计算实例.docx

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计算实例

目录

一电网故障情况的基本分析…………………………………………1

二短路计算的基本参数………………………………………………1

三短路计算的基本假设………………………………………………1

四继电保护整定基本原则……………………………………………1

五阶段式电流、电压保护的整定原则………………………………2

六元件保护整定计算原则……………………………………………2

七阶段式电流、电压保护及元件保护整定计算算例………………4

八继电保护整定计算方案的编制……………………………………9

九定值单、回执单及其管理…………………………………………11

十2003年准东供电公司变电站母线系统综合阻抗表………………14

十一线路阻抗标幺值表…………………………………………………15

十二阶段式电流保护整定表……………………………………………16

十三短路保护的最小灵敏系数…………………………………………17

阶段式电流、电压保护装置及元件保护装置

整定计算简明讲义

一．电网故障情况的基本分析

电力系统正常运行时，由于绝缘下降、污闪、风偏、雷击等原因会造成各种短路故障，严重危及电力系统和电气设备的安全运行，必需尽快将故障设备从电力系统中切除。

继电保护和安全自动装置（以下简称保护装置）是保障电力系统和电气设备安全稳定运行的应急快速反应部队，在电力系统中具有特别重要的地位。

继电保护的主要作用就是在被保护的电气设备发生各种短路故障时将故障点快速隔离，在被保护的电气设备发生各种异常运行状态时，发告警信号通知运行人员尽快处理。

自动装置的主要作用就是在电力系统发生各种稳定破坏事故时，尽快恢复电力系统安全稳定运行。

多年的运行实践证明，输电线路最常见的故障是各种类型的短路故障，如单相接地故障（约占90%）.两相接地故障（约占5%）.两相故障（约占2%）.三相故障（约占3%）.及少量的转换性故障。

二．短路计算的基本参数

A必需实测的参数主要包括：

发电机，变压器，架空线路,电缆线路等。

1．1三相三柱式变压器的零序阻抗。

1．235KV及以上架空线路，电缆线路的阻抗。

1．3平行线之间的零序互感。

1.4双回线路的同名相间和零序的差电流系数。

1.5其它对继电保护影响较大的有关参数。

B基准参数

2.1基准频率：

50HZ

2.2基准容量：

1000MVA

2.3基准电压：

2301153710.56.3kV

三．短路计算的基本假设

1.忽略发电机，变压器，110kV架空线路，电缆线路等阻抗参数的电阻部分，并假定旋转电机的正序电抗等于负序电抗，既X1=X2。

2.发电机及调相机的正序电抗可采用t=0的初瞬态值Xd”的饱和值。

3.发电机电势可以假定均等于1（标幺值）且相位一致。

4.不考虑短路电流的衰减.

