继电保护整定计算基础知识讲义稿

会计学1继电保护整定计算基础知识讲义稿继电保护整定计算基础知识讲义稿继电保护装置基本要求继电保护装置基本要求n n速动性速动性故障发生时能快速切除故障，防止事故蔓延扩大故障发生时能快速切除故障，防止事故蔓延扩大n n可靠性可靠性保护范围内发生故障，能准确动作；保护范围外发生保护范围内发生故障，能准确动作；保护范围外发生故障，能可靠不误动故障，能可靠不误动n n选择性选择性有选择地切除故障，使故障或事故影响范围尽量减小有选择地切除故障，使故障或事故影响范围尽量减小n n灵敏性灵敏性保证可靠动作的能力保证可靠动作的能力这些功能和要求都是保护装置通过不同的定值整定来实现的，对保证这些功能和要求都是保护装置通过不同的定值整定来实现的，对保证系统运行安全和保护设备不受伤害起到很大的作用系统运行安全和保护设备不受伤害起到很大的作用,所以说继电保所以说继电保护整定计算很重要、责任也很大。护整定计算很重要、责任也很大。第1页/共32页继电保护整定计算工作的基本内容继电保护整定计算工作的基本内容继电保护整定计算工作的基本内容继电保护整定计算工作的基本内容n n详细了解一次系统的主接线及设备参数详细了解一次系统的主接线及设备参数n n详细了解每台设备的保护配置及装置的工作原理详细了解每台设备的保护配置及装置的工作原理n n与有关部门与有关部门(一般是网调一般是网调)共同确定运行方式共同确定运行方式,绘制系统阻抗图绘制系统阻抗图,计算最大、最小计算最大、最小运行方式下的短路电流运行方式下的短路电流,为整定保护、校验灵敏度提供依据为整定保护、校验灵敏度提供依据n n编制继电保护装置整定计算原则编制继电保护装置整定计算原则n n根据整定计算原则具体进行每套保护装置的定值计算根据整定计算原则具体进行每套保护装置的定值计算n n填写保护定值通知单及定值台帐填写保护定值通知单及定值台帐n n将整定计算原则、短路电流计算过程、定值计算过程的全部原始底稿整理成将整定计算原则、短路电流计算过程、定值计算过程的全部原始底稿整理成册，妥善保存册，妥善保存第2页/共32页继电保护整定计算包括两大部分继电保护整定计算包括两大部分继电保护整定计算包括两大部分继电保护整定计算包括两大部分n n短路电流计算短路电流计算短路电流计算短路电流计算：计算系统在最大、计算系统在最大、最小运行方式下的最小运行方式下的短路电流短路电流n n另外还有，厂用负荷另外还有，厂用负荷自起动电流电压计自起动电流电压计算，其中启动电流算，其中启动电流可以实测可以实测n n继电保护装置继电保护装置继电保护装置继电保护装置定值整定定值整定定值整定定值整定n n1 1、发电机保护、发电机保护n n2 2、变压器保护、变压器保护n n3 3、发变组保护、发变组保护n n4 4、线路保护、线路保护第3页/共32页短路电流计算基础知识短路电流计算基础知识n n一、基本假设：短路电流精确计算是复杂的，也是不可能的，为了方便计算作为工程应用一般都作以下假设n n1、在短路过程中认为发电机的电势相位一致，频率不变n n2、假定各元件中的磁路不饱和，参数恒定不变。计算时可以用叠加原理n n3、变压器的励磁电流忽略不计第4页/共32页短路电流计算基础知识短路电流计算基础知识n n一、基本假设n n4、系统各元件电阻及分布电容忽略不计（只有在元件的电阻值大于电抗值的1/3以上时，该元件才用阻抗值表示）n n5、三相系统始终是对称的，可用单相等值电路进行计算n n6、正常负荷电流一般忽略不计n n7、短路是金属性的，一般不考虑过度电阻第5页/共32页短路电流计算基础知识短路电流计算基础知识n n二、标幺制二、标幺制n n标幺制可以使复杂的关系和过程简单化，使计算工标幺制可以使复杂的关系和过程简单化，使计算工作变得简单容易作变得简单容易n n标幺值标幺值=n n可以看出，标幺值是相对值，是为了计算时消除电可以看出，标幺值是相对值，是为了计算时消除电压等级障碍而采用的一种简化方法，计算结果必须压等级障碍而采用的一种简化方法，计算结果必须还原成有名值后才能应用还原成有名值后才能应用第6页/共32页短路电流计算基础知识短路电流计算基础知识n n三、主要电气元件的标幺计算三、主要电气元件的标幺计算()()n n1 1、发电机、发电机n n2 2、变压器、变压器n n3 3、电抗器、电抗器n n4 4、电缆、电缆第7页/共32页短路电流计算基础知识短路电流计算基础知识n n四、绘制等值电抗图及化简n n根据基本假设可以画出简化的电气一次图，对应为用电抗表示的等值电抗图，电气元件经过标幺计算后标在对应的电抗旁边。