20距离保护的整定计算实例
保护整定计算需注意的问题及案例分析
一、整定计算工作的基本概念及案例分析1、在进行继电保护定值计算中为什么要进行逐级配合，怎么样才算达到了逐级配合。
在进行继电保护定值计算要进行逐级配合主要就是满足保护的选择性要求，也就是说，计算的定值一定要满足在系统发生故障时有选择地切除故障，确保保护范围内故障可靠动作，保护范围外故障可靠不动作。
这就要求在计算保护定值时，一定要做到保护动作值（保护范围）与保护动作时间同时满足逐级配合才能保证选择性要求。
这一点对发电厂搞整定计算的人来说，一定要注意发变组和发电厂变压器的后备保护与电网保护定值的配合。
2006年韩城一厂#3变发生接地故障，韩城二厂#1、2号主变高压侧零序过流保护误动作就是一个典型事例。
系统上这样的事例也有。
110KV线路Ⅱ（未装设快速保护）末端发生接地故障，线路Ⅰ开关A的零序保护Ⅱ段动作跳闸。
2、在进行继电保护定值计算中为什么要进行灵敏度计算。
在进行继电保护定值计算中计算灵敏度，实际上就是计算保护范围，就是说在规定的保护范围发生故障后该保护要可靠启动，也就是通常所说的保护“四性”中的灵敏性。
要做到满足保护灵敏性，在整定计算中首先要搞清要计算的元件定值的保护功能是什么，例如在计算启动元件时一定要搞清是快速保护的启动元件，还是后备保护的启动元件，还是整个装置的启动元件，它们的保护范围在哪里，什么地方发生故障它们才能启动。
在计算保护动作值时，一定要搞清保护的对象，该保护保护范围是保护一个设备的一部分还是全部，对于后备保护来说还要搞清该保护保护范围是近后备还是远后备等等。
在搞清每一个要计算的保护元件的范围之后，认真按保护整定计算规程要求的各种灵敏度的具体数值进行计算。
在整定计算中，一定要注意按规程的要求校核保护灵敏度，也就是校核保护范围，当计算出的定值满足规程要求的灵敏度时，在保护范围内发生故障该时保护一定能够启动；当计算出的定值不满足规程要求的灵敏度时，在保护范围内发生故障时该保护有可能不能启动，保护装置就会拒动，造成的后果轻则扩大停电范围，严重的会造成设备烧毁甚至电网瓦解。
距离保护的基本原理及应用举例
主要元件为距离继电器，可根据其端子上所加的电压和电 流测知保护安装处至故障点间的阻抗值。距离保护保护范 围通常用整定阻抗 的大小来实现。 Z set
故障时，首先判断故障的方向 ：
若故障位于保护区的正方向上，则设法测出故障点到保护 安装处的距离Lk，并将Lk与Lset相比较，若Lk小于Lset， 说明故障发生在保护范围之内，这时保护应立即动作，跳开 对应的断路器；若Lk大于Lset，说明故障发生在保护范围之 外，保护不应动作，对应的断路器不会跳开。
方向阻抗继电器特性圆
jX
Z set
1 Z set 2
Z m 1 Z set 2
o
R
1 1 Z m Z set Z set 2 2
全阻抗继电器
特性：全阻抗继电器的动作特性是以保护安
装点为圆心、以整定阻抗Zset为半径所作的一 个圆。圆内为动作区，圆外为非动作区，圆 周是动作边界。 特点： 动作无方向性； 动作阻抗与整定阻抗相等。
的测量阻抗减小，保护范围延长， 可能造成保护无选择动作。 解决：在整定计算中解决，计算 动作电流时引入最小分支系数。
灵敏度校验：
K sen
Z 1.25 Z 12
II ( x) 2
II set
动作时间：t t
t
3、距离III段
整定原则：躲过本线路最小负荷阻抗
III set
5、整定计算举例
【例 3-1】 在图所示110kV网络中,各线路均装有距离保护，已知Z sA.max=20Ω、 Z sA.min=15Ω、Z sB.max=25Ω、Z sB.min=20Ω，线路AB的最大负荷电流 I L.max=600A，功率因数为0.85，各线路每公里阻抗Z 1=0.4Ω/km，线路阻抗角 =70º ，电动机的自起动系数K ast=1.5，保护5三段动作时间=2s，正常时母线最低 工作电压U L,min取等于0.9U N (U N=110kV)。试对其中保护1的相间保护短路Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ段进行整定计算。（各段均采用相间接线的方向阻抗继电器）
继电保护课程设计--距离保护
