继电保护整定计算基础知识及实际应用.ppt

继电保护整定计算基础知识及实际应用 湖北电力调度控制中心2016 7 目录 继电保护整定的基本概念 1 继电保护整定的基本原则 3 4 继电保护整定的一般规定 继电保护整定的整定原则 5 6 继电保护整定的关键技术 继电保护整定的故障计算 2 目录 继电保护整定的基本概念 1 1继电保护整定的基本概念 1 1整定计算的目的 整定计算是针对具体的电力系统 通过网络计算工具进行分析计算 确定配置的各种保护系统的保护方式 得到保护装置的定值以满足系统的运行要求 继电保护装置是通过安装处采集的电压 电流 根据动作判据认定是否动作 何时动作 整定计算就是计算动作判据的整定值和动作时间 以保证故障发生在保护范围内 按配合时间的要求可靠地动作 灵敏性 在保护范围外可靠地不动作 选择性 1继电保护整定的基本概念 1 2保护范围 电网或电力主设备发生故障时 保护装置可以可靠动作的区域 一类固定不受运行方式影响 如 线路的纵联保护 变压器的差动保护 距离保护 段 一类不固定受运行方式影响 如 零序电流保护 距离保护II III段 保护范围由一个保护定值决定的 因此 同原理保护配合往往是定值上的配合 即用配合定值乘以助增系数或分支系数 不同原理保护配合就不能在定值上取得配合 这是因为各序网络独立 存在不同的电流分配系数 两类保护定值没有固定的关系 1继电保护整定的基本概念 1 3保护分类 主保护 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性地切除被保护设备和线路故障的保护 如线路的纵连保护 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 线路主保护 纵联电流差动保护 纵联距离保护 纵联方向保护变压器主保护 电流差动保护 瓦斯保护母线保护 电流差动保护 1继电保护整定的基本概念 1 3保护分类 远后备保护 当主保护或断路器拒动时 由相邻电力设备或线路的保护实现后备 近后备保护 当主保护拒动时 由该电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护 当断路器拒动时 由断路器失灵保护来实现的后备保护 后备保护 后备保护是主保护或断路器拒动时 用以切除故障的保护 后备保护分为远后备和近后备两种方式 1继电保护整定的基本概念 1 3保护分类 辅助保护 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 如零序电流保护 纵联速动主保护相间距离保护接地距离保护零序电流保护断路器失灵保护 1继电保护整定的基本概念 1 4保护 四性 可靠性 可靠性是指保护该动作时应动作 不该动作时不动作 即不误动 不拒动 为保证可靠性 在装置选择上应选用硬件和软件可靠的装置 在保护配置上 220kV及以上电压等级电网的线路保护一般采用近后备保护方式 110kV及以下电压等级电网一般采用远后备保护方式 整定计算中 主要通过制定简单 合理的保护方案来保证 另外在运行方式变化时应对定值进行调整以保证保护系统可靠动作 安全性 区外故障可靠不动作可信赖性 区内故障可靠动作 1继电保护整定的基本概念 1 4保护 四性 选择性 选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障 当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时 才允许由相邻设备 线路的保护或断路器失灵保护切除故障 为保证选择性 对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件 如起动与跳闸元件 闭锁与动作元件 其灵敏系数及动作时间应相互配合 1继电保护整定的基本概念 1 4保护 四性 灵敏性 灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生故障时 保护装置具有的正确动作能力的裕度 它反映了保护对故障的反应能力 一般以灵敏系数来描述 灵敏度系数指在被保护对象末段发生金属性短路时 故障量与整定值 反映故障量上升的保护 如电流保护 或整定值与故障量之比 反映故障量下降的保护 如阻抗保护 1继电保护整定的基本概念 1 4保护 四性 速动性 速动性是指保护装置应能尽快切除短路故障 以提高系统稳定性 减轻故障设备和线路的损坏程度 缩小故障波及范围 继电保护在满足选择性的前提下 应尽可能的加快保护动作时间 1继电保护整定的基本概念 1 4保护 四性 1继电保护整定的基本概念 1 5逐级配合 阶段式保护逐级配合是指 在两维平面 横坐标保护范围 纵坐标动作时间 上 整定定值多折线与配合定值多折线不相交 其间的空隙是配合系数 即定值和时间均取得配合 否则失配 以一个整定设备的M段与N个配合设备配合为例 整定范围定值配合 整定设备的M段分别与N个配合设备配合 由范围小逐级范围大直至满足灵敏度 得到N个整定范围定值 它们都满足灵敏度 不一定都满足选择性 如 第I个配合设备配合的范围最大 第J个配合设备配合的范围最小 显然 取范围最大的作为整定值 必然 与范围最小配合设备配合时失配 因此 最终的整定范围定值 MIN 得到的N个整定范围定值 1继电保护整定的基本概念 1 5逐级配合 整定时间定值配合 在整定范围定值的同时 也得到N个整定时间定值 显然 如果最终的整定时间定值 MAX 得到的N个整定时间定值 肯定满足选择性 降低最终的整定时间定值肯定不满足选择性 如 第I个配合设备配合的时间最大 无论与之配合范围定值如何 要降低配合时间定值 必然要缩小配合范围定值 否则失配 