主设备保护整定计算.docx

一、电力系统振荡及其简化计算1 .电力系统振荡概述1）什么叫振荡？电力系统受到扰动后，输电线路两侧发电机组失去同步，功角和系统中各点的电流、电压发生周期性的脉动变化2）振荡产生的原因静稳定破坏：大机组开停机、失去励磁、负荷和潮流变化太大、环网解环动稳定破坏：大扰动、发电机失去同步、短路故障切除太慢、重要的联络线断开非周期重合闸3）振荡种类衰减振荡:发电机在异步运行中经过几个周期的振荡后逐步拉入同步,振幅逐步周期性衰减的不衰减振荡:长线路弱联接两系统振荡后，很难自行恢复同步4）振荡的特征I期和时间:初期较长12S中期0.10.3S后期 IS左右振荡电流和电压:三相对称脉动变化使系统解列或甩掉大量负荷，影响生产或停产；可能使保护误动，危及 发电机等设备安全2.电力系统振荡简化计算Zv-Z/-Z7-ZyJ-*X4->以31，°为参考向量En二EMea=EmEn-En-ENe=EuQie-声)设=1180c,540o0o,360o振荡电压分布与计算振荡电流分析与计算I5= f(S)/式ZW +Zv)8 陷二 180。当两侧电源幅值不相等或乙”、Zn、ZL阻抗角不同时，j与U的计算要复杂一些2009.5.6：3)=E=E'zs+zdzs+zld2 )_/(3)=6号一2'-2Z5+ZiId可见，/d的大小与运行方式、故障类型及故障点位置有关-最大运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方式。(Zs.min)最小运行方式：对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最小的方式。(Zs.max)2009.5.6继电保护整定计算2、整定值计算及灵敏性校验为了保护的选择性，动作电动作电流:流按躲过本线路末端短路时的最大短路电流整定ldz.l =Kj d,B.max晨=1.21.3动作时限：TdzI= O s-保护装置的动作电流：能使该保护装置起动的最小电流值，用电力系统一次侧参数表示。在图中为直线3,与曲线1、2分别交于a、b点可见，有选择性的电流速断保护不可能保护线路的全长ri _E©I .71 -* 2 ZSmaX +4Lnffl×100% = -(-A Zsmax)j、勺r 1i md /lzZ 2 1dZ方法：图解法解析法:灵敏性-灵敏性：用保护范围的大小来衡量Imax、IminI.-xlOO%一般用m。来校验：-要求：(1520)%式中Zl=ZVL被保护线路全长的阻抗值算例计算电流速断保护1的动作电流、时限以及最小保护范围。已知:Kk=1.2,Z1=0.4KM,Zsmax=18,Zsmin=1260KMZSmaXZsm<n10KV/=比=184K4Z5min+Z1Z4512+0.4×60Zl=max=l.2x1.84=2.214Tdn=OS1.min=-ZSmax)/Z1=(GXll5J一18)/o.4=20.05用好2Idzl2×2.21仅靠动作电流值来保证其选择性能无延时地保护本线路的一部分（不是一个完整的电流保护）。当系统运行方式变化比较大，或者保护线路长度比较短（短线路），可能无保护范围:终端线路采用线路一变压器组的接线方式方式，按躲变压器低压侧线路出口处短路整定，可保护本线路全长，并能保护变压2009.5.6J部°继电保护整定计算-ILJJ.I_二、单侧电源网络相间短路电流保护限时电流速断保护(第11段)1、要求： (1)任何情况下能保护线路全长，并具有足够的灵敏性 (2)在满足要求(1)的前提下，力求动作时限最小。因动作带有延时，故称限时电流速断保护。2、整定值的计算和灵敏性校验 为保证选择性及最小动作时限，首先考虑其保护范围不超出下一条线路第I段的保护范围。即整定值与相邻线路I段配合。 