微机保护流程技巧及计算原则.docx
《微机保护流程技巧及计算原则.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机保护流程技巧及计算原则.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
微机保护流程技巧及计算原则
矿区微机综保计算和整定
流程方法及计算原则
煤矿供电系统中，保护装置的正确整定关系煤矿供电安全，保护整定计算是一项复杂繁琐的工作，要求按照一定的整定原则，以短路电流计算为基础，结合实际情况，对整定值进行计算、比较、筛选，最终选择合适的定值进行整定，尽量满足保护四性。
矿区主变电所已经基本为微机保护，主要厂家有南瑞继保、国电南自、许继电气、鲁能积成等。
虽然保护硬件档次提高，但微机装置管理及整定计算还有所欠缺。
目前矿区保护整定存在以下主要问题：
1、短路电流计算：
有些没有计算，这样保护整定就没有依据，有些计算原则有误，系统大小方式不清。
2、电源进线及6kv出线保护的投退没有统一的原则，三段式保护没有发挥作用，上下级保护定值及时限不合理。
3、主变保护没有计算说明，主变微机综保的主流产品基本是三折线差动保护，参数整定有公式套用，各单位往往在整定时以经验数据设置，没有经计算验证灵敏度。
高低后备保护整定不合理。
4、保护定值单：
没有按照实际保护整定填写保护定值单，技术人员往往不知道那些保护投入，那些保护不使用；控制字及保护压板投退没有说明，严格来说，不使用的保护应将定值设最大且将控制字设为0，有硬件压板的要断开。
5、缺乏现场运行规程，应结合本单位实际和设备特点，编制现场运行规程，着重说明运行维护注意事项，正常及异常的反映（如音响、灯光信号、信号指示等等）以及装置出现故障时的各种现象，如气味、冒烟和音响、灯光信号、信号指示等等的异常表现，装置出现故障时的注意事项和处理办法，保护装置的管理、投停，压板的位置与投停方法等。
一、整定的原则性规定
DL/T584-2007《3～110kV电网继电保护装置运行整定规程》
DL/T684-1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》
DL400-91继电保护和安全自动装置技术规程
同型号保护说明书
继电保护整定计算应以常见运行方式为依据。
所谓常见运行方式，是指正常运行方式和被保护设备相邻近的一回线或一个元件检修的正常检修方式。
就多数矿井来说，一条回路运行，一条回路充电备用，35kv母联合，6kv以下分列运行。
对暂时运行方式可不考虑。
对特殊运行方式，可以按专用的运行规程或依据当时实际情况临时处理。
由于目前电网稳定对保护动作快速性的要求越来越高，电力系统对集团公司所属的供电系统继电保护装置时间的限额压得很紧，原则上必须满足电力系统的保护限额要求。
因此，时间级差应尽量的压低，必要时在某些地方（如6KV馈线）就要放弃选择性。
为提高速动性，降低动作时限，对运行条件可能允许的方式，可减少时间级差。
上一级保护与下一级保护所有的相邻保护均需配合，当与几条相邻线路配合整定，而各配合整定不相同时，则应取其整定结果中灵敏度最低、时间最长的组合。
当灵敏度、时间两者可能不是同一线路的结果时，即取与某一条线路配合的动作值，又取与另一条线路配合的时间值，作为选用的定值。
由各个电气量组成的一套保护，其中各元件的作用不同，灵敏度要求也不同。
其中作为主要元件的要求保证选择性和灵敏性，而作为辅助元件的则只要求有足够的灵敏性，并不要求选择性，在整定配合上，要求辅助元件的灵敏度要高于主要元件的灵敏度.
