继电保护整定计算手册

继电保护整定计算实用手册

目录

前言

1继电保护整定计算

1.1继电保护整定计算的根本任务和要求

1.1.1继电保护整定计算的目的

1.1.2继电保护整定计算的根本任务

1.1.3继电保护整定计算的要求及特点

1.2整定计算的步骤和方法

1.2.1采用标么制计算时的参数换算

1.2.2必须使用实测值的参数

1.2.3三相短路电流计算实例

1.3整定系数的分析与应用

1.3.1可靠系数

1.3.2返回系数

1.3.3分支系数

1.3.4灵敏系数

1.3.5自启动系数

1.3.6非周期分量系数

1.4整定配合的根本原那么

1.4.1各种保护的通用整定方法

1.4.2阶段式保护的整定

1.4.3时间级差的计算与选择

1.4.4继电保护的二次定值计算

1.5整定计算运行方式的选择原那么

1.5.1继电保护整定计算的运行方式依据

1.5.2发电机、变压器运行变化限度的选择

原那么

1.5.3中性点直接接地系统中变压器中性点

1.5.4线路运行变化限度的选择

1.5.5流过保护的最大、最小短路电流计算

1.5.6流过保护的最大负荷电流的选取

2变压器保护整定计算

2.1变压器保护的配置原那么

2.2变压器差动保护整定计算

2.3变压器后备保护的整定计算

2.3.1相间短路的后备保护

2.3.2过负荷保护（信号）

2.4非电量保护的整定

2.5其他保护

3线路电流、电压保护装置的整定计算

3.1电流电压保护装置概述

3.2瞬时电流速断保护整定计算

3.3瞬时电流闭锁电压速断保护整定计算

3.4延时电流速断保护整定计算

3.4.1与相邻线瞬时电流速断保护配合整定

3.4.2与相邻线瞬时电流闭锁电压速断

保护配合整定

3.4.3按保证本线路末端故障灵敏度整定

3.5过电流保护整定计算

3.5.1按躲开本线路最大负荷电流整定

3.5.2对于单电源线咱或双电源有“T”接变压器的

线路

3.5.3保护灵敏度计算

3.5.4定时限过电流保护动作时间整定值

3.6线路保护计算实例

3.6.135kV线路保护计算实例

3.6.210kV线路保护计算实例

附录A架空线路每千米的电抗、电阻值

附录B三芯电力电缆每千米的电抗、电阻值

附录C各电压等级基准值表

附录D常用电缆载流量

本文中涉及的常用下脚标号

名称符号名称符号

平均值av可靠rel

最大值Max动作op

最小值Min保护P

基准值b返回r

标幺值pu分支br

额定值N自起动ast

灵敏sen启动st

接线con

继电保护整定计算

1.1继电保护整定计算的根本任务和要求

1.1.1继电保护整定计算的根本任务和要求

继电保护装置属于二次系统，它是电力系统中的

一个重要组成局部，它对电力系统平安稳定运行起着

极为重要的作用，没有继电保护的电力系统是不能运

行的。继电保护要到达及时切除故障，保证电力系统

平安稳定运行的目的，需要进展多方面的工作，包括

设计、制造、安装、整定计算、调试、运行维护等，

继电保护整定计算是其中极其重要的一项工作。

电力生产运行和电力工程设计工作都离不开整定

计算，不同部门整定计算的目的是不同的。电力运行

部门整定计算的目的是对电力系统中已经配置安装好

的各种继电保护按照具体电力系统参数和运行要求，

通过计算分析给出所南非的各项整定值，使全系统中

的各种继电保护有机协调地布置、正确地发挥作用。

电力工程设计部门整定计算的目的是按照所设计的电

力系统进展分析计算、选择和论证继电保护装置的配

置和选型的正确性，并最后确定其技术标准。同时，

根据短路计算结果选择一次设备的标准。

1.1.2继电保护整定计算的根本任务

继电保护整定计算的根本任务，就是要对各种继

电保护给出整定值；而对电力系统中的全部继电保护

来说，那么需编制出一个整定方案。

各种继电保护适应电力系统运行方式变化的能力

都是有限的，因而，继电保护整定方案也不是一成不

变的。对继电保护整定方案的评价，是以整体保护效

果的优劣来衡量的，并不着眼于某一套继电保护的保

护效果。必须指出，任何一种保护装置的性能都是有

限的，或者说任何一种保护装置对电力系统的适应能

力都是有限的。当电力系统的要求超出该种保护装置

所能承当的最大变化限度时，该保护装置便不能完成

保护任务。

(一)继电保护整定计算的具体任务和步骤

(1)绘制电力系统一次接线图。

(2)根据一次接线图绘制系统阻抗图，包括正

序、负序、零序网。

(3)建立电力系统设备参数表：包括一次设备

的根底参数，二次设备的标准及保护配置情况。

(4)建立电流互感器(TA)、电压互感器(TV)

