电网继电保护的整定计算

电网继电保护的整定计算贺家李第一章 继电保护整定计算的根底学问第一节 继电保护整定计算的目的和任务继电保护工作类别：设计、制造、调试、安装、运行需要整定计算的部门：设计、调试、运行。各部门进展整定计算的目的和要求不同。设计部门―――其目的是依据电力系统的设计参数和典型的运行方式进展故障计算，制定全系统继电保护的配置方案和装置选型，并进展整定，校验能否满足四性的要求，满足系统稳定的要求，论证配置多套定值进展比较，确定一个在经济技术上最正确的方案。调试部门―――基建部门安装完保护装置后，要进展72小时的试运进展故障计算和整定。也可按调度给出定值进展整定和调试。全面性，正确性和精度性能，还要考虑故障后状态下保护的性能。二 任务和步骤根本任务―――依据上述目的和要求，选定系统中各个保护装置的定值。具体任务可列出如下：〔1〕绘制电力系统接线图如图1-1；〔2〕绘制电力系统阻抗图，包括正序、负序、零序三个序网等效图；〔3〕建立电力系统设备参数表,如表1-1、1-2、1-3、1-4所示；〔4〕建立电流、电压互感器参数表如1-5、1-6所示；〔5〕确定继电保护整定需要满足的电力系统规模及运行方式变化限度。〔6〕电力系统各点短路计算结果列表如表1-7所示；〔7〕建立各种继电保护整定计算表如表1-8所示；〔8〕按继电保护功能分类，分别绘制出整定值图如图1-2所示；〔9〕编写整定方案报告书，着重说明整定的原则、整定结果评价、存在的问题及实行的对策等。•表1-3 输电线路参数表(举例)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；“×”表示无方向性其次节 整定计算用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选择对继电保护的选择性和灵敏度校验最不利的方式。其次有些问题主要是由继电保护的考虑打算的。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确定运行方式变化的限度，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根底，适当加大变化范围。一般原则如下：〔1〕必需考虑检修与故障两种状态的同时消灭，不考虑检修与故障的多种重迭；〔2〕不考虑极少见的特别方式。必要时，这些极少见的特别运行方式可实行临时的特别措施加以满足。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，另一台机组又消灭故障；当有三台以上机组时，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、用水调整电力等。台停用。因变压器运行牢靠性较高，检修与故障重迭同时消灭的机率很小。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，以防止消灭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，则应实行防止工频过电压的措施；〔4〕为防止操作过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后再断开，这种状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消灭在最大方式下，即选择全部机组、变压器、线路全部投入运行的方式。而最小短路电流，则消灭在最小运行方式下。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。• 对于双回线，与此相像。即双回运行故障时通过保护的电流小，单回运行故障时通过保护的电流大。〔二〕零序电流保护对于单侧电源的辐射网络，流过保护的最大零序电流与最小零序电流，其选择方法可参照〔一〕中所述。只是要留意变压器接地点的变化对零序电流的影响。对于双侧电源的网络及环状网，同样也参照〔一〕中所述。其重点也是考虑变压器接地点的变化对零序电流的影响。要使两侧零序保护的灵敏度都能满足。。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消灭的最大负荷电流，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〕并联运行线路的削减，负荷转移；〔3〕环状网络的开环运行，负荷转移；负荷转移。第三节时间级差的计算与选择相邻的上、下两级保护间，为取得选择性，应使其动作有时间级差。时间级差一般按下式计算：定限时阶梯时间级差：•〔1-1〕•〔1-2〕定限时与反现时协作的时间级差：••••图1-3保护整定协作的时间级差图〔a〕原始系统图；〔b〕定限时保护的时间级差；〔c〕定限时保护与反时限保护协作的时间级差；〔d〕反时限保护时间级差• ——保护1和2的整组动作时间，从保护动作到出口发跳闸脉冲的时间—保护1和2的时间继电器的正、负误差；——保护2的断路器跳闸时间；0.1s，反时限：0.3s。微机保护精度较高，裕度时间可取0.05s。时间级差应依据时间继电器的精度选择，一般可按表1-11选择。当延时段与下一级瞬时段保护协作整定时，时间级差计算式为••〔1-3〕瞬时段保护动作时间 即为该保护装置的固有动作时间，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约为0.1s~0.2s；晶体管型、集成电路型及微机型保护的固有动作时间约为0.01~0.05s。•第四节 各种整定系数的依据与应用整定系数应依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。一般状况下按规程规定选取。一、牢靠系数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牢靠系数。牢靠系数用表示。用于防止由于计算误差、调试的表计精度、装置误差、暂态电流、非周期重量等或推测不到的缘由使保护超越误动.比照实际的故障电流>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。称为牢靠系数。1.单回线和双回线的协作保护1的Ⅱ段应与保护2和3的Ⅰ段末端短路协作整定，按双回线运行整定，由于双回线运行下短路时大，和小，保护1最简洁误动超越。图5单回线和双回线的协作〔2〕2.单回线和环网的协作图6 单回线与环网的协作保护1的Ⅱ段按闭环状况下，保护2和保护3的Ⅰ段末端短路时牢靠不动作整定。由于闭环状况下 和 都小于 1简洁误动超越。保护2的Ⅱ段应按开环时与保护4的Ⅰ段协作整定，因开环下在 和 短路时 、 比闭环时大。电流保护的整定协作公式为式中 ——上级保护的动作电流；•——下一级保护的动作电流；•——牢靠系数按规程选择，应大于1。低电压保护动作电压的整定公式为式中 ——被整定保护的动作电压；•——下一级保护的动作电压；•——牢靠系数。按规程选择，应大于1。牢靠系数参照规程选择，同时应考虑以下状况：〔1〕按短路电流整定的无时限保护，考虑到暂态的影响应选用较大的牢靠系数；〔2〕按与相邻保护的整定值协作的保护，应选用比〔1〕小的系数；〔3〕保护动作速度较快时，应选用较大的系数，理由同〔1〕；〔4〕不同原理或不同类型的保护之间整定协作时，应选用较大的系数；〔5〕运行中设备参数有变化或不准确，或计算条件难以一般不准确及考虑负荷电动机自起动时的计算；〔6〕在短路计算中，当有零序互感时，因难以准确计算，应选用较大的牢靠系数；〔7〕整定计算中有附加误差因素时，应选用较大系数，例如用曲线法进展整定协作时误差将增大；〔8〕感应型反时限电流电压保护，因惰性较大，应选用较大的系数。各种保护的整定牢靠系数可参考表1-12注1.表中牢靠系数除距离III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.牢靠系数按计算条件的准确程度有上下限。距离保护用的牢靠系数小于1，与大于1的系数用法相反。二、返回系数按正常运行条件整定的保护，例如按最大负荷电流整定的过电流保护和最低运行电压整定的低电压保护，在受到故障量的作用而动作，当故障消逝后保护不能返回到正常位置将发生误动作。因此，整定公式中引入返回系数，返回系数用 表示。对于按故障量值和按自动起量值整定的保护，则可不考虑返回系数。返回系数的定义为: =返回量∕动作量。于是可得，按过量动作的继电器 <1，•按欠量动作的继电器 >1它们的应用是不同的。•••••••图7返回系数•图8 动作电流、返回电流和最大负荷电流的关系返回电流＝ *最大负荷电流，•动作电流≥返回电流/ , <1。动作电流≥ *最大负荷电流，过电流保护动作电流的整定公式为•

