2 电网继电保护整定计算_故障分析基础.ppt
电网继电保护整定计算
电网继电保护整定计算
一、什么是继电保护
继电保护（Protection）是指利用电力系统中的保护装置，通过有效的自动断电，对发生变压器、发电机等设备短路故障或过流故障时，能够及时并有效地防护电力系统的稳定运行，并保护系统设备和人员的安全。
1、相电压保护的整定
相电压保护是指当线路相电压达到一定值时，发出报警信息提示电网状态异常，从而断开线路，以抑制台风、必然气候等突发现象或者重大故障对电网的影响。
相电压保护的整定计算，要确定过电压报警临界值，以及过电压后的电压调降要求或电压恢复要求，根据电网负荷分布情况，以及电网容量大小，可以计算出临界电压值，以及达到该电压时需要调降的幅度。
2、故障电流保护的整定
故障电流保护指当系统中的电流异常超出一定的值后，保护装置可以自动断开系统，以防止系统中发生较大范围的故障，其灵敏度要求很高，即要能够尽快发现系统的异常，又不能误发系统正常状态的信号。
根据电网负荷大小，以及要求的反应时间，可以确定故障电流的临界值。
3、过载保护的整定
过载保护是指当系统中段线路的电流超过一定的值时。
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将计算过程和结果整理成报告，以供保护整定计算培训使用。
保护整定计算流程详解
确定保护方案
校核保护性能
编写计算报告
计算保护定值
1
保护整定计算中的注意事项
2
3
在计算保护定值时，需要考虑系统的稳定性，避免保护设备误动或拒动。
考虑系统的稳定性
不同的保护设备对定值的适应性不同，需要针对具体的设备进行计算和校核。
保护整定计算的意义
保护整定计算是电力系统安全运行的关键环节之一，通过对电力系统的运行状态进行监测和分析，可以及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的措施进行预防和应对，保障电力系统的稳定和安全运行。
保护整定计算的作用
保护整定计算的作用主要包括防止短路、过负荷、欠电压等异常运行情况对电力系统的影响，保障电力系统的安全稳定运行。同时，保护整定计算还可以优化电力系统的运行方式，提高电力系统的经济性和可靠性。
xx年xx月xx日
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目录
保护整定计算基础知识保护整定计算流程保护整定计算案例分析保护整定计算常见问题及解决方案未来保护整定计算发展趋势
保护整定计算基础知识
01
保护整定计算是指通过对电力系统的运行状态进行监测、分析和计算，采取相应的措施来保护电力系统的稳定和安全运行。
保护整定计算的重要性
保护整定计算流程
02
收集电力系统数据
收集并整理电力系统的相关数据，包括电力线路的参数、电力设备的规格和运行状态等。
根据电力系统特点和保护需求，确定相应的保护方案。
根据保护方案，通过计算得出保护设备的定值，包括动作电流、动作时间等。
对计算得出的保护定值进行校核，确保保护设备在发生故障时能够正确动作。
电网继电保护整定计算
整定计算运行方式
• 对继电保护整定计算影响较大的另一个因素是变 压器的中性点接地方式，因此实际电网运行时主 变中性点接地方式的安排应尽量保持变电所零序 阻抗基本不变。一般除自耦变压器中性点必须直 接接地外，220kV变电站母线应尽量维持一台主变 中性点直接接地，若母线分列则每段母线上各安 排一个接地点。对110kV无地区电源单回线供电的 终端变压器中性点不宜直接接地运行。
变压器的零序等值电路与变压器绕组接线方式、中性 点接地与否、铁芯结构有关。只有在中性点接地的星 形绕组接线侧施加零序电压，零序电流才可能流通， 因此才有相应的零序等值电路。而零序励磁阻抗与铁 芯结构有直接关系，当变压器为三个单相变压器组成 或外铁型三相变压器铁芯结构、三相五柱式铁芯结构 时，零序励磁阻抗很大，在短路故障分析中可认为趋 近于∞；当变压器为三相三柱式内铁型结构时，零序 励磁阻抗较小，不能视为无穷大 。
三相三柱内铁型三绕组变压器零序参数一般由试验确定，共进行 四次测量
高压侧（YN）三相短接加零序电压，中压侧（yn）开路（低压 侧∆绕组封闭，对外永远开路），测得
A X 0T 1 X 0T 3
然后高压侧三相短接加零序电压，中压侧三相对中性点短路， 测得：
B X 0T 1 X 0T 3 // X 0T 2
U T 2*( B )
U T 3*( B )
S 1 U k (1 2) % U k ( 23) % U k (13) % B 2 SN
S 1 U k ( 23) % U k (13) % U k (1 2 ) % B 2 SN
变压器的负序等值电路与正序等值电路完全相同
整定计算基本要求
电力系统故障分析的基本知识培训课件
其中， Iωm= Um ∕Z ;Im= Um ∕ ( Z+Z′)
三、短路冲击电流及短路功率的计算
1、短路冲击电流：
•短路电流可能出现的最大瞬时值称为短路冲击电流。
