3 整定计算第三章‘’ ppt.ppt

第三章线路电流 电压相间保护 电流 电压相间保护一般用于35kV及以下网络中作为主保护和110kV以上线路的后备保护 通常装设速断部分与延时部分组成一套多段式保护 可带或不带方向元件 对两侧电源的保护须考虑振荡 作为辅助保护时 最好不带方向性 避免死区 动作时限按阶段性整定 即与同一保护方向的下一级保护动作时限按级差配合 电流电压整套保护是靠相互配合来取得选择性 其灵敏度由灵敏度小的一个来决定 第一节电流速断保护 段 1 1作为线路主保护或后备保护 1 按躲开线路末端的最大短路电流整定 3 1 式中 可靠系数 线路末端三相短路 流过保护的最大短路电流 2 两侧电源时 如不带方向性 应躲开保护反方向出口最大短路电流 3 两侧电源时 应躲振荡的最大电流选取上述三条件中最大的电流值作为定值 保护范围的计算 对于单侧电源的辐射线路 两相短路时的最小保护范围用下式计算 3 2 式中 相电势 保护背后最小方式的综合电抗 线路电抗 保护动作电流 对于单回线可用图解曲线法求保护范围 如图3 1 曲线1为最大方式 保护范围为 曲线2为最小方式 保护范围为 要求不小于15 全长 作为辅助保护时不受此限 对于环网或双回线 也可用图解曲线法求解 计算时应注意以下问题 环状网按开环运行方式 装在平行线上的保护无论保护接于分电流或合电流 均按单回运行整定 双回线接合电流时在双回运行时 速断保护段可能越级动作应退出运行 1 2做为线路变压器组的保护 当只有一台变压器时 变压器的故障时除变压器与切除线路对供电的后果是相同的 为此线路与变压器保护之间的选择性没有必要 可将线路保护范围深入变压器 但不伸出变压器另一侧 为保证变压器故障时由变压器差动保护可靠跳闸 应加跳闸保持回路 1 当变压器有差动保护时 按躲开变压器低压侧的最大短路电流整定 3 3 式中 为可靠系数 变压器低压侧三相短路 流过保护的最大短路电流 当变压器只有电流速断时 按与电流速断定值配合整定 3 4 为可靠系数 变压器电流速断的定值 2 按躲变压器空投的励磁涌流整定 3 5 式中 K 取3 5 对一台变压器取较大值 对两台及以上取较小值 变压器的额定电流 当有几台变压器时 应为总的额定电流 灵敏度按线路末端两相短路通过保护最小短路电流验 应注意 对三卷变压器 应按躲开其负电抗侧的短路整定 当有几台变压器其负荷侧不并列运行时 保护应按躲开最大容量变压器的短路整定 如果线路中间还有支接变压器时 还应按躲开支接变压器中电抗最小的二次侧短路整定 3 当有几台变压器并列运行 又均装有差动保护时 应按并列运行情况整定 如只装有速断保护时 应按躲开变压器速断保护范围末端短路流过线路的最大短路电流整定 其最大短路电流一般可用图解法画出 如图3 2所示为两台变压器的图解法 为通过变压器保护的电流 为通过线路保护的电流 当两台变压器电抗相同时 可以按下面的方法计算 参考图3 2 b 从电源到的总电抗 3 6 三相短路电流为 a 变压器电流速断保护的保护范围标幺值 电流速断的保护范围求之如下 将两台并联的变压器用双回线表示 对双回线内可列出电压平衡方程式 见图3 2b 或在变压器电流速断保护刚起动时 保护范围末端短路 即为变压器速断保护定值 故 对图3 2 b 可写出化简得 3 7 式中 变压器速断保护定值 保护背后系统最大方式的综合电抗 相电势 线路电抗 上式中除了a外都是已知的 可解出a 这是二次方程 有两个根 其中一个有意义 这种无选择性保护方式对负荷停电面积大 如果不要求快 最好改为限时电流断 见下面 1 3与重合闸前加速配合整定为了提高速动性 使上一级保护先无选择性跳闸 启动重合闸补救 其整定按与下一级速断保护配合整定 包括下一级线路和变压器 3 8 式中 取1 1 相邻下级线路速断保护定值 这种方式 常用于上一级为短线路 而下一级为长线路 或线段较多时 电源近处短路保护时间过长 使母线电压降低很大的情况 这样可以缩短故障切除时间 第二节限时电流速断保护 段 用时限电流速断保护作为线路的主保护 多数情况下可满足灵敏度的要求 保护动作电流按与下一级相邻保护范围配合 动作时限比相应的配合段时限大一时限级差 灵敏度按本线路末端两相短路流过保护的最小短路电流校验 最小要求当有分支线时 应考虑分支系数 2 1与线路末端变压器保护配合与前相同 但带延时2 2与下一级相邻线路电流保护 带时限或不带时限 配合按下式整定 3 9 式中 取1 1 1 15 当时 取1 1 当时 取1 15 取可能方式下的最大值 下一级相邻线路电流速断的定值 2 