10KV配电线路继电保护整定计算方案

1、. . . . 35KV塘兴变电站10KV生活临建区线开关继电保护定值整定计算 亮审定：2013年04月28日10KV生活临建区线开关继电保护定值整定计算1. 整定计算说明1.1项目概述本方案是为保证核电35KV塘兴变电站10KV生活临建区线安全、连续、可靠供电要求而设的具体专业措施，10KV生活临建区线为双电源1019开关和1026开关供电，所带负荷为7台箱变，其中1019开关取自10KV I段母线，1026开关取自10KV II段母线。正常运行时电源一用一备，箱变一次系统采用手拉手接线方式，电缆连接，箱变之间可通过箱变间联络开关灵活切换，最高带7台箱变，最低带1台箱变，现1019和1026

2、开关保护装置型号均为WXH-822A微机保护，电流互感器为三相完全星形接线方式。箱变进线与联络开关为真空负荷开关，无保护功能，仅作为正常倒闸操作使用，变压器高压侧采用非限流型熔芯保护，低压侧为空气开关，带速断、过流与漏电保护。1.2参考文献1）电力系统继电保护与安全自动装置整定计算2）电力系统继电保护实用技术问答3）电力系统分析4）电力网与电力系统5）电力工程电力设计手册6）许继微机保护测控装置说明书2.线路与系统设备相关参数2.1回路接线图2.2系统设备参数表2.2.1开关参数表10KV开关参数表开关名称101910261013/1023/10531043/10731063/1033安装地点

3、变电站变电站1#/2#/5#箱变高压室4#/7#箱变高压室3#/6#箱变高压室开关型号CV1-12CV1-12XGN15-12XGN15-12XGN15-12开关类型真空断路器真空断路器真空负荷开关真空负荷开关真空负荷开关保护类型微机综保微机综保熔断器熔断器熔断器额度电流A1250125012580100额度电压KV1212121212短路开断电流KA252531.531.531.5短路持续时间S44444出厂日期2009年4月2009年4月出厂编号制造厂家常熟开关常熟开关电器电器电器备注1011/1012/1021/1022/1031/1032/1051/1052/1041/1042/107

4、1/1072/1061/1062开关无保护，仅具有控制和隔离作用0.38KV开关参数表开关名称0401/0402/04050404/04070406/0403安装地点1#/2#/5#箱变低压室4#/7#箱变低压室6#/3#箱变低压室开关型号MT20H1MT20H1MT20H1保护类型数字智能数字智能数字智能额度电流A200012502000额度电压KV111短路开断电流KA656565短路持续时间S111出厂日期出厂编号制造厂家施耐德施耐德施耐德备注控制单元0401/0402/04050404/04070406/0403型号Micrologic 2.0EMicrologic 2.0EMicro

5、logic 2.0E保护类型完全选择型完全选择型完全选择型瞬时动作倍数In886瞬时动作时间S000短延时动作倍数In2.52.52短延时动作时间S0.30.30.3长延时动作倍数In110.9长延时动作时间S111接地动作倍数640A640A640A接地动作时间S0.20.20.2备注低压开关的整定原则是低压侧短路时其穿越电流不会引起高压侧动作，计算方法略2.2.2变压器参数表变压器参数表变压器名称主变箱变编号1#2#3#4#5#6#7#变压器型号SCB-1250/10SCB-1250/10SCB-1000/10SCB-800/10SCB-1250/10SCB-1000/10SCB-800/

6、10额度电流（A）72.272.257.746.272.257.746.2额度电压(KV)10KV接线组别Dyn11调压方式无励磁调压空载损耗KW)1.882.1131.7691.4722.1471.7941.483负载损耗(KW)1.0110.358.3697.1510.278.4367.187空载电流(%)0.190.230.220.230.270.240.23短路阻抗(%)5.825.95.795.85.945.785.91出厂日期2010.12.152010.1.82011.11.152011.11.42011.8.22011.8.92011.8.16出厂编号2110809021012

