保护整定计算书

DMR101P/201P/301P保护原理和整定计算（简介）DMR101P/201P/301P(以下简称DMRX01P)数字式多功能继电器主要用于66kV及以下电压等级的小电流接地电网（包括不接地系统和经电阻或消弧线圈接地系统）的各类电气设备和线路的主保护和后备保护，支持的保护类型包括：线路保护、母联保护、一、线路保护（PROTYPE_FEEDER）1、电流速断保护最大运行方式下三相短路时，通过保护装置的短路电流最大；在最小运行方式下两相短路时，则短路电流最小。

三相短路电流的计算：Id=EΦ/（Zs+Zd）式中：Id：短路电流；EΦ：系统等效电源的相电势；Zd：短路点至保护安装处之间的阻抗；Zs：保护安装处到系统等效电源之间的阻抗。

为了保证电流速断保护的选择性，电流定值按躲开保护范围最末端在最大运行方式下三相短路时的短路电流整定，并乘以可靠系数K=1.2~1.3。

当在最小运行方式下两相短路时，短路电流较小，保护范围缩小。

因此，电流速断保护不可能保护线路的全长，并且保护范围直接受系统运行方式变化的影响。

极端情况下，可能没有保护范围。

电流速断保护越快越好，微机保护一般要求不大于50ms，DMR300的速断动作时间为30~50ms。

当线路上装有管型避雷器时，电流速断保护的动作时间要求躲开避雷器的放电时间，一般为40~60ms。

引入可靠系数的原因：·实际的短路电流大于计算值；·对瞬时动作的保护还应该考虑非周期分量使总电流增大的影响；·保护装置中电流继电器的实际起动电流可能小于整定值；·电流互感器的误差；·考虑必要的裕度。

2、限时电流速断保护为了弥补电流速断保护不能保护线路全长的缺点，要求采用限时电流速断保护，以较小的时限快速切除全线路范围以内的故障。

其保护范围按不超出下一级电流速断保护的范围。

因此限时电流速断保护电流定值按大于下一级电流速断的定值整定，并乘以可靠系数K=1.1~1.2。

时间定值按躲开下一级电流速断保护的动作时间整定，一般取0.5s。

限时电流速断是否能够保护线路全长，电力系统常用保护装置灵敏度校验，灵敏度校验系数：Klm=（保护范围内发生金属性短路时故障参数的计算值）/（保护装置的动作参数）故障参数按最不利于保护动作的系统运行方式（最小运行方式）和故障类型（两相短路）来选定。

Klm必须大于1.3~1.5。

这是因为：·故障点一般都不是金属性短路，而是存在过渡电阻，它将使短路电流减少，因而不利于保护装置动作；·实际的短路电流由于计算误差或其他原因而小于计算值；·保护装置所使用的电流互感器，在短路电流通过的情况下，一般都具有负误差，因此使实际流入保护装置的电流小于按额定变比折合的数值；·保护装置中的继电器，其实际起动数值可能具有的正误差；·考虑一定的裕度。

为了解决这个问题，则必须通过降低电流定值的方式延长保护范围，可能延伸到下一级的限时电流速断的保护范围，为了保证保护的选择性，必须在时限上考虑与下一级的限时电流速断时限配合，一般取1.0~1.2s。

3、定时限过电流保护按躲开最大负荷电流来整定，在一般情况下可保护本线路全长，而且也能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用。

Idz=Kk*Kzq/Kh*IfmaxKk：可靠系数，一般取1.15~1.25；Kzq：自启动系数，数值大于1，根据网络具体接线和负荷性质确定；Kh：电流继电器返回系数，一般取0.85。

DMR300的返回系数为1。

为了保证保护动作的选择性，一般说来，任一过电流保护的动作时限，应选择得比相邻各元件保护的动作时限均高出至少一个△t。

很明显，越靠近电源端，过电流保护的动作时限整定得越长，这与越靠近电源端故障电流越大存在矛盾，因此过电流保护不能作为本线路的主保护，主保护必须采用电流速断和限时电流速断，以快速切除故障，过电流保护作为本线路和相邻线路的后备保护。

由于它作为相邻元件后备保护的作用是在远处实现的，因此是属于远后备保护。

在电网终端的保护装置，过电流保护可作为主保护兼后备保护，而无需再装设电流速断或限时电流速断保护。

过电流保护也必须进行灵敏度校验，当过电流保护作为本线路的主保护时，Klm必须大于1.3~1.5，当作为相邻线路的后备保护时，Klm大于1.2。

三相星形接线广泛应用于发电机、变压器等大型贵重电气设备的保护中，因为它能提高保护动作的可靠性和灵敏性；两相星形接线较为简单经济，因此在中性点直接接地电网和非直接接地电网中，都是广泛地采用它作为相间短路的保护；在非直接接地电网中，采用两相星形接线可以保证2/3的机会只切除一条线路，这一点比用三相星形接线优越。

两相三元件的接线方式在Y/d11的升压或降压变压器中的Y侧，由于中性线（B相）的上有比A、C相大一倍的故障电流，可提高保护灵敏度。

4、相间短路的方向性电流保护首先，在双电源供电的系统中，要求在每条线路的两侧均需装设断路器和保护装置，各侧的断路器和保护装置只负责本侧母线流向线路的故障电流保护。

