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文档简介

1、电网继电保护整定电网继电保护整定 永煤集团股份有限公司供电处永煤集团股份有限公司供电处一、继电保护整定计算的基本任务基本任务:就是要对各种继电保护给出整定值。 整定计算方案:可按电力系统的电压等级或设备来编制、还可按继电保护的功能划分方案分别进行。例如:一个110KV电网的继电保护整定方案,可以分为纵差保护方案、相间距离保护方案、接地零序电流保护方案、重合闸方案、设备保护方案等等。 各种继电保护适应电力系统运行变化的能力都是有限的,随着电力系统运行情况的变化(建设发展、运行方式变化),当超出预定的适应范围时,就需要对全部或部分继电保护重新进行整定,以满足新的运行需要。 例如:例如:举例来说,零

2、序电流保护是一种原理简单、性能良好的接地保护装置,但当电网结构比较复杂(例如环状网路多、双回线路多、短线路多、有零序互感的线路多等等),运行方式变化又很大时,零序电流保护的灵敏度将变得很低,动作时间将很长,保护效果大为降低。此时,即使选取最佳整定方案也难以改善保护效果。又如:又如:距离保护装置较电流保护装置性能优异,适应运行方式变化的能力较强。但用于短线路(一般约为 510 km)或短路电流较小(二次值一般约为 810 A)的情况时,距离保护也难以使用,这时就需要重新进行继电保护的配置和选型,以满足电力系统对继电保护的要求。 当继电保护的配置和选型均难以满足电力系统的特殊需要时,必须考虑暂时改

3、变电力系统的需要或采取某些临时措施加以解决。 继电保护整定计算即有自身的整定问题,又有继电保护的配置与选型问题,还有电力系统的结构和运行问题。整定计算要综合、辩证、统一的运用。二、整定计算具体任务与步骤: 1、绘制电力系统接线图;基本任务基本任务按照继电保护的目的和要求,按照继电保护的目的和要求,进行故障计算,进行故障计算,选定系统中各个保护装置的定值。选定系统中各个保护装置的定值。2、绘制电力系统阻抗图;包括正序、负序、零序三个序网。正序阻抗图,如图所示。 3、建立电力系统设备参数表; 4、整定计算的步骤 11、按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式,选择短路类型、分支系数的计算条件; 2

4、、进行短路故障计算,录取结果; 3、按同一功能的保护进行整定计算(如按零序电流保护、距离保护等分别进行整定计算)。选取整定值并做出定值图,图 4、整定计算的步骤 24、对整定结果分析比较,以选出最佳方案;最后应归纳出存在的问题,并提出运行要求;应包括对运行方式的要求及继电保护运行改变的要求。5、画出定稿的定值4、整定计算的步骤、整定计算的步骤 3说明书内容:1)方案编制时间、电力系统概况; 2)电力系统运行方式选择原则及变化限度; 3)主要的、特殊的整定原则; 4)方案存在的问题及对策; 5)继电保护的运行规定,如保护的停、投, 改变定值、 改变使用要求以及对运行方式的限制要求等;6)方案的评

5、价及改进方向。6、编写整定方案说明书。 三、对继电保护装置的基本要求 可靠性是指被保护设备区内发生故障时,保护装置能可靠动作;系统正常运行或在区外故障时,保护应不动作。 选择性是指电力系统发生故障时,仅由故障的保护装置将故障设备切除。 灵敏性是指保护装置对其保护区内故障的反应能力。 速动性是指保护装置应快速切除故障。 四、系统运行方式的考虑要求:在选择保护方式及对其整定计算时,都必须考虑系统运行方式变化带来的影响,所选用的保护方式,应在各种系统运行方式下,都能满足选择性和灵敏性的要求。 运行方式最大运行方式最小运行方式正常运行方式最大运行方式:根据电力系统最大负荷的需要,电力系统中的发电设备都

