继电保护定值计算公式方法

继电保护定值计算

摘要：继电保护及自动装置是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的安全经济运行，防止事故发生和扩大起到关键性的作用。

关键词：继电保护；整定计算；定值管理

随着电力工业迅速发展，继电保护及自动装置也加快了更新换代的步伐，大量的电磁式继电保护装置被微机保护所取代。针对多种形式、不同厂家各异的继电保护及自动装置能否正确动作，直接关系到电力系统的安全稳定运行。有数据表明：电力系统因继电保护引起的电力事故占较大比重，由于定值计算与管理失误造成继电保护“三误”事故也时有发生。因此，探索新模式下的继电保护定值计算与管理工作显得十分重要。

1定值计算的前期工作

1.1定值计算需要大量前期资料

定值计算应具备准确无误的计算资料，这是进行定值计算的前提。它包括：一、二次图纸；所带变压器、电容器、消弧线圈、电抗器等铭牌数据和厂家说明书；电压互感器、电流互感器变比和试验报告；实测线路参数或理论计算参数；保护装置技术说明书、现场保护装置打印清单等等。

1.2在实际计算中遇到的问题

图纸或资料与现场实际不符；比如TA变比与实际不符、线路长度与实际不符、变压器短路阻抗与实际不符、应该实测的参数没有实测值、图纸错误等等。

定值计算所需资料不全：未提供电容器内部接线形式；没有现场保护装置打印清单等。

提供资料标注不清：架空线没有分段标注长度和型号；电缆线路在方案中没有写清所带用户或标注双电缆。

1.3TA变比与实际不符使定值计算错误

例：某变电站10kV出线，带两台容量SN为1000kV A变压器，短路阻抗UK为6％，资料提供TA变比N 为600/5，实际变比N为1000/1。

保护定值计算：

TA变比N取600/5，过流保护按躲过最大负荷电流整定：

I≥1.5×2SN×31/2UeN=1.37A

则一般定值最小可选：600/5，2A。

而实际情况：

TA变比N取1000/1，代入

I≥0.16A

可选择：1000/11A。

速断按躲过变压器低压侧短路整定：

短路阻抗标么值：（取基准容量SB=100MV A，基准电压UB=10.5kV，基准电流IB=5500A）当UB=UN时X*=UK×SB/(100×SN)=6

I≥1.3×5500/(X*×N)=9.93A（N取600/5）

一般最小可取：600/5，10A。

而实际情况：N=1000/1，

1.3×5500/(X*×N)=1.19A

可选取：1000/1，2A。

结论：可见实际为1000/1的TA，按照600/5计算，所选定值将相差悬殊。

1.4解决措施

由设备运行维护单位建立由专人负责的设备运行管理数据库，数据库要做的时时更新、准确无误、资源共享。

作为提供资料单位，应对定值所需资料的正确性引起足够的重视，这是进行定值计算的基础工作，错误或不准确的资料会直接导致继电保护装置不能正确动作，造成严重后果。

复杂的定值计算单位，应针对不同的工程内容、不同的定值计算工作，提供计算所需资料清单列表，以便工程组织单位尽快提供全部资料。

2定值计算工作

定值计算是决定保护装置正确动作的关键环节。定值计算人员应具备高度的工作责任心，树立全局观念和整体观念。整定计算工作应严格遵守整定计算基本原则：局部服从整体；下级服从上级；局部问题自行消化；尽可能的照顾地区电网和下一级电网的需求；保证重要政治用户供电。满足继电保护和安全自动装置可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，在不满足时应合理取舍。

保护装置为适合现场需要不断更新换代，特别是微机保护装置版本不断升级。整定计算人员不得不花费大量时间和精力，逐字逐句的学习研究新内容，与保护装置厂家技术人员反复沟通，掌握原理和动作逻辑，在采用新的微机保护装置时很容易出错。

由于保护装置来自不同的厂家，有时会有同一种保护定义不同、名称各异，容易引起混淆。有些保护厂家说明书写的不够详细，比如缺少逻辑回路图，使整定计算人员很难判断保护是否动作。还有的厂家定值菜单内容过于繁琐，比如设很多控制字和投退压板。

