线路保护整定计算【骄阳书苑】

1、线路保护,山东威海供电公司 许春华,2009年9月 济南,1,优选课程,主要内容,1.线路保护简介 2.电流保护 3.距离保护 4.零序电流保护 5.纵联保护,优选课程,线路保护配置与电压等级、电网结构有着密切关系，分类如下： 电流电压保护 距离保护 零序电流保护 纵联保护,线路保护简介,优选课程,电流电压保护 66kV及以下的线路保护通常以电流保护为主，作为相间短路的保护，一般配置两段或三段，再根据实际情况考虑是否再增加方向元件或电压元件。电流电压保护是最早发展的一种保护，原理简单，其三段式阶梯特性是以定量作为故障位置测量保护装置的典型方式，反应的电气量是电力系统的基本电量，即反应电流突然增

2、大、母线电压突然降低。因此，受系统运行方式的影响很大,线路保护简介,优选课程,距离保护 110kV及以上的高压线路通常以距离保护作为相间短路的保护，一般配置三段。距离保护是以反应从故障点到保护安装处之间阻抗大小（距离大小）的。距离保护的三段式阶梯特性也是以定量测量判断故障位置，但因其判断故障位置的量是非电气量距离，因而其保护区不受系统运行方式的影响,线路保护简介,优选课程,零序电流保护 110kV及以上电网中变压器中性点直接接地，为大接地电流系统。当发生接地故障时,通过变压器接地点构成短路通路, 系统中会出现零序分量。110kV及以上的高压线路通常以零序电流方向保护作为接地短路的保护，一般配置

3、三段或四段。 运行经验表明,在中性点直接接地系统中,d(1)几率占总故障率的70%90%，零序保护正确动作率达97%以上，该保护简单可靠,线路保护简介,优选课程,纵联保护 220kV及以上的高压、超高压线路通常以纵联保护达到全线瞬时切除故障的要求，再配置三段式相间距离保护、三段式接地距离保护及两段零序电流保护作后备。纵联保护依靠测量元件的定性测量判断故障位置，借助于通道，将判别量传送到各侧，然后根据特定的关系，判定区内、区外故障性质，以达到瞬时切除全线故障的目的。判别元件和通道是纵联保护构成的主要部分,线路保护简介,优选课程,三段式距离保护和三段式电流保护一样，都是典型的以定量测量判断故障位置

4、的保护，有共同的缺点：依靠定量测量，难以达到全线路瞬时切除故障的要求；共同的优点：能对相邻线路起到远后备的保护作用。 纵联保护依靠测量元件的定性测量判断故障位置。优点：实现全线瞬时切除故障；缺点：需要配置后备保护,线路保护简介,优选课程,几种典型电网结构 终端线 整定原则的应用与电网结构有关，最明显的属线变组情况。辐射状配出负荷，结构清晰，继电保护的配置与整定也简单。 继电保护整定计算按终端线原则,线路保护简介,优选课程,联络线 配电网具有网络密集、线路短、电源与负荷集中的特点，最常见的就是联络线了。 各级串供线路间的保护配合就尤为重要。与相邻线路保护进行配合整定时，比如II段先与相邻I段配合

5、，然后对得到的定值进行灵敏度校验，若灵敏度不满足要求，就与II段进行配合。 继电保护整定计算按联络线原则,线路保护简介,优选课程,T接线 对于T接线的电网结构，要进行认真分析。除了特殊电网结构的T接线要兼顾联络线以外，一般都可等同于终端线。 继电保护整定计算按终端线原则,线路保护简介,优选课程,终端线原则 电流保护I段 按躲本线路末端变压器其它侧故障整定。 电流保护段（可省略） 按本线路末端故障有规定灵敏度整定。 按躲本线路末端变压器其它侧故障整定。 按与本线路变压器时限速断保护配合整定。 电流保护段 按本线路末端故障有规定灵敏度整定。 按本线路变压器其它侧故障有灵敏度整定。 按躲最大负荷电流