动作电流：晚=KA七,2K：=Ll1.2 动作时间：巾=£+，=，£取0.5“，称时间阶梯（时限级差）灵敏性：K加=三要求：1.31.5mr11如果仍小于L3,可考虑采用电流电压连锁保护， 或采用距离保护/714、小结:限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性与第I段共同构成被保护线路的主保护，兼作第I段的近后备保护。.r、.，.r、-Zitr原则：对于电流速断保护（第I、11段），如:zi > Ids2 4故障，Idx < % 保护1可不加GJdd2故障，Id2 > Icb2保护2要加GJ.对过流保护.a 故障时，. t1-t3< r1保护2、3要加GJa%故障时，J保护3要力口 GKd2-X-5u保护1可不加GL即：动作延时长的可不加GJ,第3节电流、电压联锁保护当系统运行方式变化太大时，K包检验不满足要求时采用1.无时限电流、电压联锁速断保护（I）1）按正常运行方式下电流、电压元件相同的保护范围整定1dz.b/Li=X3乙YI1.TCtLT=J3'ckbkLK电流元件按躲正常运行方 式下线路末端短路整定E:相电势；Xt,zcz系统正常方式阻抗;1.：正常方式保护范围2）K加校验，也哂（15-20）%国电流、电压元件均需校验K7/3）动作时间fdztA=Os2009.5.6继电保护整定计算2.限时电流、电压联锁保护（11段）1）动作电流、动作电压整定下一条线路采用电流速断I"dz.bhA=K"kJKfz.maxdz.bh.BK，：电流元件可靠系数L151.-巴士KuKhu：电压元件的可靠系数L2L3;Gsmin：线末变压器低压侧短路'保护处最小残压下一条线路采用电流电压联锁保护时Idz.bhA=K"klKfz.max-'dz.bh.Brr二坦QbgXAB+U嬴Bdz.bh.-4>rffkKU2)K加校验K%=但皿L3L5-ldz.bh.BU"N",_dz.bh.A12cImU=2LdIQ7(3)°d.4.max3)动作时间Kldz.AWz.b+Ar=0.5，或dz.A4.B+&二10"3.带低电压闭锁的过流保护（IIIK）1）电流电压整定Tfrt_Akl.1 dz.bh.A-771CKhl¾ OJUeTbfn_I血mindz.bh.A-rjrfftYjrKkUKhuIeZ额定电流ue:额定电压2 ）K加校验K'"1.351.5（电流、电压均校验）K；产1.2（电流、电压均校验）3）动作时间按阶梯原则整定Ja=%+N2009.5.6继电保护整定计算第四讲电力变压器的整定计算一、变压器的保护配置1）瓦斯保护重瓦斯：反应油箱内部短路，主保护轻瓦斯：反应油面降低，发信号2）纵联差动保护：反应绕组及引出线各种短路，主保护3）电流速断保护：小容量变压器绕组及引线故障4）过电流保护（或带复合电压启动）：后备保护5）零序电流保护：中性点接地系统接地短路的后备6）大型变压器的过励磁保护及过电压保护7）过负荷保护2009.5.6实际:naxUH 9=0kt X /.max /%二、变压器差动保护整定计算1.基本原理一般TA极性端靠断路器侧。一次电流从极性端流入，二次电流从极性端流出1）正常运行及外部短路i-/77Zl"=，；'/riL2理想=8一"二/；/%8%2=O变压器保护需要解决的问题：“和应涌流”就是在一台变压器Tl空载合11闸时，不仅合闸变压器有励磁涌流，而且，在与之并联运行的变压器T2中也出现涌流7现象.后者称为和应(SylnPathetie)涌流.N如果T2的纵差保护没有涌流闭锁环节或闭锁性能不好，它将在TI空载合闸的稍后时I刻“和应”误动。200956继电保护整定计算带负荷调压在运行中改变分头的影响-带负荷调压（又称有载调压）变压器在运行中,常常需要改变分接头以调整电压，这样实际上改变了变压器的变比，从而增大了差动回路中的不平衡电流，这一问题的解决一般采用提高保护动作电流来消除影响。2.变压器差动保护特点1）变压器励磁涌流/小一不平衡电流正常时：ILC=（2-10）¾Ie变压器空载合闸或外部三相短路切除后电压恢复时:缶=（6-8）4电压为零时合闸出现最大励磁涌流励磁涌流的特点：励磁涌流含有大量非周身励磁涌流含有大量谐波，波形间出现间断；励磁涌流只在变压器高压侧将误动，防止励磁涌流影厢曲一显微涵.