有多个元件，应选择与相邻时限最长的配合。灵敏性近后备：Id1.min--本线路末端短路时的短路电流远后备：Id2min--相邻线路末短路时的短路电流电流保护配合算例：如图所示，某35kV单电源辐射形线路，已知L1的最大负荷电流为300A，线路末端短路最大三相短路电流2100A，最小两相短路电流1800A，A1、2号断路器保护定值如图所示。计算L1的保护定值（配合系数kCO=1.1）。电流保护及方向电流保护第7页共17页Ⅰ段：动作电流：按躲本线路末端短路整定，即：IOP(3)=1.3×2100/60=45.5(A)动作时限：0（s）Ⅱ段：动作电流：①按与1号断路器电流速断保护相配合，即：)(33.186040251.1)3(AIop动作时限：按与2号断路器限时电流速断相配合，即：)(0.15.05.0)2()3(sttt②按本线路末端短路灵敏度=1.5整定，即：IOP(3)=1800/1.5/60=20(A)结论：限时电流速断保护动作电流为18.5A，动作时间为1s。Ⅲ段：动作电流：①按与2号断路器过流保护配合，即：IOP(3)=1.1×5×40/60=3.67(A)动作时限：按与2号断路器过流配合，即：t=1.5+0.5=2.0（s）电流保护及方向电流保护第8页共17页②按躲本线路最大负荷电流整定，即：IOP(3)=2.12×300/60=10(A)结论：过流保护动作电流为10A，动作时间为2s。四、方向电流保护问题的提出双电源供电加装方向元件——功率方向继电器。仅当它和电流测量元件均动作时才启动逻辑元件。这样双侧电源系统保护系统变成针对两个单侧电源子系统。保护1、3、5只反映由左侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合。而保护2、4、6仅反映由右侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合，矛盾得以解决。电流保护及方向电流保护第9页共17页五、双侧电源网络中电流保护整定的特点：1、电流速断保护无方向元件：有方向元件：此时保护1不需方向元件。2、限时电流速断保护原则与单侧电源网络中第Ⅱ段的整定原则相同，与相邻线路Ⅰ段保护配合。但需考虑分支电路的影响。引入分支系数：则：当仅有助增时：∵∴；仅有外汲时：∵∴无分支时：既有助增，又有外汲时，可能大于1也可能小于1，整定时，电流保护及方向电流保护第10页共17页应取实际可能的最小值以保证选择性。方向：①对于电流速断保护（第Ⅰ、Ⅱ段）如：d1故障，保护1可不加GJ；d2故障，保护2要加GJ。②对过流保护d1故障时，，保护2、3要加GJ；d2故障时，，保护3要加GJ；，保护1可不加GJ。即：动作延时长的可不加GJ，动作延时小的或相等的要加GJ。电流保护及方向电流保护第11页共17页六、零序电流保护（一）Ⅰ段1躲过本线路末端接地短路的最大三倍零序电流3I0max：求3I0max：①故障点：本线路末端②故障类型：（假设X1∑＝X2∑）当Z0∑Z1∑I0(1)I0(1.1)采用I0（1）；当Z0∑Z1∑I0(1)I0(1.1)采用I0（1.1）；当Z0∑=Z1∑I0(1)=I0(1.1)任取。电流保护及方向电流保护第12页共17页③运行方式各系统最大运行方式Z1∑↓、Z2∑↓。接地点：保护安装侧接地点最多Z0m↓；对侧接地点最少Z0n↓。（2）躲短路器三相触头不同时合闸而出现的三倍零序电流3I0bt：求3I0bt：①两相先合———一相断线并②一相先合———两相断线串取大者原则：（2）所得定值一般较大，保护范围缩小，灵敏度降低，此时可考虑使Ⅰ段带一小的延时（0.1s）躲开不同时合闸时间。(二)Ⅱ段与相邻线路零序电流Ⅰ段配合电流保护及方向电流保护第13页共17页灵敏性校验：若不满足要求：与相邻线Ⅱ段或接地距离保护配合。（三）Ⅲ段：躲线路末端变压器为另一侧短路时可能出现的最大不平衡电流Ibp.max：灵敏性、动作时间：同电流保护。（四）在多电源的大接地电流系统中，为保证选择性，需电流保护及方向电流保护第14页共17页要装设零序功率方向继电器，构成方向性零序电流保护。零序电流保护配合算例：如图,知k1点的最大接地短路电流为2600A,最小接地短路电流为2000A,1号断路器零序保护的一次整定值为I段1200A,0s；Ⅱ段330A,0.5s。计算2号断路器零序电流保护I、Ⅱ、Ⅲ段的一次动作电流值及动作时间（可靠系数Krel=1.3,配合系数kco=1.1）.（1）零序I段的动作电流按躲k1点三相短路最大接地电流整定，即：)(338026003.1)2(AIKIkgrelop零序I段的时间为0s电流保护及方向电流保护第15页共17页（2）零序II段的动作电流按与1号断路器零序I段相配合，即：)(132012001.1)1()2(AIKIopcoop动作时间按与1号断路器零序I段相配合，即：)(5.0)1()2(sttt（3）零序III段的动作电流按与1号断路器零序II段相配合，即：)(3633301.1)1()2(AIKIopcoop动作时间按与1号断路器零序I段相配合，即：)(0.15.05.0)1()2(sttt结论：2号断路器零序电流保护I段动作电流为3380A，动作时间为0s；Ⅱ段动作电流为1320A，动作时间为0.5s；Ⅲ段动作电流为363A，动作时间为1.0s。如图所示：已知（1）110kV系统基准容量为100MVA，基准电压是115kV；（2）110kV系统k2点三相金属性短路电流为1793A；（3）k2综合零序阻抗是正序阻抗的2.8倍；（4）1#断路器零序保护的整定值为如图所示；（5）设110kV系统到k2点正序、负序阻抗相同；（6）取可靠系数Krel=1.3，配合系数Kco=1.1，时电流保护及方向电流保护第16页共17页间级差0.5s。求：3#断路器的零序保护整定值，按三阶段整定，不要求校验灵敏度、保护范围。解：（1）计算110kV系统基准电流：)(50211531010033AUSIbb（2）2k点正序短路阻抗28.017935021Z（3）2k点零序短路阻抗784.028.08.20Z（4）短路电流计算：由于2k点短路时01ZZ，所以单相接地短路的零序电流比两相接地零序电流大2k点单相接地短路时的03I电流为：)(1120784.028.025023250233010AZZI。2k点三相金属性短路的短路电流已知为1793（A）。（5）整定计算电流保护及方向电流保护第17页共17页Ⅰ段躲2k点单相接地短路时流过保护的最大零序电流：)(145611203.1AIopI取时间定值0sⅡ段与相邻线路1号断路器的第Ⅰ段定值配合整定：)(10569601.1AIopII取时间定值0.5sⅢ段躲过2k点三相短路时的不平衡零序电流整定：)(2331.017933.1AIopIII与相邻线路1号断路器的第Ⅱ段定值配合整定：)(1581441.1AIopIII取电流定值为233（A），时间1.0s