参数表，根据变压器的容量和线路的负荷情况确定TA

变比。

(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，各级母线的综合阻抗(最大、

最小方式)。

(6)电力系统各点的短路计算结果。

(7)根据整定原那么，选取保护装置整定值。

(8)建立各种继电保护整定计算表。

(9)按保护功能分类，分别绘制出整定值图。

[10)编写整定方案报告书，着重说明整定的原

那么问题、整定结果评价、存在问题及采取的对策。

(二)整定方案说明书

一般包括以下内容：

(1)方案编制时间、电力系统概况。

(2)电系统运行方式选择原那么及变化限度。

(3)主要的、特殊的整定原那么。

(4)方案存在的问题及对策。

(5)继电保护的运行规定，如保护的停、投、

改变定值、改变使用要求以及对运行方式的限制要求

等。

(6)方案的评价及改良方向。

1.1.3继电保护整定计算的要求及特点

根据继电保护在电力系统中担负的任务，继电保

护装置必须满足以下4个根本要求，即选择性、快速

性、灵敏性、可靠性。

(1)选择性。电力系统中某一局部发生故障时,

继电保护的作用只能断开有故障的局部，保存无故障

局部继续运行，这就是选择性。实现选择性必须满足

两个条件：一是相邻的上一级在时限上有配合；二是

相邻的上下级保护在保护范围上有配合。

(2)灵敏性。在保护装置的保护范围内发生的

故障，保护瓜的灵敏程度叫灵敏性，习惯上叫做作灵

敏度。灵敏度用灵敏系数来衡量，用心”表示。灵敏

系数在保证平安性的前提下，一般希望越大越好，但

在保证可靠动作的根底上规定了下限值作为衡量的标

准。

(3)速动性。短路故障引起电流的增大，电压

的降低，保护装置快速地断开故障，有利于减轻设备

的损坏程度，尽快恢复正常供电，提高发电机，并列

运行的稳定性。

（4）可靠性。继电保护的可靠性主要由配置构

造合理，质量优良和技术性能满足运行要求的保护装

置及符合有关规程要求的运行维护和管理来保证。为

保证保护的可靠性，应注意以下几点：

1）保护装置的逻辑环节要尽可能少。

2）装置回路接线要简单，辅助元件要少，串联触

点要少。

3）运行中的操作变动要少，改变定值要少。

4）原理设计合理。

5）安装质量符合要求。

6）调试正确、加强定期检验。

7）加强运行管理。

要到达继电保护“四性”的要求，不是由一套保

护完成的。就一套保护而言，它不能同时完全具备“四

性〃的要求。如电流保护简单可靠，具备了可靠性、

选择性，但速动性较差；高频保护具备了速动性、灵

敏性、选择性，但装置复杂，相对可靠性就差一些。

因此，要实现继电保护“四性〃的要求，必须由一个

保护系统去完成，这就是保护系统概念。

对继电保护的技术要求,“四性”的统一要全面考

虑。由于电网运行方式、装置性能等原因，不能兼顾

“四性〃时，应合理取舍，执行以下原那么：

(1)地区电网服从主系统电网。

(2)下一级电网服从上一级电网。

(3)局部问题自行消化。

(4)尽可能照顾地区电网和下一级电网的需要。

(5)保证重要用户的供电。

1.2整定计算的步骤和方法

1.2.1采用标么制计算时的参数换算

采用标么制计算时，通常先将给定的发电机、变

压器、线路等元件的原始参数，按一定基准条件(即

基准容量和基准电压)进展换算，换算为同一基准条

件下的标么值，然后才能进展计算。

标么值=实际有名值/基准值

标么制计算中，基准条件一般选基准容量

Sb=100MVA,基准电压Ub=U.,(八为电网线电压平均值)。

当$,、Ub确定后，对应的基准电流为

基准阻抗为镣源!象指定书签。

"S,

当Sb=100MVA时，口、Ib、Zb值如表1-1所示。

表IT基准电压、电流、阻抗对应表

Ub(kV)0.46.310.537115230

h(kA)1449.165.51.560.5020.251

乙［Q)0.0160.3971.102513.69132.25529

(1)发电机等旋电机X：的换算，即

式中X一一基准条件下的电抗标么值;

»b

x"一一额定容量条件下的次暂态电抗标么值;

“d

Sb、SN——基准容量、额定容是，MVAo

(2)变压器短路电压U加的换算，即

1)双绕组变压器

式中UM——短路电压，其他符号含义同前。

2)三绕组变压器

(3)线路阻抗换算(线路阻抗一般用有名值表示,

Z=R+jX,当Rvgx中可取Z=jX)

式中一基准条件下的阻抗标么值；

Z“、X。一线路阻抗、电抗有名值，Qo其他符

号同前。

(4)电抗器百分电抗的换算，即

式中4—基准条件下的电抗标么值；

X**—电抗器额定电流、额定电压下的阻抗标么值

百分数；

h—电抗器额定电流，kA；

UN一额定电压，kA；

，、心一基准容量，基准电压。

1.2.2必须使用实测值的参数

(1)三相三柱式变压器的零序阻抗.

(2)66kV及以上架空线路和电缆线路的阻抗.

