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第一讲 线路保护整定计算
1)三个电压等级各选一条线路进行线路保护整定
2)110千伏线路最大负荷电流可根据给定条件计算,35和10千伏线路可按300安计算。
第一节 10千伏线路保护的整定计算
原则:
电流保护具有简单、可靠、经济的优点。对35千伏及以下电网,通常采用
三段式电流保护加重合闸的保护方式,对复杂网络或电压等级较高网络,很难满足选择性、灵敏性以及速动性的要求。
整定计算:
对10千伏线路通常采用三段式电流保护即可满足要求,实际使用时可以根据需要采用两段也可以采用三段保护。
根据保护整定计算原则:
电流速断,按照躲过本线路的末端短路最大三相短路电流整定
Iset1= krelIkmax/nTA
本式要求 一次、二次的动作电流都需要计算。
注意问题:1)归算至10千伏母线侧的综合阻抗
2)计算最大三相短路电流,
3)计算最小两相短路电流,校核保护范围
4)选择线路适当长度(选一条)计算
5)动作时限0秒。
限时电流速断,与相邻线路一段配合整定。由于现在的10千伏线路一般都是放射形线路,没有相邻线路,可不设本段保护
过电流保护,即电流保护第III段,按照躲过本线路的最大负荷电流整定
式中 Krel——可靠系数,一般采用1.15—1.25;
Kss——自起动系数,数值大于1,由网络具体接线和负荷性质确定;
Kre——电流继电器的返回系数,一般取0.85。
校核末端短路的灵敏度。
动作时限 由于不需要与相邻线路配合,可取0.5秒。防止配变故障时保护的误动作。
目前采用微机型保护,都配有带低电压闭锁的电流保护,以及线路重合闸。
第二节 35千伏线路保护的整定计算
原则:
对35千伏电网,通常采用三段式电流保护加重合闸的保护方式可以满足要求,但对于复杂网络、环形网络,很难满足要求。
对35千伏线路,有时可能有相邻线路,因此需要三段式保护,如果是只有相邻变压器,则限时电流速断保护应按照躲过变压器低压侧短路整定,时间则取0.5秒,但应校核本线路末端短路的灵敏度。
电流速断,按照躲过本线路的末端短路最大三相短路电流整定
Iset1= krelIkmax/nTA
本式要求 一次、二次的动作电流都需要计算。
注意问题:1)归算至35千伏母线侧的综合阻抗
2)计算最大三相短路电流,
3)计算最小两相短路电流,校核保护范围
4)选择线路适当长度(选一条)计算
5)动作时限0秒。
限时电流速断,与相邻线路一段配合整定。
Iset1= krelIn1/nTA
如果没有相邻线路,按照躲开线路末端变压器低压侧短路整定,如果没有相邻变压器参数,可设置一个5000千伏安的主变,查其参数,计算短路电流。注意电流归算到对应侧。
Iset1= krelInT/nTA
校验:对电流二段,应保证本线路末端短路的灵敏度
如果满足灵敏度要求,动作时限可取0.5秒
过电流保护,即电流保护第III段,按照躲过本线路的最大负荷电流整定
式中 Krel——可靠系数,一般采用1.15—1.25;
Kss——自起动系数,数值大于1,由网络具体接线和负荷性质确定;
Kre——电流继电器的返回系数,一般取0.85。
校核末端短路的灵敏度,以及相邻元件短路的灵敏度(变压器低压侧)
动作时限 由于不需要与相邻线路或元件的后备保护配合,可根据相邻元件的时间取1.0-1.5秒。目前采用微机型保护,都配有带低电压闭锁的电流保护,以及线路重合闸。
第三节 相间短路距离保护的整定计算原则
一、距离保护的基本概念
电流保护具有简单、可靠、经济的优点。其缺点是对复杂电网,很难满足选择性、灵敏性、快速性的要求,因此在复杂网络中需要性能更加完善的保护装置。距离保护反映故障点到保护安装处的距离而动作,由于它同时反应故障后电流的升高和电压的降低而动作,因此其性能比电流保护更加完善。它基本上不受系统运行方式变化的影响。
距离保护是反应故障点到保护安装处的距离,并且根据故障距离的远近确定动作时间的一种保护装置,当短路点距离保护安装处较近时,保护动作时间较短;当短路点距离保护安装处较远时,保护动作时间较长。
保护动作时间随短路点位置变化的关系t=f(Lk)称为保护的时限特性。与电流保护一样,目前距离保护广泛采用三段式的阶梯时限特性。距离I段为无延时的速动段;II段为带有固定短延时的速动段,III段作为后备保护,其时限需与相邻下级线路的II段或III段配合。
二、整定计算原则
图4-1 距离保护整定计算说明
以下以图4-1为例说明距离保护的整定计算原则
(1)距离I段的整定
