微机保护原理及整定计算

微机保护原理及整定计算讲课提纲2023-11-26下午一．简要介绍继电保护的任务及根本要求正常工作时发出信号报警。电力系统运行中，由于风雨雷电影响，设备缺陷和绝缘老化，件〔发电机，变压器，母线，输电线路等〕可能发生故障和不正常工作状态。故障主要是各种类型的短路包括三相短路，两相短路，两相接地短路，单相接地短路，以及发电机，变压器同一相绕组的匝间短路。常见的不正常工作状态是过负荷，系统振荡和频率降低。故障的危害是故障点及故障回路的设备可能损坏，影响用户供电及系统稳定。根本要求：选择性，快速性，灵敏性，牢靠性。选择性：指保护装置选择故障元件的力量断路器失灵后宜承受远后备220KV及以上电压线路宜承受近后备，含主备两套快速性：快速切除故障可以减小故障元件的损坏程度，加快非故行的稳定性。灵敏性：指保护装置对被保护电气元件可能发生的故障的反响力量，灵敏性通常用灵敏系数K来衡量，灵敏系数应依据对保护装置动作最不利的条件进展计算。对于过量保护K=保护区末端金属性短路时故障参数的最小计算值/保护装置整定动作值对于欠量保护K=保护装置整定动作值/保护区末端金属性短路时故障参数的最大计算值一般K》11.5-2,1.2-1.5牢靠性:,它不应拒动,而在不应当动作时,它不应误动,它与保护装置本身的设计,制造,安装质量有关,也于调试维护水平有关.二．发电机保护原理判据及整定运行中的发电机,,常见故障如下:1.定子绕组相间短路2.定子绕组单相接地3.定子绕组一相匝4.发电机,励磁回路一点或两点接地故障,相应故障装设相应的保护含纵差保护,横差保护,零序保护,相间短路后备保护,过负荷保护,励磁回路接地保护,过电压保护,失磁保护,逆功率保护.发电机差动保护原理及整定二段式比率制动差动保护S相间短路等故障。其动作特性图如下：SIopIop.0原理方程如下：

Ires.0

IresI I I I op op.0 res res.0

I I I op op.0 res res.0

I I res res.0I op

op.0

res

为res.0差动电流的计算：I I I1 2op制动电流的计算：I I I /21 2res

为发电机定子绕组两侧二次电流矢量值。TATATA0.2InTATA三相电流中至少一相电流不变〔0.2；最大相电流小于1.2倍额定电流〔线路正常；&&三相电流中一相或两相无电流。TA&&TA断线投入TA断线

TA断线告警显示远传TA断线闭锁投入

闭锁差动保护差流速断保护作出口，动作于断路器跳闸，并且发出跳闸信号。差流越限告警流越限告警，并发出差流越限告警信号。整定:其动作特性图如下所示：CDCDSBopIop.0AO

HIres.0

res需要整定的即为上图中所示的A、B、C，图中OD线为实测系统不平衡电流，二段式比率制动差动保护的整定值应当躲过系统的最大不平衡电流。发电机一次额定电流计算n一次额定电流计算公式：I nf1n

/cosf1n式中：Pn

为发电机额定容量，cos为发电机功率因数，U

为发电机机端额定电压。发电机二次额定电流计算If2n

If1nnfLH式中：I 为发电机一次额定电流，n 为发电机TA变比。f1n fLHI

op.0

的整定〔A〕Iop.0

的整定应按保证系统最大负荷时产生的不平衡电流下保护不动作，即：Iop.0

Krel

，f2n式中，TAK

rel

为牢靠系数，一般取1.5。例如：10P互感器误差大约为±3％，且高、低压共2个电流互感器，则有I 1.50.032I ，当计算的差电流op.0 f2n定值小于0.5A时建议取(0.1～0.2)I 充分考虑系统的安全性一般应选择(0.1～0.2)f2nI 。在特别状况下，可以依据实际测试的不平衡电流来整定较大的值。f2n差动保护最小制动电流I

res.0

的整定〔B〕一般整定为I =〔0.8～1.0〕I 依据实际状况选取假设没有特别要求应取较小值。res.0 f2n比率制动系数S的整定〔C〕I(3)

k.max

下，纵联差动保护最大不平衡电流为D点；保护的最大制动电流应为C点，按定义则有：SKrel

Kaper

K f；st t式中：fi

电流互感器误差〔10PTA互感器为±3％，5PTA互感器为1％〕；K 为互st感器同型系数，取0.5K

rel

为牢靠系数，取1.3～1.5；；K

aper

非周期系数，取1.5～2.0。实际工程应用中，考虑到电流互感器的饱和或TA暂态特性的不全都，推举S取0.3～0.5。其保护灵敏度校验：以机端两相金属性短路〔发电机不与系统并列〕计算保护灵敏度，要求灵敏度不小于2，假设没有特别状况应取较小值。差动速断电流的整定差电流速断是纵差保护的一个补充局部电流，对于大机组，一般可取3～8倍额定电流，假设没有特别要求应取较小值。差流越限电流的整定差流越限反映差动回路中差电流过大，给出告警信号；差流越限电流定值：一般按躲过机组正常运行时的最大不平衡电流整定，推举整定为0.5～0.8I

op.0

；差流越限动作时间定值：一般整定为1.0～3.0s，，假设没有特别要求应取较小值。,定子一点接地,,转子一点接地,,失磁保护,逆功率等IMP—3402复合电压启动过电流保护装置设置复合电压启动过电流保护，并且设置为低电压或负序电压启动，同时设置TVTV断线可以实现单独投/退。保护动作后，装置自动闭锁相应保护功能，当且仅当装置复归或电流由故障量恢复到整定值的80%以下装置解除闭锁保护判据如下：>=1>=1>=1>=1>=10&&&&T1>=1T2Uab<保保Ubc<保保保Uca<保保保保U2>保保保保PT保保保保

