可再生能源发电接入系统的变压器保护配置与整定--本科毕业论文.doc

可再生能源发电接入系统的变压器保护配置与整定上海电力学院本科毕业设计（论文） 题目：可再生能源发电接入系统的变压器保护配置与整定院部：电气工程学院专业年级：电气工程及其自动化 2014届学生姓名：姚金剑学号：20101216指导教师：高亮2013年6月16日【摘 要】 本文基于教科书上的内容，基于继电保护整定配置的基本原则和要求，对中小容量可再生能源并网发电系统设计选择一次系统的运行方式；利用电力仿真软件ETAP，仿真出各短路点的短路电流，选择二次继电保护，主变、配变保护配置，继电保护的整定计算原则；变压器主保护为电流差动保护，做出整定计算，后备保护为复合电压启动的过电流保护，并作出整定计算；对变压器保护计算实例进行整定计算，填写保护定值单，在RCS-9671及RCS-9682变压器保护测试装置上分别对主保护和后备保护进行测试分析。并在最后对本次设计进行总结，展望继电保护整定计算未来的发展方向。关键词：继电保护；保护原理；保护配置；整定计算【Abstract】 Based on the content of textbooks, based on the basic principles and requirements relay setting configurations ，designing and choosing primary system operation mode for small and medium capacity for renewable energy and power generation system , using the ETAP simulation software for electricity , simulating out short-circuit current is calculated for each point of the short circuit, select a kind of secondary relay protection, transformer, distribution transformer, segmented protection configuration; the current differential protection is transformer primary protection, and setting calculations, overcurrent protection of composite voltage start is the back-up protection, and setting calculation; make protection calculation to fill in the protection setting list，and make analyses and tests for primary protection and back-up protection on RCS-9671 and RCS-9682 transformer protection testing device. Finally，there will be a summary for this design, prospecting the future direction of relay protection calculation.Key Words: Protection; Protection calculation; Protection configuration; Theoretical ProtectionI目录1绪论11.1选题背景与意义11.2国内外研究现状51.3本文的主要工作71.4继电保护整定计算的目的及基本要求82原理102.1纵差保护整定计算内容102.2短路电流计算112.3纵差保护动作特性参数的计算112.4 过电流保护132.5 复合电压启动的过电流保护152.6变压器瓦斯保护163变电站设计173.1系统图173.2选择运行方式183.3短路电流的仿真计算183.3.1大方式183.3.2小方式183.4保护配置183.5保护定值计算193.5.1相关参数计算193.5.2主变纵差动保护193.5.3主变复合电压启动的过电流保护213.5.4配变纵差动保护223.5.5配变复合电压启动的过电流保护244RCS9671变压器差动保护测试实验264.1RCS-9671CS变压器差动保护逻辑框图264.2 