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【电网考试】继电保护的整定计算

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发表时间:2020-05-28 11:33


  继电保护装置是当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时,能够向运行值班人员及时发出警告信号,或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施的设备。


  继电保护主要是利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化构成继电保护动作的原理,还有其他的物理量,如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。


    (1)需符合《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92等相关国家标准。


    (2)可靠性、选择性、灵敏性、速动性应严格保障。


    (3)电力系统最大最小运行方式


  最大运行方式:系统在该方式下运行时,具有最小的短路阻抗值,发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。一般根据系统最大运行方式的短路电流来效验所选用的电气设备的稳定性。


  最小运行方式:系统在该方式下运行时,具有最大的短路阻抗,发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。一般根据系统最小运行方式的短路电流值来效验继电保护装置的灵敏度。


    (4)电流速断保护的基本计算及其保护范围


  电流速断保护是一种仅反应于电流增大而瞬时动作的一种电流保护类型。保护的按线路末端出现三相短路时的短路电流来整定,取一定的可靠系数Krel,可靠系数一般为1.2~1.3,保护起动电流Iact按下式计算:


1.jpg


    (5)限时速断和限时过流保护的基本计算及整定


  限时速断保护是反应于电流增大而延时动作的一种电流保护类型,限时电流速断保护要求在系统的最小运行方式下,线路末端发生两相短路时,具有足够的反应能力,这个能力通常用灵敏系数Ksen来衡量,一般要求Ksen≥1.3~1.5,灵敏系数按下式校验:


2.jpg


  当按最小运行方式下线路末端的两相短路电流校验灵敏度不满足要求时,可按下一线路的速断保护定值来整定,并取一定的配合系数Kmat,通常Kmat取1.15。


  限时过流保护是反应于电流增大而延时动作的另一种电流保护类型。限时过流保护按躲过最大负荷电流来整定,取一定的可靠系数Krel,通常Krel取值1.25~1.5,同时,为了保证继电器在负荷电流作用下能够可靠返回,还必须考虑继电器的返回系数Kre,返回系数一般取0.85~0.95,动作电流可按下式校验:


3.jpg


  如果线路中存在电动机,还必须考虑到由于短路时的电压降低,电动机将被制动,故障切除后,由于电压的恢复,电动机将有一个自起动的过程,因此,为确保继电保护能够可靠躲过电动机自起动时的电流,必须考虑马达的自起动系数KMs,KMs的取值大于1,具体应根据网络的具体接线和负荷性质来确定。


  此时,动作电流应按下式计算:


4.jpg


    (6)反时限过流保护的基本计算及整定


  反时限过流保护是动作时限与被保护线路中电流大小有关的一种保护,当电流大时,动作时限短,当电流小时,动作时限长。构成反时限特性的基本方法有两种,一种是通过R-C充电回路构成的晶体管型时间元件构成反时限特性,另一种是微机保护通过软件来实现反时限特性。以某类型微机保护装置的常规反时限过流继电器的电流—时间特性为例,其动作方程为:


5.jpg


  反时限过流保护起动电流的计算可参照限时过流保护的起动电流计算公式。


    (7)变压器差动保护的计算与整定


  变压器差动保护是一种反应流入和流出变压器能量差的一种保护类型。通过选取合适的电流互感器可以将能量以电流的形式反映在差动保护回路中,差动继电器的动作线圈接在差动保护回路的差动臂上。其起动电流按躲过变压器励磁涌流、因电流互感器的不同型而产生的不平衡电流以及穿越性故障引起的不平衡电流为原则进行整定。


  按躲过变压器励磁涌流为原则,其不平衡电流值应为:


6.jpg


  按躲过电流互感器二次回路断线时引起的不平衡电流为原则,其不平衡电流值为:


7.jpg


  差动继电器的起动电流按以上三者中最大的计算值为依据进行整定。在实际应用中,对于微机型差动继电器而言,其动作电流一般选择在Id0=(0.2~0.3)IN,基本能有效躲过以上因素导致的不平衡电流。不同类型的微机差动继电器其特性曲线会有所不同,这与产品所选择的算法有关,在此不作介绍。


    (8)定时限过流和反时限过流保护的区别


  定时限过流保护是一种按躲过最大负荷电流来整定的一种保护类型,在整定时应考虑到与后端线路保[供电中心1] 的时限配合。它反映于线路故障时的电流增大而动作,它可作为电网终端设备的主保护或长线路时的后备保护及相邻线路的后备保护。一旦经整定计算确定后,继电器动作的时限就与短路电流的大小无关,因此,称为定时限过流保护。


  而反时限过流则不同,一旦通过调整继电器电气参数或通过某种算法确定反时限类型曲线后,反时限过流保护的动作时限与短路电流密切相关,短路电流越大或故障点越近,动作时限越短,反之,短路电流越小或故障点越远,动作时限越长。


  在基本整定原则上,定时限和反时限是一致的,但反时限可使靠近电源的故障有较小的切除时间。而且与阶段式保护相比,反时限保护可以用一只继电器来实现,这是反时限过流保护的优点,但缺点是整定配合比较复杂,并且在最小方式下短路时,其动作时限可能较长。因而,反时限过流保护通常用于单侧电源供电的终端线路或电动机上,作为主保护或后备保护。

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