□保保保保保保保保保保保保保保保保保保保保保

1Ia>保保Ib>保保保Ic>保保保保

2T111作用于跳发电机母联开关，经T2延时跳22有电流记忆功能，以适用自并励发电机系统，可以通过掌握字设置其投退。过电压保护自动闭锁相应保护功能，当且仅当装置复归时，装置解除闭锁。保护判据如下：Tgy跳发电机断路器和跳灭磁开关。3U综合定子接地保护0装置设置发电机3U0综合定子接地保护，其保护功能由两局部构成，以实现定子100％接地保护功能。3U0发电机定子接地保护零序电压取自发电机机端TV的开口绕组或中性点TV二次侧(也可从消弧线圈付方绕组取得)，当发电机3U0大于保护定值时保护动作，装置可发信号或作用于跳闸，跳闸动作于TVTV动作。需要设置“3U0中”电压定值，其与发电机机端零序电压共同构成保护判据。当任意一个条件满足时，保护出口。假设退出，则只承受发电机机端零序电压作为判据。03U定子接地保护0当发电机中性点侧〔即定子绕组50％靠近中性点的一侧〕发生单相接地故障时，则有U3EU3N

1U3E3次谐波，U3N为发电机中性点的3电压大于中性点零序三次谐波电压就可以实现发电机100％定子接地保护。零序电压取自发电机机端TV的开口绕组和中性点TV二次侧(也可从消弧线圈副方绕组取得)。可作用于报警信号或作用于跳闸，保护动作于跳发电机断路器和跳灭磁开关。保护判据如下：0保保3U保保保保保保保0保保保保保保 &03U>3U保保00保

□保保保保保保保保保3U >3U保保0保保 0TV保保保保

>=1&&

T1□保保保

□保保保保保保保1k13U0E

>k23U0N

&Du

T2□保保保

2判据k13U >k23U Du中，K1和K2是调整系数，默认状况下为1，Du是浮动0E 0N电压门坎，默认为0，以躲过正常状况下或扰动信号的干扰，这三个值可依据现场状况敏捷调整。13次谐波电压推断局部，保护动作后假设作用于跳闸，经延时2跳断路器和灭磁开关。3I定子接地保护0装置设置发电机3I定子接地保护，作为反映发电机的零序电流过流的保护功能，并且0TA3I定子接地保护一般用0于具有发电机电压母线且有电缆出线的状况。当发电机3I大于保护定值时，保护动作跳发0电机断路器同时跳灭磁开关，保护动作可以选择作用于报警信号或作用于跳闸。负序过电流保护发电机由于负荷不平衡或外部不对程短路而产生的负序电流，将会产生负序旋转磁场，50MW及以上的或者可能常常消灭负序过负荷的发电机上，应装设负序过电流保护。负序过电流保护。告警信号。定时限负序过电流作用于跳母联开关性。反时限负序过电流保护原理如下：2(I2a)tAI为负序电流值，A为发电机过热时间常数，范围通221～50，a为散热系数，范围通常是1～2。保护的反时限特性曲线由三局部构成：上限短延时、反时限及下限长延时，其特性曲线如以下图所示：ttA2a2IupIsIet t tup s反时限负序过电流保护判据如下：Tup>=1TsI>Tup>=1Ts2 upI<I<Is 2 up

□保保保保保I<I<Ie 2 sIs

为负序下限电流定值，ts

为下限长延时，Iup

为负序上限电流定值，tup

为上限AaIe

为负序最小电流值。频率特别保护频率定值时，保护经延时出口。&T1保F<保保&T1DL保保保保

保保保保保保保DL保保保保F>保保保保

&T2&T2其中，T1为低频延时，当低频动作，经T1延时，跳发电机断路器和灭磁开关；T2为过频延时，当过频动作，跳发电机断路器和灭磁开关。过负荷告警&>=1Tn&>=1Tn过负荷保护投入

告警信号显示远传Ia≥过负荷定值其中，Tn为过负荷延时。TV

保护中心信号装置设置TV断线告警功能，TV断线后，保护输出报警信号。待电压恢复正常后〔线电80V〕保护返回。TV18V，并且最大线电压与最小线电压差大于18V5s发告警信号，信号显示并且远传。发电机后备保护〔IMP-3402〕整定说明复合电压启动过流保护低压U 的整定dz压整定。U =(0.5～0.6)Udz

，U 为发电机机端二次侧的额定电压；efU =0.7Udz ef式中：Uef

：发电机额定线电压。Klm

Udz 1.5Ucy.max式中：U

cy.max

为后备保护范围末端三相短路时，保护安装处最大残压。负序电压U

dz2

的整定复合电压闭锁中的负序电压元件按躲过正常运行最大不平衡电压整定，阅历公式为：Udz2

=(0.06～0.09)UefK

U2.min1.5lm U

dz2式中：U

2.min

为后备保护范围末端两相短路时，保护安装出的最小负序电压值。Idz

的整定按发电机额定电流整定，即K II rel

f2ndz KfK

为牢靠系数，取1.2～1.5；Krel

为返回系数，取0.85～0.95I

为二f2n次额定电路。灵敏度计算为：K lm

I(2)d.minI

1.25I(2)d.min

dz为后备保护范围末端两相短路时，通过本保护的最小短路电流。时间tf

的整定按大于相邻元件保护最大时限t”dz.max

的〔2～3〕个时间级差Δt整定，即t t”f dz.max

(2～3)tt”dz.max过负荷保护整定

为相邻元件保护最大动作时限；Δt为时间级差，一般为0.4～0.5s。保护装置的动作电流整定为：K II rel

f2ndz KfK

为牢靠系数，取1.05；Krel

为返回系数，取0.85～0.95I

f2n

为二次额定电流。大〔1～2〕Δt。过电压保护的整定状况整定。对于200MW及以上汽轮发电机：Uop

1.3Uef式中：Uef

为发电机额定相间电压〔二次值〕。延时0.5s动作于解列灭磁。对于水轮发电机：Uop

1.5Uef延时0.5s动作于解列灭磁。对于承受可控硅励磁的水轮发电机：Uop延时0.3s动作于解列灭磁。定子接地保护的整定发电机中性点接地方式主要有以下三种：——不接地〔含经单相电压互感器接地〕——经消弧线圈〔欠补偿〕接地——经配电变压器高阻接地

