整定计算的基本原则.pdf

第一章 整定计算的基本原则 第一节概述 继电保护要达到消灭事故，保证电力系统安全稳定运行的目的，需要做多方面的工作。其 中包括设计、安装、整定、调试，以及运行维护等一系列环节；整定计算是其中的一部分工 作，而且是极重要的一部分工作。 整定计算是对具体的电力系统，进行分析计算，整定，以确定保护配置方式，保证选型， 整定值和运行使用的要求。 它的重要性在于 ①在设计保护时，必须经过整定计算的检验来确定保护方式及选定。 ②在电力系统运行中，整定计算要确定各种保护的定值和使用方式，并及时协调保护与电 力系统运行方式的配合，以达到正确发挥保护作用的目的。 ③无论是设计还是运行，保护方式都与一次系统接线和运行方式有密切关系。在多数情况 下是涉及全局性的问题，要综合平衡，做出决断。 1 - 1 电力系统运行整定计算的基本任务 ①编制系统保护整定方案，包括给出保护的定值与使用方式，对不满足系统要求的（如灵 敏性，速动性等）保护方式，提出改进方案； ②根据整定方案，编制系统保护运行规程； 处理日常的保护问题； ③进行系统保护的动作统计与分析，做出专题分析报告； ④协调继电保护定值分级管理； ⑤参加系统发展保护设计的审核； ⑥对短路计算有关系统参数的管理。 1 - 2 电力系统运行整定计算的特点和要求 ①整定计算要决定保护的配置与使用，它直接关系到保证系统安全和对重要用户连续供电 的问题，同时又和电网的经济指标，运行调度，调试维护等多方面工作有密切关系，因此要求 有全面的观点。 ②对于继电保护的技术要求，选择性、速动性、灵敏性、可靠性，要全面考虑，在某些情 况下，“四性”的要求会有矛盾，不能兼顾，应有所侧重；如片面强调某一项要求时，都会使 保护复杂化，影响经济指标及不利于运行维护等弊病。 ③整定保护定值时，要注意相邻上下级各保护间的配合关系，不但在正常方式下考虑，而 且方式改变时也要考虑，特别是采取临时性的改变措施更要慎重，要安全可靠。 ④系统保护的运行管理，有连续性的特点。每一个保护定值和使用方式，都是针对某种运 行要求而决定的。处理问题有针对性和时间性，要考虑到原有情况作为处理的基础。 整定计算的基本原则1 2定值整定电力培训基地版权所有 第二节 对继电保护的基本要求 对继电保护四个基本要求，即选择性、灵敏性、速动性、可靠性，简称“四性”2 - 1 选择性电力系统中某一部分发生故障时，继电保护的作用只断开有故障的部分，保留没有故障 的部分继续运行，这就是选择性。选择性说明如图1 - 1 所示。 当D 点发生故障时，距故障点的开关K. K. 断开，其余部分继续运行；当开关K 因故不能断 开，则由开关K断开，这些都是选择性。如果开关K 先断开，或开关K, K, 同时断开，就是无选 择性。在系统故障时，对该动的保护不动称为 拒动，对不该动的保护动作称为越级，两者均 属于误动作。另外还有在正常过负荷或事故过负荷情况下的保护动作，也称为误动作。 误动作的原因可分设计错误，安装错误，整定错误，装置质量不良，开关拒动、运行维 护过失等。 实现选择性必须满足两个条件一 是相邻的上下级保护在时限上有配合；二是相邻的上 下极保护在保护范围上有配合。综合来说，就是从故障点向电源方面的各级保护，其灵敏度逐 级降低，其动作时限逐级增长。 时限配合上一级保护时限比下一级保护时限要大，所大的时限差，即为时限级差，这叫 时限有配合。用△t 表示时限级差。保护范围配合也叫灵敏度有配合，或叫整定值有配合。 保护装置对被保护对象的故障反应有一定的范围，上一级保护的保护范围应比一级相应段保护 范围为短，即在下一级保护范围末端故障时，下一级保护动作，上一级保护不动作，这叫保护 范围有配合。用△L 表示有配合的范围。 要求保护范围有配合的原因，不仅考虑变流器传变和继电器调试的误差，在保护区末端短 路，使保护失去选择性；而且也考虑到在保护区内发生非全属性短路（实际上往往是非金属性 的）使保护处在动作边缘状态，失去选择性。 图1 - 2 ，图1 - 3 ，图1 - 4 分别示出定时限反时限特性的保护配合情况。 