低压侧零序电流保护 Prepared on 22 November 2020
低压侧中性线零序电流保护使用商榷
低压接地故障保护的设置应能防止人身间接电击以及电气火灾、电气设备损坏、线路损坏等事故。低压侧中性点直接接地的变压器，低压侧单相接地短路应选择下列保护方式，保护装置应带时限动作于跳闸。一、用高压侧的过电流保护：
高压侧过电流保护灵敏性符合要求时，对低压侧单相接地短路的保护作用。用于校验高压侧过电流保护灵敏性的低压侧短路电流，仅取变压器低压侧母线上的短路电流，也就仅能可靠地保护到变压器低压侧母线。距离变压器再远的低压侧，短路电流小至灵敏性不符合要求时，该处及以远线路处的接地故障就保护不到。高压侧的过电流保护，对低压侧接地短路的保护范围是有限的，并不能保护全低压系统。
二、低压侧中性线上的零序电流保护：
变压器低压侧中性线上所设置的零序电流保护的一次动作电流，应躲过正常运行时，变压器中性线上流过的最大不平衡电流。按国家标准GB1094-1-5《电力变压器》规定：应不超过变压器额定电流的25%。变压器低压侧低压配电回路一般较多，变压器低压侧中性线上的零序电流保护的一次动作电流整定值大，灵敏度低保护范围小；整定电流值小，
灵敏度高保护范围大。零序保护的一次动作电流整定值大，如仅保护低压母线，则与高压侧的过电流保护重复；整定电流小，保护可深入到个别配电线路不长回路的末端，但也未必能保护到截面远距离回路末端，也不能保证保护全低压系统；不论整定电流大小，选择性很差。低压系统中，只要有一回路的接地故障，变压器零序保护动作，使该变压器全部低压系统停电，扩大了停电范围，各回路全部停电，故障发生在哪一回路，一时难以确定，故障点查找困难，排除故障时间长。从保护分工的角度要求，各保护应对其后的设备、线路起保护作用，保护上下级的整定值、动作时限达到协调配合，才能达到保护可靠、有选择、速动的要求。有一些地区，中性点直接接地的变压器，变压器中性点引出两条母线，一条母线同相母线一同设至变压器低压总断路器，在低压屏底部接地并分设N母线和PE母线；另一条母线在变压器下就近直接接地，这样使单相接地故障电流将通过两条母线回流至变压器中性点，套在变压器中性线上的零序电流互感器中，未流过全部故障电流，零序电流互感器测得的故障电流不准确，保护动作也不可靠。中性点直接接地的变压器中性点不应直接就近接地，应同相母线一同敷设至变压器低压屏底接地。
三、低压侧断路器的三相电流保护：
在变压器低压侧设有各级低压断路器，变压器低压侧的总断路器，一般均选用较先进的带智能控制器的框架式断路器，智能控制器有过载长延时、短路短延时、短路瞬时、接地故障保护功能。低压各配电出线回
路还设有分回路断路器，大容量配电回路也会选用带智能控制器的框架式断路器。小配电出线回路会选用低压塑壳断路器，低压塑壳断路器一般带过载长延时和短路瞬时脱扣器。断路器的短路瞬时脱扣器、接地故障保护器都有接地故障保护功能。
框架式断路器的接地故障保护，是将变压器的低压侧中性线上的零序电流保护综合到框架式断路器中，其整定范围为额定电流的~倍可调。选择带接地故障保护的断路器，不必再在变压器低压侧中性线上另设零序电流保护。低压塑壳断路器虽然无专门接地故障保护，但是只要单相接地短路电流满足短路瞬时脱扣器的灵敏性要求时，低压断路器的短路瞬时脱扣器也有接地故障保护功能。大多数600A以下配电回路的接地故障保护，是由低压配电回路首端的塑壳断路器的瞬时脱扣器承担。
断路器的瞬时脱扣器的整定：
1．低压断路器瞬时电流脱扣器的整定电流，应大于等于配电回路尖峰电流（尖峰电流包括，启动电流最大的一台设备启动时的周期分量的非同期分量，其值为电动机起动电流的2倍）的倍。短路短延时过电流脱扣器的整定电流，应大于等于配电回路尖峰电流的倍。在回路内其它设备正常工作时，启动电流最大的一台设备启动时，断路器的瞬时电流脱扣器、短路短延时过电流脱扣器，均不应起动跳闸。
2．配电线路的短路保护应符合，GB50054-95《低压配电设计规范》第4.2.3条短路电流不应小于低压断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的倍的要求。
目前大部分配电变压器均采用三角形-星形接线变压器，该种接线变压器的单相接地短路电流，为三相短路电流的~倍之间。比星形-星形接线变压器的单相接地短路电流大~倍。三角形-星形接线变压器的单相接地电流，更容易达到低压断路器瞬时电流脱扣器的灵敏度要求，但在设计中仍应进行灵敏性校验计算。