二、整定流程及方法：
第一步：
收集资料
第二步：
计算阻抗并画出系统阻抗图
第三步：
计算短路电流
第四步：
计算继电保护定值
第五步：
检查校核
第六步：
编制整定方案说明和运行规程
第一步：
收集资料
1、变电站电气接线图及设备参数
电气主接线图:
：
包括各电压等级的变电所的一次接线图
接入系统方式：
包括高、低压进线
主变压器的额定容量（Mva）、额定电压（kV）、额定电流（A）、短路阻抗（短路电压％）
所有高低压线路的长度（km）、线型、几何均距（m）
所有电抗器、补偿电容器的型号,额定电压（kV）、额定电流（A）电感值（亨）、电容值（法）
高压电动机的型号、容量（kW）额定电压（kV）、额定电流（A）及最大起动电流（A）和启动时间（秒）
2、各出线负荷
包括各出线的最大、最小、正常电流（A），有功（kW）、无功负荷（Kvar）、功率因数
3、系统运行方式
包括正常与特殊运行方式，变压器并联与否，馈线有无并联，110、35kV进线是否可能出现并联，35kV各变电站之间有无联系等等
4、保护及自动装置配置
包括各元件的保护装置的型号、制造厂家、装置说明书
5、接入系统阻抗、继电保护配置及对下级保护要求的定值限额
包括电源侧母线的最大、最小和特殊运行方式下的三相、两相综合阻抗（Ω）与短路电流（kA）。
进线电源侧保护的配置型号、整定值。
第二步：
计算阻抗并画出系统阻抗图
计算原则：
由于集团公司的变电所一次电压大多为35kV，一般可以计算出阻抗的有名值，在电压等级变动时再进行折算，如必要可再用标幺值计算。
1、双绕组主变压器阻抗XT=UK%*Ue2/Se
阻抗值折算为其它侧（低压侧）阻抗值：
XT（低压）＝XT（高压*U12/U22
2、35kv以上进线阻抗：
Z=√X2+R2
有色金属导线（钢芯铝绞线为多）
x0=0.1445lgD/r+0.0157欧/千米X＝x0*L
必须要计及电阻值时：
r0=ρ/S欧/千米
3、6－10kV出线阻抗
原则上6－10kV出线阻抗与35kV进线阻抗没有什么不同，但是，6kV的配电线路，可能有很多电缆线路，由于电缆芯间的距离较小，相对而言，电缆线路的电抗值比架空线路要小得多，因而电缆线路必须要考虑电阻，
4、6－10kV配电变压器阻抗：
原则上完全可以按主变压器阻抗进行计算，只是配电变压器的UK%一般较主变压器略小而已。
同时由于配电变压器高压侧电压低于主变压器，要注意折算至高压侧阻抗时，将会很大。
在计算低压侧短路电流时，配电变压器的电抗将起决定性的作用，不能因为是低压变压器而不精确计算。
5、画出配电系统阻抗图：
可以从主系统枢纽变电所的出线母线开始，系统综合阻抗（最大及最小运行方式下）经过出线阻抗至矿变电所母线，经过矿变电所的主变压器阻抗至低压母线再经过6－10KV配电出线的阻抗至配电变压器的阻抗或高压电动机的阻抗。
第三步：
计算短路电流
1、选择短路点：
一般选择各段母线作为计算短路电流的短路点，然后将系统阻抗简化综合归算到所选择的短路点（最大和最小运行方式下的综合阻抗）.
2、运行方式的选择：
矿变运行方式应按正常运行方式（一条线路带2台主变运行），加上系统的最大最小方式进行计算。
矿变最小运行方式可以选择单台主变运行的情况。
第四步：
计算继电保护定值
1、35KV进线保护：
设三段式保护，计算短路点参数在变压器低压侧
第一段：
电流速断，按照躲过变压器低压侧故障时最大短路电流整定，如果计算中发现与上级区变出线差距较小，可以按照与上级配合的配合系数考虑，但灵敏度要满足要求；
第二段：
时限电流速断，按照最大短路电流整定可能与上级冲突，可以按对变压器低压侧母线故障时有不小于1.5的灵敏度整定，并与相邻元件的电流速断保护配合，时限：
t+Δt。
第三段：
定时限过电流保护：
按最大负荷电流整定同时躲过最大电机启动，正常按两台变压器70--80%负荷时的最大电流。
对于6-10kv线路出线可以参照上述考虑
2、主变整定
