1 绪论
1.1 选题目的和意义
随着自动化技术的发展，电力系统的正常运行、故障期间以及故障后的恢复过程中，许多控制操作日趋高度自动化。这些控制操作的技术与装备大致可分为两大类：其一是为保证电力系统正常运行的经济性和电能质量的自动化技术与装备，主要进行电能生产过程的连续自动调节，动作速度相对迟缓，调节稳定性高。其二是当电网和电气设备发生故障，或出现影响安全运行的异常情况是，自动切除故障设备和消除异常情况的技术与装备，其特点是动作速度快。
为了在故障后迅速恢复电力系统的正常运行，或尽快消除运行中的异常情况，以防止大面积的停电和保证对重要用户的连续供电继电保护的作用是挺大的。常采用以下的继电保护措施，如输电线路自动重合闸、备用电源自动投入、低电压切负荷、按频率自动减负荷、电气制动、振荡解列以及维持系统的暂态稳定而配备的稳定性紧急控制系统，完成这些任务的装置统称为电网安全自动装置。
电力系统中的发电机、变压器、输电线路、母线以及用电设备，一旦发生故障，迅速而有选择性地切除故障设备，既能保护电气设备免遭损坏，又能提高电力系统运行的稳定性，是保证电力系统及其设备安全运行最有效的方法之一。切除故障的时间通常要求小到几十毫秒到几百毫秒，实践证明，只有装设在每个电力原件上的继电保护装置，才有可能完成这个任务。
继电保护对电力系统的维护有重大的意义。一是,继电保护可以保障电力系统的安全、正常运转。因为当电力系统发生故障或异常时,继电保护可以实现在最短时间和最小区域内,自动从系统中切除故障设备,也可以向电力监控警报系统发出信息,提醒电力维护人员及时解决故障,这样继电保护不仅能有效的防止设备的损坏,还能降低相邻地区供电受连带故障的几率。同时还可以有效的防止电力系统因种种原因,而产生时间长、面积广的停电事故,是电力系统维护与保障最实用最有效的技术手段之一。二是,继电保护的顺利开展,在消除电力故障的同时,也就对社会生活秩序的正常化,经济生产的正常化做出了贡献,不仅确保社会生活和经济的正常运转,还从一定程度上保证了社会的稳定,人们生命财产的安全。前些年北美大规模停电断电事故,就造成了巨大的经济损失,引发了社会的动荡,严重的威胁到了人们生命财产的安全。电力系统的安全与否,不仅仅是照明失效的问题,更是社会安定、人们生命安全的问题。由此可见，继电保护在电力系统稳定运行中起着重大的作用。
1.2继电保护的作用及任务
1.2.1 继电保护的主要作用
电力系统在运行中可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是各种类型的短路。
电力系统运行要求安全可靠。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响（如雷击、倒塔、内部过电压或运行人员误操作等），电力系统会发生各种故障和不正常运行状态。而在电力系统的运行中最常见也是最危险的的故障是发生各种形式的各种短路。发生短路是可能会产生以下后果：
(1)电力系统电压大幅度往下降，广大用户负荷正常工作遭到破坏。
(2)故障出有很大的短路电流，产生的电弧会烧坏电气设备。
(3)电气设备中流过强大的电流产生的发热和电动力，是设备的寿命减少，甚至遭到破坏。
(4)破坏发电机的并联运行的稳定性，引起电力系统振荡甚至使整个系统稳定而解列瓦解。
不正常情况有过负荷、过电压、电力系统振荡等。电气设备的过负荷会发生发热现象，回事绝缘材料加速老化，影响寿命，容易引起短路故障。数值较大的短路电流通过故障点时，产生电弧，使故障设备损坏或烧毁。继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全供电。因此，继电保护是电力系统重要的组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的不可缺少的技术措施。在现代的电力系统中，如果没有专门的继电保护装置，要想维持系统的正常运行是根本不可能的。
因此在电力系统中要求采取各种措施消除或减少发生事故的可能性，一旦发生故障，必须迅速而选择性切出故障，且切出故障的时间常常要求在最短的时间内（十分之几或百分之几秒）。实践证明只有在每个原件上装有保护装置才有可能完成这个要求，而这种装置在目前使用的大多数由单个继电器或继电气及其附属设备组合构成的，所以称之为继电保护装置，他能够反应电力系统电气元件发生的故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发生告警信号。
电力系统继电保护属于二次系统，但是，它是电力系统中的一个重要组成部分。它对电力系统安全稳定地运行起着极为重要的作用，特别是在现代的超高压，大容量的电力系统中，对继电保护提出了更高的要求，重点是提高其速动性。总之，电力系统一时一刻也不能离开继电保护，没有继电保护的电力系统是不能运
行的。
1.2.2继电保护的任务
(1)自动、有选择性、快速地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件损坏程度尽可能降低，并保证该系统中非故障部分迅速恢复正常运行。
(2)反映电气元件的不正常运行状态，并依据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出信号、减负荷或延时跳闸。
(3)继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采用预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。
应该指出，要确保电力系统的安全运行，除了继电保护装置外，还应该设置电力系统安全自动装置。后者是着眼于事故后和系统不正常运行情况的紧急处理，以防止电力系统大面积停电和保证对重要负荷连续供电及恢复电力系统的正常运行。例如自动重合闸、备用电源自动投入、自动切负荷、快关汽门、电气制动、远方切机、在按选定的开关上实现系统解列、过负荷控制等。随着电力系统的扩大，对安全运行的要求也越来越高。为此，还应设置以各级计算机为中心，用分层控制方式实施的安全监控系统，它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施控制，这样才能更进一步地确保电力系统的安全运行。
1.3继电保护技术与装置
电力系统继电保护是指继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统，包括继电保护的原理设置、配置、整定、调试等技术，也包括由获取电量信息的电压、电流互感器二次回路，经过继电保护装置知道断路器跳闸线圈的一整套具体设备，如果需要利用通信手段传送信息，还包括通信设备。
继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统的故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行与维护等技术构成，而完成继电保护功能的核心是继电保护装置。
继电保护装置，是指装设于整个电力系统的各个元件上，能在指定区域快速准确地对电气元件发出的各种故障或不正常运行状态作出反应，并按规定时限内动作，时断路器跳闸或发出告警信号的一种反事故自动装置。选择具体电网的继电保护装置时，在满足保护四项基本要求的前提下，应力求采用简单的保护装置。只有在采用简单的保护不能满足要求时，才考虑采用较为复杂的保护。因为，复杂的保护不仅价格昂贵，运行维护和调试复杂，而且更主要的是复杂保护所需要元件多、接线复杂，这就增加了保护装置本身故障的机率，从而降低了可靠性。
保护装置的动作应有选择性，应保证只切除距离故障点最近的断路器，使停
电范围控制在最小范围。
总之，继电保护技术是电力系统必不可少的组成部分，对保障系统安全运行，保证电能质量，防止故障扩大和事故发生，都有极其重要的作用。
继电保护装置由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。（如图1-1所示）
图1-1 继电保护装置组成方框图
(1)测量比较元件
测量比较元件用于测量通过被保护电力元件的物理参量，并与其给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。
(2)逻辑判断元件
逻辑判断元件根据测量比较元件输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸、发出信号或不动作，并将对应的指令传给执行输出部分。
(3)执行输出元件
执行输出元件根据逻辑判断部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。
1.4对继电保护的基本要求
为实现其目标，作用于跳闸的继电保护装置在技术性能上必须满足以下四个要求：即选择性，速动性，灵敏性和可靠性。
(1)选择性
选择性的基本含义是保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切出停电范围尽量减小以保证系统中非故障部分继续安全运行。如图1-2
图1-2 保护选择性说明图
当K3发生故障时，则应由保护装置4动作切除4QF，仅使本线路停电，停电范围最小，其余非故障部分可继续运行，这是有选择性动作。若K1点发生故
障，由保护装置1和2动作，断路器1QF、2QF跳闸以切除故障线路，也满足选择性的要求。若此时断路器5QF或6QF也跳闸，则扩大了电网停电范围，这种情况就属于非选择性动作。但是，当K3点发生短路，如果保护4或断路器4QF 由于某种原因拒绝动作，而由保护3动作使断路器3QF跳闸，从而切除故障线路BC，也是有选择性的。此时，虽然切除了一部分非故障线路，但在4QF或保护4拒动的情况下，达到了尽可能限制故障的扩展，缩小停电范围的目的。因此，把它称为下一段线路保护或断路器拒动的“后备”保护。对每个被保护设备（或称元件）上装设着分别起主保护和后备保护作用的独立的两套保护，“就近”实现后备，不依靠相邻的上一个元件的保护，称“近后备”保护。断路器拒动则由本站装设的断路器失灵保护（也称近后备结线）动作切除联结在该段母线上的其他断路器。
在远处实现的“后备”称远后备。显然，远后备保护的功能比较完备，它对相邻元件的保护装置、断路器、二次回路和直流电源故障所引起的拒动都能起到后备作用，同时它比较简单、经济。因此，远后备宜优先采用。只有当远后备保护不能满足灵敏度要求时，再考虑采用“近后备”的方式。