从以上三种低压接地故障保护功能看，低压侧中性线上的零序电流保护，上与高压侧的过电流保护重复，下与低压侧断路器的三相电流保护重叠，低压侧中性线上的零序电流保护有选择性差、故障停电范围大、排除故障时间长等缺陷，所以不宜广泛采用。
零序电流保护的整定计算 一、变压器的零序电抗 1、Y/△联接变压器 当变压器Y侧有零序电压时，由于三相端子是等电位，同时中性点又不接地，因此变压器绕组中没有零序电流，相当于零序网络在变压器Y侧断开（如图1所示）。 图1：Y/△联接变压器Y侧接地短路时的零序网络 2、Y0/△联接变压器 当Y0侧有零序电压时，虽然改侧三相端子是等电位，但中性点是接地的，因此零序电流可以经过中性点接地回路和变压器绕组。
每相零序电压包括两部分：一部分是变压器Y0侧绕组漏抗上的零序电压降I0XⅠ,另一部分是变压器Y0侧的零序感应电势I lc0X lc0（I lc0为零序励磁电流，X lc0为零序励磁电抗）。由于变压器铁芯中有零序磁通，因此△侧绕组产生零序感应电势，在△侧绕组内有零序电流。由于各相零序电流大小相等，相位相同，在△侧三相绕组内自成回路，因此△侧引出线上没有零序电流，相当于变压器的零序电路与△侧外电路之间是断开的。所以△侧零序感应电势等于△侧绕组漏抗上的零序电压降I0’XⅡ。 Y0/△联接变压器的零序等值电路如图2所示。由于零序励磁电抗较绕组漏抗大很多倍，因此零序等值电路又可简化，如图3所示。在没有实测变压器零序电抗的情况下，这时变压器的零序电抗等于0.8～１.0倍正序电抗。即：X0=(0.8～１.0)(XⅠ+XⅡ)= (0.8～１.0)X1。 本网主变零序电抗一般取0.8 X1。
图2：Y0/△联接变压器Y0侧接地短路时的零序网络 图3：Y0/△联接变压器Y0侧接地短路时的零序网络简化 二、零序电流保护中的不平衡电流 实际上电流互感器，由于有励磁电流，总是有误差的。当发生三相短路时，不平衡电流可按下式近似地计算： I bp.js=K fzq×f wc×ID(3)max 式中K fzq——考虑短路过程非周期分量影响的系数，当保护动作时间在0.1S以下时取为2；当保护动作时间在0.3S～0.1S时取为１.5；动作时间再长即大于0.3S时取为1； f wc——电流互感器的10%误差系数，取为0.1； I D(3)max——外部三相短路时的最大短路电流。 最新文件仅供参考已改成word文本。方便更改
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。
110kV 线路保护配置一般装设反应相间故障的距离保护和反应接地故障的零序方向电流保护(或接地距离保护) ，采用远后备方式。当距离、零序电流保护灵敏度不满足要求或110kV 线路涉及系统稳定运行问题或对发电厂、重要负荷影响很大时，考虑装设全线路快速动作的纵联保护作为主保护，距离、零序电流(或接地距离)保护作为后备保护。必须指出，目前110kV 数字式线路保护装置一般同时具有接地距离保护与零序电流保护功能，在零序电流保护整定特别是Ⅱ段整定出现灵敏度不满足要求的情况下，可考虑通过降低电流定值，延长保护动作时间等方法进行整定，由于接地距离保护一般灵敏度都能满足要求，因此保护对于接地短路的速动性不会受到影响。 1距离保护 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) ，动作时间具有阶梯特性的相间保护装置。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。 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，能有选择地、较快地切除相同短路故障。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。距离保护的基本原则如下： (1)距离保护具有阶梯式特性时，其相邻上、下级保护段之间应在动作时间及保护范围上相互配合。同时，距离保护也应与上、下相邻的其他保护装置的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、电压保护，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，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段可能均由其震荡闭锁装置所闭锁，而未经震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，即可躲过系统震荡周期，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
