三段式电流保护的整定及计算

1、第1章输电线路保护配置与整定计算重点：掌握110KV及以下电压等级输电线路保护配置方法与整定计算原那么。难点：保护的整定计算能力培养要求：根本能对110KV及以下电压等级线路的保护进行整定计算。学时：4学时主保护：反映整个保护元件上的故障并能以最短的延时有选择地切除故障的保护称 为主保护。后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。辅助保护：为补充主保护或后备保护的缺乏而增设的简单保护。一、线路上的故障类型及特征：相间短路三相相间短路、二相相间短路接地短路单相接地短路、二相接地短路、三相接地短路其中，三相相间短路故障产生的危害最严重； 单相接地短路最常见。相间短路的最 根本特征是

2、：故障相流动短路电流，故障相之间的电压为零，保护安装处母线电压 降低；接地短路的特征：1、中性点不直接接地系统特点是： 全系统都出现零序电压，且零序电压全系统均相等。 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不相同。屮0因此中性点不直接接地系统中，线路单相故障可以反响零序电压的出现构成 零序电压保护；可以反

3、响零序电流的大小构成零序电流保护；可以反响零序功率的方向构成零序功率方向保护。2、中性点直接接地系统接地时零序分量的特点： 故障点的零序电压最高，离故障点越远处的零序电压越低，中性点接地变压器处 零序电压为零。 零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。 在电力系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地的变压器数目不变，贝U零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统 运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。 对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率方向实 际上都是由线路流向母线的

4、。二、保护的配置小电流接地系统35KV及以下输电线路一般采用三段式电流保护反响相间短路 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， 一 般利用母线上的绝缘监察装置发信号，由运行人员“分区停电寻找接地设备。对 于变电站来讲，母线上出线回路数较多，也涉及供电的连续性问题，故一般采用零 序电流或零序方向保护反响接地故障。对于短线路、运行方式变化较大时，可不考虑I段保护，仅用U段+川段保护分别 作为主保护和后备保护使用。110KV输电线路一般采用三段式相间距离保护作为相间短路故障的保护方式， 采用 阶段式零序电流保护作为接地短路的保护方式。 对极个别非常短的线路，如有必要

5、 也可以考虑采用纵差保护作为主保护。1、在双侧电源的输电线路上，当反方向短路时，如果保护可能失去选择性的话， 就应该增设方向元件，构成方向电流保护。2、变压器一一线路组接线时，将线路视为变压器绕组的引出线，不再单独设置保 护。3、保护的配置没有定那么，只要能反响对象上可能出现的所有故障且满足保护的四 个根本要求的方案都可以，最经济的方案就是最好的。无论那种保护，其灵敏度都 应满足规程要求，否那么应改换其它保护方式。三、三段式电流保护的整定计算1、瞬时电流速断保护m宁整定计算原那么：躲开本条线路末端最大短路电流整定计算公式：式中：act 继电器动作电流Kc保护的接线系数kBmax最大运行方式下，

6、保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短 路电流。Klrel 可靠系数，一般取1.21.3。1op1保护动作电流的一次侧数值。nTA保护安装处电流互感器的变比。灵敏系数校验：2 f 式中:X1线路的单位阻抗,0.4 Q/KM;Xsma系统最大短路阻抗。要求最小保护范围不得低于15%- 20激路全长，才允许使用 2、限时电流速断保护整定计算原那么:不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。 所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动 作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故:式中:KH rel 限时速断保护可靠系数，一般取

7、1.11.2 ； t时限级差，一般取0.5S;灵敏度校验:保护区末立碾小两相相间短路电流计算值 保护装置的动作值、定时限过电流保护 定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备 以及相邻线路或元件的远后备1 Jrua动作电流按躲过最大负荷 电流整定。式中：KE rel 可靠系数，一般 取 1.15 1.25 ;Krel电流继电器返回系数，一般取0.850.95 ;Kss电动机自起动系数，一般取 1.53.0灵敏度分别按近后备和远后备进行计算kmi n保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最小运行方式下,求：作近后备使用时,Ksen?1.3 1.5作远后备使用时，K