(3)平行线间的零序互感阻抗。

(4)双回线的同名相间的零序的差电流系数。

(5)其他对断电保护影响较大的有关参数。

1.2.3三相短路电流计算实例

【例1T】如某发电厂两台容量为6000kW的汽轮发电

机，电压为10kV,cos=0.8,次暂态电抗X"d=0.135

6O一台容量为40000kVA升压变压器，额定电压为

(38.5±2X2.5%)kV,联结组别为YNdll,阻抗电压

10.3%。经35kV线路，在某110kV变电站35kV母

线并肉，线路导线型号为LGJ-240,长度为3km。系统

至该Xg“=4.327。试计算kl点三相短路流经35kV线路、

升压变压器的最大短路电流。

解：如图「3所示为系统一次接线图。

(1)参数换算及绘制阻抗图。

选取基准容量SLIOOMVA,基准电压Ub=37kV,换算各元

件在基准条件下的标么值。

1）发电机Gl、G2

2）变压器

3）线路

经查LGJ-240导线每千米R=0.13Q、X=0.358Q

将上述各元件标么阻抗按线图，绘出标么阻抗图，如

图1-4所示。

图1-4标么阻抗图

（2）短路电流计算。

&点三相短路电流

经升压器的短路电流为

经35kV线路的短路电流为

1.3整定系数的分析与应用

继电保护的整定值一般通过计算公式计算得出。

为使整定值符合电力系统正常运行及故障状态下的规

律，到达正确整定的目的，在计算公式中需引入各种

整定系数。整定系数应根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。

1.3.1可靠系数

由于计算、测量、调试及断电器各项误差的影响,

使保护的整定值偏离预定数值，可能引起误动作。为

此，整定计算公式中需引入可靠系数用Kz表示，如

图1-5所示。

图1-5系统图

断路器QF1和QF3装设电流保护时，其整定配合公式

为

式中I0P（1）——所整定保护的动作电流；

L.⑵一一所整定保护的下一级保护的动作电流；

Krel----------可靠系数。

可靠系数的取值与各种因素有关：

⑴按短路电流整定的无时限保护，应选用较大的系

数。

(2)按与相邻保护的整定值配合整定的保护，应选较

小的系数。

(3)保护动作速度较快时，应选用较大的系数。

(4)不同原理或不同类型的保护之间整定值配合时，

应选用较大的系数。

(5)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。

如感应型反时限保护可靠系数为1.3〜1.5；瞬时

段或速断电流保护为1.25~1.3；与相邻同类型过电

流保护为L1〜1.2。

1.3.2返回系数

按正常运行条件量值整定的保护，例如按最大负

荷电流整定的过电流保护，在受到故障量的作用动作

时，当故障消失后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，返回系数用儿表示。

对按故障量值和按自启动量值定的保护，那么不考虑

返回系数。

返回系数的定义（=返回值,于是可得过量动

动作值

作的继电器K1<1,欠量动作中的继电器K,〉l,它们

的应用是不同的。

例如过电流保护整定公式为

式中Krel-----可靠系数;