3与下级线路电流闭锁电压保护配合 电流和电压都要配合 按电流配合时 可用 3 9 式 按电压配合时 用下式 3 10 式中 取1 1 1 15 下一级电压元件的最小保护范围末端D点三相短路流过本保护的最大电流 参见图3 3 图3 3中D点短路时流过MN的电流与流过ND段的电流的关系为分支系数的关系下级线路电压速断动作时 N母线的电压即为电压速断的动作电压 标幺值 故 对N左边 由此得 3 11 分母分子乘以基准电压 电抗也乘以基准值 可得有名值表示的动作范围 3 12 求出 3 12 式表示的下级线路电压保护I段的保护范围 后即可算出在此范围末端三相短路时通过MN线路保护的电流 3 13 将 3 12 代入 3 13 得 3 14 故MN电流限时速断保护定值应为 3 10 2 4与下一级双回线配合 应躲开双回运行 当双回有横差保护 时对端母线短路电流 同时也应满足与单回线运行时的无时限保护范围配合 计算方法同上 如果双回线未配置横差动保护时 应按双回路运行时与每回线的电流保护配合 最好是图解法 参见图3 2 2 5用于双回线保护时应注意 当接于和电流保护时应按双回线运行与下一级保护配合整定 用 3 9 或 3 10 式 当接于分电流时 应按单回运行方式与相邻保护配合 整定用 3 9 3 10 式 应检查双回线运行时 能否躲开在另一回线横差保护相继动作区内的短路 这对于取0 5s时限的保护是必要的 因为相继动作区使断开故障的时限可能延长至0 1 0 2s 使之失去选择性 2 6与下级相邻线路距离一段配合时 3 15 式中 相邻线路一段动作阻抗 取1 15 被整定保护背后系统最大方式的综合电抗 对于被整定保护与距离保护间的分支系数 取最大值 3 15 的推导如下 参考附图1 先找出保护2距离保护I段末端D点三相短路时流过保护1的最大短路电流 可列出方程 解出IMN 乘以可靠系数即得保护1的限时速断定值 3 15 第三节电压速断和限时电压速断保护 保护安装处母线上残压的变化 一般比流过保护的电流变化大 对于保护范围是有利的 时限选择按阶段特性选择 即与下一级保护有级差配合 灵敏度按线路末端三相短路保护安装处的最大残压校验 要求 当有分支线时 还应考虑分支线路故障时与分支线路保护的配合 3 1电压速断保护 按躲开线路末端 或线路变压器组的变压器低压侧 短路的最小残压整定 3 16 式中 动作电压 线电压 线路末端三相短路时保护安装处最小残余线电压 保护背后最小方式下的最大综合电抗 取1 2 1 3 线路电抗 当用它作为断开发电机母线残压为50 60 Ue的故障时 整定完成后 还应检查在保护动作电压下 发电机母线电压应高于50 60 Ue 电压速断保护的最小保护范围应大于15 的线路全长 计算如下式 3 17 式中 电压保护最小保护范围 保护背后最大方式综合电抗 1 与相邻电流速动配合时参照附图2D点为下级线路保护2电流速断的最小保护范围末端 D点短路时流过保护1的电流为 流过保护2的电流为速断动作电流 此时M母线的电压为 3 2时限电压速断保护 3 18 式中 下一级电流速断定值 下一级电流速断的保护范围 计算方法参阅 3 2 式被整定保护对下一级线路电流保护的分支系数 取1 2 1 3 本线路的电抗 在计算 3 18 时 应使分子中 一项最小 为此应计算几种可能的运行方式 选取其最小值 2 与下一级电压速断保护配合时 参看附图3 按下式 3 19 式中 下级电压保护定值 分别为通过被整定保护的电流和分支电流 取1 2 1 3 取可能运行方式下最小值 当本线路电源最小 分支电源最大时最小灵敏度按线路末端短路时保护安装处最大残余电压校验 要求 3 19 式的证明 参照附图3 保护1与下级电压速断保护配合时 保护2用电压速断 定值为 3 19 用反推法证明上式的正确性 将式代入 3 19 第一式可得 见附图3 因保护2电压速断末端D点短路时 母线N的电压就等于保护动作电压 即上式变成 这正是母线M的残压 除以 就是保护I的整定条件 可见式 3 19 是正确的 第四节电流闭锁电压速断保护 段 电流 电压元件配合使用时可以使保护范围增长 为此 当只用一个元件效果不好时可改用这种方式 为使保护范围增大 应尽可能使电流 电压元件在经常运行方式下 其保护范围相同来整定 保护范围用图解法求出比较清楚 用计算法有时比较复杂 以两个元件中保护范围最小者代表此整套保护的保护范围 当有支接线时 还应考虑支接线路或支接变压器故障时的保护配合问题 4 1作为线路保护 按躲开线路末端短路电流整定 3 20 3 21 式中 为经常运行方式下 