-4 线路继电保护配置及整定计算课件

1、 专题四线路继电保护配置及整定计算主要内容第一章 线路保护的配置第二章 继电保护整定计算概述第三章 线路电流、电压保护的整定计算线路的分类在电力系统中，线路包括高压、超高压及特高压的输电线路和中低压的配电线路，从继电保护的角度出发，主要分为以下三类： 1. 666kV的中低压配电线路； 2. 110kV的输配电线路； 3. 220kV及以上电压等级的高压输电线路。第一章 线路保护的配置配电线路的继电保护这三种类型线路的继电保护在原理上和构成上有很大的差异：1. 666kV的中低压配电线路一般为单电源、辐射状的小电流接地系统线路，故障形式只有三相故障和两相故障两种形式（ABC三相故障或AB、BC

2、、CA两相故障）。保护一般为电流电压保护，特殊情况下为方向性电流电压保护、距离保护或纵联保护。主要问题是速断保护区短，线路大部分的故障需要经过延时切除。 带来的危害： （1）设备烧毁的程度严重； （2）引发电压稳定性问题； （3）电压跌落持续时间长； （4）重合闸成功率低等。110kV输配电线路的继电保护110kV的输配电线路一般为大电流接地系统的单电源辐射状网络，部分线路末端可能接有小的分散电源；故障的形式包括：三相故障、两相故障、两相接地故障、单相接地故障共有不同相别的十种故障类型；采用的保护一般为三段式相间距离保护、三段式接地距离保护、多段式（方向）零序电流保护；110kV输配电线路的继

3、电保护末端带有分散电源时，或线路接于较为重要的母线时，可采用纵联保护。该电压等级线路的继电保护原理和技术都比较成熟，性能基本满足要求。主要问题成套保护后，只有原理上的后备保护，没有设备上的近后备保护。集成式后备保护的概念：全站共用一套后备保护220kV及以上输电线路的继电保护220kV及以上电压等级输电线路在电力系统中占据着十分重要的地位，对其继电保护有较高的要求，微机保护后，线路保护一般均设计为成套保护，即一套保护完成所有的主保护和原理上的后备保护功能，为了实现设备上的后备，通常采用双重化配置或多重化配置。220kV及以上输电线路的继电保护每套保护的配置方式一般为： （1）主保护：能够全线速

4、切的纵联差动或纵联比较式保护、快速跳闸的独立段保护（如工频变化量距离保护等） （2）后备保护：三段式相间距离保护、三段式接地距离保护、多段式（方向）零序电流保护； （3）综合重合闸。 第二章 保护整定计算概述所有的继电保护装置都必须进行准确的整定计算，才能投入正常运行；保护的整定计算是以正确短路计算结果为依据的；经历了手工计算、计算尺计算、直流台计算、计算机计算；严格按着继电保护设计技术规程进行整定计算；只有深刻理解继电保护整定计算的规程，才能做好整定计算工作；不同的部门其整定计算的目的不同。 对于电力系统各级调度部门，其目的是对电力系统中已配置安装好的各种继电保护，按照具体电力系统的参数和运

5、行要求，通过计算分析给出所需的各项整定值； 对于电力工程的设计部门，其计算目的是电力系统进行计算分析，选择和论证继电保护的配置及选型的正确性。 图1-1 电力系统接线图 图1-2 零序电流保护定值图举例1动作量；2时间；3灵敏系数；4方向性注：“”表示有方向性；“”表示无方向性一般原则如下：（1）必须考虑检修与故障两种状态的同时出现， 不考虑检修与故障的多种重迭；（2）不考虑极少见的特殊方式。必要时，这些极少见的特殊运行方式可采取临时的特殊措施加以满足。一、发电机、变压器运行变化限度的选择原则（1）一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，即一台机组在检修中，另一台机组又出现故障；当有三台以

6、上机组时，则应选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。对水力发电厂的机组，还应结合水库运行特性选择，如调峰、蓄能、用水调节电力等。（2）一个厂、站的母线上无论接有几台变压器，一般应考虑其中容量最大的一台停用。因变压器运行可靠性较高，检修与故障重迭同时出现的机率很小。 二、中性点直接接地系统中变压器中性点接地的选择原则（1）发电厂及变电站低压侧有电源的变压器，中性点均应接地运行，以防止出现不接地系统的工频过电压；（2）自耦型和有绝缘要求的其他型变压器，其中性点必须接地运行；（3）T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。当T接变压器低压侧有电源时，则应采取防止工频过电压的措施；（4）为防止操作过电