1.3Uef以及不同的保护接口方式。基波零序电压型定子接地保护中性点基波零序电压保护应按躲过正常运行时零序电压互感器的最大不平衡电压整定，一般整定为5V～10V。机端基波零序电压保护应校核系统机端接地短路时15V～30V〔二次值〕。动作时间整定为1s～9s，一般可以取2s。零序电流型定子接地保护此保护取发电机中性点对地电流，必需经3次谐波阻波环节，作为90％定子接地的基波零序过电流保护，其动作电流I 为opI

1U% ) ×

IK(1)× 2nop

1U% na

I I2n er式中0.05—保护动作死区位于发电机中性点四周5%处；K Ker

=3%；U%U=10%；I —机端单相金属性接地电流；(1)n—电流互感器变比；aI —电流互感器二次额定电流；2nI —电流保护继电器动作电流误差,取I 为5%。er er保护应经0.5s延时动作于停机。IMP--3403转子一点接地保护原理U-EU-EaEU+(1-a)ERxC1 C2C3J1 J212

I2 12

FilterCircuitEMeasureR 20kD1

RsU400

RS2 20kD2R20k R20k以下分析基于：J1J2S1，S2aE=(R+Rs+Rx)I1U1=I1×Rs量E，U1，R，Rs，未知量Rx，I1，aS1，S2(1-a)E’=(R+Rs+Rx)I2U2=-I2×Rs量E’，U2，R，Rs，未知量Rx，I2，a44个未知量Rx，I1，I2，a。Rx＝EE’Rs/(E’U1-EU2)–(Rs+R)a=E’U1/(E’U1-EU2)注：转子一点接地保护要求励磁回路正常，并且励磁电压满足大于40V时保护启动。发电机低励失磁保护原理&>=1S&>=1S5保1Z&0.2S保保保保□保保保保保其中：Ug：发电机电压Ig：发电机电流Ued：转子电压UgsetUgset〔0.75～0.90〕Ugn，Ugn机额定相电压。阻抗园的整定按静稳态边界阻抗圆进展整定，如以下图所示：jXjXZA12°R动作区ZB静稳边界阻抗判据动作特定设计〔ZAZBJX确定值整定：

(Z

Z，因此B1 1圆方程为：x2[y (Z2 A

B

(Z4

Z)2B静稳边界判据满足后，至少延时1～1.5s发失磁信号或跳闸以躲开系统振荡。扇形与R轴的夹角α取12度是为了躲开发电机出口经过渡电阻的相间短路，以及躲开发电机的正常进相运行。L1〔正：yxtan，取下限yxtanL1〔负：yx(tan)，取下限yxtan以上三个不等式同时满足，表示静稳边界阻抗圆判据满足。当异步圆满足时，发电机已经处于异步运行状态，这对于水轮机来说是不允许的。在单一判据产品中一般承受异步阻抗圆判据以防止保护误动则承受异步阻抗圆判据。励磁低压的整定Ueset〔0.2～0.8〕U，U为发电机fd0 fd0空载励磁电压(V0.8U。fd0灭磁开关位置装置在检测到发电机断路器位置信号为合时，开头检测灭磁开关位置信号，假设灭磁开关为分则马上出口，跳开发电机短路器。 Uab Ua－Ub注：静稳阻抗园的接线方式为0度接线方式，即[Uab,Iab]，Z＝ ＝ 。Iab Ia－Ib发电机逆功率保护原理逆功率保护继电器构成。首先准确测量系统功率大小：PUIaa

cosa

UI

cosb

UI

cosc假设觉察功率为负值，且确定值小于定值，则延时1～5S10～600S于跳闸，此逆功率定值为二次电量计算值。定值整定Pse＝KPsetPsetK： 牢靠系数，0.5～0.8；Pset1：水轮机在逆功率运行时的最小损耗，一般去额定功率的3～4%；Pset2：发电机在逆功率运行时的最小损耗，一般去额定功率的1～1.5%。发电机后备Ⅱ保护〔IMP-3403〕整定说明转子一点接地保护阻不小于1MΩ2kΩ条件规定：绕组的绝缘电阻在任何状况下多不低于0.5kΩ；转子一点接地定值：一般整定:10～40kΩ，延时t=5s。发电机失磁保护的整定静稳园判据按静稳边界整定，静稳边界阻抗扇形圆，如下所示：jXCX Ust sO βB

R10°～15°D-Xq修正的静稳极限阻抗圆阻抗继电器取机端三相电压和三相电流平面C(0,jXst

)D(0,jX

)q扇形圆弧OADB，切去阻抗圆的Ⅰ、Ⅱ象限局部，削减失磁保护误动时机。定值整定：阻抗圆：XA=OC=jX ，XB=ODjXq；st=10°～15°〔本装置固定为12°〕；时间元件:按躲系统振荡周期整定，用户自行整定；负序电压闭锁元件：为了防止外部故障或PT断线保护误动。一般整定为6～10V。整定算例：电压为15.75kV、cos=0.85、容量为200MW的汽轮发电机，Xd

=198.08%X=25.28%、额定电流为8.625kV、配置有阻抗圆构成的失磁保护，试计算其失磁保护定d值〔电流互感器变比为12023/5，电压互感器变比为15.75/01〕。阻抗圆整定为X jA

Uef n3Ief3IefnYHUef

j1×0.2428×2n

15.75 24001.9590338.62515.75 2400X K XB K d

LHj1.2 ×1.980×3Iefn3IefYH

38.2338.62590时限元件整定：t 1.5s时，定子判据动作。转子〔励磁电压〕判据承受转子低电压作为系统故障或系统振荡时的闭锁元件,其整定值为：U K Ufd.op rel fd0式中：K 为牢靠系数，取0.20～0.50；U 为发电机空载额定励磁电压，本装置认为在rel fd040V以上的转子电压有效，否则转子判据不满足；动作延时为0.2～0.5s，本装置固定为0.2s。系统低电压判据系统电压崩溃，其三一样时低电压动作判据：U K Uop.3ph rel h.min式中：K 为高压侧系统最低正常运行电压。本rel h.min判据也可以取发电机机端电压，一般按〔0.85～0.90〕Uef整定。发电机逆功率保护整定逆功率保护继电器构成。首先准确测量系统功率大小：PUIaa

cosa

UI

cosb

UI

cosc假设觉察功率为负值，且确定值小于定值，则延时1～5S10～600S于跳闸。Pset

K(Pset1

P )set2K：牢靠系数，0.5～0.8；Pset1

：水轮机在逆功率运行时的最小损耗，一般去额定功率的3～4%；Pset2

：发电机在逆功率运行时的最小损耗，一般去额定功率的1～1.5%。三.变压器保护原理判据及整定变压器差动保护原理及整定根本保护功能原理二段式比率制动差动保护装置设置二段式比率制动差动保护作为变压器的主保护障以及匝间短路等故障，并能正确区分励磁涌流、过励磁故障。其动作特性图如下：IopSIop.0Ires.0图中阴影局部要经过励磁涌流判别才出口。原理方程如下：I I I I op op.0 res res.0