（1）系统定值
主要整定变压器的参数：
容量、接线组别、变比等，要与实际一致。
（2）差动保护定值
多数采用三折线差动原理，对特性曲线中的各个拐点值进行计算，根据装置说明及文件二进行整定，整定内容包括控制字多达30余项，定值单应详细填写。
需要整定的主要内容：
Icdqd差动电流起动值；
Isdzd差动速断定值；
Kbl比率差动制动系数；
Kxb二次谐波制动系数
IbjCT报警门槛值
（3）后备保护定值
（a）复压闭锁负序相电压U2zd；躲过变压器产生的不平衡电压，规程规定为0.06—0.08Un
（b）复压闭锁相间电压低电压U1zd：
正常应设为低压侧闭锁，相应控制字投入
（c）高压侧复压过流Ⅰ段定值：
躲过主变6kV母线出口最大短路电流
（d）高压侧复压过流Ⅱ段定值：
与低压侧I段配合
（e）高压侧复压过流Ⅲ段定值：
按躲主变高压侧额定负荷电流整定
（f）低压侧复压过流Ⅰ段定值：
6kV母线出口两相短路有1.5倍以上灵敏度
（g）低压侧复压过流Ⅱ段定值：
（h）低压侧复压过流Ⅲ段定值：
按躲主变低压侧额定负荷电流整定
（i）过负荷定值：
按躲过变压器35kV侧额定负荷电流整定，发信号
（j）跳闸出口控制字：
整定时应跳主变两侧开关
3、6－10KV馈线保护
6－10KV馈线可参考35KV馈线保护
①架空线路：
三段式
②电缆线路：
II、III两段式（限时速断及过流）
与上级供电的主变后备保护配合IⅠzd4、配电变压器保护：
第一段：
电流速切：
第二段：
定时限过电流：
过负荷保护：
发信号
非电量保护：
5、并联补偿电容器保护
①延时电流速断保护。
a.速断保护电流定值按电容器端部引线故障时有足够的灵敏系数整定，一般整定为3～5倍额定电流。
b.考虑电容器投入过渡过程的影响，速断保护动作时间一般整定为0.1～0.2s。
②过电流保护。
a.过电流保护应为三相式。
b.过电流保护电流定值应可靠躲电容器组额定电流，一般整定为1.5～2倍额定电流。
c.保护动作时间一般整定为0.3～1s。
③过电压保护。
a.过电压保护定值应按电容器端电压不长时间超过1.1倍电容器额定电压的原则整定。
b.过电压保护动作时间应在1min以内。
c.过电压保护可根据实际情况选择跳闸或发信号。
④低电压保护。
低电压定值应能在电容器所接母线失压后可靠动作，而在母线电压恢复正常后可靠返回，一般整定为0.3～0.6倍额定电压。
保护的动作时间应与本侧出线后备保护时间配合。
⑤不平衡电压保护。
可靠躲过电容器组正常运行时的不平衡电压。
动作时间一般整定为0.1～0.2s。
电容器组正常运行时的不平衡电压应满足厂家要求和安装规程的规定。
⑥不平衡电流保护。
可靠躲过电容器组正常运行时中性点间流过的不平衡电流。
动作时间一般整定为0.1～0.2s。
电容器组正常运行时中性点间流过的不平衡电流应满足厂家要求和安装规程的规定。
第五步：
检查校核：
整定计算工作完毕之后，应进行全面的检查校核一次，重点是检查所设定的定值的保护范围和灵敏度。
保护分类
保护类型
组成元件
灵敏系数要求
主
保
护
电流保护和电压保护
电流元件和电压元件
1.3－1.5
方向元件
2.0
距离保护
启动元件
1.5
第二段距离元件
1.3－1.5
精确工作电流倍率
1.5
差动保护
2.0
发电机、变压器、电动机的电流速断保护
2.0
后
备
保
护
远后备保护（在相邻元件末端短路）
电流、电压、阻抗元件
1.2
方向元件
1.5
近后备保护（在被保护元件末端短路）
电流、电压、阻抗元件
1.3－1.5
方向元件
2.0
辅助
保护
电流速断保护的保护范围为被保护线路
（按正常运行方式计算）
15－20％
第六步：
编制整定方案说明和运行规程：
1、整定方案着重说明整定计算的原则：
任何继电保护装置的配合能力都是有限的。
原则上必须满足电力系统的保护限额要求。
因此，时间级差应尽量的压低，必要时在某些地方（如6KV馈线）就要放弃选择性。