在整定配合范围定值时 已经计算出不能缩小配合范围定值 否则灵敏度不足 因此 两者不能兼顾 1继电保护整定的基本概念 1 5逐级配合 完全配合 定值和时间均有配合 不完全配合 定值不配合 时间有配合 完全不配合 定值有配合 时间无配合 定值 时间均无配合 1继电保护整定的基本概念 1 6助增系数 助增系数 分支系数 电流 助增 配合线路电流 整定线路电流 整定线路电流 配合线路电流 注入 汲取 助增 外吸 1继电保护整定的基本概念 1 7故障点设置 计算灵敏性时 故障点设在保护范围内灵敏度最低处 计算选择性时 故障点设在保护范围外灵敏度最高处 对无零序互感线路 离保护安装点愈近故障灵敏度愈高 因此故障点设在保护范围末端 它是保护范围内灵敏度最低处 又是保护范围外灵敏度最高处 对零序互感线路 由于互感的取磁作用 零序电流随故障点远去有可能单调减后又单调升 但不会单调升后又单调减 故障点可设在非故障线路的出口或末端 对于环网的助增系数或分支系数 也随故障点不同而不同 但容易失去配合点往往在保护范围末端 故障点可设在保护范围末端 根据被保护的故障对象 相间 接地 设置故障类型 1继电保护整定的基本概念 1 8运行方式组合 根据计算目的 最大 最小 电压 电流 分支系数等要求 通过合理安排线路的投运和停运 变电站内变压器的投运和停运及中性点接地方式变化 电厂内机组的投运和停运 构造出电力系统在实际运行中可能出现的运行方式 从而保证离线整定计算所得的保护定值在常见系统运行方式下不会误动或拒动 注入 汲取 助增 外吸 1继电保护整定的基本概念 1 9阶段式保护 定时限保护 将保护分为若干段 各段保护动作时间固定 随着保护范围的扩大 动作时间逐渐延长 通过动作时间来保证选择性 如三段式距离保护 两段式零序电流保护 1继电保护整定的基本概念 1 10反时限电流保护 动作时间是故障电流的函数 电流越大动作时间越短 通过选取适当的函数和参数 自然满足选择性 国内应用较少 tp为时间常数 Ip为电流基准值 I为流过保护的电流 装置定值项拆分 原理级定值和装置级定值 1继电保护整定的基本概念 1 11原理级整定和装置级整定 原理级整定 分段整定 逐级配合 后备保护可以不完全配合 即时间上配合 定值上不配合 装置级整定 分装置类型 在制定装置模板时需定义定值项整定计算原则 原理级定值 后备保护定值 需要相互配合 与具体的保护装置型号无关装置级定值 不需配合的定值项和控制字 1继电保护整定的基本概念 1 12整定计算中常用的术语 背侧母线 对侧母线 整定保护 下级配合保护 助增系数故障点 相邻厂站 目录 继电保护整定的故障计算 2 2 1概述 2继电保护整定的故障计算 故障计算是继电保护整定计算和故障分析的基础 故障计算的基本模型 基于节点导纳矩阵故障计算基于节点阻抗矩阵故障计算 现代电网的特点网络规模越来越庞大和复杂 线路间零序互感越来越复杂 2 2基于节点导纳矩阵故障计算 2继电保护整定的故障计算 电力系统网络方程 三相导纳型网络方程 Y abc V abc I abc 三序导纳型网络方程 Y 120 V 120 I 120 设网络节点数为n 则I 120 V 120 为n维向量 Y 120 为3n 3n维矩阵写成矩阵形式 并假设网络元件参数三相对称得 2 2基于节点导纳矩阵故障计算 2继电保护整定的故障计算 故障计算网络方程 电网正常运行状态下的网络方程简写为 Y 0 V 0 I 0 4 电网发生故障瞬间 设其网络方程为 Y f V f I f 5 故障瞬间电流不能突变 故有 I f I 0 导纳矩阵具有可迭加性 Y f 可由Y 0 和故障修改导纳矩阵迭加而成 即 6 其中nf为故障重数 每一重故障都对应一个修改导纳矩阵 Y f Y f 取决于故障地点和故障类型 反映该故障对三序网络结构和参数的影响 2 2基于节点导纳矩阵故障计算 2继电保护整定的故障计算 Y f 的求取 将 6 式中的Y 0 重新记为Y f0 根据故障位置增设节点 母线上短路 不新增节点 线路中间短路 新增一个节点 线路中间断线 新增两个节点 断路器开断 新增一个节点 形成Y f0 根据故障类型和参数将相应的故障修改导纳矩阵 Y f 迭加到Y f0 中对应于该故障的新增节点上形成故障时的三序节点导纳矩阵Y f 设网络节点数为n 故障时需要增设的节点数为m 则Y f 和Y f0 的维数为3 n m 3 n m Y f 的形成可以分为两个阶段 2 2基于节点导纳矩阵故障计算 2继电保护整定的故障计算 Y f 的求取 2 2基于节点导纳矩阵故障计算 2继电保护整定的故障计算 解线性方程组 5 可以求得网络节点三序电压列向量 由各网络元件的阻抗参数即可求得待求元件的三序电流 进而组合得到其三相电压及三相电流 特点 导纳矩阵的元素很容易根据网络接线图和支路参数直观地求取 形成节点导纳矩阵比较简单 导纳矩阵是稀疏阵 故障模型全面 可以处理各种类型的简单和复杂故障 如电网故障分析 每次故障计算都需要全网求逆一次 随着网络规模扩大 计算速度慢 不适用于大型电网的批量故障计算 如继电保护整定计算 故障分析一般采用基于节点导纳矩阵故障计算 2 3基于节点阻抗矩阵故障计算 2继电保护整定的故障计算 故障网络方程 利用口阻抗矩阵的概念 将网络对于故障口进行多端戴维南等值 可得网络方程如下 式中VF 1 VF 2 VF 0 IF 1 IF 1 IF 1 分别为故障口正 负 零序电压和电流的列向量 向量的维数等于故障的重数 ZFF 1 ZFF 2 ZFF 0 分别为故障口的正 负 零序口阻抗矩阵 矩阵的维数等于故障的重数 2 3基于节点阻抗矩阵故障计算 2继电保护整定的故障计算 节点电压方程 故障时网络中任一节点i的三序电压为 其中 对于简单横向故障时 