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1、第二章 继电保护及安全自动装置的整定计算第一节 概述一、 整定计算的基本任务继电保护及安全自动装置（以下简称继电保护）整定计算的基本任务，就是要对各种继电保护给出整定值；而对电力系统中的全部继电保护来说，则需编制出一个整定方案。整定方案通过可按电力系统的电压等级或设备来编制，还可按继电保护的功能划分成小的方案分别进行。例如，一个220KV电网的继电保护整定方案，可分为相间距离保护方案、接地零序电流保护方案、重合闸方案、线路纵联保护方案、主设备保护方案等。这些方案之间既有相对的独立性，又有一定的配合关系。二、 整定计算的步骤进行整定计算的步骤大致如下：（1）按电力系统接线图，拟定继电保护的配置选
2、型。（2）按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式，选择短路类型，选择分支系数的计算条件。（3）绘制电力系统阻抗图，包括正序、负序、零序三个序网。合理地假设系统中某一地点短路，进行短路故障计算，录取结果。（4）按同一功能的保护进行整定计算，如按距离保护或按零序电流保护分别进行的整定计算。（5）对整定结果分析比较，重复修改，以选出最佳方案。最后应归纳出存在的问题，并提出运行要求（包括对运行方式的要求及继电保护运行改变的要求）。（6）画出保护配置图。（7）编写整定方案说明（报告）书，除了应包括电力系统参数表、互感器型号及参数表、继电保护类型及定值表外，一般还应包括以下内容：1）方案编制时间、电力系
3、统概况。2）电力系统运行方式选择原则及变化限度。3）主要的、特殊的整定原则。4）方案存在的问题及对策。5）继电保护的运行规定，如保护的停、投、改变定值、改变使用要求以及对运行方式的限制要求等。6）方案的评价及改进方向。三、运行方式的选择原则继电保护整定计算用的运行方式，是在电力系统确定好远行方式的基础上、在不影响继电保护的保护效果的前提下，为提高继电保护对运行方式变化的适应能力而进一步选择的，特别是有些问题主要是由继电保护方面考虑决定的。例如，确定变压器中性点是否接地运行，当变比器绝缘性能没有特殊规定时，则应以考虑改善零序电流保护性能来决定。整定计算用运行方式选择合理与否。不仅影响继电保护的保
4、护效果，也会影响继电保护配置和选型的正确性。确定运行方式变化的限度，就是确定最大和最小运行方式，它应以满足常见运行方式为基础、在不影响保护效果的前提下，适当加大变化范围。其一般原则如下：（1）必须考虑抢修与故障两种状态的重叠出现，但不考虑多种重叠。（2）不考虑极少见的特殊方式。因为出现特殊方式的几率较小，不能因此恶化了绝大部分时间的保护效果。必要时，可采取临时的特殊措施加以解决。1.发电机、变压器运行变化限度的选择原则发电机、变压器运行变化限度有如下选择原则：（1）一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，即一台机组在检修中另一台机组又出现故障；当有三台以上机组时，则应选择其中两台容量较大机
5、组同时停用的方式，对水力发电厂的机组，还应结合水库运行特性选择，如调峰、蓄能、用水调节发电等。（2）一个厂、站的母线上无论接有几台变压器，一般应考虑其中容量最大的一台停用。因变压器运行可靠性较高，检修与故障重选出现的几率很小。但对于发电机变压器组来说，则应服从于发电机的投停变化。2.中性点直接接地系统中变压器中性点接地的选择原则中性点直接接地系统中变压器中性点接地的选择原则是：（1）发电厂及变电所低压侧有电源的变压器，中性点均应接地运行，以防止出现不接地系统的工频过电压状态。如事前确定不能接地运行，则应采取其他防止工频过电压的措施。（2）自耦型和有绝缘要求的其他型变压器，其中性点必须接地运行。