〔1-6〕•——牢靠系数； ——返回系数； ——最大负荷电流。低电压保护整定公式为——最低运行电压； ——分别为牢靠系数和返回系数。 =返回电压/动作电压>1返回系数的凹凸与继电器类型有关。电磁型继电器：0.85；静态继电器的返回系数：0.85~0.95，最高的可达0.99。带有助磁特性的继电器返回系数较低，约为0.5~0.65。三、分支系数多电源的电力系统中，相邻上、下两级保护间的协作，还受到中间分短或伸长，整定公式中需要计入分支系数。分支系数用Kfz 表示。〔一〕电流保护图1-4中系统，在D点发生短路，假设1DL及2DL所装设的过电流保护•••图1-4分支系数计算图,式中 —— 分支系数，当要取得保护1与保护2对故障的选择性时，必需使上一级保护1的保护范围缩短，使定值增大，即再乘以KfZ,可得•〔1-10〕电流分支系数的定义，是指在相邻线路短路时，流过本线路的短路电流占流过相邻线路短路电流的份数。固然，式〔1-10〕对电力设备的计算也是适用的。对过电流保护来说，在整定协作上应选取可能消灭的最大分支系数。〔二〕电压保护图1-4中的系统假设装设低电压保护时，则有如下关系，即•〔1-11〕•〔1-12〕式中 ——分支系数， ≤1应选取可能消灭的最小值。〔三〕距离保护对于图1-41DL和2DL1DL处的距离保护测量阻抗式中 ——助增系数， ≥1。助增系数等于电流分支系数的倒数。助增系数将使距离保护测量的阻抗增大，保护范围缩短。在整定协作上应选取可能消灭的最小助增系数。当 <1时又称为汲出系数.对距离保护的影响与 >1的状况刚好相反，但在整定协作上汲出系数也应选取可能的最小值。〔四〕分支系数的选择原则分支系数的变化范围随电网构造的不同而不同，其值一般在0~2之间。例如，单回线对双回线的分支系数可能到达2。在构造简单的电网中也可能大于2。在单电源的辐射形电网中，分支系数值与选取的短路点位置无关；但对于环状电网及双回线的状况，分支系数值则随短路点的转变而变化。因此，分支系数计算选用的短路点，一般应选择不利的运行方式下在与之协作的相邻线路保护范围的末端。分支系数是个复数值，为简化计算，一般取其确定值。双回线和环网的分支系数单回线和双回线协作的分支系数与短路点位置有关。保护1整定时的分支系数，与短路点位置有关。双回线末端短路时 ＝2 最大，双回线单回运行时， ＝1 ,最小。保护1的Ⅱ段应按 最四、灵敏系数保护装置反响区内故障的灵敏程度称为灵敏度。用灵敏系数表示。灵敏系数指在被保护对象的某一指定点发生故障时，故障量与整定值之比〔如过电流保护〕，或整定值与故障量之比〔如低电压保护〕。灵敏系数一般分为主保护灵敏系数和后备保护灵敏系数两种。前者是对被保护对象的全部范围而言；后者则对被保护对象的相邻保护对象的全部范围而言。依据保护范围的概念，保护范围末端的灵敏系数应等于1。灵敏度校验：过流Ⅰ段〔速断〕只有保护范围，没有灵敏度，不能保护线路全长。Ⅱ段灵敏度＝Ⅱ段最小保护范围/线路全长>1.25•过流保护I段保护范围校验灵敏系数在保证安全性的前提下，一般期望愈大愈好，但在保证牢靠动作的根底上规定了下限值做为是否满足要求的衡量标准保护的灵敏系数要求不同，在规程中都有规定，见表1－13。由于电短路类型，见表1－14。>起动元件的，起动元件的>测量元件的。例如方向过电流保护，要求方向元件的≥2，电流测量元件≥1.3~1.5。对整套保护装置的灵敏系数，则应以各元件中最小的灵敏系数来代表。原则。校验灵敏度应留意以下问题：〔1〕计算灵敏系数，一般规定以金属性短路为计算条件。〔2〕选取最不利的短路类型；〔3〕保护动作时间较长时，应计及短路电流的衰减；〔4〕对于有两侧电源的线路保护，应考虑保护相继动作对灵敏系数的影响，可能会提高或降低灵敏系数；〔5〕经Y∕Δ接线变压器之后的不对称短路，各相中短路电流分布将发生变化。接于不同相别、有电流互感器的相数不同〔两相式或三相式〕的保护，其灵敏度也不一样；〔6〕在保护动作的全过程中，灵敏系数均需满足规定的要求。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，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〕等状况下都应满足规定的灵敏系数要求。五、自起动系数按负荷电流整定的保护，必需考虑负荷电动机自起动的影响。当电力系统发生故障时。负荷端电压降低的时间愈长〔即切除故障的时间愈长〕，电动机的转数下降愈多，自起动电流也愈大。一般考虑电动机由静止状态起动起来的极限状态是，自起动电流到达最大值。自起动电流比负荷电流大很多倍，而且连续时间又长，故按负荷电流整定的保护整定公式中，需要引入自起动系数。自起动系数等于自起动电流与额定负荷电流之比，用 单台电动机在满载全电压下起动， 一般约为4~8，综合负载〔包括动力负荷与恒定阻抗负荷〕的 约为1.5~2.5，纯动力负荷〔多台电动机的综合〕约为2~3。在实际运行中，某些负荷因其工艺流程要求不允许自起动,所以在负荷端电压低到规定值时，便自动切除一局部电动机，例如低电压释放装置在电压低于保护工作电压时即自动断开电动机。这样，在电力系统故障过程中已切除了一局部负荷，使自起动电流减小，必要时可计及这一因素。选择自起动系数应留意以下几点：动力负荷比重大时，应选用较大的系数；电气距离较远〔即经过多级变压或线路较长者〕的动力负荷，应选用较小的系数；(3〕切除故障时间较长或负荷断电时间较长时，应选用较大的系数。在实际运行中，某些负荷因其工艺流程要求不允许自起动状态，所以在负荷端电压低到规定值时，便自动切除一局部电动机，例如低电压释放装置在电压低于保护工作电压时即自动断开电动机。这样，在电力系统故障过程中已切除了一部分负荷，使自起动电流减小，必要时可计及这一因素。六、非周期重量系数短路的暂态过程中电流含有非周期重量，其特征是偏于时间轴一侧，并随时间的延长而衰减。非周期重量对保护的正确工作有很大影响，反响在电流数值上增大了有效值，使电流互感器产生饱和，增大了差动保护的差电流以及使某些保护产生测量误差等。为消退它的影响，除在保护装置原理中实行滤波措施加以消退外，在整定计算中还需采取加大定值的措施来躲开，亦即在整定公式中引入非周期重量系数。非周期重量系数等于含有非周期重量的全电流有效值与周期重量电流有效值之比， 用表示。对具有躲非周期重量力量的差动保护，例如BCH型差动继电器，取 =1.3；对没有躲非周期重量力量的保护，例如DL型电流继电器，取 =1.5~2。对于电流速断保护，其非周期重量系数一般在牢靠系数中加以考虑第六节 继电保护整定协作的根本原则(1)电力系统中继电保护是按断路器配置的，因此继电保护必需按断路器分级进展整定。