继电保护配置与整定计算.docx

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继电保护配置与整定计算

继电保护配置与整定计算

专业：

电气工程及其自动化

摘要：

依据对电力系统继电保护的基本要求（即选择性、速动性、灵敏性和可靠性），并按照继电保护的配置与整定原则，以一简单电力系统为例，阐述了电力系统继电保护配置与整定计算的完整过程。

首先，对元件参数进行计算，对进行短路电流进行计算。

计算的短路类型包括单相接地短路、两相接地短路、两相短路和三相短路。

其次，根据电力系统各个要求，配置和选择相应的电流互感器、电压互感器。

第三部分，则是继电保护的配置与整定计算。

发电机保护，以25MW的汽轮发电机为例，按照其容量、类型等，主要配置的保护类型有差动保护、过电流保护、过负荷保护、接地保护、失磁保护。

变压器保护以变压器SFSL1-31500为例，配置的保护类型有差动保护、过电流保护、过负荷保护。

线路保护，110kV线路配置相间距离保护和零序电流保护，35kV线路配置相间短路保护和接地短路保护，此外，线路均配置三相重合闸。

母线保护，以双母线为例，配置完全电流差动保护。

各种保护的整定计算，均按照《电力系统继电保护配置及整定计算》中的原则方法，计算出保护的整定值和保护的动作时限。

关键词：

电力系统；继电保护；保护；配置；整定；短路

Abstract：

Accordingtothebasicdemandofrelayprotactionofelectricpowersystem（containsselectivity、quike-activity、sensitivityandreliability）andtheprincipleofitsallocationandset,takeasimplepowersystemforinstance,presentsacompleteprocessofrelayprotection’sallocationandsetcalculationofpowersystem.First,calculatetheparametersofmembersandtheshort-circuitcurrent.Thevarietyofshort-circuitcontainssinglephasegrounding、doublephasesgrounding、doublephasesshort-circuitandthreephasesshort-circuit.Second,allocateandselectcurrentorvoltagetransformersaccordingtothedemandofpowersystem.Third,allocateandcalculatetherelayprotection.Generatorprotection,take25MWsteamturbineforinstance,accordingtoitscapacityandvariety,theallocatedprotectionscontaindifferentialprotection、overcurrentprotection、overloadprotection、groundingprotection、loss-of-excitationprotection.Transformerprotection,taketransformer（SFSL1-31500）forinstance,itsprotectionscontaindifferentialprotection、overcurrentprotection、overloadprotection.Lineprotection,the110kvlinesallocateinterphasedistanceprotectionandzerosequencecurrentprotection,and35kvlineallocatesinterphaseshort-circuitprotectionandgroundingshort-circuitprotection.Otherwise,lineprotectionalsocontainsthreephasesreswitching.Generatrixprotection,takeadoublebusforinstanse,allocatescompletecurrentdifferentialprotection.AllprincipleandmethodsofEverykindofprotectionandcount,arebasedontheelectricpowersystemrelayprotectionallocateandcount.