6、投入运行以及选择的接地中性点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。对继电保护而言,是指短路时流过保护的短路电流最大的运行方式。最小运行方式:根据系统最小负荷,投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方式称为最小运行方式。对继电保护而言,是指短路时流过保护的短路电流最小的运行方式。正常运行方式:根据系统正常负荷的需要,投入与之相适应数量的发电机、变压器和线路的运行方式 。五、运行方式的选择原则五、运行方式的选择原则 继电保护整定计算用的运行方式,是在电力系统确定好运行方式的基础上,在不影响继电保护的保护效果的前提下,为提高继电保护对运行方式变化的适应能力而进一步选择的,特别是有

7、些问题主要由继电保护方面考虑决定的。 例如确定变压器中性点的接地方式。除了保证至少有一个接地点以防止产生过电压外,还要保证零序保护的灵敏度。防止产生过电压外,还要保证零序保护的灵敏度。 如如变压器中性点是否接地运行,变压器绝缘性能有否特殊规定。 整定计算用的运行方式选择合理与否,不仅影响继电保护的保护效果,也会影响继电保护配置和选型的正确性。 五、运行方式的选择原则五、运行方式的选择原则 确定运行方式的限度,就是确定最大和最小运行方式,它应以满足常见运行方式为基础,在不影响保护效果的前提下,适当加大变化范围。其一般原则如下:1)必须考虑检修与故障两种状态的重叠出现,但不考虑多种重叠。 2)不考

8、虑极少见的特殊方式。必要时,可采取特殊措施加以解决。 六、时间级差的选择六、时间级差的选择1 1 不同原理的保护装置,其固有动作时间是不同的: 电磁型保护固有动作时间为0.10.2S。 微机保护的固有动作时间为0.020.05S。各种保护整定配合的时间级差可按下表选择:六、时间级差的选择六、时间级差的选择2 2 时间级差应根据时间继电器的精度选择。选择时间级差时应注意的时间级差应根据时间继电器的精度选择。选择时间级差时应注意的一些问题:一些问题: 1)时间继电器的整定范围愈大,误差也愈大。随着保护整定时间的加长,时间级差应选择较大者。 2)当保护装置中的时间继电器(元件)精度较高时,可选择较小

9、的时间级差。 3)当相邻一级保护在故障情况下可能产生相继动作,可选择较小的时间级差。 4)保护装置的工作逻辑不论如何复杂,其整定时间均指整套保护从动作开始至发出跳闸脉冲的全部时间。 5)时间级差是指上一级某一级保护相对于下一级与其配合整定的保护段的整定时间而言。七、整定系数的分析与应用七、整定系数的分析与应用1 继电保护的整定值一般通过计算公式得出,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,计算公式中需要引入各种整定系数整定系数。 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、整定条件以及电力系统运行特性等因素来选择。 由于测量、计算、调试及继电器等

10、各种误差的影响,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。一、可靠系数(Krel)取值 七、整定系数的分析与应用七、整定系数的分析与应用2可靠系数的取值与各种因素有关,整定计算时参照下表选择: 七、整定系数的分析与应用七、整定系数的分析与应用3七、整定系数的分析与应用七、整定系数的分析与应用4注 1.表中可靠系数除距离III段按负荷阻抗整定时已包括返回系数外,其余均未计入其他任何系数(如返回系数、分支系数等),须在计算公式中另计。2.可靠系数按计算条件的准确程度有上下限。距离保护用的可靠系数小于1,与大于1的系数用法相反。1、按短路电流整定的无时限保护,考虑

11、到暂态的影响应选较大的系数。 2、按与相邻保护的整定值配合的保护,应选用较小的系数。 3、保护动作较快时,考虑到暂态的影响应选用较大的系数。 4、不同原理或不同类型的保护之间整定配合时,应选用较大的系数。 可靠系数的取值还同时应考虑以下情况: 七、整定系数的分析与应用七、整定系数的分析与应用5可靠系数取值 6、在短路计算中,当有零序互感时,困难以精确计算,应选用较大的系数。 7、整定计算中有附加误差因素时,应选用较大的系数,例如用曲线法进行整定配合将增大误差。5、运行中设备参数有变化或计算条件难以准确计算时,应选用较大的系数。例如变压器参数例如变压器参数, 一般不准确及考虑负荷电动机自起动时的

