繼電保護原理與整定計算廣西水利電力職業技術學院

廖旭升副教授

高級工程師一、35kV/10kV線路保護35kV/10kV線路保護 三段式復合電壓閉鎖方向電流保護 零序電流保護可選擇告警或出口 零序電壓保護可選擇告警或出口（可作接地告警用）過負荷保護（告警）三段式復合電壓閉鎖方向電流保護復合電壓閉鎖方向過流保護有三相電流繼電器、三個相間功率繼電器和復合電壓繼電器構成。其中功率方向元件和復合電壓元件可根據控制字投退，從而可靈活地構成過流繼電器、方向電流繼電器、復合電壓閉鎖過流繼電器、復合電壓閉鎖方向過流繼電器。方向電流保護采用按相啟動方式，方向元件具有電壓記憶功能，有效地消除了功率方向繼電器的死區。復合電壓的投入可有效的提高保護的靈敏度。本裝置設有三段復合電壓閉鎖方向過電流保護。三段式復合電壓閉鎖方向電流保護簡單過電流保護及整定1、過電流保護邏輯

三相過電流保護不受閉鎖元件的限制，因此是最為簡單可靠的保護元件。簡單過電流保護及整定簡單過電流保護及整定過電流保護的整定計算

1）動作電流。按躲過被保護線路的最大負荷電流，且在自起動電流下繼電器能可靠返回進行整定：式中

—可靠系數；取1.15~1.25；

KMS—自起動系數，取1~3；

—被保護線路的最大負荷電流。過電流保護的動作時間時間整定。由于電流Ⅲ段的動作保護的范圍很大，為保證保護動作的選擇性，其保護延時應比下一條線路的電流Ⅲ段的電阻時間長一個時限階段為二、發電機保護的功能(NAS-928A)發電機差動保護原理分析1、發電機正常運行及外部短路時：保護不會動作；2、發電機正常運行及外部短路時：（短路電流），保護動作；一句話：差動保護就是有差就動，無差就不動發電機差動保護示意圖比率差動保護比率制動式差動保護一、比率差動保護比率差動保護主要是針對發電機定子繞組的相間故障，該保護比較被保護設備各引出線兩端電流的大小和相位，當正常運行或被保護設備外部發生各種短路時，保護可靠不誤動；當被保護設備本身發生相間短路時，保護靈敏動作。完全縱差保護采用比率制動曲線，該保護的動作曲線如圖1所示。 完全縱差保護動作于全停。二、比率制動式差動保護的動作特性I0——差動門檻電流Irt

——比率制動拐點電流s——比率制動曲線斜率Iop——差動電流差動速斷區三、比率制動式差動保護的整定計算方法整定計算的三要素①比率制動系數S

。應按躲過區外三相短路時產生的最大暫態不平衡差流來整定。通常，對發電機完全縱差保護，取

=0.3～0.5；比率制動式差動保護的整定計算方法②啟動電流I0

按躲過正常工況下最大不平衡差流來整定。一般?、酃拯c制動電流Irt

Irt的大小，決定保護開始產生制動作用的電流大小，建議按躲過外部故障切除后的暫態過程中產生的最大不平衡差流來整定,一般取

Irt=(0.5～0.8)

IN.G比率制動式差動保護的整定計算方法⑤差動速斷定值IS

對于發電機的差動速斷，其作用相當于差動高定值，應按躲過區外三相短路時產生的最大不平衡差流來整定，一般取IS

=(4～8)

IN.G其中，發電機額定電流IN.G可按下式計算：式中:

PN發電機額定功率，kW；UN發電機額定電壓，kV；差動TA的變比；發電機的額定功率因數。四發電機的后備保護復合電壓過流保護(nas928b)復合電壓過流保護可作為發電機的后備保護和相鄰元件的后備保護。復合電壓過流保護設有三段，I段保護動作于跳母聯，縮小故障范圍；II段保護動作于解列滅磁；III段保護動作設有兩時限，t1動作于跳母聯，t2動作于解列滅磁。1、發電機復合電壓過流保護原理圖2、復合電壓過流保護原理其原理接線如圖4-21所示。該保護由三部分組成：a.電流元件。由接于相電流的繼電器1?3組成。b.電壓元件。由反應不對稱短路的負序電壓繼電器4（內附有負序電壓濾過器）和反應對稱短路接于相間電壓的低電壓繼電器5組成。c.時間元件。由時間繼電器7構成。3、復合電壓過流保護的整定計算電流元件的動作電流不再考慮可能出現的最大負荷電流，而是按躲過發電機的額定電流整定，即：其動作電流比過電流保護的起動電流小，提高了保護的靈敏性。復合電壓過流保護的電壓元件整定計算低電壓元件的動作電壓Uact可按躲過正常運行時最低工作電壓整定。一般取Uact=0.7UN.T（UN.T為發電機的額定電壓）。負序電壓繼電器的動作電壓U2.act按躲開正常運行情況下負序電壓濾過器輸出的最大不平衡電壓整定。據運行經驗，取4、發電機轉子接地保護

轉子一點接地保護和兩點接地保護采用乒乓切換原理，檢測勵磁回路一點接地和兩點接地故障。轉子一點接地保護設有兩段，I段動作于告警，II段動作于全停。轉子兩點接地保護動作于全停。5、發電機過負荷保護發電機定子繞組的過負荷保護，一般由定時限和反時限兩部分組成。 定子繞組過負荷定時限保護設有兩段，I段動作于告警；II段設有兩時限，t1動作于跳母聯，t2動作于解列滅磁。 定子繞組反時限保護動作于解列滅磁動作電流的整定6、發電機過電壓保護水輪發電機在突然甩負荷時，其調速系統不能動作過快，使得轉速上升導致定子繞組過電壓，所有水輪發電機都裝設過電壓保護。 定子過電壓保護設有兩段時限，I段動作于告警；II段動作于解列滅磁。三、變壓器主保護NAS925A變壓器差動保護1、變壓器正常運行及外部短路時：保護不會動作；2、變壓器內部短路時：保護動作；變壓器差動保護原理圖

