电力系统继电保护技术 第3版 课程设计

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课程设计是高等工科学校课程教学中的实践性环节。根据高职电

力系统继电保护与自动化教学大纲，并结合电力系统继电保护的工程

实践而编写的继电保护指导书与任务书。

指导书主要阐述输电线路继电保护采用电流、电压保护的整定原

则、要求、步骤和计算方法，并有电流、电压保护整定实例。指导书

密切联系电力系统的实际，在内容结构、阐述方法和文字表达上，力

求循序渐进、通俗易懂、便于阅读。

任务书提供了课程设计时间安排、课题及提交成果的内容。任务

书给出5个课题内容，可选择其中1个课题作为继电保护课程设计内

容。

由于水平有限，书中难免有不妥之处，欢迎广大读者批评指正。

编者

目录

第1章总论......................................................................1

第1节一般规定.................................................................I

第2节继电保护整定计算的基本任务..............................................1

第3节整定计算的步骤...........................................................2

笫4节主保护、后备保护和铺助保护..............................................2

第5节对继电保护的基本要求....................................................2

第6节系统运行方式的考虑......................................................3

第7节电力系统振荡对保护的影响................................................3

第8节整定系数的分析与应用....................................................4

第9节整定配合基本原则......................................................5

第2章输电线路电流、电压保护整定计算.........................................6

第1节电流、电压保护整定计算考虑原则..........................................6

第2节瞬时电流速断保护整定计算............................................7

第3节瞬时电流闭锁电压速断保护整定计算.....................................10

第4节延时电流速断保护整定计算...............................................13

第5节延时电流闭锁电压速断保护整定计算......................................17

第6节过电流保护整定计算.....................................................19

第3章继电保护图形符号........................................................24

第1节继电器线圈和触点的表示方法.............................................24

第2节常用电气简图........................................................25

第3节电力工程制图标准........................................................26

第4章电流、电压保护算例......................................................27

第5章电力系统继电保护课程设计任务书........................................34

参考文献........................................................................39

参考资料:

1、简浩华、许建安小型水电站电气部分设计指南中国水利水电出版社1999.10

2、许建安中小型水电站电气设计手册中国水利水电出版社2002.4

3、电力工业部3~110AV电网继电保护装置运行整定规程中国电力出版社1996.5

4、许建安主编继电保护技术中国水利水电出版社2034.8

5、中国标准出版社电气制图国家标准汇编中国标准出版社2001.5

6、中国标准出版社电气简图用图形符号国家标准汇编中国标准出版社2001.4

7、许建安电力系统微机保护（第二版）中国水利水电出版社2008.7

8、许建安电力系统继电保护（第二版）中国水利水电出版社2005.8

9、王维俭电气主设备继电保护原理与应用中国电力出版社1996

10、能源部西北电力设计院电气工程设计手册（二）水利电力出版社2（X）1

1】、何永华发电厂和变中所二次接线图中国电力出版社1997

12、王维俭发电机变压器继电保护与应用中国电力出版社1998

13、许建安王风华继电保护整定计算中国水利水电出版社2007

14、许建安电力系统继电保护中国水利水电出版社2004.1

15、许正亚输电线路新型距离保护中国水利水电出版社2002

16、孙国凯电力系统继电保护原理中国水利水电出版社2002.1

17、许建安电力系统继电保护黄河水利出版社2008.9

18、许建安路文梅电力系统继电保护技术机械出版社2011.8

19、许正亚变压器及中低压网络数字式保护中国水利水电出版社2004

20、葛耀中（第2版）新型继电保护和故障测距的原理与技术西安交通大学出版社

21、高翔译电力系统微机保护中国电力出版社2011.10

22、林军电力系统微机继电保护中国水利水电出版社2006.7

第1章总论

第1节一般规定

电力系统继电保护的设计与配置是否合理直接影响到电力系统的安全运行，如果设计与

配置不合理，保护将可能误动或拒动，从而扩大事故停电范围，有时还可能造成人身和设备

安全事故。因此，合理地选择保护方式和正确地整定计算，对保证电力系统的安全运行具有

（7）建立各种继电保护整定计算表；

（8）按继电保护功能分类，分别绘制出整定值；

（9）编写整定方案报告书，着重说明整定原则问题、整定结果评价、存在的问题及采取

的对策等。

第3节整定计算的步碟

1、按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式，选择短路类型，选择分支系数的计

算条件；

2、进行短路故障计算，录取结果；

3、按同一功能的保护进行整定计算，选取整定值并做出定值图；

4、对整定结果分析比较，以选出最佳方案；最后应归纳出存在的问题，并提出运行要

求；

5、画出定值图;

