保护整定计算方法.docx
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保护整定计算方法.docx
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保护整定计算方法
110KV线路(与B1的联络线)保护配置及整定计算
一、保护配置:
1、配置三段式相间距离保护(I,II段为方向阻抗特性,III段为偏移阻抗特性,偏移度α=0.2)
2、配置三段式接地距离保护(I,II,III段皆为零序电抗特性)
3、采用三相一次重合闸(采用位置不对应启动,与保护之间采用后加速配合,因两侧皆有电源,故一侧检测无压另一侧检测同期)
二、保护整定计算
1、TA、TV变比的选择:
TA变比选择:
一次负荷电流:
Ifh.e=
则TA计算变比为:
Ifh.e/5
选择TA实际标准变比nL不小于并趋近于计算变比(保证实际二次额定电流不超过5A)
TV变比选择:
nY=
=110/0.1
2、相间距离I段整定计算
一次侧(保护)动作阻抗:
Z’dz.b=K’k·ZL.B=K’k·XL.B/sinφd
(ZL.B:
本线路阻抗)
二次侧(继电器)动作阻抗:
Z’dz.j=Z’dz.b·
继电器整定阻抗:
Z’zd=Z’dz.j最大灵敏角φlm=70°
确定动作时限t’=0s
3、相间距离II段整定计算
∵助增电源→分支系数Kfz↑>1,而距离II段整定时Kfz应取最小值Kfz.min
∴应考虑无助增电源情况,即Kfz=Kfz.min=1
①考虑与相邻线路配合:
Z’’dz.b=K’’k·(ZL.B+K’k·ZL.X)=K’’k·(XL.B+K’k·XL.X)/sinφd
(ZL.B:
本线路阻抗;ZL.X:
相邻线路阻抗;K’’k取0.8)
若有多条相邻线路,则应分别考虑与这些相邻线路配合
②考虑与相邻变压器配合:
Z’’dz.b=K’’k·(ZL.B+Z*B1(H-M)·
)=K’’k·[(XL.B/sinφd)+X*B1(H-M)·
]
Z’’dz.b=K’’k·(ZL.B+Z*B1(H-L)·
)=K’’k·[(XL.B/sinφd)+X*B1(H-L)·
]
(Z*B1(H-M):
变压器B1高-中压侧间的阻抗标幺值;Z*B1(H-L):
B1高-低压侧间的阻抗标幺值;Ue.b保护安装处电压等级的平均电压;Sj:
基准容量;K’’k取0.7)
若有多台相邻变压器,则应分别考虑与这些相邻变压器配合
取①,②中较小者作为最终的Z’’dz.b
Z’’dz.j=Z’’dz.b·
Z’’zd=Z’’dz.jφlm=70°
校验灵敏度:
Klm=Z’’dz.b/ZL.B(若>1.25,则满足要求)
确定动作时限t’’=0.5s
若不满足要求,则采取以下措施:
保留(也可不保留)不灵敏II段
另外增加一个灵敏II段,使其与相邻元件的II段去配合
例如:
与相邻的接入无穷大系统的20km线路的II段配合:
Z’’dz.b=K’’k1·{(XL.B/sinφd)+K’’k2·[(XL.X/sinφd)+X*B(M-H)·
]}
(K’’k1取0.8;K’’k2取0.7)
确定动作时限t’’=1s
再次校验Klm=Z’’dz.b/ZL.B
4、相间距离III段整定计算
最小负荷阻抗:
Zfh.min=
Z’’’dz.b.φf=Zfh.min/(K’’’k·Kzq·Kh)(Kh一般取1.15)
Z’’’dz.j.φf=Z’’’dz.b.φf·
III段采用偏移特性:
最大灵敏角φlm=φd
由于:
X2=(Zdz.j.φf)2+(αZzd)2+2Zdz.j.φf·αZzd·cos(φd-φf)
Y2=(Zdz.j.φf)2+(Zzd)2-2Zdz.j.φf·Zzd·cos(φd-φf)
X2+Y2=[(1+α)Zzd]2
得:
α·Zzd2+Zdz.j.φf·(1-α)Zzd·cos(φd-φf)-(Zdz.j.φf)2=0
Z’’’zd=
·Zdz.j.φf
校验灵敏度:
作为近后备时:
Klm=(Z’’’zd·
)/ZL.B(若>1.5,则满足要求)
作为远后备时:
校验远后备时,若存在分支,则分支系数Kfz应考虑最大值Kfz.max
,故应考虑助增电源的情况。
用4s的短路电流计算。
由于有多个相邻元件,应分别校验作为这些相邻元件远后备时的Klm
相邻元件为线路时的灵敏度校验(如Klm.d11、Klm.d12、Klm.d13、Klm.d14):
Klm=(Z’’’zd·
)/[(XL.B+Kfz·XL.X)/sinφd],Kfz=
