電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與配置

1、2021/3/261保護(hù)設(shè)計(jì)一般規(guī)定 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與配置是否合理直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行,如果設(shè)計(jì)與配置不合理,保護(hù)將可能誤動(dòng)或拒動(dòng)。 合理地選擇保護(hù)方式和正確地整定計(jì)算,對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有非常重要的意義。 選擇保護(hù)方式時(shí),希望能全面滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求 。同時(shí)滿足四個(gè)基本要求有困難時(shí),可根據(jù)電力系統(tǒng)的具體情況,在不影響系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下,可以降低某一些要求。2021/3/262 設(shè)計(jì)各種電氣設(shè)備的保護(hù)應(yīng)綜合考慮 2.故障出現(xiàn)的機(jī)率及可能造成的后果; 3.電力系統(tǒng)近期的發(fā)展情況; 4.經(jīng)濟(jì)上的合理性; 5.成熟的經(jīng)驗(yàn)。 1.電力設(shè)備和電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2、特點(diǎn)和運(yùn)行特性； 2021/3/263繼電保護(hù)整定計(jì)算的基本任務(wù)基本任務(wù):就是要對(duì)各種繼電保護(hù)給出整定值。 整定計(jì)算方案:可按電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)或設(shè)備來(lái)編制、還可按繼電保護(hù)的功能劃分方案分別進(jìn)行。 各種繼電保護(hù)適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行變化的能力都是有限的,隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的變化,當(dāng)超出預(yù)定的適應(yīng)范圍時(shí),就需要對(duì)全部或部分繼電保護(hù)重新進(jìn)行整定,以滿足新的運(yùn)行需要。 2021/3/264 繼電保護(hù)整定計(jì)算即有自身的整定問(wèn)題,又有繼電保護(hù)的配置與選型問(wèn)題,還有電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行問(wèn)題。整定計(jì)算要綜合、辯證、統(tǒng)一的運(yùn)用。整定計(jì)算具體任務(wù) 繪制電力系統(tǒng)阻抗圖; 建立電力系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)表; 建立電流、電壓互感器

3、參數(shù)表; 繪制電力系統(tǒng)接線圖；2021/3/265整定計(jì)算具體任務(wù) 電力系統(tǒng)各點(diǎn)短路計(jì)算結(jié)果列表; 建立各種繼電保護(hù)整定計(jì)算表;按繼電保護(hù)功能分類,分別繪制出整定值;編寫整定方案報(bào)告書,著重說(shuō)明整定原則問(wèn)題、整定結(jié)果評(píng)價(jià)、存在的問(wèn)題及采取的對(duì)策等。確定繼電保護(hù)整定需要滿足的電力系統(tǒng)規(guī)模及運(yùn)行方式變化限度； 2021/3/266整定計(jì)算的步驟 1、按繼電保護(hù)功能分類擬定短路計(jì)算的運(yùn)行方式,選擇短路類型、分支系數(shù)的計(jì)算條件; 2、進(jìn)行短路故障計(jì)算,錄取結(jié)果; 3、進(jìn)行短路故障計(jì)算,錄取結(jié)果; 4、對(duì)整定結(jié)果分析比較,以選出最佳方案;最后應(yīng)歸納出存在的問(wèn)題,并提出運(yùn)行要求;2021/3/2675、畫

4、出定值圖; 整定計(jì)算的步驟 6、編寫整定方案說(shuō)明書。 說(shuō)明書內(nèi)容方案編制時(shí)間、電力系統(tǒng)概況； 電力系統(tǒng)運(yùn)行方式選擇原則及變化限度； 主要的、特殊的整定原則； 方案存在的問(wèn)題及對(duì)策； 繼電保護(hù)的運(yùn)行規(guī)定,如保護(hù)的停、投,改變定值、 改變使用要求以及對(duì)運(yùn)行方式的限制要求等;方案的評(píng)價(jià)及改進(jìn)方向。2021/3/268主保護(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù)反應(yīng)短路故障的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù),必要時(shí)還要增設(shè)輔助保護(hù)。 主保護(hù)應(yīng)能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定及電力設(shè)備安全的要求,有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和全線路故障的保護(hù)。 后備保護(hù)在主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí),用以切除故障的保護(hù)。 輔助保護(hù)是彌補(bǔ)主保護(hù)和后備保護(hù)的不足而增設(shè)的簡(jiǎn)單保

