继电保护整定计算基础知识.ppt

高等数学 白山电大 曹立波 整定计算基础知识 三个方面的知识： 一、整定计算基础 二、电力系统参数计算 三、电力系统短路电流计算 一、整定计算基础 1、整定计算的任务 根据电网实际、运行方式情况，电力系统规程、规定 、电气设备的一二次情况，通过计算与选择，给出继电 保护装置一套完整合理且为最佳整定方案的整定值。 2、学习有关继电保护规章制度：如技术规程、反事 故措施、3110kV整定规程， 220750kV整定规 程，地区电网调度规程、地区电网年度整定方案等。 一、整定计算基础 3、整定计算的准备工作 (1)、画系统图、阻抗图(正、负、零序阻抗图) (2)、建立设备参数台帐（包括一、二次设备） (3)、掌握继电保护装置和图纸资料 (4)、掌握负荷的特性 (如:不对称负荷、冲击负荷等 )。 (5)、确定系统最大、最小运行方式、主中性点接地方式、 系统潮流情况、稳定极限切除故障的时间, 如切机、切负 荷等要求。由保护、调度、方式共同确定 一、整定计算基础 4、整定计算的步骤 （1）按保护功能选择运行方式、进行短路故障、分支系数计算。 （2）按同功能的保护进行整定,如按距离保护进行的整定计算。 （3）对整定结果分析比较，以选出最佳方案，编制保护定值单。 （4）编写整定方案说明书, 主要包括:方案编制时间、系统概况、 运行方式选选择原则及变化限度、方案存在的问题及对策、继 电保护的运行规定，如保护的停、投，改变定值、改变使用要 求以及对运行方式的限制要求等。方案的评价及改进方向。 一、整定计算基础 5、继电保护的整定系数 (1)、可靠系数:由于测量、调试等误差造成使保护的整定值偏离预定数值 可能引起误动作，为此整定计算公式中需引入。 如电流速断保护：Idz(1)=Kk I(3）d.max 式中： Idz(1)整定保护的定值 I(3）d.max线路末端短路电流 Kk 可靠系数 如低电压保护：Udz(1)= Udz(2)/Kk 式中： Udz(1)要整定保护的定值 Udz(2)要配合的下级保护的定值 Kk 配合系数 一、整定计算基础 5、继电保护的整定系数 (2)、返回系数：按正常运行量整定的保护，当故障消失后保护不能返回到 正常位置将发生误动作，因此要在整定公式中引入返回系数Kf 。 返回系数：Kf返回量/动作量。 过量动作的继电器Kf1， 如过电流保护整定公式： 式中KK：可靠系数; Kf：返回系数，Ifh.max：最大负荷电流。 低电压保护整定公式： 式中：Umin：最低运行电压；KK 、Kf：可靠系数、返回系数 一、整定计算基础 5、继电保护的整定系数 (3)、分支系数 多电源的电力系统中，相邻上下两级保护间的整定配合，还受到中间分支 电源的影响，将使上一级保护范围缩短或伸长，整定公式中需要引入分支系数 。分支系数用Kfz表示。 a、电流保护的分支系数 如图系统， 在D点发生短路，假设1DL及2DL继电器的过电流保护均刚刚起动，即它们 却处在灵敏度相等的状态下，则有如下关系式： 一、整定计算基础 当要取得保护1与保护2的选择性时，必须使上一级保 护1的保护范围缩短，结合 Idz(1)=Kk Idz(2)式可得： Idz(1)=Kk Kfz Idz(2) 电流分支系数的定义：指在相邻线路短路时，流过本线路 的短路电流占流过相邻线路短路电流的份数，对过电流保 护，在整定配合上应选取可能出现的最大分支系数。 低电压保护的分支系数，在整定配合上应选取可能出现的最小值。 一、整定计算基础 b、电压保护的分支系数： 若装没低电压保护时，则有如下关系： 低电压保护的分支系数，在整定配合上应选取可能出 现的最小值。 一、整定计算基础 C、距离保护的分支系数 对于上图系统，当1DL与2Dl装设了距离保护时，则1DL处的距离 保护测量阻抗： 距离保护的助增系数等于电流分支系数的倒数，助增系数距离保护的助增系数等于电流分支系数的倒数，助增系数KKZZ1, 1, 将将 距离保护测量到的阻抗增大，保护范围缩短，在整定配合上应选取可距离保护测量到的阻抗增大，保护范围缩短，在整定配合上应选取可 能出现的最小助增系数；当能出现的最小助增系数；当KKZZ ZZ起动元件的 Klm测量元件的Klm . 选择计算灵敏系数以选择常见的不利运行方式为原则。 一、整定计算基础 (5)、自起动整定系数 按负荷电流整定的保护，必须考虑负荷电动机自起动状 态的影响，要引入自起动系数。自起动系数等于自起动电 流与额定负荷电流之比，用Kzqd表示。 单台电动机满载全电压下起动，一般Kzqd约为48 综台负荷的Kzqd约为1.52.5 ， 纯动力负菏(多台电动机的综合)的Kzqd约为23。 一、整定计算基础 6、继电保护的二次定值计算 继电保护的整定计算一般是在同一电压等级上以一次值进 行的，保护装置的定值为二次值 。注意：由一次定值换算 至二次定值，需要引入接线系数。 (1)、 电流保护 式中： 一、整定计算基础 (2)、电压保护 式中： 一、整定计算基础 (3)、距离保护 一、整定计算基础 7、标幺值 标幺值优点： 各个电压等级的阻抗可以不需要电压折算，可增加进行计算。 