122 4424 图1 - 1 保护的选择性示意图 K1 M K2 N K3K4 P K5K6 Q F 1F2 D 1 d 1 1d 2 1d 3 图1 - 2 阶梯特性的配合盘 图1 - 3 定时限，反时限配合图 l △ t2 t △ t1 t 图1 - 4 反时限特性配合图 F K1 M K 2 N L△ t2 t △ t1 t L F K1 M K2 N F K1 M K2 N K3 P L t△ t2 t △ t △ t △ t1 t 整定计算的基本原则3 选择性是继电保护中的一个很重要的问题，一般不允许无选择性产生。当为了满足整体的 某种需要时，才在预定点安排无选择性。但是这种无选择应尽可能选在发生可能性小的地方， 以及影响小的地点。例如为了解列的目的，或者环网中后备保护整定的开始点，可以预定为无 选择性。 灵敏性 在保护装置的保护范围内发生故障，保护反映的灵敏程度叫灵敏性。习惯上常叫灵敏度。 灵敏性用灵敏系数来衡量，用表示。灵敏系数指在被保护对象的某一指定点（通常指为被保 护对象的末端）发生金属性短路，故障量与整定值之比（反映故障参量上升的，如过电流保 护）或整定值与故障量之比（反映故障参量下降的，如低电压保护）。 灵敏度分为主保护（对被保护对象）灵敏度和后备保护（对保护对象相邻的设备）灵敏度 结合保护范围的概念。可知保护范围末端短路时, 灵敏系数等于 。 检验灵敏度，应用可能出现的最小运行方式，要求灵敏度系数不能低于规定值，对各种保 护灵敏系数的规定，如表。检验灵敏度用的最小短路类型及电流，如表。 在复杂的电网中，计算最小方式有时是很复杂的。基于电网的正常运行方式占以上的 机会率，而当电网较大时，方式变动相对影响也较小。为简化一些不必要的计算，在不影响保 护的灵敏度和保护与自动装置配合的情况下，可这样来校验灵敏度 一般按正常或常见的检修 运行方式检验主保护各段灵敏度，但要求灵敏系数适当提高 （例如提高为以上）对于某些检修重叠的少数运行方式，则由后备保护段保护, 或采用临时 改变定值的方法提高灵敏度。 在此基础上，只着眼于分析较少的运行方式和变化较大的地方，例如出现单电源，单机， 以及大电源断开的情况，就可抓住最小灵敏度。对单侧电源的放射式电网，一般都给出了最大 最小运行方式，计算并不复杂。 灵敏系数计算如下式 式中最小短路电流 最大短路残压 保护动作电流 保护动作电压 2- 2 K 1 1- 11- 2 90 1.5 I U I U m d zx c zd dz dz Km I dz x I d z 对电流保护 1 - 1 Km U d z 对低电压保护 U c z d 1 - 2 对电流保护 Km Zd z Z c e 1 - 3 4定值整定电力培训基地版权所有 灵敏度愈高愈好，衡量保护一般以最小灵敏度为下限表示。保护作用不同，对灵敏度要求也不 同，对主保护（作为主要保护的）要求灵敏度较高，对于后备保护（做为本对象和相邻对象的 后备保护的）灵敏度相对要求较低，对受电弧电阻影响较大的电压元件比电流原件的灵敏度要 求也高。 合理的选择计算短路电流的运行方式对检验灵敏度是极为重要的。检验灵敏度通常以金属 性短路做为计算条件，特殊需要时再考虑电弧电阻或经过某种接触物短路等因素。 检验灵敏度应注意的几个问题 ①计算短路电流较小的短路类型，例如，零序电流要以单相接地或两相接地进行比较；相 电流稳定值以三相短路与两相短路相比较。 ②选择可能出现的最小运行方式，重点在于被检验保护反映灵敏度最小的那种方式。例 如，多电源变为单侧小电源的情况。 ③保护动作时限长的，短路电流要考虑衰减。 ④经△结线变压器的不对称短路，相电流，电压的分布发生改变，对不同接线不同相别 （ 、 两相或两相或两相）的保护装置反映灵敏度则不同。 ⑤负荷电流对保护的灵敏度有影响，对于短路点较远的短路，因为分支负荷端电压较高， 还吸取一定的负荷电流，因而减小了短路支路的电流。某些容量较大的同步电动机，对短路开 始瞬间（对速动保护）可向短路点送出短路电流，因而又增长了短路支路的电流。 ⑥两侧把电流及环状网路中的相继动作（即线路两侧保护不同时动作跳闸的过程）能使灵 敏度提高或降低。 ⑦对瞬时性故障，当大系统断开后，因短路点电流突然降的很小，可能会使故障自然消 失。例如系统中，根据经验，短路电流降至约为时，故障可能会自动消失。 ⑧在一套保护中有几个元件时，其各元件灵敏度要求是不同的。但表示该套保护灵敏度的 则是其中灵敏度最低的代表该套保护的灵敏度。 / ABB,CC,A 110kV300500A 各种保护的最小灵敏系数表 保护 分类 保护类型 带方向和不带 方向的电流保 护或电压保护 距离保护 组成元件 灵敏 系数要求 电流元件和电压元件 零序或负序方向元件 任何类型的起动元件 第二段距离元件 精确工作电流倍率 1 . 3 ～1 . 5 2 . 0 1 . 5 1 . 5 1 . 3 ～1 . 5 整定计算的基本原则5 表1 - 1 6整定计算的基本原则 双回路的横联 差动方向保护 和电流平衡保 护 高 频 闭 锁 方 向 保 护 电流和电 压起动元 件 零序 方向元件 起动元件或跳闸回路中的方向元件 跳闸回路中的电流和电压起动元件 跳闸回路中的阻抗元件 故障未从任一侧断开前， 其中一侧（按线路末端短路） 故障自一侧断开后（末端按线路短路） 故障从任何一侧断开前（按线路两侧灵敏度相同 的短路点，一般取线路中间点） 故障自一侧断开后（末端按线路短路） 2 . 0 1 . 5 4 . 0 2 . 5 3 . 0 2 . 0 1 . 2 5 相差高频保护 非直接接地电 力网中的单相 接地保护（动 作于信号或跳 闸） 差动保护 跳闸回路中的电压和电流元件 跳闸回路中的阻抗元件 架空线路的电流元件 电缆线路的电流元件 零序方向元件 发电机、变压器线路与电动机的纵联差动保护 母线的完全电流差动 母线的不完全电流差动保护 速断部分 限时部分 2 . 0 1 . 5 1 . 5 1 . 2 5 2 . 0 2 . 0 2 . 0 1 . 5 2 . 0 表注 、对各种类型保护中，接于全电流和全电压的方向元件，其灵敏系数不做规定。 、线路一侧断开后，其它各侧保护可按相继动作检验系数。 、远后备指用相邻元件的保护作后备，近后备指装于就地的专用后备保护 不同接线不同相数的保护检验灵敏系数用的最小短路类型及电流 。 1- 1 1 2 3 7整定计算的基本原则 发电机、变压器及电动机上的电流速断保护（在保护安装处短路） 远后备保护 （在相邻元 件末端短路） 近后备保护 （在被保护 元件末端短 路） 电流速断的最小保护范围为被保护线路（按正常运行方式计算） 零序和负序方向元件 电流元件、电压元件和阻抗元件 电流元件、电压元件和阻抗元件 零序和负序方向元件 2 . 0 1 . 2 1 . 5 1 . 2 5 2 . 0 （1 5 - 2 0 ） ABC ABC II D D （2 ）（3 ） 2 3 I I DD （2 ）（3 ） I I DD （2 ）（3 ） 保护接线方式 1 保护反映的最小短路电流及类型 表1 - 2 不经变压器 的短路及经 过变压 器的短路 / 经△ /11变压器的短路 两相线路与 三相短路相 比 相同 相同2 II D D （2 ） （3 ） 2 3 2- 3 2- 4 1 2 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，为负荷创造尽快恢复的条件，提高发电机并列运行的稳定性。 为了提高速动性，一方面是尽量采用回路简单的保护，在必要的地方采用复杂的快速保 护；另一方面也要正确地采用先无选择性和后用重合闸补救相结合的措施，或备用电源自投的 方式。 可靠性 要求保护装置经常处于良好状态，随时准备动作。保护装置的误动作是造成正常情况下停 电，或事故情况下扩大事故的直接根源。因此，必须避免，用简单的话来说，就是“该动的就 动，不该动的就不动”。 为了保证保护的可靠性，应注意以下几点 （ ）保护装置的逻辑环节要尽可能少； （ ）装置回路接线要简单，辐助原件要少，串联接点要少； ABC II D D （2 ）（3 ） 2 3 3两相小 在△DABDec 2 侧，在侧时 II I DDD （2 ） 3 1 2 1 （3 ） （2 ） ABC （3 ） II D D （2 ） 2 3 DD A BB C （2 ）（2 ） ABC ABC IDI D （2 ）（3 ） 3α I II B CDD （2 ） （3 ） 2 3 （2 ） 4 （3 ） 3 II D D （2 ） 2 3 5 6 两相小 两相小 两相小 （3 ） 3 II DD （2 ） 2 3 8整定计算的基本原则 在△侧D ，在D D 3 I3 2I DD I O AC A B C A DD 3 A BB C D 2 侧时， ，在△侧在侧 时， 2 2 2 2 2 9整定计算的基本原则 （ ）运行中的操作变动要少，改变定值要少； （ ）原理设计合理 （ ）安装质量符合要求； （ ）调试正确，加强定期检验； （ ）对误动后果严重的保护装置，应加装闭锁，对重要环节加装监视信号； （ ）加强运行维护，保护运行要求明确。 