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
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
主变零序保护的配置原则 110kV直接接地电力网中低压侧有电源的变压器，中性点可能直接接地运行，也可能不接地运行。对这类变压器，应当装设反应单相接地的零序电流保护，用以在中性点接地运行时切除故障；还应当装设专门的零序电流电压保护，用以在中性点不接地运行时切除故障。（高压侧为单电源，低压侧无电源的降压变压器，不宜装设专门的零序保护）保护方式对不同类型的变压器又有所不同，下面分别予以说明。 一、全绝缘的变压器。 当变压器低压侧有电源且中性点可能不接地运行时，还应增设零序过电压保护。 全绝缘变压器为什么还要装设零序过电压保护?根据《电力设备过电压保护设计技术规程》SDJ 7-79，对于直接接地系统的全绝缘变压器，内过电压计算一般为3(——最高运行相电压)。当电力网中失去接地中性点并且发生弧光接地时，过电压值可达到3.0，因此一般不会使变压器中性点绝缘受到损害；但在个别情况下，弧光接地过电压值可达到3.5，如持续时间过长，仍有损坏变压器的危险。由于一分钟工频耐压大于等于3.0，所以在3.5电压下仍允许一定时间，装设零序过电压保护经0.5s延时切除变压器，可以防止变压器遭受弧光接地过电压的损害。其次，在非直接接地电力网中，切除单相接地空载线路产生的操作过电压，可能达到4.0及以上。电力网中失去接地中性点且单相接地时，以0.5s延时迅速切除低压侧有电源的变压器，还可以在某些情况下避免电力设备遭受上述操作过电压的袭击。此外，当电力网中电容电流较大时，如不及时切除单相接地故障，有发展成相间短路的可能，因此，装设零序过电压保护也是需要的。 在电力网存在接地中性点且发生单相接地时，零序过电压保护不应动作。动作值应按这一条件整定。当接地系数≤3时，故障点零电压小于等于0.6，因此，一般可取动作电压为180V。当实际系统中＜3时，也可取与实际值相对应的低于180V的整定值。 二、分级绝缘的变压器。对于中性点可能接地或不接地运行的变压器，中性点有两种接地方式：装设放电间隙和不装设放电间隙。这两种接地方式的变压器，其零序保护也有所不同。 1. 中性点装设放电间隙。放电间隙的选择条件是：在一定的值下，躲过单相接地暂态电压。一般≤3，此时，按躲过单相接地暂态电压整定的间隙值，能够保护变压器中性点绝缘免遭内过电压的损害，当电力网中失去接地中性点且单相接地时，间隙放电。 对于中性点装设放电间隙的变压器，要按本规范4.0.9条的规定装设零序电流保护，用于在中性点接地运行时切除故障。 此外，还应当装置零序电流电压保护，用于在间隙放电时及时切除变压器，并作为间隙的后备，当间隙拒动时用以切除变压器。 零序电流电压保护由电压和电流元件组成，当间隙放电时，电流元件动作；拒动放电时，电压元件动作。电流或电压元件动作后，经0.5s时限切除变压器。 零序电压元件的动作值的整定与本条第一款零序过电压保护相同。 零序电流元件按间隙放电最小电流整定，一般取一次动作电流为100A。 采用上述零序电流保护和零序电流电压保护时，首先切除中性点接地变压器，当电力网中失去接地中性点时，靠间隙放电保护变压器中性点绝缘，经0.5s延时再由零电流电压保护切除中性点不接地的变压器。采用这种保护方式，好处是比较简单，但当间隙拒动时，则靠零序电流电压保护变压器，在0.5s期间内，变压器要随内过电压，如系间歇电弧接地，一般过电压值可达3.0，个别情况下可达3.5，变压器有遭受损害的可能性。 2. 中性点不装设放电间隙。对于中性点不装设放电间隙的变压器，零序保护应首先切除中性点不接地变压器。此时，可能有两种不同的运行方式：一是任一组母线上至少有一台中性点接地变压器，二是一组母线上只有中性点不接地变压器。对这两种运行方式，保护方