比例制动式差动保护计算274.3 装置接线端子及说明274.4装置参数及整定说明294.5保护定值列表304.6运行方式控制字314.7变压器差动保护测试实验315RCS9682变压器后备保护测试实验325.1RCS9682装置逻辑框图325.2装置背板端子及说明335.3保护定制表345.4RCS9682变压器后备保护测试实验366总结376.1对本次整定分析的总结376.2继电保护整定计算的发展展望37致谢39参考文献40附录整定计算实例及详细仿真过程41附录2上机实验报告491.RCS9671上机实验报告492.RCS9682上机实验报告52III1绪论1.1选题背景与意义能源是一个国家、地区经济发展的重要基础。可再生能源等分布式能源是智能电网建设的一个重要组成部分。智能电网包括电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度6大环节，其中发电机环节是智能电源的源头。加快智能电网建设，提高电网的资源优化配置能力，以满足国家快速增长的能源需求，保障能源安全，由于我国能源消耗70%以上为化石能源煤炭，煤炭的过量消耗必然会产生环境污染等诸多问题，但是可再生能源是取之不尽用之不竭的，因此我国未来能源消费机构将朝清洁化、低碳化方向发展，以可再生能源为主体的分布式能源系统将具有更广阔的发展空间。可再生能源是指自然界中可以不断利用、循环再生的一种能源，例如太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能、潮汐能、地热能等。太阳能一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应，可以维持几十亿至上百亿年的时间。太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。太阳能热水器是利用太阳光的热量加热水的装置，是目前应用最普遍的太阳能光热利用方式之一。太阳能发电是一种新兴的可再生能源利用方式。使用太阳电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米（微风的程度）以上的风速，便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。风力发电机因风量大小不稳定，故其输出的是1325V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。以光伏发电为例，光伏发电系统是将太阳能电池发出的直流电转化为与电网电压同频同相的交流电，并且实现既向负载供电，又向电网发电的系统。光伏并网发电系统主要由光伏列阵、并网逆变器、控制器、继电保护装置组成。大规模的光伏并网电站不能像目前已投入的屋顶光伏系统一样，通过380V低压配电线路直接接入本地配电网，而是要通过升压变压器，以中压或高压接入输电网络，结构如图1：DC/DCDC/DCPVDC/DCPV输电网PVDC/DC PVDC/DCDC/DC 变压器图1-1 大型光伏系统结构 随着电力用户对供电的要求越来越高，尤其是近几年来世界范围内接连几次发生大面积停电事故以后，在保证可靠性和电能质量方面，集中式大电网逐渐呈现出自身的一些弊端。同时，各国现在越来越重视环境保护，能源短缺致使各国的能源显得更加珍贵，在这种状况下，分布式电源由于清洁无污染、较高的供电可靠性和经济性等优点获得了飞速发展，是大电网的有力补充和有效支撑。但是在分布式电源并网运行后，配电网原有的结构会发生变化，配电网中的潮流分布以及故障时短路电流的方向、大小和持续时间等也都将发生变化。因此保护装置的配备和整定动作值会受到影响2。大电网在过去数十年里体现出来的优势使其得以快速发展，成为主要的电力供应渠道。然而，集中式大电网也存在一些弊端:成本高、运行难度越来越大。全球发生了几次大面积停电事故，表明大电网在安全性和可靠性方面己经不能满足社会日益增长的需求。最严重的是，当发生自然灾害或者大面积电网故障的紧急情况下，医疗、金融、军事等系统突然中断电力供应，不论是经济方面还是社会的稳定方面，都会遭受一定的破坏。