辅助保护为补充主保护某种保护性能的不足（如方向性元件的电压死区）或加速切除某部分故障而装设的简单保护（如无时限电流速断）。
(2)速动性
速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度断开故障元件。这样就能降低故障设备的损坏程度，减少用户在低电压情况下工作的时间，提高电力系统运行的稳定性。快速切除故障，可提高发电厂并列运行的稳定性，可用图1-3说明。
图1-3 电力系统并列运行示意图
若A厂母线附近K点发生三相短路时，A厂母线电压会大大下降而卸去母线上负荷，但发电厂调速系统来不及作相应调整，则A厂发电机转速必然升高。此时，B厂母线还有较高残余电压，故B厂卸去或增加的负荷不多，发电机转速变化较小。这样A、B两厂的发电机就产生转速差而失去同步。若切除故障时间短，则转差小，很易恢复同步运行；若切除故障时间长，则两厂解列（联络线断开）。
故障切除时间等于保护装置和断路器动作时间之和。目前保护动作速度最快
的约0.02s，加上快速断路器的动作时间，故障可在0.05~0.06s以内切除。
应考虑不同电网对故障切除时间的具体要求和经济性、运行维护水平等条件以便确定合理的保护动作时间。
(3)灵敏性
保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反映能力称为灵敏性（灵敏度）。灵敏性常用灵敏系数来衡量。它是在保护装置的测量元件确定了动作值后，按最不利的运行方式、故障类型、保护范围内的指定点校验，并满足有关规定的标准。
(4)可靠性
可靠性是指在保护装置规定的保护范围内发生了它应该反应的故障时，保护装置应可靠地动作（即不拒动）。而在不属于该保护动作的其他任何情况下，则不应该动作（即不误动）。
可靠性取决于保护装置本身的设计、制造、安装、运行维护等因素。一般来说，保护装置的组成元件质量越好、接线越简单、回路继电器的触点和接插件数越少，保护装置就越可靠。同时，保护装置恰当的配置与选用、正确的安装与调试、良好的运行维护，对于提高保护的可靠性也具有重要的作用。
对继电保护装置的4项基本要求是分析研究继电保护的基础，也是贯穿全书的主线，必须反复地深刻领会。要注意的是这4项基本要求之间往往有矛盾的一面，例如，既有选择性又有速动的保护，其装置结构都比较复杂，可靠性就比较低；提高保护的灵敏性，却增加了误动的可能性，降低了可靠性。因此，必须从被保护对象的实际情况出发，明确矛盾的主次，采取必要的措施，通过实践是可以逐步掌握的。
除了以上四项基本要求外，还应该考虑经济性与可维护性。经济性是指保护装置购置、安装、调试及运行维护等费用，但经济性首先要着眼于国民经济的整体利益，而不应只着眼于节省继电保护装置的投资。另一方面，对于那些次要而数量很多的电气设备，如异步电动机的保护，也不应该装设复杂而昂贵的继电保护装置。可维护性则是指保护装置的正常动作维护及定期维护应该比较方便。
1.5继电保护的基本原理
要完成继电保护的基本任务，首先要提取和利用电力元件在三种运行状态下的“差异”，然后“区分”出三种运行状态(正常、不正常和故障状态)，最后是“甄别”出发生故障和出现异常的元件。
目前已经发现不同运行状态下具有明显差异的电气量有：流过电力元件的相电流、序电流、功率及其方向；元件的运行相电压幅值、序电压幅值；元件的电
压与电流的比值即“测量阻抗”等。
发现并正确利用能可靠区分三种运行状态的可测参量或参量的新差异，就可以形成新的继电保护原理。
（a）正常运行情况
（b）三相短路情况
图1-4 我国常用的110kV及以下单侧电源的供电网络
在此以图1-4为例分析一下利用不同电气量特征分别能构成哪种保护：
(1)线路电流幅值
(2)母线的相间或对地电压幅值
正常时：在额定电压附近变化(5%~10%)
差异短路时电压幅值降低
短路时：短路点的相间或对地电压降低到零
构成低电压保护
(3)线路始端电压与电流之比(及测量阻抗) 正常时：反映该线路与供电负荷
的等值阻抗及负荷阻抗
角(功率因数角)
短路时：反映该测量点到短路点
之间线路段的阻抗
短路时测量阻抗复制降低，差异阻抗角增大构成距离
保护(阻抗保护)
如图1-4所示，其中：
图1-5 110kV及以上多侧电源的输电网路
正常运行——如果规定电流的正方向是从母线流向线路，那么，A-B两侧电流的大小相等，相位相差?
180，两侧电流的矢量和为零。
外部短路——如图1-4(b)所示，如果规定电流的正方向是从母线流向线路，那么，A-B两侧电流的大小相等，相位相差?
180，两侧电流的矢量和为零。
内部短路——两侧电源分别向短路点供给短路电流
".
1d
I和
".
2
d
I，都是由母线流
向线路，此时两个电流一般不相等，在理想条件下（两侧电势同相位且全系统的阻抗角相等），两个电流同相位，两个电流的矢量和等于短路点的总电流，其值较大。
其他类型的保护有：
(1)纵联保护——利用某种通信通道同时比较被保护元件两侧正常运行与故障时电气量差异的保护。
①电流差动保护——利用内部与外部短路时两侧电流矢量的差别构成。
②电流相位差动保护——利用内部与外部短路时两侧电流相位的差别构成。
③方向比较式纵联保护——利用内部与外部短路时两侧功率方向的差别构成。
以上保护常被用做220kV及以上输电网络和较大容量发电机、变压器、电动机等电力元件的主保护。
(2)反映非电量特征的保护
①气体保护——当变压器油箱内部的绕组短路时，反应于变压器油受热分解所产生的气体保护。
②过热保护——当变压器油箱内部的绕组短路时，反应于电动机绕组温度的升高而构成的保护。
1.6电网继电保护的设计原则
关于电网继电保护的选择在“技术规程”中已有具体的规定，一般要考虑的主要规则为：
(1)电力设备和线路必须有主保护和后备保护，必要时增加辅助保护。其中主保护是指被保护原件内部发生的各种短路故障时，能满足系统稳定及设备安全要去的、有选择性的切除被保护设备或线路故障的保护；后备保护是指当主保护或断路器拒绝动作时，用以将故障切除的保护；后备保护可分为远后备和近后备保护两种，远后备是指主保护和断路器拒绝时由相邻元件的保护部分实现的后备；近后备是指当主保护拒绝动作时，由断路器失灵保护实现后备。辅助保护是指为了补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。
(2)线路保护之间或线路保护与设备保护之间应在灵敏度、选择性和动作时间上相互配合，以保证系统安全运行；
(3)对线路和设备所有可能的故障或异常运行方式均应设置相应的保护装置，以切除这些故障和给出异常运行的信号。
(4)对于不同电压等级的线路和设备，应根据系统运行要求配置不同的保护装置，一般电压等级越高，保护的性能越高越完善，如220kV级以上输电线路都装设两套保护。
(5)所有保护装置均应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性要求。
1.7继电保护的发展简史
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力，技术得天独厚，在40余年的时间里共完成发展了四个历史阶段。110kV电网继电保护整定计算是一项十分复杂的指数工作。从上世纪70年代期，计算机整定计算的开发工作就开始了。由于短路电流计算的理论基础雄厚，数学模型成熟，因此在80年代用计算机进行短路电流计算得到了普及。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。
1901年出现了感应型过电流继电器。1908年提出了比较被保护元件两端的
电流差动保护原理。1910年方向性电流保护开始得到应用，在此时期也出现了将电流与电压比较的保护原理，并导致了本世纪29年代初距离保护的出现。随着电力系统载波通讯的发展，在1927年前后，出现了利用高压输电线上高频载波电流传送和比较输电线两端功率或相位的高频保护装置。1950年稍后，就提出了利用故障点产生的行波实现快速保护的设想，在1975年前后诞生了行波保护装置。1980年左右反应工频故障分量原理的保护被大量研究，1990年后该原理的保护装置被广泛应用。在60年代末有人提出用小型计算机实现继电保护的设想由此开始了对继电保护计算机算法的大量研究对后来微型计算机式继电保护(简称微机保护)的发展奠定了理论基础。
70年代后半期比较完善的微机保护样机开始投入到电力系统中试运行。
80年代微机保护在硬件结构和软件技术方面已趋于成熟并已在一些国家推广应用这就是第三代的静态继电保护装置。微机保护装置具有巨大的优越性和潜力因而受到运行人员的欢迎。进入90年代以来它在我国得到了大量的应用将成为继电保护装置的主要型式。可以说微机保护代表着电力系统继电保护的未来将成为未来电力系统保护控制运行调度及事故处理的统一计算机系统的组成部分。
随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。
此外，由于计算机网络提供数据信息共享的优越性，微机保护可以占有全系统的运行数据和信息，应用自适应原理和人工智能方法使保护原理、性能和可靠性得到进一步的发展和提高，使继电保护技术沿着网络化、智能化、自适应和保护、测量、控制、数据通信于一体的方向不断发展。
1.8 本设计要做的工作
本次毕业设计的主要内容是对110kV电力系统继电保护的配置，参照《电力系统继电保护配置及整定计算》，并依据继电保护配置原理，对所选择的保护进行整定和灵敏性校验从而来确定方案中的保护是否适用来编写的。
本次毕业设计分为七个节段
(1)主要讲述电力系统继电保护概述，继电保护的作用，继电保护的基本要求，继电保护的基本原理、构成和分类，包括继电保护发展简史，简单叙述电力系统继电保护的基本情况；
(2)方案比较与确定运行方式, 变电站分析主要是对负荷的分析；
(3)110kV电网继电保护方式选择,距离保护的概念、距离保护的基本性质和
特点、距离保护定值配合的基本原则，零序电流保护及特点；
(4)系统短路电流的计算，包括短路电流的概念、种类，短路电流计算的目的，以及短路电流标幺值计算方法；
(5)线路保护与整定，包括线路保护原理分析、保护整定计算和灵敏性校验，本系统采用单测电源网络相间短路的电流保护、距离保护的简单实用；
(6)变压器保护与整定，包括变压器保护原理分析、保护整定计算和灵敏性校验，主保护采用的是纵联差动保护和瓦斯保护，两者结合做到优势互补，后备保护是过电流保护；
(7)发电机保护与整定，发电机的故障及异常运行状态，发电机保护装设的原则，发电机保护配置的整定；