f代表故障点 k代表零电位点 即节点i和故障点f间的互阻抗 对于简单纵向故障时 k代表故障点f 便有 2 3基于节点阻抗矩阵故障计算 2继电保护整定的故障计算 故障口电流 发生简单不对称故障时 故障口的正 负 零序电流计算的通式为 其中 Z K2 K0取决于具体的故障形式及边界条件 反映了故障时三序网间的串 并联关系 将故障口各序电流代入节点电压方程即可求取各待求元件的三序电压及电流 2 3基于节点阻抗矩阵故障计算 2继电保护整定的故障计算 特点 阻抗矩阵元素无法根据网络结构直接求取 一般通过导纳矩阵求逆获得 阻抗矩阵为满阵 对于复杂故障 故障模型复杂 处理能力较差 不台适用于复杂故障的故障计算 对于简单故障 仅涉及少数节点 阻抗矩阵修改和故障电流计算速度非常快 特别适用于大批量简单故障的电流计算 整定计算一般采用基于节点阻抗矩阵故障计算 2 4适合方式组合变化的快速故障计算 2继电保护整定的故障计算 若干概念 基础阻抗矩阵 系统基础方式下的网络节点阻抗矩阵 预先由导纳矩阵求逆形成 计算相关涉及节点 在整定计算过程中 当运行方式变化并需要进行故障计算时 只需提取计算相关节点对应的阻抗矩阵元素进行很少量的修改 将故障计算所必需的相关阻抗矩阵元素对应的节点定义为涉及节点 包括方式变化元件 故障元件及输出元件对应的节点 涉及节点阻抗矩阵 根据计算相关涉及节点从全网节点阻抗矩阵中提取形成的局部阻抗矩阵定义为涉及节点阻抗矩阵 根据元件方式变化以及故障信息修改涉及节点阻抗矩阵 得到相关的阻抗矩阵元素 即可进行相应的故障计算 2 4适合方式组合变化的快速故障计算 2继电保护整定的故障计算 涉及节点阻抗矩阵的分层降阶修改 目录 继电保护整定的基本原则 3 3 1整定计算的总则 3继电保护整定的基本原则 电网继电保护整定计算 应以保证电网安全的安全稳定运行为根本目标 电网继电保护的整定应满足速动性 选择性和灵敏性要求 如果由于电网运行方式 装置性能等原因 不能兼顾速动性 选择性或灵敏性要求时 应在整定时合理地进行取舍 局部电网服从整个电网 下一级电网服从上一级电网局部问题自行处理 尽量照顾局部电网和下级电网的需要 3 2 四性 对整定计算的基本要求 3继电保护整定的基本原则 继电保护整定必须满足可靠性 速动性 选择性及灵敏性的基本要求 可靠性由继电保护装置的合理配置 本身的技术性能和质量以及正常的运行维护来保证 速动性由配置全线速动保护 相间和接地故障的速断段保护以及电流速断保护取得保证 选择性和灵敏性通过继电保护运行整定来实现 对联系不强的电网 在保证继电保护可靠动作的前提下 应防止继电保护装置的非选择性动作 对联系紧密的电网 应保证继电保护装置的可靠快速动作 电力系统稳定运行主要由电网结构 系统运行方式和速断保护 在正常运行整定情况下 快速切除本线路的金属性短路故障来获得保证 相间和接地故障的延时段后备保护主要应保证选择性和灵敏性要求 在不能兼顾的情况下 优先保证灵敏性 3 3继电保护的可靠性 3继电保护整定的基本原则 对配置两套全线速动保护的线路 在线路保护装置检修 定期校验和双母线带旁路接线方式中旁路断路器代替线路断路器运行等各种情况下 至少应保证有一套全线速动保护投运 对220kV 750kV电网的母线 母线差动保护是其主保护 变压器或线路后备保护是其后备保护 如果没有母线差动保护 则必须由对母线故障有灵敏度的变压器后备保护或 及线路后备保护充任母线的主保护及后备保护 合理的保护配置保证可靠性 3 4继电保护的速动性 3继电保护整定的基本原则 下一级电压母线配出线路的故障切除时间 应满足上一级电压电网继电保护部门按系统稳定要求和继电保护整定配合需要提出的整定限额要求 下一级电压电网应按照上一级电压电网规定的整定限额要求进行整定 必要时 为保证电网安全和重要用户供电 可设置适当的解列点 以便缩短故障切除时间 继电保护在满足选择性的条件下 应尽量加快动作时间和缩短时间级差 配置的全线速动保护 相间和接地故障的速断段保护动作时间取决于装置本身的技术性能 限制值 3 5继电保护的灵敏性 3继电保护整定的基本原则 对于纵联保护 在被保护范围末端发生金属性故障时 应有足够的灵敏度 带延时的线路后备灵敏段保护 在被保护线路末端发生金属性故障时 应有足够的灵敏度 相间故障保护最末一段的动作灵敏度 应躲过最大负荷电流选取 保护装置中任何元件在其保护范围末端发生金属性故障时 最小短路电流必须满足该元件最小启动电流的1 5 2倍 3 5继电保护的灵敏性 3继电保护整定的基本原则 接地故障保护最末一段 应以适应下述短路点接地电阻值的接地故障为整定条件 220kV线路 100 330kV线路 150 500kV线路 300 750kV线路 400 对应于上述条件 零序电流保护最末一段的动作电流定值一般不应大于300A 在同一套保护装置中 闭锁 启动 方向判别和选相等辅助元件的动作灵敏度 应大于所控制的测量 判别等主要元件的动作灵敏度 3 6继电保护的选择性 3继电保护整定的基本原则 全线瞬时动作的保护或保护的速动段的整定值 应保证在被保护范围外部故障时可靠不动作 上 下级 包括同级和上一级及下一级电力系统 继电保护之间的整定 应遵循逐级配合的原则满足选择性的要求 若上一级线路距离 段定值伸出对侧主变下一电压等级母线 则对相应的下一电压等级元件定值需下整定限额 若下一级线路距离 段定值伸出对侧主变上一电压等级母线 则距离 段可与上一电压等级线路的纵联保护配合 3 6继电保护的选择性 3继电保护整定的基本原则 对于配置了两套全线速动保护的220kV 750kV密集型电网的线路 带延时的线路后备保护第II段 如果需要 可与相邻线路全线速动保护相配合 后备保护的配合关系优先考虑完全配合 