电力系统继电保护课程设计1 设计原始资料1.1 具体题目如下图所示网络，系统参数为:3115=ϕE kV ,Ω=151G X 、Ω=102G X 、Ω=103G X ，6021==L L km 、403=L km ，50=-C B L km 、30=-D C L km 、30=-E D L km ，线路阻抗/4.0Ωkm ,2.1=ⅠrelK 、15.1K ==ⅢⅡrel rel K ，300max =-C B I A 、200max =-D C I A 、150max =-E C I A ，5.1=ss K ，85.0=re K试对线路L1、L2、L3进行距离保护的设计。
1.2 要完成的内容本文要完成的内容是对线路的距离保护原理和计算原则的简述，并对线路各参数进行分析及对线路L1、L2、L3进行距离保护的具体整定计算并注意有关细节。
距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
2 分析要设计的课题内容2.1 设计规程根据继电保护在电力系统中所担负的任务，一般情况下，对动作于跳闸的继电保护在技术上有四条基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。
这几个之间，紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体电力系统运行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每个电力原件的继电保护。
充分发挥和利用继电保护的科学性、工程技术性，使继电保护为提高电力系统运行的安全性、稳定性和经济性发挥最大效能。
(1)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。
为保证可靠性，宜选用性能满足要求、原理尽可能简单的保护方案。
(2)选择性选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。
为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件（如起动与跳闸元件、闭锁与动作元件），其灵敏系数及动作时间应相互配合。
距离保护整定计算
对于方向阻抗继电器
Z’’’set
Z’’’op.r
Z .min
L
FL fk
当采用方向阻抗继电器作为测量元件时， 整定阻抗为:
Z
III set 1
K
III rel
1 Z L . min . K st .Kre cos(f k -f L)
因此，采用方向阻抗继电器时,保护的
灵敏度比采用全阻抗继电器时可提高:
+
III K b. min Z op.2
)
若相邻元件为变压器，应与变压器相间 短路后备保护配合，其动作阻抗为:
III Z op.1
III K rel (ZAB
+
III K b. min Z op. T
)
Z
III op . T
—— 变压器相间短路后备保护最小保护 范围所对应的阻抗值。
1、网络参数如图示，已知：系统等值阻抗
路阻抗角相同
I rel ——距离保护第1段的可靠系数，取0．8一0.85 rel ——伸入变压器部分第1段的可靠系数，取0.75；
距离保护第I段的动作时间仍为：
t’=0s
2、相间距离保护第Ⅱ段的整定
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,以保护本线路全长。
(1)、与相邻线路第Ⅰ段 配合。
保护区为被保护线路全长的80%~85%。
(2)若被保护线路末端仅有一台变压器，可看成线 路变压器组，按躲变压器各侧母线短路来整定。
动作阻抗为： Z I
op.1
ZT K Z L + K rel
I rel
K K ZL ——被保护线路的正序阻抗； ——线路末端变压器的阻抗，且假定阻抗角与线 ZT
距离保护的整定计算法则
分支系数
取各种情况下的最小值，以保证
距离Ⅱ动作的选择性。
如果分支系数增大，同一点发生故障测量阻抗会增 大，保护范围会缩小，可保证其选择性。
3.4.3 距离保护Ⅱ段的整定计算
（2） 考虑与相邻变压器保护相配合： 假设变压器设有差动保护，可以保护线路全长。
分支系数可能是变化的，保护与谁相配合， 就采用与谁相配合的分支系数。
特性
回顾：方向阻抗继电器
动作特性：
以
为圆心
以 为整定阻抗为半径，圆周过原点（保 护安装地点）作特性圆。
回顾：方向阻抗继电器
以幅值比较方式构成方向阻抗继电器的动 作特性方程：