2 方案比较与确定运行方式
2.1方案比较
本次毕业设计的主要内容是对110kV电力系统继电保护的配置。可以依据
继电保护配置原理，根据经验习惯，先选择两套初始的保护方案，通过论证比
较后认可其中的一套方案，再对这套方案中的保护进行确定性的整定计算和灵
敏性校验，看看它们是否能满足要求，如果能满足便可以采用，如果不能满足
则需要重新选择，重新整定和校验。确定两个初始方案如下：
表2-1 方案1：
对于变压器而言，它的主保护可以采用最常见的纵联差动保护和瓦斯保护，用两者的结合来做到优势互补。因为变压器差动保护通常采用三侧电流差动，其中高电压侧电流引自高压熔断器处的电流互感器，中低压侧电流分别引自变压器中压侧电流互感器和低压侧电流互感器，这样使差动保护的保护范围为三组电流互感器所限定的区域，从而可以更好地反映这些区域内相间短路，高压侧接地短路以及主变压器绕组匝间短路故障。考虑到与发电机的保护配合，所以我们用纵联差动保护作为变压器的主保护，不考虑用电流速断保护。瓦斯保护主要用来保护变压器的内部故障，它由于一方面简单，灵敏，经济；另一方面动作速度慢，且仅能反映变压器油箱内部故障，就注定了它只有与差动保护配合使用才能做到优势互补，效果更佳。后备保护首先可以采用复合低电压启动过电流保护，这主要是考虑到低电压启动的过电流保护中的低电压继电器灵敏系数不够高。由于发电机-变压器组中发电机才用了定子绕组接地保护，所以，变压器不采用零序电流保护。对于110kV侧的输电线路，可以直接考虑用距离保护，因为在电压等级高的复杂网络中，电流保护很难满足选择性，灵敏性以及快速切除故障的要求，因此这个距离保护也选择得合理，同时由于它的电压等级较高，我们还应该考虑
给它一个接地故障保护，先选择零序电流保护，因为当中性点直接接地的电网(又称大接地电流系统)中发生短路时,将出现很大的零序电流,而在正常运行情况下它们是不存在的。因此,利用零序电流来构成接地短路的保护,就有显著的优点。发电机则采用纵联差动保护作为主保护，定子绕组接地保护作为后备保护。
2.2通常保护的分类
(1)按被保护的对象分类：输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；
(2)按保护原理分类：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等；
(3)按保护所反应故障类型分类：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；
(4)按构成继电保护装置的继电器原理分类：机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等；
(5)按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等；
主保护——满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。
后备保护——主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。又分为远后备保护和近后备保护两种。
①远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。
②近后备保护：当主保护拒动时，由本设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现近后备保护。
辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。
2.3运行方式的一般选定原则：
电力系统运行要求安全可靠。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响（如雷击、倒塔、内部过电压或运行人员误操作等），电力系统会发生各种故障和不正常运行状态。最常见、危害最大的故障是各种形式的短路。
(1)故障造成的很大的短路电流产生的电弧使设备损坏。
(2)从电源到短路点间流过的短路电流引起的发热和电动力将造成在该路径中非故障元件的损坏。
(3)靠近故障点的部分地区电压大幅度下降，使用户的正常工作遭到破坏或影响产品质量。
(4)破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使该系统瓦解和崩溃。
所谓不正常运行状态是指系统的正常工作受到干扰，使运行参数偏离正常值，如一些设备过负荷、系统频率或某些地区电压异常、系统振荡等。
故障和不正常运行情况常常是难以避免的，但事故却可以防止。电力系统继电保护装置就是装设在每一个电气设备上，用来反映它们发生的故障和不正常运行情况，从而动作于断路器跳闸或发出信号的一种有效的反事故的自动装置。
最大运行方式：电力系统中所有元件全部投入运行，选定的接地中心点全部接地。应当注意，对选择保护来说，所谓最大运行方式，应理解为通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。
最小运行方式：根据系统长时间出现的最小负荷，投入数量最少而经济效益最高的机组、线路和接地点，或与系统检修计划配合确定。这时，应保证在最不利的条件下，仍能维持对重要负荷的供电。对选择保护来说，所谓最小运行方式，也理解为通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。
正常运行方式：根据系统的正常负荷，确定正常情况下系统应投入和断开的元件，在备用容量不足的系统，正常运行与最大运行方式是一致的。
对系统继电保护来说，最大运行方式是用来确定保护装置的选择性，即确定保护装置的整定值；最小运行方式用来校验保护装置的灵敏度。
2.3.1 发电机、变压器运行方式的选择原则
(1)一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，一台检修，另一台故障；当有三台以上机组时，则选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。对水电厂，还应根据水库运行方式选择。
(2)一个发电厂、变电站的母线上无论接几台变压器，一般应考虑其中容量最大的一台停用。
2.3.2 变压器中性点接地选择原则
中性的直接接地系统中发生接地短路，将产生很大的零序电流分量，利用零序分量构成保护，可作为一种主要的接地短路保护。大地的电流系统发生接地短路时，零序电流的大小和分布与变压器中性接地点的数目和位置有密切的关系，中性接地点的数目越多，意味着系统零序总阻抗越小，零序电流越大；中性点接地位置的不同，则意味着零序电流的分布不同。通常，变压器中性接地位置和数目按如下两个原则考虑：一是使零序电流保护装置在系统的各种运行方式下保护范围基本保持不变，且具有足够的灵敏度和可靠性；二是不使变压器承受危险的
过电压。为此，应使变压器中性点接地数目和位置尽可能保持不变。具体选择原则如下：
(1)发电厂、变电所低压侧有电源的变压器，中性点均要接地。
(2)自耦型和有绝缘要求的其它变压器，其中性点必须接地。
(3)接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。
(4)对单电源系统，线路末端变电站的变压器一般不应接地，以提高保护的灵敏度和简化保护线路。
(5)对多电源系统，要求每个电源点都有一个中性点接地，以防接地短路的过电压对变压器产生危害。
(6)电源端的变电所只有一台变压器时，其变压器的中性点应直接接地。
(7)变电所有两台及以上变压器时，应只将一台变压器中性点直接接地运行，当该变压器停运时，再将另一台中性点不接地的变压器改为中性点直接接地运行。若由于某些原因，变电所正常情况下必须有二台变压器中性点直接接地运行，则当其中一台中性点直接接地变压器停运时，应将第三台变压器改为中性点直接接地的运行。
(8)低电压侧无电源的变压器中性点应不接地运行,以提高保护的灵敏度和简化保护接线。
(9)对于其他由于特殊原因不满足上述规定者，应按特殊情况临时处理，例如，可采用改变保护定值，停运保护或增加变压器接地运行台数等方法进行处理，以保证保护和系统的正常运行。
2.3.3 线路运行方式的选择原则
(1)一个发电厂、变电站线线上接有多条线路，一般考虑选择一条线路检修，另一条线路又故障的方式。
(2)双回路一般不考虑同时停用。
3 某110kV 电网继电保护方式
3.1 概述
3.1.1距离保护的概念
距离保护是反应保护安装处至故障点的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。测量保护安装处至故障点的距离，实际上是测量保护安装处至故障点之间的阻抗大小，故有时又称之为阻抗保护。
图3-1
距离保护也有一个保护范围，短路发生在这一范围内，保护动作，否则不动作，这个保护范围通常只用给定阻抗的大小来实现的。
测量阻抗 Z j = j
j U I
Z j >Z d z 保护不动作