5.不考虑电容电流和负荷电流的影响。

6.不考虑故障点的相间电阻和接地电阻。

7.不考虑短路暂态电流中的非周期分量和高次谐波分量。

四．继电保护整定基本原则

1.可靠性

2.选择性

3.灵敏性

4.速动性

如果由于电网运行方式,装置性能等原因,不能兼选择性,灵敏性和速动性的要求,则应在整定时按照如下原则进行取舍：

a地区电网服从主系统电网

b下一级电网服从上一级电网

c局部问题自行消化

d尽可能照顾地区电网和下一级电网的需要

e保重要用户供电

五．阶段式电流、电压保护的整定原则

1．电流、电压保护的构成原理及使用范围

电流、电压保护装置是反应相间短路基本特征（既反映电流突然增大，母线电压突然降低），并接于全电流、全电压的相间保护装置。

整套电流、电压保护装置一般由瞬时段、定时段组成，构成三段式保护阶梯特性。

三段式电流、电压保护一般用于110kV及以下电压等级的单电源出线上，对于双电源辐射线可以加方向元件组成带方向的各段保护。

三段式保护的Ⅰ、Ⅱ段为主保护，第Ⅲ段为后备保护段。

Ⅰ段一般不带时限，称瞬时电流速断，或瞬时电流闭锁电压速断，其动作时间是保护装置固有的动作时间。

Ⅱ段带较小延时，一般称为延时电流速断或延时电流闭锁电压速断。

Ⅲ段称为定时限过电流保护，带较长时限。

对于6—10KV线路一般采用两段式保护。

两段式保护的第一段为主保护段，第二段为后备保护段。

电流、电压保护简单可靠，有一定反映弧光电阻的能力，因此，当保护性能满足要求基本要求时，应优先采用。

2．对电流、电压保护装置的的基本要求及整定计算考虑原则

2.1保护区及灵敏度

保护装置第Ⅰ段，要求无时限动作，保护区不小于线路全长的20%。

第Ⅱ段电流定值在本线路末端故障时灵敏度满足：

a对50km以上的线路不小于1．3

b对20～50km的线路不小于1．4

c对20km以下的线路不小于1．5

第Ⅲ段电流定值在本线路末端故障时要求灵敏系数不小于1.5，在相邻线路末端故障时，力争灵敏系数不小于1.2。

2.2定值配合及动作时间

保护定值的配合包括电流、电压元件定值的配合及动作时间的配合。

电流、电压元件定值由可靠系数保证，动作时间定值由时间级差保证。

保护装置第Ⅰ段一般只保护本线的一部分，不与相邻线配合。

第Ⅱ段一般与相邻线路第Ⅰ段配合，当灵敏度不足时，可与相邻线路第Ⅱ段配合。

第Ⅲ段与相邻线路（或变压器）第Ⅲ段（或后备段）配合，当灵敏度足够时，为了降低Ⅲ段动作时间，也可与相邻线路第Ⅱ段配合整定。

2.3计算用运行方式及短路电流

保护定值计算，灵敏度校验及运行方式选择，均采用实际可能的最大、最小（最不利）的方式及一般故障类型，不考虑特殊方式及双重的复杂故障类型，对于无时限动作或远离电厂的保护，整定计算是不考虑短路电流衰减。

2.4系统振荡及发电机自启动

电流、电压保护装在双电源线路上，一般用整定值躲开振荡影响，而不设振荡闭锁装置，以便简化保护。

对于振荡中心附近的母线单电源出线，当系统振荡可能拒动时，应设低电压保护装置，以保证线路故障可靠切除。

对应电动机自启动可能造成后备保护误动时，应从定值上躲开或加低电压闭锁，以防止误动。

六．元件保护整定计算原则

变压器在电力系统中应用非常普遍，占有很重要的地位。

因此提高变压器工作的可靠性，对于保证电力系统的安全稳定运行具有十分重要的意义。

现代生产的变压器，在构造上是比较可靠的，故障机会较少。

但在实际运行中，还要考虑发生各种故障和异常工作情况的可能性，因此必须根据变压器的容量和重要程度装设专用的保护装置。

变压器的故障可分为本体故障和引出线故障两种。

本体故障主要是：

相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路。

发生本体故障是很危险的。

因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组的绝缘，烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油受热分解而产生大量的气体，还可能引起变压器油箱的爆炸。