6、整定,通用整定规则,优选课程,联络线原则 电流保护I段 按躲本线路末端故障整定。 电流保护段 按本线路末端故障有规定灵敏度整定。 按与相邻线路的电流电压保护配合整定。 按躲本线路末端变压器其它小阻抗侧故障整定。 按相邻无保护线路末端故障有灵敏度整定。 电流保护段 按躲最大负荷电流整定。 按相邻线路末端故障有灵敏度整定。 按与相邻变压器时限速断保护配合整定,通用整定规则,纵联距离保护,纵联距离保护,优选课程,通用整定规则,联络线原则 相间距离保护段 按躲本线路末端故障整定。 按躲本线路末端变压器其它小阻抗侧故障整定,优选课程,联络线原则 相间距离保护段 按本线路末端故障有规定灵敏度整定。 按与相

7、邻线路的相间距离保护配合整定。 按与相邻线路的电流电压保护配合整定。 按与相邻线路纵联保护配合整定。 按相邻无保护线路末端故障有灵敏度整定。 按躲本线路末端变压器其它小阻抗侧故障整定,通用整定规则,优选课程,联络线原则 相间距离保护段 按本线路故障有规定灵敏度整定。 按躲最小负荷阻抗整定。 按与相邻线路的相间距离保护配合整定。 校核定值不应伸出相邻变压器其它小阻抗侧。（定值若躲不过，时间延长到设置时间；若躲得过，按整定级差取） 按相邻线路末端故障有灵敏度整定。 按相邻变压器末端故障有灵敏度整定,通用整定规则,优选课程,电流保护,电流保护配置,优选课程,电流保护,电流速断保护（第段）： 对于仅反

8、应于电流增大而瞬时动作电流保护，称为电流速断保护。 图中: 1-最大运行方式下d(3) 2-最小运行方式下d(2) 3-保护1第一段动作电流,优选课程,电流保护,段整定值的计算和灵敏性校验 为了保护的选择性，动作电流按躲过本线路末端短路时的最大短路短路整定： 保护装置的动作电流：能使该保护装置起动的最小电流值，用电力系统一次参数表示。（IdZ） 灵敏性：用保护范围的大小来衡量：lmax 、lmin；一般用lmin来校验 。要求（1520），希望值50。 动作时间t=0s,优选课程,电流保护,段小结： 仅靠动作电流值来保证其选择性 ； 能无延时地保护本线路的一部分。 不是一个完整的电流保护,优选

9、课程,电流保护,限时电流速断保护（第段） 任何情况下能保护线路全长，并具有足够的灵敏性； 在满足要求的前提下，力求动作时限最小。 段整定值的计算和灵敏性校验 为保证选择性及最小动作时限，首先考虑其保护范围不超出下一条线路第段的保护范围。即整定值与相邻线路第段配合。 若灵敏性不满足要求，与相邻线路第段配合,优选课程,电流保护,段小结： 限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长； 依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性； 与第段共同构成被保护线路的主保护，兼作第段的近后备保护,优选课程,电流保护,定时限过电流保护（第段） 作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。其起动电流按躲最大

10、负荷电流来整定的保护称为过电流保护，此保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。 段整定值的计算和灵敏性校验 躲最大负荷电流 在外部故障切除后，电动机自起动时，应可靠返回,优选课程,电流保护,阶梯性时间特性 在网络中某处发生短路故障时，从故障点至电源之间所有线路上的电流保护第段的测量元件均可能动作,优选课程,电流保护,段小结： 第段的IdZ比第、段的IdZ小得多，其灵敏度比第、段更高； 在后备保护之间，只有灵敏系数和动作时限都互相配合时，才能保证选择性； 保护范围是本线路和相邻下一线路全长； 电网末端第段的动作时间可以是保护中所有元件的固有动作时间之和（可瞬时动作），故可不设电流速断保

11、护；末级线路保护亦可简化（或），越接近电源，t越长，应设三段式保护,优选课程,电流保护,对电流保护的评价 1、 选择性：在单测电源辐射网中，有较好的选择性（靠IdZ、t），但在多电源或单电源环网等复杂网络中可能无法保证选择性。 2、 灵敏性：受运行方式的影响大，往往满足不了要求。（电流保护的缺点） 例：第段：运行方式变化较大且线路较短，可能失去保护范围；第段：长线路重负荷（If增大，Id减小），灵敏性不满足要求。 3、 速动性：第、段满足；第段越靠近电源，t越长。 4、 可靠性：线路越简单，可靠性越高。 电流保护的应用范围： 35KV及以下的单电源辐射状网络中；在110KV及以上，作辅助保护,