Z j 特点：故障时：即反映U ↓,又反映I ↑。 系统运行方式变化时，Z j 不变，故不受运行方式变化的影响。 三段式距离保护 图3-2 三段式距离保护示意图 I 段： Z dz.1＝K rel ·Z AB ； Z dz.2＝K rel ·Z BC (rel K I 取0.8～0.85) t I =0s II 段： 1dz Z II ＝rel K II ( Z AB +2dz Z II ) (rel K II 取0.8) 1t II ＝2t I ＋Δt ≈ 0.5s III 段：Z III < Z f. min t III 按阶梯原则配合； 三段式距离保护基本逻辑框图 图3-3 三段式距离保护基本逻辑框图 3.1.2距离保护的基本性质和特点 (1)距离保护的基本构成 对长距离、重负荷线路，由于线路的最大负荷电流可能与线路末端短路时的短路电流相差甚微，采用电流电压保护，其灵敏性也常常不满足要求。在110kV 电压输电线路的一种保护装置，输电线路长度是一定的，其阻抗也基本一定。在其范围内任何故障，故障点至线路首端的距离不一样，也就是阻抗不一样，都会小于总阻抗。距离保护就是反应故障点至保护安装处之间的距离，并根据该距离的大小确定动作时限的一种继电保护装置。该装置的主要元件是测量保护安装之故障点之间的距离继电器，继电器实际上是测量保护安装地点至故障点之间线路的阻抗，及保护安装地点的电压和通过线路电流的比值。由起动元件、方向元件、测量元件、时间元件和执行部分组成。 起动元件：发生短路故障瞬时起动保护装置； 方向元件：判断短路方向； 测量元件：测量点至保护安装处距离； 时间元件：根据预定的时限特性动作，保证保护动作的选择性； 执行元件：作用于跳开断路器。 距离保护是以反映从故障点到保护安装处之间阻抗大小（距离大小）的阻抗继电器为主要元件（测量元件），动作时间具有阶梯性的相间保护装置。当故障点至保护安装处之间的实际阻抗大于预定值时，表示故障点在保护范围之外，保护不动作当上述阻抗小于预定值时，表示故障点在保护范围之内，保护动作。当再配以方向元件（方向特性）及时间元件，即组成了具有阶梯特性的距离保护装置。 (2)距离保护的应用 距离保护可以应用在任何结构复杂、运行方式多变的电力系统中，能有选择性的、较快的切除相间故障。当线路发生单相接地故障时，距离保护在有些情况下也能动作；当发生两相短路接地故障时，它可与零序电流保护同时动作，切除故障。因此，在电网结构复杂，运行方式多变，采用一般的电流、电压保护不能 满足运行要求时，则应考虑采用距离保护装置。 (3)距离保护各段动作特性 距离保护一般装设三段，必要时也可采用四段。其中第I段可以保护全线路的80%~85%，其动作时间一般不大于0.03~0.1s（保护装置的固有动作时间），前者为晶体管保护的动作时间，后者为机电型保护的动作时间。第II段按阶梯性与相邻保护相配合，动作时间一般为0.5~1.5s，通常能够灵敏而较快速地切除全线路范围内的故障。由I、II段构成线路的主要保护。第III（IV）段，其动作时间一般在2s以上，作为后备保护段。 (4)距离保护装置特点 ①由于距离保护主要反映阻抗值，一般说其灵敏度较高，受电力系统运行方式变化的影响较小，运行中躲开负荷电流的能力强。在本线路故障时，装置第I段的性能基本上不受电力系统运行方式变化的影响（只要流过装置的故障电流不小于阻抗元件所允许的精确工作电流）。当故障点在相邻线路上时，由于可能有助增作用，对于地II、III段，保护的实际动作区可能随运行方式的变化而有所变化，但一般情况下，均能满足系统运行的要求。 ②由于保护性能受电力系统运行方式的影响较小，因而装置运行灵活、动作可靠、性能稳定。特别是在保护定值整定计算和各级保护段相互配合上较为简单灵活，是保护电力系统相间故障的主要阶段式保护装置。 3.1.3 距离保护定值配合的基本原则 距离保护定值配合的基本原则如下： (1)距离保护装置具有阶梯式特性时，起相邻上、下级保护段之间应该逐级配合，即两配合段之间应在动作时间及保护范围上互相配合。 距离保护也应与上、下相邻的其他保护装置在动作时间及保护范围上相配合。例如：当相邻为发电机变压器组时，应与其过电流保护相配合；当相邻为变压器或线路时，若装设电流、电流保护，则应与电流、电压保护之动作时间及保护范围相配合。 (2)在某些特殊情况下，为了提高保护某段的灵敏度，或为了加速某段保护切除故障的时间，采用所谓“非选择性动作，再由重合闸加以纠正”的措施。例如：当某一较长线路的中间接有分支变压器时，线路距离保护装置第I段可允许按伸入至分支变压器内部整定，即可仍按所保护线路总阻抗的80%~85%计算，但应躲开分支变压器低压母线故障；当变压器内部发生故障时，线路距离保护第I段可能与变压器差动保护同时动作（因变压器差动保护设有出口跳闸自保护回路），而由线路自动重合闸加以纠正，使供电线路恢复正常供电。 (3)采用重合闸后加速方式，达到保护配合的目的。采用重合闸后加速方式， 除了加速故障切除，以减小对电力设备的破坏程度外，还可借以保证保护动作的选择性。这可在下述情况下实现：当线路发生永久性故障时，故障线路由距离保护断开，线路重合闸动作，进行重合。此时，线路上、下相邻各距离保护的I、II段可能均由其振荡闭锁装置所闭锁，而未经振荡闭锁装置闭锁的第III段，在有些情况下往往在时限上不能互相配合（因有时距离保护III段与相邻保护的第II段配合），故重合闸后将会造成越级动作。其解决办法是采用重合闸后加速距离保护III段，一般只要重合闸后加速距离保护III段在1.5~2s，即可躲开系统振荡周期，故只要线路距离保护III段的动作时间大于2~2.5s，即可满足在重合闸后仍能互相配合的要求。 3.1.4 110kV线路保护采用距离保护 电流速断保护是虽然无延时动作，但却不能保护本线路的全长；限时电流速断保护是虽然保护本线路的全长，却不能作为相邻线路的后备保护；而定时限过电流保护是可作为本线路及相邻线路的后被保护，但动作时间较长。 所以在110kV及以上的高电压、大容量、长距离、重负荷和结构复杂的网路中简单的电流保护就难于满足网路对保护的要求。因此，在结构复杂的高压电网中，应采用性能更加完善的保护装置，距离保护是其中之一。对110kV级以上电压等级的复杂网线路保护一般采取距离保护，所谓距离保护，就是反应故障点至保护安装处越近，保护动作时间越短；故障点距保护安装处越远，保护的动作时间越长，从而保护动作是有选择性。测量故障点至保护安装的距离，实际上就是用阻抗继电气测量故障点知保护安装处的阻抗。因此距离保护又叫阻抗保护。 阻抗测量的原理，阻抗法建立在工频电气量的基础上，通过建立电压平衡方式，利用数值分析方法求解到故障点和测量点之间的电抗，由此可以推出故障的大致位置。根据所使用电气量的不同，阻抗法分为单短法和双端法两种。 对于单端法，简单来说可以归纳为迭代法和解二次方程法。迭代法可以出现伪根，也用可能不收敏。解二次方程法虽然原理和实质都比迭代法优越，但任有伪根问题。此外，在实际应用中单短阻抗法的精度不高，特别容易受到故障点过度电阻、对侧系统电阻、负荷电流的影响。同手由于计算过程中，算法往往建立在一个或者几个假设基础之上，而这些假设与实际情况不一致，所以单端阻抗法存在无法消除的原理性误差。但单端法也有其显示的优点：原理简单、易于实用、设备投入低、不需要额外的通讯设备。 双端法利用线路两端的电气信息量进行故障测距，已从原理上消除过渡电阻的影响。通常双端法可以利用线路两端电流或两断电流、一端电压进行测距，也可以用两端电压和电流进行故障测距。理论上双端法不受故障类型和故障点过渡 电阻的影响，有其优越性。特别是近几年来GPS设备和光纤设备的使用，为双端阻抗法提供技术上的保障。双端法的缺点在于：计算量大、设备投资大、需要额外的同步设备和通讯设备。 与电流、电压保护相比较，距离保护具有以下的特点： (1)灵敏度高，阻抗继电器反映了正常情况与短路故障时的电流、电压值的变化，短路故障电流增大，电压降低，阻抗的变化量更加显著。所以，比反应单一物理量的电流、电压保护灵敏度高。 (2)保护范围与选择性不受系统运行方式的影响。当系统运行方式改变时，短路故障电流和母线剩余电压繁盛变化。例如，最小运行方式下，断路故障电流减小，电流速断保护缩短保护范围，过电流保护降低灵敏度。而距离保护由于短路点至保护安装处的阻抗取决于短路点至保护安装处的点距离，不受系统运行方式的影响。 (3)迅速动作范围较长。距离保护常常采用阶梯型时限保护特性，这种时限特性比单一的电流保护的时限特性优越的多。与三段电流保护相比，由于距离保护的保护范围基本上不受系统运行方式的影响，所以距离保护第一段的保护范围比电流速断保护范围长，距离保护第二段的保护范围比时限电流速断保护范围长，因而距离保护速度动作时间的范围较长。 3.1.5 距离保护的评价及应用范围 根据距离保护的工作原理，它可以在多电源复杂网络中保证有选择性地动作。它不仅反应短路时电流的增大，而且又反应电压的降低，因而灵敏度比电流、电压保护高。保护装置距离I段的保护范围不受系统运行方式的影响，其它各段受系统运行方式变化的影响也较小，同时保护范围也可以不受短路种类的影响，因而保护范围比较稳定，且动作时限也比较固定而较短。 虽然距离保护第I段是瞬时动作的，但是，它只能保护线路全长80%~85%，它不能无时限切除线路上任一点的短路，一般线长15%~20%范围内的短路要考带0.5s时限的距离II段来切除，特别是双侧电源的线路就有30%~40%线长的短路，不能从两端瞬时切除。因此，对于220kV及以上电压网络根据系统稳定运行的需要，要求全长无时限切除线路任一点的短路，这时距离保护就不能作主保护来应用。 距离保护的工作受到各种因素的影响，如系统振荡、短路点的过度电阻和电压回路的断线失压等。因此，在保护装置中需采取各种防止或减少这些因素影响的措施，如振荡闭锁、瞬时测定和电压回路的断线失压闭锁等，需应用复杂的阻抗继电器和较多的辅助继电器，使整套保护装置比较复杂，可靠性相对比电流保护低。 虽然距离保护仍存在一些缺点，但是，由于它在任何形式的网络均能保证有 继电保护定值整定计算公式大全 1、负荷计算（移变选择）： cos de N ca wm k P S ?∑= （4-1） 式中 S ca --一组用电设备的计算负荷，kVA ； ∑P N --具有相同需用系数K de 的一组用电设备额定功率之和，kW 。 综采工作面用电设备的需用系数K de 可按下式计算 N de P P k ∑+=max 6 .04.0 （4-2） 式中 P max --最大一台电动机额定功率，kW ； wm ?cos --一组用电设备的加权平均功率因数 2、高压电缆选择： （1）向一台移动变电站供电时，取变电站一次侧额定电流，即 N N N ca U S I I 13 1310?= = （4-13） 式中 N S —移动变电站额定容量，kV ?A ； N U 1—移动变电站一次侧额定电压，V ； N I 1—移动变电站一次侧额定电流，A 。 （2）向两台移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为两台移动变电站一次侧额定电流之和，即 3 1112ca N N I I I =+= （4-14） （3）向3台及以上移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为 3 ca I = （4-15） 式中 ca I —最大长时负荷电流，A ； N P ∑—由移动变电站供电的各用电设备额定容量总和，kW ； N U —移动变电站一次侧额定电压，V ； sc K —变压器的变比； wm ?cos 、η wm —加权平均功率因数和加权平均效率。 （4）对向单台或两台高压电动机供电的电缆，一般取电动机的额定电流之和；对向一个采区供电的电缆，应取采区最大电流；而对并列运行的电缆线路，则应按一路故障情况加以考虑。 3、 低压电缆主芯线截面的选择 1）按长时最大工作电流选择电缆主截面 （1）流过电缆的实际工作电流计算 ① 支线。