那，在什么情况下短路电流会出现最大瞬时值呢？
i
短路电流
周期分量 强制分量
短路
冲击电流
短路电流
非周期分量
+Iωm
短路
全电流
0
t
短路前空载 -Iωm
i =0
由图可知：
如短路t=0时刻短路电流强制周期分量为负的幅值-Iωm
时，且 当t = 0.01s时（短路后半个周期），电流瞬时
值最大！ 如 =900，则因电压相位超前电流900，
正是电压过零时刻。
短路冲击电流：
0.01
0.01
iimp Im Ime Ta (1 e Ta )Im
KimpIm Kimp 2 I源自对称故障不对称 故障
造成短路的原因： 天灾 人祸
短路的危害：
短路电流远大于正常电流——>热效应引起导体 和绝缘损坏；电动力效应使导体变形或损坏。 短路引起电压降低，是为残压。——>影响用电 设备正常工作。 不对称短路引起不平衡电流，产生不平磁通 ——>通信干扰。 破坏系统稳定性。
短路计算的目的：
其中： Kimp称为冲击系数。
冲击系数与Ta有关，也就是与定子短路回路中电抗与电
阻的相对大小有关。
1、对于无限大容量电源，近似取值为1.8； 2、对于有限大容量电源，其取值（1.8 ~1.9）：
1.9 ——> 短路发生在发电机机端。
Kimp=
1.85 ——> 短路发生在高压母线。 1.8 ——> 短路发生在其余较远处。
继电保护及整定计算方法
继电保护及整定计算方法一、继电保护概述继电保护是电力系统中的一项重要技术措施，其作用是在电力系统中发生故障时及时地对故障进行定位和隔离，保护电力设备和电力系统的安全运行。
继电保护系统主要由继电保护装置和继电保护装置所需的互感器、信号隔离装置等组成。
在电力系统中，各类继电保护装置通过识别故障信号，判定故障类型，并作出相应的动作，在最短的时间内隔离故障，最大限度地减少故障的影响范围，保护设备和系统安全运行。
继电保护主要包括过电流保护、距离保护、差动保护、自动重合闸保护等。
二、整定计算方法1. 过电流保护整定计算方法过电流保护是电力系统中应用最广泛的一种继电保护装置，其主要作用是对电力系统中的短路故障进行保护。
过电流保护的整定计算主要包括确定过电流保护装置的动作电流、时间和灵敏度等参数。
过电流保护的整定计算方法通常包括以下几个步骤：1）根据电力系统的额定参数和线路特性确定过电流保护的额定电流；2）通过对电力系统进行故障分析，确定故障点的距离和类型，从而确定过电流保护的最大故障电流和动作时间；3）根据过电流保护的灵敏度要求和误动作率，确定过电流保护的整定参数，如动作电流和动作时间等。
1）根据输电线路长度和复杂程度，确定距离保护的距离特性参数，如灵敏度和盲区值等；2）通过对输电线路的电位特性分析，确定距离保护的动作时间参数，如前段/后段时间延迟等；1）通过对设备的电气连接和绕组特性进行分析，确定差动保护的灵敏度参数；2）根据设备的额定电流和内部阻抗特性，确定差动保护的动作时间参数；1）通过对电力系统的负荷特性和供电要求进行分析，确定自动重合闸的动作时间参数；2）根据自动重合闸的作用范围和系统可靠性要求，确定自动重合闸的灵敏度参数；三、总结继电保护是电力系统中非常重要的一项技术措施，其作用是在电力系统中发生故障时及时地对故障进行定位和隔离，保护电力设备和电力系统的安全运行。
继电保护的整定计算方法是继电保护装置参数设置的基础，通过合理的整定计算能够提高继电保护的动作性能和可靠性，保障电力系统的安全运行。
继电保护整定计算基础知识及实际应用
目录
1 继电保护整定的基本概念 2 继电保护整定的故障计算 3 继电保护整定的基本原则 4 继电保护整定的一般规定 5 继电保护整定的整定原则 6 继电保护整定的关键技术
目录
1 继电保护整定的基本概念
1 继电保护整定的基本概念
1.1 整定计算的目的
整定计算是针对具体的电力系统，通过网络计算 工具进行分析计算、确定配置的各种保护系统的保护 方式、得到保护装置的定值以满足系统的运行要求。
1 继电保护整定的基本概念
1.4 保护“四性”
l 可靠性
可靠性是指保护该动作时应动作，不该动作时不动作，即不误 动、不拒动。为保证可靠性，在装置选择上应选用硬件和软件可 靠的装置，在保护配置上，220kV及以上电压等级电网的线路保 护一般采用近后备保护方式，110kV及以下电压等级电网一般采 用远后备保护方式。
l 整定范围定值配合
整定设备的M段分别与N个配合设备配合，由范围小逐级范围大 直至满足灵敏度，得到N个整定范围定值。它们都满足灵敏度， 不一定都满足选择性，如：第I个配合设备配合的范围最大，第 J个配合设备配合的范围最小，显然，取范围最大的作为整定值， 必然，与范围最小配合设备配合时失配。因此，最终的整定范 围定值=MIN{得到的N个整定范围定值}
1 继电保护整定的基本概念
1.5 逐级配合
• 完全配合：定值和时间均有配合
t
I A
t
II A
t
I B
t
t
II B
A
B
• 不完全配合：定值不配合，时间有配合
t
II A
t
II B
t