7、压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后再断开，这种情况不按接地运行考虑。三、线路运行方式变化限度的选择（1）一个厂、站母线上接有多条线路，一般应考虑一条线路检修，另一线路又遇故障的方式；（2）双回线一般不考虑同时停用。四、流过保护的最大、最小短路电流计算所用运行方式的 选择（一）相间保护对单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大短路电流出现在最大方式下，即选择所有机组、变压器、线路全部投入运行的方式。而最小短路电流，则出现在最小运行方式下。对于双侧电源的网络，一般可按单侧电源的方法选择。 对于环状网络中的线路，流过保护的最大短路电流应选开环运行方式，开环点应选在所整定保护线路的相邻下一线

8、路上。而对于最小短路电流，则应选闭环运行方式。同时，再合理地停用该保护背后的机组、变压器及线路。 五、选取流过保护最大负荷电流的方法按负荷电流整定的保护，要考虑各种运行方式变化时出现的最大负荷电流，一般应考虑到以下的运行方式的变化：（1）备用电源自动投入引起的负荷增加；（2）并联运行线路的减少，负荷转移；（3）环状网络的开环运行，负荷转移；（4）对于两侧电源的线路，当一侧电源突然切除发电机，引起另一侧增加负荷，负荷转移。六 可靠系数的确定依据由于各项误差的影响，使保护的整定值可能偏离预定数值而引起误动作，为此，整定计算公式中需引入可靠系数。可靠系数用 表示。用于防止由于计算误差、调试的表计精度

9、、装置误差、暂态电流、非周期分量等或预测不到的原因使保护超越误动.比如实际的故障电流计算所得故障电流，过流保护不该动而动了。故应乘以或除以大于 1的系数。称为可靠系数。各种保护的整定可靠系数可参考表1-12第三章 线路电流、电压保护的整定计算 电流、电压相间保护一般用于35kV及以下网络中 作为主保护和110kV以上线路的后备保护。通常装设速断部分与延时部分组成一套多段式保护。可带或不带方向元件，对两侧电源的保护须考虑振荡。作为辅助保护时，最好不带方向性,避免死区。 动作时限按阶段性整定，即与同一保护方向的下一级保护动作时限按级差配合。 电流电压整套保护是靠相互配合来取得选择性，其灵敏度由灵敏

10、度小的一个来决定。 第一节 电流速断保护（段）11 作为线路主保护或后备保护（1）按躲开线路末端的最大短路电流整定 （31）式中： 可靠系数 线路末端三相短路，流过保护的最大短路电流。（2）两侧电源时，如不带方向性，应躲开保护反方向出口最大短路电流（3）两侧电源时，应躲振荡的最大电流选取上述三条件中最大的电流值作为定值。保护范围的计算：对于单侧电源的辐射线路，两相短路时的最小保护范围用下式计算： ， （32）式中： 相电势 保护背后最小方式的综合电抗 线路电抗 保护动作电流。对于环网或双回线，可用图解曲线法求之。如图31，曲线1为最大方式，保护范围为 ；曲线2为最小方式，保护范围为 ，要求不小

11、于15全长。作为辅助保护时不受此限。计算时应注意以下问题：环状网按开环运行方式。装在平行线上的保护无论保护接于分电流或合电流，均按单回运行整定（双回线接合电流时在双回运行时，速断保护段可能越级动作应退出运行）。 12 做为线路变压器组的保护当只有一台变压器时，变压器的故障与线路故障对供电的后果是相同的。为此线路与变压器保护之间的选择性没有必要，可将线路保护范围深入变压器，但不伸出变压器另一侧。为保证变压器故障时由变压器差动保护可靠跳闸，应加跳闸保持回路。（1）当变压器有差动保护时，按躲开变压器低压侧的最大短路电流整定。 （33）式中： 为可靠系数。 变压器低压侧三相短路，流过保护的最大短路电流

12、。当变压器只有电流速断时，按与电流速断定值配合整定。 （34） 为可靠系数。 变压器电流速断的定值。（2）按躲变压器空投的励磁涌流整定。 （35）式中： K取35。对一台变压器取较大值，对两台及以上取较小值。 变压器的额定电流。当有几台变压器时，应为总的额定电流。灵敏度按线路末端两相短路通过保护最小短路电流校验。对三卷变压器，应按躲开其负电抗侧的短路整定。当有几台变压器其负荷侧不并列运行时，保护应按躲开最大容量变压器的短路整定。当有多台变压器并列运行，又均装有差动保护时，应按并列运行情况整定。如只装有速断保护时，应按躲开变压器速断保护范围末端短路流过线路的最大短路电流整定。 其最大短路电流一般