因此，人们开始对电力系统的发展模式另辟蹊径。2003年美加大停电以后，国际上的专家们得出了一个结论一一发展分布式电源比通过改造电网来加强安全更加简便、快捷。2008年冬天我国南部发生的雪灾也透露了一个信号，在全面建设比较集中的大电网的时候，也应该发展一些分布式电源，这些分布式电源作为大电网的后备电源，在大电网发生故障的时候可以为附近用户提供基本的电力供应。同时，各国现在越来越重视环境保护，能源短缺致使各国的能源显得更加珍贵，在这种状况下，分布式电源由于清洁无污染、经济性良好及可靠性比较高等优点在近年来发展迅速，很好地支撑了大电网的运行，弥补了大电网的部分缺陷。全世界大部分的国家在面临着同样困境的时候，都逐渐开始重视发展分布式电源技术。然而分布式电源也存在一些缺点。首先，分布式电源对大电网来说是一个不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源，以期减小它对大电网的冲击。其次，目前配电系统多为单电源辐射状结构，功率流动也为单向固定路径，因此分布式电源在并网运行时就会和负荷较类似，即它的装机容量很小，这就极大限制了分布式电源的特点和优势。然而随着电力电子接口技术的不断发展，又出现了一个新兴的概念:微型电网。微型电网简称微电网或者微网，它将分布式电源、负荷、控制元件及储能元件等结合，形成一个单一的整体，这个整体是可控的，向用户供给电能和热能。微电网比传统的发电系统距离负荷更近，不存在远距离高压以及超高压输电情况，输电线路上的损耗大大降低，具有很好的经济性。由于兼具发电、供热、制冷等多种服务功能，分布式发电可以有效实现能源的阶梯利用。微电网可以很好地协调控制分布式电源，使分布式电源的优势完全被挖掘出来，减轻了大电网对分布式电源的控制负担。针对我国国情，对比与集中大电网的独立运行，建设微电网优势显著:可以提高电力系统的安全性和可靠性，有利于电力系统抗灾能力建设;可以促进可再生能源分布式发电的并网，有利于可再生能源的发展;可以提高供电可靠性，保证电能质量，有利于提高电网企业服务质量;可以延缓电网投资，降低网损，有利于节约型社会建设;可以扶贫，有利于社会主义新农村建设3。配电网一般是单电源、辐射状网络，配电网的继电保护也是以此为基础设计的。分布式电源并网运行后，配电网的结构将发生改变，在配电网发生短路时，除了系统向短路点提供短路电流外，分布式电源也将向短路点提供短路电流，因此改变了配电网的节点短路水平。分布式电源的类型、安装位置和容量等因素都将对配电网继电保护的正常运行造成影响。具体表现在:改变线路的保护范围，导致保护误动作，影响重合闸，影响分支线路重合器、分段器和熔断器动作。我国具有特殊国情，尤其是在党的第十八次代表大会闭幕后，在我国进行含分布式电源的配电网继电保护技术的研究是十分必要的，也是十分迫切的4。可再生能源发电的间歇性主要反应在其出力一般是不可预测和不完全可控的。不可预测意味着发电机的出力不能事前被精确的评估，原因在于它们的出力强烈依赖于天气等条件。比如对于风电和太阳能发电，它们分别受风速和太阳辐射强度的影响。目前己有不少方法预测可再生能源发电的出力情况，但所得结果仍不够乐观;不完全可控性则意味着可再生能源发电的出力不能像传统电厂一样可以有目的地调节出力大小，其随机性比较大。目前，风力发电是可再生能源中发展最快、最有前景的能源。常用的风力发电机主要有如下三种:鼠笼式感应电机、同步电机和双馈感应电机(Doubly-Fed Induction Machine, DFIM)。在比较旧的风电场中，常常使用传统的鼠笼式感应电机，而近代则倾向于采用兆瓦级的同步电机或者双馈感应电机。与其它传统发电技术不同，风力发电的突破并不是由于科学和技术的先进，而是许多国家的政策所驱，风力发电被看作是减少温室气体排放的一个低成本的有效途径。然而风速的变化常使得风力发电的出力波动较大，影响继电保护的正常运作。方向过电流继电器常用于保护配电系统以解决潮流反向问题，如何为该类继电器选择合适的整定值来清除各种系统故障是项十分重要的工作。为了解决上述可再生能源间歇性出力所引起的相关保护问题。变压器保护的整定计算：1.11、变压器纵差保护纵差保护是变压器内部故障的主保护，主要反应变压器油箱内部、套管和引出线的相间和接地短路故障，以及绕组的匝间短路故障。