可靠性用正确动作律来衡量。正确动作是一个综合性技术指标，它反映了继电保护全面工 作的结果。 1 - 4 评价继电保护装置的正确动作与错误动作，必须符合两个条件。第一，电力系统必须有故 障，这是保护装置正确动作的基础，这是必要条件。第二，保护装置的动作符合于预定的要 求，这是充分条件。两个条件缺一不可。 “四性”的综合统一 继电保护的“四性”要求，是非常重要的概念。由分析可知，可靠性是保护的基础，没有 可靠性就没有保护；速动性是保护的核心，特别是现代超高压电网，速动性更显得重要。超高 压电网为了实现速动性，通常是采用主保护双重性的办法来解决。 继电保护的“四性”要求，缺少任何一个都不能达到保证电力系统安全稳定运行的目的。 要达到继电保护“四性”的要求，不是由一套保护完成的。就一套保护而言，它并不能完 全具备“四性”要求的。例如电流保护简单可靠，具备可靠性，选择性，但速动性较差；而高 频保护具备了速动性，灵敏性，选择性，但其装置复杂，相对可靠性差。因此要实现继电保护 “四性”要求，必须由一个保护系统去完成，这就是系统保护的概念。 对保护“四性”要求的标准，要根据具体电力系统的情况而定。一般电力系统的电压等级 愈高，则要求愈高。因此，既不能片面强调某一方面的要求，也不能使某一方面达不到要求。 可以概括以下原则未掌握。 严格的选择性，需要的速动性，足够的灵敏性，必须的可靠性。 时限级差包括了被整定保护时间元件的负误差（缩短时限），与之配合保护时间元件的正 误差（延长时限），开关跳闸时间，以及考虑其他误差所加的裕度时间，按照图的特性分 析，可得出时限级差的计算公式。 3 4 5 6 7 8 2- 5 1- 5 第三节时限级差的选择 1 - 5 正确率 正确动作次数 总动作次数 t t t t t t 12jyjk d 2 1 2 应当注意（）式是两个带延时元件的保护所需的时限级差。而对于元件配合整定的保护 二段时间，则应按下式计算 式中 分别为保护 和保护 的动作时间 保护 时间继电的负误差 目前常用开关跳合闸时限为 开关类型合闸时间跳闸时间 快动油开关（少油与多油） 慢动油开关（少油与多油） 空气开关 常用的时限极差范围如下 1- 6 t t12 T1 0.2 0.30.04 0.08 0.5 0.60.1 0.15 0.2 0.30.04 0.08 1.2 j 1 m sm sm sm s m sm sm sm s m sm sm sm s 定时限保护用于油开关（慢动）△ 定时限保护用于油开关或空气开关（快动）△ 反时限保护用于油开关（快动及慢动）△ 熔断保险△ 时间原件的误差随动作时限延长而增大，故保护整定时限长的应取较大级差。当时限 整定在以内时，级差取。当整定时限在以内时，级差取。当与速动保护配合时， 应按（）式计算而发电机，变压器由于整定时限一般较长（约为）同时又因是电 源，故应取 △ 或 △ 。 反时限保护由于有圆盘感应机的惰性和随电流大小而变化的因素，故应取较大△ 当保护动作时限与配合的保护方式有关时，应注意其配合级差。例如当与双回线保护 t0.5 0.6 t0.4 0.5 t0.7 1 t1 1.5 1 3.50.590.6 1- 76 9 2t3t 2t 3 m sm s m sm s m sm s m sm s m sm sm sm s m sm s 。 。 F K 1K2 AB L t2t1 t 图 1 - 5时限配合图 1 0整定计算的基本原则 t t t t t12j 1 k d 2 u 1 - 7 1 - 6 △t t- t t t t t 12jjk y 1 2 2 1 1整定计算的基本原则 合时，因为横差保护有电流相继动作区，使断开故障的时间延长了约左右，对在此 种情况下，能动作的相邻保护应加大时间级差，取得△。 