13、可用图解法，如图32所示为两台变压器的图解法， 为变压器电流， 为线路电流，当两台变压器电抗相同时，可以用下式计算： （36） 13 与重合闸前加速配合整定为了提高速动性，使上一级保护先无选择性跳闸，启动重合闸补救，按与下一级速断保护配合整定（包括下一级线路和变压器）。 （38）式中： 取1.1 相邻速动保护定值。这种方式，常用于上一级为短线路而下一级为长线路或线段较多时电源近处短路保护时间过长使母线电压降低很大的情况，以缩短故障切除时间。 第二节 限时电流速断保护（段）用时限电流速断保护作为线路的主保护，多数情况下可满足灵敏度的要求。保护动作电流按与下一级相邻保护范围配合，动作时限比相应的配

14、合段时限大一时限级差。灵敏度按本线路末端两相短路流过保护的最小短路电流校验，最小要求当有分支线时，应考虑分支系数。21 与线路末端变压器保护配合 与前相同，但带延时22 与下一级相邻线路电流保护（带时限或不带时限）配合按下式整定 （39）式中： 取1.11.15，当 时，取1.1，当 时，取1.15 取可能方式下的最大值。 下一级相邻线路电流速断的定值。23与下级线路电流闭锁电压保护配合（电流和电压都要配合）按电流配合时，可用（39）式。按电压配合时，用下式： （310）式中： 取1.11.15。 下一级电压元件的最小保护范围末端D点三相短路流过本保护的最大电流。由图33用标么值求保护范围，当

15、K2的电压速断动作时，母线N的电压，即为其动作电压 。设电势为1，则 即 （311）用有名值求保护范围： （312） （313）将（310）式代入（311）式得出： （314）式中： 被整定保护背后的系统综合电抗； 被整定线路保护的线路电抗； 被整定保护对下一级线路的分支系数； 相邻线路保护的电压元件动作值，用线电压表示； 相电势； 电压速断保护范围。由（314）式，计算 的最大值必须使式中分母最小。因分子分母均有电压，计算较复杂，应计算几种可能的方式，以求得（314）式中分母为最小值。24 与下级相邻线路距离一段配合时 （315）式中： 相邻线路一段动作阻抗 取1.15。 被整定保护背后系统

16、最大方式的综合电抗。 对于被整定保护与距离保护间的分支系数，取最大值。2-5 与下一级双回线配合，应躲开双回运行（当双回有横差保护）时对端母线短路电流，同时也应满足与单回线运行时的无时限保护范围配合。计算方法同上。如果双回线未配置横差动保护时，应按双回路运行时与每回线的电流保护配合，最好是图解法。第三节 电压速断和限时电压速断保护保护安装处母线上残压的变化，一般比流过保护的电流变化大，对于保护范围是有利的。时限选择按阶段特性选择，即与下一级保护有级差配合，灵敏度按线路末端三相短路保护安装处的最大残压校验，要求：当有分支线时，还应考虑分支线路故障时与分支线路保护的配合。31 电压速断保护按躲开线

17、路末端（或线路变压器组的变压器低压侧）短路的最小残压整定。 （316）式中： 动作电压，线电压； 线路末端三相短路时保护安装处最小残余线电压； 保护背后最小方式下的最大综合电抗； 取1.21.3； 线路电抗。当用它作为断开发电机母线残压为5060Ue的故障时，整定完成后，还应检查在保护动作电压下，发电机母线电压应高于5060Ue。电压速断保护的最小保护范围应大于15的线路全长。计算如下式： （317）式中： 电压保护最小保护范围。 保护背后最大方式综合电抗。32 时限电压速断保护。（1）与相邻电流速动配合时（参看图33），按下式： （318）式中： 下一级电流速断定值； 下一级电流速断的保护范

18、围，计算方法参阅（32）式 被整定保护对下一级线路电流保护的分支系数 取1.21.3； 本线路的电抗；在计算（318）时，应使分子中（ ）一项最小，为此应计算几种可能的运行方式，选取其最小值。（2）与下一级电压速断保护配合时（参看图33），按下式： （319）式中： 下级电压保护定值。 分别为通过被整定保护的电流和分支电流。 取1.21.3。 取可能运行方式下最小值，当本线路电源最小，分支电源最大时 最小灵敏度按线路末端短路时保护安装处最大残余电压校验，要求第四节 电流闭锁电压速断保护(段) 电流、电压元件配合使用时可以使保护范围增长，为此，当只用一个元件效果不好时可改用这种方式。为使保护范围

