低压电网继电保护整定计算.doc

前 言 随着长治地区经济的持续发展和电力需求的不断增长，用户对电能质量尤其是针对低压电网提出了非常高的要求。应对的办法只有一个运用先进的保护装置，依靠广大掌握新技术、新原理的继电保护工作者的共同努力，确保电网充足、安全、经济和稳定的运行，提供优质高效的电能，并最终实现我们对电力用户的服务承诺。从近几年全区低压电网继电保护速写计算工作来看，无论是系统内还是社会用户，都缺乏一套完整、实用的继电保护整定计算指导教材，尤其是低压输电线路和配电变压器以及小电厂发电机的继电保护整定计算和参数配置，无论是在专业人员的知识面上，还是实现运行中间问题都比较多。鉴于此，依据分公司2005年培训教育计划安排，由继电保护所专业人员编写了该教材。该书从电机学和电工学的基本原理出发，根据低压电网的运行特点，以基础、实用的计算方法和简单、贴近的实例，详尽阐述了低压电网中针对不同继电保护装置的整定计划方法。希望各支公司、发电厂以及大用户的继电保护专责人认真学习掌握，并能在实际工作当中贯彻执行，从而最终确保全区低压电网安全、经济、优质的运行。目 录第一章 继电保护整定计算的目的和基本任务11 继电保护整定计算的目的12 继电保护整定计算的基本任务23 整定计算的准备工作3第二章 继电保护整定计算的目的和基本任务51 采用标么制计算时的参数换算52 三相短路电流计算实例7第三章 继电保护速写计算的特点和要求111 继电保护整定计算的特点112 继电保护整定计算的要求11第四章 整定系数的分析与应用141 可靠系数142 返回系数153 分支系数164 灵敏系数175 自起动系数186 非周期分量系数19第五章 整定配合的基本原则211 各种保护的通用整定方法212 阶段式保护的整定214 继电保护的二次定值计算24第六章 610KV输电线路继电保护整定计算261 610KV输电线路的过电流保护整定计算262 610KV线路的电流速断保护整定计算303 普通三相重合闸整定计算304 计算实例31第七章 610KV电力变压器继电保护整定计算361 反时限过电流保护的整定计算362 定时限过电流保护的整定计算373 电弧炉用电力变压器保护整定计算394 计算实例40第八章 电动机保护整定计算431 电动机的反时限过电流保护整定计算432 电动机的定时限过电流保护整定计算453 电动机的失压保护整定计算454 电动机的单相接地保护整定计算465 计算实例47第九章 小型发电机保护整定计算491 BCH2型发电机差动保护的整定计算492 电压元件闭锁的过电流保护和过负荷保护整定计算513 定子绕组接地保护整定计算544 计算实例55第一章 继电保护整定计算的目的和基本任务1 继电保护整定计算的目的继电保护装置属于二次系统，它是电力系统中的一个重要组成部分，它对电力系统安全稳定运行起着极为重要的作用，电力系统一时一刻也不能离开继电保护、没有继电保护的电力系统是不能运行的。继电保护要达到，保证电力系统安全稳定运行的目的，需要进行多方面的工作，其中包括设计、制造安装、整定、调试、运行维护等系统环节，继电保护整定计算是其中极其重要的一项工作。电力生产运行工作和电力工程设计工作都离不开整定计算。不同的部分整定计算的目的是不同的。电力运行部门整定计算的目的是对电力系统中已经配置安装好的各种继电保护按照具体电力系统参数和运行要求，通过计算分析给出所需的各项整定值，使全系统中各种继电保护有机协调地布置、正确地发挥作用。电力工程设计部门整定计算的按照所设计的电力系统进行分析计算、选择和谁继电保护装置的配置和乖巧的正确性，并最后确定其技术规范。同时，根据知足计算结果选择一次设备的规范。2 继电保护整定计算的基本任务继电保护整定计算的基本任务，就是要对各种继电保护给出整定值，而对电力系统中的全部继电保护来说，则需编制出一个整之下 方案。继电保护整定计算既有自身的整定技巧问题，又有电保护的配置与造型问题，还有电力系统的结构和运行问题。因此，整定计算要综合、辨正、统一地运用。整定计算的具体任务有以下几点：维持电力系统接线图绘制电力系统阻抗图建立系统参数表建立电流、电压互感器参数表确定继电保护整定需要满足的电力系统规模及运行方式变化电力系统各点短路计算建立各种继电保护整定表如图所示电力系统接线图正序阻抗图3 整定计算的准备工作首先了解掌握电力系统情况并建立技术档案（建立发电机、变压器、输电线路及保护用的电流、电压互感器技术档案）。