7、00600211101242111101922110800532111080090211080117制造厂家威特电气集团公司计算采用值基准容量SjMVA100基准电压Uj2KV10.5基准电压Uj3KV0.4基准电流Ij2KA5.5基准电流Ij3KA144.34电抗有名值4.6564.725.797.255.945.787.39电抗标幺值4.6564.724.6324.254.7525.787.388备注2.2.3电缆电缆参数表电缆参数表电缆名称1#进线2#进线3#进线4#进线5#进线6#进线7#进线3#4#联络电缆路径1019-1#1026-2#7#-3#5#-4#6#-5#1#-6#2#-

8、7#4#3#电缆型号YJV22电缆长度（米）545560163265131135205130额度电压（KV）10电缆相数3*240出厂日期出厂编号制造厂家计算采用值基准容量SjMVA100基准电压Uj1KV10.5每公里电抗0.08电抗标幺值0.040.0410.0120.020.010.01.0.0150.01备注1019-1026电缆总长度2.134KM，带7台箱变时运行电流有效距离为2.134-0.545=1.589KM2.2.4电流互感器参数表主设备名称线路线路线路线路型号LZZBJ9-10A5GLZZBJ9-10A5GTY-LJK120TY-LJK120安装地点1019开关1026开

9、关1019开关1026开关额定电压12121212变流比200/5200/5100/5100/5保护类型相间相间接地接地接线方式三相完全星形三相完全星形三相穿心式三相穿心式准确度等级10P25/0.5/0.2S10P25/0.5/0.2S10P/510P/5额定容量15VA15VA10VA10VA出厂日期2009年4月2009年4月2010年1月2010年1月出厂编号A03415/B03452/C03414A06485/B03425/C0344221332135制造厂家第二互感器厂第二互感器厂华星恒业华星恒业备注2.2.5系统电抗参数表系统电抗参数表(有名值)南石站35KV母线昌城站35KV母

10、线南塘线35KV线路昌塘线35KV线路塘兴站1#主变塘兴站2#主变塘兴站10KV母线最大运行方式2.948.6425.8431.54最小运行方式8.2511.2531.1534.15计算电抗13.711.769.29.2南塘线供电昌塘线供电等值电抗连结方式Y/D-11Y/D-11备注南塘线距离32.6KM，昌塘线距离28KM，其中南石站母线和昌城站35KV母线电抗由昌江供电局提供系统电抗参数表(标幺值)最大运行方式0.2150.63110.860.7490.7451.962.239最小运行方式0.60.8222.3452.429基准容量100基准电压Uj13737基准电压Uj210.510.5

11、基准电流Ij11.561.56基准电流Ij25.55.5基准电抗13.6913.691.11.1备注系统电抗计算见10KV母线系统电抗计算表3.计算电路图4.回路阻抗计算解：确定基准值 Sj=100MVA，Uj1=10.5KV, Uj2=0.4KV。则Ij1= Sj /3 Uj1=100/3*10.5=5.5KAIj2= Sj /3 Uj2=100/3*0.4=144.34KA1) 电力系统电抗标幺值1. 由35KV昌塘线供电最大运行方式X1=1.96 最小运行方式X1=2.3452由35KV南塘线供电 最大运行方式X10=2.239最小运行方式X10=2.4292) 电缆电抗标幺值X2=X0

12、L Sj/U p 2=0.08*0.545*100/10.52=0.040X3=X0L Sj/U p 2=0.08*0.135*100/10.52=0.010X4=X0L Sj/U p 2=0.08*0.131*100/10.52=0.010X5=X0L Sj/U p 2=0.08*0.265*100/10.52=0.020X6=X0L Sj/U p 2=0.08*0.130*100/10.52=0.010X7=X0L Sj/U p 2=0.08*0.163*100/10.52=0.012X8=X0L Sj/U p 2=0.08*0.205*100/10.52=0.015X9=X0L Sj/U

