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电网110千伏及以下继电保护整定基本知识 电力系统继电保护的基本任务是 1 自动 迅速 有选择性地将故障元件从电力系统中切除 使故障元件免于继续遭到损坏 保证其它无故障部分迅速回复正常运行 2 反应电力设备的不正常运行状态 并根据运行维护条件 而动作发出信号或跳闸 此时一般不要求迅速动作 而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时 以免短暂的运行波动造成不必要的动作和干扰引起的误动 对继电保护性能的要求 继电保护装置应满足选择性 速动性 灵敏性和可靠性的要求 选择性是指保护装置动作时 仅将故障原件从电力系统中切除 使停电范围尽量缩小 以保证系统中的无故障部分仍然继续安全运行 110kV及以下电网继电保护一般采用远后备原则 即在临近故障点的断路器处装设的继电保护或该断路器本身拒动时 能由电源上一级断路器处的继电保护动作切除故障 如图所示 当d 1点短路时 应由保护1和2动作跳闸 将故障线路切除 变电所B仍然由另一条无故障线路继续供电 而当d 3点短路时 保护6动作跳闸 切除线路C D 此时只有变电所D失电 由此可见 继电保护有选择性的动作就可将停电范围限制到最小 甚至可以做到不中断向用户供电 在要求继电保护动作有选择性的同时 还必须考虑继电保护或断路器有拒绝动作的可能性 因而就需要考虑后备保护的问题 如图所示 当d 3点短路时 保护6本应该动作切除故障 但由于某种原因 该处的继电保护或断路器拒绝动作 故障便不能消除 此时如保护5能动作 故障也可消除 能起保护5这种作用的保护称为相邻元件的后备保护 同理 保护1和3又应该作为保护5和7的后备保护 按以上方式构成的后备保护是在远处实现的 因此又称为远后备保护 速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障 其目的是提高系统稳定性 减轻故障设备和线路的损坏程度 缩小故障波及范围 提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等 因此 在发生故障时 应力求保护装置能迅速动作切除故障 灵敏性是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力 可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时 它不应该拒绝动作 而在任何其他该保护不应该动作的情况下 则不应该误动作 保护分类 电力系统中的电力设备和线路 应装设短路故障和异常运行的保护装置 电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护 必要时可增设辅助保护 1 主保护是满足系统稳定和设备安全要求 能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护 2 后备保护是主保护或断路器拒动时 用以切除故障的保护 后备保护可分为远后备和近后备两种方式 3 辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护 4 异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护 继电保护整定的规定 规定110kV系统基准容量为1000MVA 基准电压为115kV 基准电流为5020A 基准阻抗为13 2 35kV系统基准电压取平均电压值为37kV 10kV系统基准电压取平均电压值为10 5kV 合理地选择运行方式是改善保护效果 充分发挥保护效能的关键之一 继电保护整定计算应以常见运行方式为依据 所谓常见运行方式 是指正常运行方式和被保护设备相邻近的一回线或一个元件检修的正常检修方式 对特殊运行方式 可以按专用的运行规程或依据当时实际情况临时处理 整定计算应以调度运行方式部门提供的系统运行方式书面资料为依据 定值计算时 一般只考虑常见运行方式下 一回线或一个原件发生金属性简单故障的情况 在继电保护的整定计算中 一般都要考虑电力系统的最大与最小运行方式 最大运行方式是指在被保护对象末端短路时 系统的等值阻抗最小 通过保护装置的短路电流为最大的运行方式 最小的运行方式是指在上述同样的短路情况下 系统等值阻抗最大 通过保护装置的短路电流为最小的运行方式 变压器保护装设 1 10 8MVA及以上油浸式变压器和0 4MVA及以上车间内油浸式变压器 均应装设瓦斯保护 当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时 应瞬时动作于信号 当产生大量瓦斯时 应动作于断开变压器各侧断路器 带负荷调压的油浸式变压器的调压装置 亦应装设瓦斯保护 1 2对变压器引出线 套管及内部的短路故障 应按下列规定 装设相应的保护作为主保护 保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器 