在主保护双重化配置功能完整的前提下 后备保护允许不完全配合 配合保护的配合对象是被配合保护 被配合保护正确动作是配合保护整定计算的基础 例如距离II段与相邻纵联保护完全配合 只要相邻纵联保护正确动作 任何区外故障配合保护的距离II段就不会动作 3 7振荡闭锁装置的运行整定 3继电保护整定的基本原则 除大区系统间的弱联系联络线外 系统最长振荡周期可按1 5s考虑 在系统振荡时可能误动作的线路或元件保护段均应经振荡闭锁控制 受振荡影响的距离保护的振荡闭锁控制原则如下 1 预订作为解列点上的距离保护 不宜经振荡闭锁控制 2 躲过振荡中心的速断段保护 不宜经振荡闭锁控制 3 动作时间大于振荡周期的保护段 不应经振荡闭锁控制4 当系统最大振荡周期为1 5s及以下时 动作时间大于0 5s的距离I段 动作时间大于1 0s的距离II段和时间大于1 5s的距离III段 均可不经振荡闭锁控制 3 8自动重合闸的整定 3继电保护整定的基本原则 对于220kV线路 当同一送电截面的同级电压及高一级电压的并联回路数不小于4回时 选用三相重合闸 时间整定为10s左右 330kV 500kV 750kV及并联回路数不大于3回的220kV线路 采用单相重合闸方式 单相重合闸时间由运行方式部门选定 带地区电源的主网终端线路 一般选用解列三相重合闸方式 也可以选用综合重合闸方式 不带地区电源的主网终端线路 一般选用三相重合闸方式 若线路保护采用弱馈逻辑 也可选用单向重合闸方式 重合闸时间配合继电保护动作时间而整定 对选用单相重合闸的线路 无论配置一套或两套全线速动保护 均允许后备保护延时段动作后三相跳闸不重合 3 9双回线环网线路的整定 3继电保护整定的基本原则 后备保护延时段按正常双回线路对双回线路运行并考虑其它相邻一回线路检修的方式进行配合整定 当并行双回线路中一回线路检修停用时 可不改定值 允许保留运行一回线路的后备保护延时段在区外发生故障时无选择性动作 此时要求相邻线路的全线速动保护和相邻母线的母线差动保护投运 整定配合困难时 允许双回线路的后备延时保护段之间对双回线路内部故障的整定配合无选择性 目录 4 继电保护整定的一般规定 4 1整定计算参数 4继电保护整定的一般规定 整定计算所需要的发电机 调相机 变压器 架空线路 电缆线路 并联电抗器 串联补偿电容器的阻抗参数均应采用换算到额定频率的参数值 下列参数应使用实测值 三相三柱式变压器的零序阻抗 架空线路和电缆线路的正序和零序阻抗 正序和零序电容 平行线之间的零序互感阻抗 双回线的同名相间和零序的差电流系数 其它对继电保护影响较大的有关参数 4 2短路电流计算假设 4继电保护整定的一般规定 忽略发电机 调相机 变压器 架空线路 电缆线路等阻抗参数的电阻部分 并假定旋转电机的负序电抗等于正序电抗 发电机及调相机的正序电抗可采用t 0时的瞬态值Xd 的饱和值 发电机电动势可以将定等于1标幺 且相位一致 只有在计算线路非全相运行电流和全相振荡电流时 才考虑线路两侧发电机综合电动势间有一定的相角差 不考虑短路电流的衰减 各级电压可采用标称电压值或平均电压值 不考虑变压器电压分接头实际位置的变动 不计线路电容和负荷电流的影响 不计故障点的相见电阻和接地电阻 不计短路暂态电流中的非周期分量 4 3整定计算中的运行方式 4继电保护整定的一般规定 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的运行方式为依据 常见运行方式是指正常运行方式和被保护设备向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者依据当时实际情况临时处理 对同杆并架的双回线 考虑双回线同时检修或双回线同时跳开的情况 发电厂有两台机组时 应考虑全部停运的方式 即一台机组检修时 另一台机组故障跳闸 发电厂有3台及以上机组时 可考虑其中两台容量较大机组同时停运的方式 4 4变压器中性点接地方式安排 4继电保护整定的一般规定 变压器中性点接地方式的安排 应尽量保持变电所零序阻抗基本不变 遇到因变压器检修等原因 使变电所的零序阻抗有加大变化的特殊运行方式时 根据当时实际情况临时处理 变电所只有1台变压器 则中性点应直接接地 计算正常保护定值时 可只考虑变压器中性点接地的正常运行方式 变电所有2台及以上变压器时 应只将1台变压器中性点直接接地运行 当该变压器停运时 将另一台中性点不接地变压器改为直接接地 双母线运行的变电所有3台及以上变压器时 应按2台变压器中性点直接接地方式运行 并把它们分别接于不同的母线上 当其中一台中性点直接接地变压器停运时 应将另外一台中性点不接地变压器直接接地 4 5一般规定 4继电保护整定的一般规定 继电保护整定计算应以单一设备的金属性简单故障为计算和校核依据 必要时 以复杂故障进行定值校核 宜按相同动作原理的保护装置进行整定配合 不同动作原理的保护装置之间的整定配合可进行简化计算 按常见运行方式下的单一不利故障类型对继电保护灵敏度进行校验 保证在对侧断路器跳闸前和跳闸后均能满足规定的灵敏度要求 目录 继电保护整定的整定原则 5 5 1整定计算的指导原则 5继电保护整定的整定原则 湖北电网220千伏线路已全部配备双套全线速动主保护 在强化主保护的基础上 优化后备保护 针对线路的接地故障 湖北电网220千伏线路以接地距离保护为主后备 并辅以零序电流保护 不大于300安培 保证接地电阻不大于100欧姆时 接地故障能可靠切除 针对线路的相间故障 使用相间距离保护作为后备 相间距离与接地距离I II段的整定计算分开 相间距离采用助增系数 接地距离保护采用感受阻抗和综合助增系数的计算方法逐级配合整定 相间距离与接地距离III段采用保灵敏度并躲最大负荷电流整定 时间可统一整定 5 