变电所继电保护电流整定值的计算
摘要：本文以神延铁路盘龙变电所工程中出现的问题为例，对变电所运营中随负荷增大导致频繁跳闸现象发生的原因进行综合分析，以继电保护电流整定值的计算为重点展开论述。
神延铁路盘龙变电所主要包括35KV主变压器两台、高压多油断路器两台、10KV进线柜两套、电压互感器柜两套、电容柜两套、计量柜两套、母联柜一套以及馈出柜五套。在运营的中后期随着负荷的不断增大，变电所继电保护装置跳闸现象经常发生，引起重视。继电保护作为一种重要的反事故措施，反应着电力系统中的电气元件发生故障和不正常状态。
原则上讲，当事故发生时，许多参量比正常时候都发生了变化，而有些参量变化明显，有些参量变化不够明显。其中变化明显的参量就适合用来判断事故发生的原因或作为保护的判据。例如：根据短路电流较正常电流升高的特点，可构成过电流保护；留用短路时母线电压降低的特点可构成低电压保护；利用电路时电路始端测量阻抗降低可构成距离保护等。另外还可以根据非电气化的变化来构成某些特殊的保护，如反应变压器油在故障发生时分解产生的气体而构成的气体保护等。一般情况下，只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的差别，即可形成某种判据，找到事故发生的原因，从而解决问题。
本文就继电保护装置的组成开始，逐步分析导致盘龙变电所继电保护装置跳闸偶的原因。继电保护装置的组成：
被测物理量→测量元件→逻辑元件→执行元件→跳闸或信号
↑
整定值
测量元件是测量从被保护对象输入的有关物理量，针对盘龙变电所而言，中后期运营中随着负荷的不断增大，计量柜保护屏电流表显示数值呈递增趋势，变压器间歇发生不规律高强噪音。在继电保护装置跳闸后，技术人员对变电所设备检查及各项数据比对结果显示：设备各项指标正常，继电保护电流整定值小于跳
闸瞬间电流值。
10KV中性点不接地系统中，广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护的原理接线图。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。当被保护线路只设有一套保护，且时间继电器的容量足大时，可用时间继电器的触点去直接接通跳闸回路，而省去出口中间继电器。当被保护线路中发生短路故障时，电流互感器的一次电流急剧增加，其二次电流随之成比例的增大。当CT的二次电流大于电流继电器的起动值时，电流继电器动作。由于两只电流继电器的触点是并联的，故当任一电流继电器的触点闭合，都能接通时间继电器的线圈回路。这时，时间继电器就按照预先整定的时间动作使其接点吸合。这样，时间继电器的触点又接通了信号继电器和出口中间继电器的线圈，使其动作。出口中间继电器的触点接通了跳闸线圈回路，从而使被保护回路的断路器跳闸切断了故障回路，保证了非故障回路的继续运行。而信号继电器的动作使信号指示牌掉下并发出警报信号。
由上不难看出，保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间，而与被保护回路的短路电流大小无关，所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。
过流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则，是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动，而在最大负荷电流出现时不应动作。为此必须满足以下两个条：
1）在正常情况下，出现最大负荷电流时（即电动机的启动和自启动电流，以及用户负荷的突增和线路中出现的尖峰电流等）不应动作。即：Idz>Ifh.max；
式中Idz--过电流保护继电器的一次动作电流；
Ifh.max--最大负荷电流；
2）保护装置在外部故障切除后应能可靠地返回。因为短路电流消失后，保护装置有可能出现最大负荷电流，为保证选择性，已动作的电流继电器在这时应当返回。因此保护装置的一次返回电流If应大于最大负荷电流Ifh.max，即：If>Ifh.max；
因此，定时限过电流装置电流继电器的动作电流Idz.j为：
Idz.j=(Kk.Kjx/Kf.Nlh).Ifh.max；
式中Kk--可靠系数，考虑到继电器动作电流的误差和计算误差而设。一般
取为 1.15～1.25Kjx--由于继电器接入电流互感器二次侧的方式不同而引入的一个系数。电流互感器为三相完全星形接线和不完全星形接线时Kjx=1，如：为三角形接线和两相电流差接线时Kjx=1.732；
Kf-------返回系数，一般小于1；
Nlh------电流互感器的变比。