沛囹6T励概浦沆的波形采用具有速饱和铁心的矍.采用二次谐波制动；间断角原理的差动保护(4)鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别等。2009.5.6继电保护整定计算N耳E金甲一一_一.丁-J-继电器不动作继电器动作3.差动保护整定计算1）带速饱和铁芯BCH-22）带制动特性的BCH-1、BCH-4以上两者整定计算繁琐，且目前很少应用3）二次谐波制动和比率制动的差动保护：微机型广泛应用ABC为比率制动特性外部故障时，Ij=Ibpmax<Idz,内部故障时，j=区>/心，%无制动工作区：PQ正常工作或外部短路电流较小时,LH处于不饱和工作状态，IJ.bp很小，无需制动；Idz.min>IJ.bp.min最小动作电流大于正常运行时最大不平衡电流制动工作区：QSIfl7动作电流PIj.bpmax制动电流IZd定义制动系数：Kzd=Idz/ Izd考虑PQ段特性后，KZd并非常 数N比率制动特性继电保护整定计算外部短路电流大时，LH进入饱和工作状态：IJbpT,IzdT,IdzT比率制动系数旦的整定Kk:可靠系数，1.31.5;Ktx:同型系数，取LoU：调变压器分接头偏离额定值的最大值/:电流互感器计算变比与实际不同产生的误差，可用软件补偿，取为零最小制动电流整定最小动作电流：大于正常运行时最大不平衡电流Kk=O.8L0保护误动二次谐波制动系数，防止空载合变压器出现励磁涌流,K2=Id2ld>15%20%(Id2为Id中二次谐波分差动速断整定：防止大短路电流时.TA饱和使二次谐波增2。臾9延缓保护动作甚至才翻闹V区外故障不平衡电流的增大及解决措施-除了需要差动电流作为动作电流外，还引入外部短路电流作为制动电流，这样当外部短路电流增大时,制动电流随之增大，使继电器的动作电流相应增大,即比率制动特性的差动继电器在大型变压器保护中，只有一个这样的特性是不够的。若特性设置过高，对解决不平衡电流的影响有好处，但区内故障动作速度会减慢；若特性设置过低，在低压侧区外故障时，不平衡电流会很大，会造成误动；由于起动电流4附灌定成(030.5)倍的额定电流。动作特性的初始部份无制动特性运行实践证明这样的差动保护往往在区外短路或短路切除的恢Ir复过程中由于各侧电流互感器暂态或稳态特性不一致或者二次回路时间常数的差异或者电流互感器饱和造成保护的误动。匚二匚一二在RCS-978中，设置了多个比率制动特性，有三拆线灵敏的比率制动特性，并设有抗TA饱和的相电流二、三次谐波闭锁；有用高定值、高比率特性的抗区外故障TA饱和和区内故障快速动作的比率制动特性；有快速反应区内匝间故障的工频变化量差动，它们各负其责，协同工作，解决了区外故障可靠不动、区内故障灵敏而快速动作的问题。2 .带低电压起动的过流保护1）动作电流IdzB =KhK"L11.2 /CKLO.852）动作电压UflUninKkKh= (0.6 0.7心1 .电流元件定值不再考 虑可能出现的IfmaX, 而按大于变压器的额 定电流整定2 .低电压元件起动值应 小于在正常运行情况 下母线可能出现的最 低工作电压in:最低工作电压，09Ue3）灵敏度校验“UdZ.B、.c1KlmU=-1.251.JsU.maxusl,min:校验点短路，保护处母线最大残压3 ,复合电压起动的过流保护低电压起动回路中，接入负序电压继电器的触点可以提高不对称短路时的灵敏系数，也可以提高对称短路的灵敏系数负序电压元件按躲正常运行方式下负序过滤器最 大不平衡电压来整定，定值较小2009.5.6继电保护整定计算1)2)3)4)5)6)7)8)9)第五讲发电机保护的整定计算根据“继电保护和自动装置技术规程”，100OkW以上发电机纵联差动保护定子绕组接地保护定子匝间短路保护（横差保护等）负序过流保护电压元件闭锁的电流保护过负荷保护失磁保护转子回路接地保护强行励磁，强行减磁10）水轮发电机过电压保护r.-,1r*T"m*M“一-*fc-VjTg¾一r一X1.