距离保护I段为无延时的速动段,只反应本线路的故障。整定阻抗应躲过本线路末端短路时的测量阻抗,考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差,须引入可靠系数Krel,对断路器2处的距离保护I段定值
(4-1)
式中 LA-B ——被保护线路的长度;
z1 ——被保护线路单位长度的正序阻抗,Ω/km;
KIrel ——可靠系数,由于距离保护属于欠量保护,所以可靠系数取0.8~0.85。
(2)距离II段的整定
距离保护I段只能保护线路全长的80%~85%,与电流保护一样,需设置II段保护。整定阻抗应与相邻线路或变压器保护I段配合。
1) 分支系数对测量阻抗的影响
当相邻保护之间有分支电路时,保护安装处测量阻抗将随分支电流的变化而变化,
因此应考虑分支系数对测量阻抗的影响,如图线路B-C上k点短路时,断路器2处的距离保护测量阻抗为
(4-2)
(4-3)
(4-4)
式中 、——母线A、B测量电压;
ZA-B ——线路A-B的正序阻抗;
Zk ——短路点到保护安装处线路的正序阻抗;
Kb——分支系数。
对如图所示网络,显然Kb>1,此时测量阻抗Zm2大于短路点到保护安装处之间的线路阻抗ZA-B+Zk,这种使测量阻抗变大的分支称为助增分支,I3称为助增电流。若为外汲电流的情况,则Kb<1,使得相应测量阻抗减小。
2) 整定阻抗的计算
相邻线路距离保护I段保护范围末端短路时,保护2处的测量阻抗为
(4-5)
按照选择性要求,此时保护不应动作,考虑到运行方式的变化影响,分支系数应取最小值,引入可靠系数,距离II段的整定阻抗为
(4-6)
式中 ——可靠系数,与相邻线路配合时取0.80~0.85。
若与相邻变压器配合,整定计算公式为
(4-7)
式中可靠系数取0.70~0.75,为相邻变压器阻抗。
距离II段的整定阻抗应分别按照上述两种情况进行计算,取其中的较小者作为整定阻抗。
3) 灵敏度的校验
距离保护II段应能保护线路的全长,并有足够的灵敏度,要求灵敏系数应满足 (4-8)
如果灵敏度不满足要求,则距离保护II段应与相邻元件的保护II段相配合,以提
高保护动作灵敏度。
4)动作时限的整定
距离II段的动作时限,应比与之配合的相邻元件保护动作时间高出一个时间级差Δt,动作时限整定为
(4-9)
式中 ——与本保护配合的相邻元件保护I段或II段最大动作时间。
(3)距离保护III段的整定
1)距离III段的整定阻抗
①与相邻下级线路距离保护II或III段配合
(4-10)
式中——与本保护配合的相邻元件保护II段或III段整定阻抗。
②与相邻下级线路或变压器的电流、电压保护配合
(4-11)
式中 ——相邻元件电流、电压保护的最小保护范围对应的阻抗值。
③躲过正常运行时的最小负荷阻抗
当线路上负荷最大(IL.max)且母线电压最低(UL.min)时,负荷阻抗最小,其值为
(4-12)
式中 UN——母线额定电压。
与过电流保护相同,由于距离III段的动作范围大,需要考虑电动机自启动时保护的返回问题,采用全阻抗继电器时,整定阻抗为
(4-13)
式中 Krel——可靠系数,一般取1.2~1.25;
Kss——电动机自启动系数,取1.5~2.5;
Kre——阻抗测量元件的返回系数,取1.15~1.25。
若采用全阻抗继电器保护的灵敏度不能满足要求,可以采用方向阻抗继电器,考虑到方向阻抗继电器的动作阻抗随阻抗角变化,整定阻抗计算如下:
(4-14)
式中 ——整定阻抗的阻抗角;——负荷阻抗的阻抗角。
按上述三个原则计算,取其中较小者为距离保护III段的整定阻抗。
2)灵敏度的校验
距离III段既作为本线路保护I、II段的近后备,又作为相邻下级设备的远后备保护,并满足灵敏度的要求。
作为本线路近后备保护时,按本线路末端短路校验,计算公式如下:
(4-15)
作为相邻元件或设备的近后备保护时,按相邻元件末端短路校验,计算公式如下:
(4-16)
式中 Kb.max——分支系数最大值;
Znext——相邻设备(线路、变压器等)的阻抗。
3) 动作时间的整定
距离III段的动作时限,应比与之配合的相邻元件保护动作时间(相邻II段或III
段)高出一个时间级差Δt,动作时限整定为
(4-17)
式中 ——与本保护配合的相邻元件保护II段或III段最大动作时间。
1整定花园站出线距离保护,任选一条110千伏,如图整定长度为11千米的线路,等值如下:
考虑分支系数影响,计算与相邻保护配合的二段定值。
2.选1条35千伏线路,按线路变压器组整定(末端变压器容量按线路负荷的1.5倍选取),确定保护方案。
3.选一条10千伏线路。按终端线路考虑,不考虑与相邻线路配合,配置电流速断和过电流保护.
2.3选作
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