0.15 0.2 t0.6 0.7 m sm s m sm s 4 k 1- 2 1 2 保护的动作时间，是指整套保护的动作时间，即从保护开始动作到保护出口发出跳闸脉 冲的全部时间（包括时间元件的时间），如果把保护的动作时间整定为时间元件的时间，则当 保护构成回路不同时，可能会使保护动作时间延长而使时限级差缩小，造成相邻上级保护越级 动作。 为了避免由于计算误差，测量误差，以及调试等误差，使各种保护之间的保护范围不配 合，而引起保护误动作，保护的动作值与实际短路电流或与配合的动作值之间应有一定裕度以 取得选择性，用可靠系数 表示。 对于图表示的各个保护，整定配合公式为 电流保护 电压保护 式中II分别为上下级的保护动作电流。 UU分别为上下级的保护的动作电压。 K可靠系数。 可靠系数的选用，要考虑整定计算条件的不同和保护类型、方式不同而有所区别。选用时 应注意以下问题 （ ）由短路电流绝对值决定定值的无时限保护，应选取较大可靠系数；而相互配合的延时 保护，选取较小的可靠系数。 （ ）由于变压器有可变分接头参数变化大，当按变压器后短路整定时应大于按线路末端整 定的可靠系数。 （3 ）不同保护方式之间的配合，应取较大的可靠系数。 （4 ）当短路电流中有互感影响时，应选取较大可靠系数。 （5 ）当计算条件考虑因素较多时应取较大可靠系数，如考虑了分支系数等。 第四节可靠系数 k d z 1 d z 2 d z 1 d z 2 k 具体如表所列1- 3 I K I d zkd z 1 2 . 1 - 8 U 1U d zd z 1 2 Kk 1 - 9 常用各种保护整定用可靠系数表 1 - 3表 保护 装置 动作 时限整定条件 可靠系数 电速 压动 按不伸出变压器 按躲开线路末端故障 与相邻电流速动配合（前加速） 按不伸出变压器 按躲开线路末端故障 按与相邻电流电压速动保护配合或与相邻距离一段 （或二段）配合 按不伸出变压器 按电流与电机或电压与电压配合 不论按电流元件有灵敏度整定或按电流电压两元件灵 敏度相等整定，均取同一值 不论按与相邻电流元件配合或与相邻电压元件配合， 均取同一值 不带低电压闭锁的，按自起动电流整定 带低电压闭锁的，按额定电流整定 按与相邻保护配合整定 按躲开线路末端短路整定 按不伸出变压器 定时限反时限 1 . 3 ～1 . 41 . 8 ～2 1 . 2 ～1 . 3 1 . 1 ～1 . 1 5 1 . 2 ～1 . 3 1 . 2 ～1 . 3 1 . 2 ～1 . 3 1 . 1 ～1 . 1 5 1 . 2 ～1 . 3 1 . 2 ～1 . 3 1 . 1 1 . 1 5 电流元件 电压元件 1 . 1 5 ～1 . 2 5 1 . 1 ～1 . 1 5 1 . 2 ～1 . 3 1 . 1 5 ～1 . 2 0 . 8 ～0 . 8 5 0 . 7 ～0 . 7 5 1 . 5 ～1 . 6 1 . 2 ～1 . 3 1 2整定计算的基本原则 1 3整定计算的基本原则 常用各种保护整定用可靠系数表 表1 - 3 注可靠系数的上下限使用，当计算条件较准确时用下限（小值），否则用上限（大值） （接上表） 第五 节返回系数 K0.851.21.151.2 按正常运行电流（或电压）整定的保护定值，由于定值比较接近正常运行值，在故障断开 后，电流电压恢复正常的过程中保护不能可靠返回会发生误动。为避免此种情况，应计算及返 回系数。对于按短路参量（电流、电压）或按自启动条件整定的保护，可不考虑返回系数。 考虑返回系数后的整定公式为 返回系数，对电流保护取，对低电压保护取，对距离保护取～。 对于电流闭锁电压保护方式中，电压元件动作值考虑电流元件返回系数的问题 在较小容量的电源中，当故障发生在保护范围末端稍外处，本不该动，但是由于电源小， f I K I d z k e K f U U d z e KKkf 1 - 1 0 1 - 1 1 保护 装置 动作 时限整定条件 可靠系数 按与相邻距离一段配合 按与相邻过电流配合 按不伸出变压器 定时限反时限 1 . 