配电线路继电保护整定计算问题探究

第一篇：配电线路继电保护整定计算问题探究

摘要:本文主要就配电线路继电保护整定计算问题进行了认真研究,具有一定的借鉴意义。

关键词:配电线路;继电保护;整定计算方法;研究

1、前言

配电系统由于自然的、人为的或设备故障等原因,使配电网的某处发生故障时,继电保护装置能快速采取故障切除、隔离或告警等措施,以保持配电系统的连续性、可靠性和保证人身、设备的安全。因此,继电保护在电力系统中具有十分重要的作用。

2、常规10kV线路整定计算方案

我国的10kV配电线路的保护,一般采用电流速断、过电流及三相一次重合闸构成。特殊线路结构或特殊负荷线路保护,不能满足要求时,可考虑增加其它保护(如:保护Ⅱ段、电压闭锁等)。

2.1 电流速断保护

由于10kV线路一般为保护的最末级,所以在整定计算中,定值计算偏重灵敏性,对有用户变电所的线路,选择性靠重合闸来保证。在以下两种计算结果中选较大值作为速断整定值。

2.1.1 按躲过线路上配电变压器二次侧最大短路电流整定。实际计算时,可按距保护安装处较近的线路最大变压器低压侧故障整定。

Idzl=Kk×Id2max

式中:Idzl为速断一次值;Kk为可靠系数,取1.5;Id2max为线路上最大配变二次侧最大短路电流。

2.1.2 当保护安装处变电所主变过流保护为一般过流保护时(复合电压闭锁过流、低压闭锁过流除外),线路速断定值与主变过流定值相配合。

Ik=Kn×(Igl-Ie)

式中: Kn为主变电压比,对于35/10 降压变压器为3.33;Igl为变电所中各主变的最小过流值(一次值);Ie为相应主变的额定电流一次值。

2.1.3 特殊线路的处理:

1)线路很短,最小方式时无保护区;下一级为重要的用户变电所时,可将速断保护改为时限速断保护。动作电流与下级保护速断配合(即取1.1倍的下级保护最大速断值),动作时限较下级速断大一个时间级差(此种情况在城区较常见,在新建变电所或改造变电所时,建议保护配置用全面的微机保护,这样改变保护方式就很容易了)。在无法采用其它保护的情况下,可靠重合闸来保证选择性。

2)当保护安装处主变过流保护为复压闭锁过流或低压闭锁过流时,不能与主变过流配合。

3)当线路较长且较规则,线路上用户较少,可采用躲过线路末端最大短路电流整定,可靠系数取1.3～1.5。此种情况一般能同时保证选择性与灵敏性。

4)当速断定值较小或与负荷电流相差不大时,应校验速断定值躲过励磁涌流的能力,且必须躲过励磁涌流。

(4)灵敏度校验。在最小运行方式下,线路保护范围不小于线路长度的15%整定。允许速断保护线路全长。

Idmin(15%)/Idzl≥1

式中Idmin(15%)为线路15%处的最小短路电流;Idzl为速断整定值。

2.1.4 灵敏度校验。在最小运行方式下,线路保护范围不小于线路长度的15%整定。允许速断保护线路全长。

Idmin(15%)/Idzl≥1

式中Idmin(15%)为线路15%处的最小短路电流;Idzl为速断整定值。

2.2 过电流保护

2.2.1 按躲过线路最大负荷电流整定。此方法应考虑负荷的自启动系数、保护可靠系数及继电器的返回系数。为计算方便,可将此三项合并为综合系数KZ。

即:KZ=KK×Izp/Kf

式中:KZ为综合系数;KK为可靠系数,取1.1～1.2;Izp为负荷自启动系数,取1～3;Kf为返回系数,取0.85。

微机保护可根据其提供的技术参数选择。而过流定值按下式选择:

Idzl=KZ×Ifhmax

式中Idzl为过流一次值;Kz为综合系数,取1.7～5,负荷电流较小或线路有启动电流较大的负荷(如大电动机)时,取较大系数,反之取较小系数;Ifhmax为线路最大负荷电流,具体计算时,可利用自动化设备采集最大负荷电流。

2.2.2 按躲过线路上配变的励磁涌流整定。变压器的励磁涌流一般为额定电流的4～6倍。因此,重合闸线路,需躲过励磁涌流。由于配电线路负荷的分散性,决定了线路总励磁涌流将小于同容量的单台变压器的励磁涌流。因此,在实际整定计算中,励磁涌流系数可适当降低。

Idzl=KK×Kcl×Sez/(×Ue)

式中Idzl为过流一次值;Kcl为线路励磁涌流系数,取1～5,线路变压器总容量较少或配变较大时,取较大值;Sez为线路配变总容量;Ue为线路额定电压,此处为10kV。

2.2.3 特殊情况的处理:(1)线路较短,配变总容量较少时,Kz或Klc应选较大的系数;(2)当线路较长,过流近后备灵敏度不够时,可采用复压闭锁过流或低压闭锁过流保护,此时负序电压取0.06Ue,低电压取0.6～0.7Ue,动作电流按正常最大负荷电流整定。当保护无法改动时,应在线路中段加装跌落式熔断器;(3)当远后备灵敏度不够时,由于每台配变高压侧均有跌落式熔断器,可不予考虑;(4)当因躲过励磁涌流而使过流定值偏大,而导致保护灵敏度较低时,可考虑将过流定值降低,而将重合闸后加速退出。

2.2.4 灵敏度校验:近后备按最小运行方式下线路末端故障,灵敏度大于等于1.5;远后备灵敏度可选择线路最末端的较小配变二次侧故障,接最小方式校验,灵敏度大于或等于1.2。

Km1=Idmin1/Idzl≥1.25

Km2=Idmin2/Idzl≥1.2

式中Idmin1为线路末端最小短路电流;Idmin2为线路末端较小配变二次侧最小短路电流;Idzl为过流整定值。

3、重合闸

10kV配电线路一般采用后加速的三相一次重合闸,由于安装于末级保护上,所以不需要与其他保护配合。重合闸所考虑的主要为重合闸的重合成功率及缩短重合停电时间,以使用户负荷尽量少受影响。