继电保护的分级是按保护的正方向〔同一方向〕来划分的，要求按保护的正方向各相邻的上、下级保护之间实现协作以保证选择性。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当动作外，在其他任何状况下它都不应动作〔特别预定状况例外，如作为振荡解裂或重合闸前加速之用等〕。因此，在进展相间过流保护整定计算时，就必需考虑并满足可能遇到的各种运行状态。当保护装置已经具有防止某种运行状态下误动作的功能时，则整定计算就不再考虑该运行状态作为整定条件。整定计算时应考虑的运行状态有：〔l〕短路〔三相短路、两相短路、单相接地、两相接地短路〕及复故障；〔2〕断线及非全相运行；〔3〕振荡；〔4〕负荷电动机自起动；〔5〕变压器励磁涌流；〔6〕发电机失磁、进相运行；〔7〕重合闸及手动合闸，备用电源〔设备〕自动投入；〔8〕不对称、不平衡负荷；〔9〕保护的正、反方向短路。继电保护的整定计算方法按保护构成原理分为两种。第一种是以差动为根本原理的保护，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，如高频和光纤纵联保护。它们在原理上具备了区分内、外部故障的力量，保护范围固定不变，而且它们的整定值与相邻保护没有协作关系，具有独立性，整定计算也比较简洁。其次种是阶段式保护，它们的整定值要求与相邻的上、下级保护之间有严格的协作关系，而它们的保护范围又随电力系统运行方式的转变而变化，所以阶段式保护的整定计算是比较简单的，整定结果的可选方案也比较多。一、各种保护的通用整定方法〔1〕依据保护装置的构成原理和电力系统运行特点和对保护的要求，确定其整定条件及整定公式中的有关系数；〔2〕按整定条件初选整定值，按电力系统可能消灭的最小运行方式〔对保护灵敏度最严峻的方式〕校验灵敏度，其灵敏系数应满足要求，在满足要求之后即可确定为初步选定的整定值。假设不满足要求，就需重考虑整定条件和最小运行方式的选择是否恰当。进一步还应考虑保护装置的配置和选型问题以及整直到最终确定最适宜的整定值。二、各种差动及纵联原理保护的整定这种保护〔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〕的整定计算可以独立进展。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。三、阶段式保护的整定〔l〕相邻上、下级保护之间的协作有三个要点：第一，在时间上应有协作，即上一级保护的整定动作时间应比与之相协作的下一级保护的整定时间大一个时间级差；其次，在保护范围〔或整定值〕上有协作，即对同一故障点而言，上一级保护的灵敏系数应低于下一级保护的灵敏系数；第三，上、下级保护的协作一般是按保护正方向进展的，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，为了提高其保护的牢靠性，对其中的某一段保护假设它的整定值已能与反方向相应保护段协作时，应当取消方向元件对该段保护的掌握。〔2〕多段保护的整定应按保护段分段进展。第一段〔一般指无时限保护段〕保护通常按保护范围不伸出被保护对象的全部范围整定。其余的各段均应按上、下级保护的对应段进展整定协作。所谓对应段是指上一级保护的Ⅱ段与下一级保护的Ⅰ段相协作。依此类推到其他保护段。当这样整定的结果不能满足灵敏度的要求时，可不按对应段整定协作，即上一级保护的Ⅱ段与下一级保护的Ⅱ段协作，或与Ⅲ段协作。同理，其余各段保护亦按此方法进展，直至各段保护均能满足选择性和速动性为止。多段式保护的最终一段，还可以承受各级保护最终一段之间相协作的方法。这种方法的优点是提高了保护的远后备性能，作为切除故障的最终手段。缺点则是整定时间过长，甚至到达不行承受的程度。特别是在环网中还有循环协作无终止的弊病，以致无法取得整定结果。实际上，为了取得较好的整定方案，以上几种整定协作方法总是穿插使用的，经过分析比较后才能最终确定最优的整定值。所以，这也是多段式保护整定比较简单的缘由之一。〔3〕一个保护与相邻的几个下一级保护整定协作或一种保护需按满足几个条件进展整定时，均应分别进展整定取得几个整定值，然后在几个整定值中选取最严峻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。〔4〕多段式保护的整定，应以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，可以尽量提高后备保护的作用。〔5〕整个电网中阶段式保护的整定方法。首先，对电网中全部线路的第一段保护进展整定计算，然后，再依次进行全部线路的其次段保护整定计算，直至全网各段保护全部整定完毕。〔6〕具有一样功能的保护之间进展协作整定。例如相间保护与相间保护进展协作，接地保护与接地保护进展协作。在特别状况下，假设不同功能的保护同时反响了一种故障，这种状况应防止无选择性的越级动作。举例来说，在线不平衡电流过大而误动作，此时可通过提高该段保护的整定值来加以防止。〔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，取具有一样整定时间的保护段，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，不使用方向元件；2〕一条线路所在母线两侧的保护，假设没有一样的整定时间段时，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件。四、反时限电流保护的整定特点反时限电流保护的动作时间与其工作电流的倍数K值有关，两者呈反时限曲线关系。K值等于流入继电器的电流与整定的动作电流之比•〔1-14〕式中 —— 流入继电器的电流；•—— 继电器的动作电流。反时限保护的整定值，除了应给出动作电流和时间之外，还必需给出在指定点配合的K值下的动作时间，也即在指定点实现时间协作的时间，这是与定时限保护不同的。〔一〕反时限保护与反时限保护的协作整定在图1-3〔a〕中，当断路器1DL与2DL均装有反时限电流保护时，以整定1DL的保护1为例，整定方法如下。〔l〕保护1按有关整定条件进展整定，选定动作电流•〔2〕计算出在保护2出口短路时的短路电流 ；(3)求出保护1和保护2的电流倍数〔4〕依据保护2的反时限特性，查得保护2出口短路即在电流倍数 下的动作时间 ，则在此点短路时保护1的动作时间在 电流倍数下应为保护时间协作特性曲线如图l-3〔d〕所示。 的协作点在保护2的出口处。〔二〕定时限保护与反时限保护协作整定在图1-3〔a〕中，当断路器IDL装定时限保护，而2DL装反时限保护时，以整定保护1为例，整定方法如下。〔1〕保护1按有关整定条件进展整定，选定动作电流〔2〕按保护1保护范围末端短路求取 ，也就是〔3〕求出保护2的电流倍数 ，即〔4〕依据保护2的反时限特性，查得在 电流倍数下的动作时间 1的动作时间为保护时间协作特性曲线如图1-3〔c〕所示。 的协作点在保护1的保护范围末端。五、继电保护的二次定值计算后需要换算至二次值〔经电流、电压互感器变比换算〕。二次值的取值精度应根据仪器、仪表的精度来确定，一般可准确至2～3位数即可。由一次定值换算至二次定值，需要引入结线系数，应予留意。1．电流保护•〔1-15〕式中 ——二次动作电流；——一次动作电流；——接线系数。变流器接线为 时，取 ；变流器接线为Y时， 取1；变流器接线为两相差接时，取 ；——电流互感器变比。2．电压保护•——二次动作相间电压〔线电压〕；——一次动作相间电压； ——结线系数。继电器接于相间电压时，取1；接于相电压时，取 ；——电压互感器变比。3．距离保护•