13、 p 2=0.08*0.560*100/10.52=0.0413) 变压器电抗标幺值X11=Uk% Sj/100SNt=5.82*100*103/100*1250=4.656X12=Uk% Sj/100SNt=5.9*100*103/100*1250=4.720X13=Uk% Sj/100SNt=5.79*100*103/100*1000=5.79X14=Uk% Sj/100SNt=5.8*100*103/100*800=7.25X15=Uk% Sj/100SNt=5.94*100*103/100*1250=4.752X16=Uk% Sj/100SNt=5.78*100*103/100*100

14、0=5.78X17=Uk% Sj/100SNt=5.91*100*103/100*800=7.3885.等值电路图6短路电流计算6.1 1019带全部负荷1）最大运行方式K1点三相短路电流I(3)k1.max= Ij1/XK1= Ij1/X1+X2=5.5/0.04+1.96=2.75KAK2点三相短路电流I(3)k2.max= Ij1/XK2= Ij1/X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8=5.5/2.077=2.70KAK3点三相短路电流I(3)k3.max= Ij2/XK3= Ij2/X1+X2+X11=144.34/6.656=21.69KAK4点最大短路电流I(3)k4.m

15、ax= Ij2/XK4= Ij2/X1+X2+X3+X16=144.34/7.79=18.53KAK5点最大短路电流I(3)k5.max= Ij2/XK5= Ij2/X1+X2+X3+X4+X15=144.34/6.772=21.31KAK6点最大短路电流I(3)k6.max= Ij2/XK6= Ij2/ X1+X2+X3+X4+X5+X14=144.34/9.29=15.54KAK7点三相短路电流I(3)k7.max= Ij2/XK7= Ij2/X1+X2+X3+X4+X5+X6+X13=144.34/7.84=18.41KAK8点最大短路电流I(3)k8.max= Ij2/XK8= Ij2

16、/ X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X17=144.34/9.45=15.27KAK9点最大短路电流I(3)k9.max= Ij2/XK9= Ij2/ X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X12=144.34/6.797=21.24KA2）最小运行方式K1点两相短路电流I(2)k1.max=0.866 Ij1/XK1=0.866 Ij1/X1+X2=0.866*5.5/0.04+2.345=2KAK2点两相短路电流I(2)k2.max=0.866Ij1/XK2=0.866Ij1/ X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8=0.866*5.5/2.421=1.97KA

17、K3点两相短路电流I(2)k3.max= 0.866Ij2/XK3=0.866Ij2/X1+X2+X11 =0.866*144.34/7.041=17.75KAK4点两相短路电流I(2)k4.max= 0.866Ij2/XK4=0.866Ij2/X1+X2+X3+X6 =0.866*144.34/8.175=15.3KAK5点两相短路电流I(2)k5.max= 0.866Ij2/XK5=0.866Ij2/X1+X2+X3+X4+X15=0.866*144.34/7.157=17.47KAK6点两相短路电流I(2)k6.max= 0.866Ij2/XK6=0.866Ij2/X1+X2+X3+X4

18、+X5+X14=0.866*144.34/9.675=12.92KAK7点两相短路电流I(2)k7.max= 0.866Ij2/XK7=0.866Ij2/X1+X2+X3+X4+X5+X6+X13=0.866*144.34/8.225=15.2KAK8点两相短路电流I(2)k8.max= 0.866Ij2/XK8=0.866Ij2/X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X17=0.866*144.34/9.835=12.71KAK9点两相短路电流I(2)k9.max=0.866Ij2/XK9=0.866Ij2/X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X12=0.866*144.34

19、/7.176=17.42KA3）最大母线剩余电压K2点母线剩余电压U max =UUj1=I*X*10.5=2.70/5.5(2.077-1.96)10.5=0.60KV6.2 1026带全部负荷1）最大运行方式K2点三相短路电流I(3)k2.max= Ij1/XK2= Ij1/X10+X9=5.5/0.041+2.239=2.41KAK1点三相短路电流I(3)k1.max= Ij1/XK1= Ij1/X10+X9+X3+X4+X5+X6+X7+X8=5.5/2.357=2.33KAK9点三相短路电流I(3)k9.max= Ij2/XK9= Ij2/X10+X9+X12=144.34/7=20