重合闸的成功率主要决定于电弧熄灭时间、外力造成故障时的短路物体滞空时间(如:树木等)。电弧熄灭时间一般小于0.5s,但短路物体滞空时间往往较长。因此,对重合闸重合的连续性,重合闸时间采用0.8～1.5s;农村线路,负荷多为照明及不长期运行的小型电动机等负荷,供电可靠性要求较低,短时停电不会造成很大的损失。为保证重合闸的成功率,一般采用2.0s的重合闸时间。实践证明,将重合闸时间由0.8s延长到2.0s,将使重合闸成功率由40 %以下提高到60 %左右。4、10kV保护整定中容易忽视的问题及对策

4.1 励磁涌流问题

4.1.1 励磁涌流对继电保护装置的影响

励磁涌流是变压器所特有的,是由于空投变压器时,变压器铁芯中的磁通不能突变,出现非周期分量磁通,使变压器铁芯饱和,励磁电流急剧增大而产生的。变压器励磁涌流最大值可以达到变压器额定电流的6～8倍,并且跟变压器的容量大小有关,变压器容量越小,励磁涌流倍数越大。励磁涌流存在很大的非周期分量,并以一定时间系数衰减,衰减的时间常数同样与变压器容量大小有关,容量越大,时间常数越大,涌流存在时间越长。

10kV线路装有大量的配电变压器,在线路投入时,这些配电变压器是挂在线路上,在合闸瞬间,各变压器所产生的励磁涌流在线路上相互迭加、来回反射,产生了一个复杂的电磁暂态过程,在系统阻抗较小时,会出现较大的涌流,时间常数也较大。二段式电流保护中的电流速断保护由于要兼顾灵敏度,动作电流值往往取得较小,特别在长线路或系统阻抗大时更明显。励磁涌流值可能会大于装置整定值,使保护误动。这种情况在线路变压器个数少、容量小以及系统阻抗大时并不突出,因此容易被忽视,但当线路变压器个数及容量增大后,就可能出现。我公司就曾经在变电所增容后出现10kV线路由于涌流而无法正常投入的问题。

4.1.2 防止涌流引起误动的方法

励磁涌流有两个明显的特征,一是它含有大量的二次谐波,二是它的大小随时间而衰减,一开始涌流很大,一段时间后涌流衰减为零。利用涌流这个特点,在电流速断保护装置上加一短时间延时,就可以防止励磁涌流引起的误动作,这种方法最大优点是不用改造保护装置(或只作简单改造)。

4.2 TA饱和问题

4.2.1 TA饱和对保护的影响

在10kV线路短路时,由于TA饱和,感应到二次侧的电流会很小或接近于零,使保护装置拒动,故障要由母联断路器或主变后备保护来切除,不仅延长了故障时间,使故障范围扩大,还会影响供电的可靠性,且严重威胁运行设备的安全。

4.2.2 避免TA饱和的方法

避免TA饱和主要从两个方面入手,一是在选择TA时,变比不能选得太小,要考虑线路短路时TA饱和问题,一般10kV线路保护TA变比最好大于300/5;另一方面要尽量减少TA二次负载阻抗,尽量避免保护和计量共用TA,缩短TA二次电缆长度及加大二次电缆截面;对于综合自动化变电所,10kV线路尽可能选用保护测控合一的产品,并在控制屏上就地安装,这样能有效减小二次回路阻抗,防止TA饱和。

4.3 所用变保护问题

4.3.1 所用变保护存在的问题

所用变是一比较特殊的设备,容量较小,可靠性要求高,且安装位置特殊,通常接在10kV母线上,其高压侧短路电流等于系统短路电流,可达十几kA,低压侧出口短路电流也较大。人们普遍对所用变保护的可靠性重视不够,这将对所用变直至整个10kV系统的安全运行造成严重威胁。

4.3.2 解决办法

解决所用变保护拒动问题,应从合理配置保护入手,其TA的选择要考虑所用变故障时饱和问题,同时,计量用的TA一定要与保护用的TA分开,保护用的TA装在高压侧,以保证对所用变的保护,计量用TA装在所用变的低压侧,以提高计量精度。在定值整定方面,电流速断保护可按所用变低压出口短路进行整定,过负荷保护按所用变的容量进行整定。

第二篇：210中央配电所继电保护整定计算[范文模版]