12、优选课程,电流保护,方向电流保护问题的提出 双电源多电源和环形电网供电更可靠,但却带来新的保护问题。 解决办法：加装方向元件功率方向继电器。仅当它和电流测量元件均动作时才启动逻辑元件,优选课程,电流保护,双侧电源网络中电流保护整定的特点 限时电流速断保护 原则与单侧电源网络中第段的整定原则相同，与相邻线路段保护配合。但需考虑分支电路的影响。 引入分支系数： 仅有助增时： 仅有外汲时： 无分支时：kfz=1,优选课程,电流保护,对方向电流保护的评价 在多电源网络及单电源环网中能保证选择性； 快速性和灵敏性同前述单侧电源网络的电流保护； 接线较复杂，可靠性稍差，且增加投资； 出口短路时，方向元件有

13、死区，使保护有死区,优选课程,电流保护,方向元件的规定 6.1.7 为了提高保护动作的可靠性，单侧电源线路的相电流保护不应经方向元件控制。 双侧电源线路的相电流和零序电流保护，如经核算在可能出现的不利运行方式和不利故障类型下，均能与背侧线路保护配合，也可不经方向元件控制；在复杂电网中，为简化整定配合，相电流和零序电流保护宜经方向元件控制。为不影响相电流和零序电流保护的动作性能，方向元件要有足够的灵敏系数，且不能有动作电压死区,优选课程,电流保护,电流电压保护 6.2.6 电流电压保护 应根据具体情况，酌情整定电流电压保护定值，当电流电压速断保护的电压元件作为测量元件时，就不能同时作为复合电压闭

14、锁过电流保护的闭锁元件，在此种情况下，如有必要，保护装置应有可分别整定的两个电压元件。 对于正常运行电压波动大、故障电压下降慢的线路，不宜采用复合电压闭锁过电流保护，当采用过电流保护灵敏度不够，其他措施又不能解决时，宜采用距离保护,优选课程,电流保护,电流电压保护计算原则 6.2.6.2电流电压速断保护 应根据具体情况，酌情选用下述整定方法: a)电压元件作为闭锁元件，电流元件作为测量元件。 电压定值按保测量元件范围末端故障时有足够的灵敏系数整定，为简化计算，也可以按躲过正常运行的低电压和不平衡负序电压，保线路末端故障时有足够的灵敏系数整定: b)电流元件作为闭锁元件，电压元件作为测量元件。

15、电流定值按保本线路末端故障时有足够的灵敏系数整定。 电压定值按可靠躲过本线路末端故障的最小残压整定。 c)电流元件和电压元件均作为测量元件。 应以正常运行方式作为整定运行方式。 电流定值按可靠躲过整定运行方式下本线路末端三相短路电流整定。 电压定值等于整定运行方式下，电流元件保护范围末端三相短路时保护安装处的残压,优选课程,电流保护,电流电压保护计算原则 6.2.6.6电压闭锁过电流保护 电流和时间定值按6.2.6.5有关部分整定，但其最大负荷电流的计算可以不考虑负荷自起动电流。 低电压定值按躲过保护安装处最低运行电压整定，负序电压定值按躲过电压互感器的不平衡负序电压整定,优选课程,电流保护,

16、其他补充 短路保护的最小灵敏系数的修改 原规程灵敏系数的规定是根据当时的机电型保护或晶体管保护提出的，这类保护是靠继电器内线圈的电磁力吸动触点而作，灵敏系数是表示吸动电磁力的裕度。灵敏系数的高低直接影响保护动作的可靠；现在普遍采用的数字式保护动作与否，不是靠电磁力，而是靠数字计算，具有动作值离散性小，动作明确的特点。只考虑互感器的误差，将灵敏系数适当降低是完全可行的。这样，既保证了保护动作的灵敏性，又可解决保护整定计算中经常遇到的灵敏系数配合难的问题， 有利于保护装置的整定和配合。修改后的规程，灵敏系数从4.0-2.0修改为2.0-1.5,优选课程,距离保护,距离保护 反映故障点到保护安装处的