5、護(hù)。 2021/3/269對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求 可靠性是指被保護(hù)設(shè)備區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí),保護(hù)裝置能可靠動(dòng)作;系統(tǒng)正常運(yùn)行或在區(qū)外故障時(shí),保護(hù)應(yīng)不動(dòng)作。 選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),僅由故障的保護(hù)裝置將故障設(shè)備切除。 靈敏性是指保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)故障的反應(yīng)能力。 速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)快速切除故障。 2021/3/2610系統(tǒng)運(yùn)行方式的考慮要求:在選擇保護(hù)方式及對(duì)其整定計(jì)算時(shí),都必須考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式變化帶來(lái)的影響,所選用的保護(hù)方式,應(yīng)在各種系統(tǒng)運(yùn)行方式下,都能滿足選擇性和靈敏性的要求。 運(yùn)行方式最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式正常運(yùn)行方式2021/3/2611最大運(yùn)行方式:根據(jù)電力系統(tǒng)最大負(fù)荷的需要,

6、電力系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備都投入運(yùn)行以及選擇的接地中性點(diǎn)全部接地的系統(tǒng)運(yùn)行方式稱為最大運(yùn)行方式。對(duì)繼電保護(hù)而言,是指短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的短路電流最大的運(yùn)行方式。最小運(yùn)行方式:根據(jù)系統(tǒng)最小負(fù)荷,投入與之相適應(yīng)的發(fā)電設(shè)備且系統(tǒng)中性點(diǎn)只有少部分接地的運(yùn)行方式稱為最小運(yùn)行方式。對(duì)繼電保護(hù)而言,是指短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的短路電流最小的運(yùn)行方式。正常運(yùn)行方式:根據(jù)系統(tǒng)正常負(fù)荷的需要,投入與之相適應(yīng)數(shù)量的發(fā)電機(jī)、變壓器和線路的運(yùn)行方式 。2021/3/2612整定系數(shù)的分析與應(yīng)用由于測(cè)量、計(jì)算、調(diào)試及繼電器等各種誤差的影響,使保護(hù)的整定值偏離預(yù)定數(shù)值可能引起誤動(dòng)作,為此,整定計(jì)算公式中需引入可靠系數(shù)。2021/3/2613

7、可靠系數(shù)取值 1、按短路電流整定的無(wú)時(shí)限保護(hù),應(yīng)選較大的系數(shù)。 2、按與相鄰保護(hù)的整定值配合的保護(hù),應(yīng)選用較小的系數(shù)。 3、保護(hù)動(dòng)作較快時(shí),應(yīng)選用較大的系數(shù)。 4、不同原理或不同類型的保護(hù)之間整定配合時(shí),應(yīng)選用較大的系數(shù)。 2021/3/2614可靠系數(shù)取值 6、在短路計(jì)算中,當(dāng)有零序互感時(shí),因難以精確計(jì)算,應(yīng)選用較大的系數(shù)。 7、整定計(jì)算中有附加誤差因素時(shí),應(yīng)選用較大的系數(shù),例如用曲線法進(jìn)行整定配合將增大誤差。5、運(yùn)行中設(shè)備參數(shù)有變化或計(jì)算條件難以準(zhǔn)確計(jì)算時(shí),應(yīng)選用較大的系數(shù)。 2021/3/2615返回系數(shù):按正常運(yùn)行條件量值整定的保護(hù),在受到故障量的作用起動(dòng)時(shí),當(dāng)故障消失后保護(hù)不能返回到