所谓支线是指1条电缆控制1台电动机。流过电缆的长时最大工作电流即为电动机的额定电流。 N N N N N ca U P I I η?cos 3103?= = （4-19） 式中 ca I —长时最大工作电流，A ； N I —电动机的额定电流，A ； N U —电动机的额定电压，V ； N P —电动机的额定功率，kW ； N ?cos —电动机功率因数； N η—电动机的额定效率。 ② 干线。干线是指控制2台及以上电动机的总电缆。 向2台电动机供电时，长时最大工作电流ca I ，取2台电动机额定电流之和，即 21N N ca I I I += （4-20） 向三台及以上电动机供电的电缆，长时最大工作电流ca I ，用下式计算 wm N N de ca U P K I ?cos 3103?∑= （4-21） 式中 ca I —干线电缆长时最大工作电流，A ； N P ∑—由干线所带电动机额定功率之和，kW ； N U —额定电压，V ； 例1： 如图所示电力系统网络中，系统线电压为115kV l E =，内部阻抗.max =15s Z Ω，.min =12s Z Ω， 线路每公里正序阻抗1=0.4z Ω，线路长度L AB =80m, L BC =150m, rel 1.25K =Ⅰ,rel 1.15K =Ⅱ ,试保护1 的电流I 、II 保护进行整定计算。 解：1. 保护电流I 段保护整定计算 （1） 求动作电流 set.1 rel k.B.max rel s.min AB == 1.25 1.886kA +E I K I K Z Z ?? ==Ⅰ Ⅰ Ⅰ （2） 灵敏度校验 min .max set.1111=1539.54m 0.4s L Z z ???=-?=???????? min AB 39.5410049.480 L L =?=%%%>15% 满足要求 （3） 动作时间：1 0s t =Ⅰ 2. 保护1电流II 段整定计算 （1） 求动作电流 set.2rel k.C.max rel s.min AB BC == 1.250.7980kA +E I K I K Z Z Z ? ? ==+ⅠⅠⅠ s e t .1r e l s e t .2==1.15 0.798=0.9177kA I K I ?ⅡⅡⅠ （2） 灵敏度校验 k.B.min s.max AB I k.B.min sen set.1 1.223 = ==1.331 1.30.9177I K I >Ⅱ 满足要求 （3）动作时间： 1 20.5s t t t =+?=Ⅱ Ⅰ 例2:图示网络中，线路AB 装有III 段式电流保护，线路BC 装有II 段式电流保护，均采用两相星形接线方式。计算：线路AB 各段保护动作电流和动作时限，并校验各段灵敏度。 1.1 220KV 系统介绍 KV 220系统由水电站1W ，2W 和两个等值的KV 220系统1S 、2S 通过六条 KV 220线路构成一个整体。整个系统最大开机容量为MVA 29.1509，此时1W 、2W 水电厂所有机组、变压器均投入，1S 、2S 两个等值系统按最大容量发电，变压器均投入；最小开机容量位MVA 77,1007,此时1W 厂停MVA 302 机组，2W 厂停 MVA 5.77机组一台，1S 系统发电容量为MVA 300，2S 系统发电容量为MVA 240。 KV 220系统示意图如图1.1所示。 1.2 系统各元件主要参数 (1) 发电机参数如表1.1所示： 表1.1 发电机参数 电源 总容量（MVA ） 每台机额定功率 额定电压 额定功率 正序 图1.1 220kV 系统示意图 最大 最小 （MVA ） （kV ） 因数cos φ 电抗 W 1厂 295.29 235.29 235.29 15 0.85 0.35 2*30 11 0.83 0.25 W 2厂 310 232.5 4*77.5 13.8 0.84 0.3 S 1系统 476 300 115 0.5 S 2系统 428 240 115 0.5 对水电厂12 1.45X X =，对于等值系统12 1.22X X = (2) 变压器参数如表1.2所示： 表1.2 变压器参数 变电站 变压器容量（MVA ） 变比 短路电压（%） Ⅰ－Ⅱ Ⅰ－Ⅲ Ⅱ－Ⅲ A 变 20 220/35 10.5 B 变－1 240 220/15 12 B 变－2 60 220/11 12 C 变 3*120 220/115/35 17 10.5 6 D 变 4*90 220/11 12 E 变 2*120 220/115/35 17 10.5 6 (3) 输电线路参数 KM AB 60=，上端KM BC 250=，下端KM BC 230=，KM CD 185=， KM CE 30=，KM DE 170=；KM X X /41.021Ω==，103X X =，080=ΦL 。 (4) 互感器参数 所有电流互感器的变比为5/600，电压互感器的变比为100/220000。由动稳定计算结果，最大允许切除故障时间为S 2.0。 2 整定计算 2.1 发电机保护整定计算 2.1.1 纵联差动保护整定计算 （1）发电机一次额定电流的计算 式中 n P ——发电机额定容量； θ c o s ——发电机功率因数； n f U 1——发电机机端额定电压； （2）发电机二次额定电流的计算 式中 f L H n ——发电机机电流互感器变比； （3）差动电流启动定值cdqd I 的整定： 继电保护科学和技术是随电力系统的发展而发展起来的。电力系统发生短路是不可避免的，为避免发电机被烧坏发明了断开短路的设备，保护发电机。由于电力系统的发展，熔断器已不能满足选择性和快速性的要求，于1890年后出现了直接装于断路器上反应一次电流的电磁型过电流继电器。19世纪初，继电器才广泛用于电力系统保护，被认为是继电保护技术发展的开端。1901年出线了感应型过电流继电器。1908年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理。1910年方向性电流保护开始应用，并出现了将电流与电压相比较的保护原理。1920年后距离保护装置的出现。1927年前后，出现了利用高压输电线载波传送输电线路两端功率方向或电流相位的高频保护装置。1950稍后，提出了利用故障点产生的行波实现快速保护的设想。1975年前后诞生了行波保护装置。1980年左右工频突变量原理的保护被大量研究。1990年后该原理的保护装置被广泛应用。与此同时，继电保护装置经历了机电式保护装置、静态继电保护装置和数字式继电保护装置三个发展阶段。20世界50年代，出现了晶体管式继电保护装置。20世纪70年代，晶体管式保护在我国被大量采用。20世纪80年代后期，静态继电保护由晶体管式向集成电路式过度，成为静态继电保护的主要形式。20世纪60年代末，有了用小型计算机实现继电保护的设想。20世纪70年代后期，出现了性能比较完善的微机保护样机并投入系统试运行。80年代，微机保护在硬件结构和软件技术方面已趋成熟。进入90年代，微机保护以在我国大量应用。20世纪90年代后半期，继电保护技术与其他学科的交叉、渗透日益深入。为满足电网对继电保护提出的可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，充分发挥继电保护装置的效能，必须合理的选择保护的定值，以保持各保护之间的相互配合关系。做好电网继电保护定值的整定计算工作是保证电力系统安全运行的必要条件。 电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新活力。未来继电保护的发展趋势是向计算机化、网络化保护、控制、测量、数据通信一体化智能化发展。 随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。其发展将出现原理突破和应用革命，发展到一个新的水平。这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。 郑州煤炭工业（集团）有限责任公司( 函) 郑煤机电便字【2016】14号 关于下发井下供电系统继电保护整定方案 (试行)的通知 集团公司各直管矿井及区域公司： 为加强井下供电系统安全的管理，提高矿井供电的可靠性，必须认真做好供电系统继电保护整定工作。结合郑煤集团公司所属矿井的实际情况，按照电力行业的有关标准和要求，特制定《井下供电系统继电保护整定方案》（试行），请各单位根据井下供电系统继电保护整定方案，结合本单位的实际情况，认真进行供电系统继电保护整定计算，并按照计算结果整定。在实际执行中不断完善，有意见和建议的，及时与集团公司机电运输部联系。 机电运输部 二〇一六年二月二十九日 井下供电系统继电保护整定 方案（试行） 郑煤集团公司 前言 为提高煤矿井下供电继电保护运行水平，确保井下供电可靠性,指导供电管理人员对高低压保护整定工作，集团公司组织编写了《井下供电系统继电保护整定方案》（试行）。 《井下供电系统继电保护整定方案》共分为六章，第一章高低压短路电流计算，第二章井下高压开关具有的保护种类，第三章矿井高压开关短路、过载保护整定原则及方法，第四章井下供电高压电网漏电保护整定计算，第五章低压供电系统继电保护整定方案，第六章127伏供电系统整定计算方案。 由于煤矿继电保护技术水平不断提高，技术装备不断涌现，加之编写人员水平有限，编写内容难免有不当之处，敬请各单位在今后的实际工作中要针对新情况新问题不断总结和完善，对继电保护的整定计算方案提出改进意见和建议。 二〇一六年二月二十九日 目录 第一章高低压短路电流计算............................................................ 第一节整定计算的准备工作...................................................... 第二节短路计算假设与步骤...................................................... 第三节各元件电抗计算............................................................ 第四节短路电流的计算............................................................ 