2线路纵联差动保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 线路纵联差动保护灵敏度要求 零序电流差动保护差流定值 对切除高电阻接地故障灵敏度不小于1 5 600A 若无零序电流差动保护的分相电流差动保护的差流低定值 对切除高电阻接地故障灵敏度不小于1 2 800A 若有零序电流差动保护的分相电流差动保护的差流低定值 对切除高电阻接地故障灵敏度不小于1 1000A 分相电流差动保护的差流高定值可靠躲过线路稳态电容电流 可靠系数不小于4 零序电流差动差流定值和分相电流差动差流低定值躲不过线路稳态电容电流须经线路电容电流补偿 5 2线路纵联差动保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 整定计算原则 电流差动保护一般包含突变量分相电流差动 高定值分相电流差动 低定值分相电流差动和零序电流差动 在动作定值和时间上存在一定的配合关系 突变量分相电流差动和高定值分相电流差动为瞬时动作 躲暂态电容电流整定 整定方法 1 无电容电流补偿时按躲4倍电容电流整定 有电容电流补偿时按躲2 5倍电容电流整定 2 如果按1 整定 一次电流值小于800A 按800A整定 5 2线路纵联差动保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 整定计算原则 低定值分相电流差动延时约40ms动作 躲稳态电容电流整定 整定方法 1 按躲1 5倍电容电流整定 2 如果按1 整定 一次电流值小于600A 按600A整定 零序电流差动延时约100ms动作 选相跳闸 按内部高阻接地故障有灵敏度整定 整定方法 按一次电流值600A整定 CT断线差流定值 用于CT断线不闭锁差动保护时启动分相电流差动保护 按躲正常最大负荷电流整定 可靠系数取1 3 5 3线路后备保护整定计算一般性概念 5继电保护整定的整定原则 后备保护配置的意义和目的 后备保护是主保护或断路器拒动时 用来切除故障的保护 超高压线路按近后备原则 断路器拒动由失灵保护切除故障 主保护拒动由本线路后备保护切除故障 因此 对近后备保护提出两点基本要求 硬件 主保护硬件损坏 包括通道故障 时 后备保护能保持正常工作 软件 主保护原理上存在缺陷或灵敏度不足 两点中任何一点都是后备保护存在的理由 5 3线路后备保护整定计算一般性概念 5继电保护整定的整定原则 后备保护的理想整定原则 与主保护配合 无论故障在整定线路还是配合线路 配合主保护正确动作 整定后备保护不会误动 配合主保护不正确动作就失去了与之配合的基础 因而 与相邻主保护配合存在失配区 故障线路的主保护拒动是后备保护存在的唯一理由 故障线路的主保护拒动应由故障线路的后备保护切除故障 不应由相邻线路的后备保护切除故障 前者讲的是灵敏度 后者讲的是选择性 按照此原则 故障线路的主保护拒动是整定计算的前提 被配合保护正确动作是后备保护整定计算的基础 因此 主保护不能作为被配合保护 与主保护配合的唯一意义是 躲过配合线路的对端母线 防止配合线路对端母线故障母差拒动 造成两级线路跳闸 5 3线路后备保护整定计算一般性概念 5继电保护整定的整定原则 后备保护的理想整定原则 选择性 根据前提条件 后备保护应该与相邻线路的后备保护配合 不应与相邻线路的主保护配合 灵敏性 根据基本要求 后备保护对本线路有足够的灵敏度 速动性 在满足配合的条件下 缩短动作时间 在整定计算中 常常遇到选择性与灵敏性的矛盾 整定计算的多数工作是协调该矛盾作取舍 因此 上述理想原则 实际很难做到 5 3线路后备保护整定计算一般性概念 5继电保护整定的整定原则 后备保护的实际整定原则 距离保护 不带时延的一段将选择性放在首位 灵敏度次位 带时延的二段将灵敏度放在首位 速动性次位 选择性末位 带时延的三段将灵敏度放在首位 选择性次位 速动性末位 本着加强主保护 简化后备保护的思想 整定计算也允许作相应的简化 简化整定计算就是默认某些失配 零序电流保护 它用作距离保护的补充 仅用作切除高电阻接地故障 起始时间长于距离三段 可以用反时限或定时限 5 4零序电流保护和接地距离保护的比较 5继电保护整定的整定原则 相同点 优缺点 作为接地故障后备保护 在系统发生接地故障 但主保护拒动时 切除系统故障 对于系统接地故障 只要有一个能发挥作用即可 零序电流保护的保护范围不确定 受系统运行方式影响较严重 整定计算复杂 但具有显著的躲过渡电阻的能力 基本不受负荷的影响 接地距离保护受系统运行方式小 保护范围相对固定 保护定值相对稳定 但对故障的反应能力受故障过渡电阻的影响很大 对于长距离重负荷线路 保护定值灵敏度受受负荷电流的限制 定位 对于接地故障的近后备 以接地距离保护为主 零序电流保护为辅 5 5零序电流保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 零序电流保护辅助接地距离保护完成接地故障的后备保护作用 主要用于切除高阻接地故障 作用单一 原则可以简化 零序电流保护仅保留两段 即最末段和次末段 对于四段式保护 保留III IV段 I II段停用 对于三段式保护 保留II III段 I段停用 六统一保护仅有两段 II段和III段 零序电流III段 次末段 整定 定值取500A 时间取4s 零序电流IV段 最末段 整定 定值按下述原则整定 时间取4 5s a 保线末接地故障有灵敏度 灵敏度系数为50km以下1 5 50至200km1 4 200km以上1 3 b 躲本线路最大负荷不平衡电流 0 15 Ifmax c 若300A满足上述原则 则取300A否则按ab 原则中的大者整定 高阻接地故障电流1000A 5 