I A
t
I B
110kV电网故障分析和继电保护整定计算分析
158电力技术1 故障分析 电力系统故障研究（计算机计算方法）经历了连续性发展的流程。
学术界讨论且总结出电网故障计算的若干最为基础的方法。
其理论前提为对称分量法，将故障点当做切入点，把故障点非对称化的三相电压与电流分解成正、负与零相序等分量，进而把故障点非对称化的三相电路的演算转变成对称性的三个相序等值电路的相关计算。
它的核心在于把命名为端子方程故障点的相序电压与电流的函数式当做互联网方程的三序互联网方程联立加以求解。
同时，学术界在对复故障进行计算的过程中，提出了诸如“故障修正导纳矩阵”的定义，也就是把故障环境中造成的互联网结构加以更改，且借助于一矩阵加以表示。
至于故障情况存在着区别时，只须更改其中的若干元素之后，再通过程序加以统一化的处理，然而在处理断线状况时，修正导纳矩阵并不容易。
因此，出于使得求解过程与计算机的特征本身更加地吻合的目的，学者们通过坚持不懈的研究之后，提出了不少与计算机条件相吻合的故障计算的方法。
比如，有些方法被视为计算机故障分析法的阶段性突，它的核心理念为“任一故障均可被视为一类互联网结构的更改”。
2 继电保护整定 国外有关整定计算方法的研究起步较早，于60年代初期，就已经有学者开始了该领域的研究。
其中，具有代表性的是根据复杂化环网内方向电流与距离维持的最优配合问题的互联网图论计算方法，此计算方法的重心在于如何界定被视作配合计算的起点，同时具备数量最少的基数的保护式集合，也就是最小断开点集(Minimum Break Point Set，MBPS)，进而界定保护整定的相应秩序。
1967年，学者Knable 第一次提出了基于互联网图论、探求断开点的相关理论。
2年之后，该学者又率先将保护整定演算和有关顺序的矢量即RSV(Relative SequenceVector)加以相连，他所采纳的是试探法来界定RSV，且针对性地提出RSV序列内的起始点保护即属于断开点。
据此，它提出了界定环网内保护相对秩序的相应方法，率先把互联网图论与保护配合的关联性加以相连，针对互联网内所存在着的接线问题而提出了虚拟节点的定义，同时提出了主保护/后备保护(Primary-Back-up，P/ B)的定义及其计算方法，从而替线路保护的整定计算方法打下了扎实的基础。
继电保护及整定计算方法
继电保护及整定计算方法继电保护是电力系统中用来监测和保护设备（如发电机、变压器、传输线路等）免受故障和损坏的装置。
继电保护的准确性和可靠性对于电力系统的安全运行至关重要。
整定计算方法是用来确定继电保护装置所需的参数和设置的方法。
继电保护通常包括两个主要部分：拐角特性和距离特性。
拐角特性是用来检测电流、电压等信号的变化，并触发相应的保护操作。
距离特性是用来检测故障发生的位置，并给出相应的保护信号。
两者不同的特性使得继电保护在不同的应用场景中具有不同的功能和作用。
整定计算方法主要用于确定继电保护装置的参数和设置的数值，以保证继电保护装置能够准确地检测和保护设备。
整定计算方法通常基于设备的额定参数和故障分析结果，同时考虑到系统的可靠性和稳定性。
整定计算方法中常用的参数包括：动作时间、动作电流和零序电流设置等。
动作时间是指保护装置从接收到故障信号到进行动作的时间，在整定计算中需要考虑故障电流和设备的响应时间。
动作电流是指保护装置响应故障的最低电流值，该数值需要根据设备的额定参数和故障电流的预测来确定。
零序电流设置是指保护装置对于零序故障电流的检测和响应，该数值需要根据系统的对称性和不平衡程度进行设置。
整定计算方法的步骤主要包括以下几个方面：收集系统的参数和数据，包括系统的线路参数、设备的额定参数和故障数据等。
进行故障分析和风险评估，确定系统中可能产生故障的位置和类型，并评估其对系统安全性的影响。
然后，根据故障分析结果，进行整定参数的计算和选择，以保证保护装置能够准确地检测和保护设备。
进行参数的设置和调试，测试保护装置的性能和可靠性。
继电保护及整定计算方法的研究和应用对于电力系统的安全运行具有重要意义。
通过合理的整定和配置，可以及时发现和处理电力系统中的故障和问题，降低事故和损失的风险，提高系统的可靠性和稳定性。
继电保护及整定计算方法的研究和应用，对于电力系统的设计、运行和维护具有重要的指导意义。
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各元件序阻抗及等值网络
双绕组变压器零序阻抗（Yn/y）。
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各元件序阻抗及等值网络 三个单相绕组构成的三绕组变压器零序（Yn/yn/d） XT1,2,3是各绕组的自感抗和互感抗的组合电抗，即
等值漏Hale Waihona Puke ，而不是各绕组的实际漏抗，6
10 35 110 220 330 500
Uav （kV）
0.40
3.15
6.3
10.5 37