纵联差动保护A1）比率制动式差动保护（整流型，微机型）动作电流：B制动系数：Idz:差动继电i流躲开外部出现最大不平衡电流整定:IdZ= KkKfZqKjIdaIzd:差动继电器的制动电流/（2）灵敏系数校验：2.IdZja继电保护整定计算2.定子绕组单相接地保护1）助磁零序电流保护绕组=01处单相接地短路，零序电流互感器处为发电机外部电容电流总和外部线路单相接地故障，零序电流互感器处:011002）利用三次谐波电压构成100%定子接地保护中性点侧50%范围内发生单相接地短路时:很大心UN3机端50%范围内单相接地短路：加装反应一二I.-Ql3.定子匝间短路保护1）横差动保护：适用于定子绕组双星形接法，双中性点引出，在其连线上采用单个TA构成动作电流IdZ=（0?0.3）7cf动作时间反应匝间短路，动作于跳闸断路器和灭磁开关:转子两点接地时，转子磁通平衡破坏，横差保护可能误动转子一点接地保护动作后，横差动保护压板转入延时动作跳闸2）零序电压、负序功率方向匝间短路保护定子绕组双星形和单星形均可使用，采用专用的TV,其一次侧中性点接发电机中性点匝间短路时，产生3Uo,a大,3Uo大-1zXUd7=1V要滤除三次谐波电压J0dz为防止外部不对称故障，Ubp>Uodz,电压元件会误动，加负序功率方向元件闭锁发电机匝间短路：S2方向由发电机一母线，GJ2动作发电机外部不对称故障：S2方向由母线一发电机、GJ2不动而闭锁4 .发电机负序电流保护发电机负荷不对称发电机外部不对称故I2转子中产生倍频电流转子过热障1)定时限负序过负荷过负荷：发信号/近二(0.10.2)/丸=5”一10”过流保护ldz,=A：发电机允许过热时间常数汽轮发电机：100M,A=10;200M,A=8;300M,A<8水轮发电机：A=40t=120"运行人员处理时间JS200956汽车匕发电机：Q=°A以保护整定计算结语电力系统继电保护整定原则的实现、优化方法及展望一、严格按继电保护技术规程设计.J*1 .按选择性、灵敏性、快速性和可靠性要求配置。2 .按着设计选型的保护装置进行整定计算。1)一次设备的参数要齐全、准确。2)整定计算所需所有短路点及保护处的短路电流计算(/,U)并列表，不得有误，有大量的计算工作量。3)整定计算所需分支系数号max、净min，计算并列表也有大量的工作量4)按配置的保护和选型的保护装置进行整定计算动作值计算动作时间计算灵敏系数校验计算2009.5.6继电保护整定计算一-流向二、从四性的要求优化墓定计算方票1 .进行多种保护的选型并进行整定计算并列表2 .对多种整定计算方案用四性要求进行方案比较3 .在综合比较设计方案的基础上，优选一种相对最佳的方案做为最终的继电保护优化设计方案三、各级运行，调度管理部门也需对各元件的继电保护进行整定计算，从全系统的角度协调保护的定值和定值管理，以保证电力系统的安全稳定运行。四、继电保护整定计算系统的展望1.人工计算难以完成好大量计算工作系统各种运行方式计算大量的短路计算大量的分支系数的计算2009.5停各种保护方案的整定螟保护整定计算一N2.计算机继电保护整定计算软件已有多个版本投入使 用，还不是很完善，各有优缺点，但都能实际应用，大大 减轻整定计算人员的工作量。3.研究开发综合性的继电保护定值计算与管理软件。1)一次系统组态软件可以方便的组态一个配电所、变电所、发电厂、县调配网、地调和省调电网主接线图。输入一次系统所有设备的参数。2)短路计算软件输系统运行方式参数。进行各种运行方式下的短路计算。2009.5.6继电保护整定计算3）电力系统振荡计算软件。4）分支系数计算软件。5）继电保护整定计算软件。6）继电保护定值管理软件。7）各种短路故障继电保护动作仿真软件。4.随着电力技术自动化技术、计算机技术、网络通信技术的快速发展，新型的继电保护技术与装置将不断涌现。继电保护整定计算技术规程、整定计算方法和各种软件也将不断积累经验、更新和发展，以适应我国电工业持续高速发展的需要。2009.5.6继电保护整定计算