三段式电流保护整定计算实例： 如图所示单侧电源放射状网络，AB 和BC 均设有三段式电流保护。已知：1）线路AB 长20km ，线路BC 长30km ，线路电抗每公里欧姆；2)变电所B 、C 中变压器连接组别为Y ，d11，且在变压器上装设差动保护；3）线路AB 的最大传输功率为，功率因数，自起动系数取；4）T1变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28欧；5）系统最大电抗欧，系统最小电抗欧。试对AB 线路的保护进行整 定计算并校验其灵敏度。其中25.1=I rel K ，15.1=II rel K ，15.1=III rel K ，85.0=re K 整定计算： ① 保护1的Ⅰ段定值计算 )( 1590)4.0*204.5(337 )(31min .)3(max .A l X X E I s s kB =+=+= )(1990159025.1) 3(max ,1A I K I kB I rel I op =?== 工程实践中，还应根据保护安装处TA 变比，折算出电流继电器的动作值，以便于设定。 按躲过变压器低压侧母线短路电流整定: 选上述计算较大值为动作电流计算值. 最小保护范围的校验： =
满足要求 ②保护1的Ⅱ段限时电流速断保护 与相邻线路瞬时电流速断保护配合 )(105084025.12A I I op =?= =×=1210A 选上述计算较大值为动作电流计算值，动作时间。 灵敏系数校验： 可见，如与相邻线路配合，将不满足要求，改为与变压器配合。 ③保护1的Ⅲ段定限时过电流保护 按躲过AB 线路最大负荷电流整定： )(6.3069.010353105.985.03.115.136max 1.A I K K K I L re ss III rel III op =??????== = 动作时限按阶梯原则推。此处假定BC 段保护最大时限为，T1上保护动作最大时限为，则该保护的动作时限为+=。 灵敏度校验： 近后备时： B 母线最小短路电流：
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
金州公司窑尾电气室10kv 保护整定 1. 原料立磨主电机（带水电阻）整定 接线方式:A 、B 、C 三相式 S=3800kW In=266A Nct=400/5 保护型号:DM-100M 珠海万力达 1.1保护功能配置 速断保护(定值分启动内,启动后) 堵转保护(电机启动后投入) 负序定时限电流保护 负序反时限电流保护 零序电压闭锁零序电流保护 过负荷保护(跳闸\告警可选,启动后投入) 过热保护 低电压保护 过电压保护 工艺联跳(四路) PT 断线监视 1.2 电流速断保护整定 1.2.1 高值动作电流:按躲过电机启动时流经本保护装置的最大电流整定： Idz'.bh=Krel ×Kk* In 式中: Krel----可靠系数,取1.2~1.5 Kk 取值3 所以 Idz'.bh=Krel ×Kk* In/80=1.2×3.5×266/80=13.97A 延时时间：t=0 s 作用于跳闸 1.2.2 低值动作电流 Idz'.bh=Krel ×Kk* In/Nct=1.2×2*266/80=7.98A 延时时间：t=0 s 作用于跳闸 1.3负序电流定时限负序保护 lm i N i N k K K I Iop I K K 9.0577.0≤≤ Iop=2.4A 延时时间：T=1s 作用于跳闸
1.4 负序电流反时限负序保护（暂不考虑） 1.5 电机启动时间 T=12s 1.6低电压保护 U * op = Krel st.min *U Un=(0.5～0.6)Un 取0.6Un 故 U * op =60V 延时时间：t=0.5 s 作用于跳闸 1.7零序电压闭锁零序电流保护 I0=10A/Noct=0.17A 延时时间：t=0.5 s 作用于跳闸 1.8 过电压保护 Uop =k*Un=115V 作用于跳闸 延时时间：t=0.5 s 1.9 负序电压 U2op=0.12In=12V 1.10 过负荷保护电流电流 Idz'.bh=Krel × In/Nct=1.1×266/80=3.63A 取3.63A 延时时间：t=15 s 作用于跳闸 二、差动保护MMPR-320Hb 电机二次额定电流Ie=264/80=3.3A 1、 差动速断电流 此定值是为躲过启动时的不平衡电流而设置的，为躲过启动最大不平衡电流，推荐整定值按下式计算： t s k dz I K I tan ?=， k K ：可靠系数，取1.5 t s I tan 为电流启动倍数取2In 则： =?=?l t s k j dz n I K I tan 1.5*2*264/80=9.9A 作用于跳闸 2、 比率差动电流 考虑差动灵敏度及匝间短路，按以下公式整定 dz I =0.5 In/Nct =1.65A 作用于跳闸 3、 比率制动系数：一般整定为0.5。 4、 差流越限 Icl=0.3Idz =0.3*1.65=0.495A 取0.5A 2 DM-100T 变压器保护功能配置 三段复合电压闭锁电流保护