17、距离距离保护，它基本上不受系统的运行方式的影响。 保护的性能比电流保护更加完善,优选课程,距离保护,距离保护,优选课程,距离保护,加强距离保护作为主保护的概念 6.11 对于负荷电流与线路末端短路电流值接近的供电线路，过电流保护的电流定值按躲负荷电流整定，但在灵敏系数不够的地方应装设负荷开关或有效的断路器。 需要时，也可以采用距离保护装置代替过电流保护装置,优选课程,距离保护,影响距离保护正确动作的因素 阻抗继电器的测量阻抗是受很多因素影响,主要有： 短路点的过渡电阻； 电力系统振荡； 保护安装处与故障点之间有分支电路； CT,PT的误差； PT二次回路断线； 串连补偿电容,优选课程,距离保护

18、,影响距离保护正确动作的因素 短路点过渡电阻的影响 短路一般是非金属性的，即存在过渡电阻使得测量阻抗变化，保护范围可能缩短，可能超范围或反方向误动 。 过渡电阻分类： 电弧电阻 杆塔电阻 大地电阻,优选课程,距离保护,短路点过渡电阻的影响 单侧电源网络中过渡电阻的影响： 短路点距保护安装处越近，影响越大，反之影响越小 保护装置整定值越小，相对的受过渡电阻影响越大。 双侧电源网络中过渡电阻的影响： 3：正方向出口短路，拒动 2：反方向出口短路，误动 1：区外短路，误动,优选课程,距离保护,短路点过渡电阻的影响 过渡电阻的影响 ： 距离段：t小于40ms，Rg很小，可以忽略不计。 距离段：t为0.

19、5s或很长，应采取措施。 距离段：因为特性圆较大，影响较小,优选课程,距离保护,振荡对距离保护的影响 电力系统振荡的特点: （1）保护安装处将流过数值很大的,周期性变化的电流。其最大值可能大于三相短路电流,保护的测量元件将会误动作。 （2）被保护线路母线上的电压,也将发生周期性变化,当该母线处于振荡中心附近时,则保护安装处的电压可能降至很低,保护装置的电压元件会误动。 （3）距离保护的测量阻抗也将发生周期性的变化,当它小于阻抗元件的动作阻抗时,阻抗元件将误动作。 （4）三相对称,因此不会出现零序和负序分量,利用零序和负序分量构成的保护装置不会误动作。 （5）保护装置的动作时间大于1.5s时,一

20、般保护不会误动作,优选课程,距离保护,振荡对距离保护的影响 防止电力系统振荡保护装置误动作的方法: （1）利用保护的定值躲开系统振荡对保护的影响。 （2）利用保护的延时躲开系统振荡对保护的影响。 （3）利用保护的原理躲开系统振荡对保护的影响。 （4）采用振荡闭锁装置。 振荡闭锁回路的要求 当系统只发生振荡而无故障时，应可靠闭锁保护。 区外故障而引起系统振荡时，应可靠闭锁保护。 区内故障，不论系统是否振荡，都不应闭锁保护,优选课程,距离保护,振荡对距离保护的影响 振荡闭锁的要求 4.6.2下列情况的66110kV线路距离保护不应经振荡闭锁： a）单侧电源线路的距离保护； b）动作时间不小于0.5

21、s的距离I段、不小于1.0s的距离段和不小于1.5s的距离段。 注：系统最长振荡周期按1.5s考虑。 4.6.3 有振荡误动可能的66110kV 线路距离保护装置一般应经振荡闭锁控制。 4.6.5 在单相接地故障转换为三相故障，或在系统振荡过程中发生不接地的相间故障时，可适当降低对保护装置快速性的要求，但必须保证可靠切除故障,优选课程,距离保护,距离保护的整定计算原则 距离保护I段按躲过线路末端故障整定 距离保护II段：原则1与相邻线路的距离I段配合；原则2按躲过线路末端变压器低压母线短路整定。取上述两项中数值小者作为保护II段定值。灵敏度校验：按本线路末端故障校验灵敏度。若灵敏度不满足要求，