1 2 1对6 3MVA以下厂用工作变压器和并列运行的变压器 以及10MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器 当后备保护时限大于0 5s时 应装设电流速断保护 电流速断保护只能切除变压器部分绕组 高压侧套管及其出线的故障 用电流速断保护与瓦斯保护配合 即可切除变压器高压侧及其内部的各种故障 电流速断保护装设在变压器的电源侧 1 2 2对6 3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器 10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器 以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求 Klm 2 的变压器 应装设纵联差动保护 变压器差动保护装置的保护范围即为各侧互感器所包围的区域 保护区内故障 继电器动作于跳闸 保护区外故障 继电器不动作 1 3对由外部相间短路引起的变压器过电流 应按下列规定装设相应的保护作为后备保护 保护动作后 应带时限动作于跳闸 1 3 1过电流保护宜用于降压变压器 保护的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷 1 3 2复合电压 包括负序电压及线电压 起动的过电流保护 宜用于升压变压器 系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器 1 4外部相间短路保护应装于变压器下列各侧 对于双绕组变压器 应装于主电源侧 根据主接线情况 保护可带一段或两段时限 较短的时限用于缩小故障影响范围 较长的时限用于断开变压器各侧断路器 变压器差动保护整定原则 差动电流启动值 为差动保护最小动作电流值 按躲过正常变压器额定负载时的最大不平衡电流整定 Icdqd Krel Ker U m IeIe为变压器二次额定电流 Krel为可靠系数 一般取1 3 1 5 Ker为电流互感器的比误差取0 10 10P型取0 03 2 5P型和TP型取0 01 2 U为变压器调压引起的误差 取调压范围中偏离额定值的最大值 百分值 m为由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差 可取为0 05 在工程实用整定计算中可选取Icdqd 0 3 0 8 Ie 并应实测最大负载时差回路中的不平衡电校验 10kV侧小方式下两相短路故障电流时灵敏度 Klm 2 比率制动系数 一般整定在0 2 0 75之间 整定 0 5 二次谐波制动系数 二次谐波制动比表示差电流中的二次谐波分量与基波分量的比值 一般可整定为0 1 0 2 整定 0 15差动电流速断 差动电流速断可以快速切除内部严重故障 防止由于CT饱和引起的纵差保护延时动作 应按躲过变压器的励磁涌流 最严重外部故障时的不平衡电流及CT饱和整定 Isdsd K Ie式中 K为倍数 一般推荐范围为5 12Ie 校验 高压侧小方式下两相短路故障电流时灵敏度 Klm 2 电流速断保护 按躲变压器低压侧母线故障的最大短路电流来整定公式 Idz Kk I 3 d maxKk 可靠系数 应取1 2 1 3 I 3 d max 降压变压器低压侧母线发生三相短路时 流过保护装置的最大短路电流 校验 Klm I 2 d min Idz 2I 2 d min 系统小方式下变压器电源侧引出端发生两相金属性短路时 流过保护装置的最小短路电流 变压器过流保护整定原则 单侧电源两个电压等级的变压器电源侧的过电流保护作为保护变压器安全的最后一级跳闸保护 同时兼作无电源侧母线和出线故障的后备保护 高压侧过电流保护的电流定值按躲变压器高压侧额定负荷电流整定 时间定值与无电源侧出线保护最长动作时间配合 动作后 跳两侧断路器 在变压器并列运行时 如无电源侧未装设过电流保护 也可先跳无电源侧母联断路器 再跳两侧断路器 如无电源侧装设过电流保护 则过电流保护的电流定值按躲最大负荷电流整定 时间定值不应大于电源侧过电流保护的动作时间 同时还应与出线过流保护动作时间配合 动作后跳本侧断路器 在变压器并列运行时 也可先跳本侧母联断路器 再跳本侧断路器 若变压器保护装置是微机型 则上下级动作时限级差取0 3秒 若变压器保护装置是电磁型 则上下级动作时限级差取0 5秒 35kV线路保护装设 单侧电源线路可装设一段或两段式电流电压速断保护和过电流保护 由几段线路串联的单侧电源线路及分支线路 如上述保护不能满足速动性或灵敏性要求时 速断保护可无选择地动作 但应以自动重合闸来补救 此时 速断保护应躲开降压变压器低压母线的短路 35kV线路的保护 一般采用瞬时电流速断 段 定时限过电流 II段 及三相一次重合闸构成 35kV线路保护整定原则 电流速断保护a 应按躲过本线路末端最大三相短路电流整定 对双回线路 应以单回运行作为计算的运行方式 对环网线路 