第五节高压电气设备选择......................................................... 第六节短路电流计算实例......................................................... 第二章高压配电装置所具有的保护种类 ............................................ 第一节过流保护装置............................................................... 第二节单相接地保护............................................................... 第三节其它保护种类............................................................... 微机继电保护整定计算举例 珠海市恒瑞电力科技有限公司 目录 变压器差动保护的整定与计算 (3) 线路保护整定实例 (6) 10KV变压器保护整定实例 (9) 电容器保护整定实例 (13) 电动机保护整定计算实例 (16) 电动机差动保护整定计算实例 (19) 变压器差动保护的整定与计算 以右侧所示Y/Y/△-11接线的三卷变压器为例，设变压器的额定容量为S(MVA)，高、中、低各侧电压分别为UH 、UM 、UL(KV)，各侧二次电流分别为IH 、IM 、IL(A)，各侧电流互感器变比分别为n H 、n M 、n L 。 一、 平衡系数的计算 电流平衡系数Km 、Kl 其中：Uhe,Ume,Ule 分别为高中低压侧额定电压（铭牌值） Kcth,Kctm,Kctl 分别为高中低压侧电流互感器变比 二、 差动电流速断保护 差动电流速断保护的动作电流应避越变压器空载投入时的励磁涌流和外部故障的最大不平衡电流来整定。根据实际经验一般取： Isd ＝（4－12）Ieb ／nLH 。 式中：Ieb ――变压器的额定电流； nLH ――变压器电流互感器的电流变比。 三、 比率差动保护 比率差动动作电流Icd 应大于额定负载时的不平衡电流，即 Icd ＝Kk ［ktx × fwc ＋ΔU ＋Δfph ］Ieb ／nLH 式中：Kk ――可靠系数，取（1.3～2.0） ΔU ――变压器相对于额定电压抽头向上（或下）电压调整范围,取ΔU ＝5%。 Ktx ――电流互感器同型系数；当各侧电流互感器型号相同时取0.5,不同时取1 Fwc ――电流互感器的允许误差；取0.1 Δfph ――电流互感器的变比（包括保护装置）不平衡所产生的相对误差取0.1； 一般 Icd ＝（0.2～0.6）Ieb ／nLH 。 四、 谐波制动比 根据经验，为可靠地防止涌流误动，当任一相二次谐波与基波之间比值大于15%－20%时，三相差动保护被闭锁。 五、 制动特性拐点 Is1＝Ieb ／nLH Is2＝（1～3）eb ／nLH Is1，Is2可整定为同一点。 kcth Uhe Kctm Ume Km **= 3**?=kcth Uhe Kctl Ule Kl 三、分析计算题 3在图1所示网络中的AB 、BC 、BD 、DE 上均装设了三段式电流保护；保护均采用了三相完全星形接法；线路 AB 的最大负荷电流为200A ，负荷自启动系数 1.5ss K =， 1.25I rel K =， 1.15II rel K =， 1.2III rel K =，0.85re K =，0.5t s ?=； 变压器采用了无时限差动保护；其它参数如图所示。图中各电抗值均已归算至115kV 。试计算AB 线路各段保护的启动电流和动作时限，并校验II 、III 段的灵敏度。 X X 1s = 图1 系统接线图 图2系统接线图 3答：（1）短路电流计算。选取图 3中的1K 、2K 、3K 点作为计算点。 2 K 3 图3 三相短路计算结果如表1所示。 表1 三相短路计算结果 （2）电流保护I 段 (3).1 1.max 1.25 1.795 2.244(kA)I I set rel K I K I ==?，10()I t s = （3）电流保护II 段 (3).3 2.max 1.25 1.253 1.566(kA)I I set rel K I K I ==?，.1.3 1.15 1.566 1.801(kA)II II I set rel set I K I ==? 灵敏度校验：(2) (3)1.min 1.min 1.438(kA)K K I =，(2)1.min .1.1 1.4380.7981.801II K sen II set I K I ==，不满足要求。 与保护3的II 段相配合：保护3的II 段按可伸入变压器而不伸出变压器整定。 (3) .3 3.max 1.150.499 0.574(kA)II II set rel K I K I ==?，.1.3 1.150.574 0.660(kA)II II II set rel set I K I ==? 灵敏度校验：(2)1.min .1 .1 1.438 2.1790.660II K sen II set I K I ==，满足要求。 电厂继电保护整定计算管理系统 摘要:本文介绍、分析了电厂继电保护整定计算特点及现状,提出了针对电厂继电保护实际情况,基于面向对象技术、数据库技术和图形化界面的电厂继电保护整定管理的软件系统,提出了基于保护装置的整定方法,阐述了该系统的设计思想、功能以及主要特点。 关键词: 继电保护计算保护装置整定管理 1 引言 随着继电保护技术的飞速发展,微机保护的装置逐渐投入使用,由于生产厂家的不同、开发时间的先后,微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面,但基本原理及要达到的目的基本一致.发电厂继电保护的整定计算与定值管理是一项重要的基础技术工作,其内容繁杂、技术要求高,现阶段的手工整定计算和人工管理远远不能满足电力安全生产的要求。电力系统继电保护的计算机整定计算已发展得相当成熟,定值管理也逐步数据库化。 目前,整定计算软件普遍采用的方法是整定原则程序法,就是根据应用要求归纳总结所有可能涉及到的整定原则,再按照这些整定原则进行编程实现。因此,本文介绍一种采用面向对象技术和数据库技术,基于保护装置整定的继电保护计算及管理软件。该软件结合了保护装置的不同特点,实现了保护定值与保护装置的统一,具有较强的通用性和实用性,提高了电力系统继电保护运行管理水平。 2 系统核心思想介绍 2.1基于保护装置的整定计算 实际上,根据保护原理整定得到的定值还往往不是保护装置的定值,只是整定工作的一个环节,或者说只是所需定值的一部分,而整定计算的最终目的是得到保护装置所需的全部的、直接用于输入装置的定值,所以采用面向保护装置整定的思想是完整的解决方案,更接近于整定工作的本质需求。 面向保护装置整定的基本思想是:首先选定某一保护装置或添加一种新的保护装置,设置该保护装置的类型(线路保护、变压器保护、母线保护),并选定该保护装置所包含的功能(如:变压器差动保护、变压器后备保护、瓦斯保护…),软件针对用户定制好的保护装置自动进行整定,得到默认定值单模板下的定值单;用户可以根据需要,修改定值单模板,定制个性化模板;也可以导入以前使用的word格式或excel格式的定值单模板,稍加修改即可。 随着发电系统的发展,继电保护新装置的发展速度很快,保护装置生产厂家多、品种繁。特别是进入微机保护时代后,同一电压等级同一元件的保护装置整定的定值项目不统一,不同厂家的不同电压等级、不同元件的保护装置定值项目 第一部分：整定计算准备工作 一、收集电站有关一、二次设备资料。如一次主接线图，一次设备参数（必 须是厂家实测参数或铭牌参数）；二次回路设计，继电保护配置及原理接线图，LH、YH变比等。 二、收集相关继电保护技术说明书等厂家资料。 三、准备计算中的指导性资料。如电力系统继电保护规程汇编（第二版）、专 业规章制度；电力工程设计手册及参数书等。 第二部分：短路电流的计算 为给保护定值的整定提供依据，需对系统各种类型的短路电流及短路电压进行计算。另外，为校核保护的动作灵敏度及主保护与后备保护的配合，也需要计算系统的短路故障电流。 一、短路电流的计算步骤： 1、阻抗换算及绘制出计算系统的阻抗图。 通常在计算的系统中，包含有发电机、变压器、输电线路等元件，变压器各侧的电压等级不同。为简化计算，在实际计算过程中采用标幺值进行。 在采用标幺值进行计算之前，尚需选择基准值，将各元件的阻抗换算成相对某一基准值下的标幺值，再将各元件的标幺阻抗按实际的主接线方式连接起来，绘制出相应的标幺阻抗图。 2、简化标幺阻抗图。 为计算流经故障点的短路电流，首先需将各支路进行串、并联简化及D、Y换算，最终得到一个只有一个等效电源及一个等效阻抗的等效电路。 3、求出总短路电流。 根据简化的标幺阻抗图，计算总短路电流。计算方法有以下两种，即查图法和对称分量法。 （1）查图法计算短路电流：首先求出发电机对短路点的计算电抗，然后根据计算电抗及运行曲线图查出某一时刻的短路电流。所谓运行曲线图是标征短路电流与计算电抗及经历时间关系的曲线图。 （2）用对称分量法计算短路电流：首先根据不对称故障的类型，绘制出与故障相对应的各序量网路图，然后根据序量图计算出各短路序量电流，最后求出流经故障点的短路电流。 4、求出各支路的短路电流，并换算成有名值。 求出的电流为标幺值电流，可按下式换算成有名值电流。 I=I*×S B/√3U B 式中：I—有名值电流单位为安培 I*—标幺值电流 —基准容量； S B —该电压等级下的基准电压。 U B 2三段式电流保护的整定计算 1、瞬时电流速断保护 整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流 整定计算公式： 式中： Iact——继电器动作电流 Kc——保护的接线系数 IkBmax——最大运行方式下，保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。 K1rel——可靠系数，一般取1.2～1.3。 I1op1——保护动作电流的一次侧数值。 nTA——保护安装处电流互感器的变比。 灵敏系数校验： 式中： X1— —线 路的 单位 阻抗， 一般 0.4Ω /KM； Xsmax ——系统最大短路阻抗。 要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长，才允许使用。 