繼電保護(hù)整定計(jì)算

說明：本專題所用例題主要選自《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算》（許建安、王鳳華編，中國(guó)水利水電出版社）和《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)習(xí)題集》（張保會(huì)、潘貞存編，中國(guó)電力出版社），并由王建整理解答。專題一：線路階段式電流電壓保護(hù)圖1圖1典型中低壓電力網(wǎng)絡(luò)圖1、保護(hù)I段整定（1）短路計(jì)算最大短路電流（系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路）EE3) = S = SkBmaxX+XX+xXLS.min AB S.min l AB最小短路電流(系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路)E V3 E3) = X S = X S kBmin2X+X 2X+xXLS.max AB S.maxlAB(2)I段整定值II II =KII(3)set.1relkBmaxt1 =0set.13）校驗(yàn)最小保護(hù)區(qū)(証ELmin[2ILmin[2I1set.1S.max丿最小保護(hù)區(qū)百分比為m=x100%>(15%?20%)

說明：對(duì)于線路變壓器組，變壓器故障時(shí)，無(wú)論是2QF/3QF動(dòng)作跳閘還是保護(hù)1的說明：對(duì)于線路變壓器組，變壓器故障時(shí)，無(wú)論是2QF/3QF動(dòng)作跳閘還是保護(hù)1的II段不超過保護(hù)2的I段set.1二KIIIrelset.2相鄰母線有多個(gè)元件時(shí)，取II中較大者。set.2如何確保選擇性？ti=ti+Atset.1set.2說明：分支系數(shù)問題分支系數(shù)定義：相鄰下一級(jí)線路保護(hù)I段末端短路時(shí)，流過故障線路的短路電流與保護(hù)安裝處的短路電流之比。（1） 助增情況（不考慮助增情況，保護(hù)縮短）（2） 外汲情況（不考慮外汲情況，保護(hù)伸長(zhǎng)）1set.1KIIIset.1krelset.2b保護(hù)校驗(yàn)II段只做近后備在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時(shí)，最小靈敏系數(shù)I（2）K=kBmin>1.5senIIset.13、保護(hù)III段整定最大負(fù)荷電流

maxLmax\-3maxLmax\-3x0.95Uxcos申(此處0.95是考慮到啟動(dòng)時(shí)電壓可能低于額定電壓5%,故取0.95U)III段整定值IIset.1KIKreiKIIset.1KIKreiKssLmaxret1 =maxset.1}+Atset.next靈敏度校驗(yàn)作線路AB的近后備KisenI（Kisen-kBmin->1.5IIset.1作相鄰線路BC的遠(yuǎn)后備I（2）kCmin2X+X+XS.maxABkCmin2X+X+XS.maxABBCI（2）kcmm>1.2senIIsenset.1【例題1】如圖所示35kV單側(cè)電源放射狀網(wǎng)絡(luò)，AB和BC均設(shè)有三段式電流保護(hù)。已知：線路L=20km，L=30km，線路電抗x=0.40/km。AB BC 1變電所B、C中變壓器連接組別為Y/d-11,且在變壓器上裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)。線路AB的最大傳輸功率為p=9.5MW,cos申=0.9，自啟動(dòng)系數(shù)取1.3。maxT1、T2變壓器歸算到被保護(hù)線路電壓等級(jí)的阻抗為280,系統(tǒng)電抗為X=7.90，X=5.40。s.max s.min試對(duì)線路AB的保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算與校驗(yàn)。