8、se n?1.2注意：作近后备使用时，灵敏系数校验点取本条线路最末端；作远后备使用时，灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端； 4、三段式电流保护整定计算实例 如以下图单侧电源放射状网络，AB和 BC均设有三段式电流保护。：1线路 AB长20km线路BC长30km线路电抗每公里0.4欧姆；2变电所B C中变压器 连接组别为丫，d11，且在变压器上装设差动保护；3线路AB的最大传输功率为9.5MW/功率因数0.9，自起动系数取1.3 ； 4T1变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为 28欧;5系统最大电抗7.9欧，系统最小电抗4.5欧。试对AB线路的保护进行整定计算并校验其灵敏度。解:1短路电流

9、计算注意：短路电流计算值要注意归算至保护安装处电压等级，否那么会出现错误；双侧甚至多侧电源网络中，应取流经保护的短路电流值；在有限系统中，短路电流数值 会随时间衰减，整定计算及灵敏度校验时，精确计算应取相应时间处的短路电流数 值。B母线短路三相、两相最大和最小短路电流为：=1590 A66(保护1限时电流速断保护按躲过变压器低压侧母线短路电流整定:= 520(4)5(5.42004 + 28)37公 pi =1.3x520= 680(j4)与相邻线路瞬时电流速断保护配合=1.15 X 1.25 X 840=1210A选上述计算较大值为动作电流计算值，动作时间0.5S灵敏系数校验：H60可见，如

10、与相邻线路配合，将不满足要求，改为与变压器配合 保护1定限时过电流保护按躲过AB线路最大负荷电流整定:x0.54x124x0.9=501.8A动作时限按阶梯原那么推。此处假定BC段保护最大时限为1.5S, T1上保护动作最大时限为0.5S，那么该保护的动作时限为1.5+0.5=2.0S。灵敏度校验：近后备时：7(2)远后备时:注意：不能作T1的远后备。蕴"4乙+代N四、距离保护的整定计算,三段式距离保护整定计算原那么与三段式电流保护1、相间距离I段保护的整定務I段动作阻抗为:乙油=疋加鉱0.8 0.85 o假设被保护对象为线路变压器组，那么动作阻抗为:,那么保护区为被保护线路全长的8

11、0%85%、相间距离U段保护的整定第I段或与相邻元件速动保护配合。与相邻线路第I段配合Kbmin最小分支系数。KH rel 可靠系数，一般取0.8。保护安装处至故障点有电源注入，保护测量阻抗将增大亞如【d屈卩1B、汲出分支保护安装处至故障点有负荷引出，保护测量阻抗将减小。N 浪 P引出负荷线路全长阻抗 被影响线路全长阻抗 被影响线路距离I段保护整定阻抗1的数值。C、助增分支、汲出分支同时存在时 总分支系数为助增系数与汲出系数相乘。例题：分支系数计算，线路正序阻抗0.45 Q/KM，平行线路70km MN线路为40km,距离I段保护可靠系数取0.85。M侧电源最大阻抗ZsM.max=2Q、最小等

12、值阻抗为ZsM.min=20Q ;N侧电源最大ZsN.max=25Q、最小等值阻抗分别为 ZsN.min=15Q,试求MN线路M侧距离保护的最大、最小分支系数。解：1求最大分支系数最大助增系数：萨 _ 爲十2血+2曲1欣 _ 25土4°乂 64+15 _ £ 与q最大汲出系数: 最大汲出系数为 总的最大分支系数为:2求最小分支系数最小助增系数:20+40x0.45 + 25= 2.52=2.52最小汲出系数:140x0.45区刚+ £師140x0.45总分支系数:-2.52X0.575 =1.35与相邻元件的速动保护配合灵敏度校验:Zu&-XJ求： 1.3 1.5假设灵敏系数不满足要求，可与相邻U段配合，动作阻抗为、相间距离川段保护的整定整定计算原那么：按躲过最小负荷阻抗整定按躲过最小负荷阻抗整定Z皿 _*随.回.1y St irr氏同瓦旳氏¥1.21.3 ;全阻抗继电器返回系数取 1.151.25。假设测量元件采用方向阻抗继电器:2 加='iNminJS，1K爲C0s(/ffl - %)W Im方向阻抗继电器灵敏角W Id负荷阻抗角 灵敏度校验7 nr