Ires式中：

I I I op op.0 res res.0

I I res res.0I Iop

op.0

I

res

I

res.0

为制动电流S为二段式比率制动系数。差动电流的计算方法：UTA1 1UUTA1 1UTA2 2I I Iop 1 2制动电流的计算方法：UTA1 1UTA1 1UTA2 2II /21 2res式中：

U

为变压器两侧单相电压〔取额定电压，TA12

为变压器两侧TA〔假设TA为300/，则变比为300/5=6，

为变压器两侧二次电流矢量补偿值。二次谐波闭锁压器励磁涌流而导致的差动误动作。二次谐波闭锁可通过掌握字选择投入或者退出。推断方程如下：I k Iop2 2 op1式中：I 为ABC三相差动电流中最大二次谐波电流，k 为二次谐波制动系数，Iop2 2 op1为三相差动电流中最大基波电流。TATATA0.3ATATA三相电流中至少一相电流不变〔变化范围小于±0.2A〕1.2〔线路正常〕三相电流中一相或两相无电流。保护判据如下：&&TA&&TA断线

TA断线告警显示远传TA断线闭锁投入

闭锁差动保护相位补偿电力系统中变压器最常见的接线方式为Y,D-11方式，即高压侧为星形接法，低压侧为三角形接法，并且电流互感器普遍承受Y-Y接法，这样就造成YΔ侧电流300，因此对于Y如以下图所示为高、低压侧电压矢量图，其中AB为高压侧IababIab30度。计算方法如下：IABIABIBbICIA30ºcIabAa CI”=II”=I

-I /B-I C

I ej303AB33I ej303BCI”=IC

-I B

I ej303CA3其中,

A

B

”为补偿后的电流值, I 、I 、IC A B C

为补偿前的电流值。差流速断保护作出口，动作于高、低断路器跳闸，并且发出速断跳闸信号。差流越限告警流越限告警，并发出差流越限告警信号。变压器主保护〔IMP-3201〕整定说明在进展变压器差动保护的整定之前需要依据实际状况对变压器两侧TA二次侧电流的相﹑低压相压和设置高﹑变比来消退高、低压侧不同额定电流产生的不平衡差流。差流速断的整定其动作电流应按躲过系统励磁涌流来整定；即：IopK

rel

I ；e.maxIe.max

I

e.max

K Iyl

K

rel

取1.15～1.3。Kyl为励磁涌流倍数，与变压器额定容量和系统等值电抗的大小有关，推举值为：6300KVA及以下，K =7～12；yl6300～31500KVA，K =5～7；yl40000～120230KVA，K =3～6；yl120230KVA以上，K =2～5；yl变压器容量越大，系统等值电抗越大，K 值相应取较小值，并且要求其保护灵敏度大yl于1.2。二段式比率制动差动的整定启动电流I 的整定op.0按躲过变压器最大负荷下的不平衡电流整定。Iop.0

Krel

(2f

Um)IUm)In分比；0.01。

式中：K 1.3～1.5；relU〔百m―――TATAA未完全匹配引起的误差，一般约为0.05；f ―――电流互感器在额定电流下的比值误差，10P0.03，5P型可以i(n)例如：取K =1.5,并且假定U为0.1(假设额定是110kV，实际运行为121kV，rel那么其U就应当取0.1，则有I 1.50.060.050.〕I=0.315I。op.0 n n一般状况下取：I 取〔0.2～0.5〕I，并应实测最大负载时系统的最大不平衡差电op.0 n0.3I。n制动电流I 的整定res.0一般整定为〔0.8～1.5〕I，在没有特别要求状况下应取较小值,典型值可以取1.0。n比率制动系数S的整定装置的比率制动系数应按躲过外部故障时的最大误差整定以两圈变为例给出计算方法：Isub.max

(Kap

K K UUm)Ik.maxKap

TP1.0P1.5～2.0Kcc

1.0；Ker

f

i(n)

为互感器的比误差，此时取0.1；其他含义同上；Iop.max

Krel

Isub.max

，Krel

1.3～1.5；S电流确定；

Iop.maxIres.max

，Ires.max

为最大制动电流〔二次值，应依据各侧短路时不同制动在工程上比率制动系数S一般取0.3～0.5，在没有特别要求状况下应取较小值。计算，K Ilm

k.min2。Iop由上式计算出来的比率制动系数实际上是通过以最小制动电流为横坐标定数据是最为合理的。二次谐波闭锁系数的整定一般整定为0.15～0.2，在没有特别要求状况下应取较小值。。,过负荷,接地保护.根本保护功能原理限时电流速断保护器过流和变压器内部相间短路的后备保护□保保保保保保保 &T1I保保保保保保

□保保保保保保保保保保保保1T22T33T44当任何一相电流值大于限时电流速断定值时T1跳继电器1T2跳继电器2、经延时T3跳继电器3，经延时T4跳继电器4。留意：T1～T4可以由用户敏捷设定，假设时间整定为0时，此保护为电流速断保护，作为小容量变压器的主保护功能。装置默认为两个出口继电器，跳闸1作用于跳断路器，跳闸2作用于跳发电机断路器，在特别状况下可以增设两个出口继电器。复合电压启动过电流保护方向和TVTV断线闭锁都可以实现单独投/退，方向闭锁可以实现正方向或反方向闭锁。T1T2T3T480%以下，T1T2T3T4断断断断断断断Uab<断断Ubc<断断断Uca<断断断断U2>断断断断PT断断断断PT断断

