保護、定值計算原理第一局部 繼電保護原理一、電力系統繼電保護的概念及作用〔一〕、電力系統繼電保護電力系統繼電保護是繼電保護技術和繼電保護裝置的統稱。是一個完整的體系，它主要包括電力系統故障分析、各種繼電保護原理及實現方法、繼電保護的設計、繼電保護運行及維護等技術。繼電保護裝置器跳閘或發出信號的一種自動裝置。〔二〕、電力系統的故障和不正常運行狀態。1、故障：各種短路〔d(3)、d(2)、d(1)、d(1-1)〕和斷線〔單相、兩相〕，其中最常見且最危急的是各種類型的短路。2、短路故障的危害電流I增加危害故障設備和非故障設備；電壓U降低或增加影響用戶的正常工作；破壞系統穩定性，使事故進一步擴大〔系統振蕩，電壓崩潰〕發生不對稱故障時消滅I2，使旋轉電機產生附加發熱；發生接地故障時消滅I0，對相鄰通訊系統造成干攏。3、不正常運行狀態行狀態。如：過負荷、過電壓、頻率降低、系統振蕩等。〔三〕、電力系統繼電保護的作用1、當電力系統發生故障時，自動、快速、有選擇性的將故障元故障設備快速恢復正常運行；2〔例如有無常常值班人員〕動作于發出信號、減負荷或跳閘。二、繼電保護的根本原理、構成與分類〔一〕、根本原理1、原則上說只要找出正常與故障時系統中電氣量或非電氣量的變化特征〔差異〕，，且差異越明顯，保護性能越好。2為區分系統正常運行狀態與故障或不正常運行狀態 必需找出兩種狀況下的區分。電流I增加：故障點與電源間 過電流保護電壓U降低：母線電壓 低電壓保護相位變化。正常時為負荷的功率因數角一般為0-300左右；短路時為輸電線路的阻抗角一般為60-850左右 向方保護測量阻抗降低，模值削減 阻抗保護雙側電源線路外部故障I =I ：內部故障I I ： 電流差動入 出 入 出保護。反映負序、零序的序重量保護等。非電氣量：瓦斯保護，過寵保護〔二〕、保護裝置的構成〔以過電流保護為例〕。一般由測量局部、規律局部和執行局部構成。1、測量局部：測量從被保護對象輸入的有關物理量〔如電流、電壓、阻抗、功率等〕并與給定的整定值進展比較，依據比較結果給出“是“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質的一組規律信號，從而推斷保護是否該動作。2、規律局部：依據測量局部輸出量的大小、性質、輸出的規律元件。規律元件有：或、與、非、延時啟動、延時返回、記憶等。3、執行局部：依據規律元件傳送的信號，最終完成保護裝置所負擔的任務。故障時----跳閘；不正常運行時 發信號；正常運行時---不動作。〔三〕、分類1、依據保護原理分類：過電流保護、低電壓保護、過電壓保護、2、依據故障類型分類：相間故障保護、接地故障保護、匝間短路保護、非全相運行保護〔如斷相〕等。3、依據保護所起的作用分類：主保護：滿足系統穩定和設備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護。后備保護〔近后備、遠后備〕：主保護或斷路器拒動時用來切除故障關心保護備保護退出運行而增設的簡潔保護。比方母線的充電保護。4、按被保護設備分類：線路保護、發電機變壓器保護、變壓器保護、母線保護、斷路器失靈保護、電動機保護等。5、按保護裝置的硬件構造分類：電磁保護、晶體管型保護、集成電路型保護、微機型保護。三、對電力系統繼電保護的根本要求統對其的根本要求為具有選擇性、速動性、靈敏性和牢靠性。〔一〕、選擇性，指繼電保護動作時，僅將故障元件或線路從選擇性就是故障點在區內就動作，在區外不動作。當主保護未動作時，由近后備或遠后備切除故障，使停電面積最小。〔二〕、速動性，指繼電保護以允許而又可能的最快速度動作于斷路器的跳閘，斷開故障元件或線路。削減用戶在低電壓下的動作時間；3.削減故障元件的損壞程度，避開故障進一步擴大一般的快速保護動作時間為0.06~0.120.01~0.04一般的斷路器的動作時間為0.06~0.150.02~0.06切除故障的最快時間為：0.03~0.1s。〔三〕、靈敏性，繼電保護對設計規定的保護范圍內發生故障及特別運行狀態的反映力量。一般指在最不利的條件下，保護裝置對故障的反映力量。對反響于數值上升而運行的過量保護〔如電流保護〕保護范圍末端金屬性短路時故障參數的最小計算值 IK dminlm 保護的動作參數 Idz對反映于數值下降而動作的欠量保護〔如低電壓保護〕K 保護的動作參數