Kr—返回系数；

Itax-----最大负荷电流。

返回系数的上下与断电器类型有关。电磁型继电

器的返回系数为0.85,晶体管型、集成电路型以及数

字微机型继电器1保护）返回系数较高，为0.85〜

0.95o

1.3.3分支系数

多电源的电力系统中，相邻上、下两级保护间的

整定配合，还受到中间分支电源的影响，将使上一级

保护范围缩短或伸长，整个公式中要引入分支系数。

分支系数用Q表示。多电源系统接线如图-6所示。

图1-6多电源系统接线图

在K点发生短路时，假设QF1及QF2断电器的过

流保护均刚启动，即它们都处在灵敏度相等的状态下,

那么有如下关系式

设

那么

电流分支系数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。对过

电流保护来说，在整定配合上应选取可能出现的最大

分支系数。

低电压保护的分支系数与过电流保护的分支系数

不同，在整定配合上应选取可能出现的最小值。分支

系数的变代范围随电网构造的不同而不同，其值一般

在0〜2之间。

距离保护的助增系数等于分支系数。且增系数将

使距增保护测量到的阻抗增大，保护范围缩短。在整

定配合上应选取可能出现的最小助增系数。当KZZ<1

时称汲出系数，对距离保护的影响与K”>1刚好相反,

但在配合整定上汲出系数也应选取可能的最小值。

1.3.4灵敏系数

在继电保护的保护范围内发生故障，保护装置反

响的灵敏程度称为灵敏度。灵敏度用灵敏系数降”,表

示。灵敏系数是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。

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。前者是被保护对象的全部范围而言，后

者那么是被保护的相邻保护对象的全部范围而言。

灵敏系数在保证平安性的前提下，一般希望越大

越好，但在保证可靠动作的根底上规定了下限值作为

衡量的标准。不同类型保护的灵敏系数要求不同。由

于电流互感器接线形式的不同以及接入保护的相数不

同，反响的灵敏度也不同。对于各个检测元件构成的

整套保护装置，因为各个检测元件担任的任务不同，

对它们灵敏度的要求也不同，一般应满足：闭锁元件

的启动元件的K,“,＞测量元件的Ks(.no

选择计算灵敏系数的运行方式和短路类型是至关重要

的。选择的恰当与否直接影响对保护效果的评价。因

此，一般应以选择常见的不利运行方式为原那么。短

路保护的最小灵敏系数见表l-2o

表1-2短路保护的最小灵敏系数

保护分类保护类型组成元件灵敏系数备注

200km以上线路，不小于1.3；

带方向和不带方

电流元件和电压元件1.3〜1.550〜200km线路,不小于1.4；

向的电流保护式

50km以下线路，不小于1.5

电压保护

零序或负序方向元件1.5

主保护负序和零增量或

启

负序分量元件、距离保护第三段动作区末端帮

动4

距离保护相电流突变量元障，大于15

元

件

件

电流和阻抗元件1.5线路末端短路电流应阻抗元件准

确工作电流1.5倍以上。200km

1.3〜1.5以上线路，不小于L3；50-

距离元件

200km线路,不小于1.4；50km

以下线路，不小于1.5

平行线路的横联

线路两侧均末断开前，其中一侧

差动方向保护和电流和电压启动元件2.0

保护按线路中点短路

电流平衡保护

平行线路的横联

线路一侧断开后，另一侧保护按

差动方向保护和1.5

对侧短路计算。

电流平衡保护

主保护

平行线路的横联

线路两侧均末断开前，其中一侧

差动方向保护和零序方向元件2.0

保护按线路中点短路计算

电流平衡保护

跳闸元件

线路纵联保护对高阻接地故障的测

1.5个别情况下，为1.3

量元件

发电机、变压器、差电流元件的启动电

1.5

电动机纵差保护流

母线的完全电流差电流元件的启动电

1.5

差动保护流

母线的不完全电

差电流元件11.5

流差动保护

发电机、变压器、

线路和电动机的电流元件1.5按保护安装处短路计算

电流速断保护

电流、电压和阻抗元件1.2按相邻电力设备和线路末端短路

计算［短路电流应为阻搞元件准

远后备保护

零序或负序方向元件1.5确工作电流1.5倍以上〕,可考虑

后备保护

相继动作

电流、电压和阻抗元件1.3

近后备保护按线路末端短路计算

负序或零序方向元件2.0

辅助保护电流速断保护1.2按正常运行方式保护安装处短路

计算

注：1.主保护的灵敏系数除表中注出者外，均按被保护线路（设备）末端短路计算。

2.保护装置如反响故障时增长的量,其灵敏系数为金属性短路计算值与保护整定值之比；如反响故障

时减少的量，那么为保护整定值与金属性短路计算值之比。

3.各种类型的保护中,接于全电流和全电压的方向元件的灵敏系数不作规定。

4.本表内未包括的其他类型的保护.其灵敏系数另作规定.

1.3.5自启动系数

按负荷电流整定的保护，必须考虑负荷电动机自

启动状态的影响。当电力系统发生故障并被切除后，

电动机将产生自启动过程，出现很大的自启动电流。

负荷端电压降低的时间愈长，电动机转数下降越多，

自启动电流越大。极限状态是电动机由静止状态启动

起来，自启动电流到达最大值。一般考虑自启动系数

就考虑这种极限状态。

自启动电流比负荷电流大许多倍，而且延续时间

长，故按负荷电流整定的保护整定公式中，需要引入

自启动系数。自启动系数等于自启动电流与额定负荷

电流之比，用K,qd表示。

单台电动机在满载全电压下启动时，一般K,为

4〜8,综合负载(包括动力负荷与恒定负荷)的IC.为

1.5〜2.5,纯动力负荷(多台电动机的综合)的Ka”为

2〜3。

选择自启动系数时应注意以下几点：

(1)动力负荷比重大时，应选用较大的系数。

(2)电气距离较远(即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。

1.3.6非周期分量系数

在短路暂态过程中产生的非周期分量对保护的正

确工作影响很大，一方面使电流的有效值增大，一方

面使电流互感器饱和，使保护的测量误差加大。因此,

在整定计算公式中引入非周期分量系数

对带有躲非周期分量特性的差动保护，如BCH型

差动继电器，取1=1.3；其他的取降=1.5〜2。

对电流速断保护，在Kz系数中考虑非周期分量

的影响，不再单独考虑Kap。

1.4整定配合的根本原那么

电力系统中的继电保护是按断路器配置装设的，

因此，继电保护必须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配合协调，以到

达选择性的目的。这是继电保护整定配合的总原那么。

1.4.1各种保护的通用整定方法

(1)根据保护装置的构成原理和电力系统运行特点，确

定其整定条件及整定公式中的有关系数。

(2)按整定条件进展初选整定值。按电力系统可能出现

的最小运行方式校验灵敏度，其灵敏系数应满足要求,

在满足要求之后即可确定为选定的整定值。假设不满

足要求，就须重新考虑整定条件和最小运行方式的选

择是否恰当，再进一步还可考虑保护装置的配置和选

型问题，然后，经过重新计算直到选出适宜的整定值。

1.4.2阶段式保护的整定

(1)相邻一上下级保护之间的配合有三个要点：第一，

时间上应有配合。即上一级保护的整定时间应比其相

配合的下一级保护的整定时间大一个时间级差第

二，在保护范围上有配合。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，上下级保护的配合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。