變壓器的不平衡電流變壓器保護動作電流的整定升壓變壓器型號SFL-一8000／35、變比38．5±2×2．5％／'6．3kv、Y，dll聯結。已知35kv母線上短路，流過重最大短路電流為3.67kA，故障點的最小短路電流為6．69kA。6.3kv母線上短路，流過變壓器的最大短路電流為3.6kA，故障點的最小短路電流為5．3kA。上述短路電流均歸算到6．3kV側。變壓器保護動作電流的整定(1)選擇電流互感器變比和計算額定情況下差動臂上的電流計算結果如表9—2所示，由于6．3kV側二次電流最大，確定6．3kV側為計算基本側。(2)保護裝置動作電流的確定①躲過變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時的勵磁涌流為

Iact

=1．3×733A=953A

變壓器保護動作電流的整定②躲過電流互感器二次回路斷線的最大負荷電流為

Iact=1.3×733A=953A③躲過外部故障時的最大不平衡電流為

Iact=1.3×(1×1×0.1+0.05+0.05)×3670A=956A

所以，保護裝置的一次啟動電流取965A。變壓器的比率制動式差動保護曲線如下：圖中：Idmin——差動門檻電流IRT1

——比率制動拐點電流K——比率制動曲線斜率Ibp

——不平衡電流差動速斷差動門檻制動開始2、變壓器差動保護整定示例1.差動保護整定范例一：三圈變壓器Yn，y，d11，110kV/35kV/10kV，容量31500KVA，110kV側TA：300/5，35kV側TA：1000/5，10kV側TA：2000/5；調壓8×1.25%一次接線：10kV側雙分支；TA接線：外部變換方式。計算：

高壓側二次額定電流中壓側二次額定電流低壓側二次額定電流

1) 差動門檻

=Kre1(Ker+ΔU+Δm)Ie=1.5(0.1＋8×1.25%＋0.05)=0.375Ie取0.4Ie。2) 拐點電流取1.0Ie。3) 比率制動系數

假設計算得出區外三相最大短路電流為1000A(選取高壓側為基準計算)

Iumb.max=(KapKccKer+ΔU+Δm)××Kjx

=(2×1×0.1＋8×1.25%＋0.1)×1000/60×1.732=11.55A

制動特性斜率K=變壓器的比率制動差動保護4) 二次諧波制動系數取0.185) TA斷線解除電流取1.2Ie6) 差動速斷取7.0Ie3、變壓器后備保護925B935B是適用于110kV及以下電壓等級的電力變壓器的成套保護裝置。該保護用于小電流接地系統側的后備保護。保護配置兩段六時限復合電壓閉鎖（方向）過電流保護，用于相間故障保護動作于跳閘兩段六時限零序電流保護，用于接地故障保護動作于跳閘零序電流保護（III段零序），用于接地告警零序過壓保護，用于接地告警過負荷保護，用于主變過負荷保護變壓器復壓過流保護（與發電機完全一樣）

復合電壓閉鎖方向過流保護有三相電流繼電器、三個相間功率繼電器和復合電壓繼電器構成。其中功率方向元件和復合電壓元件可根據控制字投退，從而可靈活地構成過流繼電器、方向電流繼電器、復合電壓閉鎖過流繼電器、復合電壓閉鎖方向過流繼電器。復合電壓的投入可有效的提高保護的靈敏度。本裝置設有三段復合電壓閉鎖方向過電流保護。變壓器復壓過流保護邏輯框圖四、電動機保護整定計算1、電動機速斷保護電流速斷動作電流高值IH應躲過電動機的最大起動電流，即速斷動作電流低值電動機的起動時間整定計算按實測的最長起動時間的1.2倍整定起動時間，以判斷電動機起動是否結束。當沒有實測數據時，可取如下數值：循環水泵20s，電動給水泵20s，吸風機20s，送風機20s，排粉機15s，磨煤機20s，其他一些起動較快的電動機可取10s。2、低電壓保護整定計算

在廠用電動機中，對于有中間煤倉制粉系統的磨煤機和灰渣泵、灰漿泵、碎煤機、扒煤機絞車、空氣壓縮機等的電動機。低電壓保護的動作電壓為動作時限為0.5s，保護動作于跳閘。低電壓保護整定計算

對于具有自動投入備用機械的給水泵和凝結水泵以及循環水泵的電動機、送風機和直吹爐制粉系統磨煤機的電動機，低電壓保護的動作電壓為動作時限取6～10s，保護動作于跳閘。3、過電壓保護整定計算過電壓保護動作電壓可取(1.2～1.3)UN

，動作時限可取2～3s。7、負序電流保護整定計算電動機較嚴重的故障和不對稱運行，負序電流數值較大，當動作電流取I2N

時，負序電流保護有很高的靈敏度；當負序電流保護要反映斷相運行時，若靈敏度為1.3時，則負序動作電流為I2set

=（0.4～0.8）I2N

4、電動機的其它保護4、起動時間過長保護整定計算起動時間過長保護的整定參數電流定值，一般,動作電流可取(1.15～2)IN。5、堵轉保護整定計算應根據電動機的堵轉能力來整定。一般，動作電流可取(1.5～2)IN，動作時