22、应与相邻线路距离保护II段配合。 距离保护III段按躲过输电线路的最小负荷阻抗整定。考虑外部故障切除后，电动机自启动时，距离保护III段应可靠返回。 动作时间按阶梯时限原则整定,优选课程,距离保护,110kV直配线路： ZL=0.84；ZBY*=1.84； nCT=600/5=120；nPT=110000/100=1100。 1、I段： ZL=0.850.84120/1100=0.08（二次值） t=0s Z0=0.750.84120/1100=0.07（二次值） t=0s 2、段： ZL=0.85（0.84+0.71.812.1）120/1100=1.5 t=0.5s Z0=0.75（0.8

23、4+0.71.812.1）120/1100=1.5 t=0.5s 3、段：0.911000/6001.21.50.85ZL =120/1100=11 t=3.5s,优选课程,距离保护,对距离保护的评价 1、选择性 多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。 2、快速性 距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧电源的线路，至少有30%的范围保护要以II段时间切除故障,优选课程,距离保护,对距离保护的评价 3、灵敏性 由于距离保护同时反应电压和电流，比单一反应电流的保护灵敏度高。 距离保护一段的保护范围不受运行方式变化的影响。保护范围比较稳定。二、三段的保护范围受运行方式变化影响。 4、可靠性

24、由于阻抗继电器构成复杂，距离保护的直流回路多，振荡闭锁、断线闭锁等使接线复杂，可靠性较电流保护低,优选课程,距离保护,应用： 在35110KV作为相间短路的主保护和后备保护，采用带零序电流补偿的接线方式，在110KV线路中也可作为接地故障的保护。 在220KV及以上线路，作为相间短路、接地短路的后备保护,优选课程,距离保护,接地距离保护 接地距离保护之间的整定配合，本身也很复杂，这是因为上下级之间的配合，除了考虑正序电流的分支系数外还要同时考虑零序电流间的分支系数。 采用接地距离保护，其整定远比相间距离保护繁琐得多。整定考虑的因素多，配合误差就会比较大，因而选取的阻抗定值配合系数(1)理当比相

25、间距离的为小。 接地电流保护与接地距离保护之间的选择配合，极为复杂，实际的可行办法是上下级接地电流保护之间各自整定配合，上下级接地距离保护之间各自整定配合，分别独立进行而不相互交叉,优选课程,距离保护,距离保护灵敏系数的规定 新版整定规程中，对距离保护灵敏系数细化，并对后加速段的灵敏度作出规定。 7.2.2.8 接地距离保护中应有对本线路末端故障有灵敏度的延时段保护，其灵敏系数满足如下要求： a）50km以下线路，不小于1.45； b）50km100km线路，不小于1.4； c）100km150km线路，不小于1.35； d）150km200km线路，不小于1.3； e）200km以上线路，不

26、小于1.25。 线路保护后加速段灵敏度的要求也应如上所述,优选课程,距离保护,距离保护灵敏系数的规定 7.2.3.9 相间距离保护中应有对本线路末端故障有足够灵敏度的延时段保护，其灵敏系数应满足如下要求： a）50km以下线路，不小于1.45； b）50km100km线路，不小于1.4； c）100km150km线路，不小于1.35； d）150km200km线路，不小于1.3； e）200km以上线路，不小于1.25。 线路保护后加速段灵敏度的要求也应如上所述,优选课程,零序电流保护,在大接地电流系统中发生接地故障后，就有零序电流、零序电压和零序功率出现，利用这些电量构成保护接地短路故障的继

27、电保护装置统称为零序电流方向保护。 三相星形接线的过电流保护虽然也能保护接地短路故障，但其灵敏度较低，保护时限较长。采用零序保护就可克服此不足,优选课程,零序电流保护,零序分量的特点,优选课程,零序电流保护,零序分量的特点 零序电压 : 故障点U0最高,离故障点越远, U0越低.变压器中性点接地处U0=0 零序电流 分布: 中性点接地变压器的位置有关； 大小: 线路及中性点接地变压器的零序阻抗有关。 零序功率 大小：短路点最大(与U0相同)； 方向:与正序相反,从线路母线。 相位差由变压器ZB10的阻抗角决定，与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关,优选课程,零序电流保护,电网中出现零序电流