10KV系统中的上、下级保护之间的配合条件必须考虑周全，考虑不周或选配不当，则会造成保护的非选择性动作，使断路器越级跳闸。保护的选择性配合主要包括上、下级保护之间的电流和时限的配合两个方面。应该指出，定时限过电流保护的配合问题较易解决。由于定时限过电流保护的时限级差为0.5S，选择电网保护装置的动作时限，一般是从距电源端最远的一级保护装置开始整定的。为了缩短保护装置的动作时限，特别是缩短多级电网靠近电源端的保护装置的动作时限，其中时限级差起着决定的作用，因此希望时限级差越小越好。但为了保证各级保护装置动作的选择性,时限级差又不能太小。虽然反时限过电流保护也是按照时限的阶梯原则来整定，其时限级差一般为0.7S。而且反时限过电流保护的动作时限的选择与动作电流的大小有关。也就是说，反时限过电流保护随着短路电流与继电器动作电流的比值而变，因此整定反时限过电流保护时，所指的时间都是在某一电流值下的动作时间。还有，感应型继电器惯性较大，存在一定的误差，它的特性不近相同，新旧、型的特性也不相同。所以，在实际运行整定时，就不能单凭特性曲线作为整定的依据，还应该作必要的实测与调试。比较费力、费事。因此，反时限过电流保护时限特性的整定和配合就比定时限过电流保护装置复杂得多。通过分析可以看出，在10KV配电系统中，应以配置三段式或两段式定时限过电流保护、瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护为好。
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 ；
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：
地面变电站高压开关整定 823断路器824断路器821断路器814断路器812断路器811断路器 801断路器 10KV 母线隔离 10KV 母线分段 813断路器Ⅱ段PT柜酸永线进线 802断路器酸寺线进线 I段PT柜 822断路器 1、3#开关编号823（井下专用）型号KYN28-12，开关额定电压10KV ，额定电流100A ，互感器变比100/5,负荷总功率760KW 过流继电器整定 通过开关的负荷电流： I W =K S × ? cos 3)(???∑N e X U P K =1× 85 .010732.1760 1???=51.62A 过电流继电器整定计算： I zd = i rel W rel K K I K ??=2085.062.512.1??=17 944 .61=3.64A 取4A ，其中rel K :1.2,返回系数：0.85，电流互感器变比20 被保护末端两相短路电流) 2(min K I =219A 灵敏度效验： K m =zdxki K I I ) 2(min =20 4219?=2.73＞1.5
检验合格 2、4#开关编号812（主扇专用开关），型号KYN28-12，开关额定电压10KV ，额定电流20A ，负荷总功率110KW 。 过流继电器整定： 通过开关负荷电流： I W =K S × ? cos 3)(???∑N e X U P K =1× 85 .010732.1110 1???=7.47A 过流继电器的整定计算： I zd = i rel W rel K K I K ??=4 85.047 .72.1??=2.64A 取3A ，其中rel K :1.2,返回系数：0.85，电流互感器变比4 被保护末端两相短路电流) 2(min K I =1416A 灵敏度效验： K m =zdxki K I I ) 2(min =1921416=7.37＞1.5 效验合格 3、5#开关编号813（副井工业广场），型号KYN28-12，开关额定电压10KV ，额定电流200A 。 过载整定：I Z = U P e 3= 10 732.1150 ?=8.6,整9A 。 4、6#开关编号814（所内315KVA 变压器），型号KYN28-12。 过载整定：I Z = U P e 3= 10 732.1315 ?=18,整18A 。 5、9#开关编号811（办公楼东200KVA ），型号KYN28-12，开关额定电压10KV ，额定电流100A 。
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...............................................................
继电保护灵敏系数 灵敏性是指在电力设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。灵敏系数应根据不利的正常（含正常检修）运行方式和不利的故障类型计算，但可不考虑可能性很小的情况。灵敏系数应满足有关设计规范与技术规程的要求，当不满足要求时，应对保护动作电流甚至保护方案进行调整。 灵敏系数K m为保护区发生短路时，流过保护安装处的最小短路电流I k ·min 与保护装置一次动作电流I dz 的比值，即：K m＝I k·min／I dz。 式中：I k·min 为流过保护安装处的最小短路电流，对多相短路保护，I k ·min 取两相短路电流最小值I k2·min；对66KV、35KV、6~10kV 中性点不接地系统的单相短路保护， 取单相接地电容电流最小值I c·min；对110kV 中性点接地系统的单相短 路保护，取单相接地电流最小值I k1·min；I dz 为保护装置一次动作电流。 各类短路保护的最小灵敏系数列于表 1.1 表1.1 短路保护的最小灵敏系数 注：（）保护的灵敏系数除表中注明者外，均按被保护线路（设备）末端短路计算。 （2）保护装置如反映故障时增长的量，其灵敏系数为金属性短路计算值与保护整定值之比；如反映 故障时减少的量，则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。