二次接线修改的图纸变更工作不及时。

整定计算人员对于新装置的内容、含义和二次回路不清楚，没有很好的掌握，以致定值内容出错。

保护装置先天不足，比如有些老型号的装置，定值单位步进较大，小数点之后整不出来，影响了定值单的

准确性，甚至影响了上下级的配合关系。

整定人员没有参加有关继电保护配置、设计审查和设备选型等工作，到了计算定值的时候才发现问题，特别是装置本身存在设计缺陷时很难得到修改，使保护配置先天不足。

下级定值没有与上级定值接口，上级改线路定值、下级更换变压器，没有及时通知上下级单位配合，使保护定值失去配合关系。

线路切改或更换变压器后没有及时修改系统阻抗，使定值计算出现偏差。

定值计算错误举例：

例1：某35kV/10kV变电站，变压器后备过流保护1s断开10kV母联断路器，1.5s断开10kV主断路器，计算10kV出线保护定值时，定值计算人员按常规将10kV出线定值整定成速断0.5s，过流1s，造成该10kV 出线短路越级断开10kV母联断路器的事故。

例2：某变电站变压器接线方式为Yyd11线，由于保护整定人员，没有深入理解某装置变压器接线控制字的意义，错将0002H整成0001H，在35kV线路短路时造成变压器差动保护掉闸。

解决措施一般应规范继电保护装置软件版本，规范厂家对同一种保护、同一种功能的压板名称，规范厂家技术说明书及其必要的内容。总之，做好规范化工作对继电保护整定计算和运行维护工作意义重大。

整定计算人员应提高业务素质，加强对新装置的学习，积极参与保护装置的配置、选型和改进工作。

加强各级各地区整定计算人员之间、与厂家技术人员之间、与现场运行继电保护调试人员的沟通和学习。取长补短，相互把关。

新型微机保护装置的动态培训工作成为新装置上马后的重中之重。作为微机保护装置使用单位，整定计算人员最先接触新装置，会出现意想不到的问题。并且在新装置的使用初级阶段，难免会存在一些问题，因此，让定值计算人员和现场调试维护人员，尽快掌握微机保护装置性能，培训工作十分重要。应加大动态培训的力度，尽快提高继电保护人员整体的业务技术水平。

3定值单的执行工作

一张定值单的产生和执行，要经过组织单位提供资料、确定运行方式、定值计算、定值审核、确定停电时间、保护调试、调度人员核对等诸多环节，其中每一个环节都可能造成定值单在执行中出现问题。

凡运行的继电保护必须有正式的定值单为凭证，保护投入前必须由当值调度员与现场人员进行核对，确认无误后，调度部门填写执行日期并盖章，在一周内返还定值计算部门存档。

实际遇到的问题中，执行后的定值单不能及时的返还到定值计算部门，使保存的定值单与现场定值出现偏差。

定值单在流转执行过程中或执行完毕丢失，使定值单出错。

解决措施：应建立继电保护定值单的闭环管理措施，建立定值单执行签转制度。参与定值单执行的各部门人员应严肃定值单执行工作，不能认为定值单的执行和保护仅仅是继电保护人员的责任。

4定值的管理工作

定值单管理工作应细致认真，管理好定值单、定值底稿、资料方案对继电保护定值计算和运行维护工作十分重要，保存的定值及其资料必须与现场实际相符，才能保证定值计算正确和执行无误。

实际遇到的问题，如工作中定值计算底稿和资料没有及时归档，再次计算时资料不全，出现计算错误。每年的定值单现场核对工作流于形式，没有制定具体的管理措施。

停运的线路和改路名的线路没有通知整定计算人员。

一般采用解决的措施是由保护运行维护单位，建立继电保护装置运行管理库，继电保护及二次设备的建档工作应准确及时。保护装置建档是一项基础工作，每套装置均应建立档案，包括厂家、设备规范、软件版本、运行性能、校验日期、缺陷问题、停运和投运日期、更换日期等，管理库时时更新，资源共享。