了解掌握继电保护情况和图纸资料。需要掌握的继电保护内容主要有：原理展开图、有关的二次回路、盘面布置图、继电保护的技术说明书等等。绘制阻抗图。阻抗图一般分为正序、负序、零序阻抗图三部分、阻抗图一般是采用标么值。确定电力系统运行方式，研究确定电力系统运行方式是继电保护整定计算的先决条件。就是要确定可能出现的最大、最小运行方式（以下简称最大、最小方式），另外还要掌握电力系统的潮流分布情况，特别是最大负荷电流。第二章 继电保护整定计算的目的和基本任务1 采用标么制计算时的参数换算采用标么制计算时，通常先将给定的发电机、变压器、线路等元件的原始参数，按事实上基准条件（即基准容量和基准电压）进行换算，换算为同一基准条件下的标么植，然后才能进行计算。标么制计算中，基准条件一般选基准容量Sj=100MVA,基准电压Uj=Up(UP为电网线电压平均值)。当SjUj确定后，对应的基准电流为Ij=、基准阻抗为Z j=。当Sj=100MVA时，Uj 、Sj、Z j值如下Uj(KA)0.46.310.537115230Ij(KA)1449.165.51.560.5020.251Zj()0.00160.3971.10313.69132.3529发电机等旋转电机的换算，即式中：基准条件下的电抗标么值 额定容量条件下的次暂态电抗标么值 SjSe基准容量、额定容量（MVA）变压器短路电压Uk%的换算，即 式中：短路电压，其它符号含义同前。根据定义，短路电压是变压器短路电流等于额定电流时产生的相电压降与额定相电压之比的百分值，即每相阻抗（电阻可忽略不计）欧姆值将有名值换算到以变压器额定容量为基准的标么值，则即变压器的短路电压标么值等于其短路电抗标么值。线路阻抗换算。线路阻抗一般用有名值表示，Z=R+jX，当RX时，计算中可取X=jX式中：、基准条件下的阻抗电抗标么值， 、线路阻抗、电抗有名值（） 其它符号同前电抗器百分电抗的换算，即：因此：，一般给出、%式中：电抗器额定电流，额定电压下的阻抗标么值百分数、电抗器额定电流（KA），额定电压（KV）2 三相短路电流计算实例如霍家沟发电厂，两台容量为6000千瓦的气输发电机，电机为6.3KV，cos=0.8次暂态电抗=0.1239。一台容量为20000KVA升压变压器，额定电压为38.522.5%KV、6.3KV，结线组别为YN.，阻抗电压7.94%。经35KV线路，在西白兔110KV站35KV母线并网，线路导线型号为LGJ240，长度为2KM。系统至西白兔110KV站35KV母线短路标么阻抗为=0.31708 =0.4694如图所示参数换算及绘制阻抗图选基准容量=100MVA，基准电压=37KV，换算各元件在基准条件下的标么值。发电机变压器线路将上述各元件标么值阻抗按接线图，绘出标么阻抗图。短路电流计算点三相短路电流经1F发电机的短路电流为点三个短路电流经B升压变压器的短路电流为经35KV线路的短路电流为第三章 继电保护速写计算的特点和要求1 继电保护整定计算的特点整定计算工作在继电保护的生产工作中占很重要的位置，这是因为保护装置的配置与使用正确与否，直接关系到确保电力系统安全与对重要用户的连续供电问题，同时与电网的经济指标、调度运行、设计、调试等多方面有密切的联系，因此要求有全面的观点。对继电保护的技术要求，四性的统一要全面考虑。由于电网运行方式、装置性能等原因，不能兼顾四性时，就合理取舍，执行从下原则;(1) 地区电网服从主系统电网；(2) 下一级电网服从上一级电网；(3) 局部问题自行消化；(4) 尽可能照顾地区电网和下一级电网的需要；(5) 保证重要用户的用电。2 继电保护整定计算的要求根据继电保护在电力系统中担负的任务，继电保护装置必须满足以下四个基本要求，即选择性、快速性、灵敏性、可靠性。一般情况下，作用于断路器跳闸的继电保护装置，应当同时满足这四个要求，而反应不正常运行状态并作用于信号的继电保护装置，则某一部分要求（如快速性）可以适当降低一些。（1）选择性电力系统中某一部分发生故障时，继电保护的作用只能断开有故障的部分，保留无故障部分继续运行，这就是选择性。