〔Ω/相〕——二次动作阻抗，Ω/相；——一次动作阻抗，Ω/相；、 ——分别为电流、电压互感器的变比； ——接线系数。方向阻抗继电器接入相电压、相电流时，取1；接入相间电压、两相电流差时，取1；接入相间电压、相电流时，取1〔包括+30°和-30°两种接线方式〕；全阻抗继电器接入相间电压、两相电流差时，取1；接入相间电压、相电流时，取 〔包括+30”和-30”两种接线方式〕第七节 计算机在整定计算中的应用继电保护的整定计算是整体性很强的工作，电力系统中各级的各种保护之间都有协作的要求，因而计算工作量很大。计算工具的优劣，对解除繁重的劳动和保证计算结果的正确性具有重要意义。在我国电力系统中，半个多世纪来，计算工具经受了由低级到高级的进展过程。目前，国内电力系统中继电保护运行部门使用微型计算机的整定计算程序较为普遍，一般可实现以下功能：〔1〕短路故障计算；〔2〕继电保护整定分支系数计算；〔3〕继电保护整定值的协作整定，可制表、制图，建立数据库；〔4〕电力系统设备参数数据库的治理；〔5〕继电保护动作分析统计制表。继电保护利用微型计算机进展整定计算的软件进展很快。但使用计算机进展整定计算，还不能百分之百的由计算机自动完成，必需加以人工干预，才能给出可用的结果。因为各种整定系数可调的范围很大，取值不是唯一的，确定的，保护整定界限也不是不行逾越的。例如，某个保护装置定值的灵敏系数达不到要求但又接近规定的数值时，其结果对局部可能是不行取的，但对全局、整体整定方案则可能是可取的，有利的。因此，可选的整定方案就可能有几个，最正确方案的选定依靠整定计算人员的阅历和才智，是计算机所不能完成的。今后，随着软件的进展，利用计算机进展继电保护整定计算肯定会逐步进入高级的、高度智能化的阶段，大大减轻人员的劳动。1-1

其次章 继电保护整定的有用故障计算线路电阻短路点的电弧电阻与负荷电流〔1〕对于35kV及以上的网络，一般可不计电阻；对35kV以下的网络，需要考虑电阻；对发电机变压器的电阻也不考虑。但在距离保护整定时要考虑线路阻抗角。但用计算机计算时考虑电阻并不困难。一般都加以考虑以提高计算的精度。〔2〕短路点的电弧电阻(也叫过渡电阻)，对电流、电压值以及电流、电压的相位产生影响。在一般状况下，短路计算均假定为金属性短路，不计电弧电阻的影响。接地短路常常通过某些物质〔铁塔、树枝等〕接地，过渡电阻较大，有时需要考虑，尤其是在灵敏度校验应加以考虑。对距离保护要校验承受过渡电阻的力量。电弧电阻的特性是电阻性的，短路瞬间电弧电阻最小的约为几个欧姆，电流最大，电弧长度最短。随着短路的时间延长，电弧长度加长〔由于风力、空气对流和电动力等影响〕，电弧电阻将增大。目前计算电弧电阻的方法，是依据电弧中的电位梯度得出的阅历公式计算的。据争论认为电位梯度约为1050伏/米左右。当电弧电阻中的电流大于250～300A时，短路瞬间〔约0.15～0.2s内〕的电弧电阻近似用下式表示：〔2-1〕

〔欧〕式中： ——电弧长度〔米〕——电弧中的电流〔安〕，即短路点的总电流。短路瞬间电弧的长度 短，当两相短路时 等于导线间距离 其他可依据具体状况分析来定。〔3〕负荷电流对短路〔尤其是不对称短路〕电流的影响较大，在手工计算时一般不考虑。在用计算机计算时可加以考虑，即先计算短路前负荷状态下的电流、电压，再用迭加原理与不考虑负荷时的计算结果迭加，以得到实际的电流电压。1、发电机参数

1-2、关于设备参数问题作快速保护计算用，的次暂态电抗 值，为了牢靠也可用饱和值。的标么值 是以发电机额定容量为基准的有的发电机铭牌标有几种工作状况的按国家标准它是对应于小容量工况的例如：一台发电机Pe=100MW，Cosφ=0.85(对入口风温为40℃时，)Cosφ=0.8〔对入口风温为30℃时〕，则其是以Cosφ=0.85的容量为基准，Sb=Sn=100/0.85=117.5kVA。2、变压器参数正序电抗用铭牌值〔即出厂试验值〕Y0/X0=X1，对于Y0/X0<X1据实测结果X0≈(0.75~0.8)X1，目前变压器零序电抗应实测为好。对于Y/Y0的三柱式变压器，X0=X1+XμY0/Y全星形自耦变压器零序电抗必需实测。3、 架空线参数正序电抗的计算值与实测值根本相符零序电抗，因受大地电导率及其他屏蔽等影响较大。应用实测值。有架空地线的单回线，其范围一般为X0≈(2.5～3.5)X1，单回分裂式导线为X0≈(3～3.5)X1。平原地区X0较小，山地X0较大，。〔用计算值是不准确的，应进展实测。对于双回线间的零序互感系数，由于受影响的因素更多，更应进展实测。1-3短路电流的衰减短路电流的周期重量也要衰减，由暂态过渡到稳态的过程约为3～5秒。短路点的远近影响衰减常数，对短路电流的衰减也有很大的影响，在运用计算曲线时，当计算电抗〔以电源容量为根底的标么电抗)Xjx*≥3，表示短路点很远，可不考虑衰减。稳态电势标么值E∞*=0.2+KIL* 〔2-2〕IL*——励磁电流标么值〔以本机额定励磁为基准〕K——常数，汽轮机取0.8；对于水轮机，当励磁电流不超过额定负荷下的IL*时取0.8，否则取0.7。(2-3)式中:Xd∞*——发电机同步电抗标么值。X*——发电机以外的网络电抗标么值0·k·Z——发电机短路比。在额定励磁电流IL*＝1状况下，机端三相短路的稳态电流I∞=E∞*/Xd∞* ＝0·k·Z上述计算结果用于I∞·X≤Ue时。假设I∞·X>Ue说明机端电压不变了，则改用下式:

(2-4)(2-5)式中Ie和Ue为发电机的额定电流和电压。对多电源的降压系统，不管保护动作时间多少，均可不考虑衰减。对多电源系统但靠近电厂出线的短路点，当保护时间在2.5s左右时，一般不考虑衰减，而保护动作时间在2.5～3s以上时，应计算距短路点较近的电厂所供短路电流的衰减。对单机、单电厂的电源，因电源容量和短路点远近对电流衰减均有影响，故应以计算阻抗Xjx*≥3来推断，但通常对2s以上动作时间的保护才考虑衰减。因比较简便，故仍旧常常应用。对不同型式发电机组成的电源，应查平均运算曲线。1-4 短路计算常用公式与电流电压分布规律〔电压)Eε*3kV以上的系统中可取Eε*=1用系统和3kV以下的系统中，可取降压变压器的高压母线U*=1〔即Xxt=0〕。常用短路计算的公式见表2-1，表中设不考虑电阻，各元件的正序阻抗等于负序阻抗，其短路电压变化状况见图2-1，短路点的电流电压向量图见图2-2，变压器中零序电流分布见图2-3，各序电流的分布按各序网的支路阻抗成反比安排，与其它序网无关，而各序电流确实定值则与各序综合电抗有关。不对称短路：短路点非故障相中无短路电流，但对于双电源网络分支路中的非故障相电流不肯定为零。由于各支路中两侧的正序电抗、负序电抗、零序电抗三者之比一般是不一样的，因而各支路中各序电流之比与短路点各序电流之比也不一样，故各支路中非故障相的全电流即 必定不为零。各点的序电压，在不对称短路计算中都是相电压值，当需用相一样，其相间电压为零。单相接地短路时，非故障相电压有可能超过额定相电压，这是由于故障相的故障电流对非故障相的互感造成的，其值要视X0Σ与X1Σ的大小而定；当X0Σ＞X1Σ时，电压将超过额定相电压而消灭过电压；当X0Σ＜X1Σ时，则低于额定相电压。各序中电流电压的向量关系，打算于各序的阻抗角，一般假定为纯电抗性时，正序电流落后正序电压90°，负序电流超前负序电压90°，90°。单相接地与两相接地短路中，负序电流、零序电流大小的比较：单相接地：两相接地：用K0 表示两相接地与单相接地短路的零序电流之比为：由上式可见，当 = 时，K0=1， ；当 时，K0<1, 。当 ＜ 时，K0＞1,。依据K0公式可画出K0=f( )曲线，当一种接地短路的零序电流时，可便利地得到另一种接地短路地零序电流值。用上述方法，也可找出负序电流在单相接地和两相接地的比例关系。当X0Σ＞X1ΣId2(1)＞Id2(1.1)，当X0Σ＜X1Σ时，Id2(1)＜Id2(1.1)。