应以开环方式作为计算的运行方式 公式1 Idz Kk I 3 d maxKk 可靠系数 应取 1 3I 3 d max 本线路末端最大三相短路电流 b 对于接入供电变压器的终端线路 含T接供电变压器或供电线路 如变压器装有差动保护 线路电流速断保护定值允许按躲过变压器其他侧母线三相最大短路电流整定 如变压器以电流速断作为主保护 则线路电流速断保护应与变压器电流速断保护配合整定 公式1 Idz Kk I 3 d maxKk 可靠系数 应取 1 3I 3 d max 变压器其他侧母线三相最大短路电流公式2 Idz Kk n I dzI dz 为并联运行变压器装设的电流速断定值Kk 可靠系数 应取 1 1n 为并联变压器台数c 电流速断保护应校核被保护线路出口短路的灵敏系数 在常见运行大方式下 三相短路的灵敏系数不小于1时即可投运 电流定时保护保护定值应与相邻线路带延时过流保护或变压器过电流保护配合整定 其电流定值还应躲过最大负荷电流 最大负荷电流的计算应考虑常见运行方式下可能出现的最严重的情况 如双回线中一回断开 备用电源自投 环网解环 由调度方式部门提供的事故过负荷 负荷自起电流等 若线路保护装置是微机型 则上下级动作时限级差取0 3秒 若线路保护装置是电磁型 则上下级动作时限级差取0 5秒 公式1 Idz Kk Kf IFH maxKk 可靠系数 应取 1 2Kf 返回系数 应取0 85 0 95IFH max 为本线路的最大负荷电流公式2 Idz Kk KFH max I dz Kk 应取 1 1I dz 为相邻线路过电流保护定值电流定时保护的电流值在本线路末端故障时要求灵敏系不小于1 5 在相邻线路末端故障时力争灵敏系数不小于1 2 35kV线路保护算例 变电站 叶集变整定时间 2010年7月25日被保护设备 35kV叶城线被保护开关 354开关保护型号 RCS 9611B版本号 1 21一 运行方式 正常运行方式下35kV平岗变由叶集变供电 平岗变 1 2主变正常并列运行 二 整定原因 新设备投运 定值整定 三 存在问题 四 参数计算 354线路 平岗变参数采用由叶集供电公司提供参数 1 线路参数 LGJ 120 1 53km LGJ 70 6 27kmZxl 0 4825 1 53 0 602 6 27 1000 37 37 3 292 变压器参数 平岗变 1主变 Se 5000KVAUK 6 67Zb 6 67 100 1000 5 13 34平岗变 2主变 Se 5000KVAUK 7 21Zb 7 21 100 1000 5 14 423 CT变比 600 5A 保护 400 5A 测量 4 平岗变负荷 Pfhmax 9300KWIfhmax 156A 五 计算书 一 电流速断按躲平岗变两台主变并列运行低压侧三相短路故障整定 I 3 d max 15600 4 187 3 29 13 34 14 42 1083AIdz 1 3 1083 1408A整定 1600A0 二 电流定时1 按躲最大负荷电流整定 Idz 1 25 0 85 156 229A2 按系统小方式下平岗变 2主变 5000KVA 运行低压侧三相故障满足Klm 1 2整定 I 2 d min 15600 0 866 4 836 3 29 14 42 599AIdz 599 1 2 499A整定 480A1 0 三 安全自动装置 1 普通重合闸 动作时间 1 5S 10kV线路保护装设 单侧电源线路 可装设两段过电流保护 第一段为不带时限的电流速断保护 第二段为带时限的过电流保护 保护装置可采用定时限或反时限特性的继电器 保护装置仅装在线路的电源侧 10kV线路保护整定原则 一 电流速断保护按躲过本线路末端最大三相短路电流整定 公式1 Idz Kk I 3 d maxKk 可靠系数 应取 1 3I 3 d max 本线路末端最大三相短路电流 二 电流定时保护按本线路末端不小于1 5倍灵敏度整定 不考虑开关CT变比 线路最大负荷情况及线路最大载流量 10kV线路保护算例 变电站 叶集变整定时间 2010 07 25被保护设备 10kV孙岗线被保护开关 09开关保护型号 JY3310版本号 A1 01一 运行方式 二 整定原因 三 存在问题 四 参数计算 参数计算 09线路参数采用由叶集供电公司提供参数 1 线路参数 LGJ 185 5 83kmZxl 0 746 5 83 1000 10 5 10 5 392 CT变比 1000 5 保护 300 5 测量 3 孙岗线负荷 Pfhmax 5800KWIfhmax 320A 五 计算书 一 电流速断按线路末端三相短路故障整定I 3 d max 55000 5 817 39 1227AIdz 1 3 1227 1595A整定 1600A0 二 电流定时1 按躲最大负荷电流整定 Idz 1 25 0 85 320 470A2 按线路末端两相短路故障满足Klm 1 5整定I 2 d min 55000 0 866 6 466 39 1047AIdz 1047 1 5 698A整定 660A0 3 三 安全自动装置