解：（1）無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)（保護(hù)I段）整定B母線最大三相短路電流為X=xxL=0.4x20=80AB 1ABBcX=xxL=0.4x30=120BcBC1EI（3EI（3） = LkBmaxX+XS.min AB刃八3=1.590kA5.4+8（批注：此處選取35kV電壓等級(jí)的平均額定電壓37kV計(jì)算relkBmaxIi =KiI（3）=1.25x1.590=relkBmaxset.1ti=0sset.1最小保護(hù)區(qū)為L(zhǎng)min x12 Lmin x12 Iiset.1S.max丿0.4（（証37m/3一x —7.92 1.990=3.49km最小保護(hù)區(qū)百分比為L(zhǎng)M1NLM1NLAB=17.5%>15%，合格。20（2）限時(shí)電流速斷保護(hù)（保護(hù)II段）整定1）與線路BC保護(hù)配合I（3）I（3）kDmaxX+X+X+XS.min AB BC T137M;3=0.400kA5.4+8+12+28批注：此處把線路BC和變壓器T2看做線路一變壓器組，這是BC的保護(hù)I段允許伸入變壓器內(nèi)，因?yàn)樽儔浩鞴收?，斷開Breaker3與斷開Breaker2一樣

使D處失去負(fù)荷。/I=KI13) =1.25x0.400=0.500kAset.2 kDmaxrelIii=KiiIi =1.2x0.500=0.600kAset.1set.2rel與變壓器T1配合E 37m/3I(3)= s — —0.520kAkEmaxX+X+X 5.4+8+28S.minAB T1Ii=KTI(3)=1.3x0.520=0.680kAset.1kEmaxrel比較可知，選取較大整定電流進(jìn)行配合，故取In=0.680kAset.1ti=tIti=tI+At=0+0.5=0.5set.1set.2靈敏度校驗(yàn)I（2）kBminS2X+XS.maxAB37=1.160I（2）kBminS2X+XS.maxAB37=1.160kAI(2)1.160kBmin2x(7.9+8)=1.71>1.5，合格sen3）sen3）過電流保護(hù)（保護(hù)III段）整定0.680set.1Lmaxmaxx0.95Uxcos=0.183kAIhset.1KhiKrelssLmaxLmaxmaxx0.95Uxcos=0.183kAIhset.1KhiKrelssLmaxre1.15x1.30.85x0.183=0.335kAthset.1max}+Atset.next=tset.T2+At+At=0+0.5+0.5=1.09.5v'3x0.95x35x0.9（批注：此處0.95是考慮到啟動(dòng)時(shí)電壓可能低于額定電壓5%,故取0.95U靈敏度校驗(yàn)1）作線路AB的近后備I(2) 1.160 厶*夂KI=kBmin= =3?46>1?5，口senIh 0.335set.1作相鄰線路BC的遠(yuǎn)后備

I（2）kCI（2）kCmins = =0.660kA2X+X+X2（7.9+8+12）S.max AB BC合格I（ 兩相短路接地：3I合格 兩相短路接地：3I（i，i）=傑0Z+2Z1S 0SKII=kCmin= =1.97>1.2，senIHI0.335set.13）作相鄰變壓器T1的遠(yuǎn)后備I（2）kEminI（2）kEminS2X+X+XS.max AB T1372x（7.9+8+28=0.421kA合格I（2） 0.421合格KII=kCmin= =1.26>1?2，senIH 0.335set.1三段式電流保護(hù)整定總結(jié)）制定等值電路圖，求取元件參數(shù)）制定最大最小運(yùn)行方式）求取最大最小運(yùn)行方式下母線三相短路電流）按最大運(yùn)行方式整定）按最小運(yùn)行方式校驗(yàn)專題二：三段式零序電流保護(hù)1、零序I段（1）躲開被保護(hù)線路末端單相或兩相短路接地時(shí)保護(hù)安裝處最大的3倍零序電流。11 =Ki?3I0set.1 rel0.max其中1）單項(xiàng)接地：3I（i）= 些L0 2Z+Z1S 0s2）躲開被保護(hù)線路斷路器三相不同時(shí)合閘（按始端斷線計(jì)算）時(shí)保護(hù)安裝處最大的3倍零序電流。11 =Ki?3I0set.1 rel 0.ust其中1）接通一相，相當(dāng)于兩相斷線E-E3I=3xi 2—0 2Z+Z12 022）接通兩相，相當(dāng)于一相斷線E-E3I=3xi20 Z+2Z12 02選擇其中數(shù)值最大者。采用單相重合閘時(shí)，應(yīng)該設(shè)置靈敏I段和不靈敏I段，以躲開非全相運(yùn)行時(shí)又發(fā)生系統(tǒng)振蕩出現(xiàn)的零序電流。2、 零序II段被保護(hù)線路存在多個(gè)相鄰下一級(jí)設(shè)備時(shí)，首先按與各個(gè)相鄰下一級(jí)線路的I段相配合整定，然后選擇數(shù)值較大者。KIIIII= Te^II0set.1 k 0set.2bmint1 =At0set.1靈敏度校驗(yàn)3IK= omin->1.3~1.5senII0set.1（不滿足要求時(shí)可以和下一級(jí)的零序II段配合）3、 零序III段整定原則：（1）按躲過相鄰線路出口處三相短路時(shí)保護(hù)安裝處的最大不平衡電流整定，短路點(diǎn)也可選擇在被保護(hù)線路末端。