12、计算;一般不准确及考虑负荷电动机自起动时的计算; 七、整定系数的分析与应用七、整定系数的分析与应用6返回系数:按正常运行条件量值整定的保护,在受到故障量的作用起动时,当故障消失后保护不能返回到正常位置将发生误动作。因此,整定计算公式中引入返回系数。对于按故障量值和按自起动量值整定的保护,则可不考虑返回系数。二、返回系数(Kre)取值 按正常运行条件量整定的保护,在受到故障量的作用动作时,当故障消失后保护不能返回到正常位置将发生误动作。因此,整定计算公式中引入返回系数,返回系数用Kre表示。 返回系数的定义为Kre返回量动作量。于是可得,过量动作的继电器Krel,欠量动作的继电器Krel。 返回

13、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085;微机保护的返回系数较高,为085095。 二、返回系数(Kre)取值 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Ks表示。 三、灵敏系数(Ks)取值 灵敏系数在保证安全性的前提下,一般愈大愈好,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,其规定值见下表三、灵敏系数(Ks) 计算灵敏系数注意问题: 1、计算灵敏系数,一般规定以金属性短路作为计算条件。仅当特殊需要时,才考虑经过渡电阻短路进行。 、选取不利的短路类型。、保护动作时间较长时,应计及

14、短路电流的衰减。、对于两侧有电源的线路保护,应考虑保护相继动作对灵敏系数的影响。三、灵敏系数(Ks)取值 计算灵敏系数注意问题:三、灵敏系数(Ks)取值 、经,d11接线变压器后不对称短路,各相中短路电流分布将发生变化。接于不同相别、不同相数的保护,其灵敏系数也不相同。、在保护动作全过程中,灵敏系数均需满足规定要求。例如,发生故障时保护第一次动作跳闸,重合闸重合于故障上,例如,发生故障时保护第一次动作跳闸,重合闸重合于故障上,或手动试送断路器时又合于故障上,在单相重合闸过程中,非故或手动试送断路器时又合于故障上,在单相重合闸过程中,非故障相再故障(故障转换)等情况下都应满足规定的灵敏系数要。障

15、相再故障(故障转换)等情况下都应满足规定的灵敏系数要。 八、整定配合基本原则 (1)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 以保证选择性。同时要校验在最不利运行方式下的灵敏度。这是继电保护整定计算的总原则。(2) 在继电保护整定计算时,应按该保护在系统运行全过程中均能正确工作来设定整定计算的条件。 举例来说:对于相电流过流保护,其任务是切除短路故障,但它在电力系统运行中将会遇到各种运行状态(如短路、振荡、负荷自启动、重合闸等)除了在其保护范围内短路时应该动

16、作外,在其他任何情况下它都不应动作(特殊预定情况例外,如作为振荡解裂或重合闸前加速之用等)。因此,在进行相间过流保护整定计算时,就必须考虑并满足可能遇到的各种运行状态。 当保护装置已经具备有防止某种运行状态误动作的功能时,则整定计算就不要再考虑该运行状态下的整定条件。九、继电保护的整定计算方法按保护构成原理分为两种:九、继电保护的整定计算方法按保护构成原理分为两种: 差动为基本原理的保护差动为基本原理的保护:它在原理上具备了区分内、外部故障的能力,保护范围固定不变,而且在定值上与相邻保护没有配合关系,具有独立性,整定计算也比较简单 。 包括发电机、变压器、母线等差动保护,各种纵联方式的线路保护

17、,如高频和光纤纵联保护。阶段式保护阶段式保护:它们的整定值要求与相邻的上、下级之间有严格的配合关系,而它们的保护范围又随电力系统运行方式的变化而变化,所以阶段式保护的整定计算是比较复杂的,整定结果的可选性也是比较多的。十、保护的通用整定方法 1、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; 2、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,其灵敏度应满足要求,在满足要求之后即可确定选定的整定值。若不满足要求时,就需重新考虑整定条件和最小运行方式的选择是否恰当,再进一步考虑保护装置的配置和选型问题。10.1、各种差动保护的整定 这种保护