对220500kV变压器纵差保护的技术要求：a)在变压器空载投入或外部短路切除后产生励磁涌流时，纵差保护不应误动作。b)在变压器过励磁时，纵差保护不应误动作。c)为提高保护的灵敏度，纵差保护应具有比率制动或标积制动特性。在短路电流小于起始制动电流时，保护装置处于无制动状态，其动作电流很小(小于额定电流)，保护具有较高的灵敏度。当外部短路电流增大时，保护的动作电流又自动提高，使其可靠不动作。d)在最小运行方式下，纵差保护区内各侧引出线上两相金属性短路时，保护的灵敏系数不应小于2。e)在纵差保护区内发生严重短路故障时，为防止因电流互感器饱和而使纵差保护延迟动作，纵差保护应设差电流速断辅助保护，以快速切除上述故障。1.12、纵差保护整定计算内容a)与纵差保护有关的变压器参数计算，包括变压器的各侧额定电流，电流互感器和中间电流互感器的变比选择等。b)短路电流计算。c)纵差保护动作特性参数的整定。d)纵差保护灵敏系数的校验。e)其他辅助验算和经验数据的推荐，包括谐波制动比(对谐波制动原理的差动保护)和闭锁角 (对间断角原理的差动保护)的推荐。1.13、变压器分侧差动保护分侧差动保护是将变压器的各侧绕组分别作为被保护对象，在各绕组的两端装设电流互感器，实现差动保护。这种分侧差动保护，如同发电机定子绕组差动保护一样，无须考虑绕组的励磁涌流、过励磁、调压等的影响。两侧电流互感器取相同变比并按星形接线。分侧差动保护接线简单、可靠，对相间和单相短路灵敏度高，但对匝间短路无保护作用。1.14、变压器零序差动保护220500kV变压器，单相接地短路是主要故障型式之一。特别是单相变压器组，变压器油箱内部相间短路不可能发生。变压器零序差动保护就是保护变压器单相接地短路而设置的。零序差动保护各侧采用变比相同的电流互感器，采用比率制动式或标积制动式差动继电器或差电流继电器。1.15、变压器瓦斯保护瓦斯保护是反应变压器油箱内各种故障的主保护。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瓦斯保护应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应瞬时动作于断开变压器各侧断路器。瓦斯保护动作于信号的轻瓦斯部分，通常按产生气体的容积整定。对于容量10MVA以上的变压器，整定容积为250300ml。瓦斯保护动作于跳闸的重瓦斯部分，通常按通过气体继电器的油流流速整定。流速的整定与变压器的容量、接气体继电器的导管直径、变压器冷却方式、气体继电器的型式等有关。1.16、过电流保护过电流保护主要用于降压变压器，作为防御外部相间短路引起的变压器过电流和变压器内部相间短路的后备保护。过电流保护的动作电流计算。为了保证选择性，过电流保护的动作电流应能躲过可能流过变压器的最大负荷电流5。1.2国内外研究现状可再生能源是我国重要的能源资源,在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面发挥了很大作用。过去几年，我国可再生能源产业有了较全面的发展，在风能、太阳能、生物质能、核能等利用领域都取得了令人欣喜的成绩。自20 世纪80 年代起，风电、太阳能、现代生物质能等技术应用和产业也在政府的支持下稳步发展，水电、太阳能热水器、风电等一些可再生能源技术和产业的发展已经走在世界的前列。我国具备发展可再生能源的丰富的资源条件和一定的产业基础，近年来，我国可再生能源产业处于快速发展阶段。从政策形势、技术创新和目标规划的角度看，我国可再生能源发展会有一个更具竞争力的前景。由于政府的大力引导和支持，随着可再生能源法规体系的逐步完善和应对气候变化的需要，我国能源结构调整的力度不断加大，加上市场需求的推动，给我国可再生能源的发展创造了良好的内外部条件。我国可再生能源的发展已经迈上了快车道，取得了令世人瞩目的成果。2009 年，我国可再生能源年利用量总计达2.6 亿t 标准煤，约占一次能源消费总量的8.34%。2009 年，我国水电装机容量1.97 亿kW，居世界第一位。风电装机容量连续4 年快速增长，达2 730 万kW，发展速度大大超出预期，新增装机容量居世界第一位，总装机容量居世界第三位，相当于3 年前的10 倍。我国太阳能光伏电池和热水器产量均居世界第一位。太阳能光伏电池年产量达4 011 MW，为全球份额的40%。