实现选择性必须满足两个条件：一是相信的上下级在时限上有配合；二是相邻的上下级保护在保护范围上有配合。综合来说，就是从故障点向电源方向的各级保护，其灵敏度逐级降低，动作时限逐级增长。（2）灵敏性在保护装置的保护范围内发生的故障，保护反应的灵敏程度叫灵敏性。习惯上叫作灵敏度。灵敏度用灵敏系数来衡量，用来表示。灵敏系数在保证安全性的前提下，一般希望越大越好，但在保护可靠动作的基础上规定下限值做为衡量的标准。（3）速动性短路故障引起电流的增大，电压的降低，保护装置快速地断开故障，有利于减轻设备的损坏程度，尽快恢复正常供电，提高发电机，并列运行的稳定性。（4）可靠性继电保护的可靠性主要由配置结构合理，质量优良和技术性能满足运行要求的保护装置及符合有关规程要求的运行维护和管理来保证。为保证保护的可靠性，应注意以下几点：a 保护装置的逻辑环节要尽可能少；b 装置回路接线要简单，辅助元件要少，串联接点要少；c 运行中操作变动要少，改变定值要少；d 原理设计合理；e 安装质量符合要求；f 调试正确、加强定期检验；g 加强运行管理。要达到继电保护“四性”的要求，不是由一套保护完成的。就一套保护而言，它不能同时完全具备“四性”的要求。如电流保护简单可靠，具备了可靠性、选择性、但装置复杂，相对可靠性就差一些。因此，要实现继电保护“四性”的要求，必须由一个保护系统去完成，这就是保护系统概念。对保护“四性”要求的标准，要根据具体的电力系统情况而定，掌握以下原则：严格的选择性，需要的速动性，足够的灵敏性，必保的可靠性。第四章 整定系数的分析与应用继电保护的整定值一般通过计算公式计算得出。为使整定值符合电力系统正常运行及故障状态下的规律，达到 正确整定的目的，在计算公式中需要引入各种整定系数。整定系数应根据保护装置的构成原理、检测精度、动作速度、整定条件以及电力运行特性等因素来选择。1 可靠系数由于计算、测量、测试及继电器各项误差的影响，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可靠系数。可靠系数用表示，如系统图所示：断路器1DL和2DL均装设电流保护时，其整定配合公式为式中所整定保护的动作电流所整定保护的下一级保护的动作电流可靠系数可靠系数的聚会与各种因素有关：按知足电流整定的无时限保护，应选用较大的系数。按与相信保护的整定值配合整定的保护，应选用较小的系数。保护动作速度较快时，应选用较大的系数。不同原理或不同类型的保护之间整定值配合时，应选用较大的系数。感应型反时限电流、电压保护，因惰性较大，应选用较大的系数。如感应型反时限保护可靠系数为1.3-1.5瞬时段或速断电流保护 1.25-1.3与相邻同类型过电流保护为1.1-1.22 返回系数按正常运行条件量值整定的保护，例如按最大负荷电流整定的过电流保护，在受到故障量的作用动作时，当故障消失后不能返回到正常位置将发生误动作。因此，整定公式中引入返回系数，返回系数用表示。对于按故障量值和按自起动量值整定的保护，则不考虑返回系数。返回系数的定义为=返回值、动作量，于是可得，过量动作的继电器1，它们的应用是不同的。例如过电流保护整定公式为：式中可靠系数返回系数最大负荷电流返回系数的高低与继电器类型有关。电磁型继电器的返回系数约为0.85，晶体管型、集成电路型以及数字微机型继电器（保护）返回系数较高，约为0.85-0.95。3 分支系数多电源的电力系统中，相信上、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，整个公式中要引入分支系数。分支系数用表示。如图在D点发生短路时，假设1DL及2DL继电器的过流保护均刚起动，即他们都处在灵敏度相等丧失状态下，则有如下关系式：式中 电流分支系数的定义，是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。对过电流保护来说，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与过电流保护的分支系数不同，在整定配合上应选取可能出现的最小值。分支系数的变化范围随电网结构的不同而不同，其值一般在0-2之间。4 灵敏系数在继电保护的保护范围内发生故障，保护装置反应的灵敏程度称为灵敏度。灵敏度用灵敏系数表示。