6、编写整定方案说明书，一般应包括以下内容：

（1）方案编制时间、电力系统概况；

（2）电力系统运行方式选择原则及变化限度；

（3）主要的、特殊的整定原则；

（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）方案的评价及改进方向。

第4节主保护、后备保护和辅助保护

反应短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时还要增设辅助保护。这些保护均作

用于断路器跳闸。

主保护应能满足电力系统稳定及电力设备安全的要求，有选择地切除被保护设备和全线

路故障的保护。通常采用的主保护有高频保护、差动保护、距离保护、零序电流电压保护、

电流电压保护。35攵V以下的输电线路常采用电流电压保护。

后备保护在主保护或新路器拒动时，用以切除故障的保护。它分为近后备和远后备两种

方式。远后备保护在主保护或断路器拒动时，由相邻的电力设备或输电线路的保护实现后备。

辅助保护是弥补主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。

反应电力系统异常运行状态的保护通常采用简单的电流电压保护，它延时动作于信号。

第5节对继电保护装置的基本要求

电力系统发生故障时，保护装置必须能可靠地、有选择地、灵敏地和快速地将故障设备

切除，以保证非故障设备继续运行。因此，对作用于断路器跳闸的继电保护装置必须满足可

靠性、选择性、灵敏性和速动性四项基本要求。

1、可靠性

可靠性是指被保护设备区内发生故障时，保护装置能可靠动作；系统正常运行或在区外

故障时，保护应不动作。却保护装置应既不拒动也不误动。

2、选择性

选择性是指电力系统发生故障时，仅由故障的保护装置将故障设备切除。当故障设备的

保护或断路器拒动时，则由相邻的设备保护装置切除故障，以尽量缩小停电范围。

为保证选择性，在设计保护时.，对相邻设备有配合要求的保护和同一保护内的两个元件

之间的灵敏性与动作时间应相互配合。

在必须加速切除故障或提高灵敏度的情况卜，允许保护无选择性动作，但必须采取补救

措施。

3、灵敏性

灵敏性是指保护装置对其保护区内故障的反应能力.保护装置的灵敏性一般用灵敏系数

或保护范围来衡最。

故障参数的最大、最小值应根据常见的最不利运行方式、短路类型和短路点来计算。

在校验保护装置的灵敏系数时，各类短路保护装置的灵敏系数应符合继电保护规程的规

定值。

4、速动性

速动性是指保护装置应快速切除故障。在设计保护时，主保护的动作时间一般必须经过

系统稳定计算来确定。有时也可以由电力系统有关部门提供。

在装有管型避雷器的线路上，为了在避雷器放电时，保护不致误动作，保护装置的动作

时间应不小于0.08s,保护装置的返回时间应小于0.02s。

第6节系统运行方式的考虑

在选择保护方式及对其整定计算时，都必须考虑系统运行方式变化带来的影响，

所选用的保护方式，应在多种系统运行方式下，都能满足选择性和灵敏性的要求。对过量保

护通常都是根据系统最大运行方式来确定保护整定值，以保证选择性。灵敏性的校验应根据

最小运行方式来进行，因为在最小运行方式下灵敏性满足要求，则其他运行方式下，也一定

满足要求。

1、最大运行方式

根据电力系统最大负荷的需要，电力系统中的发电设备都投入运行以及选择的接地中性

点全部接地的系统运行方式称为最大运行方式。对继电保护而言，是指短路时流过保护的短

路电流最大的运行方式.

