相间短路保护的整定计算原则.doc

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