18、(包括差动保护及各种纵联保护,如导引线差动保护、这种保护(包括差动保护及各种纵联保护,如导引线差动保护、各种高频保护、微波保护和光纤保护等)的整定各种高频保护、微波保护和光纤保护等)的整定计算计算可以独立可以独立进行。主要是各种启动元件、方向元件的整定,只要满足电力系进行。主要是各种启动元件、方向元件的整定,只要满足电力系统运行方式变化的限度就可确定整定值。统运行方式变化的限度就可确定整定值。1、相邻上、下级保护之间的配合有三个要点:在时间上应配合;(即:上一级保护的整定动作时间应(即:上一级保护的整定动作时间应比与之相配合的下一级保护的整定时间大一个时间级差)比与之相配合的下一级保护的整定时

19、间大一个时间级差)在保护范围上配合;(即;对同一故障点而言,上一级(即;对同一故障点而言,上一级保护的灵敏系数应(低于?高于?)下一级保护的灵敏系数)保护的灵敏系数应(低于?高于?)下一级保护的灵敏系数)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。其方向性一般由保护的方向特性或方向元件来保证。对于电流保护,为了提高其保护的可靠性,对其中的某一段保对于电流保护,为了提高其保护的可靠性,对其中的某一段保护如果它的整定值已能与反方向相应保护段配合时,应该取消护如果它的整定值已能与反方向相应保护段配合时,应该取消方向元件对该段保护的控制。方向元件对该段保

20、护的控制。10.2、阶段式保护的整定 2、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)保护不伸出保护对象的全部范围整第一段(一般指无时限保护段)保护不伸出保护对象的全部范围整定;定;其余的各段均应按上、下级保护的对应段进行整定配合。其余的各段均应按上、下级保护的对应段进行整定配合。10.2、阶段式保护的整定 当这样整定的结果不能满足灵敏度的要求时,可不按对应段整当这样整定的结果不能满足灵敏度的要求时,可不按对应段整定配合,即上一级保护的定配合,即上一级保护的段与下一级保护的段与下一级保护的段配合,或与段配合,或与段配合。同理,其余各段保护亦按此方法进行,直至各段保护均段配合。

21、同理,其余各段保护亦按此方法进行,直至各段保护均能满足选择性和速动性为止。能满足选择性和速动性为止。10.2、阶段式保护的整定 3、一个保护与相邻的几个下一级保护整定配合或同时应满足几个条件进行整定时,均应分别进行整定取得几个整定值,然后在几个整定值中选取最严重者作为选定的整定值。 具体来说,对反映故障量增大而动作的保护,应选取其中的最具体来说,对反映故障量增大而动作的保护,应选取其中的最大值;对反映故障量减小而动作的保护,应选取其中的最小值。保大值;对反映故障量减小而动作的保护,应选取其中的最小值。保护的动作时间则总是选取各条件中最长的时间为整定值。护的动作时间则总是选取各条件中最长的时间为

22、整定值。4、多段式保护的整定,应改善提高主保护性能为主,兼顾后备性。当主保护段保护效果比较好时,可以尽量当主保护段保护效果比较好时,可以尽量提高后备保护的作用。提高后备保护的作用。10.2、阶段式保护的整定 (5)整个电网中阶段式保护的整定方法。)整个电网中阶段式保护的整定方法。 首先,对电网中所有线路的第一段保护进行整定计算,首先,对电网中所有线路的第一段保护进行整定计算,然后,再依次进行所有线路的第二段保护整定计算,直至然后,再依次进行所有线路的第二段保护整定计算,直至全网各段保护全部整定完毕。全网各段保护全部整定完毕。6、具有相同功能的保护之间进行配合整定。例如相间保护与相间保护配合;接

