继电保护整定计算案例

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　　继电保护整定计算原则

　　继电保护整定计算具有较强的整体性，相应的计算人员应全面掌握继电保护基本要求和工作原理。通常在具体的整定计算过程中会遵循一定的规律，却存在细节不明确和在特定的原则性规定范围中提供所有情况的问题，这要求我们在具体的整定计算中，除了要考虑电网运行结构和运行实际要求等因素外，还应制定科学、可行的整定原则。

　　继电保护整定计算步骤

　　（1）按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式，选择短路类型，选择分支系数的计算条件；

　　（2）进行短路故障计算；

　　（3）按同一功能的保护进行整定计算，如按距离保护或按零序电流保护分别进行整定计算，选取出整定值，并做出定值图；

　　（4）对整定结果进行比较，重复修改，选出最佳方案。最后归纳出存在的问题，并提出运行要求；

　　（5）画出定值单，并编写整定方案说明书。

　　继电保护整定计算方法存在的问题及解决对策

　　1、端相口开路电压计算

　　问题

　　在继电保护整定计算过程中，我们需要计算电流量和电气量，这个电流量和电气量是在系统非全相运行过程中出现的，其中以正序断相开口电压为基础。通常借助叠加原理计算端相开口电压，为缩减暂态稳定性的计算数量，我们可假定电系统内部的位于非全相震荡线路中的等效发电机的相位角度和电势均相同，然后在通过相应的公式求解开路电压。这种计算方法具有计算步骤少的优点，然而也存在一定的缺陷，因电网结构在某种程度上影响开路电压，在此种方法中却没有考虑到这一点，如若是在非放射状非全相振荡电路中误差将会更加凸显。为解决此类问题，可以采用下述方法。

　　解决对策

　　一方面可以使用双口网络H参数法，由于电网网络结构在某种程度上会影响继电保护整定计算结果，考虑此点，可分解震荡发电机，将其划分成两个震荡群，然后以其等效电势端口和断相口充当端口。另一方面可以使用网络等值法，这种方法是指以全非相电路中的两端结点充当结点，待操控网络时将其划分成无源的双端口网络，在利用补偿原理计算相应的阻抗参数，利用叠加原理计算线路两端的互相阻抗和自由阻抗参数，以此为依据计算端相口开口电压。

　　2、 电力系统最不利运行情况

　　问题

　　为检验计算动作值和灵敏度，需要查找电力系统最不利运行方式。在电力系统的运行过程中，我们无法快速查找其中的最不利运行方式，因此，我们应在继电保护整定计算中明确最不利运行方式。同时，在电力系统最不利运行条件下，十分容易出现相同线路中反复多次断开现象，这在很大程度上影响了整定计算效率。为解决此类问题，通常可采用以下解决对策。

　　解决对策

　　在整定计算过程中，我们可假定此条件下的电力系统中存在着一条断开的线路，且这必然会影响系统的网络结构，出现相应的变化，造成与之相邻的线路的短路电流出现一定的转变，自然会影响最终的整定计算结果，我们可观察某一范围中整定值的变化情况而明确扰动区域；为规避相同线路中多次出现断开现象，我们可不遵从继电保护的顺序，有效利用开端线路的循环状况重新设定整定计算顺序，进而规避相同线路中多次出现开端现象。

　　3、分支系数计算

　　我们都知道，最小分支系数对照的电力系统运行模式和极限短路电流对照运行模式之间存在出入，这表明不存在与继电保护延长区域动作值相对照的最不利运行模式，这种运行模式只是一种虚拟模式。由于引入了分支系数，导致相间电流保护延迟区域的动作值稍大，电力系统网络结构决定着稍大程度。

　　因电力系统中的电源分布较为分散且运行模式多种多样，因此，在具体的继电保护整定计算中，无法准确评判电源运行模式对分支系数的影响。在借助计算机实施继电保护整定计算时，单纯地考虑了整定保护自身所在侧母线上的电源对分支系数的影响，这种计算方法自身具有一定误差。

　　4、励磁涌流

　　问题

　　励磁涌流专属于变压器，这主要是因为在空投变压器的过程中，因内部铁芯中的磁通无法及时突变，进而形成非周期分量磁通，造成内部铁芯饱和，励磁电流大幅增加。通常最大值可达到其额定电流的7倍左右，且与其容量呈现负相关。

　　解决对策

　　含有较多的二次谐波且随着时间的延长不断衰减这是励磁涌流的主要特征，通过励磁涌流的这个显著特征，我们可以在电流快速断开保护装置中加设一段时间延时，这种方法过于简单且不利于快速切除变压器故障。通过相关研究，励磁涌流的电流中二次谐波分量和五次谐波分量很大，同时励磁涌流的波形偏于时间轴的一侧，间断角可达60度，这是励磁涌流区别于合应涌流等其他突变电流的三个显著特征。保护装置加入二次谐波或者五次谐波制动、间断角原理和波形对称原理可以有效规避因励磁涌流而引发的错误动作。

　　

　　10kv继电保护整定计算详解

　　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）=1X1.2X42.8/（0.85X15）=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21.5S，查曲线10倍动作时间为10S

　　2、电流速断保护

　　Idzj=Kjx*Kk*Kq*Ied/Ki=1X1.2X7X42.8/15=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=0.866X4000/（24X15）=8.9〉2

　　二、变压器保护整定计算

　　1、过电流保护

　　Idzj=Kjx*Kk*Kgh*Ie/（Kf*Ki）=1X1.3X3X36.4/（0.85X20）=8.4A 取9A 选GL11/10型 动作时限取0.5S灵敏度为Km=0.866X467/（20X9）=2.2〉1.5

　　2、电流速断保护

　　Idzj=Kjx*Kk*Id/Ki=1X1.5X467/20=35A 35/9=3.9，取4倍灵敏度为Km=0.866X4000/（180X4）=4.8〉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）=1X1.3X122/（0.85*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=1.7倍，动作时间为11.2S（电机瞬动6倍时限）+0.7S=11.9S，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=0.866X4000/（7X30）=16.5〉1.5 Km2=0.866X467/（7X30）=1.9〉1.2

　　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2.4倍，定时限动作时限要比反时限此倍数下的动作时间大0.7S，查反时限曲线2.4倍时t=8.8S，所以定时限动作时限为9.5S。选DL-11/20型与DS时间继电器构成保护。

　　灵敏度校验：Km1=0.866X4000/（12.5X40）=6.9〉1.5

　　

　　2、带时限速断保护

　　与相邻元件速断保护配合

　　Idzj=Kjx*Kph*Idz/Ki=1.1X700/40=19.25A，取20A，延时0.7S，选DL-11/20型与DS时间继电器构成保护。

　　灵敏度校验：Km=0.866X4000/（20X40）=4.3〉2