1 ～1 . 1 5 0 . 7 ～0 . 7 5 按与相邻电流电压速动配合 0 . 8 5 （本线路Z ） 0 . 8 （相邻距离一段Z ） 0 . 8 5 按与相邻距离二、三段配合 0 . 8 5 （本线路Z ） { 0 . 8 （相邻距离二、三段Z ） 0 . 8 5 按躲开负荷阻挠 按躲开变流器断线1 . 3 1 . 3按躲开励磁涌流（带躲开非周期分量特性的继电器） 按躲开励磁涌流（不带躲开非周期分量特性的继电器） 按躲开外部故障之不平衡电流 1 . 3 3 ～9 1 4整定计算的基本原则 可能使保护感受残压稍低，然后再由发电机调压器动作使之上升，若此时电流元件能动，应靠 电压起到闭锁作用。然而因上述原因，当电流降到电流元件的动作值又大于返回值时，那么电 压如尚未返回，就会造成无选择性。为此，应使动作电压降低，即将电压整定公式中改为 在较大容量系统中或短路点较远时，短路过程中保护处的残压没有显著变化，故不必考 虑。 为了得到保护范围的配合，在接线复杂的系统中，还需考虑分支电源的影响。用分支系数 表示，为复数，实用上常取其绝对值。 当相邻上下级保护之间有电源时，它将对上一级保护的范围产生伸长或缩短的影响。 以电流保护为例，如图，当在 点发生故障时，假定保护 与保护 的保护范围相同，则 有 II KK 1- 6D12 dz fzfz dz kf 。 第六节分支系数 I Id z 1 1 II I d z 2 1 2 F2 t 2 MN F K 1K2 Z 1 I 1 Z 2 II 1 2 a 线路对线路的分支系数 b 线路对线路的分支系数 图分支系数计算1- 6 F2 I 2 MN F K1K 2 I 1 II 1 2 令 则 当要求保护 与保护 有配合时，则为12 因此，分支系数即在相邻线路故障时，流过本保护的短路电流占流过相邻保护的短路电 流的份数。 分支系数的范围，对单回与单回的关系小于或等于 ；对单回与双回或与环状网络的关 系一般小于等于 。 由于分支系数的影响，使保护范围缩短，因而整定时应取最大分支系数，保证在最不利的 情况下有配合。 同图，对于电压保护则有 令 则 当要求保护 与保护 有配合时，则 K K1 K2 1- 6 12 fz fz fz 式中、分别为保护 和保护 的动作电压。 电压保护中的分支系数在保护配合条件下应取最小值；而在校验灵敏度时应取最大值。 同图，对于距离保护则有 保护 测得阻抗值为 UU12 1- 6 1 dz1dz2 1 5整定计算的基本原则 U 1 KUd z 1 f zd z 2 [] Z 1 Z 2 U1 KUd z 1 f zd z 2 [] Z 1 Z 2 Kk 1 I K I d zf z d z 1 2 I K K I d zkf zd z 1 2 K f z I 1 I I 1 2 I I d z 1 1 II 1 2 I d z 2 1 - 1 2 1 - 1 3 1 - 1 4 U 1 U d z 1 d z 2 [] I Z 1 1 I I Z 1 2 2 ） U I I Z I Z d z 1 1 2 2 1 1 U I I Z d z 2 1 2 2 1 I IZ 1 2 2 ） I Z 1 1 K f z I I 1 2 I 1 ZUI Z I I Z e 1 1 1 1 2 2 M II 1 1 Z I I Z 1 1 2 2 I 1 1 6整定计算的基本原则 1- 15 Z1 U1 Z Z 12 1- 16 ZZ12 K1 II 令（） 则 式中保护 测量阻抗 保护 母线电压 分别为两段线路的阻抗 当要求保护 与保护 范围有配合时 式中 、分别为保护 和保护 动作阻抗。 距离保护中为保证配合应取分支系数的最大值，而在校验灵敏度时则应取分支系数的最小 值。 分支负荷电流使大于 ，对距离保护的影响是使保护范围伸长，对于电流保护的影响是使 保护范围缩短。在一般情况下不计算及负荷影响。 在分支系数中，当符号为正时称为助增效应当符号为负时称为汲出作用负荷电 流为汲出作用。 c1 M 12 dz1dz2 fz 22 （ ）（ ） ；。 第节主保护、后备保护和辅助保护七 按保护作用的分类，分为主保护、后备保护和辅助保护。