继电保护配置及整定计算

1一继电保护灵敏系数灵敏性是指在电力设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。灵敏系数应根据不利的正常（含正常检修）运行方式和不利的故障类型计算，但可不考虑可能性很小的情况。灵敏系数应满足有关设计规范与技术规程的要求，当不满足要求时，应对保护动作电流甚至保护方案进行调整。灵敏系数Km为保护区发生短路时，流过保护安装处的最小短路电流Ik·min与保护装置一次动作电流Idz的比值，即：Km＝Ik·min／Idz。式中：Ik·min为流过保护安装处的最小短路电流，对多相短路保护，Ik·min取两相短路电流最小值Ik2·min；对66KV、35KV、6~10kV中性点不接地系统的单相短路保护，取单相接地电容电流最小值Ic·min；对110kV中性点接地系统的单相短路保护，取单相接地电流最小值Ik1·min；Idz为保护装置一次动作电流。各类短路保护的最小灵敏系数列于表1.1表1.1短路保护的最小灵敏系数保护分类保护类型组成元件灵敏系数备注主保护带方向和不带方向的电流保护或电压保护电流元件和电压元件1.3~1.5200km以上线路，不小于1.3；（50~200）km线路，不小于1.4；50km以下线路，不小于1.5零序或负序方向元件1.5线路纵联保护跳闸元件2.0对高阻接地故障的测量元件1.5个别情况下，为1.3变压器、电动机纵差保护差动电流元件的启动电流1.5按照保护安装处短路计算变压器、线路和电动机电流速断保护电流元件1.5后备保护远后备保护电流、电压和阻抗元件1.2按照相邻电力设备和线路末端短路计算（短路电流应为阻抗元件精确工作电流1.5倍以上），可考虑相继动作零序和负序方向元件1.5近后备保护电流、电压和阻抗元件1.3按照线路末端短路计算零序和负序方向元件2.0辅助保护电流速断保护1.2按照正常运行方式保护安装处短路计算注：（1）保护的灵敏系数除表中注明者外，均按被保护线路（设备）末端短路计算。（2）保护装置如反映故障时增长的量，其灵敏系数为金属性短路计算值与保护整定值之比；如反映故障时减少的量，则为保护整定值与金属性短路计算值之比。（3）各种类型的保护中，接于全电流和全电压的方向元件的灵敏系数不作规定。（4）本表内未包括的其他类型的保护，其灵敏系数另作规定。2二电力变压器保护1电力变压器保护配置电力变压器的继电保护配置见表4.1－1表4.1－1电力变压器的继电保护配置变压器容量（kVA）保护装置名称备注带时限的过电流保护注（1）电流速断保护纵联差动保护低压侧单相接地保护注（2）过负荷保护瓦斯保护注（4）温度保护注（5）400-----315kVA的车间内油浸变压器装置-一般用高压熔断器保护400~630高压侧采用断路器时装设高压侧采用断路器且过电流保护时限0.5s时装设装设并联运行的变压器装设，作为其他备用电源的变压器根据过负荷的可能性装设注（3）车间内变压器装设800装设1000~1600装设过电流保时限0.5s时装设装设2000~5000当电流速断保护不能满足灵敏要求时装设5000kVA的单相变压器宜装设远距离测温装置8000kVA装设远距离测温装置6300~8000单独运行的变压器或负荷不太重要的变压器装设并列运行的变压器或重要变压器或当电流速断不能满足灵敏性要求时装设10000装设装设装设装设注：（1）当带时限的过电流保护不能满足灵敏性要求时，应采用低电压闭锁的带时限的过电流；（2）当利用高压侧过电流保护及低压侧出线断路器保护不能满足灵敏性要求时，应装设变压器低压侧中性线上安装电流互感器的零序过电流保护；（3）低压侧电压为230/400V的变压器，当低压侧出线断路器带有过负荷保护时，可不装设专用的过负荷保护；（4）密闭油浸变压器装设压力保护；（5）干式变压器均应装设温度保护。32电力变压器整定计算电力变压器的各种整定计算见表4.1－2。