115 230 345 525
Ib（kA）
9.165 5.499 1.560 0.502 0.251
Zb（欧）
0.397 1.103 13.69 132 529
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标幺值
三相系统中标么值计算特点 1： • 有功功率P、无功功率Q的基准值是SB，而
• 铁芯结构：零序磁通磁路磁阻很小时，零序 励磁阻抗有很大的数值；当零序磁通磁路磁 阻较大时，零序励磁阻抗数值相对较小。由 于反应在零序等值电路中，因此零序等值电 路与铁芯结构有关。
• 当三相变压器为三个单相变压器组成、外铁 型三相变压器铁芯结构或三相五柱式铁芯结 构时，在短路故障分析中可认为零序励磁阻 抗无穷大；当三相变压器为三柱式内铁型结 构时，不能视为无穷大。
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各元件序阻抗及等值网络
发电机各序阻抗。 （一）正序等值电路 ：等值电势可用次暂态电
势、阻抗可用次暂态电抗 （二）负序等值电路：等值电路为发电机的负
序电抗 （三）零序等值电路：发电机中性点不接地，
故零序电流不能流入发电机定子绕组，在零 序网络中发电机处开路状态。
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• 标么值电气量经过变压器后不变化,但求有名 值时，应将求得的标么值电气量乘以该电压 级相应基准值。
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对称分量法及其应用
正序分量 负序分量 零序分量
合成
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对称分量法及应用
每组对称分量间的关系（以A相为基准）：
Fb (1) Fc (1)
e F j 2400 a (1)
a 2 Fa(1)
e F j1200 a (1)
aFa (1)
Fb ( 2 )
e F j1200 a(2)
aFa ( 2 )
Fc ( 2 )
e F j 2400 a(2)
a
2
Fa
(
2)
Fb(0) Fc(0) Fa(0)
a e j1200 1 j 3 22
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各元件序阻抗及等值网络
• 平行双回线路内部接地一侧三跳时的零序等 值电路
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各元件序阻抗及等值网络
• 平行双回线路一回停电检修时的零序等值电路 • 零序阻抗减小了 ，接地故障时会使通过的零序
电流增大，为保证继电保护的选择性，在进行 接地保护整定计算时应考虑这种运行方式
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各元件序阻抗及等值网络 异步电动机负序阻抗：
• 异步电动机的输入正序阻抗与转差率s密切相关， 即与机械负载大小有关
• 电动机的负序阻抗近似等于起动阻抗 。
• 较小的负序电压就可产生较大的负序电流，可达
1.4。
2
U2 2
U2 st
st
U2 U
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不是PB、QB • 三相功率（包括视在功率）标么值等于单相
功率标么值 • 线电压标么值和相电压标么值也相等
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标幺值
三相系统中标么值计算特点 2：
• 在有名制中 S3 3U P3 3Ucos 标幺值中：S3* U ** 3* U** cos
• 标么值计算中: *() U *() / *()
S 3U U 3I Z
SB:选取100MVA或1000MVA）
UB:在故障分析中，通常选取的是该电压级的 平均额定电压Uav
S 3U
U U 2 3 S
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标幺值
各电压等级平均额定电压及对应基准值
UN（kV）0.38 3
E a Ia1 (Z G1 Z L1 ) Va1
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负序网
对称分量法及其应用
0 Ia2 (ZG2 Z12 ) Va2
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零序网
对称分量法及其应用
0 Ia0 (ZG0 Z L0 3Z n ) Va0
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对称分量法及其应用
• 三相量用三序量表示
Fa Fb