Keywords：

Electricpowersystem；relayprotection；protection；allocate；set；short-circuit

第一章互感器的配置

一、发电机

（1）发电机（型号：

QF－25－2）

额定功率

＝25MW，额定电压

＝10.5kV，额定电流

＝1720A，额定功率因数

＝0.8。

发电机的最大工作电流：

＝

＝1804（A）

故，选择电压互感器PT：

JDJ–10,额定变比为10000/100；

选择电流互感器CT：

LMZ1–10，额定电流比为2000/5；

选择零序电流互感器：

LXHM–1，额定电流为1750A。

二、变压器

（1）变压器（型号：

SFSL1－31500）

额定容量

＝31500kVA，额定电压比：

110/38.5/10.5

额定电流（A）：

＝165（110kV侧），

＝472（38.5kV侧），

＝1819（10.5kV侧）

故，电压互感器PT和电流互感器CT选择如下：

名称

各侧参数

额定电压（kV）

110

38.5

10.5

额定电流（A）

165

472

1819

变压器接线组别

Y

Y

△

PT型号及变比

－

－

JDJ–10（10000/100）

CT的接线方式

△

△

Y

CT的计算变比

＝

＝

按产品样本选用CT的型号及变比

LR－110－B

（300/5）

LR－35－B

（1000/5）

LMZ1–10

（2000/5）

三．线路

110kV线路的最大负荷电流均取为350A，可选择电流互感器LR－110－B（400/5）；电压互感器可选择JCC2－110（

）。

35kV线路的最大负荷电流取为350A，故可选择电流互感器LR－35－B（400/5）。

电压互感器可选择JDJ－35（

）。

四．母线

对双母线的母联断路器配置电流互感器，与变压器B1、B2相连的双母线母联，其最大工作电流

为变压器B1或B2的

，即为174A，可选择电流互感器LR－110－B（300/5）；与变压器B11、B12、B13相连的双母线母联，其

为变压器B13的

，即为347A，可选择电流互感器LR－110－B（400/5）。

110kV母线电压互感器选择JCC2－110（

）；35kV母线电压互感器选择JDJ－35（

）。

第二章等值参数计算

一、参数计算

选基准容量Sb＝100MVA，基准电压Ub＝Uav。

（1）发电机

1F1、F2：

型号TS900∕71－56，额定容量SNG＝33MVA，Xd″＝0.264

电抗标么值为：

X*j＝Xd″

＝0.264×

＝0.8

2F3、F4：

型号QF－25－2，额定容量SNG＝25∕0.8＝31.25MVA，Xd″＝0.126

电抗标么值为：

（2）变压器

1B1、B2：

型号SFSL1－31500

VS（1－2）％＝10.5，VS（3－1）％＝18，VS（2－3）％＝6.5，SNT＝31500kVA

各绕组短路电压分别为：

VS1％＝

（VS（1－2）％＋VS（3－1）％－VS（2－3）％）＝

（10.5＋18﹣6.5）＝11

VS2％＝

（VS（1－2）％＋VS（2－3）％－VS（3－1）％）＝

（10.5＋6.5﹣18）＝﹣0.5

VS3％＝

（VS（3－1）％＋VS（2－3）％－VS（1－2）％）＝

（18＋6.5﹣10.5）＝7

各绕组电抗标么值：

＝

＝

＝

2B3：

型号SFL1－2000

，

电抗标么值：

（3）线路近似取

XL1

＝34×0.4×

＝0.1028

XL2

＝32×0.4×

＝0.0968

（4）系统S：

第三章短路电流计算

一．最大方式下的短路电流计算：

根据以上参数计算结果，作系统电抗图：

进一步将对称支路合并，作一定的简化：

【一】绘出不同短路点的各序网络，计算各序组合电抗

、

和

。

（各电源正序电势均取E＝1）

（一）D1点短路

1）系统接线图简化为：

已知归算到基准条件下，发电机F1、F2：

X1=0.8、X2＝0.27×100/33＝0.8182；发电机F3、F4：

X1=0.4032、X2＝0.16×100/31.25＝0.512；发电机F5：

X1=0.2256、X2＝0.172×100/62.5＝0.2752。

变压器T1、T2：

XT1=XT2=0.2100；变压器T3、T4：

XT3（Ⅰ）=XT4（Ⅰ）=0.3492、XT3（Ⅲ）=XT4（Ⅲ）=0.2222；变压器T5：

XT5=0.1667。

线路L1：

X1=0.1028、X0＝3X1＝0.3084；线路L2：

X1=0.0968、X0＝3X1＝0.2904；线路L3：

X1=0.2057、X0＝3X1＝0.6171。

电源S：

X1=0.38、X0＝0.4。

2）制定各序网络，并进行网络化简，求各序组合电抗

正序网络：

负序网络：

零序网络：

（二）D2点短路~（九）D9点短路

【二】由各序组合电抗

、

和

，求不同短路点发生单相接地短路时的全电流。

（以A相发生单相接地短路为例）

115kV侧的基准电流为IB＝

kA＝0.5020kA

37kV侧的基准电流为IB＝

kA＝1.5604kA

（1）D1点

=

+

=0.2077+0.2792=0.4869；

＝3

A相短路电流正序分量为：

＝

kA＝0.7265kA

短路电流:

＝

＝3×0.7265kA＝2.1795kA

（2）D2点~（9）D9点

【三】两相短路接地的短路电流计算：

（以B、C两相短路接地为例）

（1）D1点

0.2077//0.2792=0.1191

=

=1.5054

＝

kA＝1.5532kA

短路电流:

＝

＝1.5054×1.5532kA＝2.3382kA

（2）D2点~（9）D9点

【四】两相短路的短路电流计算：

（以B、C两相短路为例）

（1）D1点

=

=0.2077；

＝

A相短路电流正序分量为：

＝

kA＝1.2190kA

短路电流:

＝

＝

×1.2190kA＝2.1114kA

（2）D2点~（9）D9点

【五】三相短路的短路电流计算：

（1）D1点

＝

kA＝2.4596kA

（2）D2点~（9）D9点

最小方式下的短路电流计算：

（本算例中的最小方式，是停用发电机F1和F5。

）

（1）D1点~（9）D9点

＝

kA＝1.0496kA

将计算所得的短路电流列表如下:

短路点

三相短路（kA）

两相短路（kA）

两相短路接地（kA）

单相短路接地（kA）

D1点最大方式

最小方式

D2点最大方式

最小方式

D3点最大方式

最小方式

D4点最大方式

最小方式

D5点最大方式

最小方式

D6点最大方式

最小方式

D7点最大方式

最小方式

D8点最大方式

最小方式

D9点最大方式

最小方式

第四章保护的配置与整定

一．发电机的保护

（一）发电机（QF—25—2）

1、保护的配置

①定子绕组及引出线相间短路保护

采用由DCD－2型继电器构成的纵差动保护，且为一般接线形式。

②定子绕组的单相接地短路保护

发电机直接工作在发电机电压母线上，可采用零序电流保护。

③发电机外部相间短路保护（相间短路后备保护）

作为发电机主保护的后备。

宜装设复合电压起动的过电流保护。

④定子绕组过负荷保护

采用定时限过负荷保护。

⑤励磁回路一点及两点接地保护

对一点接地故障，可采用定期检测装置，对两点接地故障，应装设两点接地保护装置。

可采用电桥式两点接地保护。

⑥励磁电流异常下降或消失保护（失磁保护）

采用以稳态异步边界为判据的失磁保护。

⑦其他故障和异常运行的保护

由于发电机F3、F4容量小，故均不装设。

2．保护的整定计算：

二．变压器的保护

（一）、变压器（SFSL1－31500）

1、保护的配置

1引出线、套管及内部短路保护

它是变压器的主保护，保护瞬时动作于断开变压器各侧的断路器。

根据其容量大小，应装设纵差动保护，可采用由带短路线圈的DCD－2（或BCH－2）型差动继电器构成的差动保护。

当变压器纵差动保护对保护范围内发生单相接地短路，灵敏度不满足规程要求时，应增设零序纵差动保护。

2相间短路的后备保护

保护动作后，带时限动作于跳闸。

可采用复合电压起动的过电流保护，当其不满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。

3过负荷保护

过负荷保护采用单相式，带时限动作于信号。

2、保护的整定计算

三．线路的保护

（一）110kV线路

可装设具有阶梯时限特性的距离保护作为相间故障的保护，同时装设零序电流保护作为接地故障的保护；采用一侧检无压，另一侧检同期的三相重合闸。

【一】相间距离保护

1．线路XL1

求断路器1相间距离保护各段的整定值：

2．线路XL2~9．线路XL9

【二】零序电流保护

1、线路XL1

求断路器1零序电流保护各段整定值，可将XL1视为终端线路

2、线路XL2~9．线路XL9

【三】三相重合闸

由于各个线路均未采用高频保护，故只按慢速重合闸来进行动作时间的整定。

1．线路XL1：

DL1重合闸动作时间的整定

=0.5+0.3–0.1+0.1=0.8S

四、母线的保护

以连接有变压器B1、B2的双母线为例，来说明母线保护的配置与整定。

该母线配置完全电流差动保护。

整定过程如下。

完全电流差动保护的整定计算：

1、起动元件和选择元件动作电流的计算

（1）动作电流计算

（2）差动继电器（DCD－2）的动作电流

（3）灵敏度校验：

＝1739/554＝3.1>2

2、电压闭锁元件的动作电压

（1）负序电压元件

（2）零序电压元件

（3）相间低电压元件

（4）交流电路电流断线闭锁元件的动作电流及时限

闭锁回路的动作时间，应比母线上各连接元件后备保护的动作时间大一个或两个△t。

变压器B1、B2后备保护的最长时限为3S，故可取闭锁回路的动作时间为3.5S。

整定计算成果表：

1．发电机F3、F4（QF—25—2）

保护名称

整定对象

动作值

动作时限

灵敏度

纵差动保护

差动继电器

断线监视继电器

零序电流保护

复合电压起动的过电流保护

电流继电器

负序电压继电器

相间电压继电器

时间元件

定子绕组过负荷保护

电流继电器

电桥式两点接地保护

以稳态异步边界为判据的失磁保护

阻抗继电器

母线低电压元件

励磁低电压闭锁元件

负序电流元件

负序电压元件

时间元件

2．变压器B1、B2（SFSL1—31500）

保护名称

整定对象

动作值

动作时限

灵敏度

纵差动保护

高压侧差动继电器（匝数）

中压侧平衡线圈（工作线圈）

低压侧平衡线圈（工作线圈）

复合电压起动的过电流保护（装设在高压侧）

电流继电器

负序电压继电器

相间低电压继电器

过电流保护（装设在低压侧）

电流继电器

过负荷保护

电流继电器

3．线路（110kV）

线路

断路器

相间距离保护

（动作值

/动作时限S）

零序电流保护

（动作值A/灵敏度/动作时限S）

三相重合闸/S

一段

二段

三段

一段

二段

三段

四段

XL1

DL1

XL2

DL2

DL4

XL3

DL3

XL4

DL5

DL6

XL6

DL7

DL10

XL7

DL9

XL8

DL11

XL9

DL12

4．母线：

完全电流差动保护

各元件

起动元件与选择元件

电压闭锁元件

零序电压元件

相间低电压元件

交流电路电流断线闭锁元件

动作值

动作时限

灵敏度

（注：

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）