各序剩余电压的计算方法：可分为阻抗压降法和阻抗分压法两种，按条件承受简便的方法。压降法能适用于简单的电路计算。正序残压计算压降法为：上式适合于各种短路类型。分压法为：设额定电势Ee*=1，则*= 上式只适合于三相短路类型式中： * —M点正序剩余电压的标么值。*—正序短路电流的标么值。E*—系统电势标么值。—分别为系统正序电抗和线路正序电抗的标么值。知名值的计算式为：(2-8)式中， —作为基准电压的系统额定相电压。式。因受分支电源的影响，电压将会提高，分析如下：求M点的正序残压，将图2-5网路转化为图2-6时，可导出计算关式。图2-5中P点之综合电抗为：〔2-9〕M支路的电流安排系数〔2-10〕因 ，故转化为图2-6时，M支路电抗为：〔2-11〕即〔2-12〕图2-5转化为图2-6时，P点电压仍为零，则求M点的残压就可用〔2-7〕式了。M点残压用分压法计算为：M点残压用压降法计算为：依据图2-5可写出因 ，将其代入上式得〔2-14〕负序电压负序电压的分布特征是电源中性点处电压为零。短路点的电压最高。在图2-7中，M处的负序电压标么值可求之如下：降压法：〔2-15〕分压法：〔2-16〕式中：UCM2*——M点负序电压标么值；Ud2*——短路点D负序电流标么值；Id2*——流过负序电源支路的负序电流标么值。Xxt·2，X2——分别为系统负序电抗和线路负序电抗的标么值。假设原选定基准电压为系统额定线电压Ue，则应用〔2-16〕式可得知名值。即：Ue 〔2-17〕式中：Ue——基准电压即系统额定相电压。Uc·m·2——M点负序电压的知名值。零序电压压降法：〔2-18〕分压法：〔2-19〕式中：Uc·m·0*——M点零序电压的标么值；U*——短路点零序电压标么值；Id·0*——流过变压器中性点支路的零序电流标么值；Xxt0,X0——分别为系统零序电抗和线路零序电抗的标么值。求出标么值后乘以基准电压即可得知名值。1-5 两相短路稳态电流通常认为 它是假设X″1Σ=X″2Σ为前提的。一般假定发电机 X″1=X″2，对暂态是适用的，对于稳态，由于X≥X，即发电机负序电抗不变而正序电抗变大，依据下式，可求出： 时两相短路电流与三相短路电流之比：〔2-20〕所以 ,两相短路稳态电流在 之内，当计算阻抗标么值 时， ，当 时,。使用计算曲线，计算两相稳态电流时，应取2Xjs*〔以电源容量为基准的计算电抗〕去查曲线，然后用公式〔2-21〕——查运算曲线得出的正序短路电流倍数。——基准电流即电源的额定电流。1-6 大电流接地系统中的零序互感问题互感的作用，将随两回线中的零序电流方向不同而不同。当两个电流同向时，其磁通是同方向，互感是助磁作用；当两个电流不同向时，其磁通是反方向，互感是去磁作用。互感作用的大小随两条线路之间距离大小而变化。由于互感的作用，将使两回线中的零序电流增大或减小，短路电流计算必需计入互感影响，否则将会严峻歪曲了实际状况，对于零序保护整定和通信干扰电压计算问题产生严峻后果。在计算中，互感作用用零序互感抗表示，依据计算和实测，零序互感抗在同杆并架线中可达(45～65)%的零序自感抗。此比例，对单导线的较低，对分裂复导线较高。在平行线中，零序互感抗可达 (10～50)%的自感抗当平行线路的导线间距离大于500米时，可以无视互感的影响。零序互感作用对零序短路电流的影响，视零序电流的方向而2-9示同样短路状况下互感影响的例子。零序互感电抗的计算：由于两回线间的磁通穿链状况不同因而有两种状况。同杆并架双回线的方式：线间距离小于导线架设高度，其互感是由经空间成回路的和经大地成回路的两局部磁通穿链产生的。单回路架设的平行线方式：线间距离大于导线架设高度，只有经大地成回路磁通穿链。单回架设的平行线互感的计算公式。见图9-10。〔2-22〕式中：ZTl0,ZT0——分别为一个平均档距长度地线的零序漏阻抗和零序自阻抗。L, ——分别为线路总长度和平均档距。S——为档距的个数。有L=S 。,R(on)0为杆塔接地电阻的三倍，一般为5～10Ω。DⅠ-Ⅱ,D′Ⅰ-Ⅱ—分别为I回线导线对Ⅱ回线导线的几何均距和对Ⅱ回线镜像的几何均距。依据(2-22)式可以作出很多曲线族，以供查阅。算短路电流时应加以留意。对同级电压的互感：〔2-23〕X*m－互感电抗的标么值。Xm(n)－互感电抗的欧姆值，实测值或由计算公式计算所得得值。Sb－标么值的基准容量〔兆伏安〕Upj－标么值的基准电压，取平均额定电压〔千伏〕对不同电压级的互感：〔2-24〕Upj(1),Upj(2)－分别为两个不同电压级的平均额定电压。图2－10中：大地电阻率〔欧米〕，对一般土地为50～200。f为电网频率。h1,为Ⅰ回线架设高度〔米〕、h2为Ⅱ回线的架设高度〔米〕其次节 断相计算在大电流接地系统中，发生断相后，将消灭不对称电压，产生的不对称电压是沿导线方向的，故称为纵向不对称，这对于保护有肯定影响，特别是承受单相重合闸的系统中，在单相跳开而未重合前相当于断相，需要进展计算分析。这种计算，也适用于两侧电源并列的瞬间或单带负荷合闸的瞬时的非全相状况。2-1 一相断相计算断相的等值网图如图2-11，取断相点两侧为M、N两点。可见一相断线的复合序网和两相接地的复合序网相像，不过前者用的是纵向综合阻抗，而后者用的是对短路点的横向综合阻抗。断相点的各序综合电流计算公式如下：设以下标dx表示断线，1、2、0表示正、负、零序，上标〔1〕表示一相断线，断线前在负荷电流作用下， 。在振荡状态下，无视负荷电流时取E〔1〕=E(2),有 。(2-25)(2-26)(2-27)(2-28)当取XΣ1=XΣ2时，，式中： 、 ——分别为断相点两侧的相电势。XΣ·1,XΣ·2,XΣ·0——分别为断相点两侧的正序，负序、零序的纵向综合电抗，即从断相点两端看入网络的总串联电抗。正、负、零序电抗中均应分别计入负荷电抗，取负荷电抗为X*1=1.2,X*·2=0.35Ifh——断相点断相前通过的负荷电流。断相点的正序电流故障重量为：〔2-29〕断相点的负序、零序电流故障重量同〔2-27〕和〔2-28〕式。断相点正序电流综合值。各序电流向量如图2-12所示。断相点的各相全电流为：〔2-31〕〔2-32〕〔2-33〕各序中的各支路故障重量电流，按其序网的支路电抗反比分布。断相点的电压为〔以A相为特别相〕，按图2-11，将〔2-26〕式代入得：因 〔2-34〕故 〔2-35〕断相点各序的电压分布如图2-13所示。断口处各序电压故障重量为：〔2-36〕〔2-37〕〔2-38〕断相后，电流、电压向量关系如图2-14所示。断相和不对称短路时各序的电流及电压的关系如表2-2图2-14 一相断相后母线和线路的电流、电压向量图断相时和不对称短路时的各序的电流间和电压间的关系表〔边界条件〕2-2 两相断相计算：断相的等值序网如图2-15断相点的各序综合电流计算如下式，上标(1.1)表示两相断线：〔2-39〕断线前，在负荷电流作用下：〔2-40〕〔2-41〕可见两相断线的复合等效网络和计算公式与单相接地短路相似，但前者阻抗应用纵向综合阻抗，后者则应用横向综合阻抗。式中符号与计算要求与一相断相计算同。断相点各序电流的故障重量为：〔2-42〕〔2-43〕各序电流向量如图2-16所示。断相点各相全电流为：〔2-44〕〔2-45〕〔2-46〕各序中的各分支电流故障重量，按其序网的支路电抗反比分布。断相点断口两侧的各序电压：〔2-47〕〔2-48〕〔2-49〕2-3两侧电源并列时开关三相不同时合闸计算计算公式同断相计算中各式，但应用E(1)-E(2)计算，当取E(1)=E(2)时〔2-50〕式中：δ——为 ， 之间的夹角。δ的取值，对于非同期合闸，取最大值δ=180°，对检查同期合闸则按实际整定角度代入计算，对于准同期合闸一般角度最小，约为15°～20°。2-4 单侧电源带负荷的开关三相不同时合闸计算计算公式同断相计算中各式，但取E(2)=0。