表4.1－2电力变压器电流保护整定计算保护名称计算项目和公式符号说明过电流保护保护装置的动作电流（应躲过可能出现的过负荷电流）1ghlrTdzjkjxhKIIKKKnA保护装置的灵敏系数（按电力系统最小运行方式下，低压侧两相短路时流过高压侧（保护安装处）的短路电流校验）22min1.3kmdzIKI保护装置的动作时限(应与下一级保护动作时限相配合)一般取大于0.3～0.5sKk为可靠系数，一般取1.05～1.2，用于电流速断保护及过电流保护时取1.2，用于低压侧单相接地保护时（在变压器低压侧中性线上装设电流互感器）取1.1，用于过负荷保护时取1.05～1.1Kjx为接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取3Kh为继电器返回系数，取0.85～0.95Kgh为过负荷系数，注（1），包括电动机自起动引起的过电流倍数，一般取2～3，当无自起动电动机时取1.3～1.5n1为电流互感器电流比Ilrt为变压器高压侧额定电流，AI2k2.min为最小运行方式下变压器低压侧两相短路时，流过高压侧（保护安装处）的稳态电流，A；22min222min0/()kkTIInYyn22min222min112/()3kkTIInYynIdz为保护装置一次动作电流，A；1/dzdzjjxIInK''23maxkI为最大运行方式下变压器低压侧三相短路时，流过高压侧（保护安装处）的超瞬态电流，A；''12minkI为最小运行方式下保护安装处两相短路超瞬态电流，注（2），A；I2k1.min为最小运行方式下变压器低压侧母线或母干线末端单相接地短路时，流过高压侧（保护安装处）的稳态电流，A；0Yyn21min221min2/3kkTIIn11Dyn21min221min3/3kkTIInI22k1.min221minkI为最小运行方式下变压器低压侧母线或母干线末端单电流速断保护保护装置的动作电流（应躲过低压侧短路时，流过保护装置的最大短路电流）''23max1kdzjkjxIIKKnA保护装置的灵敏系数（按系统最小运行方式下，保护装置安装处两相短路电流校验）12min''1.5kmdzIKI低压侧单相接地保护（利用高压侧三相式过流保护）保护装置的动作电流和动作时限与过电流保护相同，保护装置的灵敏系数（按系统最小运行方式下，低压侧母线或母干线末端单相接地时，流过高压侧（保护安装处）的短路电流校验）21min1.3kmdzIKI低压侧单相接地保护（采用在低压侧中性线上装设专用的零序保护），注（3）保护装置的动作电流（应躲开正常运行时，变压器中性线上流过的最大不平衡电流，其值按国家标准GB1094.1~5《电力变压器》规定，不超过额定电流的25%）210.25/dzjkrTIKInA保护装置的动作电流尚应与低压出线的零序电流保护相配合1/dzjphdzfzIKInA保护装置的灵敏系数（按最小运行方式下，低压侧母线或母干线末端单相接地稳态短路电流校验）22min1.3klmdzIKI保护装置的动作时限一般取0.3～0.5s过负荷保护保护装置的动作电流（应躲过变压器额定电流）1lrTdzjkjxhnIIKKKA保护装置的动作时限（应躲过允许的短时工作过负荷时间，如电动机起动或自起动的时间）一般定时限取9~15s4低电压起动的带时限过电流保护保护装置的动作电流（应躲过变压器额定电流）1lrTdzjkjxhnIIKKKA保护装置的动作电压mindzjkhyUUKKnV保护装置的灵敏系数（电流部分）与过电流保护相同，保护装置的灵敏系数（电压部分）1maxmax1.3dzjydzmshshUnUKUU保护装置动作时限与过电流保护相同相接地稳态短路电流，A；Tn为变压器变比；phK为配合系数，取1.1；dzfzI为低压分支线零序保护动作电流I2rT为变压器低压侧额定电流；Kk为过电流保护可靠系数，取1.2；Kh为继电器返回系数，取1.1Ny为电压互感器变比；Umin为运行中可能出现的最低电压（如电力系统电压降低，大容量电动机起动及电动机自起动时引起的电压降）一般取0.5～0.7rTU（变压器高压侧母线额定电压）；maxshU为保护安装处的最低剩余电压注：（1）带有自起动电动机的变压器，其过负荷系数按电动机的自起动电流确定。