回顾： 方向阻抗继电器
以相位 比较方 式构成 方向继 电器的 动作特 性方程：
合。 （2）与相邻下一级变压器的电流、电压保护相
配合。 （3）按躲过正常运行时的最小负荷阻抗相配合。
取上述三种整定结果中数值最小者为最终整 定结果
3.4.4 距离保护Ⅲ段的整定计算
（1）与相邻下一级线路的距离Ⅱ段、Ⅲ段相 配合。
首先考虑与相邻下一级线路的距离Ⅱ段相配合
3.4.4 距离保护Ⅲ段的整定计算
采用三段式的阶梯延时特性，距离保护Ⅰ 段为无延时的速动段；Ⅱ段为带固定延时 的速动段，固定延时一般为0.3~0.6s； Ⅲ段延时需与相邻下级线路的Ⅱ段或Ⅲ段 保护配合，在此基础上加上一个延时级差。
回顾：距离保护的构成
启动回路：判断是否发生故障； 测量回路：判断故障是否在本保护区内发生 振荡闭锁：系统发生震荡时保护可靠不动作 电压回路断线闭锁：
反映测量阻抗减小而瞬时动作的欠量保护。 按躲过本线路末端发生短路时的测量阻抗
来确定动作值。
距离Ⅰ段的整定值是线路全长的 80%~85%。
距离保护的基本原理及应用举例
3、两相不接地故障的情况下，存在一个两故障相之间的相-相 故障环 。
4、三相故障的情况下，存在三个相-地故障环和三个相-相故 障环 。
距离保护的正确工作是以故障距离的正确测量为基础的， 所以应以故障环上的电压电流做出的测量作为判断故障范围 的依据，对非故障环上电压电流做出的测量应不予反映。
L)
这里
K r I e II l 0 .8 3 ,K a s t 1 .5 ,K r e 1 .2
set 700
Larcco s(0 .8 5 )3 20
故整定阻抗为
Z s Ie II t1 1 .2 1 0 .5 .8 3 c o s 9 (5 7 .0 2 7 3 2) 5 6
（2）灵敏性校验。 1）当本线路末端短路时
3.1 距离保护的基本原理
3.3.1 距离保护工作原理
❖ 电流保护一般只适用于35kv及以下电压等级的配电网。
❖ 对于110kv及以上电压等级的复杂电网，必须采用性能更加 完善的保护装置，距离保护就是适应这种要求的一种保护原 理。
❖ 距离保护：反应保护安装地点至故障点之间的距离，并根据 距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。
t1I 0 s
3.距离II段整定计算 （1）动作阻抗。按下列两个条件选择 1）与相邻线路保护3的I段配合
Z s I e It K r 'e lZ 1 2 K r ''e lK b .m in Z s I e t3
K
b
为保护3
,m in
I段末端发生短路时对保护1而言的最小
分支系数，如图3-12所示，当保护3I 段末端 K 1 点短
距离保护例题
距离保护整定计算I 在图（1）所示网络中，各线路均装有距离保护，试对其中保护1的相间短路保护ΙΠ 段进行整定计算。
其中E1的电压为115KV ,最大阻抗为25ΙΠΩ最小阻抗为20Ω.E2的最大阻抗为30Ω 最小阻抗为25Ω E3的最大阻抗为20Ω最小阻抗为15。
已知线路a----b 的最大负荷电流Ω=max .D I 350A ,功率因数cos ϕ=0.9,各线路每公里阻抗z1=km Ω4.0 ，阻抗角l ϕ=70,,电动机的自启动系数=1.5,正常时母线最低工作电压取等于0.9,t ,。
,85.0=Ιrel K ,8.0=Πrel K 2.1=ΙΠrel K 15.1=re K ss K min .L U N U s 5.0312=s t 5.1310=解 ：1． 有关各元件阻抗值的计算线路1—2的正序阻抗 )(12304.021121Ω=×==−−L z Z线路3—4，5—6，7—8的正序阻抗为)(24604.0876543Ω=×===−−−Z Z Z 变压器的等值阻抗为)(1.445.311151005.10100%22Ω=×=×=T T K T S U U Z （注意110kv 是额定电压，而母线电压一般为115kv 高额定5kv 。
115kv 是线电压要折算成相电压，而且要注意单位的统一）2． 距离I 段的整定（1）阻抗整定.)(2.101285.02111Ω=×==−Z K Z rel set 2）动作时间。