6接地距离保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 接地距离保护引入零序电流 零序电流受零序互感影响较大 为了避免接地距离I段越限动作 以及接地距离II III段灵敏度不足 接地距离保护的整定需要充分考虑零序互感的影响 四个关键点 零序补偿系数 接地I段定值 校灵敏度阻抗 助增系数 一般情况 线路接地距离 段定值按本线路末端发生金属性故障有足够灵敏度整定 并与相邻线路接地距离 段或 段配合 也可与相邻线路纵联保护配合 时间与对侧开关失灵保护动作时间配合 接地距离 段动作时间不宜大于2 0秒 5 6接地距离保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 零序补偿系数K0的计算 非互感线路 平行双回线 其它复杂互感线路 5 6接地距离保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 接地距离I段整定计算 对于互感线路 零序补偿系数与运行方式有关 若零序补偿系数取值不当 取值较大 可能导致接地距离I段保护范围伸出线路 造成区外故障误动 接地距离保护I段的整定以感受阻抗为基础 同时考虑线末故障各种运行方式下的最小感受阻抗和线路正序阻抗 然后再乘以可靠系数 可以确保保护不误动 分别为线末故障时保护处的故障相相电压 相电流 零序电流和最小感受阻抗 5 6接地距离保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 校灵敏度阻抗的计算 对于互感线路 为了保证接地距离I段不误动 零序补偿系数往往取各种运行方式下的最小值 这必然导致线末故障时 保护安装处的感受阻抗大于线路正序阻抗 为了保证接地距离II段和III段有足够的灵敏度 校保护定值灵敏度时 不仅要考虑线路正序阻抗 还要考虑线末故障各种运行方式下的最大感受阻抗 从而避免保护因灵敏度不足而拒动 分别为线末故障时保护处的故障相相电压 相电流 零序电流及最大感受阻抗 5 6接地距离保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 简化 传统 助增系数 对于传统整定计算方法 助增系数取正 零序助增系数的较小者 不利于保护之间的配合 以II段与相邻I段配合为例 准确计算公式 单相接地故障或两相短路接地故障 假定K K KZ0 KZ1 5 6接地距离保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 简化 传统 助增系数 单相接地故障 两相短路接地故障 KZ1 KZ0 5 6接地距离保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 综合助增系数 综合助增系数同时考虑正 零序电流的影响 配合结果更加精确 配合保护用感受阻抗 不用线路阻抗 与任一段配合 与相邻主保护配合 5 6接地距离保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 接地距离II段配合方法 与相邻I段配合 与相邻纵联保护配合 与相邻II段配合 5 6接地距离保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 接地距离III段配合方法 与相邻II段配合 判断整定值是否满足灵敏度 若满足灵敏度则动作时间取时间下限 3 若灵敏度不满足要求则动作时间取时间下限 3 5 动作定值按保灵敏度取值 躲负荷阻抗 5 7相间距离保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 相间距离I段整定计算 按躲保护所在线路末端母线相间故障整定 可靠系数 取0 8 线路正序阻抗 相间距离 段定值 按本线路末端发生金属性相间短路故障有足够灵敏度整定 并与相邻线路相间距离 段或纵联保护配合 若无法配合时 可与相邻线路相间距离 段配合整定 相间距离 段动作时间不宜大于2 0秒 5 7相间距离保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 相间距离II段整定计算 与相邻I段配合 与相邻纵联保护配合 与相邻II段配合 5 7相间距离保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 相间距离III段配合方法 与相邻II段配合 判断整定值是否满足灵敏度 若满足灵敏度则动作时间取时间下限 3 若灵敏度不满足要求则动作时间取时间下限 3 5 动作定值按保灵敏度取值 躲负荷阻抗 5 8终端线路整定特别注意事项 5继电保护整定的整定原则 单线单变馈供线路 I段按伸入变压器整定 保线末故障有灵敏度 当变电站扩充变压器时 I段定值需缩回 终端线路负荷侧保护 相间距离保护按保明敏度整定即可 接地距离保护仍需与对侧线路 主网线路 相配合 5 9装置级整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 按躲过正常负荷电流波动的最大值整定 对220kV线路 一次值整定为180A 定值上限 0 5 min 本侧CT一次值 对侧CT一次值 定值下限 0 1 max 本侧CT一次值 对侧CT一次值 两侧一次定值取一致 1 电流变化量启动值 按躲过最大零序不平衡电流整定 对220kV线路 一次值整定为180A 两侧一次定值取一致 2 零序启动电流电流定值 将TA一次额定电流大的一侧整定为1 其它整定为本侧TA一次额定电流除以TA一次额定电流的最大值 与两侧的电流二次额定值无关 3 