6、（3）T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。当T按变压器低压侧有电源时，则应采取防止工频过电压的措施。（4）为防止操作过压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后再断开。这种情况不按接地运行考虑。3.线路运行变化限度的选择线路运行变化限度的选择有以下几点：（1）一个厂、站母线上接有多条线路，一般应考虑一条线路检测，另一条线路又遇故障的方式。（2）双回线一般不考虑同时停用。（3）相隔一个厂、站的线路，必要时，可考虑与上述（1）的条件重叠。4.流过保护的最大、最小短路电流计算方式的选择（1）相间保护。对单侧电源的辐射形网络，流过保护的最大短路电流出现在最大运行方式下，即选择所有机组、变压器
7、、线路全部投入运行的方式。而最小短路电流，则出现在最小运行方式下。对于双侧电源的网络，一般（当取Z1=Z2时）与对侧电源的运行变化无关，可按单侧电源的方法选择。对于环状网络中的线路和。流过保护的最大短路电流应选开环运行方式，开环点应选在所整定保护线路的相邻下一级线路上。而对于最小短路电流，则应选闭环运行方式。同时，再合理地停用该保护背后的机组、变压器及线路。（2）零序电流保护。对于单侧电源的辐射网路，流过保护的最大零序电流与最小零序电流，其选择方法可参照（1）中所述。只是要注意变压器接地点的变化。对于双侧电源的网路及环状网路，同样也参照（1）中所述。其重点也是考虑变压器接地点的变化。5.选取流
8、过保护最大负荷电流的方法按负荷电流整定的保护，需要考虑各种远行方式变化时出现的最大负荷电流考虑到以下的运行变化：（1）备用电源自投引起的负荷增加。（2）并联运行线路的减少，负荷转移。（3）环状网路的开环运行，负荷转移。（4）对于双侧电源的线路，当一侧电源突切除发电机，引起另一侧负荷增加。四、整定配合的基本原则电力系统中的继电保护是按断路器配置装设的，因此继电保护必须按断路器分级进行整定。继电保护的分级是按保护的正方向来划分的，要求按保护的正方向各相邻的上、下级保护之间实现配合协调，以达到选择性的目的。这是继电保护整定配合的总原则。在继电保护整定计算时，应按该保护在电力系统运行全过程中均能正确工
9、作来设定整定计算机的条件。举例来说，对于相电流过流保护，其任务是切除短路故障，但它在电力系统运行中将会遇到各种运行状态（包括短路、振荡、负荷自起动、重合闸等），除了在其保护范围内发生短路故障时应该动作外，在其他任何运行状态下它都不应动作。因此，在进行相电流过流保护整定计算时，就必须考虑并满足可能遇到的各种运行状态。当保护装置已经具有防止某种运行状态下误动作的功能时，则整定计算就不再考虑该运行状态下的整定条件。总之，归纳起来整定计算时应考虑的运行状态有：（1）短路（三相短路、两相短路、单相接地、两相接地短路）及复故障。（2）断线及非全相运行。（3）振荡。（4）负荷电动机自起动。（5）变压器励磁涌
10、流。（6）发电机失磁、失步。（7）重合闸及手动合闸，备用电源（设备）自动投入和。（8）不对称、不平衡负荷。（9）保护的正、反方向短路。继电保护的整定计算方法按保护构成原理分为两种。第一种是以差动为基本原理的保护，包括发电机、变压器、母线等差动保护，各种纵联方式 的线路保护，如高频保护。它们在原理上具备了区分内、外部故障的能力，保护范围固定不变，而且它们的整定值与相邻保护没有配合关系，具有独立性，整定计算也比较简单。第二种阶段式保护，它们的整定值要求与相邻的上、下级保护之间有严格的配合关系，而它们的保护范围又随电力系统运行方式的改变而变化，所以阶段式保护的整定计算是比较复杂的，整定结果的可选性也
11、是比较多的。阶段式保护的整定配合应注意以下几方面：（1）相邻上、下级保护之间的配合有三个要点：第一，在时间上应有配合，即上一级保护的整定时间应比与其相配合的下一级保护的整定时间大一个时间差t；第二，在保护范围上有配合，即对同一故障点而言，上一级保护的灵敏系数应低于下一级保护的灵敏系数；第三，上、下级保护的配合一般是按保护正方向进行的，其方向性一般由保护的方向特性或方向元件来保证。对于电流保护，为了提高其保护的可靠性，对其中的某一段保护如果它的整定值已能与反方向相应保护段配合时，应该取消方向元件对该段保护的控制。一般不按保护的反方向进行配合并增大整定值的配合。（2）多段保护的整定应按保护段分段进