电力变压器保护 1 电力变压器保护配置 电力变压器的继电保护配置见表 4.1 －1 表4.1 －1 电力变压器的继电保护配置 注：（）当带时限的过电流保护不能满足灵敏性要求时，应采用低电压闭锁的带时限的过电流； 2）当利用高压侧过电流保护及低压侧出线断路器保护不能满足灵敏性要求时，应装设变压器低压侧中性线上安装电流互感器的零序过电流保护； 3）低压侧电压为230/400V 的变压器，当低压侧出线断路器带有过负荷保护时，可不装设专用的过负荷保护； 4）密闭油浸变压器装设压力保护； 5）干式变压器均应装设温度保护。
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
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
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
3~110kV线路继电保护整定计算原则 1一般要求 1.1整定计算使用的正常检修方式是在正常运行方式的基础上，考虑N-1的检修方式，一般不考虑在同一厂（站）的母线上同时断开所联接的两个及以上运行设备（线路、变压器等）。 1.2保护装置之间的整定配合一般按相同动作原理的保护装置之间进行配合，相邻元件各项保护定值在灵敏度和动作时间上一般遵循逐级配合的原则，特殊情况设置解列点。 1.3保护动作整定配合时间级差一般取0.3秒。 1.4线路重合闸一般均投入三相重合闸，系统联系紧密的线路投非同 期重合，发电厂出线联络线路少于4回时电源侧重合闸投检同期合闸、对端投检无压合闸，重合时间一般整定为对端有全线灵敏度段最长时间加两个时间级差。 2.快速保护整定原则 2.1高频启信元件灵敏度按本线路末端故障不小于2.0整定，高频停信元件灵敏度按本线路末端故障不小于1.5~2.0整定。 2.2高频保护线路两侧的启信元件定值（一次值）必须相同。 2.3分相电流差动保护的差动电流起动值按躲过被保护线路合闸时的最大充电电流整定，并可靠躲过区外故障时的最大不平衡电流，同时保证线路发生内部故障时有足够灵敏度，灵敏系数大于2，线路两侧一次值动作值必须相同。 2.4分相电流差动保护的其它起动元件起动值应按保线路发生内部故
障时有足够灵敏度，灵敏系数大于2整定，同时还应可靠躲过区外故障时的最大不平衡电流。 3后备保护的具体整定原则： 以下各整定原则中未对其时间元件进行具体描述，各时间元件的定值整定应根据相应的动作配合值选取。 1 相间距离 Ⅰ段： 原则1：“按躲本线路末端故障整定”。 所需参数：可靠系数K K =0.8~0.85 计算公式：L K DZ Z K Z ≤Ⅰ 变量注解：ⅠDZ Z ――定值 L Z ――线路正序阻抗 原则2：“单回线终端变运行方式时，按伸入终端变压器内整定”。 所需参数：线路可靠系数K K =0.8~0.85 变压器可靠系数KT K ≤ 0.7 计算公式：' T KT L K D Z Z K Z K Z +≤Ⅰ 变量注解：'T Z ――终端变压器并联等值正序阻抗。 原则3：“躲分支线路末端故障”。 所需参数：线路可靠系数K K =0.8~0.85 计算公式： )(21L L K DZ Z Z K Z +≤Ⅰ 变量注解：1L Z ――应该是截止到T 接点的线路正序阻抗。 2L Z ――应该是分支线路的正序阻抗。
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
矿井供电系统继电保护配置 与整定计算规范 1范围 本标准规定了矿井供电系统的线路、变压器、电动机的继电保护配置及定值整定计算的原则、方法和具体要求。 本标准适用于矿井供电系统的线路、变压器、电动机的继电保护运行整定。 本标准以微机型继电保护装置为主要对象，对于非微机型装置可参照执行。 2规范性引用文件及参考文献 2.1 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 《煤矿安全规程》国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局2011年版 《矿山电力设计规范》GB50070-2009 中华人民共和国住房和城乡建设部中华人民共和国国家质量监督检疫总局 《煤矿井下供配电设计规范》GB50417-2007 中华人民共和国建设部《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》原煤炭部煤生字[1998]第237号 《继电保护及安全自动装置技术规程》GB/T 14285—2006 中华人民共和国国家标准化委员会 《3-110kv电网继电保护装置运行整定规程》DL/T 584—2007 中华人民共和国国家发展和改革委员会 2.2参考文献 《煤矿电工手册》第二分册：矿井供电（上）（下）1999年2月第1版 3.术语与定义 3.1 进线开关：指变电所进线开关。 3.2 出线开关：指变电所馈出干线开关。 3.3 负荷开关：指直接控制电动机、变压器的高压开关。 3.4 母联开关：指变电所高压母线分段开关。 3.5 配合 电力系统中的保护互相之间应进行配合。根据配合的实际情况，通常可将之分为完全配合、不完全配合、完全不配合三类。 完全配合：指需要配合的两保护在保护范围和动作时间上均能配合，即满足