s t 01=3． 距离II 段的整定(1)整定阻抗：按下列两个条件选择1）与相邻下一级线路3—4（或5—6或7—8）的保护3（或保护5或保护7）的1段配合)(3.min .ΙΠΠ+=set b AB rel set Z K Z K Z 式中，可取而,85.0=Ιrel K ,8.0=Πrel K )(4.202485.0433.Ω=×==−ΙΙZ K Z rel set 分支系数的计算：设B 母线上的电压为U 。
距离保护的整定计算
距离保护的整定计算一、距离保护第一段 1.动作阻抗(１)对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定，即取AB K dzZ k Z '='⋅12．动作时限0≈'t 秒。
二、距离保护第二段1．动作阻抗（1）与下一线路的第一段保护范围配合，并用分支系数考虑助增及外汲电流对测量阻抗的影响，即()BC k fz AB k dzZ K K Z K Z '+''=''⋅1式中fz K 为分支系数min ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ABBCfz II K（2）与相邻变压器的快速保护相配合()B fz AB k dzZ K Z K Z +''=''⋅1取（1）、（2）计算结果中的小者作为1⋅''dzZ 。
2. 动作时限保护第Ⅱ段的动作时限，应比下一线路保护第Ⅰ段的动作时限大一个时限阶段，即12CABA '图3-50 电力系统接线图AZ 'BABZ BCZ Z 'Z ''Z '''00.5tZ 'Z ''Z '''00.5t3AZ 12CABA '图3-50 电力系统接线图AZ 'BABZ BCZ Z 'Z ''Z '''00.5tZ 'Z ''Z '''00.5t3AZt t t t ∆≈∆+'=''213.灵敏度校验5.1≥''=ABdzlm Z Z K如灵敏度不能满足要求，可按照与下一线路保护第Ⅱ段相配合的原则选择动作阻抗，即()2.dz fz AB k dzZ K Z K Z ''+''=''这时，第Ⅱ段的动作时限应比下一线路第Ⅱ段的动作时限大一个时限阶段，即t t t ∆+''=''21三、 距离保护的第三段1．动作阻抗按躲开最小负荷阻抗来选择，若第Ⅲ段采用全阻抗继电器，其动作阻抗为min.1.1fh zqh k dzZ K K K Z '''='''式中2．动作时限保护第Ⅲ段的动作时限较相邻与之配合的元件保护的动作时限大一个时限阶段，即t t t ∆+'''='''23．灵敏度校验作近后备保护时5.11.≥'''=⋅ABdzlm Z Z K 近作远后备保护时2.1≥+'''=⋅BCfz ABdzlm Z K Z Z K 远式中，K fz 为分支系数，取最大可能值。
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例3-1 在图3—48所示网络中，各线路均装有距离保护，试对其中保护1的相间短路保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段进行整定计算。
已知线路AB 的最大负荷电流350max L =⋅I A,功率因数9.0cos =ϕ，各线路每公里阻抗Ω=4.01Z /km ，阻抗角 70k =ϕ，电动机的自起动系数1ss =K ,正常时母线最低工作电压min MA ⋅U 取等于110(9.0N N =U U kV )。
图3—48 网络接线图
解： 1.有关各元件阻抗值的计算
AB 线路的正序阻抗 Ω=⨯==12304.0L 1AB AB Z Z
BC 线路的正序阻抗 Ω=⨯==24604.0L 1BC BC Z Z
变压器的等值阻抗 Ω=⨯=⋅=1.445
.311151005.10100%2
T 2T k T S U U Z 2．距离Ⅰ段的整定
(1)动作阻抗： Ω=⨯==2.101285.0rel 1.AB op Z K Z Ⅰ
Ⅰ
(2)动作时间：01=Ⅰt s
3．距离Ⅱ段
(1)动作阻抗：按下列两个条件选择。
1)与相邻线路BC 的保护3(或保护5)的Ⅰ段配合
)(min b rel rel 1.op BC AB Z K K Z K Z ⋅+=ⅠⅡⅡ
式中，取8.0,85.0rel rel ==ⅡⅠK K ， min b ⋅K 为保护3的Ⅰ段末端发生短路时对保护
1而言的
图3-49 整定距离Ⅱ段时求min .jz K 的等值电路