灵敏系数指在被保护对象的某一指定发生故障时，故障量与整定值之比。灵敏系数一般分为主保护灵敏系数和后备保护灵敏系数两种。前者是被保护对象的全部范围而言，后者则是被保护的相邻保护对象的全部范围而言。灵敏系数在保证安全性的前提下，一般希望愈大愈好，但在保证可靠动作的基础上规定了下限值作为衡量的标准。不同类型保护的灵敏系数要求不同。如电流元件和电压元件，灵敏系数为1.3-1.5。变压器、发电机的差动保护的灵敏系数为2，由于电流互感器接线形式的不同以及接入保护的同，反映的灵敏度也不同。对于各个检测元件构成的整套保护装置，因为各个检测元件担任的任务不同，对它们灵敏度的要求也不同，一般应满足。闭锁元件的起动元件的测量元件的例如方向过电流保护，要求方向元件的，电流测量元件的1.31.5。对整套保护装置的灵敏系数，则应以各元件中最小的灵敏系数来代表。选择计算灵敏系数的运行方式和短路类型是至关重要的。选择的是否恰当与否直接影响对保护效果的评价。因此，一般 应以选择常见的不利运行方式为原则。5 自起动系数按负荷的保护，必须考虑负荷电动机自动起状态的影响。当电力系统发生故障并被切除后，电动机将产生自起动过程，出现很大的自起动。负荷端电压降低的时间愈长，电动机转数下降愈多，自起动电流愈大。极限状态是电动机由静止状态起动起来，自起动电流达到最大值。一般考虑自起动系数就考虑这种极限状态。自起动电流比负荷电流大许多倍，而且延续时间长，故按负荷电流的保护整定公式中，需要引入自起动系数。自起动系数等于自起动电流与之比，用表示。单台电动机在满载全电压下起动时，一般约为48，综合负载（包括动力负荷与恒定负荷）的约为1.52.5，纯动力负荷（多台电动机的综合）的约为23.选择自起动系数时应注意以下几点：动力负荷比重大时，应选用较大的系数。电气距离较远（即多级变压或线路较长者）的动力负荷，应选用较小的系数。切除故障时间较长或负荷断电时间较长时，应选用较大的系数。6 非周期分量系数在电力系统短路的暂态过程中，短路电流含有非周期分量，其特征是偏移于时间轴的一边，并随时间的延长而衰减。非周期分量对保护的正确工作有很大影响，反映在电流数值上增大了有效值，使电流互感器产生饱和，增大了差动保护的差电流以及使某些保护产生测量误等。为了清除它的影响，除在保护装置原理中采取措施加以清除外，在整定计算中还需采取加大定值的措施。在整定计算公式中引入非周期分量系数。非周期分量系数等于含有非周期分量的全电流有效值与周期分量电流有效值之比。非周期分量系数用表示。对带有躲非周期分量特性的差动保护，例如BCH型差动继电器，取=1.3；对不带躲非周期分量特性的差动保护，例如DL型电流继电器取=1.52。对于电流速动保护，其非周期分量系数一般在可靠系数中加以考虑。第五章 整定配合的基本原则 电力系统中的继电保护是按断路器配置装设的，因此，继电保护必须按断路器分级进行整定。继电保护的分级是按保护的正方向来划分的，要求按保护的正方向各相邻的上下级保护之间实现配合协调，以达到选择性的目的。这是继电保护整定配合的总原则。 1 各种保护的通用整定方法根据保护装置的构成原理和电力系统 运行特点，确定其整定条件及整定公式中的有关系数。按整定条件进行初选整定值。按电力系统可能出现的最小运行方式校验灵敏度，其灵敏系数应满足要求，在满足要求之后即可确定为选定的整定值。若不满足要求，就须重新考虑整定条件和最小运行方式的选择是否恰当，再进一步还可考虑保护装置的配置和选型问题，然后，经过重新计算直到选出合适的整定值。2 阶段式保护的整定相邻上下级保护之间的配合有三个要点：第一，时间上应有配合。即上一级保护的整定时间应比其相配合的下一级保护的整定时间大一个时间级差t；第二，在保护范围上有配合。即对同一故障点而言，上一级保护的灵敏系数应低于下一级保护的灵敏系数；第三，上下级保护的配合一般是按保护正方向进行的，其方向性一般由保护的方向特性或方向元件来保证。多段保护的整定应按保护段分段进行。第一段（一般指无时限保护段）保护通常按保护范围不伸出被保护对象的全部范围整定。其余的各段均按上下级保护的对应段进行整定配合。所谓对应段是指上一级保护的二段与下一级保护的一段相对应。 3 时间级差的计算与选择相邻的上下级保护间，为取得选择性，其条件之一是保证保护动作有时间级差。