U dz lm 保護范圍末端金屬性短路時故障參數的最大計算U

dmax〔四〕、牢靠性，對電力系統繼電保護的最根本性能要求，即要求保護在應動作時，不拒動；保護在不應動作時，不誤碼動。影響牢靠性有內在的和外在的因素1、內在的：裝置本身的質量，包括元件的好壞、構造設計的合理性、制造工藝水平、內外線簡明，觸點多少等。2、外在的：運行維護水平、安裝調試是否正確。四、繼電保護的進展1、原理進展方面：1901年：過電流保護，1908年：電流差動保護；1910年：方向性電流保護；1920年：距離保護；1927年：高頻保護；50年月：微波保護；70年月：行波保護、暫態保護。2、硬件方面：機電型〔電磁型、感應型、電動型〕--------50年月--------電子型〔晶體管、集成電路〕-----90年月 微機型3、繼電保護及自動裝置技術將來趨勢是向計算機化，網絡化，測控一體化進展。其次局部 定值計算一、牽引變電所保護配置及計算1、主變配置的保護有：差動速斷、差動、三相低電壓過電流、單相低電壓過電流、進線失壓、重瓦斯，設置為跳閘；輕瓦斯、過負荷、主變過熱，設置為告警；主變故障自投、線路失壓自投。油位過高過低，設置為告警。2、饋線：電流速斷、阻抗III〔高阻I段〕，設置為跳閘；PT斷線有自適應功能的保護裝置設為告警和閉鎖、無該功能的設為告警；重合閘。3、電容：電流速斷、差電流、差電壓、低電壓，設置為跳閘。過電流、諧波過電流、過電壓保護，各段可視本段實際狀況投入，但過電流、諧波過電流必需投入一項，設置為跳閘。二、主變保護定值計算〔一〕電量保護1、差動速斷保護整定原則：按躲過牽引變壓器空載投入時或短路故障切除后電源電壓恢復正常時的最大勵磁涌流進展整定〔最大勵磁涌流按7～108〕。整定計算

INI eNDZL式中：IeL2、二次諧波閉鎖的比率差動保護差動電流保護應牢靠躲過區外故障最大不平衡電流，滿足靈敏度要求。整定計算差動電流的整定eI edz K jL式中：Kj：接線系數〔差動保護二次接線系數，流互△接Kj=1.732YKj=1〕。K

1.2，IekL二次諧波閉鎖比例系數的整定：15%進展整定。平衡系數的整定：應依據各廠家說明書進展計算。4〕制動電流〔拐點〕及制動系數〔斜率〕23Ie×Kj/高壓側流互變比；I2高壓側流互變比；K10.3～0.5；K20.5～0.73、主變高壓側或低壓側低電壓啟動過電流保護整定原則：過電流保護的電流定值按躲過主變高壓側或低27.5kV工作電壓整定。整定計算起動電流整定

K I KIK dz KNf L=1.2〔牢靠系數〕，IeK電流，Ｋf=0.9〔返回系數〕，Ｎ—高壓側或低壓側流互變比LPT敏度不能滿足時，應降低整定值來滿足靈敏度要求。動作電壓整定： U U mindz K

K Nk f y式中：ＫK

=1.15〔牢靠系數〕，Umin

：最大負荷時的母線最低工作電壓，Ｋf

=1.05～1.1〔返回系數〕，Ｎy靈敏度校驗低電壓過電流保護主要校驗低電壓起動元件的靈敏度：計算出系統在最大運行方式下，供電臂末端的短路電流I，這時最大母線短路電壓U阻抗〔全長〕

為：dmax

Udmax

Idmax

Z/Ny

dmax……Z靈敏度 UdzUdmax1.2。27.5kV側應按饋線阻抗II段保護時限+△t〔0.2～0.3〕0.2，110kV27.5kV4、零序過電流保護整定原則：作為變壓器及相鄰元件接地故障的后備保護，可按主變額定電流整定。整定計算kI KIe70%kdz NkL f式中：Ｋk

