整定计算的基本原则(讲义)分解

第1章整定计算的基本原则1.1 概述继电保护要达到消灭事故，保证电力系统安全稳定运行的目的，需要做多方面的工作。

其中包括设计、安装、整定、调试，以及运行维护等一系列环节；整定计算是其中的一部分工作，而且是极重要的一部分工作。

整定计算是对具体的电力系统，进行分析计算，整定，以确定保护配置方式，保证选型，整定值和运行使用的要求。

它的重要性在于：①在设计保护时，必须经过整定计算的检验来确定保护方式及选定。

②在电力系统运行中，整定计算要确定各种保护的定值和使用方式，并及时协调保护与电力系统运行方式的配合，以达到正确发挥保护作用的目的。

③无论是设计还是运行，保护方式都与一次系统接线和运行方式有密切关系。

在多数情况下是涉及全局性的问题，要综合平衡，做出决断。

1．电力系统运行整定计算的基本任务①编制系统保护整定方案，包括给出保护的定值与使用方式，对不满足系统要求的（如灵敏性，速动性等）保护方式，提出改进方案；②根据整定方案，编制系统保护运行规程；处理日常的保护问题；③进行系统保护的动作统计与分析，做出专题分析报告；④协调继电保护定值分级管理；⑤参加系统发展保护设计的审核；⑥对短路计算有关系统参数的管理。

2．电力系统运行整定计算的特点和要求：①整定计算要决定保护的配置与使用，它直接关系到保证系统安全和对重要用户连续供电的问题，同时又和电网的经济指标，运行调度，调试维护等多方面工作有密切关系，因此要求有全面的观点。

②对于继电保护的技术要求，选择性、速动性、灵敏性、可靠性，要全面考虑，在某些情况下，“四性”的要求会有矛盾，不能兼顾，应有所侧重；如片面强调某一项要求时，都会使保护复杂化，影响经济指标及不利于运行维护等弊病。

③整定保护定值时，要注意相邻上下级各保护间的配合关系，不但在正常方式下考虑，而且方式改变时也要考虑，特别是采取临时性的改变措施更要慎重，要安全可靠。

④系统保护的运行管理，有连续性的特点。

每一个保护定值和使用方式，都是针对某种运行要求而决定的。

处理问题有针对性和时间性，要考虑到原有情况作为处理的基础。

1.2 对继电保护的基本要求1.选择性电力系统中某一部分发生故障时，继电保护的作用只断开有故障的部分，保留没有故障的部分继续运行，这就是选择性。

选择性说明如图1-1所示。

误动作的原因可分：设计错误，安装错误，整定错误，装置质量不良，开关拒动、运行维护过失等。

实现选择性必须满足两个条件：一是相邻的上下级保护在时限上有配合；二是相邻的上下极保护在保护范围上有配合。

综合来说，就是从故障点向电源方面的各级保护，其灵敏度逐级降低，其动作时限逐级增长。

图1-2，图1-3，图1-4分别示出定时限反时限特性的保护配合情况。

图1-2 阶梯特性的配合图图1-3 定时限，反时限配合图图1-4 反时限特性配合图2. 灵敏性在保护装置的保护范围内发生故障，保护反映的灵敏程度叫灵敏性。

保护范围末端短路时,灵敏系数等于1。

检验灵敏度，应用可能出现的最小运行方式，要求灵敏度系数不能低于规定值，对各种保护灵敏系数的规定，如表1-1。

检验灵敏度用的最小短路类型及电流，如表1-2。

灵敏系数计算如下式：对电流保护op K sen I I k m ax =(1-1)对低电压保护 min .res opsen U U k = (1-2)对距离保护min Z Z k opsen (1-3)灵敏度愈高愈好，衡量保护一般以最小灵敏度为下限表示。

检验灵敏度应注意的几个问题：①计算短路电流较小的短路类型。

②选择可能出现的最小运行方式，重点在于被检验保护反映灵敏度最小的那种方式。

③保护动作时限长的，短路电流要考虑衰减。

④经Y/△结线变压器的不对称短路，相电流，电压的分布发生改变，对不同接线不同相别（A 、B 两相或B,C 两相或C,A 两相）的保护装置反映灵敏度则不同。

⑤负荷电流对保护的灵敏度有影响。

⑥两侧把电流及环状网路中的相继动作（即线路两侧保护不同时动作跳闸的过程）能使灵敏度提高或降低。

⑦对瞬时性故障，当大系统断开后，因短路点电流突然降的很小，可能会使故障自然消失。

例如110kV 系统中，根据经验，短路电流降至约300~500A 为时，故障可能会自动消失。

⑧在一套保护中有几个元件时，其各元件灵敏度要求是不同的。

但表示该套保护灵敏度的则是其中灵敏度最低的代表该套保护的灵敏度。

表1-1 各种保护的最小灵敏系数表注：1、对各种类型保护中，接于全电流和全电压的方向元件，其灵敏系数不做规定。

2、线路一侧断开后，其它各侧保护可按相继动作检验系数。

3、远后备指用相邻元件的保护作后备，近后备指装于就地的专用后备保护不同接线不同相数的保护检验灵敏系数用的最小短路类型及电流表1-2 检验灵敏度用的最小短路类型及电流3．速动性短路故障引起电流的增大，电压的降低，保护装置快速地断开故障，有利于减轻设备的损坏程度，为负荷创造尽快恢复的条件，提高发电机并列运行的稳定性。

为了提高速动性，一方面是尽量采用回路简单的保护，在必要的地方采用复杂的快速保护；另一方面也要正确地采用先无选择性和后用重合闸补救相结合的措施，或备用电源自投的方式。

