继电保护配置及整定计算之欧阳生创编.docx

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继电保护配置及整定计算之欧阳生创编

一继电呵护灵敏系数

时间：

2021.02.08

创作人：

欧阳生

灵敏性是指在电力设备或线路的被呵护规模内产生金属性短路时，呵护装置应具有需要的灵敏系数。

灵敏系数应根据晦气的正常（含正常检修）运行方法和晦气的故障类型计算，但可不考虑可能性很小的情况。

灵敏系数应满足有关设计规范与技术规程的要求，当不满足要求时，应对呵护举措电流甚至呵护计划进行调整。

灵敏系数Km为呵护区产生短路时，流过呵护装置处的最小短路电流Ik·min与呵护装置一次举措电流Idz的比值，即：

Km＝Ik·min／Idz。

式中：

Ik·min为流过呵护装置处的最小短路电流，对多相短路呵护，Ik·min取两相短路电流最小值Ik2·min；对66KV、35KV、6~10kV中性点不接地系统的单相短路呵护，取单相接地电容电流最小值Ic·min；对110kV中性点接地系统的单相短路呵护，取单相接地电流最小值Ik1·min；Idz为呵护装置一次举措电流。

各类短路呵护的最小灵敏系数列于表1.1

表1.1短路呵护的最小灵敏系数

呵护分类

保护类型

组成元件

灵敏系数

备注

主呵护

带标的目的和不带标的目的的电流呵护或电压呵护

电流元件和电压元件

1.3~1.5

200km以上线路，不小于1.3；（50~200）km线路，不小于1.4；50km以下线路，不小于1.5

零序或负序标的目的元件

1.5

线路纵联呵护

跳闸元件

2.0

对高阻接地故障的丈量元件

1.5

个别情况下，为1.3

变压器、电念头纵差呵护

差动电流元件的启动电流

1.5

依照呵护装置处短路计算

变压器、线路和电念头电流速断呵护

电流元件

1.5

后备呵护

远后备呵护

电流、电压和阻抗元件

1.2

依照相邻电力设备和线路末端短路计算（短路电流应为阻抗元件精确工作电流1.5倍以上），可考虑相继举措

零序和负序标的目的元件

1.5

近后备呵护

电流、电压和阻抗元件

1.3

依照线路末端短路计算

零序和负序标的目的元件

2.0

帮助呵护

电流速断呵护

1.2

依照正常运行方法呵护装置处短路计算

注：

（1）呵护的灵敏系数除表中注明者外，均按被呵护线路（设备）末端短路计算。

（2）呵护装置如反应故障时增长的量，其灵敏系数为金属性短路计算值与呵护整定值之比；如反应故障时减少的量，则为呵护整定值与金属性短路计算值之比。

（3）各种类型的呵护中，接于全电流和全电压的标的目的元件的灵敏系数不作规定。

（4）本表内未包含的其他类型的呵护，其灵敏系数另作规定。

二电力变压器呵护

1电力变压器呵护配置

电力变压器的继电呵护配置见表4.1－1

表4.1－1电力变压器的继电呵护配置

变压器容量（kVA）

保护装置名称

备注

带时限的过电流呵护注

（1）

电流速断呵护

纵联差动呵护

高压侧单相接地呵护注

（2）

过负荷呵护

瓦斯呵护注（4）

温度呵护注（5）

<400

315kVA的车间内油浸变压器装置

一般用高压熔断器呵护

400~630

高压侧采取断路器时装设

高压侧采取断路器且过电流呵护时限

0.5s时装设

装设

并联运行的变压器装设，作为其他备用电源的变压器根据过负荷的可能性装设注（3）

车间内变压器装设

800

装设

1000~1600

装设

过电流保时限

0.5s时装设

装设

2000~5000

当电流速断呵护不克不及满足灵敏要求时装设

5000kVA的单相变压器宜装设远距离测温装置

8000kVA装设远距离测温装置

6300~8000

单独运行的变压器或负荷不太重要的变压器装设

并列运行的变压器或重要变压器或当电流速断不克不及满足灵敏性要求时装设

10000

装设

装设

装设

装设

注：

（1）当带时限的过电流呵护不克不及满足灵敏性要求时，应采取低电压闭锁的带时限的过电流；

（2）当利用高压侧过电流呵护及高压侧出线断路器呵护不克不及满足灵敏性要求时，应装设变压器高压侧中性线上装置电流互感器的零序过电流呵护；

（3）高压侧电压为230/400V的变压器，当高压侧出线断路器带有过负荷呵护时，可不装设专用的过负荷呵护；

（4）密闭油浸变压器装设压力呵护；

（5）干式变压器均应装设温度呵护。

2电力变压器整定计算

电力变压器的各种整定计算见表4.1－2。

表4.1－2电力变压器电流呵护整定计算

呵护名称

计算项目和公式

符号说明

过电流

保护

呵护装置的举措电流（应躲过可能呈现的过负荷电流）

A

呵护装置的灵敏系数（按电力系统最小运行方法下，低

压侧两相短路时流过高压侧（呵护装置处）的短路电

流校验）

呵护装置的举措时限（应与下一级呵护举措时限相配

合）一般取年夜于0.3～0.5s

Kk为可靠系数，一般取1.05～1.2，用于电流速断呵护及过电流呵护时取1.2，用于高压侧单相接地呵护时（在变压器高压侧中性线上装设电流互感器）取1.1，用于过负荷呵护时取1.05～1.1