20、.62KAK8点最大短路电流I(3)k8.max= Ij2/XK8= Ij2/X10+X9+X8+X17=144.34/9.683=14.91KAK7点最大短路电流I(3)k7.max= Ij2/XK7= Ij2/X10+X9+X8+X7+X13=144.34/8.097=17.83KAK6点最大短路电流I(3)k6.max= Ij2/XK6= Ij2/ X10+X9+X8+X7+X6+X14=144.34/9.567=15.09KAK5点三相短路电流I(3)k7.max= Ij2/XK5= Ij2/ X10+X9+X8+X7+X6+X5+X15=144.34/7.089=20.36KAK4点

21、最大短路电流I(3)k4.max= Ij2/XK4= Ij2/ X10+X9+X8+X7+X6+X5+X4+X16=144.34/8.127=17.76KAK3点最大短路电流I(3)k3.max= Ij2/XK3= Ij2/ X10+X9+X8+X7+X6+X5+X4+X3+X11=144.34/7.013=20.58KA2）最小运行方式K2点两相短路电流I(2)k2.max=0.866 Ij1/XK2=0.866 Ij1/X10+X9=0.866*5.5/0.041+2.429=1.93KAK1点两相短路电流I(2)k2.max=0.866Ij1/XK2=0.866Ij1/ X10+X9+X

22、3+X4+X5+X6+X7+X8=0.866*5.5/2.547=1.87KAK9点两相短路电流I(2)k9.max= 0.866Ij2/XK9=0.866Ij2/X10+X9+X12 =0.866*144.34/7.19=17.39KAK8点两相短路电流I(2)k8.max= 0.866Ij2/XK8=0.866Ij2/ X10+X9+X8+X17 =0.866*144.34/9.873=12.66KAK7点两相短路电流I(2)k7.max= 0.866Ij2/XK7=0.866Ij2/ X10+X9+X8+X7+X13=0.866*144.34/8.287=15.08KAK6点两相短路电流

23、I(2)k6.max= 0.866Ij2/XK6=0.866Ij2/ X10+X9+X8+X7+X6+X14=0.866*144.34/9.757=12.81KAK5点两相短路电流I(2)k5.max= 0.866Ij2/XK5=0.866Ij2/ X10+X9+X8+X7+X6+X5+X15=0.866*144.34/7.279=17.17KAK4点两相短路电流I(2)k4.max= 0.866Ij2/XK4=0.866Ij2/ X10+X9+X8+X7+X6+X5+X4+X16=0.866*144.34/8.317=15.03KAK3点两相短路电流I(2)k3.max=0.866Ij2/X

24、K3=0.866Ij2/ X10+X9+X8+X7+X6+X5+X4+X3+X11=0.866*144.34/7.203=17.35KA3）最大母线剩余电压K1点母线剩余电压U max =UUj1=I*X*10.5=2.33/5.5(2.357-2.239)10.5=0.52KV7、短路电流计算表1019开关短路电流计算表短路编号位置名称系统电压KV最大运行方式最小运行方式母线残压KV冲击电流KA短路容量MVA备注电抗 标幺值电流KA电抗 标幺值电流KAK1线路首端1022.752.3852K2线路末端102.0772.702.4211.970.60K31#箱变0.46.65621.697.0

25、4117.75K46#箱变0.47.7918.538.17515.30K55#箱变0.46.77221.317.15717.47K64#箱变0.49.2915.549.67512.92K73#箱变0.47.8418.418.22515.20K87#箱变0.49.4515.279.83512.71K92#箱变0.46.79721.247.17617.421026开关短路电流计算表短路编号位置名称系统电压KV最大运行方式最小运行方式母线残压KV冲击电流KA短路容量MVA备注电抗电流KA电抗电流KAK1线路首端102.3572.332.5471.870.52K2线路末端102.282.412.471