Beijing Jiaotong University 电力系统继电保护实验报告 三段电流保护实验 姓名： 学号： 班级：电气1103 实验指导老师：倪平浩
一、电力系统继电保护实验要求 ①认真预习实验，保证在进实验室前，要掌握继电保护实验基础知识，熟悉继电保护实验环境。 要有一份详细的预习报告，预习报告必须认真写，须包含自己设计的实验电路。不得有相同的或者复印的预习报告。如果没有预习报告、预习报告雷同或者复印预习报告，则报告相同的同学都不得进入实验室做实验，回去重新预习，以后约时间做实验。 ②实验过程中要认真记录数据和实验中出现的问题，积极思考实验中的问题，可以讨论，但不能大声喧哗，不得做与实验无关的事情。 ③实验报告要认真写，要写出调试过程的问题，分析问题原因，和如何解决问题，不得抄袭。 ④保持实验室卫生，不得在实验室里乱丢弃垃圾。实验结束后，把实验桌周围的垃圾打扫干净。 二、电力系统继电保护常用继电器 1、电流继电器 电流继电器装设于电流互感器二次回路中，当电流大于继电器动作电流时动作，经跳闸回路作用于断路器跳闸。 结构图内部接线图 1．电磁铁2．线圈3．Z型舌片 4．弹簧5．动触点6．静触点 8．刻度盘9．舌片行程限制杆 7．整定值调整把 手 10．轴承 图13－1 DL-11型电流继电器结构图 动作原理： 如图13－1，当继电器线圈回路（图中2）中有电流通过时，产生电磁力矩，使舌片（图中3）向磁极靠近，但由于舌片转动时必须克服弹簧（图中4）的反作用力，因此通过线圈的电流必须足够大，当大于整定的电流值时（图中7、8），产生的电磁力矩使得舌片足以克服弹簧阻力转动，使继电器动作，接点闭合（图中5、6）。
发电机保护装置主要定值整定原则 （仅供参考） DGP-11数字发电机差动保护装置 DGP-12数字发电机后备保护装置 DGP-13数字发电机接地保护装置 北京美兰尼尔电子技术有限公司
1 DGP-11 数字发电机差动保护主要定值整定原则 纵差保护 1.1.1 差动速断保护动作电流整定 差动速断保护动作电流一般按躲过机组非同期合闸产生的最大不平衡电流整定。一般可取3～4倍额定电流。 1.1.2 比率差动保护 1.1. 2.1 最小动作电流（I do）整定 I do为差动保护最小动作电流值，应按躲过正常发电机额定负载时的最大不平衡 ）整定，即： 电流（I unb ·o 或I do=K k×2× I do =K k·I unb ·o 式中：K k—可靠系数，取； I unb·o—发电机额定负荷状态下，实测差动保护中的不平衡电流； I f2n—发电机二次额定电流。 一般可取I do=（～0.3 I n），通常整定为0.2 I n。如果实测I unb 较大，则 ·o 增大的原因，并予消除，避免因I do整定过大而掩盖一、二次应尽快查清I unb ·o 设备的缺陷或隐患。 发电机内部短路时，特别是靠近中性点经过渡电阻短路时，机端或中性点侧的三相电流可能不大，为保证内部短路时的灵敏度，最小动作电流I do不应无根据地增大。 1.1. 2.2 拐点电流定值（I ro）整定 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，I ro 可整定为： I ro=（～）I f2n 1.1. 2.3 比率制动系数（K）整定 发电机差动保护比率制动系数按下式整定： K=K k·K ap·K cc·K er 式中：K k—可靠系数，取； K ap—非周期分量系数，取； K cc—电流互感器同型系数，取； K er—电流互感器比误差，取。 在工程实用中，通常为安全可靠取K=。 1.1. 2.4 灵敏度校验 按上述原则整定的比率制动特性的差动保护，当发电机机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏度一定满足要求，不必进行灵敏度校验。 横差保护