主保护是作为设备、线路的主要 保护，要求它能保护全部范围和能保护各种故障，并尽可能有较快的速动性。主保护可由一套 保护担任，也可由两套或两套以上的保护担任。如线路上装设高频保护作为主保护，也可装设 距离保护和零序保护共同组成主保护。 后备保护分为远后备和近后备两种。在某个设备上发生故障，因其保护或开关拒动时， 由相邻上一级保护的后备保护段断开故障，这就是后备性。如距离保护中的三段是后备段。因 为是在远处后备，故叫远后备保护。 在远后备不能满足灵敏度要求而后备性又有必要时，可就地装设专用的后备保护，这叫近 后备保护，如同时装有两套独立的保护和后备接线装置，它可同时作为开关拒动或主保护拒动 的后备保护作为近后备保护。 在主保护与后备保护分别装设时，则后备保护有可能同时起到远后备和近后备（只对主保 护拒动）保护作用。如同时装设高频保护和三段式距离保护，距离保护可做相邻的和本身高频 KI f z 1 1I I 1 2 Z Z K Z c e 1 1 f z 2 1 ZKZKZd z 1 k 1 f z d z 2 1 1 7整定计算的基本原则 保护的后备保护。 辅助保护在某些主保护有死区或某种特殊运行情况下（如电压互感器在线路上）保护性 能不完善，以辅助保护来保护，如电流速断对方向时限电流保护起辅助作用。 保护整定计算时，应着重改善主保护的效果，兼顾后备保护，对分段的成套保护，一般以 一、二段作为主保护，而以三段（或三、四段）作为后备保护。 由于电网结构的复杂，及长距离输电线负荷的加重，使得远后备保护往往难以满足要求。 对后备几率小的（如多油开关）可适当降低要求，即不考虑特殊运行情况下的拒动；对后备机 率大的，（如少油或空气开关）后果又比较严重的，则必须装设专用后备保护。也应指出，近 后备保护二次回路一般是比较复杂的，因而要求有较高的可靠性。 电力系统中的各个元件是一个有联系的整体，各级的各种保护是按其作用进行统一部署 的。在整定一种（或一个）保护时，必须考虑与别种（或别个）保护的配合协调，同时也要考 虑系统运行的特点与要求，片面孤立的整定一种（或一个）保护，会影响保护充分发挥作用， 甚至造成错误。尤其是电力系统的容量日益增大，电压高网络结构复杂，稳定性要求高，保护 也随之种类繁多，作用配合更加紧密，因此保护的整定配合要求也愈严格。 整定保护时应注意一下问题 （ ） 主保护和后备保护应有所侧重，以改善和保证主保护为主，兼顾后备性，在主保护 段满足灵敏度要求时，应尽可能提高其后备灵敏度。 （ ） 保护构成的特点和保护使用电流、电压互感器的安装的位置，如双回线接和电流公 用一套保护，其中无时限段保护，在双回线运行时，应退出运行；又如保护装有联掉回路或者 一套保护装有多段时限的特点。 还有保护用电压互感器装在线路上，以及远方启动跳闸的方式等等。 （3 ） 与自动装置的配合，例如非同期重合闸有很大冲击电流；单相重合闸会出现非全相 运行状态，并有复杂故障状态；又如备用电源自校与重合闸的配合等问题。 （4 ） 电网电压等级不同的保护特点，如大接地电流系统用三相式保护方式，而小接地电 流系统用两相式保护方式；又如超高压长距离线路采用串联电容补偿时对保护的影响。 （ ） 电网结构特点与运行方式的要求。 对于以下的网路不宜合环运行，否则将使保护复杂化。如为了保证重要用户的供 电，可采用备用电源自投，或自动重合闸的方式。就是对网路也应尽量不合环运行，必 要时可采用双回线供电或备用电源自投的方式。 长线路与短线路相邻，当长短线的长度超过时，长线的灵敏性和速动性均会恶化。 对于小电源与大系统并列的方式，为防止解列后小电源崩溃和简化保护（复杂了并不一定 效果好），在负荷平衡点装设解列保护。 第八节系统保护的整定配合原则 8- 1 1 2 5 35KV 110kV 31 1 8整定计算的基本原则 大接地电流系统中，变压器中性点接地的分布，应按保证设备安全和零序电抗变化小，对 保护效果有利的原则考虑，接地点不宜过多。 对于系统稳定要求高的地方，应配合以联切负荷，振荡解列，高周率切机等保稳定措施。 线路 接线路或 接变压器，其 接点应位于主线路的中间，以减少影响。 接点不宜靠近电源 测， 接的负荷不宜太大，以免影响主线路的速动保护。 