2、最小运行方式

根据系统最小负荷，投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少部分接地的运行方

式称为最小运行方式。对继电保护而言，是指短路时流过保护的短路电流最小的运行方式。

3、正常运行方式

根据系统正常负荷的需要，投入与之相适应数量的发电机、变压器和线路的运行方式称

为正常运行方式。这种运行方式在一年之内的运行时间最长。

对于某些特殊运行方式，运行时间很短，对保护的选择性或灵敏性有困难时，且保护拒

动或误动不会引起大面积停电的情况下，可不予考虑。

第7节电力系统振荡对保护的影响

电力系统发生振荡后，在自动调节励磁装置的作用下一般可以恢复同步运行。因此，不

允许保护误动作。即使不能恢复同步运行，还可以由解列装置将系统解列，或切除部分负荷

或机组来加速恢复同步。

电力系统振荡的特点：

1、保护安装处将流过数值很大的、周期性变化的电流。其最大值可能大于三相短路电

流，保护的测量元件将会误动作。

2、被保护线路母线上的电压，也将发生周期性变化，当该母线处于振荡中心附近时，

则保护安装处的电压可能降至很低，保护装置的电压元件会误动。

3、距离保护的测量阻抗也将发生周期性的变化，当它小于阻抗元件的动作阻抗时，阻

抗元件将误动作。

4、三相对称，因此不会出现零序和负序分量，利用零序和负序分量构成的保护装置不

会误动作。

5、保护装置的动作时间大于1.5s时，一般保护不会误动作。

防止电力系统振荡保护装置误动作的方法：

（1）利用保护的定值躲开系统振荡对保护的影响。

（2）利用保护的延时躲开系统振荡对保护的影响。

（3）利用保护的原理躲开系统振荡对保护的影响。

（4）采用振荡闭锁装置。

第8节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，为使整定值符合系统正常运行及故障状

态卜的规律，达到正确整定的目的，在计算公式中需要引入各种整定系数。

1、可靠系数

由于测量、计算、调试及继电器等各种误差的影响，使保护的整定值偏高预定数值可能

引起误动作，为此，整值计算公式中需引入可靠系数。

可靠系数的取值与各种因素有关，除应考虑配合的方式外，还应考虑以下情况：

（1）按短路电流整定的无时限保护，应选较大的系数。

（2）按与相邻保护的整定值配合的保护，应选用较小的系数。

（3）保护动作较快时，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配合时，应选用较大的系数。

（5）运行中设备参数有变化或计算条件难以准确计算时，应选用较大的系数。

（6）在短路计算中，当有零序互感时，因难以精确计算，应选用较大的系数。

（7）整定计算中有附加误差因素时，应选用较大的系数，例如用曲线法进行整定配合

将增大误差。

2、返回系数K%

按正常运行条件量值整定的保护，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起动时，当故障消失后保护不能返回到正常位置将

发生误动作。因此，整定计算公式中引入返回系数。对于按故障量值和按自起动量值整定的

保护，则可不考虑返回系数。

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•级保护范围缩短或伸长，整定公式中需引入分支系数。

4、灵敏系数

在继电保护的保护范围内发生故障，保护装置反应的灵敏程度称为灵敏度。灵瞰度用灵

敏系数表示。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（反

应增量保护），或整定值与故障最值之比（反应欠量保护）。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，后者则是对被保护对象

的相邻保护对象的全部而言。

灵敏系数在保证安全性的前提下，一般希望越大越好，但在保证可靠动作的基础上规定

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，继电保护规程有作出相应的

规定。

校验灵敏度应注意的问题：

（1）计算灵敏系数，一般规定以金属性短路作为计算条件。仅当特殊需要时，才考虑

经过渡电阻短路进行。

（2）选取不利的短路类型。

（3）保护动作时间较长时，应计及短路电流的衰减。

（4）对于两侧有电源的线路保护，应考虑保护相维动作对灵敏系数的影响。

（5）经Y,dll接线变压器后不对称短路，各相中短路电流分布将发生变化。接于不

同相别、不同相数的保护，其灵敏系数也不相同。

(6)在保护动作的全过程中，灵敏系数均需满足规定的要求。

5、自起动系数K.s

按负荷电流整定的保护，必须考虑负荷电动机自起动状态的影响。当电力系统发生故障

并被切除后，电动机将产生自起动过程，出现很大的自起动电流。

选择自起动系数应注意问题：

(1)动力负荷比重大时，应选用较大的系数。

(2)电气距离较远的动力负荷，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。

第9节整定配合基本原则

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行

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，以达到选择性的n的。

在保护整定计算时，应按该保护在电力系统运行全过程中均能正确工作来设定

整定计算的条件。当保护装置已经具备有防止某种运行状态误动作的功能时，则整定计算就

不要再考虑该运行状态下的整定条件。

应考虑的状态有：

(1)短路及复故障；

(2)断线及非全相运行；

⑶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。一种是以差动为基本原理的保护。

它在原理上具备了区分内、外部故障的能力，保护范围固定不变，而且在定值上与相邻保护

没有配合关系，具有独立性，整定计算也比较简单；另一种是阶段式保护，它们的整定值要

求与相邻的上、下级之间有严格的配合关系，而它们的保护范围又随电力系统运行方式的变

化而变化，所以阶段式保护的整定计算是比较复杂的，整定结果的可选性也是比较多的。

1、保护的整定方法

(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）按整定条件进行初选整定值，按电力系统可能出现的最小运行方式校验灵敏度，其