26、.93K31#箱变0.47.01320.587.20317.35K46#箱变0.48.12717.768.31715.03K55#箱变0.47.08920.367.27917.17K64#箱变0.49.56715.099.75712.81K73#箱变0.48.09717.838.28715.08K87#箱变0.49.68314.919.87312.66K92#箱变0.47.020.627.1917.398、整定选择和计算一般10KV配电线路的保护由电流速断和定时限过流组成相间保护，由零序电流构成接地保护，过负荷发信告警来提高警戒门槛。特殊线路结构不能满足要求时，可增加过流II段、电压闭锁、带方

27、向等其他保护。由于10KV线路作为线路的最末级，偏向于灵敏度，且箱变高压侧仅靠熔芯保护，故线路保护需要增大保护围，最大限度的选择性跳闸，然后靠线路重合闸纠正。对于线路故障，靠线路加速保护加速动作。1）电流速断保护电流速断保护在不同的线路上有不同的整定原则，本线路变压器为T型连接，且变压器高压侧带熔芯保护，装置具备重合闸功能，因此电流速断按躲过变压器低压侧最大短路电流整定。从短路电流计算表中可以看出，K3点短路电流最大21.69KA,故1、电流速断二次电流定值Idz1.j=Kk*Kjx*I d.max/nLh=1.2*1*21.69/25/40*1000=26.028A，取值26AKk可靠系数I

28、 d.max最大短路电流Kjx互感器接线系数nLh互感器变比倍数2、电流速断一次电流定值Idz1= Idz1.j* nLh=26*40=1040A3、灵敏系数按最小运行方式下线路末端两相短路电流来校验： Klm= I(2)k2.max/ Idz=1970/1040=1.891.5，满足要求。4、时限整定最大电流出现在K3点，其保护围为部分线路，且灵敏度符合要求，故其时限为t1=0S5、动作要求保护调整，动作于1019开关。2）过电流保护过电流保护按躲过最大负荷电流整定，依据7台变压器额定电流计算是424.4A，而线路互感器额定电流是200A，故最大负荷电流仅能按200A计算，故1、过电流二次电

29、流定值Idz2.j=Kk*Kjx*I gh/nLh*/Kh=1.2*1*200/40*/0.9=6.67A2、过电流一次电流定值Idz2 = Idz2.j* nLh=6.67*40=266.8AKk可靠系数Kjx互感器接线系数I gh最大负荷电流电流Kh继电器返回系数3、灵敏系数按最小运行方式下线路末端两相短路电流来校验在线路末端发生短路时，灵敏系数为Klm= I(2)k2.max/ Idz=1930/266.8=7.231.5，满足要求。4、时限整定其保护围为线路全长，并延伸至变压器，故需要与速断保护时限相配合，故其时限t2=t1+t=0+0.5=0.5S5、动作要求保护调整，动作于1019

30、开关。3）过负荷保护由于过电流保护按躲过最大负荷电流整定，而最大负荷电流为互感器一次最大电流，故过负荷保护按躲过互感器最大电流的负荷系数电流整定1、过负荷二次电流定值Idz3.j= Kh *I gh/nLh =0.9*200/40=4.5AKh安全系数2、过负荷二次电流定值Idz3= Idz3.j *nLh =4.5*40=180A3、时限整定考虑到大容量负载的启动与小的暂载率设备的短时负荷变化，一般不大于60S,且其电流未达到短路电流，故其时限可以放大，无需和速断、过电流时限配合，定值可定为t3=120S。4、动作要求：发信报警4）零序接地保护10KV电源变采用D/Y-11接线方式，是中性点

31、不接地系统，正常运行时三相负载平衡，回路零序分量相量和等于0，线路接地时对地只有容性接地电流，三相线电压保持不变，容性接地电流为正常运行时对地容性电流的3倍，故零序保护按接地最大零序电流整定。1、零序电流一次电流定值 Idz0.j=Kk*3UxCo /nLh=1.5*3*6*314*0.31*0.001*1.589/20=4.2A电缆线路实际运行时非金属性接地将比金属性接地电流偏小，因此上述零序电流还需乘以一个安全系数，即Idz0.j=Kh* Idz0.j=0.8*4.2=3.36A Kk可靠系数Ux线路相电压 KV角频率Co 线路每千米对地电容值pF（查电缆手册185mm2=0.29,240