8、正常位置將發(fā)生誤動(dòng)作。因此,整定計(jì)算公式中引入返回系數(shù)。對(duì)于按故障量值和按自起動(dòng)量值整定的保護(hù),則可不考慮返回系數(shù)。分支系數(shù) :多電源的電力系統(tǒng)中,相鄰上、下兩級(jí)保護(hù)間的整定配合,還受到中間分支電源的影響,將使上一級(jí)保護(hù)范圍縮短或伸長(zhǎng),整定公式中需引入分支系數(shù)。靈敏系數(shù): 在繼電保護(hù)的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障,保護(hù)裝置反應(yīng)的靈敏程度稱為靈敏度。 2021/3/2616計(jì)算靈敏系數(shù)注意問(wèn)題 1、計(jì)算靈敏系數(shù),一般規(guī)定以金屬性短路作為計(jì)算條件。僅當(dāng)特殊需要時(shí),才考慮經(jīng)過(guò)渡電阻短路進(jìn)行。 、選取不利的短路類型。、保護(hù)動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),應(yīng)計(jì)及短路電流的衰減。、對(duì)于兩側(cè)有電源的線路保護(hù),應(yīng)考慮保護(hù)相繼動(dòng)作對(duì)靈敏

9、系數(shù)的影響。2021/3/2617計(jì)算靈敏系數(shù)注意問(wèn)題、經(jīng),d11接線變壓器后不對(duì)稱短路,各相中短路電流分布將發(fā)生變化。接于不同相別、不同相數(shù)的保護(hù),其靈敏系數(shù)也不相同。、在保護(hù)動(dòng)作的全過(guò)程中,靈敏系數(shù)均需滿足規(guī)定的要求。 2021/3/2618自起動(dòng)系數(shù): 按負(fù)荷電流整定的保護(hù),必須考慮負(fù)荷電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)狀態(tài)的影響。選擇自起動(dòng)系數(shù)注意問(wèn)題 、動(dòng)力負(fù)荷比重大時(shí),應(yīng)選用較大的系數(shù)。 、電氣距離較遠(yuǎn)的動(dòng)力負(fù)荷,應(yīng)選用較小的系數(shù)。 、切除故障時(shí)間較長(zhǎng)或負(fù)荷斷電時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),應(yīng)選用較大的系數(shù)。2021/3/2619整定配合基本原則 電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)是按斷路器配置裝設(shè)的,因此,繼電保護(hù)必須按斷路器分級(jí)進(jìn)

10、行整定。 繼電保護(hù)的分級(jí)是按保護(hù)的正方向來(lái)劃分的,要求按保護(hù)的正方向各相鄰的上、下級(jí)保護(hù)之間實(shí)現(xiàn)配合協(xié)調(diào) 。 當(dāng)保護(hù)裝置已經(jīng)具備有防止某種運(yùn)行狀態(tài)誤動(dòng)作的功能時(shí),則整定計(jì)算就不要再考慮該運(yùn)行狀態(tài)下的整定條件。2021/3/2620應(yīng)考慮狀態(tài)1、短路及復(fù)故障; 2、斷線及非全相運(yùn)行;3、振蕩; 4、負(fù)荷電動(dòng)機(jī)自起動(dòng); 5、重合閘及手動(dòng)合閘,備用電源自動(dòng)投入; 6、不對(duì)稱、不平衡負(fù)荷; 7、保護(hù)的正、反方向短路。 2021/3/2621保護(hù)原理差動(dòng)為基本原理的保護(hù):它在原理上具備了區(qū)分內(nèi)、外部故障的能力,保護(hù)范圍固定不變,而且在定值上與相鄰保護(hù)沒(méi)有配合關(guān)系,具有獨(dú)立性,整定計(jì)算也比較簡(jiǎn)單 。階段式