IIII0set.1=IIII0set.1=KIIrelunb.max=KIKKKI(3)relnpsterk.max（2）與相鄰下一級(jí)線路的零序III段進(jìn)行靈敏度配合，即保護(hù)范圍要小于相鄰下一級(jí)線路零序III段的保護(hù)范圍。II0set.1KIrelIII0set.1KIrelIIkbmin0set.2靈敏度校驗(yàn)近后備：K3Iomin>1.3~1.5senII近后備：K3Iomin>1.3~1.5senII0set.1遠(yuǎn)后備：K3Iomin>1.2senIIsenII0set.1t1 t1 =max0set.10set.next}+At例題2】如下圖所示220kV網(wǎng)絡(luò)，對(duì)斷路器1處配置的三段式零序電流保護(hù)（不考慮非全相運(yùn)行狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)發(fā)生振蕩的情況）進(jìn)行整定，計(jì)算定值、動(dòng)作時(shí)間并校驗(yàn)靈敏度。（KI=KII=KI=1.2，零序最大不平衡電流的計(jì)算系數(shù)綜合考慮為relrelrelKKK=0.1。C母線三段零序電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1秒）。nptxer小小Xl=15 Xl=40 220kV X1=30 Xl=25X0=12 X0=115 X0=110 X0=17解答：（1）B處零序I段對(duì)于C母線處短路X0EABC正序網(wǎng)絡(luò)ABC零序網(wǎng)絡(luò)(15+40+30)x25(15+40+30)+25(12+115+110)x17(12+115+110)+1719.32Q15.82Q可知兩相短路接地為最大方式，故障處的零序電流3I0.max220x103/v'3=3x19.32+2x15.82=7477A流過保護(hù)2的零序電流為3I0.max=7477x173I0.max=7477x17=521A17+227110.set2=1.2x521=625A對(duì)于BC線路15%處短路，X =(15+40+30x 0?⑸ x(25+30x 0?85)=27.32Q，1e(15+40+30x 0.15) +(25+30x 0.85)X=(12+115+100x。.⑸x(17+100x0?85)=59.36Q0e(12+115+100x0.15)+(17+100x0.85)可知兩相短路接地為最小方式，故障處的零序電流3I =3x —=2609A流過保護(hù)2的的零序電流3I2609x102=1090A>Ii靈敏度合格。0.min102+1420.set.2ti0.set.2