灵敏度应满足要求，在满足要求之后即可确定选定的整定值。若不满足要求时，就需重新考

虑整定条件和最小运行方式的选择是否恰当，再进•步考虑保护装置的配置和选型问题。

2、差动保护

差动保护整定计算可独立进行，只要满足电力系统运行变化的限度就可以确定整定值。

3、阶段式保护

（1）相邻上、下级保护之间的配合：

①在时间上的配合；

②在保护范围上的配合；

③上、下级保护的配合是按保护正方向进行的。按反方向进行配合增大整定值取消方向

元件的配合方法，一般是不可取的。

（2）多段保护的整定应按保护段分段进行；

（3）一个保护与相邻的几个下一级保护整定配合或同时应满足几个条件时进行整定时,

整定值应取最严重的数值；

（4）多段式保护的整定，应改善提高主保护性能为主，兼顾后备性；

（5）整个电网中阶段式保护的整定方法是首先对屯网中所有线路的第一段保护进行整

定计算，再依次进行第二段保护整定计算，直至全网保护全部整定完毕：

（6）具有相同功能的保护之间进行配合整定；

（7）判定电流保护是否使用方向元件。

第2章输电线路电流、电压保护整定计算

第1节电流、电压保护整定计算考虑原则

1、保护区及灵敏度

保护装置的第I段，要求无时限动作，保护区不小于线路全长的20%；第II段应能保护

线路的全长；第III段除作为本线路后备外，还应作相邻线路的远后备，如果远后备灵敏度不

够，在技术上又有困难时，允许按下列原则处理：

（1）如果要求切除下列短路点，保护过于复杂或难以实现，允许缩短后备区。

①当相邻线上短路时，在大电源助增影响下，保护不起动；

②当相邻线很长，在末端短路时，保护不起动；

③当在变压器后及带电抗器的线路上短路时，保护不起动。

（2）可按常见的方式及故障类型校验后备灵敏度；

（3）后备保护按非选择性动作整定，并用重合闸或备用电源自投补救。

2、定值配合及动作时间

保护定值的配合，包括电流、电压元件定值的配合及动作时间的配合。电流、电压元件

定值的配合由可靠系数保证。动作时间定值的配合由时间差保证。

保护的第【段一般不与相邻线路配合。第n段一般与相邻线路的第I段配合。第川段与

相邻线路（或变压器）第in段配合，当灵敏度足够时，为了降低第in段动作时间，也可以与相

邻线路第II段配合整定。

3、计算用运行方式及短路电流

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、最小方式及一般

故障类型；对于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的衰减。

第2节瞬时电流速断保护整定计算

电流速断保护，在不同的线路上有不同的整定原则。

1、按躲本线路末端母线故障整定

计算公式：（2-1）

式中/即一电流速断保护一次定值；

Knl——可靠系数；

lknrdX—本线路末端短路流过保护安装处最大的短路电流。

2、按与相邻变压器速动保护配合

当线路无其它出线，仅有变压器时，如果变压器速动保护有跳闸自保持、线路保拧有自

动重合闸装置，则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。

（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

[cp=kmax（2-2）

式中Krel——可靠系数，取L3〜1.4；

/AmdX—变压器中压或低压侧二相短路流过保护安装处最大的短路电流。

（2）当线路末端为•台变压器，其主保护为瞬时速断保护时，按与瞬时速断保护配合

整定，即

式中限可靠系数，取1.1;