孙村煤矿

-210中央配电所继电保护整定计算-210中央配电所继电保护整定计算

一、-210主运：总计算负荷：3237KW，计算负荷电流为404.6A

CT变比300/5

线路保护整定计算

-210主运母线短路电流

I(2)dmin＝3208A

I(3)dmax＝3943A

最大电机400KW，软起动。

1、无时限速断

Idz＝Kk·Kj·I(3)dmax/KmNi

＝1.1×1×3943/2.5×60

＝28.9A

取30A

Km—灵敏系数，Km≥2 其中：Kk－可靠系数，考虑非周期分量影响取1.1～1.4

2、时限速断

按躲过最大电机启动电流计算，电机启动电流246.5A，剩余工作电流366A，共计612.5A，Idz＝Kk·Kj·ISmax/Ni

＝1.3×1×612.5/60

＝14.29A

取15A

时间取0.3S。其中：Kk－可靠系数，考虑非周期分量影响取1.1～1.4

2、过流保护

Idz= Kk·Kj·Ijdmax/KfNi

=1×404.6/0.85×60

=7.9A

取8A

时间取0.8S

灵敏系数校验：Km＝I(2)dmin/IdzNi＝4590/10×80＝5.74＞2 满足要求

二、-210泵房配电所（线路保护）

-210泵房配电所总负荷3630.5KW，计算工作电流412.5A CT变比：400/5-210泵房母线短路电流

I(2)dmin＝3611A

I(3)dmax＝4475A

最大电机680KW，串电抗器起动。

1、无时限速断

Idz＝Kk·Kj·I(3)dmax/KmNi

＝1.1×1×4475/2.5×80

＝24.6A

取25A

Km—灵敏系数，Km≥2 其中：Kk－可靠系数，考虑非周期分量影响取1.1～1.4

2、时限速断

按躲过最大电机启动电流计算，电机启动电流425A，剩余工作电流327.5A，共计752.5A，Idz＝Kk·Kj·ISmax/Ni

＝1.3×1×752.5/80

＝13.1A

取14A

时间取0.3S。

其中：Kk－可靠系数，考虑非周期分量影响取1.1～1.4

2、过流保护

Idz= Kk·Kj·Ijdmax/KfNi

=1.3×412.5/0.85×80

=7.88A

取8A

时间取0.8S

灵敏系数校验：Km＝I(2)dmin/IdzNi＝4590/10×80＝5.74＞2 满足要求

三、-400泵房配电所（线路保护）

CT变比：300/5-400泵房配电所总负荷2976.5KW，计算工作电流336.98A 线路保护整定计算

-210主运母线短路电流

I(2)dmin＝3483A

I(3)dmax＝4305A

最大电机440KW，直接起动。

1、无时限速断

Idz＝Kk·Kj·I(3)dmax/KmNi

＝1.1×1×4305/2.5×60

＝29.9A

取30A

Km—灵敏系数，Km≥2 其中：Kk－可靠系数，考虑非周期分量影响取1.1～1.4

2、时限速断

按躲过最大电机启动电流计算，电机启动电流385A，剩余工作电流281.9A，共计667A，Idz＝Kk·Kj·ISmax/Ni

＝1.3×1×667/60

＝14.45A

取15A

时间取0.3S。

其中：Kk－可靠系数，考虑非周期分量影响取1.1～1.4

2、过流保护

Idz= Kk·Kj·Ijdmax/KfNi

=1.3×336.98/0.85×60

=8.58A

取9A

时间取0.8S

灵敏系数校验：Km＝I(2)dmin/IdzNi＝4590/10×80＝5.74＞2 满足要求

四、进线

CT变比 800/5

-210中央配电所总计算负荷4445KW，计算电流503.1A。CT变比800/5

I(2)dmin＝3883A

I(3)dmax＝4771A

最大电机680KW，串电抗器起动。

1、无时限速断

Idz＝Kk·Kj·I(3)dmax/KmNi

＝1.4×1×4771/2×160

＝23.96A

取24A

Km—灵敏系数，Km≥2 其中：Kk－可靠系数，考虑非周期分量影响取1.1～1.4

2、时限速断

按躲过最大电机启动电流计算，电机启动电流425A，剩余工作电流418.1A，共计843.1A，Idz＝Kk·Kj·ISmax/Ni

＝2×1×843.1/160

＝10.53A

取11A

时间取0.3S。其中：Kk－可靠系数，取2

1、过流保护 Idz=Kk*Ijmax / Kf Ni

=1.3×503.1/0.85×160 =4.8A 取 5A 其中;Kk —可靠系数，取1.3。

Kf —返回系数，取0.85 Ni —电流互感器变比 Ijmax —母线最大计算工作电流

五、副提1#

2#

CT变比 200/5 计算负荷400KW 绞车电机280KW，直接起动，起动电流235A。I(2)dmin＝4035A

I(3)dmax＝5222 A

1、无时限速断

Idz＝Kk·Kj·I(3)dmax/KmNi

＝1.1×1×5222/10×40

＝14.36A

取15A

Km—灵敏系数，Km≥2 其中：Kk－可靠系数，考虑非周期分量影响取1.1～1.4

2、时限速断保护

躲过电动机起动电流，起动电流235A，剩余电流15.5A，最大计算电流255.5A。

Idz＝Kk·Kj·I dq/Ni

＝1×1×255.5/40

＝6.3A

取6.5A

时间0.3S Km—灵敏系数，Km≥2 其中：Kk－可靠系数

I dq—电机起动电流

3、过流保护 Idz=Kk*Ij / Kf Ni

=1.3×50/0.85×40 =1.9A 取2A 时间0.8S 其中;Kk —可靠系数，取1.3。

Kf —返回系数，取0.85 Ni —电流互感器变比 Ide —电机额定电流

六、-600新副井1#

2#

CT变比 200/5 计算负荷400KW，绞车电机280KW，变频起动，最大起动电流175A。I(2)dmin＝3985A

I(3)dmax＝5052 A

1、无时限速断

Idz＝Kk·Kj·I(3)dmax/KmNi

＝1.1×1×5052/10×40

＝13.8A

取14A

Km—灵敏系数，Km≥2 其中：Kk－可靠系数，考虑非周期分量影响取1.1～1.4

2、时限速断保护

躲过电机启动电流，最大起动电流175A。剩余电流15.5A，最大计算电流190.5A。Idz＝Kk·Kj·Ijmax/Ni

＝1×1×190.5/40

＝4.8A

取5A

时间0.3S Km—灵敏系数，Km≥2 其中：Kk－可靠系数

I dq—电机起动电流

2、过流保护 Idz=Kk*Ij / Kf Ni

=1.3×50/0.85×40 =1.9A 取 2A 其中;Kk —可靠系数，取1.3。

Kf —返回系数，取0.85 Ni —电流互感器变比 Ide —电机额定电流

七、变压器（618板）

CT变比 150/5

变压器容量315KVA，最大电机55KW，直接起动，最大起动电流48.1A。变压器二次侧短路电流折算之高压侧 I(3)dmax＝892A

1、无时限速断

Idz＝Kk·Kj·I(3)dmax/KmNi

＝1.1×1×892/2×30

＝16.34A

取17A

Km—灵敏系数，Km≥2 其中：Kk－可靠系数，考虑非周期分量影响取1.1～1.4

2、时限速断保护

躲过最大电机的起动电流，最大起动电流48.1A。剩余电流24.2A，计算电流72.7A Idz＝Kk·Kj·Ijmax /Ni

＝2×1×72.7/30

＝4.8A

取5A

时间0.3S 其中：Kk－可靠系数 取2～3 Ijmax—电机启动时最大计算电流

2、过流保护 Idz=Kk*Ide / Kf Ni

=2×31.5/0.85×30 =2.47A 取2.5A 时间0.8S 其中;Kk —可靠系数，取2～3 Kf —返回系数，取0.85 Ni —电流互感器变比 Ide —电机额定电流