2-5 大电流接地系统的不对称充电在大电流接地系统中，当开关向线路充电时，假设一相或两相先合，这时也产生不对称。对一些保护需要计算。对一相接通：取b1=b2〔2-51〕对两相接通：取b1=b2〔2-52〕式中：Ex——系统相电势b1、b2、b0——分别为线路的正序、负序电纳和对地的零序电纳。220kV线路，b1=b2=2.7×10-6〔1/欧姆·公里〕，b0=1.9×10-6〔1/欧姆·公里〕110kV线路，b1=b2=2.05×10-6〔1/欧姆·公里〕，b0=1.5×10-6〔1/欧姆·公里〕L——充电线路长度〔公里〕按上两式计算分析，开关一相先接通较开关两相接通的I0大。因此，有用上计算定值时通常按〔2-51〕计算。第三节 系统振荡计算在电力系统中，当传输功率超过肯定限度或发生突然变化时〔如短路后、甩负荷、电机的加速或减速等状况〕，电源间消灭摇摆〔电流、电压、频率等〕叫做系统振荡，不失步的振荡叫周步振荡，失步的振荡叫非周步振荡,振荡的结果，或是再拉入同部，或是系统解列。如图2-17系统发生振荡后，各种参量都在变化，其特征有：电势间的夹角δ在肯定范围内往复摇摆。通过各个设备的电流由大到小的周期性变化，其最大值有时比短路值还大。各点的电压由高到低的变化。在振荡中心处的电压最低可能到零。电流、电压消灭最大值到最小值的时间叫振荡周期。随系统具体状况不同，振荡周期也不同。系统振荡时全部电气仍是对称的，不消灭负序、零序重量。3-1振荡过程的电气计算振荡电流的计算，由图2-17可写出：〔2-53〕式中： ， 为两侧系统的相电势。一般可取E〔1〕=E〔2〕=E，设E〔1〕超前E〔2〕 角，则〔2-54〕当取电流确定值时，〔2-55〕XΣ——为两侧系统的串联总电抗。当δ=180°，时，Izhd到达最大值。各支路中的电流按支路正序电抗反比安排。振荡电流见图2-18所示。当有负荷电流时，其总电流为负荷电流与振荡电流之和。各点、电压的变化如图2-18所示。各点电压计算，当振荡在δ角时，任一点的电压值Up，可由图2-18用作图法求得。也可用下公式计算：〔2-56〕式中：δ——为计算的角度。Xpk——为任一点距电抗中心点〔即图2-20中F点〕的一段电抗值。XΣ——为两侧系统串联总电抗。各段电压降为：图2-19 〔a〕振荡中各点电压变化Fp段：OF段：MO段：PN段：MN段：系统中振荡中心的电压值最低，且不受δ角的影响。当δ=180°时，振荡中心位于处，且电压等于零。此时，任一点的电压Up=Izhd·Xpk振荡周期的计算：式中： , ——分别为两侧电源在振荡时的频率。——为振荡频率差。由振荡录波图计算振荡周期，用下式：〔2-58〕式中： ——由录波图查得。电压波形由某一最低处至另一个最低处间的周波数。即一个周期的周波数。振荡周期的大小，与两侧电源功率剩缺有关，即两侧之间输送功率愈大，周期愈小；输送功率愈小，周期愈大。一般振荡周期约在0.15～3s之间。常见的振荡周期在0.15～1s。周期较小说明系统处于非同期过程；周期较长说明是振荡初始或系统接近于再同期。3-2振荡状况下的短路电流计算如图2-20，当D点短路时，因F母线电压降的很低，可能引起，夹角摆开较大至发生振荡。振荡时短路支路中的短路电流将随之变化。如图2-21所示。在t1点保护动作，在t2点保护返回，如保护整定的时间小于t2-t1时，可以跳闸，否则保护只能往复动作而不能跳闸。这种状况可能发生在E(1)为大系统，E〔2〕为一电厂〔或电机〕向系统送出功率很大，而保护的整定时限又较长时。对于速动和时限速动保护一般可不考虑这个问题。振荡过程中短路支路的短路电流变化的计算按图2-20所示网络，计算如下式：式中：

〔2-59〕〔2-60〕〔2-61〕E〔1〕,E〔2〕为相势。当电压较高时取K=1.1，或取K=1.05。一般取E〔1〕=E〔2〕：时，则〔2-62〕式中：δ为，的夹角，一般对短路初时取δ=0°，摆角最大时δ=180°，如欲画出Id=f(d)曲线，可取δ为任意角度下进展计算。当取电流确定值时，〔2-59〕式可改写为：3-3 振荡对各种保护的影响些量的保护在振荡中都有可能动作。各电气量的变化状况如图2-22所示。F点为振荡中心。以M点装设的保护来分析，在δ1至δ2间，电流保护、电压保护及阻抗保护都能启动，假设其整定时间小于保护启动的时间，则保护将要误动跳闸。保护启动的时间计算为：〔2-64〕式中：T—振荡周期。常见的周期约为0.2～1.5s，分析时可用最大的。图2-22振荡下的各种保护反响状况分析：分析方法:例如分析电流保护，首先计算各种角度下之振荡电流，然后画出电流与角度的关系曲线，并将电流保护定值标上。再找出δ1、δ2角度，并代入〔2-64〕式求出保护能启动的时间。最终由的电流保护整定时间与保护启动时间比较，便可其他保护可参照上述方法进展分析。

〔2-63〕第三章 线路电流、电压相间保护电流、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。通常装设速断局部与延时局部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。作为关心保护时，最好不带方向性,避开死区。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协作。电流电压整套保护是靠相互协作来取得选择性，其灵敏度由灵敏度小的一个来打算。第一节电流速断保护〔Ⅰ段〕1－1 作为线路主保护或后备保护按躲开线路末端的最大短路电流整定〔3－1〕式中： 牢靠系数－线路末端三相短路，流过保护的最大短路电流。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：，〔3－2〕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3－1，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 ，要求不小于15％全长。作为关心保护时不受此限。计算时应留意以下问题：环状网按开环运行方式。〔可能越级动作应退出运行〕。1－2 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一样的。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。为保证电流整定。〔3－3〕式中： －为牢靠系数。－变压器低压侧三相短路，流过保护的最大短路电流。当变压器只有电流速断时，按与电流速断定值配合整定。〔3－4〕－为牢靠系数。－变压器电流速断的定值。按躲变压器空投的励磁涌流整定。〔3－5〕式中：K－取3～5－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。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可用图解法，如图3－2所示为两台变压器的图解法， 为变压器电流， 为线路电流，当两台变压器电抗一样时，可以用下式计算：〔3－6〕a－变压器保护的保护范围标幺值，列出从电源到短路点两个支路的电压平衡方程式：解之得：〔3－7〕式中： －变压器速断动保护定值；－保护背后系统最大方式下的综合电抗；－相电势；－线路电抗。这种无选择性方式对负荷停电面积大，假设不要求快，最好改为限时电流速断保护，见下面。假设线路中间还有支接变压器时，还应按躲开支接变压器中电抗最小的二次侧短路整定。1－3 与重合闸前加速协作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协作整定〔包括下一级线路和变压器〕。〔3－8〕式中： －取1.1－相邻速动保护定值。近处短路保护时间过长使母线电压降低很大的状况，以缩短故障切除时间。其次节限时电流速断保护〔Ⅱ段〕用时限电流速断保护作为线路的主保护，多数状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协作，动作时限比相应的协作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。2－1 与线路末端变压器保护协作与前一样，但带延时2－2〔带时限或不带时限协作按下式整定〔3－9〕式中： －取1.1～1.15，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。2－3与下级线路电流闭锁电压保护协作〔电流和电压都要协作〕按电流协作时，可用〔3－9〕式。按电压协作时，用下式：〔3－10〕式中： －取1.1～1.15。由图3－3