Kjx为接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取

Kh为继电器前往系数，取0.85～0.95

Kgh为过负荷系数，注

（1），包含电念头自起动引起的过电流倍数，一般取2～3，当无自起动电念头时取1.3～1.5

n1为电流互感器电流比

Ilrt为变压器高压侧额定电流，A

I2k2.min为最小运行方法下变压器高压侧两相短路时，流过高压侧（呵护装置处）的稳态电流，A；

Idz为呵护装置一次举措电流，A；

为最年夜运行方法下变压器高压侧三相短路时，流过高压侧（呵护装置处）的超瞬态电流，A；

为最小运行方法下呵护装置处两相短路超瞬态电流，注

（2），A；

I2k1.min为最小运行方法下变压器高压侧母线或母干线末端单相接地短路时，流过高压侧（呵护装置处）的稳态电流，A；

I22k1.min

为最小运行方法下变压器高压侧母线或母干线末端单相接地稳态短路电流，A；

为变压器变比；

为配合系数，取1.1；

为高压分支线零序呵护举措电流

I2rT为变压器高压侧额定电流；

Kk为过电流呵护可靠系数，取1.2；

Kh为继电器前往系数，取1.1

Ny为电压互感器变比；

Umin为运行中可能呈现的最低电压（如电力系统电压降低，年夜容量电念头起动及电念头自起动时引起的电压降）一般取0.5～0.7

（变压器高压侧母线额定电压）；

为呵护装置处的最低剩余电压

电流速断保护

呵护装置的举措电流（应躲过高压侧短路时，流过呵护装置的最年夜短路电流）

A

呵护装置的灵敏系数（按系统最小运行方法下，呵护

装置装置处两相短路电流校验）

高压侧单相接地呵护（利用高压侧三相式过流呵护）

呵护装置的举措电流和举措时限与过电流呵护相同，

呵护装置的灵敏系数（按系统最小运行方法下，高压侧母

线或母干线末端单相接地时，流过高压侧（呵护装置

处）的短路电流校验）

高压侧单相接地呵护（采取在高压侧中性线上装设专用的零序呵护），

注（3）

呵护装置的举措电流（应躲开正常运行时，变压器中

性线上流过的最年夜不服衡电流，其值按国家标准GB1094.1~5《电力变压器》规定，不超出额定电流的25%）

A

呵护装置的举措电流尚应与高压出线的零序电流呵护相

配合

A

呵护装置的灵敏系数（按最小运行方法下，高压侧母线

或母干线末端单相接地稳态短路电流校验）

呵护装置的举措时限一般取0.3～0.5s

过负荷

保护

呵护装置的举措电流（应躲过变压器额定电流）

A

呵护装置的举措时限（应躲过允许的短时工作过负荷时间，如电念头起动或自起动的时间）一般按时限取9~15s

低电压起动的带时限过电流保护

呵护装置的举措电流（应躲过变压器额定电流）

A

呵护装置的举措电压

V

呵护装置的灵敏系数（电流部分）与过电流呵护相同，

呵护装置的灵敏系数（电压部分）

呵护装置举措时限与过电流呵护相同

注：

（1）带有自起动电念头的变压器，其过负荷系数按电念头的自起动电流确定。

当电源侧装设自动重合闸或备用电源自投装置时，可近似的用下式计算：

式中：

uk为变压器的阻抗电压相对值；SrT为变压器的额定容量，kVA；SM∑为需要自起动的全部电念头的总容量，kVA；Kq为电念头的起动电流倍数，一般取5；