时间级差一般按下式计算+t为时间级差，为时间继电器的正负误差。对DS型系列时间继电器在0.05-0.15。为裕度时间。一般对定时限保护取0.1S，对反时限保护取0.3S。为被保护断路器跳闸时间。SN10-10型断路器跳闸时间约为0.06-0.08S。单侧电源辐射型电网中，定时限过电流保护的配置及延时特性。如图所示保护装置动作时间的选择，必须满足以下条件，即=+t=+t=2t+这种选择保护装置时间的方法，叫做选择时间的阶梯原则。反时限电流保护的整定特点当通过保护装置的短路电流大于其动作电流时，保护装置就动作。保护装置的动作时间与短路电流的大小成反比。具有这种延时特性的过电流保护，叫做反时限过电流保护。反时限过电流保护的动作时间与其工作电流的倍数K值有关，两者呈反时限曲线关系。K值等于流入继电器的电流与整定的动作电流之比K=/-流入继电器的工作电流-继电器的动作电流反时限保护的整定值，除了应给出动作电流和时间外，还必须给出在指定点的K值下的动作时间。4 继电保护的二次定值计算继电保护的定计算一般是在同一电压等级上以一次值进行的。在整定方案选定后需要换算至二次值（经电流、电压互感器变比换算）。由一次定值换算至二次定值，需要引入接线系数，应予注意。如电流保护=/式中-二次动作电流-一次动作电流-接线系数。变流器接线为时，取;变流器接线为Y时，取1，变流器接线为两相差接时，取。-电流互感器变比第六章 610KV输电线路继电保护整定计算1 610KV输电线路的过电流保护整定计算a 时限过电流的继电器动作电流计算为式中-可靠系数，取1.2-1.3。-返回系数，取0.85。-自起动系数，可根据计算、试验或实际运行数据来确定。-电流互感器接线系数。对于两项两继电器保护式接线方式，=1；对于两相单继电保护式接线方，=。-电流互感器变比-流过线路的最大负荷电流。b 反时限过电流保护继电器定值计算感应型（GL）电流继电器的特性。继电器具有反时限部分及无时限部分，前者由感应原理构成，后者由电磁原理构成。反时限部分：继电器由电流线圈及转动的铝盘构成。当继电器通入的电流为动作电流值的20-30%时，继电器的转动部分（铝盘）开始转动，但此时继电器不会动作。而当电流达到动作电流值时，继电器即以电流平方成反比的反时限特性而动作。为了整定继电器的动作电流，电流线圈设有插头，改变插头的位置即可得到不同的动作电流值。若需改变动作特性曲线，可以改变标度盘上的螺杆，进行动作时间特性的调整。无时限电流元件：继电器设有按电磁原理构成的无时限电流速段元件。当通入继电器的电流达到一定倍数的动作电流时，继电器既可以无时限地动作，其动作时间大约为0.050.1S。感应型反时限电流继电器的整定配合计算。当电网中装有感应型电流继电器时，由于其动作具有反时限特性，故与上下相邻保护之间的相互配合比较复杂。下图示出电网电流保护间的特性配合说明。电流保护的特性配合感应型（GL）继电器反时限特性曲线图中保护A为三段式定时限过电流保护，保护B、C为反时限电流保护。当需要整定保护B的动作电流及时限特性时，按以下步骤进行：a)动作电流，即式中-保护B的继电器动作电流-线路最大负荷电流-可靠系数，取1.3。-电流互感器接线系数-电流互感器变比-自起动系数，一般取1.21.5选取接近于计算的继电器插头作为整定分接头。b）计算保护B的动作时限特性。 根据相邻A的延时电流速断保护的动作电流，计算出电流倍数/。以此动作电流倍数在保护B的继电器动作时间特性曲线组中，查出当动作时限为t=t-t的曲线，即为所需的保护B的动作特性曲线，其中t为保护A第段保护动作时间。c）对于保护C（反时限特性的电流保护）的动作电流及时限特性，计算如下： 保护C的继电器动作电流计算为式中，为保护C的动作电流，其他符号同上。保护C的动作时间特性：计算出C母线上短路时的最大短路电流I，分别计算保护B、C的动作电流倍数，为在保护B的特性曲线上找出相应于时的保护动作时间t 。根据及t即可得到保护C的动作特性曲线。d）保护的灵敏度计算对于定时限及反时限过电流保护的灵敏度均计算为式中-最小方式下，相邻线路末端故障时流过继电器的最小短路电流-继电器的动作电流-灵敏系数，要求不小于1.22 610KV线路的电流速断保护整定计算 对不具有电抗器的发电机或大型变电站重要用户的6-10KV引出线上，应装设无时限的电流速断保护装置，动作电流计算为：式中-继电器动作电流-可靠系数，取1.21.3-接线系数-电流互感器变比-被保护线路末端或在配合点的故障时，流过保护处的最大短路电流。