:
最大运行方式下相邻线路末端三相短路时,流过本支路的短路电流
:
最大运行方式下相邻线路末端三相短路时,流过相邻支路的短路电流
相邻元件为变压器时的灵敏度校验(如Klm.d9、Klm.d10):
Klm.d9=(Z’’’zd·
)/[(XL.B/sinφd)+Kfz1·X*B1(H)·
+Kfz2·X*B1(M)·
]
Kfz1=
;Kfz2=
:
最大运行方式下d9点三相短路时,流过本支路的短路电流
:
最大运行方式下d9点三相短路时,流过B1高压侧的短路电流
:
最大运行方式下d9点三相短路时,流过B1中压侧的短路电流
Klm.d10=(Z’’’zd·
)/[(XL.B/sinφd)+Kfz1·X*B1(H)·
+Kfz2·X*B1(L)·
]
Kfz1=
;Kfz2=
:
最大运行方式下d10点三相短路时,流过本支路的短路电流
:
最大运行方式下d10点三相短路时,流过B1高压侧的短路电流
:
最大运行方式下d10点三相短路时,流过B1低压侧的短路电流
若作为远后备的Klm>1.2,则满足要求,如果不满足要求,则相应的相邻元件必须有自己的近后备。
确定动作时限t’’’(按阶梯原则)
三绕组变压器B’保护配置及
纵差保护和过流保护的整定计算
一、保护配置:
1、变压器瓦斯保护(轻瓦斯动作于发信号,重瓦斯动作于跳闸)
2、纵差保护
采用比例制动及二次谐波制动的差动保护,并配有差动速断(用于防止内部短路Id很大时,TA饱和→比例制动保护拒动)
3、复合电压启动的过流保护(作为后备保护)
4、零序保护(反映单相接地短路)
5、过负荷保护
6、温度保护
二、纵差动保护整定计算(用0s的短路电流计算)
1、比例制动量接入原则
1)、单侧电源的双绕组变压器,比例制动线圈接于负荷侧差动臂中。
2)、双侧电源的双绕组变压器,比例制动线圈分别接于两个差动臂中。
3)、单侧电源的三绕组变压器,比例制动线圈分别接于两个受电侧差动臂中。
4)、双侧电源的三绕组变压器,比例制动线圈分别接于受电侧和小电源侧的差动臂中。
5)、多侧电源的三绕组变压器,比例制动线圈可采用四侧制动方案(若为三侧电源则空出一组制动线圈不用;若多于四侧支路,可将几条支路并为一组而组成四侧差动臂)
6)、本站B’为双侧电源(高、低压侧)的三绕组升压变压器,比例制动及二次谐波制动纵差保护回路如图,图中箭头为B’正常运行时一、二次侧电流的流通方向。
继电器动作条件:
Ucd>Uzh1+Uzh2
辅助自耦变流器TAA:
用于平衡各侧TA计算变比与实际变比不同→误差
2、整定计算
(1)、计算各侧一次额定电流、TA变比、二次额定电流及TAA的变比
名称
各侧数据
Ue(KV)
6.3(△侧)
35(Y侧)
110(Y0侧)
Ie1(A)
Se/(6.3
)
Se/(38.5
)
Se/(121
)
TA接法
Y
△
△
TA计算变比nL.js
Ie1/5
Ie1
/5
Ie1
/5
TA实际变比nL
选nL(→且≥)nL.js
选nL(→且≥)nL.js
选nL(→且≥)nL.js
Ie2(A)
Ie1/nL
Ie1/nL
Ie1/nL
TAA变比
Ie2/Ie2.min
Ie2/Ie2.min
Ie2/Ie2.min
选Ie2最小侧为基本侧(该侧不需加装TAA),另外两侧加装自耦变流器TAA
本站B’的35KV侧Ie2最小,故以35KV侧为基本侧。
(2)、确定最小动作电流Idz.min:
躲过正常(负荷)运行时的最大不平衡电流
Idz.min=Kk·Ibp.fh.max=(2fi(e)+ΔU+Δm)Ie1/nL
(fi(e):
额定电流下TA的比值误差;ΔU:
调整分接头的相对误差;Δm:
TAA变比不完全吻合产生的相对误差)
Ibp.fh.max可实测而得,也可用经验公式:
Idz.min=(0.20~0.50)Ie1/nL
例如取Idz.min=0.20Ie1/nL
(3)、拐点电流Izh.0=(1.0~1.2)·Izh.fh,例如取Izh.0=1.0Izh.fh
其中Izh.fh:
正常(负荷)运行时的制动电流,对三绕组变压器应考虑可能出现的制动作用最小的情况
对本站B’的纵差保护接线,若2DL断开,正常(负荷)运行时B’的中压侧无电流,只有低压侧有制动作用,此时的制动磁势最小:
Fzh=
·Ie1/nL=w·Ie1/(2nL),则正常运行时的制动电流Izh.fh=Ie1/(2nL)
拐点电流Izh.0=Ie1/(2nL)
(4)、制动系数Kzh及制动特性斜率m
①、对双绕组变压器:
外部最大短路时→最大不平衡电流Ibp.max
Ibp.max=(KtxKfzqfi+ΔU+Δm)Id.w.max/nL
Ktx:
TA的同型系数(不同型取1;同型取0.5)
Kfzq:
非周期分量影响系数(对BCH型和比例制动型继电器,Kfzq取1)
fi:
TA的比值误差,取10%(即0.1)
ΔU:
有载调整分接头的相对误差,取总调压范围的一半
Δm:
TAA变比不完全吻合产生的相对误差,一般取0.05
Id.w.max:
外部短路的最大短路电流
此时的动作电流应躲过Ibp.max,即:
Idz.max=KkIbp.max(可靠系数Kk取1.3)
此时的制动电流Izh=Id.w.max/nL
制动系数Kzh=Idz.max/Izh
制动特性曲线过(Izh,Idz.max)点
②、对三绕组变压器:
某侧外部最大短路时→最大不平衡电流Ibp.max
Ibp.max=[KtxKfzqfiId.w.max+ΔU(H)Id.w.(H).max+ΔU(M)Id.w.(M).max+
Δm(I)Id.w.(I).max+Δm(II)Id.w.(II).max]/nL
Id.w.max:
靠短路点侧的短路电流
Id.w.(H).max,Id.w.(M).max:
流过高、中压侧(调压侧)的短路电流
Id.w.(I).max,Id.w.(II).max:
流过非靠近短路点的另外两侧I,II侧的短路电流
动作电流应躲过Ibp.max,即:
Idz.max=KkIbp.max(可靠系数Kk取1.3)
求出此时的制动电流Izh(与制动回路接线方式有关)
此时的制动系数Kzh=Idz.max/Izh
分别计算高、中、低压三侧外部短路后分别得到三点:
(Izh(H),Idz.max(H)),(Izh(M),Idz.max(M)),(Izh(L),Idz.max(L))
制动特性曲线过其中一点(Izh,Idz.max),并位于另外两点的上方
对本站三绕组变压器B’:
(只有高压侧有载调压,调压范围:
±7.5%)
*高压侧d7点短路:
Ibp.max=[KtxKfzqfiId7.(H).max+ΔU(H)Id7.(H).max+Δm(L)Id7.(L).max]
/nL
(Ue.jb:
基本侧电压等级的平均电压)
Idz.max(H)=KkIbp.max
制动磁势为:
Fzh=
·Id7.(L).max·
/nL
制动电流Izh(H)=Id7.(L).max·
/(2nL)
Kzh=Idz.max(H)/Izh(H)得到点:
(Izh(H),Idz.max(H))
*中压侧d5点短路:
Ibp.max=[KtxKfzqfiId5.(M).max+ΔU(H)Id5.(H).max+Δm(H)Id5.(H).max+Δm(L)Id5.(L).max]/nL
Idz.max(M)=KkIbp.max
制动磁势为:
Fzh=
·Id5.(L).max/nL+
·Id5.(M).max/nL
制动电流Izh(M)=(Id5.(L).max+Id5.(M).max)/(2nL)
Kzh=Idz.max(M)/Izh(M)得到点:
(Izh(M),Idz.max(M))
*低压侧d6点短路:
Ibp.max=[KtxKfzqfiId6.(L).max+ΔU(H)Id6.(H).max+Δm(H)Id6.(H).max]
/nL
Idz.max(L)=KkIbp.max
制动磁势为:
Fzh=
·Id6.(L).max
/nL
制动电流Izh(L)=Id6.(L).max
/(2nL)
Kzh=Idz.max(L)/Izh(L)得到点:
(Izh(L),Idz.max(L))
制动特性曲线过三点中的一点(Izh,Idz.max),并位于另外两点的上方
该制动特性曲线的斜率为:
m=
(5)、内部短路的Klm校验
*高压侧内部短路:
考虑高压侧断路器3DL断开时(此时内部短路电流最小)
差动回路中电流Icd=Id7.min(L)
/nL
制动磁势Fzh=
Id7.min(L)
/nL,制动电流Izh=Id7.min(L)
/(2nL)
此时Idz=Idz.mim+m(Izh-Izh.0)
Klm=Icd/Idz(要求>2.0)
*中压侧内部短路:
考虑高压侧断路器3DL断开时(此时内部短路电流最小)
差动回路中电流Icd=Id5.min(L)/nL
制动磁势Fzh=
Id5.min(L)/nL,制动电流Izh=Id5.min(L)/(2nL)
此时Idz=Idz.mim+m(Izh-Izh.0)
Klm=Icd/Idz(要求>2.0)