认真做好每年的定值单核对工作，建立定值单核对、存放管理制度。建立电子版的定值单存放库，定期核对检查。

定值单的管理是继电保护专业的基础工作，只有从基础工作抓起，才能使继电保护工作有序进行。

10kV配电线路保护的整定计算

1、10kV配电线路的特点

10kV配电线路结构特点是一致性差，如有的为用户专线，只接带一、二个用户，类似于输电线路；有的呈放射状，几十台甚至上百台变压器T接于同一条线路的各个分支上；有的线路短到几百m，有的线路长到几十km；有的线路由35kV变电所出线，有的线路由110kV 变电所出线；有的线路上的配电变压器很小，最大不过100kV A，有的线路上却有几千kV A 的变压器；有的线路属于最末级保护，有的线路上设有开关站或有用户变电所等。

2、问题的提出

对于输电线路，由于其比较规范，一般无T接负荷，至多有一、二个集中负荷的T接点。因此，利用规范的保护整定计算方法，各种情况均可一一计算，一般均可满足要求。对于配电线路，由于以上所述的特点，整定计算时需做一些具体的特殊的考虑，以满足保护"四性"的要求。

3、整定计算方案

我国的10kV配电线路的保护，一般采用电流速断、过电流及三相一次重合闸构成。特殊线路结构或特殊负荷线路保护，不能满足要求时，可考虑增加其它保护（如：保护Ⅱ段、电压闭锁等）。下面的讨论，是针对一般保护配置而言的。

（1）电流速断保护：

由于10kV线路一般为保护的最末级，或最末级用户变电所保护的上一级保护。所以，在整定计算中，定值计算偏重灵敏性，对有用户变电所的线路，选择性靠重合闸来保证。在以下

两种计算结果中选较大值作为速断整定值。

①按躲过线路上配电变压器二次侧最大短路电流整定。实际计算时，可按距保护安装处较近的线路最大变压器低压侧故障整定。

Idzl=Kk×Id2max

式中

Idzl－速断一次值

Kk－可靠系数，取1.5

Id2max－线路上最大配变二次侧最大短路电流

②当保护安装处变电所主变过流保护为一般过流保护时（复合电压闭锁过流、低压闭锁过流除外），线路速断定值与主变过流定值相配合。

Ik=Kn×（Igl-Ie）

式中

Idzl－速断一次值

Kn－主变电压比，对于35/10降压变压器为3.33

Igl－变电所中各主变的最小过流值（一次值）

Ie－为相应主变的额定电流一次值

③特殊线路的处理：

a．线路很短，最小方式时无保护区；或下一级为重要的用户变电所时，可将速断保护改为时限速断保护。动作电流与下级保护速断配合（即取1.1倍的下级保护最大速断值），动作时限较下级速断大一个时间级差（此种情况在城区较常见，在新建变电所或改造变电所时，建议保护配置用全面的微机保护，这样改变保护方式就很容易了）。在无法采用其它保护的情况下，可靠重合闸来保证选择性。

b．当保护安装处主变过流保护为复压闭锁过流或低压闭锁过流时，不能与主变过流配合。c．当线路较长且较规则，线路上用户较少，可采用躲过线路末端最大短路电流整定，可靠系数取1.3～1.5。此种情况一般能同时保证选择性与灵敏性。

d．当速断定值较小或与负荷电流相差不大时，应校验速断定值躲过励磁涌流的能力，且必须躲过励磁涌流。

④灵敏度校验。按最小运行方式下，线路保护范围不小于线路长度的15%整定。允许速断保护保护线路全长。

Idmim（15%）/Idzl≥1

式中

Idmim（15%）－线路15%处的最小短路电流

Idzl－速断整定值

（2）过电流保护：

按下列两种情况整定，取较大值。

①按躲过线路最大负荷电流整定。随着调度自动化水平的提高，精确掌握每条线路的最大负荷电流成为可能，也变得方便。此方法应考虑负荷的自启动系数、保护可靠系数及继电器的返回系数。为了计算方便，将此三项合并为综合系数KZ。