八、-210移变（605板）

CT变比 200/5

变压器总容量630KVA，最大电机110KW，直接起动，最大起动电流96.25A。变压器二次侧短路电流折算之高压侧 I(3)dmax＝1026A

1、无时限速断

Idz＝Kk·Kj·I(3)dmax/KmNi

＝1.1×1×1026/2×40

＝14.1A

取15A

Km—灵敏系数，Km≥2 其中：Kk－可靠系数，考虑非周期分量影响取1.1～1.4

2、时限速断保护

躲过最大电机的起动电流，最大起动电流96.25A。剩余电流49.25A，计算电流145.5A Idz＝Kk·Kj·Ijmax /Ni

＝2×1×145.5/40

＝7.3A

取7.5A

时间0.3S 其中：Kk－可靠系数，取2～3 Ijmax—电机启动时最大计算电流

2、过流保护 Idz=Kk*Ide / Kf Ni

=2×63/0.85×40 =3.7A 取4A 时间0.8S 其中;Kk —可靠系数，取2～3。

Kf —返回系数，取0.85 Ni —电流互感器变比 Ide —电机额定电流

第三篇：10kV配电工程继电保护整定计算

电力系统继电保护专题答疑之继电保护整定计算

电力系统继电保护专题答疑

之继电保护整定计算

说明：本专题所用例题主要选自《电力系统继电保护整定计算》（许建安、王凤华编，中国水利水电出版社）和《电力系统继电保护习题集》（张保会、潘贞存编，中国电力出版社）。

专题一：线路阶段式电流电压保护

A1B2C3D4T3ELoad～S15FLoadT1S2T2～

图 1 典型中低压电力网络图

1、保护Ⅰ段整定

（1）短路计算

最大短路电流（系统最大运行方式下发生三相短路）

IkBmax（3）ESXS.minXABESXS.minxlLAB

最小短路电流（系统最小运行方式下发生两相短路）

IkBmin（3）32ESXS.maxXAB32ESXS.maxxlLAB

（2）Ⅰ段整定值

Iset.1KrelIkBmax

tset.10 ⅠⅠⅠ（3）s

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电力系统继电保护专题答疑之继电保护整定计算

（3）校验最小保护区

Lmin13ESXS.maxⅠx12Iset.1 最小保护区百分比为

mLminLAB100%＞（15%~20%）

说明：对于线路变压器组，变压器故障时，无论是2QF/3QF动作跳闸还是1QF跳闸，LD都失去负荷，故允许保护1的Ⅰ段伸入变压器。

A1BCLD1QF2QF图 2 线路变压器组

3QF

2、保护Ⅱ段整定

保护1的Ⅱ段不超过保护2的Ⅰ段

Iset.1KrelIset.2 ⅡⅡⅠ相邻母线有多个元件时，取IⅠ中较大者。set.2如何确保选择性？

tset.1tset.2t ⅡⅠ说明：分支系数问题

分支系数定义：相邻下一级线路保护Ⅰ段末端短路时，流过故障线路的短路电流与保护安装处的短路电流之比。

（1）助增情况（不考虑助增情况，保护缩短）（2）外汲情况（不考虑外汲情况，保护伸长）

Iset.1Ⅱ1kbKrelIset.2 ⅡⅠ保护校验 Ⅱ段只做近后备

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电力系统继电保护专题答疑之继电保护整定计算

在系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时，最小灵敏系数

KsenIkBminIⅡset.1（2）＞1.5

3、保护Ⅲ段整定

最大负荷电流

ILmaxPmax30.95Ucos（此处0.95是考虑到启动时电压可能低于额定电压5%，故取0.95U）Ⅲ段整定值

IⅢset.1KrelKssKreⅢⅢILmax

tset.1maxtset.nexttⅢ

灵敏度校验

1）作线路AB的近后备

KsenⅠIkBminIⅢset.1（2）＞1.5

2）作相邻线路BC的远后备

IkCmin（2）3ES2XS.maxXABXBC

KsenⅡIkCminIⅢset.1（2）＞1.2

【例题1】

如图所示35kV单侧电源放射状网络，AB和BC均设有三段式电流保护。已知：

（1）线路LAB=20km，LBC=30km，线路电抗x1=0.4/km。

（2）变电所B、C中变压器连接组别为Y/d-11，且在变压器上装设差动保护。

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电力系统继电保护专题答疑之继电保护整定计算

（3）线路AB的最大传输功率为Pmax=9.5MW，自启动系数取1.3。cos=0.9，（4）T1、T2变压器归算到被保护线路电压等级的阻抗为28Ω，系统电抗为Xs.max=7.9，Xs.min=5.4。