(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。其余的各段均按上下级保护

的对应段进展整定配合。所谓对应段是指上一级保护

的二段与下一级保护的一段相对应。

1.4.3时间级差的计算与选择

相邻的上下级保护间，为取得选择性，其条件之

一是保证保护动作有时间级差。时间级差一般按下式

计算

At=ts+tdl+ty

式中at—时间级差；

ts一一时间继电器的正负误差，对DS型系列时

间继电器在±0.05〜±0.15；

%——被保护断路器跳闸时间，SN10-10型断

路器跳闸时间为0.06~0.08s；

ty一一裕度时间，一般对定时限保护取0.1s,

对反时限保护取0.3s。

1.4.4继电保护的二次定值计算

保护定值是以一次值为准进展计算的，而具体的保

护装置需要输入二次值，因此定值计算完毕，要进展

一、二次值间的变换。

(1)电流保护

式中lop.j-----继电器二次动作电流；

lop-----继电器一次动作电流；

Kcon——TA二次接线系数(TA二次接线为三角形

时，KC<1„=V3；TA二次接线为星形时，Kcon=l；TA二次

接线为两相差接时，Keo„=V3）；

nTA-----TA变比。

（2）距离保护

式中Z。一一一继电器二次动作阻抗，。/相；

Zop——继电器一次动作阻抗，。/相；

nTA>n-rv-----分别为TA、TV变比;

Kcon-一接线系数（方向阻抗继电器接人相电压

相电流时，Kco„=l；接人相间电压、两相电流差时，Kcon

=1;接人相间电压、两相电流时，Kcon=l；全阻抗继电

器接入相间电压、两相电流差时，Kco„=l；接人相间电

压、两相电流时，Kcor,=V3/2）o

1.5整定计算运行方式的选择原那么

电力系统运行方式是保护整定计算根底，整定计

算用的运行方式选择合理与否，不仅影响继电保护的

保护效果，也会影响继电保护的配置和选型的正确性,

因此要特别重视这一环节。

1.5.1继电保护整定计算的运行方式依据

即正常运行方式和正常检修方式，一般遵循以下

原那么：

(1)必须考虑检修和故障两种状态的重叠出线，但

不考虑多种重叠。

(2)不考虑极少见的特殊方式。因为出现特殊方式

的概率较小，不能因为恶化了绝大局部时间的保护效

果。必要时，可采取临时性的措施加以解决。

1.5.2发电机、变压器运行变化限度的选择原那么

(1)一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方

式，即一台机组检修时另一台发生故障；当三台以上

机组时，应选择其中两台容量较大机组同时停用方式。

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、用水调节发电等。

(2)一个厂、站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，因变压器的运行可靠性

很高。但对于发电机一变压器组应服从于发电机的投

停变化。

1.5.3中性点直接接地系统中变压器中性点接地的

选择原那么

(1)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

状态。如事前确定不能接地运行，那么应采取其他防

止工频过电压的措施。

(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，那么应采取防止工频过

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，这种情况不按接地运行

考虑。

1.5.4线路运行变化限度的选择

(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，另一条线路又遇故障的方式。

(2)双回线一般不考虑同时停用。

(3)相隔一个厂、站的线路，必要时，可考虑与上述(1)

的条件重叠。

1.5.5流过保护的最大、最小短路电流计算方式的选

(1)相间保护。

1)对单侧电源的辐射形网路，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

路投人运行的方式。而最小短路电流，那么出现在最

小运行方式下。

2)对于双侧电源的网路，一般与对侧电源的运行方变

化无关，可按单侧电源的方法选择。

3)对于环状网路的线路，流过保护的最大短路电流压

选择开环运行方式，开环点应选在所整定保护线路的

相邻一级线路上。而对于最小短路电流，那么应选闭

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。

4）对于相间保护来说，一般情况下，最大短路电流可

取三相短路电流，最小短路电流可取两相短路电流。

⑵零序电流保护。

1）根本原那么同相间保护，重点注意变压器中性点接

的变化。

2）零序电流与故障点的综合零序阻抗和综合正序阻击

的比值有关。综合零序阻抗小于综合正序阻抗时，单

相接短路电流小于两相接地短路电流；综合零序阻抗

大于综合正序阻抗时，单相接地短路电流大于两相接

地短路电流。

1.5.6流过保护的最大负荷电流的选取

按负荷电流整定的保护，需要考虑各种运行方式

变化日出现的最大负荷电流，一般应考虑到以下的运

行变化

(1)备用电源自投引起的负荷增加。

(2)并联运行线路或变压器的减少，负荷转移。

(3)环状网路的开环运行，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。

变压器保护整定计算

2.1变压器保护的配置原那么

电力变压器继电保护保护装置的配置原那么：

(1)应装设反响内部短路和油面降低的瓦斯保护。

(2)应装设反响变压器绕组和引出线的多相短路

及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护。

(3)应装设作为变压器外部相间短路和内部短路

的后备保护的过电流保护(或带有复合电压启动的过

电流保护或负序电流保护)。

(4)为防止中性点直接接地系统中外部接地短路

的变压器零序电流保护。

(5)防止大型变压器过励磁的变压器过励磁保护

及过电压保护。

(6)为防止相间短路的变压器阻抗保护。

(7)为防止变压器过负荷的变压器过负荷(信号)