19、增大，应尽可能使电流、电压元件在经常运行方式下，其保护范围相同来整定。保护范围用图解法求出比较清楚，用计算法有时比较复杂。以两个元件中保护范围最小者代表此整套保护的保护范围。当有支接线时，还应考虑支接线路或支接变压器故障时的保护配合问题。41 作为线路保护，按躲开线路末端短路电流整定 （320） （321） 式中： 为经常运行方式下，系统至保护安装处的综合电抗，一般可取最大运行方式。 线路电抗。 可靠系数取1.21.3。 返回系数,取0.85，对于小容量电源因故障切除后电压恢复慢要考虑：对大容量电源可不考虑，可取1。 运行方式变化较大时，应检验在各种可能的运行方式下，电流、电压元件对于线路末端

20、的可靠系数不得小于（320）和（321）式中的数值。电流电压的最小保护范围均不应小于15的全线长度。计算用（32）和（317）式。42 作为线路变压器组的保护（1）当短路电流、电压变化范围较大时，按电流元件在线路末端有足够灵敏度整定。电压元件按在变压器另一侧短路整定 （322） （323）式中： 线路末端最小短路电流； 取1.251.5，当电压元件 较小时，可降低电流元件的 取1.21.3； 对小容量电源，取0.85。对大容量电源取1； 变压器电抗。（323）式是考虑了变压器有差动保护的情况，如变压器只装有电流速断，则电流元件应与变压器速断定值配合。但是无论如何整定，都应检验在各种运行方式下与

21、变压器保护是否配合，同时也必须检验电流元件定值是否大于正常的负荷电流，电压元件是否低于最低运行电压。应该满足： （324） （325）式中： 对电流取1.1，对电压取1.2。 对电流取0.85，对电压取1.2。如不满足时应提高整定值，灵敏度按线路末端短路校验，最小要求（1）如果上面计算出的电压元件灵敏度不足时，可按电流、电压的最小灵敏度相等计算。即： （326）由（323）和（326）式解之，得： （327） （328）所谓最小灵敏度相等，即在最大方式下电压元件的灵敏度与最小方式下电流元件的灵敏度相等。在所选择的运行方式内，应满足灵敏性和可靠性的要求。第五节 限时电流闭锁电压速断保护（段） 此

22、保护方式较限时电流速断能适应较多运行方式变化,作为主保护,通常是以电流元件与下级电流元件配整定，然后再整定电压元件的方法。也可先按电压元件配合来整定，动作时限比相应配合段大一时限级差，灵敏度按线路末端短路校验要求灵敏度以两元件中小的一个代表整套保护灵敏度。 电压动作值应满足：当有支接线时，还应考虑支接线故障时的保护配合，动作时限按阶段特性，与相邻保护由时限级差配合。51 与相邻电流保护配合电流元件按与下一级电流元件配合整定，电压元件按不伸出相邻下一级变压器低压侧整定： （329）式中： 取1.11.15，有 时，用1.15。 取可能运行方式下最大值。 相邻下一级电流保护动作值。电压元件整定：

23、（330）式中： 在下一级变压器低压侧短路时保护安装处的最小残压和通过变压器的短路电流。 变压器的电抗。 取1.21.3。52 与相邻电流、电压保护配合按与电流元件配合： （331） （332）式中： 相邻电压元件的动作值，其他系数同51节。当电压元件灵敏度低，不满足要求时，可按电流、电压元件的最小灵敏度相等来整定。与前相似: （333） （334）式中： 分别为本线路末端短路时本保护处最大残压和最小电流。 对相邻线路保护的分支系数。 相邻保护的保护范围。计算（334）时，应取 一项为最小，应从几种可能的运行方式中求出相邻线路的电流或电压数值中，取其最小值。按与电压元件配合： （335） （3

24、36）式中： 为本保护处系统最小方式下的综合电抗。 本线路末端最小短路电流，其他系数同前。53 与变压器的保护配合，原则同42段。54 与相邻双回线配合，当双回线装有横差保护时，电流元件按本线路末端短路有足够灵敏度整定，电压元件按躲开双回线末端短路整定。公式如下： （337） （338）式中： 本线末端短路，流过保护的最小短路电流。 取1.251.5 相邻双回线之并联电抗。 取可能最大分支系数。 取1.21.3。同时也满足按单回线运行整定，方法同51，52，53。55 作为双回线的保护它可接于合电流方式，也可接于每一回线上。但从实用上，接于合电流的是很少用的。下面只介绍接于分电流的情况。电流元件按双回运行最小方式下，在线路末端满足灵敏度整定，电压元件按在最小运行方式下，与相邻保护的最小保护范围配合，计算公式同（337）合（338）。但（338）中 应改为 ，即相邻保护的最小保护范围。第六节 定时限过电流保护定时限过电流保护，可作为主保护又兼作后备保护，其特征是动作电流比较小，时限较长。因为动作电流接近于负荷电流，易受负荷变动的影响，以致造成误动作。过电流整定应按躲开