被配合变压器瞬时电流速断保护定值。

（3）当线路末端为两台同容量并联变压器，其主保护为瞬时速断保护时.，按与瞬时速

断保护配合整定，即

I°P=K/-L）（2-4）

式中长也一可靠系数，取1.1；

一被配合变压器瞬时电流速断保护定值；

L——变压器速断保护区，以变压器阻抗百分数表示。

（4）按与“T”接线路、"T”接变压器速动保护配合

当具备以下两个条件要求时，可以按躲降压变压器中、低压侧故障整定。

①所有变压器必须配置带跳闸自保持的速动保护：

②线路配置自动重合间装置，当变压器故障时，可以用自动重合闸纠正非选择性动作。

其计算公式同前几项，按此原则整定时，应校核其定值，是否躲开所有变压器的脱磁涌

流，即满足以下要求：

1）当系统至变压器端部阻抗与变压器本身阻抗相比较可以忽略时，取

〃=（3~4）/强（2-5）

式中ITel—各“：T接变压器额定电流之和。

2）当系统至变压器端部阻抗与变压器本身阻抗相比较不能忽略时，取

〃=Ea（3~4）k（2-6）

式中X——表示总和的符号；

a—电压降低系数，即励磁涌流系数；

a=Z7/（Zmax+ZT）,ZT——变压器阻抗；

Zmax—最大运行方式下系统至变压器端部阻抗。

3、按保证母线残压整定

对发电厂或重要用户的单电源配电线，有时按厂用电或用户要求，需要按保证母线残压

不低于50%〜60%额定电压整定。

设故障点在保护区末瑞，此时母线残压为

Uw=ZI/（Zsm[n+ZI）（2-7）

式中Uw——母线残压，以标么值表示；

Z1—电流速断保护区，以阻抗标么值表示；

Z$min一系统最小运行方式下，母线短路阻抗标么值；

令U—0.6,则Z/=L5Zmn；

则电流速断保护定值应计算为：

^=0.866/,/(Z5n,n+1.5ZAmin)=0.3467,/Z5min(2-8)

按此条件计算出的定值•般偏小，应校核与下一级保护是否能配合。当配合有困难时，

改用延时电流速断并校核配合情况。

4、按躲振荡电流整定

当电流速断在双电源线路上使用，线路两侧电源可能振荡时，要按躲振荡电流整定，即

【叩=K＜隔(2-9)

式中K向----可靠系数，取

Isyvi----振荡电流；

其中：ZJMV.=2Esin(^/2)/Z1E：

ZI£---------两侧系统之间综合正序阻抗。

5、按躲背后母线故障整定

对于双电源线路电流速断，一般不希望带方向，以避免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

.ax(2-10)

式中Krel—可•靠系数，取1.2〜1.3；

/,max—背后母线故障，流经保护的最大短路电流。

6、保护区的计算

对电流保护而言，最小保护区按最小运行方式下两用短路计算。保护区末端短

路时，故障电流等于保护定值，即

⑵争*

/Rin=-7⑵=/叩(2/1)

式中^-2mi„一系统最小运行方式下，保护区末端两相短路电流：

z.s,min—系统最小运行方式下，保护背后电源短路阻抗标么值；

z；2)—两相短路时保护区，用标么阻抗表示。

2(2-12)

2mM+Zf「.Z"Z/.

电磁型保护应用最多，取K〃,，=1.3为例，解得

Z,⑵=0.666Z,+0.666Zvma-Zvmin(2-13)

lL3,llldA3.IllIII

保护区以线路阻抗百分值表示时为

货)=0.666+0.666Z；,mx/Z〃一%.

=0.666+(0.666-Kw)/K](2-14)

其中K—Z-JZSM一方式系数：

K=Z"Z,ex—氏度系数；

4"—两相短路时电流保护最小保护区百分数。

同理，三相短路时，电流保护的保护区为：

力力=0.7692+(0.7692-Kw)/Kl(2-15)

L⑶一三相短路时电流保护最小保护区百分数。

第3节瞬时电流闭锁电压速新保护整定计算

电流速断保护性能较差，保护区可能很小或为零，以至影响与相邻线路保护的配合。此

时，改用瞬时电流闭锁电压速断保护以改善保护性能，可根据具体情况而定。

1、按躲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件按保证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。

52/〃

电流兀件1op(2-16)

K$e"(ZsmM+Z”)

uZ\.

电压元件U加吧r

°p0K，M(Z,,mn+Z/

式中/累m一线路末端故障最小两相短路电流A：

U”min一线路末端故障保护安装处母线最小残压标么值;

K皿灵敏系数，取1.5；

Krel——可靠系数，取1.3；

Z’.min一系统最小运行方式下，保护背后电源至保护安装处母线短路阻抗，

以标么值表示；

Ib—保护所在电压级基准电流A。

2、按电流电压元件保护区相等整定

当系统运行方式变化不大时，为了获得较好的保护区，可以按电流、电压元件保护区

大致相等整定。

,0.866Ib0.866Ih

"一么,疝+工,—Z^+Z

z7

Unn=-----七——=-------—(217)

pZ—+Z”z,s,min+z

式中Zj、Z〃——电流、电压元件两相短路保护区，以阻抗标么值表示，设Zj=Z“二Z；

Z’.min—系统最小运行方式下，保护背后电源至保护安装处母线短路阻抗，以标么

值表示；

I叩、UOP——电流元件定值A；电压元件定值(标么值)；

Ih—保护所在电压级基准电流A。

为了躲开线路末端故障以保证选择性，电压元件定直应取

u_(2-18)