接线路或负荷，不宜在主干联络线。 双回线路中的双 接，除上述问题外，还有双 接最好不并列运行，否则将使保护复杂化。 接线上带有电源时，对保护影响大。 （6 ）电力设备构造的特点，如发电机静子为双星形时，可装设横差保护；静态励磁（自并 激方式）短路电流衰减快，要求保护速动；又如自耦变压器零序不能装在中性点接地线上等 等。 （7 ）负荷的特性与用户对电力系统的要求。例如，对异步电动机，有的用户不装设无电压 释放，而大多数用户则装社无电压释放，因此与考虑自启动有关。对同步电动机（化工、钢铁 等用户），有的用户使用失压后再正步方式，而大多数用户则采取失压后即停机的方式，因而 不希望用重合闸和备用电源自投。不对称负荷（电气机车等）对反映于序分量的保护影响很 大。冲击性负荷（轧钢、冶炼等）对电流电压保护影响较大。 （8 ）制定保护整定方案时，要尽可能地适应较多的运行方式，提高适应能力（保护适应运 行方式变化范围大小的能力，在次情况下，保护不需要改变定值）。保护的适应能力与保护方 式有关，但是任何保护的适应能力都是有限的，因此应以满足常见的一些运行方式为基础。对 于特殊少见而又恶化保护效果的运行方式可作临时处理 对于临时性的改变定值要尽量减少，在主保护保证灵敏度的前提下，可适当提高后备段的 后备灵敏度，用以解决常见的临时方式。临时方式下避免手改定值，必要时增加保护段。有些 手动操作，尽可能代之以自动措施。 整定配合的具体原则如下 （ ）各种保护按阶段特性配合。 （ ）相邻保护之间，其主保护段与主保护段配合，后备保护段与后备保护段配合。例如上 一级的主保护二段与下一级主保护的一段或二段配合。如果后备段与相邻主保护段配合，又满 足后备灵敏度时，这样配合可以加速保护动作时间。后备保护段的开始点（即在环网中，后备 保护段整定的第一个点），应与相邻主保护段配合，以降低全网后备段的时间。开始点最好能 对相邻后备灵敏度。如果开始点选不到合适的地方，可选择一个无选择性（这种无选择性的可 能性较小的）的点作为开始点。 （ ）反应同种故障类型的保护之间进行配合，即相间保护与相间保护配合；接地保护与接 地保护配合。但是在极个别情况下，不同种保护反应了同一短路类型，如果上一级保护范围伸 长而且时限不配合可能误动时，则也需要考虑这种配合问题。 例如相邻线路间短路，上一级接地保护因不平衡电流而动作，若时限上不能配合时，则接 地保护动作电流应按躲开这种不平衡电流整定。 TTTT TT TT T 8- 2 1 2 3 。对于因保护问题影响到系统安全和经 济指标时，应采取必要的措施加以改进。 1 9整定计算的基本原则 （ ）上一级保护与下一级保护所有的相邻保护均需配合，当与几条相邻线路配合整定，而 各配合整定不相同时，则应取其整定结果中灵敏度最低，时间最长的组合。当灵敏度、时间两 者可能不是同一线路的结果时，即取与某一条线路配合的动作值，又取与另一条线路配合的时 间值，做为选用的定值。 （ ）整套保护中，各元件灵敏度的整定配合问题。 由几个电气量组成的一套保护，其中各元件的作用不同，灵敏度要求不同。其中作为主要 元件的要求保证选择性和灵敏性，而作为辅助元件的则只要求有足够的灵敏性，并不要求选择 性。在整定配上，要求辅助元件的灵敏度要高于主要元件的灵敏度 辅助元件在保护构成中，按作用分为以下三种 第一种是判别作用。为了保护的选择性而装设的。如方向过流保护中的方向元件。 第二种是闭锁作用。为了防止在正常负荷下的误动而装设的。如母差保护中的电压闭锁元 件。 第三种是启动作用。为了在故障情况下，将整套保护起动起来进行工作而装设的。如用三 段启动进行一、二段切换的距离保护。 （6 ）两侧电源的保护。当无方向性时，则应按正反两个方向与相邻保护配合。当可选择带 方向性时，则整定只按正方向配合，然后再确定带不带方向性。判别方法是 （ ）以一条线路两侧的同级时限的动作电流进行比较，其中动作电流小者带方向性，动作 电流大者不带方向性。当动作电流相近或相等时，则两侧都不带方向。 （ ）一条线路两侧没有同级时限可比时，则与对侧比本侧低一个时限级差或低两个时限级 差（如果没有低一个时限级差时）的动作电流相比，动作电流小者带方向性，动作电流大的不