变压器零序过电流保护整定中零序电流反向问题的研究 摘要：探讨了变压器零序过流保护整定计算中可能出现的零序电流反向问题，分析了其产生机理及其对保护的影响，并在此基础上对常用的变压器零序过流保护整定方法进行了改进，计及反向零序电流的影响，满足保护选择性的要求，同时将改进后的变压器零序过流保护整定方法成功运用于开发的变压器保护整定计算程序中。 关键词：电力系统；变压器;零序过流保护；零序电流反向 0、引言 变压器接地故障后备保护作为变压器绕组、引线、相邻元件接地故障的后备保护，对中性点直接接地的普通变压器接地保护可由两段式零序过电流保护构成，若高中压侧均直接接地，高中压侧均应装设零序方向过电流保护，方向指向本侧母线；对中性点可能接地或不接地运行的变压器，应配置两种接地保护，一种接地保护用于变压器中性点接地运行状态，通常采用2段式零序过流保护，另一种接地保护用于变压器中性点不接地运行状态，这种保护的配置与变压器的中性点绝缘水平、过电压保护方式以及并联运行的变压器台数有关，多为零序过电压保护和零序电流电压保护。因此，零序过电流保护是变压器接地故障后备保护的主要形式。 规程规定，I段零序过电流保护的动作电流应与被保护侧母线上出线的零序保护I段或快速主保护相配合，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。一般情况下，校核动作电流是否能躲过对侧母线发
生接地故障时流过保护的最大零序电流，以确定是否需要增设零序方向元件。II段零序过电流保护的动作电流应与相邻线路零序电流保护的后备段配合。 但是，实际整定计算在校核对侧母线接地故障流过保护的最大零序电流时，往往忽略了反向零序电流的出现及其影响。对于零序方向保护，当发生区外接地故障时，流过保护的零序电流的方向与保护正向相同时，称该零序电流为反向零序电流，这一现象也相应地称为零序电流反向。在实际系统中，若变电站具备两台及以上的三绕组或自耦变压器，由于变压器参数的不一致或接地方式的不一致，可能出现零序电流反向。这时，若保护动作电流无法躲过该反向零序电流，保护将存在误动的隐患。 目前，零序电流反向问题还未给予相应的关注，在相关文献和资料中少有提及，规程中也未对反向零序电流的处理方法做出明确的规定。因此，本文在分析零序电流反向问题机理的基础上对变压器零序过电流保护的一般整定计算方法提出了相应的改进方法，以处理零序电流反向问题，满足保护选择性的要求，并已将该改进整定方法运用于开发的变压器保护整定计算系统中。 1、零序电流反向问题研究 零序电流反向按产生机理主要可分为由变压器接地方式不一致和由变压器参数不一致引起的两类，但产生反向零序电流可能是两者共同作用的结果。下面对两类问题分别加以分析，并简要论述零序电流反向对保护的影响。
零序电流保护的整定计算 变压器的零序电抗 1、Y/ △联接变压器 当变压器 Y 侧有零序电压时，由于三相端子是等电位，同时中性点又不接地，因此变压 器绕组中没有零序电流，相当于零序网络在变压器丫侧断开（如图1所示）。 图1： Y/△联接变压器丫侧接地短路时的零序网络 2、Y0/ △联接变压器 当丫0 侧有零序电压时，虽然改侧三相端子是等电位，但中性点是接地的，因此零序电流可以经过中性点接地回路和变压器绕组。 每相零序电压包括两部分：一部分是变压器丫0侧绕组漏抗上的零序电压降10X1 ,另一部 分是变压器丫0侧的零序感应电势 Ilc0X lc0 （Ilc0 为零序励磁电流， X lc0 为零序励磁电抗）。由于变压器铁芯中有零序磁通，因此△侧绕组产生零序感应电势，在△侧绕组内有零序电流。由于各相零序电流大小相等，相位相同，在△侧三相绕组内自成回路，因此△侧引出线上没有零序电流，相当于变压器的零序电路与△侧外电路之间是断开的。所以△侧零序感应电势等于△侧绕组漏抗上的零序电压降I0 ' X Ho Y0/△联接变压器的零序等值电路如图2所示。由于零序励磁电抗较绕组漏抗大很多 倍，因此零序等值电路又可简化，如图3所示。在没有实测变压器零序电抗的情况下，这 时变压器的零序电抗等于0.8?1 .0倍正序电抗。即：X0=（0.8?1 .0）（X I +X H ）= （0.8?1 .0）X1 o 本网主变零序电抗一般取 0.8 X1
图3: YO/△联接变压器YO 侧接地短路时的零序网络简化 零序电流保护中的不平衡电流 实际上电流互感器，由于有励磁电流，总是有误差的。当发生三相短路时，不平衡电 流可按下式近似地计算: Ibp.js =Kfzq x fwc x ID(3)max 式中Kfzq ――考虑短路过程非周期分量影响的系数，当保护动作时间在 0.1S 以下时 取为2;当保护动作时间在0.3S ?0.1S 时取为1 .5 ;动作时间再长即大于0.3S 时取为1; fwc ――电 流互感器的10%^差系数，取为0.1 ; ID(3)max ——外部三相短路时的最大短路电流。 ID 图 2: YO/ Xi