为提高速动性，降低动作时限，对运行条件可能允许的方式，可减少时间级差。
结合本单位实际，编制切实可行的制定方案。
2、继电保护装置运行规程：
针对某种类型的继电保护装置而言，应根据厂家的说明书和有关专业规程编写，主要是该种装置的运行环境（周围温度、湿度、运行电压、运行电流等等），运行维护注意事项，正常及异常的反映（如音响、灯光信号、信号指示等等）以及装置出现故障时的各种现象，如气味、冒烟和音响、灯光信号、信号指示等等的异常表现，装置出现故障时的注意事项和处理办法，保护装置的管理、投停，压板的位置与投停方法，电源开关与保险配置和操作等等。
3、继电保护现场运行规程：
针对本配电系统和变电所的继电保护配置与整定计算方案以及有关电网运行整定规程编写，主要是根据电力系统和本变电所的运行方式变化而对继电保护装置相应作出的调整规定，也根据本变电所继电保护的配置与整定情况对运行方式作出的限制，也根据本变电所的交流一、二次电压、电流互感器配置，直流操作、保护、信号和跳合闸回路结线具体情况而对继电保护装置运行维护所作的规定和事故处理规定等等。
朔里矿母线阻抗及短路电流计算
一、母线短路阻抗计算
1.220kV纵楼变35kV母线阻抗（电抗）
正序大方式：
2.084Ω，正序小方式：
4.122Ω
2.朔里矿35kV母线阻抗计算
（1）517线路阻抗
型号：
LGJ-120,长度L=6.3kM，几何均距：
djj＝2.5m。
阻抗：
（2）512线路阻抗
第一段：
型号：
LGJ-70,长度L=7.0kM，几何均距：
djj＝1.89m。
第一段阻抗：
第二段：
型号：
LGJ-95,长度L=2.3kM，几何均距：
djj＝1.5m。
第二段阻抗：
两段线路阻抗合计：
说明：
几何均距计算公式：
（3）朔里矿35kV母线阻抗：
正序大方式：
说明：
正序大方式阻抗为纵楼变最小35kV阻抗加上两条线路中阻抗较小的一个。
正序小方式：
说明：
正序小方式阻抗为纵楼变最大35kV阻抗加上两条线路中阻抗较大的一个。
3.朔里矿变6kV母线阻抗
（1）变压器阻抗计算：
主变压器型号：
SF9-8000/35，电压比：
35/6.3kV;容量：
8000KVA；阻抗电压：
7.49%。
1变压器计算到35kV侧阻抗：
，
（35kV母线电压一般高于主变高压侧额定电压，要将额定电压下阻抗折算到母线电压的阻抗，一般35kV母线电压取37kV）。
说明：
将电压为U1时的阻抗折算到U2时的阻抗的计算，按传递功率相等的原则有：
2变压器计算到6kV侧阻抗：
（2）朔里矿系统阻抗由35kV折线到6kV侧的值
正序大方式：
正序小方式：
（3）朔里矿变6kV母线阻抗：
正序大方式：
正序小方式：
二、母线短路电流计算
1.朔里矿短路电流计算阻抗图：
2、母线短路电流计算说明：
1计算短路电流，当阻抗中电阻R≥
X时,计算时考虑电阻；当阻抗中电阻R≤
X时,计算的短路电流相差很小，计算时不考虑电阻。
2计算短路电流时使用平均电压，35kV为37kV，10kV为10.5kV，6kV为6.3kV。
3将电压为U1时的短路电流折算到U2时的短路电流的计算，按传递功率相等的原则有：
。
3、朔里矿35kV母线短路电流计算：
4、朔里矿6kV母线短路电流：
16kV母线短路通过主变35kV侧电流：
26kV母线短路通过主变6kV侧电流：
朔里矿变压器差动及后备保护整定计算
一.主变保护整定计算需要的参数计算
1、变压器参数
变压器参数：
型号：
SF9-8000/35，电压比：
35±2×2.5％/6.3kV,额定电流比：
132A/733.2A。
变压器短路阻抗：
7.49％。
变压器接线组别：
Y／Δ-11。
2、变压器两侧短路电流：
（在短路电流计算中已经计算）
（1）、35kV母线短路电流：
三相最大4478A,两相最小2164A。
（2）、6kV母线短路通过主变35kV侧：
三相最大1230A,两相最小917A。