最小分支系数，如图3-49所示，当保护3的Ⅰ段末端1d 点短路时， 分支系数计算式为 215.112)15.01(B A B B A 12b ⨯⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛++=+⨯++==X Z X Z Z X X Z X I I K AB BC BC AB 为了得出最小的分支系数min b ⋅K ,上式中A X 应取可能最小值，即A X 最小，而B X 应取最大可能值，而相邻双回线路应投入，因而
19.1215.11301220min .b =⋅⎪⎭
⎫ ⎝⎛++=K 于是
Ω=⨯⨯+=''02.29)2485.019.112(8.01.dz
Z 2)按躲开相邻变压器低压侧出口2d 点短路整定（在此认为变压器装有可保护变压器全部的差动保护，此原则为与该快速差动保护相配合），
)(T min .b rel 1.op Z K Z K Z AB ⋅+=ⅡⅡ
此处分支系数min b ⋅K 为在相邻变压器出口2k 点短路时对保护1的最小分支系数，由图3-53可见
Ω
=⨯+==++=++==⋅3.72)1.4407.212(7.007.2130122011.op max .B min .A 13min b Ⅱ
Z X Z X I I K AB
此处取7.0rel =Ⅱ
K 。
取以上两个计算值中较小者为Ⅱ段动作值，即取Ω=02.29op ⅡZ
（2）动作时间，与相邻保护3的Ⅰ段配合则
它能同时满足与相邻保护以及与相邻变压器保护配合的要求。
（3）灵敏性校验： 5.142.212
02.291.op sen >===
AB Z Z K Ⅱ ，满足要求. 4．距离Ⅲ段 (1) 动作阻抗：按躲开最小负荷阻抗整定。
因为继电器取为 0接线的方向阻抗继电器，所以有
Ω=⨯⨯=⋅⨯==-=⋅⋅⋅⋅5.16335.031109.031109.0)
cos(max L max A min A min .L L k ss re rel min
L 1.op I I U Z K K K Z Z ϕϕⅢⅢ
取 8.259.0cos ,70,1,15.1,2.11L sen k ss re rel =======-ϕϕϕK K K Ⅲ。
于是
Ω=-⨯⨯⨯=3.165)
8.2570cos(115.12.15.1631.op ⅢZ （2）动作时间 :t t t t t t ∆+=∆+=2310181
ⅢⅢⅢⅢ或 取其中较长者 0.25.035.01=⨯+=Ⅲt s
（3）灵敏性校验
1）本线路末端短路时的灵敏系数 5.178.1312
3.1651.op sen >===⋅AB Z Z K Ⅲ近，满足要求。
2)相邻元件末端短路时的灵敏系数
①相邻线路末端短路时的灵敏系数为 BC
AB Z K Z Z K max b op.1sen ⋅⋅+=Ⅱ远 s
t t t 5.031=∆+=Ⅰ
Ⅱ
式中，max b ⋅K 为相邻线路BC 末端3d 点短路时对保护1而言的最大分支系数，其计算等值电路如图3-50所示。
A X 取可能的最大值max A ⋅X ，B X 取可能的最小值min B ⋅X ，而
相邻平行线取单回线运行，则
48.225
251225min B min B max A 12max b =++=++==⋅⋅⋅⋅X X Z X I I K AB 于是 2.131.22448.2123.165sen >=⨯+=
⋅远K ，满足要求。
②相邻变压器低压侧出口的的d 2短路时的灵敏系数中，最大分支系数为 48.225
251225min B min B max A 13max b =++=++==⋅⋅⋅⋅Z Z Z Z I I K AB 于是 2.136.11.4448.2123.165max b 1.set sen >=⨯+=+=
⋅⋅B AB
Z K Z Z K Ⅲ远 ，满足要求。
1如图电网，已知保护1采用限时电流速断保护，保护2采用电流速断保护，且Z DZ2=0.8Z BC；试计算保护1整定计算所用的最小分支系数K fzmin和最大分支系数K fzmax。
答：K fzmin =1.2*14/(14+14)=0.6 K fzmax=1
2.如图电网，已知保护1采用限时电流速断保护和定时限过电流保护，保护2采用电流速断保护，且Z DZ2=0.8Z BC；试计算保护1整定计算所用的最小分支系数K fzmin和最大分支系数K fzmax。
答：Kfzmin =(1.2x18)/(18+18)=0.6 Kfzmax=1。