=1.2〔牢靠系數〕，Ｉe：變壓器高壓側額定電流，Ｋ=0.9〔返回系數〕，Ｎf L整定時限：3～5S。5、過負荷整定原則：按主變額定電流整定。

I K INK K eNKdzL f牢靠系數,由于我局牽引負荷較重,因此允許k2〕，Ｉe：變壓器一次側額定電流，Ｋf

=0.9〔返回系數〕，L整定時限：9～30S。6、進線失壓保護整定原則：按額定電壓整定。整定計算

0.6UdzU KKedzK f ye k f〔返回系數〕，Ｎ—壓互變比y整定時限：3～6s。〔二〕非電量保護1、瓦斯保護輕瓦斯保護整定：250～3000.6～1/秒；強迫油循環1.1～1.4/秒。2、主變通風和過熱(原則上按以下溫度整定,各供電段可以依據具體運行狀況和廠家要求適當修定)。〔1〕起動通風：6555℃。〔2〕停頓通風：5545℃。主變過熱：70℃。二、饋線保護的定值整定非重載的、負荷較輕〔最大負荷電流遠小于供電臂末端短路電流〕的整定。下行線路中，為了增加供電系統的敏捷性，一個供電臂的上、下行饋線的整定值應盡量一樣。〔一〕電流速斷保護1、整定原則：〔1〕單線牽引網不帶開閉所、復線牽引網在分區I

fmax

進展整定。〔2〕單線牽引〔分區亭進線〕的最大短路電流I2、整定計算

dmax

進展整定。KII k fmaxdz NL式中：Kk=1.2〔牢靠系數〕，Ifmax：饋線最大負荷電流，ＮL—流互變比K II K dmaxdz NL式中：I：供電臂末端最大短路電流K=1.2Ｎ—流互變比dmax k L3、整定時限：0.1s。〔二〕阻抗保護1、整定原則區或迂回供電時供電臂的全長〔選取其中最大值〕；個別區段由于末，實行多套定值的方式來保證。YWXB-63線路整定阻抗X1A

Y綜自裝置阻抗動作特X A1f37° R O R01D X

φX O Rφ Xφ圖 12、整定計算1〔WXB-63、綜自裝置阻抗動作特性〕。阻抗I段：負荷阻抗電阻重量R1按最低母線電壓下，饋線最大工作電流進展整定。RZ Cos

Sinf1 U

f tgLNZ fmin Lff KKfk f

I Nfmax y

fφf°

fmin

：饋線fmax最大負荷電流，Kk

=1.1〔牢靠系數〕，Kf

=1.1〔返回系數〕，ＮL，φφy L fX1①單線牽引網和復線牽引網分區所開環運行時：動作電抗按供電臂全長〔包括供電線〕進展整定。設供電臂全長電抗為X

，則整定電抗XL 1

KXNX L L L1 NXXL

YLJ0 J

X LG0 G

XG0：LLJLG：供電線長度，Ｎ

—流互LyX1進展整定計算。②復線牽引網分區亭閉環運行時：

的較大值X11XNXKLN1K yX(XL

XJ0 Jh

)LJ

(XG0

X )LG Gh

XJK hXG0：供電線單位自電抗，XGhLJ：接觸網長度，LG：供電線長度，L

—壓互變比。實際運用中，可以不考慮上下行互y阻抗。中X1時限：0.1s。阻抗II段RIR2 1X2①單線牽引網：整定值按越區至相鄰所下一供電臂末端的電抗、1.5

LK XNLNX L LN1yXXL

LXJ01 J1

LXG01 G1

J02 J2

LG02 G2

=1.3～1.5〔靈敏系數〕，XJ01、XJ02：分別為本、L下一供電臂接觸網線路單位電抗，XG01、XG02：分別為本、下一供電臂供電線單位電抗，LJ1、LJ2：分別為本、下一供電臂接觸網長度，LG1、LG2：分別為本、下一供電臂供電線長度，Ｎ

—流互Ly〔此時一般認為上、下行供電臂長度相等，或可取其中較長的作為本段長度L1〕NKLXNNX L L1yX=MAX〔2L1〔X01－Xh〕，L1〔X01+Xh〕+L2X02〕L

=1.3～1.5〔靈敏系數〕，X01、X02L供電臂單位電抗，Xh：供電臂上下行單位互電抗，L1、L2：分別

L

—壓互變比。實際運用y中，可以不考慮上下行互阻抗。。0.1s+△t〔視具體狀況取值〕。阻抗I、II段阻抗保護共用局部的整定：R

、RX01 02

，線路阻抗角φ01 L阻抗特性躲涌流偏移角φ定。PT

，小阻抗元件動作阻抗，按廠家說明書整1PT35～60V。②檢測電流：阻抗元件解除閉鎖的電流整定值按不大于越區供電時供電臂末端的最小短路電流進展整定。〔三〕電流增量保護〔或高阻I段保護〕1、整定原則按躲過供電臂一列機車最大啟動電流Iqd