□断断断断断断断断断断断断断断断断断断断断断1Ia>断断Ib>断断断断Ic>断断断断

2断断断断断

34T1～T41作用于跳断路器，跳闸2作用于跳发电机断路器，在特别状况下可以增设两个出口继电器。900接线方式。继电器IjUjJAIaUbcJBIbUcaJCIcUab以继电器JA的电流Ij和电压UjIj 正方向动作区30 UjI正向动作区为：-90argI

≤30°，电流滞后电压角度为正。为防止变压器倒送电状况下的相间或接地短路引起的过电流故障流保护，可以通过掌握字设置其投退；在倒送电状况下，装置通过G1G2位置信号两个开入量信号来推断是否为倒送电状况，即在G1G2位置同时为“分”时保护T11T22动作，其对应的出口为复合12，分别作用于跳短路器和跳发电机断路器。保护判据如下：□保保保保保保保保保G1保保保保 &G2保保保保I>=保保保保保 AA保保保保保

&>=1

T1 保保保保1I>=保保保BB保保保I>=保保保CC保保保

& T2 保保保保2&二段式零序方向过电流保护当装置复归或电流由故障量恢复到整定值的80%以下时，解除闭锁。保护判据如下：断断断断断断断 &&I>断断断断

□断断断断断断断断断□断断断断断 □断断断断

>=1

>=1T1

□断断断断断断断1&□断断断断断断断 &&I>断断断断□断断断断断 □断断断断

>=1

T22零序方向元件原理与设置如下：中性点直接接地电网正、反单相接地故障时3U与3I间的相位关系如下图：0 03U3U(反向接地)003I0090000 为系统各元件零序阻抗角，一般0

＝700～850，故：0正向零序检测元件动作方程为：9000

3 02700U；3I 0U；(9000

03I

0900；0例如：取

0750〔该值可由用户整定输入实际系统零序阻抗角，则正、反方向动作0范围分别为：1650

~3450和150

~1650，零序方向元件只有在3U 2V时才投入工作。012母联开关的状况下，可以整定T2T2时间可以小于T1此功能通过出口软矩阵来设置实现。零序过压保护Tgy，跳断路器和发电机断路器，保护动作信号显示并远传。间隙零序过流保护间隙处电流互感器。保护判据如下：保保保保保保保保保 □保I>保保保保保保保保

□保保保□保保保保保保保保保T1 保保1T2 保保212关的状况下，可以整定T2T2时间可以小于T1通过出口软矩阵来设置实现。零序电流电压保护压器。接地变压器通过中性点零序有流判据给出零序有流信号跳信号，同时判明本变压器无零序电流，且有零序电压，则经延时T1跳闸1动作，经延时T2跳闸2动作。保护判据如下：保保保保保保保

保保保保保保保保保保保保保保保保保保3U0>保保保保保保

&&

13I0>保保保保保保

T2100ms2100ms保保保保保12关的状况下，可以整定T2T2时间可以小于T1通过出口软矩阵来设置实现。过负荷告警有复归该装置，才能解除闭锁；假设保护动作只报警，当故障量恢复到整定值90%以下，保护功能自动复归。保护判据如下：&>=1&>=1Tn

告警信号显示远传Ia≥过负荷定值Ib≥过负荷定值Ic≥过负荷定值

保护中心信号TV装置设置TV断线告警，TV断线后，装置产生告警，信号显示并远传。待电压恢复正常〔80V〕后，保护返回，保护判据如下：当发生三相电压和大于18V，并且最大线电压与最小线电压差大于18V时；任一相电流0.5A8V5s掌握回路特别告警TWX和合位HWX的位置信号，当掌握回路断线或掌握回路电源消逝时，装置经过3s的延时报掌握回路特别告警信号。掌握&=1&=13s掌握回路特别告警投入

控回特别告警显示远传TWXHWX

控回特别中心信号非电量保护装置供给5固定的小延时，非电量保护动作，非电量保护可以敏捷选择是告警还是作用于跳闸。复合电压过流保护的整定Iop

的整定内部相间短路的后备保护。动作电流Iop

的整定按变压器二次侧的额定电流In

整定，不必考虑电动机自启动和并列变压器跳闸引起的最大负荷电流：KI relIop K nreIn

为变压器额定电流反响到二次侧的电流值，Krel

为牢靠系数，取1.2～1.3；K 为返回系数，取0.85～0.95，静态继电器取较大值。re当降压变压器低压侧接有大量异步电动机时，应考虑电动机的自启动电流，即：I KssI’op lI为正常运行时的最大负荷电流；l2.0。

K 1.5～ss动作电压Udz

的整定对升压变压器或容量较大的降压变压器，按正常运行时可能消灭的最低电压整定：UU dz K

minKrel 其中：U额定线压)；

min

为系统正常运行过程中消灭的最低电压，U

min

≈0.9U (Un

为额定相压或Krel

为牢靠系数，取1.1～1.2；K 为返回系数，取1.05～1.25，静态继电器取较小值。re当降压变压器低压侧接有大量异步电动机时，应按电动机自起动时的电压整定：当低电压继电器由变压器低压侧互感器供电时：U =(0.5～0.6)Uzd n当低电压继电器由变压器高压侧互感器供电时：U =0.7Uzd n负序电压U2

的整定应按躲过系统正常运行时消灭的最大不平衡电压整定，不平衡电压可以通过实测确定；当不能实测最大不平衡电压时，一般承受：U =〔0.06～0.08〕U2 n零序过流保护的整定这里分析中性点直接接地的一般变压器的零序过电流保护，其设置为2段式零序过流保护。Ⅰ段零序过电流淌作值应与相邻线路的零序电流保护Ⅰ段或Ⅱ段相协作：Iop.0.1