23、地保护与接地保护配合。例如相间保护与相间保护配合;接地保护与接地保护配合。 10.2、阶段式保护的整定 7、判定电流保护是否使用方向元件的方法。1)在一条线路的两侧,取具有相同整定时间的保护段,比较其动)在一条线路的两侧,取具有相同整定时间的保护段,比较其动作电流。对于动作电流小者,应使用方向元件,动作电流大者,作电流。对于动作电流小者,应使用方向元件,动作电流大者,不使用方向元件;不使用方向元件; 2)一条线路所在母线两侧的保护,若没有相同的整定时间段时,)一条线路所在母线两侧的保护,若没有相同的整定时间段时,则改为与线路对侧中比本侧低一个时间级差(没有低一个时间则改为与线路对侧中比本侧低一

24、个时间级差(没有低一个时间级差的可选取低两个时间级差的,余类推)的保护段相比,两级差的可选取低两个时间级差的,余类推)的保护段相比,两者中动作电流小者使用方向元件,动作电流大者可不用方向元者中动作电流小者使用方向元件,动作电流大者可不用方向元件。件。十一、保护整定 1、单相接地 小电流接地系统(35KV及以下)输电线路一般采用三段式电流保护反应相间短路故障;由于小电流接地系统没有接地点,故单相接地短路仅视为异常运行状态,单相接地时没有短路电流,但三相电压会变化,正常的两相电压升高,接地相电压降低,此时仍可坚持运行2小时 。单相接地时的运行特征是:全系统都出现零序电压,且零序电压全系统均相等。

25、非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成,零序电流超前零序电压90。 故障线路的零序电流由全系统非故障元件、线路对地电容形成,零序电流滞后零序电压90。显然,当母线上出线愈多时,故障线路流过的零序电流愈大。 故障相电压(金属性故障)为零,非故障相电压升高为正常运行时的相间电压。故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小方向和大小不相同。2、三段式电流保护 (1)影响短路电流大小的因素 A、故障类型:三相短路和两相短路 B、运行方式:大方式和小方式 C、故障位置:靠近电源侧和远离电源侧(2)短路电流计算n最大短路电流kskZZEIminn最小短路电流kskZZEImax23kskZZEkIn短路电

26、流计算公式最大短路电流曲线最小短路电流曲线kskLZZEI1minkskLZZEI1max23minssZZ maxssZZ maxBAImaxCBImaxDCI负荷电流曲线kIL(3)电流速断保护最小短路电流曲线最大短路电流曲线1ABCmax.I1 .BksetIImax.BkImax.II1 .BkrelsetIKI3 . 12 . 1IrelKI1 .setImaxLminLkILminL)23(1%100max.I1 .minssetABABZIEZLL保护范围的校验1ABCkImin1max.min.I1 .23LzZEIIsLksetI1 .setI%15要求max.BkI最小短路

27、电流曲线最大短路电流曲线L 对于短线路、运行方式变化较大时,若段保护范围小于线路的15%,可不考虑段保护,仅用段+段保护分别作为主保护和后备保护使用。 (3)、限时)、限时电流速断保护电流速断保护1 1、基本概念、基本概念 指快速切除本线路上瞬时速断保护范围之外故障的保护; 是电流保护的主保护,同时可以作为速断保护的后备保护。 是三段式电流保护的第段。2 2、基本要求、基本要求 在任何情况能够保护线路的全长,并具有足够的灵敏度。 在下一级线路发生故障时候,首先保证由下一级线路切除故障。整定计算整定计算Iset.1IIset.2IIIset.1IkIl定值时限定值时限k1tttI2II1t通常取

28、为通常取为0.30.3s s应比下一条线路速断保护的动作时限高出一个时间阶应比下一条线路速断保护的动作时限高出一个时间阶梯梯t tABCQF1QF2QF3灵敏度校验灵敏度校验灵敏度校验时计算条件:灵敏度校验时计算条件:ABCQF 1QF2QF 3K(2)线路末端、线路末端、两相短路、两相短路、小方式、小方式、maxsZ金属性短路金属性短路IIset.1minBksenIIK.要求 Ksen1.5(线路小于(线路小于20km)若灵敏度不能满足要求,则电流II段按灵敏度计算,时限为kIlIset.2IIIset.2IIIset.1ItttII2II1(4)过电流)过电流保护保护1、基本概念 指按躲过最大负荷电流来整定的保护; 是三段

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