变压器的引出线故障主要是：

引出线上绝缘套管的故障，这种故障可能导致引出线的相间或接地短路。

变压器的异常工作情况主要是：

由于外部短路和过负荷引起的过电流，过电压，过激磁及其他异常工作情况（油面降低，油温升高，冷控失电以及冷却器全停等）

变压器的保护配置

a.防御变压器内部（本体和引出线）的多相短路,大接地系统单相接地短路以及绕组匝间短路的差动保护。

b.防御相间短路的相间后备保护（复合电压闭锁过流）

c.防御大接地系统变压器中性点过电压的间隙保护。

d.防御大接地系统接地短路的零序电流保护。

e.防御变压器过负荷的过负荷保护。

f.变压器的非电量保护。

1.LCD-11型差动保护整定计算基本要求及整定计算考虑原则

1.1根据基建或运行单位提供的变压器名牌参数和CT变比和CT接线方式计算变压器各侧二次额定电流（归算至最大容量Sbe）：

变压器各侧主接线：

Yo/Y/Δ-11

变压器各侧CT接线：

Δ/Δ/Y-11

IeⅠ=Sbe/√3UeⅠ高压侧一次电流

IeⅡ=Sbe/√3UeⅡ中压侧一次电流

IeⅢ=Sbe/√3UeⅢ低压侧一次电流

ieⅠ=√3IeⅠ/NⅠ高压侧二次电流

ieⅡ=√3IeⅡ/NⅡ中压侧二次电流

ieⅢ=IeⅢ/NⅢ低压侧二次电流

1.2根据变压器各侧二次额定电流设置变流器并选择变流器的抽头位置。

一般情况下应在变压器各侧对称设置变流器，原因在于LCD型差动保护动作参数均按额定电流（5A或1A）设置，如偏离额定电流差动保护动作特性将发生变化。

另外，如变流器不对称设置，在外部故障时，各回路暂态响应差异较大，不利于差动保护的安全运行。

1．2．1变压器各侧对称设置变流器时，可直接按变压器各侧二次额定电流选择变流器的抽头位置。

ieⅠ/5

ieⅡ/5

ieⅢ/5

1．2．2变压器各侧不对称设置变流器时，以不设变流器的那一侧作基本侧（一般以二次额定电流最接近5A的一侧作基本侧），选择变流器的抽头位置，将非基本侧二次额定电流变成基本侧二次额定电流。

假设Ⅰ侧为基本侧,Ⅱ、Ⅲ侧为非基本侧

Ⅱ侧变流器的计算抽头位置NⅡ/5=ieⅡ/ieⅠ

Ⅲ侧变流器的计算抽头位置NⅢ/5=ieⅢ/ieⅠ

需要说明，变流器的计算抽头仅供参考，应以现场试验抽头为准。

1.2.3最小动作电流Idzo

最小动作电流Idzo要躲过正常运行的最大不平衡电流：

Idzo=1.3（0.1+ΔUⅠ+ΔUⅡ+ΔfⅠ+ΔfⅡ）Iej

一般情况下Idzo=（0.3―0.5）Iej

1．2．4最小制动电流Izdo

最小制动电流Izdo一般取额定电流Ie

1．2．5基波电流比例制动系数Kb1

Kb1等于正常运行的最大不平衡电流除以二次额定电流Iej:

Kb1=Ibp/Iej=1.3（0.1+ΔUⅠ+ΔUⅡ+ΔfⅠ+ΔfⅡ）

一般情况下Kb1=0.3―0.5

1．2．6二次谐波制动系数Kb2一般在装置内部固定。

Kb2=0.15―0.2

1．2．7差动速断保护

差动速断定值可按躲过空载变压器突然合闸时可能出现的最大励磁涌流整定，

中小型变压器可整定较大的倍数，如8―12倍

大型变压器可整定较小的倍数，如4―8倍

2.变压器复合电压闭锁过流保护整定计算

复合电压闭锁过流保护可作为变压器内外部各种故障的后备保护，主要由复合电压元件，过流元件及时间元件等构成。

2．1相间低电压定值U1应躲过正常运行的最地运行电压。

U1=0.7Ue=70V

2．2负序电压定值U2应躲过正常运行的最大不平衡电压。

U2=0.07Ue=7V

2．3过电流定值Idz应躲过正常运行的最大负荷电流。

Idz=1.41Ibe

电流元件的灵敏度校验：

近后备灵敏度Klmj=1.5―2.0

远后备灵敏度Klmy≥1.2

2．4时间定值Tdz

2．4．1变压器中低压侧的时间定值Tdz应考虑与中低压侧出线的时间定值Tdz相配合，

2．4．2变压器高压侧的时间定值Tdz应考虑与中低压侧的时间定值Tdz相配合，

2．5复合电压元件的配置要求

为了解决复合电压元件灵敏度不够的问题，要求变压器各侧复合电压元件或门闭锁各侧电流元件，并应注意PT失压的问题。

七．阶段式电流、电压保护及元件保护整定计算算例

例题：

以坎榆线及榆树沟变电站的整定计算为例[35kV坎榆线坎侧为电磁型保护，榆树沟变电站主变、10kV出线及电容器组为微机保护。

型号（DF3233、DF3231B）\DF3222\DF3260]