即：KZ=KK×Kzp/Kf

式中

KZ－综合系数

KK－可靠系数，取1.1～1.2

Izp－负荷自启动系数，取1～3

Kf－返回系数，取0.85

微机保护可根据其提供的技术参数选择。而过流定值按下式选择：

Idzl=KZ×Ifhmax

式中

Idzl－过流一次值

Kz－综合系数，取1.7～5，负荷电流较小或线路有启动电流较大的负荷（如大电动机）时，取较大系数，反之取较小系数

Ifhmax－线路最大负荷电流，具体计算时，可利用自动化设备采集最大负荷电流

②按躲过线路上配变的励磁涌流整定。变压器的励磁涌流一般为额定电流的4～6倍。变压器容量大时，涌流也大。由于重合闸装置的后加速特性（10kV线路一般采用后加速），如果过流值不躲过励磁涌流，将使线路送电时或重合闸重合时无法成功。因此，重合闸线路，需躲过励磁涌流。由于配电线路负荷的分散性，决定了线路总励磁涌流将小于同容量的单台变压器的励磁涌流。因此，在实际整定计算中，励磁涌流系数可适当降低。

式中

Idzl－过流一次值

Kcl－线路励磁涌流系数，取1～5，线路变压器总容量较少或配变较大时，取较大值

Sez－线路配变总容量

Ue－线路额定电压，此处为10kV

③特殊情况的处理：

a．线路较短，配变总容量较少时，因为满足灵敏度要求不成问题，Kz或Klc应选较大的系数。

b．当线路较长，过流近后备灵敏度不够时（如15km以上线路），可采用复压闭锁过流或低压闭锁过流保护，此时负序电压取0.06Ue，低电压取0.6～0.7Ue,动作电流按正常最大负荷电流整定，只考虑可靠系数及返回系数。当保护无法改动时，应在线路中段加装跌落式熔断器，最终解决办法是网络调整，使10kV线路长度满足规程要求。

c．当远后备灵敏度不够时（如配变为5～10kV A，或线路极长），由于每台配变高压侧均有跌落式熔断器，因此可不予考虑。

d．当因躲过励磁涌流而使过流定值偏大，而导致保护灵敏度不够时，可考虑将过流定值降低，而将重合闸后加速退出（因10kV线路多为末级保护，过流动作时限一般为0.3s，此段时限也是允许的）。

④灵敏度校验：

近后备按最小运行方式下线路末端故障，灵敏度大于等于1.5；远后备灵敏度可选择线路最末端的较小配变二次侧故障，接最小方式校验，灵敏度大于或等于1.2。

Km1=Idmin1/Idzl≥1.25

Km2=Idmin2/Idzl≥1.2

式中

Idmin1－线路末端最小短路电流

Idmin2－线路末端较小配变二次侧最小短路电流

Idzl－过流整定值

4、重合闸

10kV配电线路一般采用后加速的三相一次重合闸，由于安装于末级保护上，所以不需要与其他保护配合。重合闸所考虑的主要为重合闸的重合成功率及缩短重合停电时间，以使用户负荷尽量少受影响。

重合闸的成功率主要决定于电弧熄灭时间、外力造成故障时的短路物体滞空时间（如：树木等）。电弧熄灭时间一般小于0.5s，但短路物体滞空时间往往较长。因此，对重合闸重合的

连续性，重合闸时间采用0.8～1.5s；农村线路，负荷多为照明及不长期运行的小型电动机等负荷，供电可靠性要求较低，短时停电不会造成很大的损失。为保证重合闸的成功率，一般采用2.0s的重合闸时间。实践证明，将重合闸时间由0.8s延长到2.0s，将使重合闸成功率由40%以下提高到60%左右。

5、有关保护选型

10kV线路保护装置的配置虽然较简单，但由于线路的复杂性和负荷的多变性，保护装置的选型还是值得重视的。根据诸城电网保护配置情况及运行经验，建议在新建变电所中应采用保护配置全面的微机保护。微机保护在具备电流速断、过电流及重合闸的基础上，还应具备低压（或复压）闭锁、时限速断等功能，以适应线路及负荷变化对保护方式的不同要求。