试对线路AB的保护进行整定计算与校验。

A120kmS 35kVB2T130kmECT2D

三段式电流保护整定总结

1）制定等值电路图，求取元件参数 2）制定最大最小运行方式

3）求取最大最小运行方式下母线三相短路电流 4）按最大运行方式整定 5）按最小运行方式校验

专题二：三段式零序电流保护

1、零序Ⅰ段

（1）躲开被保护线路末端单相或两相短路接地时保护安装处最大的3倍零序电流。

I0set.1Krel3I0.max ⅠⅠ其中

1）单项接地：3I0(1)3E12Z1Z0

(1,1)2）两相短路接地：3I03E1Z12Z0

（2）躲开被保护线路断路器三相不同时合闸（按始端断线计算）时保护安

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电力系统继电保护专题答疑之继电保护整定计算

装处最大的3倍零序电流。

I0set.1Krel3I0.ust ⅠⅠ其中

1）接通一相，相当于两相断线

3I03E1E22Z1Z0

2）接通两相，相当于一相断线

3I03E1E2Z12Z0

选择其中数值最大者。

采用单相重合闸时，应该设置灵敏Ⅰ段和不灵敏Ⅰ段，以躲开非全相运行时又发生系统振荡出现的零序电流。

2、零序Ⅱ段

被保护线路存在多个相邻下一级设备时，首先按与各个相邻下一级线路的Ⅰ段相配合整定，然后选择数值较大者。

I0set.1ⅡⅡKrelkbminⅡI0set.2 Ⅰt0set.1t

灵敏度校验

Ksen3IoⅡminI0set.1＞1.3~1.5（不满足要求时可以和下一级的零序Ⅱ段配合）

3、零序Ⅲ段

整定原则：

（1）按躲过相邻线路出口处三相短路时保护安装处的最大不平衡电流整定，短路点也可选择在被保护线路末端。

I0set.1KrelIunb.maxKrelKnpKstKerIk.max

[ 5 / 9] ⅢⅢⅢ(3)电力系统继电保护专题答疑之继电保护整定计算

（2）与相邻下一级线路的零序Ⅲ段进行灵敏度配合，即保护范围要小于相邻下一级线路零序Ⅲ段的保护范围。

I0set.1ⅢKrelkbminⅢI0set.2

Ⅲ灵敏度校验近后备：Ksen3IoⅢminI0set.13IoⅢmin＞1.3~1.5 远后备：KsenⅢⅢI0set.1＞1.2 t0set.1maxt0set.nextt【例题2】

如下图所示220kV网络，对断路器1处配置的三段式零序电流保护（不考虑非全相运行状态时系统发生振荡的情况）进行整定，计算定值、动作时间并校验灵ⅡⅢ敏度。（KⅠKrelKrel1.2，零序最大不平衡电流的计算系数综合考虑为relKnpKtxKer0.1。C母线三段零序电流保护动作时间为1秒）。

A1B2CX1=15X0=12X1=40X0=115220kVX1=30X0=110X1=25X0=17

三段式零序电流保护整定总结

1）制定等值三序电路图，求取元件参数 2）制定最大最小运行方式

3）求取最大最小运行方式下母线单相短路零序电流和两相短路接地零序电流

4）注意零序电流要按零序网络分配回去

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电力系统继电保护专题答疑之继电保护整定计算

4）按最大运行方式整定 5）按最小运行方式校验

专题三：阶段式距离保护整定

A1B2k1S1k3

CDS2k21、距离Ⅰ段

1）按躲过相邻下一级设备出口处（被保护线路末端）短路来整定

ⅠⅠZset.1KrelZAB

其中，可靠系数取0.8~0.85。按此原则整定的距离Ⅰ段在任何系统运行方式下保护范围为线路全长的80%~85%。

2）对线路-变压器组按躲过变压器出口处短路来整定

Zset.1Krel（ZABZT）其中，可靠系数取0.75，此情况下距离Ⅰ段可能保护线路全长。距离Ⅰ段的动作时限

tⅠ0

s set.1ⅠⅠ

2、距离Ⅱ段

1）按与相邻下一级设备距离Ⅰ段相配合来整定

Zset.1Krel（ZABkb.minZset.2）其中，可靠系数取0.8。

最小分支系数为相邻下一级设备距离Ⅰ段保护范围末端三相短路时，相邻下一级设备电流与被保护线路电流之比的最小值。

tset.1tset.2t

[ 7 / 9] ⅡⅠⅡⅡⅠ电力系统继电保护专题答疑之继电保护整定计算

2）按躲过相邻变压器出口处短路来整定

Zset.1Krel（ZABkb.minZT）ⅡⅡ其中，可靠系数取0.7。

最小分支系数为变压器出口处三相短路时，变压器电流与被保护线路电流之比。

Ⅱtset.10.5s（考虑变压器主保护采用差动保护）

3）灵敏度校验

KsenⅡZset.1ZABⅡ＞1.5

3、距离Ⅲ段

1）按躲过线路上最小负荷阻抗整定 最小负荷阻抗

ZL.min(0.9～1)UIL.max

Zset.1ⅢZL.minⅢKrelKreKsscos（sen-L）

其中，可靠系数取1.2~1.3，阻抗继电器返回系数取1.1~1.25，自启动系数取1.5~3，阻抗继电器灵敏角一般等于线路阻抗角，ΦL是负荷阻抗角。

2）Ⅲ段时限

tset.1tset.2t ⅢⅢ3）灵敏度校验 ①近后备

Ksen（1）ⅢZset.1ZABⅢ＞1.5

②远后备

Ksen（2）ⅢZset.1ZABkb.maxZBCⅢ＞1.2

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电力系统继电保护专题答疑之继电保护整定计算

最大分支系数为相邻下一级设备距离Ⅰ段保护范围末端三相短路时，相邻下一级设备电流与被保护线路电流之比的最大值。

【例题3】

已知系统参数如下:

1）系统的正序阻抗Zl0.45/km，k65；

2）线路上采用三段式距离保护，阻抗原件采用方向阻抗继电器，继电器的最灵敏角sen65；

3）保护2、3的Ⅲ段最长时限为2s；

4）线路AB、BC的最大负荷电流为IL.max400A，功率因数为cos0.9，自启动系数Kss2；

5）变压器采用差动保护，两台变压器的容量相等，SN15MVA，短路电压百分比Uk%10.5，变比110/10.5kV；

6）系统的阻抗，ZS110，ZS2.min30，ZS2.max。试对保护1的各段进行整定。A130kmS1 110kVB238kmECD362kmS2

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第四篇：浅谈10kV配电系统继电保护配置及整定计算

浅谈10kV配电系统继电保护配置及整定计算

摘 要:10kV配电系统广泛地应用在城镇和乡村的用电中，但在继电保护配置及定值计算方面往往不完善，常发生故障时断路器拒动或越级跳闸，影响单位用电和系统安全，因此完善配置10kV配电系统的保护及正确计算定值十分重要。文中主要介绍10kV配电系统的保护配置及定值计算方法。