太阳能热水器保有量超过1.45 亿m2， 与1998 年的1 500 万m2 相比，11 年间增长了约10 倍， 居世界第一，占全球使用量的60%以上。生物燃料也在有序发展。根据农业部科教司的统计数据，2009 年全国已累计推广户用沼气池近3 507.03 万座，年产沼气达124.08 亿m3；累计建成沼气工程5.69 万处，年产沼气达9.17 亿m3。2009 年燃料乙醇产量为171.2 万t， 其中非粮燃料乙醇为16.2 万t。全国乙醇汽油消费量约占全年汽油消费总量的25%。2009 年生物质发电装机总量为412 万kW。我国地热（水）年开采量为3.68 亿m3，年减少二氧化碳排放量2 500 万t6。国外起步早，发展快，含分布式电源的微型电网的概念最早是由美国的电力可靠性技术解决方案协会提出来的，对于分布式电源研究的己经取得了初步的理论成果，同时在实验室构建出了微电网模型，对这些理论进行了成功的验证。美国的北部电力系统承建了本国的第一个微电网模型一一曼德瑞沃微电网，在这个示范工程里面，针对微电网对内部单元的控制策略、线路和元件的保护方案和整体的经济效益等进行了较系统的研究。国外从70年代末、80年代初就开始进行保护和控制综合自动化系统的新技术开发和试验研究工作。如由美国西屋电气公司和美国电力科学研究院(EPRI)联合研制的SPCS变电站保护和控制综合自动化系统，由日本关西电力公司与三菱电气公司共同研制的 SDS- I、II保护和控制综合自动比系统从1977-1979年进行了现场试验及试运行，80年代初已交付商业应用。目前，日本日立、三菱、东芝公司，德国西门子公司(SIEMENS)、AEG公司，瑞士ABB公司，美国通用电气公司(GE)、西屋电气公司(Wesing house)，法国阿尔斯通公司(AL-STHOM)，瑞士Landis&Gyr公司等国际著名大型电气公司均开发和生产了变电站综合自动化系统(或称保护与控制一体化装置)，并取得了较为成熟的运行经验。其主要特点为：系统一般采用分层分布式，系统由站控级和元件间隔级组成，大部分系统在站控级和元件间隔级的通信采用星形光纤连接，继电保护装置下放到就地，主控制室与各级电压配电装置之间仅有光缆联系，没有强电控制电缆进入主控制室，这样节约了大量控制电缆，大大减少对主控制室内计算机系统及其他电子元件器的干扰，提高了运行水平和安全可靠性。我国继电保护发展较国外慢，建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。自50年代末，晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500 kV线路上，结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。在这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用，天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向高频保护也在多条220kV和500kV线路上运行。我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代7。1.3本文的主要工作第一，选择不同短路点进行短路计算；第二，主变压器继电保护配置；第三，变压器保护整定原则；第四，变压器保护整定计算；第五，利用继电保护设备进行上机实验。1.4继电保护整定计算的目的及基本要求整定计算是针对具体的店里系统，通过网络计算工具进行分析计算没确定配置的各种保护系统的保护方式，得到保护装置的定值以满足系统的运行要求。整定计算主要针对已经配置的各种保护装置计算其运行定值、整定计算是几点保护工作中一项非常重要的内容，正确合理的进行整定计算才能使系统中各种保护装置和谐的一起工作，发挥积极地作用。一、对继电保护应满足四个基本要求，即选择性，灵敏性，速动性，可靠性，简称四性。四性是继电保护系统中应该考虑的基本要求，应从系统的各个方面进行考虑，如整定计算，保护装置设计，制造及调试维护，二次回路设计。保护装置运行维护及管理，这其中整定计算尤其需要处理好这四性的关系。选择性 选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。 