保护。

2.2变压器差动保护整定计算

微机型差动保护一般采用比率制动特性的差动保

护，具备2次谐波制动、5次谐波制动及TA断线闭锁

功能，能可靠躲过励磁涌流，其定值按躲过最大负荷

电流条件下流人保护装置的不平衡电流整定,因此有

很高的灵敏度。

二段折线式动作特性的动作方程

Ires^^Ires,o

Id》lop.o(2-1)

1<1S(IresLe.o)+lop.oIres>Ires.o(2-2)

式中L------差电流;

IreS.o——拐点电流，即开场出现制动作用的最小制

动电流；

Iop,o----------差动元件的启动电流，也叫最小动作电流;

s-一折线的斜率，通常也叫比率制动系数；

Ires-----------制动电流。

二段折线式差动元件的动作特性曲线见图2-10

图2-1二段折线式差动元件的动作特性曲线

(1)差动最小动作电流按躲过最大负荷条件下流

人保护装置的不平衡电流

/=K(K+AU+Am)IJn(2-3)

印ret\er/N!TA

式中IN---变压器额定电流；

IITA---电流互感器的变比；

K,el-----可靠系数，取1.3〜1.5；

Ker——电流互感器的比误差(10P型取0.03X

2,5P型和TP型取0.01X2)；

△m一一电流互感器变比未完全匹配产生的误差，

初始取0.05；

△U一一变压器调压引起误差，可取调压范围中偏

离额定值的最大值(百分数)。

在实用计算中可选取Iop,mi„=(0.2-0.5)IN,一般不

小于0.3小

(2)起始制动电流Is。的整定

却=(0.8~1.0)=(2-4)

(3)动作特性折线斜率S的整定。纵差保护的动作电流

应大于外部短路时流过差动回路的不平衡电流。变压

器种类不同，不平衡电流计算也有较大差异，下面给

出普通双绕组变压器差动保护回路最大不平衡电流

Iu„b.皿计算公式。

对双绕组变压器

=—

lunb.max(KapKCcKel+Z\L'+Z\ni)Ik.max/OjA(25)

式中L——电流互感器的同型系数，K«=1.0；

晨，一一外部短路时最大穿越短路周期分量；

Kap一一非周期分量系数，两侧同为TP级电流互

感器取1.0；两侧同为P级电流互感器取1.5-2.0。

K”、AU,、的含义同式(2-3),但K”=L0。

差动保护的动作电流

Iop*max-Krellunb.max(2-6)

最大制动系数

___opmax(2-7)

revmax/

斜率

(2-8)

Q___Iop-max-Iop-min

KmaxT

resO

(4)二次谐波制动比。在差动元件的差电流中，含有基

波分量和二次谐波分量，其基波分量大于差动元件的

动作电流，此时二次谐波分量电流与基波分量电流的

百分比，叫做二次谐波制动比。二次谐波制动比整定

值越大，该保护躲过励磁涌流的能力越弱；反之，保

护躲励磁涌流的能力越强。根据经历，二次谐波制动

比可整定为15%〜20%。

（5）差动速断。差动速断保护在较严重的区内故障时

快速跳开断路器，其实质是反映差动电流的过电流继

电器。设置差动速断元件的主要原因是为防止在较高

短路电流水平时，由于电流互感器饱和而产生大量谐

波，使得带二次谐波制动的比率差动元件拒动。TA断

线不闭锁差动速断。

差动速断整定值按躲区外故障最大不平衡电流或

躲初始励磁涌流两者最大值整定，一般取

I=KI/n或/=K/（2-9）

opN/TAoprelitnbmax.

式中

IOp------差电流速断的动作电流；

IN----变压器的额定电流；

K一—倍数（视变压器容量和系统电抗大小，K推荐值

如下：①6300kVA及以下,7〜12；②6300〜31500kVA,

4.5〜7.0；(§)40000a12QOOOkVA,3.0~6.0；④120

OOOkVA及以上，2.0~5.0),容量越大，系统容量越

大，K取值越小；

Iunb,^——差动保护回路最大不平衡电流。

按照正常运行方式保护安装处两相短路计算灵敏系数

Ksen.1.2o

2.3变压器后备保护的整定计算

2.3.1相间短路的后备保护

一、过电流保护

这是一种最简单的后备保护，主要用于容量不大的单

侧电源降压变压器。

(1)按躲过变压器可能的最大负荷电流整定，即

=^xl(2-10)