LK3

式中Ke—可靠系数，取1.3。

得

I,pZ

u=(2-19)

印0.866。

其中Z=0.866Z,L/1.3=0.666Z,L

则电流、电压元件表达式为

/0.866/,,

=(2-20)

Z.,minI0.666Z,

〃0.666Z,

U=-------------------------------

"Zmn+0.666Z/.

式中符号意义同前。

必须注意，按式（2-20）算出的定值，需要校核躲开线路末端故障的可靠性。当线路阻

抗较大时，一般不能保证可靠性。电压元件满足可靠性要求的条件为

0.666Z/—Z/

Z.,"+0・6662广仁亿„十2,）

当上式中K京=1.3时，ZzW0.67Zs.min，才能保证可靠性。

当定值由式（2-20）确定后，电流元件两相和三相短路保护区分别为

Z,⑵=0.866/〃/〃-。*

Z；3>=AZ„（2-21）

式中Zf）、Zf）------系统最小运行方式下两相和三相短路的保护区。当求系统最大运

行方式下的保护区时，以Z,ma\代替Zsmin，阻抗均为标么值。

电压元件（接于三个相间电压）两相或三相短路保护区为

U叩

Z.=Zs.max(2-22)

1"

式中Z”一系统最大运行方式下最小保护区。欲求最大保护区时，以Z，mm代替Z-。

3、按电流、电压灵敏度相等整定

对于线路变压器组供电方式，可按线路末端故障，电流、电压元件均保证灵敏度整定。

电流元件按最小运行方式下线路末端两相短路保证灵敏度整定。电压元件按最大运行方式下

线路末端两相或三相短路保证灵敏度整定。其计算公式为

0.866Ih

°PK.十乙）

K

U叩senuuresmax、senu(2-23)

A.min+Z/

式中4.min一系统最小运行方式下，线路末端两相短路流过保护的电流A：

一系统最大运行方式下，线路末端三相短路，保护所在母线残压的标么值;

Kseni.Ksenu—电流、电压元件的灵敏系数,

当取七加=心.“时，由(2-23)得

().866/必_________

(2-24)

L(Z,Gn+Z,.)(Z.e+Z/.)

为躲开变压器低压或中压侧故障，电压元件应满足下式要求，即

〃(Z」+ZT)

4,(2-25)

式中Z,——变压渊阻抗，当数台变压器并联运行时，Z7为变压器并联阻抗。

联立求解(2-24)和(2-25)得

j二//40.8664乙

"一J(Zmn+Z/.)(Zs.M+Z/.)(Z/.+Z7)

U二JO.866Z0+ZT)

(2-26)

在实践中有时碰到由式(2-26)计算结果，对变压器低压侧故障，电流、电压结合可靠系

数较低，即Krel=Kki=Kku<1.5o此时，电压元件定值可由下式计算，以躲开变压器中、

低侧故障

U_Ure-min______ZI.+Z'V

OP-(2-27)

~K向—二+工4+工7)

式中Uwmin一变压器中、低压侧故障，保护安装处母线最小残压。

比较式(2-25)、(2-26)可知，式(2-27)取值较小。将(2-27)代入(2-24)得

0.866K，/〃ZJZ"n+Z,.+ZQ

(2-28)

(―」峪,+2"+27)

4、按与本线路末端变压器速动保护配合整定

(1)与变压器差动保护配合

电流元件计算公式同(2-16)：电压元件按与变压器差动保护配合，并躲开变压器低压

侧故障整定，即

Z1+Z7

(2-29)

Kre/Zmin+Z/,+Z.r)

式中K也------可靠系数，取1.3〜1.4；

z.t.min—系统最小运行方式下，保护背后电源至保护安装处母线短路阻抗,

以标么值表示;

zr-变压器阻抗，当数台变压器并联运行时，z7为变压器并联阻抗。

(2)与线路末端两台并联变压器电流速断保护配合整定

电流元件整定同上，电压元件定值为

U_Z/十£(2-L)0.5ZY

P=(2-30)