已知条件：

110kV坎尔孜变电站35kV母线系统综合阻抗为4.303/10.879；35kV坎榆线导线型号LGJ-95，主干线长18.87kM，CT变比300/5，PMAX=8000kW；35kV榆树沟变电站10kV榆畦上线导线型号LGJ-50，主干线长8.4kM，CT变比150/5，PMAX=1800kW；10kV电容器组容量1110kVar，CT变比75/5。

1#主变参数2#主变参数

SL7-3150kVA/35SL7-6300kVA/35

UK%=6.79%UK%=7.50%

Ie=51.96/173.2AIe=103.93/346.42A

CT变比：

高压侧低压侧CT变比：

高压侧低压侧

差动150/5200/5差动150/5400/5

后备150/5200/5后备150/5400/5

步骤1：

先进行相关参数的计算

35kV坎榆线ZL*=0.3709×18.87=7.00

10kV榆畦上线ZL*=6.6178×8.4=55.60

XT1*=（6.79/100）×（1000/3.15）=21.56

XT1*=（7.50/100）×（1000/6.3）=11.91

XT1*//XT2*=（21.56×11.91）/（21.56+11.91）=7.67

步骤2：

考虑运行方式进行35kV榆树沟变电站母线系统综合阻抗的归算

110kV坎尔孜变电站35kV母线系统综合阻抗为ZMIN*/ZMAX*=4.303/10.879

则35kV榆树沟变电站35kV母线系统综合阻抗为

ZMIN*4.303+7.00=11.303

ZMAX*10.879+7.00=17.879

则35kV榆树沟变电站10kV母线系统综合阻抗为

ZMIN*11.303+7.67=18.973

ZMAX*17.879+21.56=39.439

步骤3：

进行35kV坎榆线坎侧定值计算

1.短路电流计算

大方式下三相短路短路电流

IdMAX3=（SJ/√3×UJ）/（ZMIN*+ZL*）

=（1000/√3×37）/（4.303+7.00）=1381A

小方式下两相短路短路电流

IdMIN2=√3/2×（SJ/√3×UJ）/（ZMAX*+ZL*）

=√3/2×（1000/√3×37）/（10.879+7.00）=756A

2.速断电流定值计算（按躲过线末母线故障整定）

IdzⅠ=KK×IdMAX3=1.3×1381=1795A/0S

KK-可靠系数

2.1校验保护范围

三相短路最小保护区

LbMAX3=0.7692-（KF-0.7692）/KC=0.7692-（2.53-0.7692）/1.63=-31%

两相短路最小保护区

LbMIN2=0.6670-（KF-0.6670）/KC=0.6670-（2.53-0.6670）/1.63=-48%<20%

KF-方式系数KF=ZMAX*/ZMIN*=10.879/4.303=2.53

KC-长度系数KC=ZL*/ZMIN*=7/4.303=1.63

3.由于用电流速断保护保护范围不满足要求，改用电流闭锁电压速断保护进行计算。

（按保证线末故障灵敏度整定）

IdzⅠ=IdMIN2/KLM=756/1.5=504A/0S

UdzⅠ=√3×UJ/（UN/0.1）×ZL*/KK（ZMAX*+ZL*）

=√3×37/（35/0.1）×7/1.3×（10.879+7.00）=55V/0S

3.1校验保护范围

LbMAX=1/（1.3+0.3×ZL*/ZMAX*）=1/（1.3+0.3×7/10.879）=67%

LbMIN=1/（1.3KF+0.3×ZL*/ZMIN*）=1/（1.3×2.53+0.3×7/4.303）=26.5%>20%