当电源侧装设自动重合闸或备用电源自投装置时，可近似的用下式计算：21380()400ghrTkqMKSuKS式中：uk为变压器的阻抗电压相对值；SrT为变压器的额定容量，kVA；SM∑为需要自起动的全部电动机的总容量，kVA；Kq为电动机的起动电流倍数，一般取5；（2）两相短路超瞬态电流''2kI等于三相短路超瞬态电流''3kI的0.866倍；（3）yyno接线的变压器采用在低压侧中性线上装设专用电流互感器的低压侧单相接地保护，而Dyno接线的变压器可不装设。3数字式电力变压器差动保护（1）数字式电力变压器差动保护需要躲开流过差动回路中的以下不平衡电流1）由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流；（A）数字式电力变压器差动保护装置软件由鉴别短路电流和励磁涌流的差别（励磁涌流具有间断角与以二次谐波为主的高次谐波）；（B）数字式电力变压器差动保护装置软件利用二次谐波制动（励磁涌流中的高次谐波以二次谐波为主）来躲开流过差动回路中的不平衡电流；2）由变压器各侧绕组连接组别不同引起的电流值与相位变化而产生的不平衡电流，数字式电力变压器差动保护装置通过软件组态时按照产品使用说明书规定的变压器绕组连接组别代码设置，由软件在计算差动电流时进行相位补偿；3）由各侧电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流，数字式电力变压器差动保护装置通过软件组态时输入电流平衡调整系数后，由软件在计算差动电流时进行调整；4）由变压器各侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流，应在差动保护整定值中予以考虑；5）由变压器有载调压分接头位置变化而产生的不平衡电流。变压器有载调压分接头经常在改变，而差动保护的电流回路在带电情况下是不能够随意变动的，由此而产生的不平衡电流应在计算差动保护整定值中予以考虑。（2）电力变压器差动保护的性能51）电力变压器差动保护有差动速断及比率制动差动两种保护特性。（A）差动速断保护实质上可认为是反映差动电流的过电流继电器，用以保证在变压器内部发生严重故障时快速动作于跳闸，典型出口动作时间小于20ms；（B）比率制动差动保护具有较高的灵敏度，并可消除保护区外发生故障时，电流互感器饱和的影响。比率制动差动保护的动作特性如图4－1。图中：Icd为实测差动电流，它等于高、低压侧差动计算电流向量和的绝对值；IsdZd为差动速断保护动作电流整定值，软件可以任意设定；Izd为制动电流，它等于高、低压侧差动计算电流向量差绝对值的二分之一；Icdzd为差动保护动作电流整定值，软件可以任意设定；IZd1、IZd2为差动保护比率制动起图4－1比率差动保护动作特征动（拐点）电流整定值；软件可以任意设定；Kb1、Kb2为差动保护比率制动系数，软件可以任意设定。（3）电力变压器差动保护整定计算1）差动电流计算时的相位补偿。变压器各侧绕组接线及各侧电流互感器二次侧接线方式不同，各侧电流大小与相位就要发生变化，计算变压器各侧差电流时就会出现非常大的误差。变压器绕组为星形（Y）接线时，一次电流为相电流；变压器绕组为三角形（△）接线时，一次电流为相电流差，其大小等于相电流的√3倍。变压器绕组接线的极性变化也会引起变压器各侧电流相位的变化。电流互感器二次侧接线方式不同，星形（Y）与三角形（△）接线电流同样也会相差√3倍，相位也会发生变化。变压器差动保护装置软件组态时需要对变压器各侧绕组接线组别进行设置，一般要求变压器各侧电流互感器二次侧接线方式均为星形，然后在软件组态时，按照所选用的数字式变压器差动保护装置使用说明书规定的变压器各侧绕组接线组别代码进行设置。软件在计算变压器差动电流时，就可以进行相位补偿，消除变压器各侧绕组组别不同造成的计算误差。2）电流平衡调整系数。数字式电力变压器差动保护装置软件根据软件组态时设置的电