3 普通三相重合闸整定计算单侧电源三项重合闸整定a 重合闸动作时间的整定对于不对应起动方式，其重合闸动作时间整定为式中-重合闸整定时间-消弧及去游离时间-裕度时间，一般取0.10.15S-断路器合闸时间对于保护起动方式，其重合闸动作时间整定为式中-重合闸整定时间-断路器跳闸时间b 重合闸后加速继电器复归时间的选择：该时间应按自动或手动重合闸至稳定性故障上时，保护所加速的保护置来得及动作切除故障线路的条件进行整定。其复归时间应于所加速保护的动作时间和断路器跳闸时间之和，即一般整定为0.30.4S。4 计算实例某变电站一条10KV出现线路，在线路不同地点带有三台变压器，其容量分别为560KVA两台，1000KVA一台。线路变压器参数如图所示。线路开关1DL装设定时限三段式过电流保护。电流互感器变比为200/5，其上一级断路器处装设定时限过流保护，动作时间为2S。试计算线路两相式三段（速段、限时速段、过电流）电流保护定值。其一次系统接线图及阻抗图如下由题可知，保护方式为定时限过流保护，选用继电器为DL-10系列型。a 短路电流计算由系统阻抗图知，系统阻抗线路阻抗为：=0.5163.2100/10.5=1.497=0.51610100/10.5=4.68=0.5166100/10.5=2.808=0.6071.2100/10.5=0.66=0.6072100/10.5=1.1变压器阻抗为：=(5/100)(100/0.56)=8.92=(6.2/100)(100/1)=6.2=(5.3/100)(100/0.56)=9.46当变压器B1高压侧短路时，最大故障电流为 =5500/(0.6+1.497+0.66) =5500/2.757 =1994.9A当变压器B1低压侧短路时，最大故障电流为 5500/(0.6+1.497+0.66+8.92) =5500/11.677 =471A当变压器B2低压侧短路时，最大故障电流为 5500/(0.6+1.497+0.66+1.1+6.2) =5500/14.077 =390.7A当变压器B3低压侧两相短路时，最小故障电流为 = =245A当变压器B3高压侧两相短路时，最小故障电流为 = =477Ab 保护动作电流计算速断保护动作电流整定为 = =59.8A t=0”折算至一次侧为 200/5=2392A限时速断动作电流整定为 = =14A t=0.5”折算至一次侧为 过电流动作电流整定为 取1.2时，为综合自起动系数 折算至一次侧为 过电流保护动作时间整定计算本保护过流时限与上一级过流保护有一个时间级差。由题可知上一级过流保护时限为2S，本保护过流时限取1.5S。 过电流保护灵敏系数整定计算 因定时限过电流保护灵敏系数要求在本线路最小短路故障时应大于1.5倍，此保护灵敏系数为2.4倍，故可采用。第七章 610KV电力变压器继电保护整定计算610KV电力变压器均为小型变压器，一般装设有过电流保护。当容量在800KVA及以上时，应装有瓦斯保护。1 反时限过电流保护的整定计算a 反时限元件动作电流的整定计算其动作电流计算为式中返回系数，取0.8变压器额定电流可靠系数，取1.3接线系数电流互感器变比负荷自起动系数，一般为1.21.5取接近计算值得继电器整定分接头档。b 确定继电器二倍反时限动作电流的时间整定值。原则上，应使其保护均能与上级电源断路器处的保护及低压侧出线断路器处的保护进行配合。故要求反时限特性曲线在变压器低压侧为最大短路电流时有0.50.8的动作时限（以便与低压侧出线保护配合），而且要与上一级断路器处的保护至少有0.5S的时限级差。一般情况下，两倍反时限动作电流的时限取为11.5S即可。c 电流速断元件动作电流的整定计算（折合为反时限动作电流的倍数）其动作电流按躲过变压器低压侧的三相短路电流整定，即 式中可靠系数，取1.5电流互感器接线系数电流互感器变比变压器低压侧三相短路电流的最大值将计算所得电流折算至反时限动作电流的倍数，即为电流速断元件动作电流整定时所采用的倍数。