°Krel(Z^in+ZL+L(2-L)0.5ZT

式中——可靠系数，取1.1〜1.2；

变压器速断保护最小保护区，以变压器阻抗Z7的百分值表示。

L的计算式如下:

0.866。

+2Zr

L=

2ZT

72(0.8667,//；4-2ZJ-8ZJ0.866//；-Z5.min-Zx/)

(2-31)

2ZT

第4节延时电流速新保护整定计算

延时电流速断应保护线路全线，并与相邻下一级线路保护相配合。根据相邻线保拧具体

情况，整定计算原则如下：

1、与相邻线瞬时甩流速断保护配合整定

(1)定值计算

当相邻线被配合段保护区末端故障时，该保护应具有选择性，其定值应为

/：；=K*K〃,max4，(2-32)

式中K向——口J靠系数，取1.1〜1.2；

K.”——最大分支系数；

定义：max=本线路最大分支电流/被配合线路故障电流：

I1------相邻线路瞬时速断定值。

保护动作时间比相邻速断保护长一个时限级差。

（2）最大分支系数

I）单回线保护与单回线保护配合，本线路末端有助增电源时，最大分支系数按本侧电

源S1最大方式，助增电源S2最小方式计算，得

7

(2-33)

^5l.nux+Zi+2*52.min

当系统SI断开时，助增系数K〃max=l，相当于无助增电源的单回线对单回线配合。

2）如图2-1所示单电源线保护与环网保护配合，本线路末端无助增电源时，最大分支

系数按本侧电源最大方式计算：

⑸A

皿（1）4^

Zy

图2-1

图2-2

在图2-2中，设Z,2号保护电流速断保护区为Zj,则当保扩末端

故障时有如下关系:

(2-34)

z「z,

Z-

叩Zg_Zj

保护区末端故障总的短路电流为

(2-35)

Z+Z

7+7+7—T——

〃s.max丁乙L丁/j,

由式（2-34）、（2-35）联立求解则得

1b/1cp+Z*

Z\-

2

2(六+ZQ—4ZE(卜—Z5.max—Z0)

IV1<>P1op

(2-36)

2

2)与相邻线瞬时电流闭锁电压速断保护配合整定

延时电流速断保护勺相邻线瞬时电流闭锁电压速断保护的电流、电压元件均要配合，以

保证最大、最小方式下均有配合。与电流元件定值配合的计算式同(2-32),

与电压元件配合计算如下：

如图2-1中的2号保护为瞬时电流闭锁电压速断保护，其电压元件定值为U。/,,电压元

件最小保护区所对应的标么值阻抗为Z“,出则

_Uop(Z$|.max+Z;.)Z$2,max

「(l-U，，p)(Z.v+Z/.+Z、2max)

U°p

(Zsi.max+2工瘴.山(2-37)

1"

7

式中K__________s2.niax

”.min-%-7+7

乙si.max干乙。干乙s2.max

上述保护区末端短路时，I号保护中电流为

(2-38)

z.

“mm+74-7

将式(2-37)代入(2-38),得

(2-39)

Ze+Zj

于是延时电流速断与电压元件配合时，可整定为

(2-40)

<>P-4

+ZL

式中K田----可靠系数，取1.1〜1.2；

L—相邻线电压元件定值(标么值);

Z,1.max、Z]—最大运行方式下电源阻抗、线路阻抗(标么值)。

由式(2-32)、(2-40)计算结果中取较大者作为定值。

3)与相邻线距离保护I段配合整定

设相邻线距离保护I段定值为Zj,则可利用(2-38)式(但应用Zj置换及用

置换求出距离I段保护区末端故障时流经本保护的最大故障电流，保护动

作电流应躲开此故障电流，即该保护定值为

I„=-------------------------------------------(2-41)

「亿：/&.2)+2,"2+乙

式中心—可靠系数，取1.2〜1.3；

一计算式同(2-33)：

Z.".max、—最大运行方式下电源阻抗、线路阻抗(标么值)。

4)与相邻线路全线速动保护配合整定

当相邻线为双回线装有横差、平衡保护，或单回线装有高频、纵差保护时，必要时可与

这些全线速动保护配合整定。用相应的双回线并联阻抗或单回线阻抗置换式(2-40)中Z1时,

则式(2-41)即为该定值计算公式。但应注意，当双回线以单回方式运行及单回线全线速动保

护退出时，仍应与阶段式保护配合整定。

5)按保证本线路末端故障灵敏度整定

0.866，

<2-42)