对称电路、若干等值电源可以归并第8页/共32页短路电流计算基础知识短路电流计算基础知识n n五、三相短路电流计算n n1、无限大电源供电n n无限大电源定义：是指当电力系统的电源的距短路点的电气距离较远时，由短路引起的电源送出的那部分容量远小于本身的容量，称该电源为无限大电源。实际电力系统，供电电源的内电抗不超过短路回路总电抗的10%时，可认为该电源为无限大电源第9页/共32页短路电流计算基础知识短路电流计算基础知识n n五、三相短路电流计算五、三相短路电流计算n n无限大电源的特点：无限大电源的特点：n n1 1）、短路过程中电源频率是不变的）、短路过程中电源频率是不变的n n2 2）、短路过程中电源的端电压是不变的）、短路过程中电源的端电压是不变的n n3 3）、短路过程中，短路电流的周期分量保持不变，）、短路过程中，短路电流的周期分量保持不变，即短路电流不衰减即短路电流不衰减第10页/共32页短路电流计算基础知识短路电流计算基础知识n n五、三相短路电流计算五、三相短路电流计算n n2 2、发电机供电支路的短路计算、发电机供电支路的短路计算n n在发电机供电支路发生短路时，发电机的电势是随在发电机供电支路发生短路时，发电机的电势是随时间时间t t变化的，因此从起始次暂态短路电流到稳态变化的，因此从起始次暂态短路电流到稳态短路电流也是随时间变化的。为了便于计算，我国短路电流也是随时间变化的。为了便于计算，我国目前采用运算曲线。目前采用运算曲线。n n求出计算电抗求出计算电抗n n在运算曲线上查短路电流标幺值，乘以相应发电机在运算曲线上查短路电流标幺值，乘以相应发电机的额定电流即可得到该分支短路电流周期分量的有的额定电流即可得到该分支短路电流周期分量的有名值名值第11页/共32页短路电流计算基础知识短路电流计算基础知识n n六、不对称短路电流计算n n在系统发生不对称短路时，正常运行的对称三相系统受到破坏，电气元件的零序、负序保护就是利用这种情况下的故障量构成的保护，这时就需要采用对称分量法进行计算n n对称分量法：将短路后三相不对称的电流、电压分解成三组对称的序电流、序电压，然后利用计算对称短路的方法，分别求出各序分量的电流电压值，最后再合成各相的全电流、全电压值第12页/共32页短路电流计算基础知识短路电流计算基础知识n n六、不对称短路电流计算六、不对称短路电流计算n n对任意的不对称的三相全电流对任意的不对称的三相全电流分解成三组分解成三组对称的序电流：对称的序电流：n n正序电流：正序电流：第13页/共32页短路电流计算基础知识短路电流计算基础知识n n六、不对称短路电流计算六、不对称短路电流计算n n负序电流：负序电流：n n零序电流：零序电流：n n同样电压的对称分量法也是这样计算，比如常用同样电压的对称分量法也是这样计算，比如常用的零序电压：的零序电压：第14页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n一、几个常用系数的意义一、几个常用系数的意义n n1 1、可靠系数：为了避免计算中出现的误差、互感器、可靠系数：为了避免计算中出现的误差、互感器测量误差、继电保护装置本身的误差以及调试等的误测量误差、继电保护装置本身的误差以及调试等的误差，使保护间的保护范围不配合而引起保护误动作，差，使保护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的裕度，以取得选择性而引入了一个系数应有一定的裕度，以取得选择性而引入了一个系数可靠系数可靠系数n n可靠系数的选用要考虑整定计算条件的不同，继电器可靠系数的选用要考虑整定计算条件的不同，继电器类型不同，保护方式不同而有所区别类型不同，保护方式不同而有所区别第15页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n一、几个常用系数的意义一、几个常用系数的意义n n2 2、返回系数：按正常运行额定数值整定的保护定、返回系数：按正常运行额定数值整定的保护定值，由于定值比较接近正常运行值，在故障断开或值，由于定值比较接近正常运行值，在故障断开或短时间超额定而恢复正常的过程中，保护不能可靠短时间超额定而恢复正常的过程中，保护不能可靠及时返回就有可能发生误动，为避免这种情况引入及时返回就有可能发生误动，为避免这种情况引入返回系数返回系数n n过流过流保护取保护取0.850.85n n 低电压保护取低电压保护取1.21.2第16页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n一、几个常用系数的意义一、几个常用系数的意义n n3 