－下一级电压元件的最小保护范围末端D点三相短路流用标么值求保护范围，当K的电压速断动作时，母线N的电压，即为其2动作电压 。设电势为1，则即〔3－11〕用知名值求保护范围：〔3－12〕〔3－13〕将〔3－10〕式代入〔3－11〕式得出：〔3－14〕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〔3－14〕式，计算 的最大值必需使式中分母最小。因分子分母均有电压，计算较简单，应计算几种可能的方式，以求得〔3－14〕式中分母为最小值。2-4 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协作。计算方法同上。假设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协作，最好是图解法，参见图3－2。2－5 用于双回线保护时应留意，当接于合电流保护时应按双回线运行与下一级保护协作整定，用〔3－9〕或〔3－10〕式；当接于分电流时，应按单回运行方式与相邻保护协作，整定用〔3－9〕〔3－10〕式。应检查双回线运行时，能否躲开在另一回线横差保护相继动作区内的短路，这对于取0.5s时限的保护是必要的，由于相继动作区使断开故障的时限可能延长至0.1～0.2s，使之失去选择性。2－6 与下级相邻线路距离一段协作时〔3－15〕式中： －相邻线路一段动作阻抗－取1.15。－被整定保护背后系统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。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协作，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协作。3－1 电压速断保护按躲开线路末端〔或线路变压器组的变压器低压侧〕短路的最小残压整定。〔3－16〕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1.2～1.3；－线路电抗。当用它作为断开发电机母线残压为50～60％Ue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50～60％Ue。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：〔3－17〕式中： －电压保护最小保护范围。－保护背后最大方式综合电抗。3－2 时限电压速断保护。与相邻电流速动协作时〔参看图3－3〕，按下式：〔3－18〕式中： 下一级电流速断定值；下一级电流速断的保护范围，计算方法参阅〔3－2〕式被整定保护对下一级线路电流保护的分支系数－取1.2～1.3；－本线路的电抗；在计算〔3－18〕时，应使分子中〔 项最小，为此应计算几种可能的运行方式，选取其最小值。与下一级电压速断保护协作时〔参看图3－3〕，按下式：〔3－19〕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1.2～1.3。－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剩余电压校验，要求第四节电流闭锁电压速断保护(Ⅰ段)电流、电压元件协作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。为使保护范围增大，应尽可能使电流、电压元件在常常运行方式下，其保护范围一样来整定。保护范围用图解法求出比较清楚，用计算法有时比较简单。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协作问题。4－1作为线路保护，按躲开线路末端短路电流整定〔3－20〕〔3－21〕式中： －为常常运行方式下，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。－牢靠系数取1.2～1.3。4－2 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〔3－22〕〔3－23〕式中：－线路末端最小短路电流；－取1.25～1.5，当电压元件 较小时，可降低电流元件的－取1.2～1.3；－对小容量电源，取0.85。对大容量电源取1；－变压器电抗。〔3－23〕式是考虑了变压器有差动保护的状况，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协作。但是无论如何整定，都应检验在各种运行方式下与变压器保护是否协作，同时也必需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。应当满足：〔3－24〕〔3－25〕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〕假设上面计算出的电压元件灵敏度缺乏时，可按电流、电压的最小灵敏度相等计算。即：〔3－26〕由〔3－23〕和〔3－26〕式解之，得：〔3－27〕〔3－28〕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，应满足灵敏性和牢靠性的要求。第五节限时电流闭锁电压速断保护〔Ⅱ段〕此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。也可先按电压元件协作来整定，动作时限比相应协作段大一时限级差，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协作，动作时限按阶段特性，与相邻保护由时限级差协作。5－1 电流元件按与下一级电流元件协作整定，电压元件按不伸出相邻下一级变压器低压侧整定：〔3－29〕式中： －取1.1～1.15，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：〔3－30〕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1.2～1.3。5－2 与相邻电流、电压保护协作按与电流元件协作：〔3－31〕〔3－32〕式中： －相邻电压元件的动作值，其他系数同5－1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。与前相像:〔3－33〕〔3－34〕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。按与电压元件协作：〔3－35〕〔3－36〕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。