32、mm2=0.31）nLh互感器变比Kh安全系数2、灵敏系数按线路接地故障时，流经保护装置的最小电容电流来校验Klm=3Ux（CoCo）/ Idz0= CoCo/ Kk Co=2.41/0.74=3.261.25，满足要求。Co10KV各出线对地电容值总和pF3、时限整定由于线路为中性点不接地系统，单相接地电流远小于中性点直接接地单相接地电流，按供用电规程规定可以运行2个小时，同时为防止瞬时故障的干扰，故时限无需瞬时动作，取值to=1S4、动作要求：发信报警5）方向保护1019和1026线路两侧电源供电，分列运行无闭环，故障时电流统一指向单个电源，无需方向保护。6）低电压闭锁保护在线路保护中低电

33、压保护一般用于电流速断保护保护区过小，影响与其他保护的配合时使用，因此低电压保护功能要求在故障时可靠动作，非故障时可靠闭锁。正常工作时影响电压的最大因素是7台箱变断电后重合时变压器自启动电压瞬间的电压降，由于上级电源容量为10000KVA，相对于箱变来说容量较大，其电压降常规不小于额定电压的70%，（计算过程略）而在故障时要求母线剩余电压不小于额定电压的60%，两者取大，即Uj=Kf* gh/nUh =0.7*10/0.1=70V。由于1019线速断保护灵敏度满足要求，其保护功能可根据现场实际运行状态选择投入或退出。7）重合闸1、重合方式生活临建区线路由1019和1026开关两侧电源供电，但运

34、行时一用一备或各带部分负荷，不存在闭环运行情况，因此选择重合闸启动方式为保护启动，重合方式为检无压。同时由于线路为电缆，一旦电缆出现故障，多为永久性故障，因此选择重合闸类型为一次重合闸。2、时限整定重合闸方式按保护启动方式，故重合闸时间等于Tch= tt+txyl+ty-th=0.5+0.1+0.15-0.05=0.7STt过电流保护时间,Txyl故障消弧和去游离时间,Ty裕度时间,th开关合闸时间同时由于单侧电源还需考虑开关与操作机构复归与再次准备时间需加上一个可靠系数，tch=kk*Tch=2*0.7=1.4Skk可靠系数8）加速保护加速保护主要为配合重合闸而设，在重合永久性故障线路时，加

35、速开关动作，已便于最大限度的保护设备受到长时间的破坏。加速保护分为前加速和后加速两种方式，前加速主要是在发生故障时直接跳开电源后重合，根据故障消失与否，由该被保护对象的带时限主保护来判断动作与否。后加速主要是在发生故障时跳开电源后重合后，根据故障消失与否，由该被保护对象的无时限主保护来判断动作与否，其中根据故障消失与否指重合后电流是否达到保护动作启动值。由于本线路所带10KV变压器高压侧为负荷熔断器组开关，不带选择性保护，因此线路选择采用后加速重合闸方式。1、后加速电流定值后加速动作反应线路永久性故障存在，为提高动作灵敏性，因此后加速电流整定值为最小短路电流，等于过电流定值，即后加速二次电流是：Ijs= Idz2.j=6.67A2、后加速时间定值线路带载7台箱变，由于箱变低压侧不带失压跳闸，重合闸后自启动系数较大，同时考虑变压器的励磁涌流，因此现后加速电流定值躲不过重合后的瞬时电流，因此时间不能为0，取值tjs= 0.2S。9）保护围与时限配合9.定值清单10KV1019/1026线路保护整定清单序号定值名称量值序号定值名称量值保护投退控制字（TTKZ)保护功能投退控1制字（