关键词:10kV配电系统；继电保护配置；整定计算

一、10kV配电系统的保护配置情况

大部分工厂企业及居民小区用电是10kV供电，并设置配电房，一般情况下一个配电房安装一台或二台10kV/400V的配电变压器，用380V/220V电压供用户用电，一次系统接线图，如图1。

用电单位的保护配置存在下面几种情况：

1.10kV配电房单台变压器容量小于800kVA时，为了简化和节省费用，10kV侧往往只装环网柜，内配设负荷开关和熔断器，不装设断路器和继电保护装置，所以当发生短路故障时，只能靠熔断器熔断来保护变压器。这种配置的缺点，一是变压器没有过载保护；二是熔断器熔断电流有分散性、时限不稳定，容易发生越级跳闸，造成停电扩大。

2.当变压器单台容量大于800kVA及以上时，10kV侧开关柜内均装设断路器并配置继电保护装置，配置保护的型式有两种：

①装设GL-10系列反时限过电流继电器，构成过电流保护，电流定值可以从端子上做阶梯状调节，缺点是时限调节误差较大，构成上下级保护时限配合难度大。②装设微机保护比较完善，具有过负荷保护信号、过电流保护和速断保护作用跳闸，保护定值和时间调整比较精确和方便，建议推广选用。

3.有些10kV专线工业用户，主要用电负载是高压电动机，如轧钢和穿孔行业，其高压电动机容量较大，有的达2500kW及以上。在生产过程中，经常会连续不断地发生电动机短时（1～2s）的过载，因过载有随机性，所以过电流保护常因定值及时限配合不当使上一级即变电所出线开关(如图1中B1)跳闸，造成整条10kV线路停电。如某钢铁企业一台2500kW轧钢电动机在轧钢过程中，10kV侧瞬间最大尖峰电流高达800A以上，远超过该线路变电所开关处的过流保护定值和时限。电力部门只好根据用户生产的特点，调整保护定值和时限，以保证用户用电的安全可靠。有的用户使用大容量冷冻机，其10kV电动机容量达500～1000kW，起动电流经限流后仍达到3.5倍额定电流。过电流保护的起动电流和时限也要现场试验确定。

所以对于10kV配电系统，应根据不同容量和不同用电负载性质来选配保护装置和进行定值计算。

二、10kV馈电线路保护配置

对10kV馈电线路，在变电所内的出线开关B1处一般装设微机型三阶段式电流相间保护装置，即过电流保护、限时电流速断保护和电流速断保护：

1.过电流保护：动作电流应大于线路上可能出现的最大负载电流，要考虑外部故障切除后电压恢复，电动机自起动及短时过载，电流继电器能可靠返回等因素，其二次动作电流Idz为：

如果不考虑电动机自起动因素，其二次动作电流为：

式中：Kk—可靠系数，1.15～1.25,（一般取1.20）

（根据电动机的容量大小及启动方式一般取1.5～3）Kzd—电动机自起动系数，Kh—电流继电器的返回系数，0.85 KT—电流继电器的变比

Ie MAX—线路最大负荷

电流保护时限取0.6～0.8s，保护范围为整条10kV馈电线路长度并延伸到下一级。当出现有电动机短时过载的情况时，过电流保护定值可参照前式计算。2.限时电流速断保护：应保护线路全长的100%，动作电流取小于该线路末端二相短路电流值，时限比过电流保护小一个△t=0.3s。一般可取0.3～0.5s。二次动作电流

(3/2)5500 Idz..（Z系统小Z线路）KkKtZ.系统小—整个系统在最小运行方式下的阻抗标幺值

Z.线路—10kV馈电线路全长的阻抗标幺值，如架空线路等于0.4Ω/km×Lkm×(100/10.52),如电缆线路等于0.08Ω/km×LKM×(100/10.52)

5500—基准容量100MVA下，10.5kV系统基准线电流。Kk—可靠系数，一般取1.5左右KT—电流互感器的变比3.电流速断保护：动作电流大于下一条线路始端短路时的最大短路电流整定。约保护线路全长的30%～50%，为速动动作。动作时间稍大于避雷器的放电时间，一般可整定于0.1～0.15s。二次动作电流：1.3～1.5—可靠系数5500—100MVA下，10.5kV时的基准线电流Z*系统大—系统在最大运行方式下的阻抗标幺值Z*线路—10kV馈电线路全长的阻抗标幺值，等于，如电缆线路前面用0.08Ω/km（公式里改成km）KT—电流互感器的变比规划设计与施工40中国水能及电气化2009.104.三阶段式电流保护的时间配合：t过电流＞t限时速断＞t速断同时还要满足：tB1过电流＞tB2过电流＞tB3过电流及tB4过电流