速动性 速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。 一般必须快速切除的故障有： (1) 使发电厂或重要用户的母线电压低于有效值(一般为0.7倍额定电压)。 (2) 大容量的发电机、变压器和电动机内部故障。 (3) 中、低压线路导线截面过小，为避免过热不允许延时切除的故障。 (4) 可能危及人身安全、对通信系统或铁路信号造成强烈干扰的故障。 故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间，一般快速保护的动作时间为0.04s0.08s，最快的可达0.01s0.04s，一般断路器的跳闸时间为0.06s0.15s，最快的可达0.02s0.06s。 对于反应不正常运行情况的继电保护装置，一般不要求快速动作，而应按照选择性的条件，带延时地发出信号。 灵敏性 灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。 能满足灵敏性要求的继电保护，在规定的范围内故障时，不论短路点的位置和短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能正确反应动作，即要求不但在系统最大运行方式下三相短路时能可靠动作，而且在系统最小运行方式下经过较大的过渡电阻两相或单相短路故障时也能可靠动作。 系统最大运行方式：被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大运行方式； 系统最小运行方式：在同样短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。保护装置的灵敏性是用灵敏系数来衡量。 可靠性 可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。 安全性：要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。 信赖性：要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带来严重危害。即使对于相同的电力元件，随着电网的发展，保护不误动和不拒动对系统的影响也会发生变化。 以上四个基本要求继电保护整定计算的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一9。二、整定计算的具体任务有以下几点：（1） 绘制电力系统接线图（2） 绘制电力系统阻抗图，包括正序、负序、零序三个序网。（3） 建立电力系统设备参数表（4） 确定继电保护整定需要满足的电力系统规模及运行方式变化限度（5） 电力系统各短路点计算结果列表（6） 各种继电保护整定计算表总之，继电保护整定计算既有自身的整定技巧问题，又有继电保护的配置与选型问题，还有电力系统的结构和运行问题。因此，整定计算要综合、辩证、统一的运用。2原理2.1纵差保护整定计算内容 a)与纵差保护有关的变压器参数计算，包括变压器的各侧额定电流，电流互感器和中间电流互感器的变比选择等。 b)短路电流计算。 c)纵差保护动作特性参数的整定。 d)纵差保护灵敏系数的校验。 e)其他辅助验算和经验数据的推荐，包括谐波制动比(对谐波制动原理的差动保护)和闭锁角 (对间断角原理的差动保护)的推荐。 纵差保护的整定计算及变压器参数计算： 与纵差保护有关的变压器参数计算，可按表2所列的公式和步骤进行。在表2中作了如下假定：三绕组变压器；额定容量SN；绕组接法为YN,YN,d11；如低压侧电流互感器的二次电流最小，则选低压侧为基本侧；电流互感器二次额定电流为1A。表2- 1 变压器参数计算表(举例)3序号名 称各 侧 参 数高压侧(H)中压侧(M)低压侧(L)1额定电压UNUNhUNmUNL2额定电流IN3各侧接线1)YNYNd114各侧电流互感器二次接线ddY5电流互感器的计算变比nc6电流互感器实际选用变比nsnshnsmnsL7各侧二次电流I8基本侧的选择2)9中间电流互感器的变比nm1)对于通过软件实现电流相位和幅值补偿的微机型保护，各侧电流互感器二次均可按Y接线。2)一般可选二次电流较小侧为基本侧。2.2短路电流计算 一般情况下，为整定变压器纵差保护，需作两种运行方式下的短路电流计算。