12、行。第I段（一般指无时限保护段）保护通常按保护范围不伸出被保护对象的全部范围整定。其余的各段均应按上、下级保护的对应段进行整定配合。所谓对应段是指上一级保护的段与下一级保护的I段相对应。同理类推其他保护段。当这样整定的结果不能满足灵敏度的要求时，可不按对应保护段整定配合，即上一级保护的段与下一级保护的段配合，或与段配合。同理，其余各段保护亦按此方法进行，直至各段保护均整定完毕。应当提出，多段式保护的最后一段，还可以采用各级保护最后一段之间相配合的方法。这种方法的优点是提高了保护的远后备性能，缺点则是整定时间过长，甚至达到不可接受的程度。特别是在环网中还有循环配合无终止的弊病，以致无法取得整定结
13、果。实际上，为了取得较好的整定方案，以上几种整定配合方法总是交错使用的，经过分析比较后才能最后确定整定值。所以，这也是多段式保护整定比较复杂的原因之一。（3）一个保护与相邻的几个下一级保护整定配合或一种保护需按满足几个条件进行整定时，均应分别进行整定取得几个整定值，然后在几个整定值中选取最严重的数值为选定的整定值。具体来说，对反映故障量增大而动作的保护，应选取其中的最大值，对反映故障量减小而动作的保护，应选取其中的最小值。保护的动作时间则总是选取各条件中最长的时间为整定值。（4）多段式保护的整定，应以改善提高主保护性能为主，兼顾后备性。当主保护段保护效果比较好时，可以尽量提高后备保护的作用。（
14、5）整个电网中阶段式保护的整定方法。首先，对电网中所有线路的第一段保护进行整定计算；然后，再依次进行所有线路的第二段保护整定计算工，直至全网各段保护全部整定完毕。（6）具有相同功能的保护之间进行配合整定。例如相间保护与相间保护进行配合，接地保护与接地保护进行配合。在特殊情况下，若不同功能的保护同时反应了一种故障，这种情况应防止无选择性的越级动作。举例来说，在线路上发生了相间短路，相邻上一级的零序电流保护某一段因不平衡电流过大而误动作，此时可通过提高该段保护的整定值来加以防止。（7）判定电流保护是否使用元件的方法。主要有：1）在同一母线的两侧，取具有相同整定时间的保护段，比较其动作电流。对于动作
15、电流小者，应使用方向元件；动作电流大者，不使用方向元件；若相比的两个动作电流相等或相近（两个动作电流相差不大于5%），则两侧的保护段均要使用方向元件。2）同一母线两侧的保护，若没有相同的整定时间段时，则改为与对侧中比本侧低一个时间级差（没有低一个时间级差的可选取低两个时间级差的，余之类推）的保护段相比，两者中动作电流小者使用方向元件，动作电流大者可不用方向元件。第二节 35KV及以下中性点非直接接地电网中线路保护的配置与整定计算35KV（包括66KV）及以下中性点非直接接地电网线路的相间短路保护必须动作于断路器跳闸，单相接地时，由于接地电流小，三相电压仍能保持平衡，对用户没有很大影响。因此，单
16、相接地保护一般动作于信号，但单相接地对人身和设备的安全产生危害时，就应动作于断路器跳闸。一、 相间短路的电流、电压保护根据有关规程，相间短路保护应按下列原则配置：保护的电流回路的电流互感器采用不完全星形接线，各线路保护用电流互感器均装设在A、C两相上，以保护在大多数两点接地情况下只切除一个故障接地点；采用远后徊保护方式；线路上发生短路时，如厂用电或重要用户的母线电压低于50%60%的额定电压时，应快速切除故障，以保证非故障部分的电动机能继续运行。相间短路的电流电压保护通常是三段式保护。第段为无时限电流速断保护或无时限电流闭锁电压速断保护；第段为带时限电流速断保护或带时限电流闭锁电压速断保护；第段为过电流保护或低电压闭锁的过电流保护。但根据被