28、的主要原因有几点： （1）中性点直接接地电网中发生单相接地和两相短路接地时会产生零序电流； （2）电网出现非全相运行状态，例如线路出现单相或两相断线、单相重合闸情况下，电网中会出现零序电流； （3）在零序回路互相隔离的两回线上，当其中一回线因故通过零序电流时，也会在空间并列的另一回线上感应出零序电压，从而产生零序电流,优选课程,零序电流保护,零序保护的I、段的保护范围： 零序保护的I段是按躲过本线路末端单相短路时流经保护装置的最大零序电流整定的，它不能保护线路全长。 零序保护的段是与保护安装处相邻线路零序保护的I段相配合整定的，它不仅能保护本线路全长，而且可以延伸至相邻线路。 零序保护的段与相

29、邻线路的段相配合，是 I、段的后备保护。 段则一般作为段的后备保护,优选课程,对零序电流保护的评价 优点：（1） 零序电流保护更灵敏，、受运行方式影响较小，段保护范围长且稳定，段灵敏性易于满足； 段躲不平衡电流，定值低更灵敏且时间较短。 （2） GT0 出口无死区，接线简单、经济、可靠。 （3） 系统振荡、短时过负荷等情况下（三相对称）I0不受影响。 缺点： 不能反映相间短路故障,零序电流保护,优选课程,零序电流保护,零序保护配置宜适当简化 新版整定规程提出：零序保护配置宜适当简化，如零序段宜退出运行。 6.2.1.3 双侧电源复杂电网的线路零序电流保护各段一般应遵循下述原则： a）零序电流段

30、作为速动段保护使用，如本线路接地距离段投入运行，则零序电流段宜退出运行。 零序保护配置宜适当简化，如零序段定值同段。 6.2.1.6零序电流段： b）段式保护的零序电流段按下述方法整定： 如零序电流段对本线路末端故障有规定的灵敏系数，则零序电流段定值取与零序电流段相同定值,优选课程,纵联保护,数字光纤通信是近年来迅速发展起来的新技术，它具有传输信息量大、传输速率高、传输距离远、抗干扰性强、可靠性高的优点。数字光纤通信技术与数字保护技术相结合，大大改善了线路保护的性能。采用数字光纤通信的线路电流差动保护，可用于10-500kV架空线路和电缆线路，作为全线速动保护。修改后的技术规程在4.4.2.2

31、、4.5.2.2、4.6.3等条文对光纤电流差动保护的采用作了推荐性的建议,优选课程,纵联保护,纵联保护重要性 纵联保护在电网中可实现全线速动，它的重要性： （1）保证电力系统并列运行稳定性,提高输送功率； （2）缩小故障造成的破坏程度； （3）改善与后备保护的配合性能,优选课程,纵联保护,线路纵联保护的通道一般有4种： 纵联保护通道传送的信号按其作用的不同,可分为三种信号： 跳闸信号、允许信号、闭锁信号,优选课程,纵联保护,闭锁式纵联保护： 闭锁式纵联保护跳闸的必要条件是：正方向元件动作，反方向元件不动作，收到闭锁信号而后信号又消失,优选课程,纵联保护,允许式纵联保护： 允许式纵联保护跳闸的

32、必要条件是：正方向元件动作，反方向元件不动作，收到本侧及对侧允许信号,优选课程,纵联保护,高频闭锁式纵联保护的收发讯机采用远方启动发信 （1）采用远方启动发信，可使值班运行人员检查高频通道时单独进行，而不必与对侧保护的运行人员同时联合检查通道。 （2）最主要的原因是为了保证在区外故障时，近故障侧（反方向侧）能确保启动发信，从而使二侧保护均收到高频闭锁信号而将保护闭锁起来。防止了高频闭锁式纵联保护在区外近故障侧因某种原因拒绝启动发信，远故障侧在测量到正方向故障停信后，因收不到闭锁信号而误动,优选课程,纵联保护,在具有远方起动的高频闭锁式保护中要设置断路器三跳停信回路 （1）在发生区内故障时，一侧断路器先跳闸，如果不立即停信，由于无操作电流，发信机将发生连续的高频信号，对侧收信机也收到连续的高频信号，则闭锁保护出口，不能跳闸。 （2）当手动或自动重合于永久性故障时，由于对侧没有合闸，于是经远方起动回路，发出高频连续波，使先合闸的一侧被闭锁，保护拒动。为了保证在上述情况下两侧装置可靠动作