2、限时电流速断保护 整定计算原则： 不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故： 式中： KⅡrel——限时速断保护可靠系数，一般取1.1～1.2； △t——时限级差，一般取0.5S； 灵敏度校验： 规程要求： 3、定时限过电流保护 定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备 以及相邻线路或元件的远后备。 动作电流按躲过最大负荷 电流整定。 式中： KⅢrel——可靠系数，一般 取1.15～1.25； Krel——电流继电器返回系数，一般取0.85～0.95； Kss——电动机自起动系数，一般取1.5～3.0； 动作时间按阶梯原则递推。 灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。 式中： Ikmin——保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最小运行方式下，两相相间短路电流。 要求：作近后备使用时，Ksen≥1.3～1.5 作远后备使用时，Ksen≥1.2 电力线路继电保护定值整定计算 ，有时取1、51，25；Kjx继电器返回系数，取1、0N1- 电流互感器变比Igh---线路过负荷电流（最大电流）AI"d2(3)max----最大运行方式下线路末端三相短路超瞬变电流 A；Kph---- 配合系数，取1、1I" dz3------相邻元件的电流速断保护的一次动作电流I" d3(3)max最大运行方式下相邻元件末端三相短路稳态电流Icx-----被保护线路外部发生单相接地故障时，从被保护元件流出的电容电流Ic∑----电网的总单相接地电容电流Ny---------电压互感器变比瞬时速断保护 Idzj=KkKjx I"d2(3)max/N1带时限电流速断保护整定值Idzj=KkKjx I" d3(3)max/N1或 Idzj=KphKjx I" dz3(3)/N1应较相邻元件的过流保护大一个时限阶段,一般大0、5秒(定时限)和0、7秒（反时限）低电压保护整定值Udzj =Umin/KkKhNy应视线路上电动机具体情况而定单相接地保护保护装置的一次动作电流Idz≥KkIcx和Idz≤（Ic∑-Ixc）/1、25注：1----对于GL- 11、GL- 12、GL- 21、GL-22型继电器，取0、85;对于GL-13~GL-16及GL- 23~GL-26型继电器，取0、8;对于晶体管型继电器，取0、9~0、95；对于微机型的继电器，近似取1、0 ；对于电压继电器，取 1、25。2----时限阶差△T，对于电磁型继电器，可取0、5 s ；对于晶体管型或数字式时间继电器，可取0、3s。(1) 灵敏度校验。 ⑴过电流灵敏度校验: Km =Kmax I"d2(3)min/Idz≥1、5式中：Kmax------相对灵敏度系数。I dz------保护装置一次动作电流（A）， Idz= IdzjN1/ Kjx; I"d2(3)min-----最小运行方式下末端三相短路稳态电流。 ⑵电流速断保护灵敏度系数 : KM（2）= I"d1(2)min/ Idz= Kmax I"d1(3)min/Idz≥2式中：I"d1(2)min---最小运行方式下线路始端两相短路超瞬变电流； I"d1(3)min---最小运行方式下线路始端三相短路超瞬变电流；⑶带时限电流速断保护灵敏度校验： KM（2）=Kmax I"d2(3)min/Idz≥2式中：I"d2(3)min---最小运行方式下线路始端三相短路超瞬变电流。GL继电器是电磁感应式反时限过电流继电器，同时具备反时限过流和速断保护功能，而DL继电器是是瞬时动作电磁式继电器，不具备反时限过流保护功能 发电厂继电保护整定计算原则及整定方法探析 发表时间：2019-01-08T17:12:28.043Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：付树强 [导读] 摘要：随着电力系统的快速发展和全国联网的形成，大型发电机组在电力系统中的作用越来越重要，同时对大型发电机组继电保护的要求也越来越高，大型发电机组继电保护正确、合理的整定计算是提高其应用水平和保证其正确动作的关键和重要环节。 （国家能源集团国神河曲发电有限公司山西河曲 036500） 摘要：随着电力系统的快速发展和全国联网的形成，大型发电机组在电力系统中的作用越来越重要，同时对大型发电机组继电保护的要求也越来越高，大型发电机组继电保护正确、合理的整定计算是提高其应用水平和保证其正确动作的关键和重要环节。由于继电保护整定计算是一项系统性工程，本文将简要论述发电厂继电保护整定计算的特点、基本思想及方法，全面总结河曲电厂一、二期工程电气继电保护整定计算工作取得的经验和存在的问题，并结合河曲电厂继电保护整定计算工作实践进行了专题论述。 关键词：继电保护；整定计算 1 正确的电厂继电保护整定计算工作的必要性 继电保护是电力系统不可分割的一部分，是构成电力系统安全稳定运行的主要防线之一，为此继电保护必须满足“可靠性、选择性、灵敏性、速动性”四个基本要求，除了“可靠性”要依赖继电保护装置本身之外，“选择性、灵敏性、速动性”均取决于保护的定值是否正确、合理，因此做好电厂继电保护定值的整定计算工作是保证电厂安全运行、保证设备安全的必要条件。 2 电厂继电保护整定计算工作与电网整定计算工作的比较及其自身的特点 电力系统由发电、输变电、用电三个环节构成，也可简单地分为电厂和电网。相应地，根据应用对象继电保护也分为电网保护（线路保护）和电厂保护（元件保护）。 发电厂继电保护整定计算是继电保护工作重要组成部分，通常高压母线、主变零序及以外设备的继电保护整定计算属系统部分；高压母线以内设备的继电保护整定计算属电厂部分。两者间有共同之处，都应严格遵循继电保护选择性、速动性、灵敏性、安全可靠性要求的原则。两者间更多的是要相互配合并构成统一的整体，主要围绕着发电厂的发电机、主变压器及厂用系统、自动装置等电气设备元件继电保护（自动装置）的整定计算。本质上讲，电网保护和电厂保护的定值整定计算是相同的，首先研究保护对象发生故障后出现的特征量的变化规律，设计一种自动装置——继电保护，反映该特征量，当特征量达到预定的定值，装置自动动作于断路器切除故障对象。而为了保证继电保护的每一次动作严格地满足选择性、灵敏性、速动性的要求，每种保护的定值需遵循一定的原则进行计算，即整定原则。但是由于保护对象的差别，电厂保护和电网保护在形式上有明显的不同，相对于电网保护种类少、整定原则较规范而言，电厂保护具有明显的特点。 数量多——完整的发电机保护数量多达20种以上种类杂——除了反映工频量的保护外，还有反映非工频量的保护、反映非电量的保护主保护以差动保护为主——差动保护本身具有选择性好、灵敏度高的优点，由于电厂各电气元件两侧电气量易于获得，差动保护在电厂得到广泛应用。 厂用电保护配合复杂——厂用电接线复杂，保护之间的配合难以满足要求；而且大型电动机的自启动电流对保护整定的影响更加严重。 3 电厂继电保护整定计算工作基本思想和基本方法 电厂继电保护整定计算工作的任务就是对各种短路故障和不正常工况进行模拟计算和分析，结合保护装置原理和被保护设备电气特性，为电厂各种继电保护装置给出整定值，使保护装置能满足一次设备和系统的安全运行要求。下面结合河曲电厂一、二期工程继电保护整定计算的工作实际，将基本的整定计算步骤简要介绍如下： 首先需要掌握发电厂主电气系统、厂用系统及所有电气设备情况并建立资料档案，绘制标有主要电气设备参数和电流互感器TA、电压互感器TV变比和等级（5P、10P或TP）的主系统接线图。绘制标有主要电气设备参数和TA、TV变比的高、低压厂用系统接线图。收集全厂电气设备所有电气参数，按发电机、主变压器、高压厂用变压器、低压厂用变压器、电抗器、高压电动机、低压电动机等电气设备分门别类建立参数表。收集全厂电气设备继电保护用TA、TV的型号变比、容量、饱和倍数、准确等级、二次回路的最大负载，建立TA、TV参数表。掌握发电厂内所有高、低压电动机在生产过程中机械负荷的性质（过负荷可能性、重要性），并分类立表。收集并掌握主设备及厂用设备继电保护配置图。收集并掌握主设备和厂用设备继电保护原理展开图与操作控制回路展开图、厂用系统程控联锁图等。收集并掌握主设备及厂用设备与汽轮机、锅炉、电气保护有关的联锁图。收集并掌握主设备及厂用设备继电保护及自动装置的技术说明书、使用说明书及调度下发的最新系统阻抗。 第二步是绘制全厂电气设备等效阻抗图。计算全厂所有主设备、厂用设备的等效标么阻抗并建表。绘制标么阻抗的等效电路图。绘制并归算至各级母线的电源等综合阻抗图（图中标有等效计算阻抗）。绘制并计算不对称短路电流用的正、负、零序阻抗及各序综合阻抗图。 第三步与所在部门（调度部门、值长组、电气运行）确定各种可能的运行方式。根据运行方式确定河曲电厂为大方式选择为系统最大，四台机组运行，厂用电由高厂变供电；小方式选择为系统最小，三台机全停，厂用电由启备变供电。 第四步是进行短路故障计算，编制短路电流计算书。短路电流计算是整定计算工作的重要内容，短路计算的结果是整定定值、保证上下级配合和校验灵敏度的重要参数。短路计算一般采用基于标么值的运算曲线法，通过人工计算得到各个故障点的短路电流，在条件允许时可以借助成熟的整定计算软件进行计算，最后将两种方法得到的计算结果进行比较验证已确保短路电流计算结果的准确性从而得到各个故障点的实际短路电流。 第五步是保护定值的整定，编制定值整定计算书及保护定值通知单。整定计算顺序。计算时可先由400V低压厂用电气设备的整定计算开始，然后逐级从低压厂用变压器、高压电动机、高压厂用变压器向电源侧计算，最后整定计算主设备中发电机变压器组的保护；也可首先计算主设备中发电机变压器组的保护，然后计算厂用系统的继电保护，最后修正主设备的后备保护整定值，并完善整套定方案。 4 河曲电厂继电保护整定计算工作取得的经验 继电保护整定计算工作不只是一项单纯的计算工作，而实际上是一项复杂的系统工程。在整定计算过程中不断积累经验，灵活运用一定的整定技巧，对提高整定计算工作效率和保证计算结果准确都具有重要意义。下面简要介绍一下河曲电厂继电保护整定计算工作中积累 10kV系统继电保护整定计算与配合实例 系统情况： 两路10kV电源进线，一用一备，负荷出线6路，4台630kW电动机，2台630kVA变压器，所以采用单母线分段，两段负荷分布完全一样，右边部分没画出，右边变压器与一台电动机为备用。 