Fa1 Fb1
Fa2 Fb2
Fa0 Fb0
a 2 Fa1
aFa2
Fa0
Fc
Fc1
Fc2
Fc0
aFa1
a 2 Fa2
Fa0
• 三序量用三相量表示
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各元件序阻抗及等值网络
异步电动机正序阻抗： • 启动时，S=1,等值阻抗数值较小，故起动电流较大，
通常可达5~8倍额定电流。 • 电动机机端外部三相短路故障时，在1~2个周波时
间内，因转子电流尚未衰减完，所以电动机变成临 时电源向外供出短路电流（也称反馈电流），供出 的三相短路电流可达4.5倍额定电流。 • 外部短路故障切除，处于制动状态的电动机因电压 突然恢复而自起动，自起动电流当然大于额定电流， 但一般不会超过5倍额定电流。
对称分量法及其应用
E a Ia1 (Z G1 Z L1 ) Va1
0 Ia2 (ZG2 Z12 ) Va2
0 Ia0 (ZG0 Z L0 3Z n ) Va0
E 0
Ia
Ia1Z1 2 Z 2
Va1 Va2
式、中性点接地与否及铁芯结构有关。 • 三角形绕组接线、中性点不接地的星形绕组
接线，在该侧施加零序电压时零序电流不能 流通，相当于开路； • 只有中性点接地的星形绕组接线，该侧施加 零序电压，零序电流才可能流通，因此才有 相应的零序等值电路。
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各元件序阻抗及等值网络
变压器零序阻抗。
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各元件序阻抗及等值网络
双绕组变压器零序阻抗（Yn/∆）。
• 三角形绕组侧的零序电流仅在三角形绕组内
流通，形成环流不流出三角形绕组，三角形
•
绕组外的零序电流为零。 三角形绕组内的零序环流为 02
3 0 j3T 2
0 jT 2
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各元件序阻抗及等值网络
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各元件序阻抗及等值网络
• 平行双回线路两侧分列运行时的零序等值电路
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各元件序阻抗及等值网络
双回线路一侧分列运行的零序等值电路
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各元件序阻抗及等值网络
电缆线路的序阻抗：精确计算困难，一般采用实测值。 电缆芯线间距离较小，所以电缆线路的正序（负序） 电抗比架空线路的要小得多。
各元件序阻抗及等值网络
变压器正序阻抗。
•
双绕组：
T *( )
U
k
%
S S
• 三绕组：一般知道两两之间的短路电压，求 出各侧等值短路电压后计算，如果各侧容量 不同，注意容量归算。
• 中性点阻抗不计入正序网络 变压器负序阻抗：
同正序阻抗
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各元件序阻抗及等值网络
变压器零序阻抗。 • 变压器的零序等值电路与变压器绕组接线方
无单位：
标么值
有名值任意单位 基准值 与有名值同单位
在短路故障分析中，常用到的电气物理量有U、 I、Z、S，其基准值分别为UB、IB、ZB、
SB
U
U UB
; I
I IB
; Z
Z ZB
; S
S SB
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标幺值
基准值选择：
在三相系统中，UB、IB、ZB、SB有如下关系
FFaa12 Fa0
1 3
1 1 1
a a2 1
a2 a
Fa Fb
1
Fc
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对称分量法及其应用
应 用 叠 加 原 理 进 行 分 解
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正序网
对称分量法及其应用
各元件序阻抗及等值网络
输电线路正序阻抗： L*
1L
S
U
2 B
• 在平行双回线路中，互不影响另一回线路的正
序阻抗
• 输电线路负序阻抗：同正序阻抗
当输电线路的值不能正确提供时，可取下列数 值：
6~220KV架空线路 35KV三芯电缆 6~10KV三芯电缆
0.4 km 0.12 km 0.08 km
0 Ia0 Z 0 Va0
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对称分量法及其应用
几点说明： （1）序网络与短路故障点的相别、类型无关，
与短路故障点的位置、系统运行方式有关。 （2）正序网络、负序网络、零序网络各自独立，