4.过电流定值计算（按躲开本线路最大负荷电流整定）

IdzⅢ=（KK×Kzqd/KF）×Ifhmax

=（1.2×1.3/0.85）×8000/（√3×37×0.85×0.95）=284A/0.7S

4.1校验灵敏度

KLM=IdMIN2/IdzⅢ=756/284=2.6>1.5

取35kV坎榆线坎侧定值

IdzⅠ=504ATⅠ=0S（一次值）

UdzⅠ=55VTⅠ=0S

IdzⅢ=284ATⅢ=0.7S（一次值）

TCH投入T=1.0S

步骤4：

进行35kV榆树沟变电站1#及2#配变的定值计算

变压器各侧主接线：

Y/Δ-11

变压器各侧CT接线：

Y/Y-11

1#配变高压侧一次电流Ieh=Sbe/√3Ueh=3150/√3×35=51.96A

1#配变低压侧一次电流Iel=Sbe/√3Uel=3150/√3×10.5=173.2A

1#配变高压侧二次电流ieh=Ieh/Nh=51.96/（150/5）=1.732A

1#配变低压侧二次电流iel=Iel/Nl=173.2/（200/5）=4.33A

2#配变高压侧一次电流Ieh=Sbe/√3Ueh=6300/√3×35=103.93A

2#配变低压侧一次电流Iel=Sbe/√3Uel=6300/√3×10.5=346.42A

2#配变高压侧二次电流ieh=Ieh/Nh=103.93/（150/5）=3.46A

2#配变低压侧二次电流iel=Iel/Nl=346.42/（400/5）=4.33A

1.主保护定值

1.1差动速断保护（按躲过空载变压器突然合闸时可能出现的最大励磁涌流整定）

ISD1=KK×Ie=7×√3×1.732=21A

ISD2=KK×Ie=7×√3×3.46=42A

1.2差动动作电流（躲过正常运行的最大不平衡电流）

ICD1=（0.25―0.5）Ie=0.4×√3×1.732=1.2A

ICD2=（0.25―0.5）Ie=0.4×√3×3.46=2.4A

1.3拐点制动电流（一般取额定电流Ie）

IGD1=Ie=√3×1.732=3.0A

IGD2=Ie=√3×3.46=6.0A

1.4基波电流比例制动系数

KBI=0.4

1.5二次谐波制动系数

KXB=0.2

2.35kV侧后备保护

2.1电流速断保护

2.1.1电流速断保护（按躲变压器空投时的励磁涌流整定）

Idz1Ⅰ=KK×Ie=5×1.732=8.66A/0S

Idz2Ⅰ=KK×Ie=5×3.46=17.3A/0S

2.1.2电流速断保护（按躲过变压器外部故障时流过变压器的最大短路电流整定）

Idz1Ⅰ=KK×IdMAX3/Nh=（1.4×15605/18.973）/（150/5）=38.4A/0S

Idz2Ⅰ=KK×IdMAX3/Nh=（1.4×15605/18.973）/（150/5）=38.4A/0S

校验灵敏度

K=IdMIN2/Idz1Ⅰ=（√3/2×15605×1/17.879）/（1.4×15605/18.973）=0.65<2

2.1.3电流速断保护（按有2倍灵敏度整定）

Idz1Ⅰ=（IdMIN2/2）/Nh=[（√3/2×15605×1/17.879）/2]/（150/5）=12.6A/0S

Idz2Ⅰ=（IdMIN2/2）/Nh=[（√3/2×15605×1/17.879）/2]/（150/5）=12.6A/0S

2．2复合电压闭锁过流保护

2.2.1相间低电压定值U1应躲过正常运行的最地运行电压

U1=0.7Ue=70V

2.2.2负序电压定值U2应躲过正常运行的最大不平衡电压

U2=0.07Ue=7V