=Krel

Kbr1

Iop.0.1/2I

op.0.1

为零序过电流保护Ⅰ段动作值；Kbr1

为分支系数，其值等于出线零序过电流保护Ⅰ段保护区末端发生接地短路时流过本保护的零序电流与流过线路的零序电流的比值；Krel

为牢靠系数，取1.2；Iop.0.1/2

为线路零序过电流保护Ⅰ段或Ⅱ段的动作电流。Ⅱ段零序过电流淌作值应与相邻线路的零序电流的后备保护相协作：Iop.0.1

=Krel

Kbr1

Iop.0.hbI

op.0.1

为零序过电流保护Ⅱ段动作值；Kbr1

为分支系数，其值等于出线零序过电流后备保护区末端发生接地短路时流过本保护的零序电流与流过线路的零序电流的比值；Krel

为牢靠系数，取1.2；Iop.0.hb

为线路零序过电流后备保护的动作电流。动作延时，应与线路的零序电流保护的动作时限相协作。零序过压保护的整定对于中性点不直接接地运行的变压器的单相接地保护还应增设零序过电压保护系统动作电压一般整定为150～180V，保护动作后带0.3～0.5s变压器中性点绝缘水平低于半绝缘水寻常，其中性点一般应直接接地运行。间隙过流保护的整定110kV变压器中性点放电间隙零序电流保护的一次电流定值一般可整定为40～100A，保护动作后带0.3～0.5s延时跳变压器各侧断路器。过负荷保护的整定可按界于变压器过流保护的动作值与返回值之间来整定：KI relIop K nreIn

为变压器额定电流反响到二次侧的电流值，Krel

为牢靠系数，取1.05；K 为返回系数，取0.85～0.95，静态继电器取较大值；re过负荷时间整定为：3～5s。变压器后备保护与系统协作整定的一般原则变压器零序电流保护中，应有对指定侧母线接地故障灵敏系数不小于1.5的保护段；单侧中性点直接接地变压器的零序电流II段或II12，则可跳本侧断路器；零序电流II段定值应与线路零序电流保护最末一段协作动作后以较短时间T1跳本侧断路器〔或母联断路器，以较长时间T2跳变压器各侧断路器；高压侧零序电流II段定值应与本侧线路零序电流保护最终一段协作，也应与中压侧零序电流IIII同时还应与高压侧的零序电流III后T1〔或母联断路器长时间T2对高压侧承受备用电源自动投入方式的变电所，变压器放电间隙的零序电流保护可以0.2s0.7s单侧电源两个电压等级的变压器电源侧的过电流保护作为保护变压器安全的最终一级跳闸保护，同时兼作无电源侧母线和出线故障的后备保护；过电流保护的电流定值按躲过额定负荷电流整定也可先跳无电源侧母联断路器，再跳两侧断路器；值不应大于电源侧过电流保护的动作时间单侧电源三个电压等级的变压器电源侧的过电流保护作为保护变压器安全的最终一级跳闸保护，同时兼作无电源侧母线和出线故障的后备保护；变压器过流保护的配置，配置说明如下：长动作时间协作，动作后，跳三侧断路器，可先跳未装保护侧的断路器，后跳三侧断路器；主负荷的过电流以保护的电流定按躲额定负荷电流以整定，时间定值应与本侧出线最长动作时间协作，动作后，跳三侧断路器，可先跳未装保护侧的断路器，再跳三侧断路器；保护定值协作，动作后，跳三侧断路器；无电源侧的过电流保护定值按本条ae〕保护的方向可依据选择性的需要确定，其定值按下述原则整定：指向变压器的方向过电流保护，可作为变压器、指定侧母线和出线故障的后备保护。其时间定值可与其他电源侧指向本侧母线的方向过电流保护和电源侧的过电流保护动作时间协作整定〔在其他侧无上述保护时，时间定值应与该侧出线后备保护动作时间协作整定，动作后除跳本侧断路器外，依据需要，还可先跳指定侧的母联或总路断路器；该方向过电流保护一般应对中〔高〕压侧母线故障有1.5的灵敏系数；指向本侧母线的过电流保护主要保护本侧母线，同时兼作出线故障的后备保护，其电流定值按躲本侧额定负荷电流整定，时间定值应与出线后备保护动作后时间协作整定，动作后，跳本侧断路器；在变压器并列运行时，也可先跳本侧母联断路器，再跳本侧断路器；f〕多侧电源变压器主电源侧的过电流保护作为保护变压器安全的最合一级跳闸保护，作时间和灵敏系数可不作为一级保护参与选择协作；小电源侧或无电源侧的过电流保护主要保护本侧母线，同兼作本侧出线故障的后备保护。电流定值按躲本侧负荷电流整定，时间定值应与出线保护最长时间协作，动作后，跳本侧断路器，可先跳本侧断路器，再跳三侧断路器；在变压器并列运行时，还可先跳本侧母联断路器，再跳本侧断路器，后跳三侧断路器。四.10KV35KV线路保护原理及整定三段式电流电压保护,含定时限过电流保护,瞬时电流速断保护,限时电流速断保护方向元件原理.根本保护功能原理三段式电流保护原理独投/退，并且可以实现三段保护功能的分别投/退。三段式电流电压方向保护可选择投入突延时。保护动作后，装置自动闭锁相应保护功能，当装置复归或由故障量恢复到整定值的80%以下时装置解除闭锁。三段式电流保护判据如下：□保保保□保保保保保 >=1&Uab≤保保保保Uca≤保保保保保保

&>=1&

□保保保保保保保保保□保保保保保 &Ia保保/保保Ia≥保保保保

>=1

>=1&

&Tn & 保保Uab≤保保保保Ubc≤保保保保保保Ib保保/Ib≥保保保

>=1&

&>=1

& >=1

□保保保& 保保保保保保>=1&Uca≤保保保保Ubc≤保保保保保保

&>=1&&Ic保保/保保

>=1Ic≥保保保

&Tjs

□保保保保保保保保保保保保&TV保保保保

>=1X 3s其中，Tn表示过流时限，Ⅰ段无时限，Ⅱ段、Ⅲ段可以自定义时限。TjsTjs一时限。动作。

当重合闸动作，合闸位置信号HWX3s三段式电流〔电压、方向〕保护可以选择投入突变量启动元件。突变量启动元件判据如下：I(t)2I(tT)I(t2T)Iqda,b,cIqd为突变量启动元件的整定值，当相电流突变量连续三次大于整定值时，启动元件动作。当合闸位置信号HWX3s〔Ⅰ段过流没有加速延时〕后，装置后加速保护动作，后加速动作信号显示并远传。继电器JAIjIa继电器JAIjIaUjUbcJBJBJCIbIcUcaUab以继电器JA的电流Ij和电压UjIj 正方向动作区30 UjI正向动作区为：-90argUI