（3）、6kV母线短路通过主变6kV侧：
三相最大7220kA,两相最小5400kA。
3、保护型号：
南瑞RCS-9679CS，差动与后备一体。
4、保护使用CT变比：
（1）、主变高压侧：
400/5
（2）、主变低压侧：
800/5
5、纵楼变35kV线路保护定值
（1）、纵楼517线路保护定值：
过流Ⅰ：
1724A0S；
过流Ⅱ：
1448A0.3S；
过流Ⅲ：
300A1.5S；
（2）、纵楼512线路保护定值：
过流Ⅰ：
1765A0S；
过流Ⅱ：
1126A0.3S；
过流Ⅲ：
288A1.5S；
二、主变保护整定
（一）系统参数
1、系统参数整定
（1）保护定值区号：
1（范围0～7）
（2）变压器容量S＝8MVA（单位：
MVA）
（3）高压侧额定电压U1N＝35KV（单位：
KV）
（4）低压侧额定电压U3N＝6.3KV（单位：
KV）
（5）二次额定电压Un＝100V（单位：
V）
说明：
指PT二次线电压
（6）变压器接线方式KMODE＝01
说明：
变压器接线方式为差动保护校正变压器两侧由于角度而造成的不平衡电流使用。
变压器一次接线方式
CT接成全星形“变压器接线方式”整定值
CT在外部进行Y／Δ转换时，“变压器接线方式”整定值
Y／Y-12
00
10
Y／Δ-11
01
11
Y／Δ-1
02
12
Δ／Δ
03
13
Δ／Y-11
04
14
Δ／Y-1
05
15
其中十位数0表示CT接成全星形，由程序进行Y／Δ转换；十位数1表示CT在装置外部进行Y／Δ转换。
个位0～5表示变压器一次接线方式。
朔里矿变压器接线组别：
Y／Δ-11，现在微机保护CT二次接线均使用全星形，因此，这里“变压器接线方式”整定为01。
（二）差动保护定值整定
1、差动保护定值
（1）、高压侧CT额定一次值CT11＝400A
（2）、高压侧CT额定二次值CT12＝5A
（3）、低压侧CT额定一次值CT31＝800A
（4）、低压侧CT额定二次值CT32＝5A
（5）、差动电流启动值Icdqd＝0.32Ie（说明：
该定值为标么值，单位为Ie。
）
式中：
Krel——可靠系数，取1．3~1．5；取1.5.
Ker—电流互感器的比误差，10P型取0.03*2，5P型和TP型取0.0l*2；取0.03*2＝0.06。
△U——变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值（百分值）；这里没有提供，普通35kV变压器的高压侧电压为：
35±2×2.5％，取2×2.5％＝0.1
△m——由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，取0.05。
Ie——变压器额定电流（说明：
Ie可以为高压侧、也可以为低压侧的二次额定电流，这里不考虑它是高压侧还是低压侧，在计算中用到时使用时在考虑）
（6）、差动速断定值Isdqd＝6Ie（说明：
该定值为标么值，单位为Ie。
）
6300kVA及以下容量变压器取7～12Ie，
6300kVA～31500kVA变压器取4.5～7.0Ie，
40000kVA～120000kVA变压器取3.0～6.0Ie，
120000kVA及以上容量变压器取2.0～5.0Ie。
朔里矿变压器容量为8000kVA，取6.0Ie
灵敏度计算：
朔里矿变压器为降压变压器，检验差动速断保护的灵敏度，用主变高压侧出口最小两相短路电流检验。
1计算主变高压侧额定电流
2在主变高压侧出口最小两相短路电流为2164A，是主变高压侧额定电流132A的倍数：
3灵敏度：
满足要求
（7）、比率差动制动系数Kb1＝0.36
一般工程取0.2～0.5,如果着得计算麻烦，直接取0.5就可以了。
如果计算方面，使用计算值最好。
计算过程如下：
这里经计算躲过最大外部不平衡电流，比率差动制动系数计算Kb1＝0.36。
1求最大不平衡电流（折算到高压侧）：