（2）两相短路超瞬态电流

即是三相短路超瞬态电流

的0.866倍；

（3）yyno接线的变压器采取在高压侧中性线上装设专用电流互感器的高压侧单相接地呵护，而Dyno接线的变压器可不装设。

3数字式电力变压器差动呵护

（1）数字式电力变压器差动呵护需要躲开流过差动回路中的以下不服衡电流

1）由变压器励磁涌流所产生的不服衡电流；

（A）数字式电力变压器差动呵护装置软件由鉴别短路电流和励磁涌流的不同（励磁涌流具有间断角与以二次谐波为主的高次谐波）；

（B）数字式电力变压器差动呵护装置软件利用二次谐波制动（励磁涌流中的高次谐波以二次谐波为主）来躲开流过差动回路中的不服衡电流；

2）由变压器各侧绕组连接组别不合引起的电流值与相位变更而产生的不服衡电流，数字式电力变压器差动呵护装置通过软件组态时依照产品使用说明书规定的变压器绕组连接组别代码设置，由软件在计算差动电流时进行相位赔偿；

3）由各侧电流互感器计算变比与实际变比不合而产生的不服衡电流，数字式电力变压器差动呵护装置通过软件组态时输入电流平衡调整系数后，由软件在计算差动电流时进行调整；

4）由变压器各侧电流互感器型号不合而产生的不服衡电流，应在差动呵护整定值中予以考虑；

5）由变压器有载调压分接头位置变更而产生的不服衡电流。

变压器有载调压分接头经常在修改，而差动呵护的电流回路在带电情况下是不克不及够随意变动的，由此而产生的不服衡电流应在计算差动呵护整定值中予以考虑。

（2）电力变压器差动呵护的性能

1）电力变压器差动呵护有差动速断及比率制动差动两种呵护特性。

（A）差动速断呵护实质上可认为是反应差动电流的过电流继电器，用以包管在变压器内部产生严重故障时快速举措于跳闸，典范出口举措时间小于20ms；

（B）比率制动差动呵护具有较高的灵敏度，并可消除呵护区外产生故障时，电流互感器饱和的影响。

比率制动差动呵护的举措特性如图4－1。

图中：

Icd为实测差动电流，它即是高、

高压侧差动计算电流向量

和的绝对值；

IsdZd为差动速断呵护举措电流

整定值，软件可以任意设定；

Izd为制动电流，它即是高、高压

侧差动计算电流向量

差绝对值的二分之一；

Icdzd为差动呵护举措电流整定

值，软件可以任意设定；

IZd1、IZd2为差动呵护比率制动起图4－1比率差动呵护举措特征

动（拐点）电流整定值；软件可以任意设定；

Kb1、Kb2为差动呵护比率制动系数，软件可以任意设定。

（3）电力变压器差动呵护整定计算

1）差动电流计算时的相位赔偿。

变压器各侧绕组接线及各侧电流互感器二次侧接线方法不合，各侧电流年夜小与相位就要产生变更，计算变压器各侧差电流时就会呈现很是年夜的误差。

变压器绕组为星形（Y）接线时，一次电流为相电流；变压器绕组为三角形（△）接线时，一次电流为相电流差，其年夜小即是相电流的√3倍。

变压器绕组接线的极性变更也会引起变压器各侧电流相位的变更。

电流互感器二次侧接线方法不合，星形（Y）与三角形（△）接线电流同样也会相差√3倍，相位也会产生变更。

变压器差动呵护装置软件组态时需要对变压器各侧绕组接线组别进行设置，一般要求变压器各侧电流互感器二次侧接线方法均为星形，然后在软件组态时，依照所选用的数字式变压器差动呵护装置使用说明书规定的变压器各侧绕组接线组别代码进行设置。