可能引起的误动作是在所保护的线路反方向发生故障时，由对侧电源供给的短路电流所引起。

对误动作的保护而言，实际短路功率的方向都是由线路流向母线，显然与其所应保护的线路故障时的短路功率方向相反。

因此，为了消除这种无选择的动作，就需要在可能误动作的保护上增设一个功率方向闭锁元件，该元件只当短路功率方向由母线流向线路时动作，而当短路功率方向由线路流向母线时不动作，从而使继电保护的动作具有一定的方向性。

DMR300的功率方向继电器的内角采用45°，要求90度接线，即IA与Ubc、IB与Uca、IC与Uab，对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相间电压，其值很高。

但在三相短路时，会出现电压为零的情况，因此方向闭锁退出或采用方向记忆。

DMR300采用方向无法判断时方向闭锁自动退出的方案。

方向保护必须覆盖三段电流保护。

5、自动重合闸用重合成功的次数与总动作次数之比来表示重合闸的成功率，根据运行资料的统计，成功率一般在60％～90％之间。

因此，对1kV及以上的架空线路和电缆与架空的混合线路，当其上有断路器时，就应装设自动重合闸；在用高压熔断器保护的线路上，一般采用自动重合熔断器。

在下列情况下，重合闸不应动作：§由值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时；§手动投入断路器，由于线路上由故障，而随即被继电保护将其断开时。

因为在这种情况下，故障是属于永久性的，它可能是由于检修质量不合格、隐患未消除或保安的接地线忘记拆除等原因所产生，因此再重合一次也不可能成功。

除了以上条件外，当断路器由继电保护动作或其它原因而跳闸后，重合闸均应动作，使断路器重新合闸。

特殊要求：◎自动重合闸的动作次数应符合预先的规定。

如一次式重合闸就应该只动作一次，当重合于故障而再次跳闸以后，就不应该再动作；对二次式重合闸就应该能够动作两次，当第二次重合于永久性故障而跳闸后，不应该再动作。

DMR300采用三相一次自动重合闸。

◎自动重合闸在动作以后，一般应能自动复归，准备好下一次再动作。

自动复归通过自动充电来实现。

DMR300的自动重合闸充电时间为20秒。

◎自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或以后加速继电保护的动作，以便更好的和保护相配合，加速故障的切除。

加速跳闸同时在用控制开关手动合闸并合于永久性故障上时一样。

当采用重合闸后加速保护时，必须考虑合闸瞬间所产生的冲击电流或断路器三相触头不同时合闸所产生的零序电流有可能引起继电保护误动作。

DMR300的合后加速功能，对手动合闸和重合闸均起作用。

◎在双电源的线路上实现重合闸时，应考虑合闸时两侧电源间的同步问题。

DMR300提供检无压和检同期功能用于同步。

◎当断路器处于不正常状态，（例如操作机构中使用的气压、液压降低等），而不允许实现重合闸时，应将自动重合闸装置闭锁。

DMR300提供自动重合闸放电操作，通过LAD编程实现。

6、变压器差动保护变压器的纵差动保护需要躲开流过差动回路的不平衡电流。

不平衡电流产生的原因和消除方法如下：◎由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流正常运行时，变压器的励磁电流很小，一般不超过额定电流的2％～10％。

但当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能出现数值很大的励磁电流（又称励磁涌流），最大可达额定电流的6～8倍，同时包含有大量的非周期分量和高次谐波分量。

有很多因素影响励磁涌流的大小，对三相变压器来说，无论在任何瞬间合闸，至少有两相出现程度不同的励磁涌流。

消除方法：采用二次谐波制动原理。

◎由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流由于变压器常常采用Y/d11的接线方式，因此其两侧的相位差30度。

消除方法：DMR300采用软件方式对这种由于接线引起的不平衡电流。

◎由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流电流互感器是根据标准选取，电流互感器的变比与电压变比不一定相等，因此存在不平衡电流。

消除方法：DMR300通过不平衡系数来解决该问题。

◎由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流分接头的调整改变了变压器的变比，在不平衡系数固定的情况下出现分接头调整，就会出现不平衡电流。

消除方法：由于该值不会太大，差动定值躲开该不平衡电流。

差动保护起动电流的整定原则：□在正常运行情况下，为防止电流互感器二次回路断线时引起差动保护误动作，起动电流应大于变压器的最大负荷电流。

当最大负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流，并引入可靠系数K=1.3。

DMR300采用了CT断线闭锁差动保护功能，因此可不考虑本条件。

□躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流，此时继电器的起动电流为：Idz=Kk*IbpmaxKk为可靠系数，采用1.3。

Ibpmax为保护外部短路时的最大不平衡电流，按以下公式计算：Ibpmax=(Ktx*10%+dU+dFza)IdmaxKtx：电流互感器的同型系数，取为1；10％：电流互感器容许的最大相对误差；dU：有载调压引起的相对误差，等于电压调整范围的一半；dFza：由于所采用的互感器变比或平衡线圈的匝数与计算值不同时，所引起的相对误差；Idmax：保护范围外部最大短路电流归算到二次侧的数值。

□二次谐波制动，以躲开励磁涌流影响的性能，最后还应该经过现场的空载合闸试验加以检验。

高压电动机的保护：1、电流速断保护按躲过电动机的最大起动电流整定，可靠系数K=1.4～1.6，灵敏度系数大于2。

2、过负荷保护按躲开电动机的额定电流整定，可靠系数K=1.05告警，可靠系数K=1.2跳闸。

时限大于电动机带负荷起动时间。

3、单相接地保护电动机的单相接地电流大于5A时，装设单相接地保护；单相接地电流小于10A告警，大于10A跳闸。