乙max

npKr

式中Krel------取1.1~1.2；

K,.——取0.85〜0.95,静态继电器可取上限。

ILW的选取按以下条件取最大值：

1)不同容量的变压器并列运行，考虑一台并列运行的

最大容量的变压器被突然切除时负荷转移。

2)同容量的n台变压器并列运行，在一台切除的条件

下，变压器的最大负荷电流

(2)按躲过负荷自启动的最大工作电流整定，即

式中Krel-----取1.2~1.3；

Kas,一—对单台电动机取4〜8,纯动力负荷取

2〜3,.综合性负荷取1.5〜2.5。

从实际情况出发，一般以综合性负荷为主，且总

有一局部次要电动机在低压工况下被首先切除，这时,

对llOkV降压变电站，低压6〜10kV取1.5〜2.5,中

压35Kv取1.5〜2；220kV变电站，经历取值1.5〜2。

变压器过流保护的动作时间按与相邻保护的后备

保护动作时间配合整定：t=t+Ato

选择以上最大者为过流保护的整定值。

灵敏度校验：按变压器低压母线故障时的最小短

路电计算，即

</inin(2-12)

Ksen=

式中1d.i——变压器低压母线故障最小短路电流，计

算时尚应考虑变压器的接线、短路故障的类型过电流

保护的接线方式等因素，取最严重情况。

二、带复合电压闭锁的过电流保护

复合电压闭锁元件由接于相间电压上的低电压继

电器接于负序电压上的负序电压继电器组成。根据反

措要求，高、中压侧过流保护均应经复合电压闭锁,

各侧复合电压锁应取三侧电压构成"或"门。

(1)低电压元件

、

UNmin(2-13)

Uop=

KrelKr

式中U”------系统最低运行电压，取09UN；

Kerl------可靠系数，取1.2〜1.25；

Kr——返回系数，取1.15~1.2o

灵敏度计算公式为

K=%(2-14)

.一U

O'-max

式中Uc——检验点故障时，电压继电器装设母线上

的最大残压。

要求「“21.25。

(2)负序电压元件按躲过正常运行最大不平衡电压整

定

h=(0.06〜0.07)C7v(2-15)

灵敏度校验按后备保护区末端不对称故障最低负

序电压计算

(2-16)

__UQ-2-min

senrr

op2

式中u,2.min——变压器另一侧短路时保护反响的最低

负序电压。

要求点言125。

⑶电流元件定值计算。

按变压器额定电流整定

.K,(2-17)

I=r

opKN

r

灵敏度校验按变压器低压母线故障时的最小短路

电流计算，即

K=心(2-18)

sen/

OP

式中L.人——变压器低压母线故障最小短路电流，计

算时尚应考虑变压器的接线、短路故障的类型及过电

流保护的接线方式等因素，取最严重的情况。

要求421.25。

(4)动作时间整定。

1)单侧电源变压器，负荷侧后备保护动作时间与同侧

出线保护动作时间配合，电源侧后备保护动作时间与

负荷侧后备保护最长动作时间配合。

2)多侧电源变压器，各侧的后备保护动作时间与各侧

出线的动作时间相配合；动作后跳三侧的保护段的动

作时间与各侧后备保护的最长动作时间相配合。且在

动作时间小的一侧加装方向元件。

2.3.2过负荷保护（信号）

装设于变压器一相上的过负荷信号装置，动作后延时

给出信号。

动作电流

K,,（2-19）

1r/胃XI.

r

式中----可靠系数，取1.05；

K,——返回系数，取0.85〜0.95,静态继电器

可取上限；

Z,——变压器额定电流（中间分接头表示值）。

过负荷信号装置之动作时间，应比同一设备之过

电流保护之最长动作时间大，一般取为9〜10s即可满

足要求

2.4非电量保护的整定

(1)瓦斯保护。

1)动作于信号的容积整定：继电器气体容积整定要求

在250〜300ml。范围内可靠动作。

2)动作于跳闸的流速整定：继电器动作流速整定值以

连接收内的流速为准，可根据变压器容量、电压等级、

冷却方式、连接收径等不同参数按表2—1中数值查

得；流速整定值的上限和下限可根据变压器容量、系

统短路容量、变压器绝缘及质量等具体情况决定。

表2-1气体继电器动作流速整定值参考表

变压器容量(kVA)继电器型号连接收内径(mm)冷却方式动作流速整定值(m/s)

1000及以下QJ-50。50自然或风冷0.7〜0.8

1000〜7500QJ-50050自然或风冷0.8〜1.0

7500〜10000QJ-80050自然或风冷0.7-0.8

10000以上QJ-80。50自然或风冷0.8〜1.0

200000以下QJ-80◎50强迫油循环1.0〜1.2

200000及以上QJ-804)50强迫油循环1.2〜1.2

500kV变压器QJ-804)50强迫油循环1.3〜1.4

有载调压变压器

QJ-25小251.0

(分接开关用)