整定：2、整定計算KII Kqddz N

L=1.3〔牢靠系數〕，ISS4k qd350A〔SS3B〕275A—流互變比。L3、整定時限作為后備保護時，取0.3～2s；作為主保護的關心保護時，取s。〔四〕重合閘1、充電時間：20～252、自動重合閘時間：2〔五〕后加速延時：0～0.1〔六〕電抗值與公里標比照表變電所和調度所以一次值方式顯示。〔七〕相關系數的整定15%整定。綜合諧波〔高次諧波〕：115%整定。其它系數〔如通道微調等系數〕：依據廠家說明書及實際狀況進展整定。三、電容保護的定值整定〔一〕電流速斷保護1、整定原則：按躲過電容器組投入時的最大涌流進展整定。2、整定計算IH=I×nCIymax

2IH

(1 )XCXCXKI K

Iymaxzd NLK L C單只電容額定電流，I

：電容器組額定電流，IH

：電容器組投入時的y最大涌流，XXC L3、整定時限：0S。〔二〕過電流保護1、整定原則：1.3〔各次諧波電流平方和的開方1.32、整定計算KII K C

n1.31.1KL f式中：K=1.2〔牢靠系數〕，n：并聯只數，I

：單只電容的額k C定電流，K：=0.9〔牢靠返回系數〕f3、整定時限：0.3～0.5s。〔三〕諧波過電流保護：按各段實際狀況整定。〔四〕差電流保護1、整定原則：按躲過電容器投入時的最大涌流產生的不平衡電流進展整定。2、整定計算

I fdz

Imaxy

KKtxKnL式中：△f=0.1(電流互感器誤差),k—電流互感器同型系數max tx0.51〕，K=1.3(牢靠k系數)，Iy L3、差電流保護的靈敏度校驗：在最低母線電壓下，當接地故障2。4、整定時限：0～0.3S。〔五〕差電壓保護1、整定原則：按單只保險熔斷造成的差電壓整定。2、整定計算n4行，則差電壓為：

U Um (34)(n1)nUm

定值為：

U Udz nUm比

y27.5kVn：電容并聯只數，Ｎ—壓互變y3、整定時限：0～0.5s。〔六〕過電壓1、整定原則：1.1電壓的原則整定〔但不應大于33kV〕。2、整定計算

U K1.1U NK mNdzy式中：Umy

，Kk1.05～1.1，3、整定時限：2s。〔七〕低電壓保護10.3～0.60.52、整定計算U 0.527500dz KKNK f y式中：K=1.2〔牢靠系數〕，K=1.05〔返回系數〕，ＮK f y變比3、整定時限：1S～3S。必需躲過饋線阻抗II四、串聯補償裝置保護的定值整定〔一〕過電壓保護1、整定原則2.52、整定計算U 2.5Uedz NY式中Ue—電容器組額定電壓；Ｎ變比。3、整定時限0.01～0.05S。

—串聯電容器兩端并聯壓互y〔二〕其它保護的整定按廠家說明書執行。〔三〕其它整定1、保護分閘延時：5～8S。2、饋線測距前置時間：0.05S。3、故障測距比照表：〔置的故障測距將會受到串聯容抗的影響〕。五、分區所保護的定值整定〔一〕阻抗保護〔含正向、反向〕1、整定原則定。2、整定計算阻抗I段：電阻重量R1

I1X1線阻抗IX1正向阻抗、反向阻抗的設定依據廠家說明書進展整定。，其中：PT斷線的解除閉鎖電流按不大于迂回供電時供電臂末端的最小短路電流進展整定。阻抗II段：依據實際需要進展整定。3、整定時限：阻抗I0.1sII〔二〕電流增量保護1、整定原則、整定計算同牽引變電所饋線電流增量保護。按躲過供電臂全部機車種類中的最大啟動電流I整定：qd2、整定時限。〔五〕相關系數的整定及實際狀況進展整定。六、開閉所保護的定值整定〔一〕進線1、失壓保護27.5kV整定。整定計算：公式同并聯補償電容器低電壓保護。整定時限：所在上一級牽引變電所饋線的保護動作延時+重合閘時間+△t〔0.15～0.25S〕。2、低電壓啟動過電流保護