有关数据：最大运行方式下10kV母线三相短路电流为I31=5000A，最小运行方式下10kV母线三相短路电流为I32=4000A，变压器低压母线三相短路反应到高压侧Id为467A。 一、电动机保护整定计算 选用GL型继电器做电动机过负荷与速断保护 1、过负荷保护 Idzj=Kjx*Kk*Ied/(Kf*Ki)=4.03A 取4A 选GL12/5型动作时限的确定：根据计算，2倍动作电流动作时间为,查曲线10倍动作时间为10S 2、电流速断保护 Idzj=Kjx*Kk*Kq*Ied/Ki=24A 瞬动倍数为24/4=6倍 3、灵敏度校验 由于电机配出电缆较短，50米以内，这里用10kV母线最小三相短路电流代替电机端子三相短路电流. Km=(24X15)=>2 二、变压器保护整定计算 1、过电流保护 Idzj=Kjx*Kk*Kgh*Ie/(Kf*Ki)=8.4A 取9A 选GL11/10型动作时限取灵敏度为Km=(20X9)=> 2、电流速断保护 Idzj=Kjx*Kk*Id/Ki=20=35A 35/9=,取4倍灵敏度为Km=(180X4)=>2 3、单相接地保护 三、母联断路器保护整定计算 采用GL型继电器，取消瞬时保护，过电流保护按躲过任一母线的最大负荷电流整定。 Idzj=Kjx*Kk*Ifh/(Kh*Ki)=*30)=6.2A 取7A与下级过流保护(电动机)配合：电机速断一次动作电流360A，动作时间10S，则母联过流与此配合，360/210=倍,动作时间为(电机瞬动6倍时限)+=,在GL12型曲线查得为5S曲线(10倍)。所以选择GL12/10型继电器。 灵敏度校验:Km1=(7X30)=>1.5 Km2=(7X30)=> 四、电源进线断路器的保护整定计算 如果采用反时限，瞬动部分无法配合，所以选用定时限。 1、过电流保护 按照线路过电流保护公式整定Idzj=Kjx*Kk*Igh/(Kh*Ki)=12.36A,取12.5A动作时限的确定:与母联过流保护配合。定时限一次动作电流500A,为母联反时限动作电流倍,定时限动作时限要比反时限此倍数下的动作时间大,查反时限曲线倍时t=,所以定时限动作时限为。选DL-11/20型与DS时间继电器构成保护。 灵敏度校验:Km1==> 2、带时限速断保护 与相邻元件速断保护配合 第1章输电线路保护配置与整定计算 重点：掌握110KV及以下电压等级输电线路保护配置方法与整定计算原则。 难点：保护的整定计算 能力培养要求：基本能对110KV及以下电压等级线路的保护进行整定计算。 学时：4学时 主保护：反映整个保护元件上的故障并能以最短的延时有选择地切除故障的保护称为主保护。 后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。 辅助保护：为补充主保护或后备保护的不足而增设的简单保护。 一、线路上的故障类型及特征： 相间短路（三相相间短路、二相相间短路） 接地短路（单相接地短路、二相接地短路、三相接地短路） 其中，三相相间短路故障产生的危害最严重；单相接地短路最常见。相间短路的最基本特征是：故障相流动短路电流，故障相之间的电压为零，保护安装处母线电压降低；接地短路的特征： 1、中性点不直接接地系统 特点是： ①全系统都出现零序电压，且零序电压全系统均相等。 ②非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成，零序电流超前零序电压90°。 ③故障线路的零序电流由全系统非故障元件、线路对地电容形成，零序电流滞后零序电压90°。显然，当母线上出线愈多时，故障线路流过的零序电流愈大。 ④故障相电压（金属性故障）为零，非故障相电压升高为正常运行时的相间电压。 ⑤故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小不相同。 因此中性点不直接接地系统中，线路单相故障可以反应零序电压的出现构成零序电压保护；可以反应零序电流的大小构成零序电流保护；可以反应零序功率的方向构成零序功率方向保护。 2、中性点直接接地系统 接地时零序分量的特点： ①故障点的零序电压最高，离故障点越远处的零序电压越低，中性点接地变压器处零序电压为零。 ②零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。 ③在电力系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。 ④对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。 二、保护的配置 小电流接地系统（35KV及以下）输电线路一般采用三段式电流保护反应相间短路故障；由于小电流接地系统没有接地点，故单相接地短路仅视为异常运行状态，一般利用母线上的绝缘监察装置发信号，由运行人员“分区”停电寻找接地设备。对于变电站来讲，母线上出线回路数较多，也涉及供电的连续性问题，故一般采用零序电流或零序方向保护反应接地故障。 对于短线路、运行方式变化较大时，可不考虑Ⅰ段保护，仅用Ⅱ段+Ⅲ段保护分别 浅谈电网继电保护配置及整定计算 何必涛 （贵州电力设计研究院） 摘要：继电保护在电力系统中有着重要的地位，能够防止一些电力事故的发生，为国民的经济损失提供有效的保障。随着我国电网结构逐渐完善，闭环运行的线路就越来越多，从而对继电保护的相关要求变得更高，整定也随之变得更加复杂。继电保护装置是电力系统的重要组成部分。对保证电力系统的安全经济运行，防止事故发生和扩大起到关键性的作用。 关键词：继电保护；整定计算；电网结构；供电安全 1引言 随着社会的不断发展，人民生活水平的不断提高，从而对供电的需求也就越来越高。为了保障人民生活中的用电安全，继电保护配置至关重要。对继电保护整定计算人员来说，如何最大程度的优化线路距离保护整定计算方案，提高计算效率，获得合理的全网整定值，对电网的安全稳定有着十分重要的意义。这样不仅保障了电网的安全可靠运行，防止对系统稳定造成破坏，同时确保了电网设备的安全。 2继电保护配置 2.1继电保护的重要性 继电保护是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的安全经济运行，防止事故发生和扩大起到关键性的作用。 2.2继电保护的基本任务 （1）在电力系统中的电气设备出现不正常运行时，需要根据运行维护的条件，动作于发出信号、跳闸。此时一般情况下需要根据当时故障元件对电力系统的危害程度，确定是瞬时动作还是具有一定的延时，以免误动作。 （2）在电力系统中的电气设备发生短路故障的时候，能迅速、自动、有选择性地把故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障设备快速的恢复正常运行。 2.3继电保护配置原则 2.3.1根据保护对象的电压等级和重要性 对不同电压等级的电网保护配置要求有所不同。高压电网中因为系统稳定对故障切除时间要求相对较高，通常情况下加强主保护，然而简化后备保护。220kV及以上设备要配置双重化的两套主保护。所谓主保护就是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护，此外对于220kV及以上系统还要考虑断路器失灵保护。对电压等级低的系统则能够采用远后备的方式，在故障设备本身的保护装置不能正确动作的时候，相邻设备的保护装置延时跳闸。 2.3.2依据保护对象的故障特征进行配置 继电保护装置是通过提取保护对象特征以及运行状况的故障量，来判断保护对象是否存在异常或故障，同时采取相应措施的自动装置。用于继电保护状态判别的故障量，随被保护对象的不同而不同，也随被保护设备在电力系统中的地位不同而不同。 2.3.3在满足安全可靠性的前提下尽可能的简化二次回路 继电保护系统是二次回路和继电保护装置构成的有机整体。二次回路虽然并不是主体，可是它在确保电力生产的安全、保证继电保护装置正确工作发挥着十分重要的作用。可是复杂的二次回路会导致保护装置不能准确的感受系统的实际工作状态而不正确动作。所以在可能的条件下尽量简化二次回路接线。3继电保护整定计算 整定计算是针对具体的电力系统，通过网络计算工具进行分析计算、确定配置各种保护系统的保护方式、得到保护装置的定值以满足系统的运行要求。整定计算主要针对已经配置的保护装置，计算其运行定值，同时相关整定计算部门也应参与电网规划及保护配置和选型，使保护系统更加合理。整定计算是继电保护工作中一项非常重要的内容，正确、合理的进行整定计算才能使系统中的各种保护装置和谐的工作，发挥积极的作用。 3.1继电保护整定计算的基本要求 3.1.1处理好选择性、灵敏性、速动行、可靠性的协调关系 依据系统目前网架结构同时结合出现的各种运行方式，对电网内的各种继电保护装置给出合适的定值是继电保护整定计算的基本任务。所说的给出合适的定值，事实上就是在继电保护的灵敏性、选择性、可靠性、速动性上相互平衡之后给出定值。因为这四个性质是相互否定的，如果想要求全部满足是不可能也不切合实际的。所以这就需要看我们在实际的生产运行中更加注重的哪一方面的性质，之后进行一个最佳方案的选取，最大可能的满足四个性质的要求。 3.1.2选择合理的运行方式 继电保护的整定计算无论在进行短路计算、考虑最大负荷、校验保护灵敏度等都是建立在一定的运行方式之上的，整定计算中选择的运行方式是否合理会影响到系统保护整定计算的性能，也会影响到保护配置及选型和对保护的评价等，因此应当特别重视对整定计算运行方式的合理选择，同时一些运行方式主要是由继电保护方面考虑决定的，例如确定变压器中性点是否接地运行等。 3.1.3选择正确的参数 在整定计算过程中，参数的正确性是很重要的，一些一次参数需要实测，比如零序阻抗参数，测量单位应当保证其测量的正确性，同时各种互感器参数也应当保证正确，无论在整定还是在输入参数时都要保证正确性。由于各级调度部门的整定范围不同，因此上下级调度间应当提供在整定范围分界点的各种运行方式下的归算等值阻抗（正序及零序阻抗），同时上级调度对于后备保护的整定也会提出相关动作时间参数等要求。3.2继电保护整定计算的任务 3.2.1制订系统保护方案 目前，成型的微机保护产品具备十分齐全的保护功能，但不是每一项保护功能在实际中都必须用到，所以整定计算人员 17 广东科技2013.3.第6期继电保护定值整定计算公式大全(最新)
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