2 定时限过电流保护的整定计算a 电流速断保护的动作电流计算电流速断保护的动作电流整定计算为： 式中变压器低压侧三相短路电流的最大值可靠系数，取1.3接线系数电流互感器变比b 定时限过电流保护电流定值计算动作电流按下述条件计算按躲变压器最大负荷电流整定，即 式中可靠系数，取1.21.3返回系数，取0.80.85负荷自起动系数，一般为1.21.5变压器额定电流按与上下级保护装置定值相配合计算：即 式中可靠系数，取1.11.2上级保护断路器处过电流保护一次动作电流（应折合至610KV侧）下级保护断路器处过电流保护一次动作电流（应折合至610KV侧）按灵敏度要求计算，即 式中变压器低压侧故障时的灵敏度，一般要求不小于1.31.5变压器低压侧故障时的最小两相短路电流定时限过电流保护的元件时间整定计算其动作时间应比上一级定时限过电流保护的动作时间小一个时间级差（一般时间级差为）。3 电弧炉用电力变压器保护整定计算由于电弧炉在电弧引燃以及在冶炼时的电流较大（一般为额定电流的1.21.5倍），持续时间均在3.5S左右，继电器应满足这一特点。电弧炉变压器有一定的过载能力，但继电器保护动作电流最大一般不超过额定电流的33.5倍。一般电弧炉变压器均应采用反时限过电流保护。a 反时限过电流保护动作电流整定计算其动作电流计算为 式中过载系数，取为12，有变压器而定两倍反时限动作电流时的继电器动作时间整定计算，一般按3.5S左右整定。b 电流速断元件动作电流整定计算其动作电流计算为 式中可靠系数，取1.5变压器低压侧的最大三相短路电流4 计算实例某变电所装设容量为560KVA变压器一台，其电压为6.3/0.4KV，额定电流为51.3/807A，短路阻抗为5%，装设反时限过电流保护，电流互感器变比为100/5，其上一级断路器处装设定时限过电流保护，定值为（一次值），动作时间为2S。试计算变压器两相式过电流保护的定值。其一次系统接线图及阻抗图，如图所示：由题知，保护方式为反时限的过电流保护，选用继电器为GL21/10型。短路电流的计算有系统阻抗图知：系统阻抗为，；线路阻抗为，变压器阻抗为当D点发生三相短路时，最大故障电流为 =9.16/(0.7+3+8.92) =0.726KA当D点发生三相短路时，最小故障电流为 =9.16/(1+3+8.92) =9.16/12.92 =0.71KA保护动作电流计算反时限过电流保护动作电流整计算为 实际反时限动作电流取为6A。折算至一次侧为 电流速断元件的动作电流整定计算为 =1.51726/(100/5) =54.5A取8倍反时限动作电流作为速断元件的动作电流即 折算至一次侧（6KV侧），则保护动作时间整定计算两倍反时限动作电流的时间整定：为了能与变压器低侧出线继路器处的保护有一时间级差，当在变压器低压侧为最大短路电流时，本保护应有0.5S的时限，计算出最大短路电流与反时限动作电流之比为： 查GL21/10型继电器的反时限特性曲线，在6倍动作电流倍数时其时间为0.5S的曲线，查得该曲线在两倍反时限动作电流值时的动作时间为1.1S。上述定值也能与上一级定时限过电流保护定值，t=2S。第八章 电动机保护整定计算1 电动机的反时限过电流保护整定计算 考虑到大多数电动机都运行在中性点非直接接地系统中，因此，保护装置可按两相式接线构成，并采用单系统接线方式，即利用一只电流继电器接在两相电流之差上。当应用单系统接线方式不能满足灵敏度要求时，改用两系统接线方式。a 反时限过电流保护整定计算反时限动作电流：按躲最大负荷电流整定，即 式中 可靠系数 继电器接线系数 继电器返回系数 最大负荷电流，按电动机负载情况决定 电流互感器变比b 两倍反时限动作电流的时间整定： 继电器反时限部分的动作时间都要大于电动机起动电流的持续时间。一般高电压电动机起动电流的持续时间为： 鼠笼式电动机空载起动，起动电流持续时间为5S； 绕线式电动机起动电流持续时间约为1015S。 两倍反时限动作电流时间可按下述方法求出：先将电动机起动电流折算到二次侧，并算出电动机起动电流与继电器反时限动作电流之比的倍数（如为4倍）。若起动电流持续时间为10S，则要求继电器反时限特性曲线在4倍动作电流处对应的时限大于10S，并利用此曲线查出两倍动作电流处的时间，即为整定的两倍反时限动作电流的时间。c 速断保护动作电流的整定：速断保护的动作电流应大于电动机的起动电流，即 式中可靠系数继电器接线系数电动机起动电流周期分量的最大值。