由于变压器为两侧变，最大不平衡电流出现在朔里矿6kV母线短路（对差动保护属于区外故障，这种故障产生的不平衡电流不能造成差动保护误动）。
公式：
式中：
Kap——非周期分量系数，两侧同为TP级电流互感器取1.0；两侧同为P级电流互感器取1.5～2.0。
取2.0。
Kcc——电流互感器的同型系数，Kcc＝1.0；
Ker一一电流互感器的比误差，10P型取0.03*2，5P型和TP型取0.0l*2；取0.06。
△U——变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值（百分值）；为0.1。
△m——由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，取0.05。
Ik.max——低压侧外部短路时，流过靠近故障侧电流互感器的最大短路电流周期分量。
应为7220A，这里为了方便计算，减少流入差动保护高、低侧二次电流反复折算到统一的基准下。
1230A为朔里矿6kV母线短路时通过变压器高压侧一次最大三相短路电流。
2最大差动动作电流（折算到高压侧）：
式中：
Krel——可靠系数，取1.3~1.5；取1.5
——最大不平衡电流，前面计算出为4.15A。
最大差动动作电流498A为变压器高压侧额定电流的倍数：
3最大制动电流（折算到高压侧）：
差动继电器制动电流为三侧电流绝对值之和的一半
最大制动动作电流1230A为变压器高压侧额定电流的倍数：
由于最大制动动作电流大于第二拐点，必须求最大制动系数和斜率为1的曲线与所求最大斜率的曲线交点Icd2。
4最大制动系数
（说明：
制动系数没有单位。
）
式中：
为进入差动中最大制动电流，在6kV母线短路时
说明：
最大制动系数指假设差动继电器没有3Ie以后的制动曲线，只有两段，
求出斜率为1的曲线与最大斜率为0.405的曲线交点Icd2，这个交点Icd2带入需要求的Kbl公式中，就可求出Kbl。
求交点Icd2：
求出Icd2＝1.2134Ie
5最后计算制动系数
说明：
RCS-9679C装置中稳态比率差动两个拐点,分别为0.5Ie和3Ie，如下图所示：
如果
>3Ie最大制动电流计算时用3Ie，否则使用计算值。
计算最大整定电流与主变高压侧额定电流比值：
厂家说明书上比率制动曲线
装置比率制动系数范围为0.3～0.75，整定为0.36可以。
6比率制动差动保护灵敏度校验
说明：
对两侧变压器来讲，只有高压侧有电源的变压器，变压器低压侧6kV套管处发生两相短路，差动保护灵敏度最低，这时进入差动继电器的差动电流只有主变35kV侧电流，由于有比率制动，其中35kV侧电流的一半还作为制动电流，如果此处的灵敏度能满足要求，那么在变压器差动保护范围内的所有故障灵敏度均能满足要求。
变压器低压侧6kV套管处发生两相最小短路电流为：
917A
这时差动电流：
按保护说明书，进入继电器的差动电流为：
制动电流：
按保护说明书进入继电器的制动电流只有35kV一侧电流：
计算此时制动电流与主变高压侧额定电流比值：
在比率制动曲线上对应的斜率为1.0，这时能使继电器动作的最小电流也为458.5A。
保护灵敏度：
（8）、二次谐波制动系数Kxb＝0.15
按规程为0.15～0.25，取0.15
（9）、CT报警门槛值Ibj＝0.15Ie
按规程规定一般为10％～20％Ie，取0.15Ie，既要保证变压器空载不误动，又要保证变压器短路时可靠动作，可防止不平衡电流造成的误动，又可保证CT断线，取规程允许的最小值0.15Ie。
（12）、冷却器失电时间延时TLKSD＝100min（单位：
分钟，不用，取最大值，并且将控制字退出）
2、差动保护控制字整定
差动保护控制字整定SWn，控制字为1时表示投入，为0时表示退出。
（1）、1*：
投差动速断保护CDSD＝1（投入）
（2）、2*：
投比率差动保护BLCD＝1（投入）
（3）、3：
CTDX闭锁比率差动保护DX
升级会员 