一、整定计算基础 母线 电 压 平均 电 压 基准电 流Ij 基准电 流Zj 6kV6.3kV91.65k A 0.04 10kV10.5k V 55kA0.11025 35kV37kV15.6kA1.369 110kV 115kV5.02kA 13.225 220kV 230kV2.51kA52.9 500kV 525kV1.1kA275.625 基准功率Sj=1000MVA,电压为平均电压时基准电流、基准阻抗 二、电力系统参数计算 1.架空线路阻抗 式中：Z-线路阻抗; L-导线长度kM S导线截面mm2; Djj-导线几何均距mm, dab、dbc、dca分别为三相之间的距离。 r-导线计算半径； n分裂导线时; 31.5铝导线电阻率mm2/km；铜导线为18.8mm2/km 二、电力系统参数计算 例:35kV架空线路LGJ-120,计算外径15.2mm,几何均距 4.5m,长度7.5kM,计算阻抗有名值及标幺值 二、电力系统参数计算 2.架空线路电容 电纳： 单位：（S/KM) XC=1/(jc) 单位： 二、电力系统参数计算 3.变压器参数 （1）双卷变 式中：UK%-变压器短路阻抗 UN-变压器额定计算侧电压（kV) SN-变压器额定容量（MVA) XT-变压器阻抗（ ) 二、电力系统参数计算 例:双卷变SZ11-20000/35,容量20MVA,电压比3581.25%/10.5, 变压器短路电压Uk(%)=7.8,计算归算到高压侧变压器阻抗。当基准容量 为Sj=1000MVA，Uj=Uav=37kV时，计算变压器阻抗标幺值。 二、电力系统参数计算 （2）三卷变 式中：式中：UN-UN-变压器额定计算侧电压（变压器额定计算侧电压（kV)kV) SN- SN-变压器额定容量（变压器额定容量（MVA)MVA) XT1- XT1-变压器高压侧阻抗（变压器高压侧阻抗（ ) ) XT2- XT2-变压器中压侧阻抗（变压器中压侧阻抗（ ) ) XT3- XT3-变压器低压侧阻抗（变压器低压侧阻抗（ ) ) 二、电力系统参数计算 例：变压器型号SFSZ11-50000/110 ,额定容量50/50/50MVA, 电压比: 11581.25(%)kV/38.522.5 (%) kV/10.5kV 短路电压: U1-2 (%) =10.4%;U1-3 (%) =18.3%;U2-3 (%) =6.45%; 基准容量Sj=1000MVA,Uj=Uav=115kV时,计算变压器阻抗标幺值。 二、电力系统参数计算 4.发电机阻抗 式中：UN-发电机额定电压（kV) PN发电机额定功率（MW) COSN-发电机额定功率因数 XG%-发电机次暂态电抗 XG-发电机电抗（） 二、电力系统参数计算 例：发电机QFSN-220-2,发电机额定功率PN=220MW, 额定功率因数COSN=0.85;发电机次暂态电抗 X/G%=14.44 ,发电机额定电压UN=15.75(kV),基准 容量Sj=1000MVA,Uj=Uav时,计算发电机阻抗有名 值和标幺值。 二、电力系统参数计算 5.电抗器电抗 式中：UE-电抗器额定电压（V) IE-电抗器额定电流（A) XE%-电抗器额定电抗百分数 XE-电抗器电抗（） 三、电力系统短路电流计算 1、不接地系统短路电流计算 三、电力系统短路电流计算 例1：如图所示，若线路末端发生三相短路，试计算系统各元件的 电抗标么值及短路回路总电抗的标么值，并画出等值电路图。 （设Uj=Uav，SJ=1000MVA） 解：解： 求各元件电抗的标么值：求各元件电抗的标么值： 元件元件1 1（发电机）：（发电机）： 元件元件2 2（变压器（变压器T1T1）：）： 元件3（架空线路）： 三、电力系统短路电流计算 元件4（变压器T2）： 元件5（电抗器）： 求短路回路总电抗的标么值： 画出等效电路： 画出短路回路等效电路图： 三、电力系统短路电流计算 例2：如图所示,系统中的k点发生三 相金属性短路，试用标么值求次 暂态三相及两相电流。 解：选基准功率Sj1000MVA， 基准电压Uj115kV, 基准电流: 发电机电抗： 变压器电抗： 三、电力系统短路电流计算 2.接地系统短路电流计算 三、电力系统短路电流计算 (1)三相短路电流 a.故障点三相短路电流，计算时阻抗全部计算为标么值 故障点正序综合阻抗和三相短路电流： b.M侧三相短路分电流 I(3)M.MAX=I(3)d.max Z1/ (XGMX*+XBM1*+XLM1*) (2)两相短路电流 a.故障点两相短路电流 b.M侧两相短路分电流 I(2)M.MAX=I(2)d.max Z1/ (XGMX*+XBM1*+XLM1*) 三、电力系统短路电流计算 （3 3）零序电流计算）零序电流计算 故障点负序综合阻抗：在计算时一般负序综合阻抗等于正序综合阻抗故障点负序综合阻抗：在计算时一般负序综合阻抗等于正序综合阻抗 Z2=Z1=(XGMX*+XBM1*+XLM1*)/ (XGNX*+XBN1*+XLN1*)Z2=Z1=(XGMX*+XBM1*+XLM1*)/ (XGNX*+XBN1*+XLN1*) 故障点零序综合阻抗：故障点零序综合阻抗： Z0=(XBM0*+XLM0*)/ (XBN0*+XLN0*) Z0=(XBM0*+XLM0*)/ (XBN0*+XLN0*) 计算零序综合阻抗与正序综合阻抗比值：计算零序综合阻抗与正序综合阻抗比值： Z0/Z1Z0/Z1 a.a.单相接地时故障点零序电流单相接地时故障点零序电流: : b.b.单相接地时单相接地时MM侧零序电