其参考值如下：单鼠笼电动机，双鼠笼电动机，绕线式电动机。由于反时限继电器速断部分的返回系数仅为0.30.4，惯性又比较大，所以要考虑电动机起动电流的非周期分量，顾乘1.8的系数。对于电流速断保护，要求在电动机出口发生金属性两相短路时，其灵敏度大于2。在满足灵敏度要求的前提下，允许适当提高速断保护动作值。2 电动机的定时限过电流保护整定计算a 电流速断保护动作电流整定；按躲过电动机起动电流最大值整定，即 式中可靠系数，取1.5电流速断保护的灵敏系数要求大于2。b 过负荷保护动作电流整定：按电动机额定电流整定，即 式中可靠系数，取1.051.2返回系数，取0.85电动机额定电流动作时限，大于电动机起动电流持续时间一般为1220S。3 电动机的失压保护整定计算a 低电压保护的用途保证重要电动机的自起动。对于电源电压短时降低或中断情况，根据自起动条件，必须切除部分不重要的电动机。保证工艺过程和技术保安条件，在电压长时间下降或中断时，切除不允许自起动的电动机。b 低电压保护整定计算按保证电动机自起动的条件整定，即 式中保证电动机自起动时，母线的允许最低电压，一般为（0.550.65）；可靠系数电压继电器的返回系数按切除不允许自起动的条件整定：一般取（0.60.7）。以上两种整定值均取0.5S的动作时限，以躲过速断保护动作及电压回路断线引起的误动作。4 电动机的单相接地保护整定计算当接地电流大于10A时，才在电动机上装设单相接地保护。保护装置是借助于连接到零序变流器上的过电流继电器来实现。零序变流器装在母线的电缆始端，这样就把电缆也包括在保护中。保护装置动作电流一般计算为 式中保护装置一次侧起动电流该线路的电容电流可靠系数，是为了躲过弧光接地故障所产生的不稳定过程短路所设。如保护装置不带时限，可取，如带0.5S时限，取1.52。保护装置的灵敏系数计算为 式中保护装置灵敏系数要求大于2该线路总的电容电流5 计算实例某工厂一台电动机由变电所6KV母线供电，1DL是电动机断路器，经较短的电缆向电动机供电。电动机额定容量为440KW，电压为6300V，额定电流为52A。电动机起动电流是额定短路电流的5.5倍。1DL断路器装设GL22/10型反时限电流保护，电流互感器变比为100/5，差接线。接线如图 由于变电所内馈线电缆长度过短，阻抗略去不计。1DL反时限过电流保护计算反时限动作电流：按电动机额定短路整定，即实际动作电流取7A，折算至一次侧面动作电流为速断动作电流：按躲过电动机自起动电流整定，即取8倍反时限动作电流作速断动作电流，即56A，折算至一次侧速断动作电流为二倍反时限动作电流的时间整定，估计该电动机起动电流持续时间在12S左右，起动电流与继电器反时限动作电流比为查GL22/10特性曲线，找出动作电流倍数为3.5倍时对应时间为12S的曲线，并由线曲线查出2倍动作电流时的动作时间为20S。第九章 小型发电机保护整定计算在容量为1000KW以上的发电机，按不同容量和机组特点的要求，可装设以下保护装置：纵联差动保护；定子绕组接地保护；电压元件闭锁的电流保护；发电机过负荷保护；转子绕组（励磁回路）出现一点接地后应投入转子绕组两点接地保护。1 BCH2型发电机差动保护的整定计算由BCH2型差动继电器构成的差动保护，因有直流助磁特性，因而当非周期分量出现时，继电器的动作电流就大为增加，从而提高了躲外部短路时暂态不平衡电流的性能。这种继电器在无直流助磁时，继电器的动作安匝为604安匝其动作电流可在1.512A范围内调整。a 动作电流计算该差动保护的动作电流按以下两个条件选择：按躲外部故障时的最大平衡电流整定，即式中可靠系数，取1.31.5非周期分量系数，取1.0电流互感器同型系数，0.5电流互感器误差，取0.1发电机出口三相短路电流按躲电流互感器二次回路断线整定，即 式中可靠系数，取1.3发电机额定电流选用按上述两条件计算得出的最大值作为选用值并折合至二次侧，这样差动继电器动作值为 式中接线系数差动线圈匝数为 式中继电器的动作安匝，额定值为60b 短路线圈抽头选择由于短路线圈的匝数越多，直流助磁作用越强，躲开非周期分量的性能也越好。但在保护范围内短路，故障电流初始值中也含有非周期分量，差动继电器要等到非周期分量衰减到一定程度后动作，所以保