叩K$e”(ZsLmin+)

式中K$e〃—灵敏系数，应满足规定:

Z"min、Z’.—最小运行方式下至保护安装处短路阻抗及线路阻抗(标么值)。

当不按(2-42)取值，而按其他原则选取定值时，也应校验本线路末端故障最小灵敏度,

灵敏度校验公式为

r_£.min

sen.min-7(2-43)

式中/叩一最后选取的定值。

第5节延时电流闭锁电压速圻保护整定计算

延时电流闭锁电压速析保护装置，只是在使用延时电流速断保护对线路末端故障不能满

足灵敏度要求时使用。该段保护按主保护要求满足灵敏度的规定。其整定原则根据相邻线保

护方式的不同而异。

1、与相邻线瞬时电流速断保护配合整定

在图2-1中，设相邻线I段为瞬时电流速断，本线路保护要整定的延时电流闭锁电压速

断，为获得选择性其电流元件需按式（2-32）整定，电压元件按躲开线路末端变压器中低压侧

故障整定，即

石/卬（Z/.+J，）

%=-----------K"2（2-44）

式中U叩、lop—本线路保护电压、电流元件整定值；

ZL.ZT——线路、变压器阻抗：

一最大分支系数；

Ke——可靠系数，取1.3〜1.4。

在（2-44）中，电压阻抗均用标么值时（*号省略），则

°=------------------（2.45）

"4KM

本线路末端故障灵敏度校验：

/⑵

电流元件

^.S=cr1.1-^>j2.

1op

电压元件Ksenu=Uop!Ugmax（2-46）

式中K.、Ksenu—电流、电压元件最小灵敏系数，应规程满足规定；

ARin—本线路末端故障时流过保护安装处最小两相短路电流：

U…max一本线路末端故障时保护安装处母线的最大残压。

2、按保证线路末端故障灵敏度整定

对线路保护第n段，全线故障应能可靠动作，一般按保证本线路末端故障有灵敏度整

定。在图2-1中，QF1电流、电压元件定值为

/以0.8664

--------=-------------------------------

^sen,i(Z$].min+L)

Z，

u“psen.uur^.v.maxsen.u(2-47)

Z.".max+ZL

式中工出神、Zv,max—保护背后系统最小、最大方式下至保护安装处母线短路阻抗

(标么值);

按式(2-47)整定后，还应按式Q-32)、(2-44)校核与相邻线保护配合情况。

3、与相邻线瞬时电流闭锁电压速断保护配合整定

相邻线路上下级电流元件之间的配合，计算公式同(2-32),电压元件之间的配合计算为

I1zU1

u=年工+1(2-48)

04K田Krel

式中/：、U；甲—相邻线电流闭锁电压速断保护电流、电压元件定值(标么值)；

Uop—本线路电压元件定值；

Z,—本线路阻抗标么值：

Krel——可靠系数，取1.1〜1.2。

4、与相邻线距离保护I段配合整定

电流元件按保证本线路末端故障灵敏度整定，计算公式同(2-47)。电压元件按躲开相邻

线距离【段保护区末端故障整定，即

Z1

Z1(Z•<-----)

乙op1乙L十K)

U=------------如出一(2-49)

"—

式中2—相邻线距离I段定值(标么值)。

当按式(2-49)计算出的定值，不满足灵敏度的要求时，应按与相邻线距离保护II段配合

整定，此时以相邻线Z：置换式(2-49)中的Z；,o

5、与相邻线路全线速动保护配合整定

考虑原则与延时电流速断保护相同，但计算方法如下：

电流元件定值按保证本线路末端故障灵敏度整定，用式(2-47)。

电压元件定值按躲开相邻线路末端母线故障整定，在式(2-49)中，用相邻双回线并联阻

抗或单回线阻抗置换Z：，则式(2-49)即为定值计算公式。

弟6节过电流保护整定计算

过电流保护是阶段式保护的后备段，除对本线路有足够的灵敏度外，对相邻线路也应有

一定远后备灵敏度，保护的动作电流应大于本线路最大负荷电流，并在电流定值及动作时间

上与相邻线路后备段相配合，其整定原则如下：

1、不带低压闭锁的定时限电流保护整定

（1）按躲开木线路最大负荷电流整定

对电网中非直馈线为

〃二长儿”/院（2-50）

对电网中的直馈线为

&=（2-51）

式中