注此表来源DL/T540-1994?气体继电器检验规程？。

(2)冷却器全停保护。

强迫油循环变压器冷却器全停动作于跳闸。

经温度闭锁时上层油温整定为75℃,时间为

20min；不经温度闭锁时间整定60min。

(3)压力释放。压力释放正常运行中投信号；新投或大

修变压器充电时投跳闸，充电完毕后投信号。

2.5其它保护

(1)电流越限闭锁调压。闭锁调压定值按过负荷电流定

值整定，时间5s。

(2)电流越限启动辅助冷却器。电流值一般整定为变压

器额定电流。

线路电流、电压保护装置的整定计算

3.1电流电压保护装置概述

电流电压保护装置是反响相间短路根本特征，并

接于全电流、全电压的相间短路保护装置。整套保护

装置一般由瞬时段、定时段组成，构成三段式保护阶

梯特性。三段式电流保护一般用于35kV及以下电压等

级的单电源出线上，对于双电源辐射线可以加装方向

元件组成带方向的各段保护。三段式保护的第I、II

段为主保护段，第in段为后备保护段。I段一般不带

时限，一般称瞬时电流速断，其动作时间是保护装置

固有动作时间；n段带较小的延时，一般称延时电流

速断；ill段称定时限过电流保护，带较长延时。

保护装置第I段，要求无时限动作，保护区不小

于线路全长的20%,第n、ni段灵敏度应满足规程规

定。对于第in段除作本线后备外，还应作相邻元件的

远后备。

保护定值计算、灵敏度校验及运行方式选择，均

采用实际可能的最大、最小（最不利）方式及一般故障

类型，不考虑节假日等特殊方式及双重的复杂故障类

型；对于发电厂直馈线或接近电厂的带较长时间的保

护，整定计算时要考虑短路电流衰减。对于无时限动

作或远离电厂的保护，整定计算时不考虑短路电流衰

减。

3.2瞬时电流速断保护整定计算

瞬时电流速断保护(简称电流速断)，在不同的线

路上有不同的整定原那么，表达如按躲本线路末端母

线故障整定。

(1)当本线路末端有多条出线或多台变压器时，按躲本

线路末端母线故障的最大故障电流整定，以保证相邻

下一级出线或变压器故障时，不致越级动作。其公式

计算为

I(3-1)

x———

Iotf=KrdI=Krd+ry

1-maxI

式中Lp-----电流速断一次定值，A；

Ib--线路所在电压级基准电流，A；

Krcl—可靠系数(电磁型保护取《“=1.2~1.3,

感应型保护取乙尸1.5〜1.6)；

ZL——保护装置背后，系统最大方式下正序短路

阻抗，以标么值表示；

Z,一一本线路正序阻抗，以标么值表示。

（2）按与变压器速动保护配合整定。当线路无其他出

线，仅有变压器时，如果变压器速动保护（差动或电流

速断）有跳闸自保持、线路保护有自动重合闸装置，那

么有条件增加该线路保护的速动保护区，并按与变压

器速动保护配合整定。这样整定，当变压器内部发生

故障时，可由其速动保护自保持跳闸，而线路的电流

速断保护可能会出现非选择性动作，但可由自动重合

闸纠正其非选择性，恢复对正常变压器的供电。

1）当线路末端为一台变压器，其主保护为差动保护时,

按与差动保护配合整定，即

式中Kre\----可靠系数，取心1=1.3〜1.4；

/：叱一一变压器中压或低压侧最大三相短路电

流，换算至线路保护所在电压级。

2）当线路末端为一台变压器，其主保护为瞬时电流速

断时，按与瞬时电流速断配合整定，即

（3-3）

1op=Krelrop

式中《el-----可靠系数，取KK=1.1；

r（）P——被配合变压器电流速断保护定值。

（3）按躲背后母线故障整定。对于双电源联络线电流速

断，一般不希望带方向，以防止出现方向元件电压死

区，但背后故障不能误动，故需躲开背后母线最大故

障电流，即

（3-4）

Iop=KrelTamax

式中----可靠系数，取4句=1.2〜1.3；

乙皿一-背后母线故障，流经保护的最大短路

电流。

3.3瞬时电流闭锁电压速断保护整定计算

由分析可知，瞬时电流速断保护装置有时保护性

能很差，保护区可能为零或很小，以至影响与相邻线

路保护的配合。此时，需改用瞬时电流闭锁电压速断

保护装置以改善保护性能。

整定计算原那么：按躲本线路末端母线故障整定。

当本线路末端在多条线路或多台变压器时，为保

证这些设备故障，线路保护不致越级动作，应按躲开

本线路末端母线故障整定。对于瞬时电流闭锁电压速

断保护中的电流元僻（一般起闭锁作用），按保证本线

路末端故障有足够灵敏度整定；对于电压元件（控制保

护区，保证选择性），按躲本线路末端母线故障整定。

整定公式如下

电流元件定值

"一K-2K(Z+Z)

senstn\LmmI/

电压元件定值

UZ,(3-6)

IriJ_"wmm__________________I_____________

1K~K,(Z,+Z,)

以上二式中/⑶一一线路末端故障最小两相短路电

dmin

流，A；

u——线路末端故障保护安装处母线最小残压标

renivMn

么