软件在计算变压器差动电流时，就可以进行相位赔偿，消除变压器各侧绕组组别不合造成的计算误差。

2）电流平衡调整系数。

数字式电力变压器差动呵护装置软件根据软件组态时设置的电流平衡调整系数，在计算差动电流时，先将各侧二次侧电流乘电流平衡调整系数后折合到基准侧，这样就可以消除变压器各侧电流互感器变比引起的差动流计算误差。

变压器各侧电流平衡调整系数即是基准电流二次值除以变压器各侧额定电流二次值。

基准电流二次值可以为电流互感器额定电流二次值In（In=5A或1A），也可以为变压器高压侧或高压侧额定电流二次值，根据所选用的产品使用说明书来确定。

计算电流平衡调整系数时，首先计算出变压器各侧额定电流二次值，它即是变压器额定容量除以变压器本侧额定电压与本侧电流互感器变比，计算公式为：

A

A

A

式中：

S为变压器容量；

UH，UM，UL辨别为高、中、低侧一次额定电压；

NH，NM，NL辨别为高、中、低侧电流互感器变比。

如果以电流互感器额定电流二次值In（In=5）为基准，变压器各侧电流平衡调整系数为：

KpbM＝5／InH；KpbM＝5／InM；KpbL＝5／InL；

式中：

KpbM、KpbM：

、KpbL辨别为变压器高、中与高压侧电流平衡调整系数；

InH、InM：

、InL辨别为变压器高、中与高压侧额定电流二次值；

如果以变压器高压侧额定电流二次值InH为基准，变压器中压与高压侧电流平衡调整系数为：

KpbM＝InH／InM，KpbL＝InH／InL。

式中：

KpbM：

、KpbL辨别为变压器中压与高压侧电流平衡调整系数；

InH、InM：

、InL辨别为变压器高、中与高压侧额定电流二次值；

计算出电流平衡调整系数后，在软件组态时就可以进行设置。

数字式变压器差动呵护装置软件在计算差动流时，根据设置好的电流平衡调整系数，先将变压器各侧实测电流乘以本侧的电流平衡调整系数，就可以消除电流互感器变比引起的计算误差。

对两绕组变压器电流平衡调整系数算中只有高压与高压侧，而无中压侧。

有些数字式变压器差动呵护装置只需要在软件组态时填入变压器容量和各侧额定电压以及各侧电流互感器变比，由软件来计算电流平衡调整系数。

有些数字式变压器差动呵护装置以基准数1除以各侧额定电流电流二次值，并考虑变压器一次绕组接线方法来计算与设置电流平衡调整系数。

呵护整按时需要根据所选用的数字式变压器差动呵护装置产品使用说明书规定进行电流平衡调整系数计算与设置。

3）差动速断呵护举措电流整定值：

IsdZd＝（5～6）InA

4）差动速断呵护灵敏系数：

Km＝Ik2min／（n1×IsdDZ）≥2

5）差动呵护举措电流整定值：

Icdqd＝（0.2～0.3）InA

6）差动呵护比率制动起动（拐点）电流整定值：

Izd1≌0.8InIzd2≌2In

7）差动呵护比率制动系数：

Kb1＝0.3～0.5Kb2＝0.5～0.9

8）二次谐波制动系数：

KZd2＝Id2φ／Idφ＝0.15～0.25

以上公式中：

In为变压器基准侧额定电流二次值，它可为变压器高压、中压或高压侧额定电

流二次值，计算定值时需要根据所选用的产品使用说明书来确定；

Ik2min为最小运行方法下呵护区内两相短路最小短路电流；

n1为电流互感器变比；IsdZD为差动速断呵护举措电流；

Idφ为三相差动电流的基波电流。

5电力变压器后备呵护整定

电力变压器后备呵护整定见表4.1－2。

6电力变压器单相接地呵护整定

（1）高压侧单相接地呵护高压侧电源中性点不接地系统中，当系统中产生单相接地故障时，其接地故障电流仅为三相对地不服衡电容电流，此电流值比较小，用零序过流继电器来检测接地故障很难包管其选择性。