系统至保护安装处的综合电抗 一般可取最大运行方式 线路电抗 可靠系数取1 2 1 3 返回系数 取0 85 对于小容量电源因故障切除后电压恢复慢要考虑 对大容量电源可不考虑 可取1 运行方式变化较大时 应检验在各种可能的运行方式下 电流 电压元件对于线路末端的可靠系数不得小于 3 20 和 3 21 式中的数值 电流电压的最小保护范围均不应小于15 的全线长度 计算用 3 2 和 3 17 式 4 2作为线路变压器组的保护 1 当短路电流 电压变化范围较大时 按电流元件在线路末端有足够灵敏度整定 电压元件按在变压器另一侧短路整定 3 22 3 23 式中 线路末端最小短路电流 取1 25 1 5 当电压元件较小时 可降低电流元件的 取1 2 1 3 对小容量电源 取0 85 对大容量电源取1 变压器电抗 3 23 式是考虑了变压器有差动保护的情况 如变压器只装有电流速断 则电流元件应与变压器速断定值配合 但是无论如何整定 都应检验在各种运行方式下与变压器保护是否配合 同时也必须检验电流元件定值是否大于正常的负荷电流 电压元件是否低于最低运行电压 应该满足 3 24 3 25 式中 对电流取1 1 对电压取1 2 对电流取0 85 对电压取1 2 如不满足时应提高整定值 灵敏度按线路末端短路校验 最小要求 1 如果上面计算出的电压元件灵敏度不足时 可按电流 电压的最小灵敏度相等计算 即 3 26 由 3 23 和 3 26 式解之 得 3 27 3 28 所谓最小灵敏度相等 即在最大方式下电压元件的灵敏度与最小方式下电流元件的灵敏度相等 在所选择的运行方式内 应满足灵敏性和可靠性的要求 第五节限时电流闭锁电压速断保护 段 此保护方式较限时电流速断能适应较多运行方式变化 作为主保护 通常是以电流元件与下级电流元件配整定 然后再整定电压元件的方法 也可先按电压元件配合来整定 动作时限比相应配合段大一时限级差 灵敏度按线路末端短路校验要求灵敏度以两元件中小的一个代表整套保护灵敏度 电压动作值应满足 动作时限按阶段特性 与相邻保护由时限级差配合 5 1与相邻电流保护配合 电流元件按与下一级电流元件配合整定 电压元件按不伸出相邻下一级变压器低压侧整定 3 29 式中 取1 1 1 15 有时 用1 15 取可能运行方式下最大值 相邻下一级电流保护动作值 电压元件整定 3 30 式中 在下一级变压器低压侧短路时保护安装处的最小残压和通过变压器的短路电流 变压器的电抗 取1 2 1 3 5 2与相邻电流 电压保护配合 按与电流元件配合 3 31 3 32 式中 相邻电压元件的动作值 其他系数同5 1节 当电压元件灵敏度低 不满足要求时 可按电流 电压元件的最小灵敏度相等来整定 与前相似 3 33 3 34 式中 分别为本线路末端短路时本保护处最大残压和最小电流 对相邻线路保护的分支系数 相邻保护的保护范围 计算 3 34 时 应取一项为最小 应从几种可能的运行方式中求出相邻线路的电流或电压数值中 取其最小值 按与电压元件配合 3 35 3 36 式中 为本保护处系统最小方式下的综合电抗 本线路末端最小短路电流 其他系数同前 5 3与变压器的保护配合 原则同4 2段 5 4与相邻双回线配合 当双回线装有横差保护时 电流元件按本线路末端短路有足够灵敏度整定 电压元件按躲开双回线末端短路整定 公式如下 3 37 3 38 式中 本线末端短路 流过保护的最小短路电流 取1 25 1 5 相邻双回线之并联电抗 取可能最大分支系数 取1 2 1 3 同时也满足按单回线运行整定 方法同5 1 5 2 5 3 5 5作为双回线的保护 它可接于合电流方式 也可接于每一回线上 但从实用上 接于合电流的是很少用的 下面只介绍接于分电流的情况 电流元件按双回运行最小方式下 在线路末端满足灵敏度整定 电压元件按在最小运行方式下 与相邻保护的最小保护范围配合 计算公式同 3 37 合 3 38 但 3 38 中应改为 即相邻保护的最小保护范围 第六节定时限过电流保护 定时限过电流保护 可作为主保护又兼作后备保护 其特征是动作电流比较小 时限较长 因为动作电流接近于负荷电流 易受负荷变动的影响 以致造成误动作 过电流整定应按躲开最大负荷电流和负荷自启动 以及与相邻保护有配合 但在一般情况下 按自启动整定的电流值较大 常为决定条件 当灵敏度不足时应加上低压闭锁 动作时限按与相邻的过电流有级差配合 当线路过电流保护投入重合闸后加速时 要防止因所带变压器的励磁涌流使重合闸不成功 灵敏度按本线路末端两相短路流过保护的最小短路电流校验 要求短路时流过保护的最小