2.2.3过电流定值IdzⅢ应躲过正常运行的最大负荷电流

Idz1Ⅲ=（KK/KF）Ie=（1.2/0.85）×1.732=2.44A/0.5S

Idz2Ⅲ=（KK/KF）Ie=（1.2/0.85）×3.46=4.88A/0.5S

2．3过负荷保护（仅作用于发信）

IFH1=（KK/KF）×Ie=（1.05/0.85）×1.732=2.14A/9S

IFH2=（KK/KF）×Ie=（1.05/0.85）×3.46=4.27A/9S

3．10kV侧后备保护

3.1复合电压闭锁过流保护

3.1.1相间低电压定值U1应躲过正常运行的最地运行电压

U1=0.7Ue=70V

3.1.2负序电压定值U2应躲过正常运行的最大不平衡电压

U2=0.07Ue=7V

3.1.3过电流定值IdzⅢ应躲过正常运行的最大负荷电流

Idz1Ⅲ=（KK/KF）Ie=（1.2/0.85）×4.33=6.10A/0.4S

Idz2Ⅲ=（KK/KF）Ie=（1.2/0.85）×4.33=6.10A/0.4S

3.2过负荷保护（仅作用于发信）

IFH1=（KK/KF）×Ie=（1.05/0.85）×4.33=5.35A/9S

IFH2=（KK/KF）×Ie=（1.05/0.85）×4.33=5.35A/9S

注：

其它功能定值及控制字整定方法详见说明书考虑整定

步骤5：

进行10kV榆畦上线榆侧定值计算

1．短路电流计算

大方式下三相短路短路电流

IdMAX3=（SJ/√3×UJ）/（ZMIN*+ZL*）

=（1000/√3×10.5）/（18.973+55.6）=737A

小方式下两相短路短路电流

IdMIN2=√3/2×（SJ/√3×UJ）/（ZMAX*+ZL*）

=√3/2×（1000/√3×10.5）/（39.439+55.6）=501A

2．速断电流定值计算（按躲过线末母线故障整定）

IdzⅠ=KK×IdMAX3=1.3×737=958A/0S

KK-可靠系数

2.1校验保护范围

三相短路最小保护区

LbMAX3=0.7692-（KF-0.7692）/KC=0.7692-（2.08-0.7692）/2.93=33%

两相短路最小保护区

LbMIN2=0.6670-（KF-0.6670）/KC=0.6670-（2.08-0.6670）/2.93=18%<20%

KF-方式系数KF=ZMAX*/ZMIN*=39.439/18.973=2.08

KC-长度系数KC=ZL*/ZMIN*=55.6/18.973=2.93

3．由于用电流速断保护保护范围不满足要求，改用电流闭锁电压速断保护进行计算。

（按保证线末故障灵敏度整定）

IdzⅠ=IdMIN2/KLM=501/1.5=344A/0S

UdzⅠ=√3×UJ/（UN/0.1）×ZL*/KK（ZMAX*+ZL*）

=√3×10.5/（10/0.1）×55.6/1.3×（39.439+55.6）=83V/0S

3.1校验保护范围

LbMAX=1/（1.3+0.3×ZL*/ZMAX*）=1/（1.3+0.3×55.6/39.439）=52%

LbMIN=1/（1.3KF+0.3×ZL*/ZMIN*）=1/（1.3×2.08+0.3×55.6/18.973）=28%>20%

4．过电流定值计算（按躲开本线路最大负荷电流整定）

IdzⅢ=（KK×Kzqd/KF）×Ifhmax

=（1.2×1.3/0.85）×1800/√3×10.5×0.85×0.95=173A/0.3S

4.1校验灵敏度

KLM=IdMIN2/IdzⅢ=501/173=2.9>1.5

取10kV榆畦上线榆侧定值

IdzⅠ=344ATⅠ=0S（一次值）

UdzⅠ=8