由于数字式继电呵护装置通过计算机网络互联，可以实现信息共享，故采取变电站综合自动化系统后，利用网络小电流接地选线的办法来判断产生单相接地故障的回路，并通过网络下达跳闸命令来进切除产生单相接地故障的回路，选择性与可靠性比较好。

数字式零序过压呵护装置可通过控制字的设置来选择报警或起动跳闸，零序过电压起动跳闸经断路器TWJ位置闭锁。

由于装置交流输入路数的限制，零序过压呵护判断所用的零序电压由装置内部对三相电压矢量相加自产。

如果使用计算机网络接地选线功能，则必须投入零序过压报警以收回接地报警信号，并整定零序过压呵护的相应定值。

在电源中性点经小电阻接地的系统中，单相接地零序电流相对较年夜，故采取直接跳闸方法比较可靠，数字式单相接地呵护装置中设置三段零序过电流呵护作为母线单相接地故障的后备呵护，其中零序过流I段设置两段时限，零序过流Ⅲ段可整定为报警或跳闸。

（2）高压侧单相接地呵护数字式单相接地呵护装置中，可设置三段零序过流呵护与零序反时限呵护作为高压侧接地呵护。

数字式单相接地呵护装置共集成了4种特性的零序反时限呵护，用户可根据需要选择任何一种特性的零序反时限呵护。

零序反时限呵护特性在装置组态菜单中进行设置。

特性1采取以下特性方程：

式中：

I0为高压侧实测零序电流；t为举措时间；

Ip为零序电流基准值，取零序反时限呵护基准值Iofzd，Iofzd整定值要躲过变压

器高压侧正常运行时的最年夜不服衡电流，通常取0.25倍高压侧二次额定电流；

tp为与熔断器配合的时间常数，取零序反时限呵护时间常数Tofzd，Tofzd整定

规模为1~100s。

特性2.、3、4采取了国际电工委员会标准（IEC2554）和英国标准规范（BS142.1966）规定的三个标准特性方程，辨别列举如下

特性2（一般反时限）：

s

特性3（很是反时限）：

s

特性4（极端反时限）：

s

式中：

I0为高压侧实测零序电流；t为举措时间；

Ip为零序电流基准值，取零序反时限呵护基准值Iofzd，Iofzd整定值要躲过变压

器高压侧正常运行时的最年夜不服衡电流；

tp为时间常数，取零序反时限呵护时间常数Tofzd，Tofzd整定规模为0~1s。

（3）高压侧正序反时限呵护作为反时限呵护的举措量。

数字式继电呵护装置共集成了4种特性的正序反时限呵护，用户可根据需要选择任何一种特性的正序反时限呵护。

正序反时限呵护特性在装置组态一继电器参数菜单中整定。

特性1采取以下特性方程：

s

式中：

I为高压侧实测正序电流；t为举措时间；

Ip为电流基准值，取正序反时限呵护基准值Ifzd，对特性1，Ifzd可取变压器高压侧一次侧额定电流Ie；

tp为时间常数，取正序反时限呵护时间常数Tfzd，Tofzd整定规模为1~2400s。

特性2.、3、4采取了国际电工委员会标准（IEC255—4）和英国标准规范（BS142.1966）规定的三个标准特性方程，辨别如下。

特性2（一般反时限）：

s

特性3（很是反时限）：

s

特性4（极端反时限）：

s

式中：

I为高压侧实测正序电流；t为举措时间；

Ip为电流基准值，取正序反时限呵护基准值Ifzd，对特性2、3、4Ifzd可取

1.05～1.3Ie；

tp为时间常数，取正序反时限呵护时间常数Tfzd，Tofzd整定规模为0～1s。

由于正序电流的计算办法与电流互感器配置方法有关，故对只装A、C相电流互感器的情况，装置软件组态时交流输入组态菜单中两相式呵护电流互感器必须依照所选用的产品使用说明书进行设置。