0.2s。(2)B處零序III段C母線處三相短路，B處最大不平衡電流unb.ma0.1220x103/=149.4Aunb.ma0.1220x103/=149.4AIin0.set.21.215+40+30x149.4=179.3A校驗(yàn)近后備單相短路接地為最小方式，故障處的零序電流3I220x1033I220x103/6997A，0.min2x19.32+15.82流過保護(hù)2的最小零序電流3I6997x173I6997x17487.5A0.min170.min17+227K(1)487.52.7，靈敏度合格。sen.2179.3tnK(1)487.52.7，靈敏度合格。sen.2179.3tn1+0.51.5s0.set.20.set.C(3)A處零序I段對(duì)于B母線處短路ABCABC零序網(wǎng)絡(luò)X =(15+40)X(25+30)=27.5Gix(15+40)+(25+30)X=(12+115)X(17+110)=60.90G0x(12+115)+(17+110)可知單相短路接地為最大方式，故障處的零序電流3I0.max=3x22八103/ =3I0.max2x27.5+60.9流過保護(hù)1的零序電流為1273I=3288x =1644A0.max 127+12711 =1.2x1644=1972.8A。0.set.1對(duì)于AB線路15%處短路，X =(15+40X 0?⑸ X(40X%5 +25+30) =16.99G，1x(15+40X 0.15) +(40X0.85 +25+30)X=(12+115X0?⑸X(115X%5+100+17)=25.74G0x(12+115X0.15)+(115X0.85+100+17)可知兩相短路接地為最小方式，故障處的零序電流3I =3x220%103/“3 =5565A流過保護(hù)1的零序電流31 =5565x214.75 =4898A>Ii ，靈敏度合格。o.min 214.75+29.25 0.set.1t1 =0.2s0.set.1(4)A處零序II段Iii=1.2x11 =1.2x625.1 =750.1A?？芍獌?.set.1 0.set.2可知兩對(duì)于B母線處短路（前面已計(jì)算），X=27.5Q，X=60.900'1丫 0丫相短路接地為最小方式，故障處的零序電流3I =3x220%103/■-=2552AO.min 27.5+2x60.9流過保護(hù)1的零序電流為1273I =2552x =1276A0min 127+127K(1)=旦匚=1.7，靈敏度合格。sen.1 750.1tii=tii+At=0.2+0.5=0.7s。0.set.1 0.set.2(5)A處零序III段1）B母線處三相短路，A處最大不平衡電流220x103/#3I=0.1x =230.9A,unb.max15+40Ih=1.2x230.9=277.1A0.set.12）與BC線零序III段相配合1.2Ii=x179.3=215.2A0.set.1 1取較大者為整定值Ii=277.1A0.set.1thi =thi +At=1.5+0.5=2s。0.set.1 0.set.2靈敏度校驗(yàn)：近后備K（1）12764.6，靈敏度合格。senK（1）12764.6，靈敏度合格。sen.1277.1遠(yuǎn)后備對(duì)于C母線處短路（前面已計(jì)算）,=對(duì)于C母線處短路（前面已計(jì)算）,=19.320，=15.820，可知單相短路接地為最小方式，故障處的零序電流3I220x1033I220x103/<36997A0.min2x19.32+15.82流過保護(hù)1的零序電流3I6997x3I6997x17487.50.min170.min17+227K（2）487.51.8，靈敏度合格。senK（2）487.51.8，靈敏度合格。sen.1277.1三段式零序電流保護(hù)整定總結(jié)1） 制定等值三序電路圖，求取元件參數(shù)2） 制定最大最小運(yùn)行方式3） 求取最大最小運(yùn)行方式下母線單相短路零序電流和兩相短路接地零序電流4） 注意零序電流要按零序網(wǎng)絡(luò)分配回去4）按最大運(yùn)行方式整定5）按最小運(yùn)行方式校驗(yàn)專題三：階段式距離保護(hù)整定S2S21、距離I段1）按躲過相鄰下一級(jí)設(shè)備出口處（被保護(hù)線路末端）短路來(lái)整定ZI=KIZset.1relAB其中，可靠系數(shù)取0.8~0.85。按此原則整定的距離I段在任何系統(tǒng)運(yùn)行方式下保護(hù)范圍為線路全長(zhǎng)的80%~85%。2）對(duì)線路-變壓器組按躲過變壓器出口處短路來(lái)整定Zi=Ki（Z+Z）set.1relABT其中，可靠系數(shù)取0.75，此情況下距離I段可能保護(hù)線路全長(zhǎng)。距離I段的動(dòng)作時(shí)限11 =0sset.12、距離II段1） 按與相鄰下一級(jí)設(shè)備距離I段相配合來(lái)整定ZII=KII（Z+kZI）set.1 relAB b.minset.2其中，可靠系數(shù)取0.8。最小分支系數(shù)為相鄰下一級(jí)設(shè)備距離I段保護(hù)范圍末端三相短路時(shí)，相鄰下一級(jí)設(shè)備電流與被保護(hù)線路電流之比的最小值。11 =11 +Atset.1set.22） 按躲過相鄰變壓器出口處短路來(lái)整定Zii=Kii（Z+kZ）se1.1relABb.minT其中，可靠系數(shù)取0.7。最小分支系數(shù)為變壓器出口處三相短路時(shí)，變壓器電流與被保護(hù)線路電流之比。11 =0.5S（考慮變壓器主保護(hù)采用差動(dòng)保護(hù)）se1.13）靈敏度校驗(yàn)ZIKII=set.1〉1.5sen Z3、距離III段1)按躲過線路上最小負(fù)荷阻抗整定最小負(fù)荷阻抗(0.9?1)UTOC\o"1-5"\h\zZ= 9L.minIL.maxZZ[[[ = L.minset.1 KhiKKcos(9 —9)relress sen L其中，可靠系數(shù)取1.2~1.3，阻抗繼電器返回系數(shù)取1.1~1.25，自啟動(dòng)系數(shù)取1.5~3,阻抗繼電器靈敏角一般等于線路阻抗角，①L是負(fù)荷阻抗角。111段時(shí)限thi =th+Atset.1set.2靈敏度校驗(yàn)①近后備ZhKIII=set.1〉1.5sen(1) ZAB②遠(yuǎn)后備ZhKIII= set.1 〉1.2sen(2) Z+kZABb.maxBC最大分支系數(shù)為相鄰下一級(jí)設(shè)備距離I段保護(hù)范圍末端三相短路時(shí)，相鄰下一級(jí)設(shè)備電流與被保護(hù)線路電流之比的最大值?！纠}3】已知系統(tǒng)參數(shù)如下:系統(tǒng)的正序阻抗Z=0.45Q/km,9 =650；lk線路上采用三段式距離保護(hù)，阻抗原件采用方向阻抗繼電器，繼電器的最靈敏角9 =650；sen3)保護(hù)2、3的III段最長(zhǎng)時(shí)限為2S;