TA变比系数 PSL 603系列CT变比补偿系数 对侧CT一次值 本侧CT一次值 5 9装置级整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 按不小于4倍电容电流整定 一般而言 应按不小于0 2倍额定电流整定 根据区内故障短路电流校验其灵敏度 通常情况一次值按800A整定 两侧一次定值取一致 4 差动电流高定值 按不小于1 5倍电容电流整定 一般而言 应按不小于0 1倍额定电流整定 根据区内故障短路电流校验其灵敏度 通常情况一次值按600A整定 两侧一次定值取一致 5 差动电流低定值 按躲过区外三相故障时的最大零序不平衡电流 内部高阻接地故障有足够的灵敏度整定 一般不低于0 1In 实际可按一次值600A整定 两侧一次值取一致 6 零序差动电流定值 5 9装置级整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 应大于100ms 一般取200ms 7 零序差动时间定值 当TA断线不闭锁差动保护时 差动保护的动作值 按躲1 3倍两侧最大负荷电流的较大者整定 两侧一次值取一致 当TA断线闭锁差动保护控制字置1时 该定值无效 8 TA断线差流定值 取原理级接地距离保护整定计算中的零序补偿系数 9 零序电抗补偿系数 根据线路实际参数计算 具体计算公式为 KR R0 R1 3 R1 10 零序电阻补偿系数 5 9装置级整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 11 负荷限制电阻 接地距离电阻 相间距离电阻定值 按躲事故过负荷运行条件下的最小负荷阻抗整定 最小负荷阻抗计算公式 5 9装置级整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 11 负荷限制电阻 接地距离电阻 相间距离电阻定值 南瑞继保 深南瑞 许继 南自 5 9装置级整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 11 负荷限制电阻 接地距离电阻 相间距离电阻定值 四方 5 9装置级整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 按重负荷时的最小测量阻抗整定 计算公式为 11 负荷限制电阻 接地距离电阻 相间距离电阻定值 12 纵联距离电阻定值 其中Rdz为负荷阻抗定值 K为可靠系数 取0 7 Vol为额定电压 对220kV线路取220000 Ifmax为最大负荷电流 若RL小于Rdz上限 50 的0 5倍 RS取0 9RL 即阻抗定值电阻分量小定值 计算公式为 5 9装置级整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 按2倍线路两侧最大感受阻抗较大者整定 两侧一次定值取一致 13 纵联距离阻抗定值 按2 对侧纵联距离阻抗定值 本线路阻抗 整定 14 纵联距离反方向阻抗 保证本线末端接地故障时有足够的灵敏度 若零序II段定值满足线末接地故障2 4倍灵敏度 则取II段定值 若零序III段定值满足线末接地故障2 4倍灵敏度 则取III段定值 否则按保线末接地故障3倍灵敏度整定 最终取值为线路两侧整定值的较小者 两侧一次定值取一致 15 高频零序停信定值 保证本线路末端接地短路故障有足够的灵敏度 灵敏度系数取3 最终取值为线路两侧整定值的较小者 两侧一次定值取一致 16 高频负序停信定值 5 9装置级整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 按躲1倍两侧最大负荷电流的较大者整定 两侧一次值取一致 18 静稳电流 振荡闭锁过流 按躲1 41倍线路两侧最大负荷电流的较大者整定 两侧一次值取一致 19 TV断线相过流定值 按保线路末端接地故障时有足够的灵敏度整定 取零序过流保护最末段定值 20 TV断线时零序过流定值 按保证非故障相失灵有灵敏度整定 对于220kV及以上采用单相重合闸的线路 仅考虑单相失灵 21 失灵启动电流低定值 按躲过最大零序不平衡电流整定 一次值固定取300A 二次值不小于0 1In 22 失灵保护零序定值 5 10母线保护整定计算原则 5继电保护整定的整定原则 差动电流 差电流起动元件应保证最小方式下母线故障有足够灵敏度 灵敏系数不小于1 5 差动电流宜按任一元件电流回路断线时由于最大负荷电流引起的差电流整定 复合电压闭锁元件 低电压闭锁元件的整定 按躲过最低运行电压整定 一般整定为60 70 的额定电压 负序 零序电压闭锁元件按躲过正常运行最大不平衡电压整定 负序相电压可整定2 6V 二次值 零序电压 3Uo 可整定4 8V 二次值 5 11断路器保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 断路器拒动的考虑 开关失灵保护对于线路仅考虑线路两侧一台断路器单相拒动 对于主变仅考虑主变高 中压侧一台断路器单相拒动 三相联动机构的断路器除外 线路开关失灵保护电流整定 线路开关失灵保护电流 包括相电流 负序和零序电流 起动电流定值一般应保证在本线路末端金属性单相接地短路或本变压器 启备变除外 低压侧故障时有足够灵敏度 灵敏系数大于1 3 失灵保护延时跳相邻开关的时间整定按躲断路器可靠跳闸时间和保护返回时间之和 再考虑一定的时间裕度 一般取0 2 0 3s 5 11断路器保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 发变组开关失灵保护整定 发变组开关的失灵保护 相电流按满足灵敏度 