4110/10kV电力变压器差动及后备呵护整定计示例

（1）已知条件：

1）最小运行方法下变压器高压侧三相短路电流：

I2k3min＝7519A；

2）最年夜运行方法下变压器高压侧三相短路电流：

I”2K3max＝9298A；

折合到高压侧：

I”2K3max＝9.298/110/10kA＝0.845kA＝845A；

3）变压器额定参数

（A）变压器额定容量：

20000kVA变压器额定电压：

110/10kV；

变压器短路阻抗：

10.5%；变压器绕组连接组别：

Y/△—11；

（B）高压侧额定电流（电流互感器二次值）：

InH＝S/1.732×U/n＝20000/（1.732×110）/60＝1.749A；

（C）高压侧额定电流（电流互感器二次值）：

Inl＝S/1.732×U/n＝20000/（1.732×10）/400＝2.887A；

4）电流互感器变比：

（A）高压侧电流互感器变比：

n1＝300/5＝60；

（B）高压侧电流互感器变比：

n2＝2000/5＝400。

5）单相接地电容电流

（A）10kV电网的总单相接地电容电流为：

Ic∑＝35A；

（B）本出线回路10kV电缆线路单相接地电容电流为：

Icx＝1.5A。

（2）差动呵护整定计算

1）变压器绕组连接组别代码设置

设置内容

设置依据

绕组连接代码

变压器绕组连接代码

产品使用说明书

取1

2）电流平衡调整系数计算

计算内容

电流平衡调整系数计算

电流平衡调整系数

电流平衡调整系数

Kpb＝Inl／（InH×Kjx）

＝2.887／1.749＝1.65

取1.65

注：

Kpb为电流平衡调整系数，以变压器高压侧额定电流二次侧值Iel为计算基准；

InH为变压器高压侧额定电流二次值；Inl为变压器高压侧额定电流二次值；

Kjx为电流互感器二次侧接线系数，可在装置内设置接线方法，电流互感器二次侧为星形接线时设置为1，电流平衡系数Kpb应根据所选用的产品说明书来确定。

3）差动速断呵护整定计算

呵护配置

举措电流整定值计算

整定值

差动速断呵护

Isddz＝（5～6）Inl=5×2.887=14.38A

取14.39A

差动速断呵护

灵敏系数

Km＝（0.86×I13max/n1）/Icdzd

＝（0.86×7519/60）/14.39＝7.49

7.49≥2

注：

Isddz为差动速断呵护举措电流整定值，以变压器高压侧额定电流二次侧值Inl为计算基准；

取变压器基准侧额定电流Inl的（5～6）倍；基准侧应根据所选用的产品说明书来确定。

Inl为变压器高压侧额定电流二次值。

4）差动呵护整定计算

呵护配置

举措电流整定值计算

整定值

差动呵护

cdqd＝（0.2～0.3）×Inl

＝0.3×2.887=0.87A

也可依照以下公式进行计算：

Icdqd＝Kk×（Ktx×fi＋△U）I3d.max

取0.87A

注：

Icdqd为差动呵护举措电流整定值，以变压器高压侧额定电流二次侧值Inl为计算基准；取

变压器基准侧额定电流二次值Inl的（0.2～0.3）倍；

Inl为变压器高压侧额定电流二次值；I3d.max为呵护区外故障时的最年夜短路电流；

KK为可靠系数，取1.3～1.5；Ktx为电流互感器同型系数，取0.5，不合型时取1.0；

Fi为电流互感器的最年夜相对误差，取0.1；

ΔU为高压侧调压抽头引起的误差，取调压规模的一半。

5）差动呵护比率制动起动（拐点）电流与比率制动系数计算

整定内容

举措电流整定值计算

比率制动系数

整定值

第一差动呵护比率制动起动（拐点）电流

IZD1＝0.8×Inl

＝0.8×2.887＝2.3A

Kb1＝0.3～0.5

取0.4

第二差动呵护比率制动起动（拐点）电流

IZD2＝2×Inl

＝2×2.887＝5.8A

Kb2＝0.5～0.9

取0.7

注：

IZD1与IZD2为第一与第二差动呵护比率制动起动（拐点）电流，以变压器高压侧额定电流

二次侧值In