4）線路AB、BC的最大負(fù)荷電流為I=400A，功率因數(shù)為cos申=0.9,L.max自啟動(dòng)系數(shù)K=2；ss5）變壓器采用差動(dòng)保護(hù)，兩臺(tái)變壓器的容量相等，S=15MVQA，N短路電壓百分比U%=10.5，變比110/10.5kV；k30Q，Z =8。S2.max6）系統(tǒng)的阻抗，30Q，Z =8。S2.maxS1 S2.min試對(duì)保護(hù)1的各段進(jìn)行整定。S1S262km30kmllOkV38kmES1S262km30kmllOkV38kmE解答：參數(shù)求解Z=0.450/kmx30km=13.50ABZ=0.450/kmx38km=17.10BCZ=0.450/kmx62km=27.90CD“U%I2 10.5%x1102Z=k葉= =84.70TS 15N（1）保護(hù)以的I段Zi=KiZ=0.85x13.5=11.480set.1 relABt1 =0Sset.1（2）保護(hù)1的II段1）與保護(hù)2的I段配合0.85x17.114.540set.2relBC求取分支系數(shù)ZIZbI2S21S1ABS2S1ABS2b.min最小的情況是S2.max即電源S2斷開,b.minZIIKii(ZZI0.85x(13.5+115