并尽可能躲变压器额定负荷电流整定 负序电流 零序电流 按躲不平衡负序电流整定 按发电机出口故障有灵敏度校核 失灵保护延时跳相邻开关的时间一般取0 2 0 3s 开关三相不一致保护 开关三相不一致保护一般装设在开关本体上 与线路相关的断路器 动作时间原则上按可靠躲单相重合闸时间整定 220kV线路三相不一致保护动作时间整定为2s 500kV整定为1 8s 只与发变组相关的断路器 动作时间不考虑躲单相重合闸时间 可整定为0 5s 5 12母联充电保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 六统一 母联充电保护 充电相过流I段 按保主变中压侧故障 含接地故障和相间故障 有灵敏度整定 灵敏系数取1 5 一次值大于1000A则整定为1000A 充电相过流I段时间 按0 3 整定 充电相过流II段 按保主变低压侧相间短路有灵敏度整定 对于高阻抗变压器 尽量保低压侧相间短路有灵敏度 灵敏度系数不低于1 5 充电零序过流保护 按保主变高压侧高阻接地故障有灵敏度整定 对于高阻抗变压器 应保中压侧接地故障有灵敏度 对非高阻抗变压器 尽量保中压侧接地故障有灵敏度 灵敏度系数不低于1 5 一次值不宜大于300A 按与进线距离III段和零序电流II段配合整定 时间不大于2 5 5 12母联充电保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 非六统一 母联充电保护 充电相过流I段 按保主变中压侧故障 含接地故障和相间故障 有灵敏度整定 灵敏系数取1 5 一次值大于1000A则整定为1000A 充电相过流I段时间 按0 3 整定 充电相过流II段 按保主变低压侧相间短路有灵敏度整定 对于高阻抗变压器 尽量保低压侧相间短路有灵敏度 灵敏度系数不低于1 5 充电相过流II段时间 按于进线距离III段配合整定 时间不大于2 5 5 12母联充电保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 非六统一 母联充电保护 充电零序过流I段定值 按保主变高压侧接地故障有灵敏度整定 对于高阻抗变压器 应保中压侧接地故障有灵敏度 对非高阻抗变压器 尽量保中压侧接地故障有灵敏度 灵敏度系数不低于1 5 一次值大于1000A则整定为1000A 充电零序过流I段时间 按0 3 整定 充电零序过流II段定值 按保主变高压侧高阻接地故障有灵敏度整定 对于高阻抗变压器 应保中压侧接地故障有灵敏度 对非高阻抗变压器 尽量保中压侧接地故障有灵敏度 且与进线零序电流III段配合 灵敏度系数不低于1 5 一次值不宜大于300A 充电过流II段时间 按于进线零序电流II段配合整定 时间不大于3 5 5 13变压器保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 总则 变压器主保护按变压器内部故障能快速切除 区外故障可靠不误动的原则整定 变压器正常运行时 不考虑其两套主保护同时拒动 为简化配合 缩短保护动作时间 允许同一电压等级主变后备距离保护与线路距离保护在定值上不配合 5 13变压器保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 距离保护 距离保护为变压器的部分绕组的后备保护 不作为变压器低压侧故障的后备 带偏移特性的阻抗保护 指向变压器的阻抗不伸出对侧母线 可靠系数宜取70 指向母线侧的定值按保证母线故障有足够灵敏度整定 时间定值应躲系统振荡周期并满足主变热过负荷的要求 不小于1 5秒 变压器距离保护利用反向偏移阻抗作为母线的后备保护 当一侧母差停时 主变同侧距离保护时间可按运行要求调整 5 13变压器保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 零序电流保护 变压器高 中压侧零序电流保护有方向段指向本侧母线 按本母线故障有灵敏度整定 时间定值与本侧出线零序电流保护配合 如果零序电流保护时间过长 可与接地距离保护最后一段时间配合 变压器高 中压侧零序电流保护无方向段 按高 中压侧母线故障有灵敏度整定 时间定值与高 中压侧所有出线接地故障保护最后一段时间配合 应大于有方向段时间定值 5 13变压器保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 湖北电网零序电流保护整定原则 六统一 的变压器保护高压侧中性点零序电流保护为两段式配置 零序过流I段带方向 方向指向母线 零序过流II段不带方向 零序过流I段 零序过流I段按保220kV母线接地故障有灵敏度整定 灵敏度系数取1 5 零序过流I段共2个时限 零序过流I段1时限按与出线接地距离保护II段时间配合整定 一般取3 0 跳220kV母联开关 零序电流I段2时限按出线零序保护II段时间配合整定 一般取4 3 跳变压器220kV侧开关 5 13变压器保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 湖北电网零序电流保护整定原则 零序过流II段 零序过流II段与高压侧出线零序电流III段配合整定 一般取300A 同时校核定值灵敏度 若灵敏度不满足要求 则按保灵敏度整定 灵敏度系数取1 5 零序过流II段共1个时限 按出线零序保护III段时间配合整定 一般取5 跳变压器各侧开关 5 13变压器保护整定原则 5继电保护整定的整定原则 湖北电网间隙保护整定原则 非六统一 保护 间隙零序电压 零序电流定值均需整定 零序电压保护的定值3U0一般整定为180V 间隙零序过流保护定值一次值一般整定为100A 间隙零序电压保护与零序电流保