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
段式电流保护的整定及 计算 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-
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～。 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Ω/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～； △t——时限级差，一般取；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～； Krel——电流继电器返回系数，一般取～；
Kss——电动机自起动系 数，一般取～；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≥～ 作远后备使用时，Ksen≥注意：作近后备使用时，灵敏系数校验点取本条线路最末端；作远后备使用时，灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端； 4、三段式电流保护整定计算实例 如图所示单侧电源放射状网络，AB和BC均设有三段式电流保护。已知：1）线路AB长20km，线路BC长30km，线路电抗每公里欧姆；2)变电所B、C中变压器连接组别为Y，d11，且在变压器上装设差动保护；3）线路AB的最大传输功率为，功率因数，自起动系数取；4）T1变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28欧；5）系统最大电抗欧，系统最小电抗欧。试对AB线路的保护进行整定计算并校验其灵敏度。 解：（1）短路电流计算注意：短路电流计算值要注意归算至保护安装处电压等级，否则会出现错误；双侧甚至多侧电源网络中，应取流经保护的短路电流值；在有限系统中，短路电流数值会随时间衰减，整定计算及灵敏度校验时，精确计算应取相应时间处的短路电流数值。 B母线短路三相、两相最大和最小短路电流为： =1590（A）
定值整定原则及注意事项 1. 保护配置 SGZB-07高压配电保护装置配置有以下保护： 定值表如下： 三段式过流保护 三种反时限过流保护 二段式零序过流保护 断相保护 三相不平衡保护 低电压保护 过电压保护 失压保护 零序过压告警 选择性漏电保护 电缆绝缘监视保护 风电闭锁保护 瓦斯闭锁保护 过负荷告警 相序错误告警 PT 断线保护 温度监测告警 保护信号未复归闭锁合闸
注： ●在定值软件表中，实心表示投入，红色表示投跳闸，黄色表示告警。 ●在保护器上，“Y”表示投入，“N”表示退出。 ●定值表及保护器上的定值除零序电流外，其他均为二次值。 ●在保护器上，定值设置后应将相应的控制字投入，否则定值不会生效；控制字不投入 建议将定值清0。 2. 定值整定 a)保护启动元件 本装置过负荷启动元件为静稳破坏元件启动。按躲开最大负荷电流整定,一般取最大负荷电流的1.1倍。 本装置的过负荷启动元件可设置0.00—99.99s的判断延时，为防止出现频繁过负荷事件，出厂默认设置为30s。 注：该定值应设置，且值小于三段式过流和反时限过流的定值。 b)三段式过流保护 包括电流速断保护、两段定时限过流保护。电流速断也称作过流I段，两段定时限过流也称作过流II段和过流III段。过流I段用作短路保护，过流II段、过流III段用作后备保护。一般来说，终端线路只投入速断保护（过流I段），而电源进出线，需要上下级配合，以防止越级跳闸，需要投速断保护（过流I段）和后备保护（过流II段、过流III段）。 速断保护，投入小延时选项（50ms），主要是防止空载投入大型变压器时产生的励磁涌流冲击，使速断保护误动，导致投不上变压器的情况发生。小延时时间可设置。一般来说，变压器容量在600KV A以上时，速断保护就要投入50ms的小延时。 定时限过流的延时主要用来保证保护装置的选择性，根据实际电网情况整定。相邻保护的动作时间，自负荷向电源方向逐级增大。 经电压闭锁主要是为了提高电流保护的可靠性和灵敏度。因为真正发生短路故障时，电压会急剧下降，如果只是电流大于定值，而电压正常，就表示线路没有故障，保护不动作。如果电流大于定值的同时电压也低于定值，这时就表示线路发生了真正短路故障，保护动作切断故障。闭锁电压取线电压。 c)反时限过流保护 反时限过电流保护是指动作时间随短路电流的增大而自动减小的保护。使用在输电线路上的反时限过电流保护，能更快的切除被保护线路首端的故障。 本机的反时限过流保护符合IEC标准，可通过整定选择IEC A（一般反时限）、IEC B（非常反时限）、IEC C（极度反时限）三种反时限特性任一种：