≤30°，电流滞后电压角度为正。单相接地保护原理80%以下时解除闭锁，零序电流采集可选择通过外部接入或装置自产。555单相接地保护投入方向投入 &

>=11503I05

05

30谐波投入 & &35电流定值

Tn &

动作信号显示远传保护动作中心信号电压闭锁投入3Uo＞电压定值单相接地跳闸

>=1&&跳闸闭锁承受了零序电流与零序电压基波的相位差。保护判据如下：单相接地保护投入方向投入 &

>=11503I0

0

30基波投入 & &3I0＞电流定值

Tn &

动作信号显示远传保护动作中心信号电压闭锁投入

>=1&&跳闸其中，Tn为单相接地保护动作延时，可以由用户自行整定，装置默认为1s。过负荷告警原理装置设置过负荷告警功能，过负荷保护动作于报警，当故障量恢复到整定值90%以下，保护功能自动复归。过负荷保护动作判据如下：&>=1&>=1Tn

告警信号显示远传Ia≥过负荷定值其中，Tn为过负荷延时，可以由用户自行整定。三相一次重合闸功能

保护中心信号三相一次重合闸启动条件为三相一次重合闸保护投入合时限Tcx，保护重合闸。三相一次重合闸设置检同期、检无压闭锁，并且可以分别设置其投/退。装置在掌握回路断线、重合闸闭锁信号闭合时三相一次重合闸闭锁出口。>=1&>=1&>=1&>=1&&&重合允许标志清0|Ux－Ua|≤定值对侧电压小于定值检无压投入

合闸信号显示远传重合允许标志

中心报警信号TcxTcx

低频减载功能作后，相应保护功能闭锁，仅有复归该装置，才能解除闭锁，低频减载原理框图如下：&Tdp&Tdp&>=1&Thc&&Tdy>=1f≤定值低频动作信号显示远传滑差闭锁投入滑差≤定值

跳闸保护动作中心信号低电压闭锁投入Uab≥无压定值IA≥闭锁电流定值IB≥闭锁电流定值IC≥闭锁电流定值其中，Tdp为低频延时，Thc为滑差延时，Tdy为低压延时。其时间可以由用户自行整定。TV装置设置TV断线告警功能，TV断线后，保护输出报警信号。待电压恢复正常后〔线电80V〕保护返回。TV当发生三相电压和大于18V，并且最大线电压与最小线电压差大于18V时；任一相电流0.5A8V5sTV装置设置对侧TV断线告警功能，对于含有检无压或检同期要求的线路，装置在断路器处于合位时〔检测HWX状态，检查对侧线路抽取电压的幅值是否大于无压定值30，否则报线路TV断线告警。待电压恢复正常后〔电压大于40V〕保护返回。重合闸投入检同期投入HWXU≤30V

>=1&5s

对侧TV断线告警显示远传保护动作中心信号掌握回路特别告警功能装置设置掌握回路特别告警功能，装置采集断路器的跳位TWX和合位HWX的位置信号，3S掌握回路特别告警投入

&=1&=13sTWXHWX35kV〔IMP-3901〕整定说明

控回特别中心信号电压方向闭锁过流保护的整定一般原则按阶梯协作原则整定。过流I段，作为速断保护段，按以下原则整定：双侧电源线路的方向电流速断保护定值定；无方向的电流速断保护定值应按躲过本线路两侧母线最大三相短路电流整定。计算的运行方式；定；对于接入供电变压器的终端线路(含T接供电变压器或供电线路)，如变压器装有差协作整定；短路的灵敏系数不小于1时即可投运。过流II测量元件定值协作。时间定值按协作关系整定：如相邻线路电流电压保护的电流和电压元件均作为测量元件断保护的电流定值应与相邻线路保护的电流和电压定值均协作；该保护如使用在双侧电源线路上又未经方向元件掌握时协作问题。过流III段，电流和时间定值应与相邻线路的延时段保护或过电流保护协作整定，其电事故过负荷等，但可以不考虑负荷自起动电流。在受线路输送力量限制的特别状况下，也可按输电线路所允许的最大负荷电流整定；低电压定值，按保证过流III段保护范围定为额定线电压的0.6～0.7倍。灵敏系数要求延时电流速断段保护的电流定值在本线路末端故障时应满足如下灵敏系数的要求：对50km以上的线路不小于1.3；对20～50km的线路不小于1.4；对20km对下的线路不小于1.5。过电流保护的电流定值在本线路末端故障时要求灵敏系数不小于1.5,在相邻线路末端故障时力争灵敏系数不小于1.2。瞬时电流速断保护〔过流Ⅰ段〕的整定瞬时电流速断保护按躲过线路末端短路时的最大三相短路电流整定流为：

KKk

I(3)d2.maxjx nl灵敏系数按最小运行方式下线路始端两相短路电流来校验：I(2)K d1.minlm IK

dz为整定的牢靠系数，一般取1.1～1.3，Kk

为系统分支系数，在没有分支的jx状况下取1，I(3)d2.max

I(2)d1.min

为最小运行方式下nl

为电流互感器的变比。限时电流速断保护〔过流Ⅱ段〕的整定限时电流速断保护按躲过相邻元件末端短路时的最大三相短路时的电流整定置动作电流为：Idz.j

KKk

I(3)d3.maxjx nl灵敏系数按最小运行方式下线路始端两相短路电流来校验：I(2)K d1.minlm II

dzd3.max

为最大运行方式下配电变压器低压侧三相短路时流过高压侧的电流，I(2)d1.min

为最小运行方式下降压变电所母线两相短路电流。0.3～0.5过电流保护〔过流Ⅲ段〕的整定过电流保护按躲过线路的过负荷电流来整定，则保护动作电流为：IIdz.j

KK ghk jxKnhl保护的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I(2)K d2.minlm Idz在配电变压器低压侧发生短路时,灵敏系数为I(2)K d3.minlm Idzh式中：K 为返回系数，一般设定为0.9，I(2)hd2.min