11、保護(hù):它們的整定值要求與相鄰的上、下級(jí)之間有嚴(yán)格的配合關(guān)系,而它們的保護(hù)范圍又隨電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化而變化,所以階段式保護(hù)的整定計(jì)算是比較復(fù)雜的,整定結(jié)果的可選性也是比較多的。2021/3/2622保護(hù)的整定方法 1、根據(jù)保護(hù)裝置的構(gòu)成原理和電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn),確定其整定條件及整定公式中的有關(guān)系數(shù); 2、按整定條件進(jìn)行初選整定值,按電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最小運(yùn)行方式校驗(yàn)靈敏度,其靈敏度應(yīng)滿足要求,在滿足要求之后即可確定選定的整定值。若不滿足要求時(shí),就需重新考慮整定條件和最小運(yùn)行方式的選擇是否恰當(dāng),再進(jìn)一步考慮保護(hù)裝置的配置和選型問(wèn)題。2021/3/2623電流、電壓保護(hù)整定計(jì)算考慮原則保護(hù)區(qū)及靈敏

12、度:保護(hù)裝置的第段,要求無(wú)時(shí)限動(dòng)作,保護(hù)區(qū)不小于線路全長(zhǎng)的20;第段應(yīng)能保護(hù)線路的全長(zhǎng);第段除作為本線路后備外,還應(yīng)作相鄰線路的遠(yuǎn)后備。如果遠(yuǎn)后備靈敏度不夠,在技術(shù)上又有困難時(shí),允許按下列原則處理;2021/3/2624處理原則1、如果要求切除下列短路點(diǎn),保護(hù)過(guò)于復(fù)雜或難以實(shí)現(xiàn),允許縮短后備區(qū)。1）當(dāng)相鄰線上短路時(shí),在大電源助增影響下,保護(hù)不起動(dòng); 2）當(dāng)相鄰線很長(zhǎng),在末端短路時(shí),保護(hù)不起動(dòng); 3）當(dāng)在變壓器后及帶電抗器的線路上短路時(shí),保護(hù)不起動(dòng)。2、可按常見(jiàn)的方式及故障類型校驗(yàn)后備靈敏度;3、后備保護(hù)按非選擇性動(dòng)作整定,并用重合閘或備用電源自投補(bǔ)救。2021/3/2625階段式電流保護(hù)整定公

13、式 電流速斷保護(hù)（1）按躲本線路末端故障整定)3(max. krelopIKI（2）對(duì)于允許伸入變壓器的速斷保護(hù)1）變壓器主保護(hù)采用差動(dòng)保護(hù))3(max. krelopIKI2）變壓器主保護(hù)采用電流速斷保護(hù)oprelopInKI2021/3/26263）按與“”接線路、“”接變壓器速動(dòng)保護(hù)配合當(dāng)具備以下兩個(gè)條要求時(shí),可以按躲降壓變壓器中、低壓側(cè)故障整定。 a、所有變壓器必須配置帶跳閘自保持的速動(dòng)保護(hù); b、 線路配置自動(dòng)重合閘裝置,當(dāng)變壓器故障時(shí),可以用自動(dòng)重合閘糾正非選擇性動(dòng)作。按此原則整定時(shí),應(yīng)校核其定值,是否躲開所有變壓器的勵(lì)磁涌流。 2021/3/2627要求當(dāng)系統(tǒng)至變壓器端部阻抗與變

14、壓器本身阻抗相比較可以忽略時(shí) TNopII)43(當(dāng)系統(tǒng)至變壓器端部阻抗與變壓器本身阻抗相比較不能忽略時(shí) TNopII)43(TTZZZmin2021/3/2628（3）按躲背側(cè)母線故障整定)3(max. krelopIKI背側(cè)母線故障的最大短路電流數(shù)值。)3(max. kI 電流速斷保護(hù)其保護(hù)性能好壞的主要標(biāo)志是保護(hù)區(qū)的大小。最小保護(hù)區(qū)按最小運(yùn)行方式下兩相短路計(jì)算。2021/3/2629延時(shí)電流速斷保護(hù)（1）與相鄰線路電流、電壓元件均作為測(cè)量元件的電流電壓速斷保護(hù)配合opbrelIIopIKKImax.LsopIsrelIIopZZUEKImin.)3( 線路背側(cè)系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下的最小等值阻抗 。min. sZ最大分支系數(shù) 。max. bK2021/3/2630（2）與相鄰線路只有電流測(cè)量元件的速斷保護(hù)配合opbrelIIopIKKI