3、非周分量系数：短路起始的暂态过程中，短路电流含有很大的非周、非周分量系数：短路起始的暂态过程中，短路电流含有很大的非周期变化的分量，特征是偏于时间轴的一边（近似直流），而且随时间衰期变化的分量，特征是偏于时间轴的一边（近似直流），而且随时间衰减（与电路的时间常数有关，一般减（与电路的时间常数有关，一般0.1-0.20.1-0.2秒可衰减下去），对差动保护秒可衰减下去），对差动保护的动作有较大的影响，外部短路时差动保护各侧的动作有较大的影响，外部短路时差动保护各侧CTCT通过的短路电流大通过的短路电流大小可能不同，加上非周期分量的影响，其饱和程度必然不同，因而产生小可能不同，加上非周期分量的影响，其饱和程度必然不同，因而产生很大的不平衡电流，这对差动保护是不利的很大的不平衡电流，这对差动保护是不利的第17页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n一、几个常用系数的意义一、几个常用系数的意义n n4 4、灵敏系数：保护装置对在它的保护范围内发生故、灵敏系数：保护装置对在它的保护范围内发生故障和不正常工作状态的反映能力称保护装置的灵敏性障和不正常工作状态的反映能力称保护装置的灵敏性（或灵敏度），用灵敏系数（或灵敏度），用灵敏系数表示。表示。不同的保护装置所要求的灵敏系数是不同的，部颁不同的保护装置所要求的灵敏系数是不同的，部颁有关规程有统一规定，比如：规定纵联差动保护、电有关规程有统一规定，比如：规定纵联差动保护、电流速断保护的灵敏系数不小于流速断保护的灵敏系数不小于2 2；过流保护灵敏系数；过流保护灵敏系数不小于不小于1.51.5等等等等第18页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n二、发变组保护整定计算二、发变组保护整定计算n n1 1、发电机保护主要配置：、发电机保护主要配置：n n（1 1）发电机纵差保护）发电机纵差保护n n（2 2）发电机过流、过负荷保护）发电机过流、过负荷保护n n（3 3）发电机负序过流、过负荷保护）发电机负序过流、过负荷保护n n（4 4）发电机转子绕组过流、过负荷保护）发电机转子绕组过流、过负荷保护n n（5 5）发电机定子接地保护）发电机定子接地保护n n（6 6）发电机励磁回路接地保护）发电机励磁回路接地保护n n（7 7）发电机逆功率保护）发电机逆功率保护n n（8 8）发电机低励失磁保护）发电机低励失磁保护n n（9 9）发电机过压保护）发电机过压保护n n（1010）发电机断水保护）发电机断水保护第19页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n二、发变组保护整定计算二、发变组保护整定计算n n2 2、变压器保护主要配置：、变压器保护主要配置：n n（1 1）变压器差动保护）变压器差动保护n n（2 2）主变零序差动保护）主变零序差动保护n n（3 3）主变过激磁保护）主变过激磁保护n n（4 4）变压器复合电压启动过电流保护）变压器复合电压启动过电流保护n n（5 5）变压器瓦斯保护）变压器瓦斯保护n n3 3、发变组公用保护、发变组公用保护n n（1 1）发变组纵差保护）发变组纵差保护n n（2 2）发变组低阻抗保护）发变组低阻抗保护n n（3 3）非全相运行保护）非全相运行保护第20页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n三、大型机组的差动保护三、大型机组的差动保护n n1 1、CTCT的选择的选择n n（1 1）5P+5P 5P+5P 只能反映稳态情况下一次电流。现在存在这样的问题，外部发生故障，暂态只能反映稳态情况下一次电流。现在存在这样的问题，外部发生故障，暂态时间很短时间很短0.05-0.1s0.05-0.1s，而非周期分量很大衰减慢（最大，而非周期分量很大衰减慢（最大0.5s0.5s），分流作用很大，影响），分流作用很大，影响CTCT，使使CTCT有剩磁，二次不能正确反映一次，就有可能误动。在整定计算中，有剩磁，二次不能正确反映一次，就有可能误动。在整定计算中，5P5P级级CTCT的非周的非周期分量系数取的较大期分量系数取的较大1.5-2,1.5-2,用以躲过引起的不平衡电流用以躲过引起的不平衡电流n n（2 2）TPY+TPY TTPY+TPY T表示暂态，表示暂态，P P表示保护用，现在大型机组及高压线路差动保护都用表示保护用，现在大型机组及高压线路差动保护都用TPYTPY型，能很好的消除暂态非周期分量的影响，非周期分量系数取的较小型，能很好的消除暂态非周期分量的影响，非周期分量系数取的较小n n（3 3）变压器）变压器CTCT怎样消除不平衡电流：怎样消除不平衡电流：n n1 1）保证两侧）保证两侧CTCT型号一样型号一样n n2 2）保证一二次电缆阻抗一样）保证一二次电缆阻抗一样第21页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n2 2、差动保护原理分析、差动保护原理分析n n这种是带比率制动特性的差动保护原理曲线，一般许继公司产品用的多。