三、用户10kV配电变压器保护配置一般用户单台配电变压器在10kV侧开关B3（B4同）处装设保护为：1.过负荷保护：二次动作电流Idz应躲开变压器的最大负荷电流Ie MAX。时限选择应大于瞬时过载时间，避免短时过载时发信号。Kk—可靠系数1.05Kh—返回系数0.85t＝５～９s，发告警信号Ie MAX应根据变压器过载原则确定的最大负荷电流2.过电流保护：防御低压侧（400V侧）发生相间短路引起变压器的过电流。一般避开最大负荷电流就可以了。二次动作电流Kk=1.25—可靠系数保护时限t=0.5s，保护动作时断开变压器两端电源开关，保护范围为变压器高低压线圈，400V系统大部分，如果负载有出现象上述轧钢电动机短时过载那样的情况，应把定值和时限适当放大，避免正常运行时发生跳闸。3.电流速断保护：作为变压器内部故障的主保护，整定值应大于400V出线母线短路电流，仅保护变压器的内部大部分，和变压器瓦斯保护配合。二次动作电流保护时限t=0s，断开配变二端电源开关Kk=1.3～1.5—可靠系数5500A—100MVA下10.5kV时的基准线电流。Z*系统大由电力部门提供Z*线路=Zo×L×（100/U 2e）Z*配变=UK/SeZo—每公里电抗数当10kV架空线路时为0.4Ω/km当电缆线路时为0.08Ω/kmL—长度（公里）Ue—额定线电压（kV）Se—配变额定容量（MVA）KT—电流互感器的变比4.瓦斯保护：是变压器内部故障的主保护。一般800kVA及以上的充油变压器都装设瓦斯保护，干式变压器没有瓦斯保护。瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器，分重瓦斯保护和轻瓦斯保护。重瓦斯保护：当变压器内部发生线卷短路及单相接地时产生电弧及大量气体，使油流速增大情况下继电器动作，作用于跳闸。轻瓦斯保护：由于变压器油内积存空气，及发生轻微故障产生气体时，轻瓦斯保护动作，作用于报警。

四、用户10kV配电房保护配置及整定计算案例某用户的10kV配电房一次系统接线图，如图2。1.已知参数1#变压器(SG-10)：1600kVA，10kV/400V，Uu%=6.09%。2#变压器未安装。在10kV进线控制柜H1和主变控制柜H4均装设SEPAM S20综合微机保护装置。H1柜CT变比300/5，H4柜CT变比150/5。10kV进线电缆YJV-223×240，1km。经计算系统至变电所10kV母线处阻抗为：Z*系大=0.37418，Z*系小=0.4258。变电所出线馈电线路过电流保护时限0.8s。2.变压器控制柜H4（H3同）保护计算：(1)过流保护：（1600kVA一次电流Ie=92.4A）41图 12k0V系统接线图取T=0.2～0.3s如果考虑电动机自起动因素或短时过载，其动作电流还需乘以电动机自起动系数Kzq(一般Kzq取1.5～3)Kk—可靠系数1.25Kh—返回系数0.85KT—电流互感器的变比150/5=30(2）速断保护：主变阻抗：电缆长度：1km，YJV-22 3×240电缆阻抗：（下转第52页）规划设计与施工52中国水能及电气化2009.10片进行铜铝过渡搭接，铝排50℃持续工作环境长期允许载流量为：Ixu=K2×K0×I=1.13×0.66635×2613=1967.5A两台水轮机组额定负荷、额定电压、额定功率因数并列运行时候的电流：Ig=2×Ie=2×916.4=1832.8A根据以上计算得出：Ixu＞Ig铝排在机组带额定负荷、额定功率因数下的允许最高温升：Ig=K0×I即1832.8=0.149×（70－T）1/2×2613T=47.87℃根据以上计算结果，结合巨型铝母线长期允许工作温度＋70℃，集肤效应系数小、散热条件好，排除铝排因温升变化引起的风动效应而产生的杂音。因大电流母线的周围空间存在着强大的交变磁场，对于其中的钢铁结构母线桥架、吊架、绝缘子的金具、支持母线结构的钢梁、防护罩、混凝土中的钢筋及接地网，由于涡流和滞损耗而发热；同时在铁出线母线桥构成闭合磁路，感应产生环流而加剧发热，使得母线桥架的损耗和发热随着出线母线工作电流的增加而急剧增大，现场表现为母线桥架外表的温度和电流杂音随负荷电流的增加而加大，根据这些特征判定出线母线桥架出现的现象为环流引起的现象。

三、故障处理依据分析、判断,故障为环流引起的电流杂音和温升现象，将母线桥架一面采用非磁性材料铝栅代替原来的铁皮密封面板，同时将固定吊架与桥架用绝缘橡胶隔离，加强吊架的引接接地，实行人为断开原铁出线母线桥架闭合回路，隔断闭合磁路，阻断感应电流的产生。这一系列技术措施实施后，将机组总负荷从零逐步升到额定负荷16000kW，反复多次运行试验，原电流杂音消除，测量桥架外最高温度为38℃，出线母线桥架原故障现象消除，设备运行至今一年未发现原来的现象，保障设备的安全运行。参考文献：【1】戈东方等，电力工程电气设计手册：北京水利水电出版社，1989.（上接第41页）系统阻抗：Z*系大=0.37418取T=0.05～0.1sKk—可靠系数1.4(3)过负荷保护：取T=5～9s3.进线控制柜H1保护计算：由于2#变压器未安装，所以H1柜可与H4柜整定相同，但时间应取大一些。(1)过流保护（不考虑电动机自起动因素）：t=0.5～0.6s(2)速断保护：Idzj进线=7700/(4.1972×60)=30.6At=0.15～0.2s如果2#变压器已安装，应按1#、2#变压器的总容量来计算整定值。

第五篇：10kv配电系统继电保护常用方案及整定计算

10KV配电系统继电保护常用方案及整定计算

为保证选择性、可靠性，从区域站10KV出线、开关站10KV进出线均选用定时限速断、定时限过流。保

护配置及保护时间设定。

一、整定计算原则：

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。

二、整定计算用系统运行方式：

1.按《城市电力网规划设计导则》（能源电[1993]228号）第4.7.1条和4.7.2条：为了取得合理的经济效益，城网各级电压的短路容量应该从网络的设计、电压等级、变压器的容量、阻抗的选择、运行方式等方面进行控制，使各级电压断路器的开断电流以及设备的动热稳定电流得到配合，该导则推荐10KV短路电流宜为Ik≤16KA，为提高供电可靠性、简化保护、限制短路电流，110KV站两台变压器采用分列运行方式，高低压侧分段开关均采用备用电源自动投入。