4．可靠性可靠性即为 “该动的就动，不该动的就不动”。

为了保证保护的可靠性，应注意以下几点：（1）保护装置的逻辑环节要尽可能少；（2）装置回路接线要简单，辐助原件要少，串联接点要少；（3）运行中的操作变动要少，改变定值要少；（4）原理设计合理（5）安装质量符合要求；（6）调试正确，加强定期检验；（7）对误动后果严重的保护装置，应加装闭锁，对重要环节加装监视信号；（8）加强运行维护，保护运行要求明确。

可靠性用正确动作律来衡量。

正确动作是一个综合性技术指标，它反映了继电保护全面工作的结果。

总动作次数正确动作次数正确动作率＝ 评价继电保护装置的正确动作与错误动作，必须符合两个条件。

第一，电力系统必须有故障，这是保护装置正确动作的基础，这是必要条件。

第二，保护装置的动作符合于预定的要求，这是充分条件。

两个条件缺一不可。

1.2.5 “四性”的综全统一严格的选择性，需要的速动性，足够的灵敏性，必须的可靠性。

1.3 时限级差的选择时限级差包括了被整定保护时间元件的负误差（缩短时限），与之配合保护时间元件的正误差（延长时限），开关跳闸时间，以及考虑其他误差所加的裕度时间，按照图1-5的特性分析，可得出时限级差的计算公式。

(1-5)(1-6)应当注意（1-6 ）式是两个带延时元件的保护所需的时限级差。

而对于元件配合整定的保护二段时间，则应按下式计算：(1-7)式中：—分别为保护和保护的动作时间—保护时间继电的负误差（1）时间元件的误差随动作时限延长而增大，故保护整定时限长当的应取较大级差。

（2）当保护动作时限与配合的保护方式有关时，应注意其配合级差。

（3）保护的动作时间，是指整套保护的动作时间，即从保护开始动作到保护出口发出跳闸脉冲的全部时间（包括时间元件的时间），如果把保护的动作时间整定为时间元件的时间，则当保护构成回路不同时，可能会使保护动作时间延长而使时限级差缩小，造成上邻上级保护越级动作。

1.4 可靠系数为了避免由于计算误差，测量误差，以及调试等误差，使各种保护之间的保护范围不配合，而引起保护误动作，保护的动作值与实际短路电流或与配合的动作值之间应有一定裕度以取得选择性，用可靠系数表示。

对于图1-2表示的各上下级保护整定配合公式为电流保护)2()1(oprel op I K I = (1-8) 电压保护rel opop K U U )2()1(= (1-9)op I )1(，)2(op I ――上、下级电流保护动作电流op U )1(，)2(op U ――上、下级电压保护动作电压可靠系数的选用，要考虑整定计算条件的不同和保护类型、方式不同而有所区别。

选用时应注意以下问题：（1）由短路电流绝对值决定定值的无时限保护，应选取较大可靠系数；而相互配合的延时保护，选取较小的可靠系数。

（2）由于变压器有可变分接头参数变化大，当按变压器后短路整定时应大于按线路末端整定的可靠系数。

（3）不同保护方式之间的配合，应取较大的可靠系数。

（4）当短路电流中有互感影响时，应选取较大可靠系数。

（5）当计算条件考虑因素较多时应取较大可靠系数，如考虑了分支系数等。

具体如表1-3所列：表1-3 常用各种保护整定用可靠系数表注：可系数的上下限使用，当计算条件较准确时用下限（小值），否则用上限（大值）1.5 返回系数按正常运行电流（或电压）整定的保护定值，由于定值比较接近正常运行值，在故障断开后，电流电压恢复正常的过程中保护不能可靠返回会发生误动。

为避免此种情况，应计算及返回系数。

对于按短路参量（电流、电压）或按自启动条件整定的保护，可不考虑返回系数。

考虑返回系数后的整定公式为：N rerel op I K K I = (1-10) re K ――返回系数，对电流保护取0.85，对低电压保护取1.2，对距离保护取1.15～1.2。

对于电流闭锁电压保护方式中，电压元件动作值考虑电流元件返回系数的问题：在较小容量的电源中，当故障发生在保护范围末端稍外处，本不该动，但是由于电源小，可能使保护感受残压稍低，然后再由发电机调压器动作使之上升，若此时电流元件能动，应靠电压起到闭锁作用。

然而因上述原因，当电流降到电流元件的动作值又大于返回值时，那么电压如尚未返回，就会造成无选择性。

为此，应使动作电压降低。

在较大容量系统中或短路点较远时，短路过程中保护处的残压没有显著变化，故不必考虑。

1.6 分支系数1．助增电源当相邻上下级保护之间有电源时，它将对上一级保护的范围产生伸长或缩短的影响。

图1-5示出了具有电源分支线网络，当在线路NP 上K 点发生短路故障时，对于装在MN 线路M 侧的距离保护安装处母线上电压为kk MN MN M L Z I Z I U 1 += 测量阻抗为k MNk MN MN M m L Z I I Z I U Z 1 +==k b MN L Z K Z 1 += （1-11）图1-5 助增网络可见，由于助增电源的影响，使M 侧阻抗继电器测量阻抗增大，保护区缩短。

分支系数可表示为sNsN MN sM b Z Z Z Z K ++= （1-12） 式中 sM Z ——M 侧母线电源等值阻抗；sN Z ——N 侧母线电源等值阻抗；MN Z ——MN 线路阻抗。

2．汲出分支线如图1-6所示汲出分支线的网络，当在K 点发生短路故障时，对于装在MN 线路上M 侧母线上的电压为k k MN MN M L Z I Z I U 11 +=测量阻抗为k MNk MN MN M m L Z I I Z I U Z 11 +== k b MN L Z K Z 1 += （1-13） 式中 b K ——分支系数（汲出系数），一般情况下取实数MNk b I I K 1=≤1。