35kV高压进线线三段式电流保护和整定计算 对 35～63kV 线路，可按下列要求装设相间短路保护装置： 1) 对单侧电源线路可采用一段或两段电流速断或电流闭锁电压速断作主保护，并应以带时限过电流保护作后备保护。当线路发生短路，使发电厂厂用母线电压或重要用户母线电压低于额定电压的 60%时，应能快速切除故障。 2)35kV线路相间短路的电流保护35kV线路继电保护的主体。电流保护多采用三段式，即由电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护组成。电流速断保护（也称为Ⅰ段）动作时间短，速动性好，但其动作电流较大，某些情况下不能保护线路全长；限时电流速断保护（也称为Ⅱ段）有较短的动作时限，而且能保护线路全长，却不能作为相邻线路的后备保护；定时限过电流保护（也称为Ⅲ段）的动作电流较前两段小，保护范围大，既能保护本线路全长又能作为相邻线路的后备保护。 7.3.1 第一段无时限电流速断保护 1) 应躲过进线末端K2点的最大三相短路电流整定。 其中： Iact保护装置的动作电流，又叫做一次动作电流 ——K2点的最大三相短路电流 Krel——可靠系数，一般取1.25～1. 5 2) 继电器的动作电流为：
（7.2） 其中：Kco——接线系数，本设计中取1 KLH——电流互感器TA的变流比 考虑到系统发展时仍能适应，选用DL-11/50型电流继电器，其动作电流的整定范围为12.5～50A，故动作电流整定值为40A。 3) 第一段的灵敏性通常用保护范围的大小来衡量，根据本设计的数据，按线路首端（d1点）短路时的最小短路电流校验灵敏系数。 （7.3） 其中：Ksen——灵敏系数 不满足要求，因此必须进一步延伸电流速短的保护范围，使之与下一条线路的限时电流速断相配合，这样其动作时限就应该选择得比下一条线路限时速断的时限再高一个 所以动作时限整定为： = +2 =1.0 s （7.4）
继电保护整定计算公式汇编 为进一步规范我矿高压供电系统继电保护整定计算工作，提高保护的可靠性快速性、灵敏性，为此，将常用的继电保护整定计算公式汇编如下： 一、电力变压器的保护： 1、瓦斯保护： 作为变压器内部故障（相间、匝间短路）的主保护，根据规定，800KVA以上的油浸变压器，均应装设瓦斯保护。 （1）重瓦斯动作流速：0.7～1.0m/s。 （2）轻瓦斯动作容积：S b＜1000KVA：200±10%cm3；S b在1000～15000KVA：250±10%cm3；S b在15000～100000KVA：300±10%cm3；S b＞100000KVA：350±10%cm3。 2、差动保护：作为变压器内部绕组、绝缘套管及引出线相间短路的主保护。包括平衡线圈I、 II及差动线圈。 3、电流速断保护整定计算公式： （1）动作电流：I dz=K k×I(3)dmax2 继电器动作电流： 其中：K k—可靠系数，DL型取1.2，GL型取1.4；K jx —接线系数，接相上为1，相差上为 I(3)dmax2—变压器二次最大三相短路电流；K i—电流互感器变比；K u—变压器的变比一般计算公式：按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算速断保护值，其公式为： 其中：K k—可靠系数，取3～6。 K jx —接线系数，接相上为1，相差上为；I1e—变压器一次侧额定电流；K i—电流互感器变比 （2）速断保护灵敏系数校验： 其中：I(2)dmin1—变压器一次最小两相短路电流；I dzj —速断保护动作电流值；K i—电流互感器变比 4、过电流保护整定计算公式： （1）继电器动作电流： 其中：K k—可靠系数，取2～3（井下变压器取2）。K jx —接线系数，接相上为1，相差上为 I1e—变压器一次侧额定电流；K f—返回系数，取0.85；K i—电流互感器变比 （2）过流保护灵敏系数校验： 其中：I(2)dmin2—变压器二次最小两相短路电流I dzj —过流保护动作电流值；K i—电流互感器变比； K u—变压器的变比 过流保护动作时限整定：一般取1～2S。 5、零序过电流保护整定计算公式： （1）动作电流： 其中：K k—可靠系数，取2。