2.系统最大运行方式：110KV系统由一条110KV系统阻抗小的电源供电，本计算称方式1。

3.系统最小运行方式：110KV系统由一条110KV系统阻抗大的电源供电，本计算称方式2。

4.在无110KV系统阻抗资料的情况时，由于3～35KV系统容量与110KV系统比较相对较小，其各元件阻抗相对较大，则可认为110KV系统网络容量为无限大，对实际计算无多大影响。

5.本计算：基准容量Sjz=100MVA，10KV基准电压Ujz=10.5KV，10KV基准电流Ijz=5.5KA。

三、10KV系统保护参数只设一套，按最大运行方式计算定值，按最小运行方式校验灵敏度（保护范围末端，灵敏度KL≥1.5，速断KL≥2，近后备KL≥1.25，远后备保护KL≥1.2）。

四、短路电流计算：110KV站一台31.5MVA，10KV 4Km电缆线路（电缆每Km按0.073，架空线每Km按

0.364）=0.073×4=0.29 10KV开关站1000KVA：（至用户变电所电缆长度只有数十米至数百米，其阻抗小，可忽略不计）。

五、整定计算：

1.开关站出线（10DL）：当变压器采用过电流而不采用差动保护时，其电源线路较短时，例如电缆长度小于3Km时，采用线路--变压器组保护装置（即线路与受电变压器保护共用）。

A.速断动作电流：躲过变压器低压侧最大三相短路电流：t=0S

灵敏度校验：

B.过流保护动作电流：躲过可能出现的过负荷电流，如干变按Kgh=1.5，如大的风机、水泵等启动电流，按实际换算到10KV侧电流，Kgh可能为1.2、1.3等，微机保护按厂家提供资料，返回系数Kh=0.95。，t=0.3S 灵敏度校验：

如灵敏度不够，改为低电压闭锁的过电流保护，电流元件按躲开变压器的额定电流整定，而低电压闭锁元件的起动电压则按照小于正常情况下的最低工作电压及躲过电动机自起动的条件来整定。

C.对变压器超温，瓦斯保护需跳闸者，变压器高压侧设负荷开关带分励脱扣器，作用于跳闸。

2.开关站进线(8DL)：

按规范可不设,本方案设的目的作为出线保护及其相关元件故障如电磁线圈断路而拒动时的后备保护及3～

10KV母线的保护。

A.限时速断动作电流:同开关站所有出线的最大一台变压器速断保护相配合,配合系数Kph=1.1，t=0.3S 灵敏度校验：

B.时限过流动作电流:，t=0.6S 灵敏度校验：

3.区域站10KV出线(5DL):

A.限时速断动作电流:同开关站出线(8DL)限时速断保护相配合,配合系数Kph=1.1,，t=0.4S 灵敏度校验：

B.时限过流动作电流:躲过线路过负载电流(如大电动机启动电流,某些实

验时的冲击电流等)，t=0.7S 灵敏度校验：

4.区域站10KV分段开关(2DL):

仅设充电保护,按躲开10KV母线充电时变压器励磁涌流,延时t=0.2S动作,充电后保护退出。，t=0.2S 灵敏度校验：

5.开关站10KV分段开关（7DL）：

同2DL原则，t=0.2S 灵敏度校验：

6.开关站出线带2台及以上变压器：

A.速断动作电流：躲过中最大者，t=0S

B.时限过流动作电流：躲过线路过负载电流，t=0.3S。

7.区域站至住宅小区供电线路（单线单环或双环、开环进行）：

A.限时速断动作电流：同6.A原则，t=0.4S(同小区变压器的高压熔断器配合）。

B.时限过流动作电流：同6.B原则，t=0.7S（同小区变压器的高压熔断器配合）。

8.区域站主变低压侧开关1DL、3DL: 设过电流保护（作为主变低后备保护，10KV母线保护及出线远后备保护），其动作电流按躲过主变的最大负荷电流（当一台主变故障或检修时的负荷电流及电动机启动等），对K-2点要求KL≥2,对K-3点要求KL

≥1.2。

保护为一段二时限，第一时限1.1S跳10KV分段开关，第二时限1.5S跳本侧开关。

9.关于时间级差说明：

A.对微机保护，开关站△t为0.3S，对区域站为提高可靠性△t为0.4S。

B.对电磁继电器保护，选精度较好的时间继电器，△t在开关站，区域站△t均为0.4S。

10.为避免CT饱和，可采用保护与测量CT分开，用不同的变比，如保护用300/5A等。

11.对10KV中性点非直接接地电力网中的单相接地故障：

A.在10KV母线上，装设接地监视装置，作用于信号。PT开口三角电压继电器整定值：Udz=15V，为避免铁磁谐振，在开口三角上设一个微机型消谐器。

B.区域站、开关站10KV出线较多，设微机小电流接地信号装置，可迅速判别某出线单相接地故障（对微机保护，10KV小电流接地选线功能通过各10KV间隔的监控保护实现，无需专门的装置）。

六、自动装置设定：

1.10KV架空出线重合闸：动作投入时间1S。

2.备用电源自动投入：

A.区域站10KV分段开关（2DL）自动投入时间：

a.t=110KV桥开关备自投时间+0.4S；

b.t=主变高后备动作时间+0.4S；

c.取a与b的最大值。

B.各开关站10KV分段开关备自投时间=2DL备自投时间+0.4S

C.备自投动作电压：

工作电源失压动作电压：25V(PT二次侧电压）

备用电源监视动作电压：70V(PT二次侧电压)

七、结束语：本方案经多年运行考验，符合可靠性、速动性、选择性、灵敏性四性原则，对区域站，动作时间小于1S，保证了10KV各设备和线路的热稳定，同反时限过流相比，动作时间准确、误差小、容易整定、选择性好。多次动作，未出现误动情况，保证了供电的可靠性。

参考文献

1.《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92 2.《城市电力网规划设计导则》能源电[1993]228号

3.工业与民用配电设计手册 中国航空工业规划设计研究院等编第2版