这种是带比率制动特性的差动保护原理曲线，一般许继公司产品用的多。整定原则：整定原则：第22页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n导则：导则：n n确定差动保护的最小动作电流确定差动保护的最小动作电流I0P.0 I0P.0 即即A A点纵坐标点纵坐标n n（按负荷状态下保护不误动要求整定）：（按负荷状态下保护不误动要求整定）：n n I0P.0=Krel 2 0.03%Ign/na I0P.0=Krel 2 0.03%Ign/na n n式中：式中：Krel-Krel-可靠系数，取可靠系数，取1.5 1.5 n nIgn -Ign -发电机额定一次电流发电机额定一次电流n n实际可取：实际可取：I0P.0=I0P.0=（0.100.100.300.30）Ign/na Ign/na 一般宜选用一般宜选用I0P.0=I0P.0=（0.100.100.200.20）Ign/na Ign/na n n2)2)确定制动特性的拐点确定制动特性的拐点B B，也即最小制动电流，也即最小制动电流Ires.0Ires.0。定子电流等于或小于额定电流时，。定子电流等于或小于额定电流时，差动保护不必具有制动特性，因此，差动保护不必具有制动特性，因此，B B点横坐标：点横坐标：n nIres.0=Ires.0=（0.80.81.01.0）Ign/naIgn/na第23页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n3)3)按最大外部短路电流下差动保护不误动的条件，确定制动特性的按最大外部短路电流下差动保护不误动的条件，确定制动特性的C C点点,并计算最大制动并计算最大制动系数系数Ires.max Ires.max。n n设设C C点对应的最大动作电流为点对应的最大动作电流为Iop.max Iop.max，其值为：，其值为：n nIunb.maxIunb.max Kap Kcc Ker IKap Kcc Ker I（3 3）k.max/nak.max/nan nIop.max Iop.max Krel Iunb.max Krel Iunb.max n n Kres.max Kres.max IOP.max/Ires.maxIOP.max/Ires.max Krel Kap Kcc Ker Krel Kap Kcc Ker 0.15 0.15 （为安全计，取（为安全计，取0.300.30）n n式中：式中：n nIunb.maxIunb.max发电机外部短路时，差动保护的最大不平衡电流发电机外部短路时，差动保护的最大不平衡电流n nKap Kap 非周期分量系数，取非周期分量系数，取1.51.52 2第24页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n nKcc Kcc 互感器同型系数，同型时取互感器同型系数，同型时取0.50.5，不同型时取，不同型时取1.01.0n nKer Ker 互感器比误差系数，取互感器比误差系数，取0.10.1n nI I（3 3）k.max k.max 最大外部短路三相短路电流周期分量最大外部短路三相短路电流周期分量n nIop.maxIop.max对应最大短路电流的最大动作电流对应最大短路电流的最大动作电流n nKrel Krel 可靠系数，取可靠系数，取1.31.31.51.5n nIres.max Ires.max 对应最大短路电流的最大制动电流对应最大短路电流的最大制动电流n nKres.max Kres.max 对应最大短路电流的最大制动系数对应最大短路电流的最大制动系数n n比率制动特性的斜率比率制动特性的斜率S S为：为：n nIop.maxIop.maxIop.0Iop.0n nS S n n （I(3)k.max/naI(3)k.max/na）Ires.0 Ires.0第25页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n这种是比率制动特性差动保护原理曲线，南瑞、GE公司用的比较多第26页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n下面用一个实例讲一下这种原理怎样整定计算下面用一个实例讲一下这种原理怎样整定计算n n整定计算用短路电流整定计算用短路电流n n外部短路外部短路(机端机端)最大短路电流最大短路电流n