一种是在系统最大运行方式下变压器外部短路时，计算通过变压器纵差保护的最大穿越性短路电流(通常是三相短路电流)，其目的是为计算差动保护的最大不平衡电流和最大制动电流。另一种是在系统最小运行方式下，计算纵差保护区内最小短路电流(两相或单相短路电流)，其目的是为计算差动保护的最小灵敏系数。 计算短路电流所采用的系统最大和最小运行方式，对于运行整定用的应由系统调度部门提供；对于设计过程中用于保护选型计算的，应由系统设计专业提供。2.3纵差保护动作特性参数的计算带比率制动特性的纵差保护的动作特性，通常用直角坐标系上的一条折线表示。该坐标系纵轴为保护的动作电流Iop；横轴为制动电流Ires，如下图所示。折线ACD的左上方为保护的动作区，折线右下方为保护的制动区。 图2-1 纵差保护动作特性曲线图 这一动作特性曲线由纵坐标OA，拐点的横坐标OB，折线BP的斜率S三个参数所确定。OA表示无制动状态下的动作电流，即保护的最小动作电流Iop.min。OB表示起始制动电流Ires.0。 动作特性三个参数，目前在工程实用上有两种整定计算方法，现分述如下。 整定法： 折线上任一点动作电流Iop与制动电流Ires之比Iop/IresKres称为纵差保护的制动系数。由图2中各参数之间的关系可导出， 制动系数Kres与折线斜率S之间的关系如下式所示 (2-1) (2-2)从图1可见，对动作特性具有一个折点的纵差保护，折线的斜率S是一个常数， 而制动系数Kres则是随制动电流Ires而变化的。在实际应用中，是通过保护装置的参数调节整定折线的斜率来满足制动系数的要求。1)纵差保护最小动作电流的整定。最小动作电流应大于变压器额定负载时的不平衡电流，即 (2-3)式中：IN变压器额定电流；na电流互感器的变比；Krel可靠系数，取1.31.5；Ker电流互感器的比误差，10P型取0.032，5P型和TP型取0.012；U变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值(百分值)；m由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取0.05。 在工程实用整定计算中可选取Iop.min(0.20.5)INna。一般工程宜采用不小于0.3IN/na的整定值。 根据实际情况(现场实测不平衡电流)确有必要时也可大于0.5IN/na。 2)起始制动电流Ires.0的整定。起始制动电流宜取 (2-4) 3)动作特性折线斜率S的整定。纵差保护的动作电流应大于外部短路时流过差动回路的不平衡电流。变压器种类不同，不平衡电流计算也有较大差别，下面给出普通双绕组和三绕组变压器差动保护回路最大不平衡电流Iunb.max计算公式。双绕组变压器 (2-5)式中：Ker，U，m，na的含意同式(4)，但Ker0.1； Kcc电流互感器的同型系数，Kcc1.0；Ik.max外部短路时，最大穿越短路电流周期分量；Kap非周期分量系数，两侧同为TP级电流互感器取1.0；两侧同为P级电流互感器取1.52.0。 (2-6) 式中：Kap，Kcc,Ker含意同式(5)； Uh,Um变压器高、中压侧调压引起的相对误差(对UN而言)取调压范围中偏离额定值的最大值； Ik.max低压侧外部短路时，流过靠近故障侧电流互感器的最大短路电流周期分量；Ik.h.max,Ik.m.max在所计算的外部短路时，流过高、中压侧电流互感器电流的周期分量； Ik.max,Ik.max在所计算的外部短路时，相应地流过非靠近故障点两侧电流互感器电流的周期分量； na、na.h、na.m各侧电流互感器的变比； m、m由于电流互感器(包括中间互流器) 的变比未完全匹配而产生的误差。差动保护的动作电流 (2-7)最大制动系数 (2-8)式(8)中最大制动电流Ires.max的选取，因差动保护制动原理的不同以及制动线圈的接线方式不同而会有很大差别，在实际工程计算时应根据差动保护的工作原理和制动回路的接线方式而定。制动线圈的接线原则是使外部故障时制动电流最大，而内部故障时制动电流最小。当制动线圈数比变压器绕组少，不可能将每侧电流分别接入制动线圈时，可以将几个无源侧电流合并后接入制动线圈，但不应将几个有源侧电流合并接入制动线圈。根据Iop.min、Ires.0、Ires.max、Kres.max按式(1)可计算出差动保护动作特性曲线中折线的斜率S，当Ires.maxIk.max时有 2.4过电