2三段式电流保护的整定及计算

2三段式电流保护的整定计算

1、瞬时电流速断保护

整定计算原则:躲开本条线路末端最大短路电流

整定计算公式:

式中:

Iact——继电器动作电流

Kc——保护的接线系数

IkBmax——最大运行方式下,保护区末端B母线处三相相间短路时,流经保护的短路电流。

K1rel——可靠系数,一般取1、2～1、3。

I1op1——保护动作电流的一次侧数值。

nTA——保护安装处电流互感器的变比。

灵敏系数校验:

式中:

X1—

—线

路的

单位

阻抗,

一般

0、4

/KM;

Xsmax ——系统最大短路阻抗。

要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长,才允许使用。

2、限时电流速断保护

整定计算原则:

不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流,且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性,保护1的动作时限应该比保护2大。故:

式中:

KⅡrel——限时速断保护可靠系数,一般取1、1～1、2;

△t——时限级差,一般取0、5S;

灵敏度校验:

规程要求:

3、定时限过电流保护

定时限过电流保护一般就是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备

以及相邻线路或元件的远后备。

动作电流按躲过最大负荷

电流整定。

式中:

KⅢrel——可靠系数,一般

取1、15～1、25;

Krel——电流继电器返回系数,一般取0、85～0、95;

Kss——电动机自起动系数,一般取1、5～3、0;

动作时间按阶梯原则递推。

灵敏度分别按近后备与远后备进行计算。

式中:

Ikmin——保护区末端短路时,流经保护的最小短路电流。即:最小运行方式下,两相相间短路电流。

要求:作近后备使用时,Ksen≥1、3～1、5

作远后备使用时,Ksen≥1、2

注意:作近后备使用时,灵敏系数校验点取本条线路最末端;作远后备使用时,灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端;

4、三段式电流保护整定计算实例

如图所示单侧电源放射状网络,AB与BC均设有三段式电流保护。已知:1)线路AB 长20km,线路BC长30km,线路电抗每公里0、4欧姆;2)变电所B、C中变压器连接

组别为Y,d11,且在变压器上装设差动保护;3)线路

AB的最大传输功率为9、5MW,功率因数0、9,自起

动系数取1、3;4)T1变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28欧;5)系统最大电抗7、9欧,系统最小电抗4、5欧。试对AB线路的保护进行整定计算并校验其灵敏度。

解:

(1)短路电流计算

注意:短路电流计算值要注意归算至保护安装处电压等级,否则会出现错误;双侧甚至多侧电源网络中,应取流经保护的短路电流值;在有限系统中,短路电流数值会随时间衰减,整定计算及灵敏度校验时,精确计算应取相应时间处的短路电流数值。B母线短路三相、两相最大与最小短路电流为:

=1590(A)

=1160(A)

C母线短路电流为:

E母线短路电流为:

整定计算

①保护1的Ⅰ段定值计算

工程实践中,还应根据保护安装处TA变比,折算出电流继电器的动作值,以便于设定。

最小保护范围的校验:

=3.49KM

满足要求

②保护1限时电流速断保护

按躲过变压器低压侧母线短路电流整定:

与相邻线路瞬时电流速断保护配合

=1、15×1、25×840

=1210A

选上述计算较大值为动作电流计算值,动作时间0、5S。

灵敏系数校验:

可见,如与相邻线路配合,将不满足要求,改为与变压器配合。

③保护1定限时过电流保护

按躲过AB线路最大负荷电流整定:

=501.8A

动作时限按阶梯原则推。此处假定BC段保护最大时限为1、5S,T1上保护动作最大时限为0、5S,则该保护的动作时限为1、5+0、5=2、0S。

灵敏度校验:

近后备时:

远后备时:

注意:不能作T1的远后备。

四、距离保护的整定计算

相间距离保护多采用阶段式保护,三段式距离保护整定计算原则与三段式电流保护基本相同、

1、相间距离Ⅰ段保护的整定

相间距离保护第Ⅰ段动作阻抗为:

可靠系数取0、8～0、85。

若被保护对象为线路变压器组,则动作阻抗为:

如果整定阻抗角与线路阻抗角相等,则保护区为被保护线路全长的80%～85%。

2、相间距离Ⅱ段保护的整定

相间距离Ⅱ段应与相邻线路相间距离第Ⅰ段或与相邻元件速动保护配合。

①与相邻线路第Ⅰ段配合

动作阻抗为:

式中:

Kbmin——最小分支系数。

KⅡrel——可靠系数,一般取0、8。

关于分支系数:

助增分支(保护安装处至故障点有电源注入,保护测量阻抗将增大)

B、汲出分支(保护安装处至故障点有负荷引出,保护测量阻抗将减小。)

Znp1——引出负荷线路全长阻抗

Znp2——被影响线路全长阻抗

Zset——被影响线路距离Ⅰ段保护整定阻抗

汲出系数就是小于1的数值。

C、助增分支、汲出分支同时存在时

总分支系数为助增系数与汲出系数相乘。

例题:分支系数计算

已知,线路正序阻抗0、45Ω/KM ,平行线路70km、MN线路为40km,距离Ⅰ段保护可靠系数取0、85。M侧电源最大阻抗ZsM、max=25Ω、最小等值阻抗为ZsM、min=20Ω;N侧电源最大ZsN、max=25Ω、最小等值阻抗分别为ZsN、min=15Ω,

试求MN线路M侧距离保护的最大、最小分支系数。

解:

(1)求最大分支系数

最大助增系数:

最大汲出系数:

最大汲出系数为1。

总的最大分支系数为:

(2)求最小分支系数

最小助增系数:

=2、52

最小汲出系数:

总分支系数:

②与相邻元件的速动保护配合

灵敏度校验:

要求:≥1、3～1、5

若灵敏系数不满足要求,可与相邻Ⅱ段配合,动作阻抗为

动作时间:

3、相间距离Ⅲ段保护的整定

整定计算原则:按躲过最小负荷阻抗整定

①按躲过最小负荷阻抗整定

可靠系数取1、2～1、3;全阻抗继电器返回系数取1、15～1、25。若测量元件采用方向阻抗继电器:

Ψlm——方向阻抗继电器灵敏角

Ψld——负荷阻抗角

②灵敏度校验

近后备时:

要求≥1、3～1、5

远后备时:

要求≥1、2

注意:以上动作阻抗为一次侧计算值,工程实践中还应换算成继电器的整定值:

五、阶段式零序电流保护的整定

三段式零序电流保护原理接线图

1、零序电流速断保护

与反应相间短路故障的电流保护相似,零序电流保护只反应电流中的零序分量。躲过被保护线路末端接地短路时,保护安装处测量到的最大零序电流整定。

由于就是保护动作速度很快,动作值还应与“断路器三相触头不同时闭合”、“非全相运行伴随振荡”等现象产生的零序电流配合,以保证选择性。按非全相且振荡

条件整定定值可能过高,灵敏度将不满足要求。

措施:通常设置两个速断保护,灵敏Ⅰ段按条件①与②整定;不灵敏Ⅰ段按条件③整定。在出现非全相运行时闭锁灵敏Ⅰ段。

2、限时零序电流速断保护

基本原理与相间短路时阶段式电流保护相同,不再赘述。当灵敏度不满足要求时:可采用与相邻线路的零序Ⅱ段配合,其动作电流、动作时间均要配合。

3、零序过电流保护

动作电流整定条件:

①躲过下级线路相间短路时最大不平衡电流

②零序Ⅲ段保护之间在灵敏度上要逐级配合