nI I（3 3）Kmax=1/0.3341000/20=86.53 KAKmax=1/0.3341000/20=86.53 KAn n内部短路内部短路(机端机端)最小短路电流最小短路电流n nI I（2 2）Kmin=0.86686.53=74.94 KAKmin=0.86686.53=74.94 KAn nCTCT型号及变比：两侧均为型号及变比：两侧均为TYP-25000/5ATYP-25000/5An n1 1）最小动作电流）最小动作电流Iop.oIop.on n按发电机空载条件下按发电机空载条件下,纵差保护最大不平衡电流为整定条件纵差保护最大不平衡电流为整定条件,取取n nS1=0.0519245/25000=0.0385 pu,S1=0.0519245/25000=0.0385 pu,开机空载条件下实测不平衡电流大小。开机空载条件下实测不平衡电流大小。第27页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n2 2）第一段比率制动特性（）第一段比率制动特性（abab直线）直线）n n设定设定Ires1.5 puwIres1.5 puw为区内短路范围，第一段比率制动制动特性为直线为区内短路范围，第一段比率制动制动特性为直线oab,oab,其制动系数即其制动系数即 oaboab直线斜率直线斜率S1=KrelKapKccKer S1=KrelKapKccKer n n式中：式中：KrelKrel为可靠系数，为可靠系数，KrelKrel1.51.5n n Kap Kap为暂态系数，为暂态系数，TYPTYP的的KapKap1.01.0n n Kcc Kcc为同型系数为同型系数KccKcc0.50.5n n KerKer为为CTCT幅值误差系数幅值误差系数Ker=0.1Ker=0.1n nS1=1.51.00.50.1=0.075S1=1.51.00.50.1=0.075n n为防止在较小外部短路暂态过程中纵差保护误动为防止在较小外部短路暂态过程中纵差保护误动,适当增大适当增大S1,S1,最终选最终选S1=0.15S1=0.15，当，当S1S1和和Iop.oIop.o选定后选定后,a,a点随之确定点随之确定,不用另做整定不用另做整定 第28页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n3 3）最大外部短路时纵差保护不误动（）最大外部短路时纵差保护不误动（d d点）点）n n已知已知I I（3 3）Kmax/25000=86530/25000=3.46 puKmax/25000=86530/25000=3.46 pun n为确保纵差保护不误动，为确保纵差保护不误动，d d点制动系数点制动系数Ires.max=S2 S1Ires.max=S2 S1n n考虑到外部短路电流倍数不大，考虑到外部短路电流倍数不大，S2S2不必太大，实取不必太大，实取S2S20.30 C0.30 C点点Iresc=2.5 pu Iresc=2.5 pu n n4 4）纵差保护灵敏系数）纵差保护灵敏系数IsenIsen一定合格，不必校验一定合格，不必校验 n n5 5）比率制动特性）比率制动特性b cb c段由制造厂家整定段由制造厂家整定 这是大同发电公司这是大同发电公司600MW600MW机组发电机差动保护的整定计算，用的是机组发电机差动保护的整定计算，用的是GEGE公司的保护装置。咱公司的保护装置。咱们厂们厂350WM350WM燃机发电机保护也是用的燃机发电机保护也是用的GEGE公司保护装置，公司保护装置，220KV220KV线路保护用的是四方、线路保护用的是四方、南瑞独立的两套保护南瑞独立的两套保护第29页/共32页继电保护装置整定计算继电保护装置整定计算n n这里要说一下这里要说一下:n n（1 1）如果发电机定子绕组发生短路，制动电流可达）如果发电机定子绕组发生短路，制动电流可达2.32.3，整定值一般在，整定值一般在1.5-21.5-2，保护拒动的话很危险，会烧坏发电机，这个值最好是根据发电，保护拒动的话很危险，会烧坏发电机，这个值最好是根据发电机的实际参数以及运行工况来整定机的实际参数以及运行工况来整定n n（2 2）如果内部短路发生在过渡段，保护不动作，）如果内部短路发生在过渡段，保护不动作，ABBABB公司为保证不误公司为保证不误动，不要过渡段，直接将动，不要过渡段，直接将IOPIOP整定为无穷大，见上图中的红线，这样即整定为无穷大，见上图中的红线，这样即改善了保护性能，又方便整定计算改善了保护性能，又方便整定计算第30页/共32页谢谢！谢谢！n n THANKS！n n在这里非常感谢各位师傅和同事的关心和支持！第31页/共32页