5－3 与变压器的保护协作，原则同4－2段。5－4 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：〔3－37〕〔3－38〕式中： 本线末端短路，流过保护的最小短路电流。取1.25～1.5 －相邻双回线之并联电抗。－取可能最大分支系数。 －取1.2～1.3。同时也满足按单回线运行整定，方法同5－1，5－2，5－3。5－5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。但从有用上，接于合电流的是很少用的。下面只介绍接于分电流的状况。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协作，计算公式同〔3－37〕合〔3－38〕。但〔3－38〕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。由于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最大负荷电流和负荷自启动，以及与相邻保护有协作。但在一般状况下，按自启动整定的电流值较大，常为打算条件。当灵敏度缺乏时应加上低压闭锁，动作时限按与相邻的过电流有级差协作。当线路过电流保护投入重合闸后加速时，要防止因所带变压器的励磁涌流使重合闸不成功。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，要求短路时流过保护的最小短路电流校验，要求1.5，对相邻元件动作后备时灵敏度要求1.2〔如农业排灌等〕负荷变留有较大的裕度。6－1不带低压闭锁的过电流保护，应满足下述整定，取较大电流按躲开负荷自启动电流整定。〔3－39〕式中： －取1.2～1.3。－降压变压器额定电流。当有多台变压器时，应乘以同时系数。依据负荷状况，同时系数小于等于1。－自启动系数取1.5～2.5一般状况不取较大的值。－计算的自启动电流，方法见其次章第五节。按与相邻保护协作整定。〔3－40〕式中： －取1.1～1.5。当有必要考虑分支负荷时〔见第一章第十节〕取1.2～1.5－相邻保护的动作值。－与相邻保护之间的分支系数。于一的。整定时应留意，对在环网中的保护，相邻保护例如3和5之间的分支系数应取开环时的最大值。当相邻保护在环网中或双回线的状况，式中 的最大值应取合环状况，但分支系数将随故障点不同而不同，可用图解法求之，亦可考虑下法：按躲开最大负荷电流整定〔3－42〕式中： －可能的最大负荷电流，按调度部门供给的电流。第四章大电流接地系统的线路零序电流保护第一节接地短路的特点与短路计算运行方式的选择映三相和两相短路故障。为了整定和计算，首先应把握接地短路的特点和计算的运行方式的选择。接地短路的特点接地短路相当于在短路点增加了一个额外阻抗后的三相短路。各序电流的分布，只打算于该序各支路的电抗与其他序网无关。例如零序电流分布，只按各支路的零序电抗成反比安排；但各序电流确实定值受其他序网的影响。零序电流的分布只打算于零序纲状况，而正负序纲的电抗却要影响零序电流的大小。因此打算零序电流安排系数的时候，只争论零序纲的状况，而当打算零序电流确定值大小的时候，必需同时考虑正，负，零序网络的变化。零序互感的影响当双回运行末端接地短路时 、 同方向,由于互感的影响是起助磁作用，使零序电抗增加，零序电流减小。而当其中一回线停电并两端接地，末端接地短路时， 、 反。由于互感的影响是去磁作用，使零序电抗减小，零序电流增大。如图4-1〔C〕。线。“见图4-3”算方法较简单，只能用计算机进展计算。计算的运行方式选择〔1〕变压器中性点接地点的数目和分布要满足过电压和零序综合电抗根本不变以及保护灵敏度满足要求。具体选择如下：①发电厂必需有一台变压器接地，也可按变压器的零序阻抗接近者组合分组，倒换接地，每一条母线最好有一台变压器接地。他停用的变压器。对于多侧电源：二条线一台变压器者可接地。允许停变压器。停后同一电压等级的网络还应有接地点。二条线二台变压器者，可一台接地，一台倒换。三条线以上，一台变压器者，变压器接地，允许停变压器。三条线以上，二台变压器以上者，一台接地，其余倒换，或取组合方案。(2)线路末端短路通过保护最大零序电流方式的选取：总的原则是选背后 能最小，对侧 可能最大的方式。单电源辐射网络，取最大运行方式；双回线中的一回停用，如有互感时还应接地。如图4－2平行有互感的线路，取平行线停用并接地方式。由比较 、 打算用单相接地或两相接地故障类型。一端母线有联系的平行线，当有互感时〔双回有互感线路在相继动作时，短路点在D点零序电流可能最大。如图4-4b〕，通过保护的最小零序电流的方式选取与上述相反。〔3〕最大分支系数的选取：欲求某支路最大分支系数时，可把除本线以外的其他分支中较大的电源支路进展检修和故障〔即同时停用两条线〕进展摸索。辐射网络分支系数与短路点的位置无关。①单回线对双回线，应取下级双回运行方式，短路点愈远愈大，最大为2。流大,短路点选在单回线保护范围末端。如双回线间有互感时，还应将所停线路两端接地。如图4-1C。应选在下级保护段保护范围末端。也可近似选在环内被协作线末端。④单回线旁邻平行线有互感时，也应按图4-1的方式考虑。4-4〔a〕,〔b〕。点的分支系数时，需用图解法，如图4-4〔c〕，可见在P点的远大于在N母线处的其次节零序电流保护的定值计算在假定如下条件根底上的整定方法：1、按保护正方向计算，然后考虑是否带方向性。2、线路承受三相重合闸的方式。3、时限选择按与下级协作段有级差。4、灵敏度按本线路末端接地短路流过保护的 最小零序电流样验要求主保护段km≥1.25~1.5作相邻线路后备要求：km≥1.2。零序一段此段为速动段按满足以下条件整定：按躲开线路末端接地短路最大零序电流整定式中： ——取1.2~1.3最大零序电流(2)按躲开开关三相不同时合闸的零序电流整定，当使用快速开关时，此电流消灭时间很短，一般不考虑。式中： ——取1.3——开关三相不同时合闸的零序电流。零序二段作为主保护，在本线路末端短路的灵敏度要求km≥1.25~1.5。装有四段式保护中第三段的整定与此相像。按与相邻一段或二段协作整定。式中: ——取1.1~1.5——计算可能方式下的最大值——下级保护一段〔或二段〕的整定值。可改与下级二段整定。按不伸出线路末端变压器差动范围整定。当变压器高中压侧均为接地系统时，按下式整定。〔4-4〕式中：——线路对端母线上变压器另一侧接地短路时流过本保护的最大零序电流。——取1.3~1.5。当变压器为带负荷调压时。应取较大的系数。当本段整定时限等于或低于本线相间保护某段的时限时，则应按躲开相应相间保护段末端的相间短路的不平衡电流整定。当在下级相邻线路某段保护范围末端相间短路时，应是相邻的相间保护动作，但因不平衡电流，使本线路某段零序保护动作〔当动作时限比相间保护段小时〕造成越级。这个电流一般不会太大；当使用此段作为重合闸后加速或手动合闸加速时，如末端变压器为接地运行，应躲开合闸时变压器励磁涌流中的零序电流。零序三段m作为后备保护,在下级线路末端要求km

≥1.2此段的整定方法也适用于四段式保护中第四段的整定。按与相邻二段或三段保护协作整定整定 当零序二段有较高灵敏度时，为了提高后备性，可按与相邻三段或四段协作整定，可保护的更远些，后备作用更强。零序保护一段或二段协作整定。式中: ——下级相邻变压器另一侧零序保护的整定值。——线路对变压器另一侧零序保护的最大分支系数。——取1.1~1.5。当本段整定时限等于或低于本线相间保护某段时限时，则应躲开相路末端相应相间短路的不平衡电流。当下一级变压器为不接地运行时，按躲变压器外部相间短路的最大不平衡电流整定。如使用此段作重合闸后加速或手动合闸加速时，应躲