为最小运行方式下配电所母线两相短I

(2)d3.min

为最小运行方式下配电变压器低压侧两相短路时流过高压侧的电流。保护动作延时应考虑与下级保护的时限协作，t1=t2+Δt，Δt0.5单相接地保护的整定单相接地保护按躲过被保护线路最大非故障接地的线路电容电流整定并按最小灵敏系1.25按躲过被保护线路电容电流的条件计算保护动作电流(一次侧):I KIdz k cx

K 4～5，1.5～2)。k五.110KV线路保护原理及整定距离保护的作用及工作原理.根本保护功能原理起动元件起动元件的主要任务是当输电线路发生故障时起动保护装置和进入故障处理程序理结果进展出口动作。因此只有以上两个条件同时满足时，保护装置才会有动作出口。I 、I 、I ，突变量就是故障重量。相电流差突变量用I 、I 、I 表示，AB BC CA AB BC CA实际上I 、I 、I 是故障后的I 、I 、I 与故障前的I 、I 、I 的AB BC CA AB BC CA AB BC CA向量差。相电流差突变量同时作为振荡闭锁模块输入量之一。零序电流关心起动的目的是提高接地故障时起动元件的灵敏度3I0大于肯定值时〔该定值由用户整定30ms动作。30ms动作。150ms，快速切除I段故障。保护开放150msII段或III段的故障由振荡中对称和不对称故障开放元件开放保护，然后由对应故障段跳闸。阻抗元件的接线方式本装置的相间短路阻抗测量承受0°接线方式；接地短路阻抗的测量按相配置，每相的阻抗测量元件的输入电压为相电压，输入电流为相电流加零序补偿电流。相间短路阻抗测量0°接线方式如下表所示：123UUmUABUBCUCAImI IA BI IB CI IC A接地短路阻抗测量0°接线方式如下表所示UmUAGUBGUCGImI k*3IA 0I k*3IB 0I k*3IC 0设距离母线I 公里的K点A相经R发生接地故障，则接地故障计算方式为：k gU I R (I＋K3I〕ZlA A g

0 1K

Z ZRg

KK

0 1，Z3Z 1

Z为保护线1路单位长度的零序、正序阻抗，lK

为接地点离母线的长度。选相规章计算和比较三种相电流差突变量〔确定值值，则判为三相短路。否则取出最小值，如当IAB定是C相接地。

为最小时，且有IAB

I IBC AB

I ,则可判CAIAB

仍是最小，但是IAB

IBC

ICA

比较，并非小很多很多，则可判定为多相故障，此时再检出IAB

IBC

ICA

三者的最大值，假设IAB

最大，则可判A、B两相为故障相。最终通过零序电压超定值推断是否接地。以正序电压为极化量的相间方向阻抗元件以正序电压为极化量的相间方向阻抗继电器故障的继电器,前者称为低压方向阻抗继电器，后者称为相间方向阻抗继电器。低压方向阻抗继电器的动作特性低压方向阻抗继电器是比较工作电压和极化电压的相位来实现的。继电器的动作方程是argUIZsetU2701.M〔1〕UAB或CI为由母线流向被保护线路的相AB或CZset为整定阻抗；U1.M为保护安装处故障前的正序电压，下角注“M”表示记忆，在记忆未消逝时，有U U ，A、B或C。当保护线路出1.M [0]口处发生三相短路时，有：U U k Eej1.M [0] M

k I(Z Z )ejM M1 M M代入式〔1〕中，得到三相短路方程为：90

arg

ZmZset270M〔2〕

Z Z Mm M1作出动作特性如以下图所示，当空载状况下三相短路故障时，有 ＝0，动作特性是以MAB为直径的园，园内是ZM

动作区。

jXAjXAMMMZsetsetZOM1RB00argUIZsetU901ej90

〔3〕式中，U

为保护安装处相间正序电压， AB,BC或CA； 为偏移的角度，可在0、15、30中设定。或写为argUargUIZsetU2701ej作出其动作特性如以下图所示：jX 0A 0ZsetR以正序电压为极化量的接地方向阻抗元件argUargUA(IAK3I0)ZsetUA1270〔5〕90当正向或反向出口单相接地时，因保护安装处有较高的正序电压，故继电器具有方向性；同时，因极化电压无需记忆，所以动作特性也不会发生变化。为改善继电器的性能〔提高允许的过渡电阻力量动作方程为〔AB或C〕argUargU(IK3I0)ZsetU270ej1式中，015、30，当线路正方向上发生单相接地时，参照式〔6〕可以得到单相接地的动作方程为： argZmZset270Z ZM1 m

〔7〕作出其动作特性图如下所示：jXAF D90 C”mmG

ZsetZm

C 90EZ O RM1B当处于动作方程右侧边界时，作出Z 如图中的OC所示，因OA=Z 、OB=-Z ，m m M1所以AC超前BC的角度等于270 ，即DCE90。因此，C点〔Z 端点〕 mAB为弦内含90

的容角弧ACB〔大于半圆。当处动作方程左侧边界时，作出Z 如上图所示中的OC”，AC”超前BC”的角度等于90m

，即DCE90，故C点〔Zm

〕AB的弦内含90

ACB〔小于半圆。由动作特性可见，继电器对单相接地故障有明确的方向性。正向动作特性包含坐标原电器仍旧保持有明确的方向性，且区内单相接地时允许的过渡电阻增大了，设定越大，允许的过渡电阻也越大。以正序电压为极化量的接地方向阻抗继电器，除有明确的方向性外，还有选相功能，离保护性能。振荡闭锁原理装置振荡闭锁的构成如下：相电流突变量启动元件i，能灵敏反映各种不对称和对称故障；零序电流元件3I，该元件在零序电流大于整定值并延时30ms后动作；0静稳破坏检测元件，三相电流同时大于静稳破坏电流延时30ms该元件动作；UcosΦ元件用来检测振荡中的对称短路故障；元件I