*低压侧内部短路:
考虑高压侧断路器3DL断开时(此时内部短路电流最小)
差动回路中电流Icd=Id6.min(L)
/nL
制动磁势Fzh=
Id6.min(L)
/nL,制动电流Izh=Id6.min(L)
/(2nL)
此时Idz=Idz.mim+m(Izh-Izh.0)
Klm=Icd/Idz(要求>2.0)
(6)、差动速断的整定:
躲过励磁涌流及外部短路的最大不平衡电流
原则:
Idz.sd=Kk·Ily.max
经验公式:
Idz.sd=(8~10)Ie.B1
三、复合电压启动的过流保护整定计算(用4s的短路电流计算)
1、装设原则:
(1)、对双绕组升压变:
电流元件装于低压侧TA上,电压元件装于低压侧母线TV上。
若电压元件灵敏度不够,可增设一个装于高压侧母线TV上的电压元件。
保护以短时限动作于高压母联DL(或桥联DL),以长时限动作于B的各侧DL。
(2)、对三侧有电源的三绕组升压变:
三侧均应装过流保护,中压侧过流保护要求装设方向元件,为消除方向元件死区,方向元件的电压应取自低压侧母线TV,高、中压侧保护动作于本侧DL,低压侧过流保护动作于各侧DL。
(当高、低压侧保护不能满足选择性要求时,也应装设方向元件)
(3)、对中压侧无电源的三绕组升压变(如本站B’):
过流保护装于低压侧及中压侧,当高压侧短路而电压元件灵敏度不够时,可增设一个装于高压侧母线TV上的电压元件。
低压侧过流保护带两段时限,短时限动作于B未装保护侧(高压侧)的DL,长时限动作于B各侧DL。
2、整定计算及校验
(1)、低压侧过流
整定:
①电流元件:
Idz.b=
·Ie1,Idz.j=Idz.b/nL
②电压元件:
*低电压元件:
Udz.b=0.7Ue1Udz.j=Udz.b/nY
*负序电压元件:
躲过正常运行时的Ubp.2.max
经验公式:
Udz.b.2=0.06Ue1Udz.j.2=Udz.b.2/nY
校验:
①电流元件:
近后备:
Klm.d5=Kjx·I
(2)d5.(L).min
/Idz.b(若>1.3,则满足要求)
Klm.d7=Kjx·I
(2)d7.(L).min
/Idz.b(若>1.3,则满足要求)
Kjx:
变压器接线系数
远后备:
Klm.d8=Kjx·I
(2)d8.(L).min
/Idz.b(若>1.2,则满足要求)
②低电压元件:
(按最大运行方式下保护范围末端三相短路时,保护安装处的最大相间残余电压来校验)
Klm.d5=Udz.b/(Ucy.d5
)(要求>1.3,若不满足要求在中压侧增设一套)
Klm.d7=Udz.b/(Ucy.d7
)(要求>1.3,若不满足要求在高压侧增设一套)
Klm.d8=Udz.b/(Ucy.d8
)(要求>1.2,若不满足要求在高压侧增设一套)
③负序电压元件:
(按最小运行方式下保护范围末端两相短路时,保护安装处的最小负序电压来校验)
注:
某点两相短路时的负序电流I2
(2)=
≈
等于该点三相短路电流Id(3)=
的一半。
另外,负序电流的流向是从短路点流向电源点(电源点的负序电压为0,与正序情况相反)。
U2.cy=
I2.min
(2)(X*·
)·
=
(X*·
)·
Klm..d=U2.cy.d/Udz.b.2
(2)、中压侧过流
整定:
①电流元件:
Idz.b=
·Ie1,Idz.j=Idz.b/nL
②电压元件:
*低电压元件:
Udz.b=0.7Ue1Udz.j=Udz.b/nY
*负序电压元件:
躲过正常运行时的Ubp.2.max
经验公式:
Udz.b.2=0.06Ue1Udz.j.2=Udz.b.2/nY
校验:
①电流元件:
近后备:
Klm.d5=I
(2)d5.(M).min/Idz.b(若>1.3,则满足要求)
远后备:
Klm.d3=I
(2)d3.(M).min/Idz.b(若>1.2,则满足要求)
②低电压元件:
(按最大运行方式下保护范围末端三相短路时,保护安装处的最大相间残余电压来校验)
因为Ucy.d5=0,所以作为近后备时Klm.d5满足要求
远后备:
Klm.d3=Udz.b/(Ucy.d3)(要求>1.2,若不满足要求,则相邻线路必须有自己的近后备)
③负序电压元件:
(按最小运行方式下保护范围末端两相短路时,保护安装处的最小负序电压来校验)
U2.cy=
Id
(2)(X*·
)=
(X*·
)
Klm..d=U2.cy.d/Udz.b.2
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