继电保护整定计算课程设计课件.ppt
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- 保护 计算 课程设计 课件
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1、华北电力大学电气学院四方研究所华北电力大学电气学院四方研究所肖仕武、肖仕武、薛安成薛安成教教5楼楼B309North China Electric Power University继电保护定值计算继电保护整定计算:针对具体的电力系统,分析计算继电保护装置定值,以满足电力系统的运行要求。(一)继电保护整定计算的目的不同部门的整定计算目的也不同:(1)对于电力系统各级调度部门,其目的是对电力系统中已配置安装好的继电保护装置,按照具体电力系统的参数和运行要求,通过计算分析给出所需的各项整定值。(2)对于电力工程设计部门,其目的是对电力系统进行分析计算,选择和论证继电保护配置及选型的正确性。一、整定计
2、算的目的及任务一、整定计算的目的及任务(二)继电保护整定计算的任务(1)绘制电力系统一次接线图(2)计算电力系统中各元件的电气参数(3)确定整定计算需要的电力系统规模及运行方式变化限度(4)各点的短路计算(5)各种继电保护的整定计算(6)整定计算结果分析评价,对存在问题的分析及采取的措施。整定计算的内容:二、整定计算的基本要求满足:选择性、灵敏性、速动性、可靠性。(一)选择性选择性:(1)由故障设备或线路本身的继电保护装置动作切除故障,使停电范围最小;(2)当故障设备或线路本身的继电保护或断路器拒动时,才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。如果不满足选择性会导致继电保护的误动或
3、拒动,使停电范围扩大。远后备保护:当主保护或断路器拒动时,由相邻设备或线路保护实现后备。近后备保护:当主保护拒动时,由该电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护;当断路器拒动时,由断路器失灵保护来实现的后备保护。主保护:反映元件严重故障,快速动作于跳闸的保护后备保护:主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护。后备保护分为远后备保护和近后备保护。为了满足选择性,各电气设备都配置有主保护和后备保护。选择性的满足主要是由整定计算来考虑。保证继电保护动作的选择性可以缩小故障停电范围1时限配合整定计算是通过上下级保护间的配合来实现选择性的。上下级保护的配合原则主要有以下两个方面:1.时限配合时限配合时限
4、配合是指上一级保护动作时限要比下一级保护动作时限要大。这样确保发生故障时,总是靠近故障点近的保护先动作,远端的保护后动作,从而保证了保护系统在动作顺序上的选择性。时限级差:上一级保护和下一级保护动作时间差。2.灵敏度配合灵敏度配合灵敏度配合是指上一级保护的保护范围应比下一级相应段保护范围短,即下一级保护范围末端故障时,下一级保护动作,上一级保护不动作。这样确保在发生故障时,近故障点的保护灵敏度高,远故障点的灵敏度低,从而在保护范围上保证了选择性。整定时应该同时满足时限配合和灵敏系数配合,从末级开始逐级配合。实际中,可能导致无法满足选择性,此时可不要求动作时限和灵敏度均配合,一般有如下三种情况:
5、(1)完全配合:指需要配合的两个保护在保护范围和动作时间上均能配合。(2)不完全配合:指需要配合的两个保护在动作时间上能配合,保护范围无法配合。(3)完全不配合:指需要配合的两个保护在保护范围和动作时间上均不能配合。(二)灵敏性灵敏性是指在设备或线路的保护范围内发生故障时,保护装置具有的正确动作能力的裕度,一般用灵敏系数来描述。灵敏系数:某一点发生金属性短路,故障量与整定值之比(反映故障量的上升的保护,如电流保护)或整定值与故障量之比(反映故障量下降保护,如阻抗保护)主保护灵敏系数:仅考虑本级对被保护设备(本级)后备保护灵敏系数:主要考虑对相邻设备(下一级)检验灵敏度应主要的几个问题:1.应选
6、取故障量较小的短路类型,对增量和欠量型保护应区别对待。例如零序电流要以单相接地和两相接地时零序电流大小进行比较。2.选择可能出现的最不利运行方式,增量型保护取最小运行方式,欠量型应取最大运行方式。3.保护时限长的,应考虑短路电流的衰减,一般在机端出口附近短路时考虑。检验灵敏度4.经Y,d接线变压器之后的不对称短路,各相电流,电压的分布将发生改变,对不同接线、不同相别、不同相数的保护其灵敏度亦不相同。5.有些情况需考虑负荷电流对保护灵敏度的影响。短路点位置较远,或大型电动机短路初期的反馈电流。6.两侧有电源及环状网络中的线路保护,应考虑相继动作(线路两侧保护一侧先跳闸后,另一侧后跳闸)的影响,可
7、能使灵敏度提高或降低。(三)速动性速动性是指保护装置应能尽快切除故障类型,以提高系统稳定性,减轻故障设备和线路的损坏程度。整定计算中,通过合理的缩小动作时间级差来提高速动性,必要时可牺牲选择性。(四)可靠性可靠性是指保护该动作时应动作,不该动作时不动作,即不误动、不据动。整定计算中,主要通过制定简单、合理的保护方案来保证。四性”之间的关系:矛盾、统一需要根据电力系统和负荷的具体情况,对这4个方面的要求适当地予以协调。整定计算中在保证可靠性和选择性的前提下,强调灵敏性,力争速动性。三、整定计算的工作步骤整定计算的工作步骤大致如下:1.确定整定方案所适应的系统情况。2.与调度部门共同确定系统的各种
8、运行方式,并选择短路类型、选择分支系数的计算条件等,其中系统中性点接地方式的安排可参考继电保护专业意见进行。3.收集必要的参数与资料,如继电保护配置图、电气参数。4.结合系统情况,确定整定计算的具体原则。5.根据需要进行短路计算,得到短路电流计算结果表。6.按同一功能的保护进行整定计算,并计算出保护装置的二次定值。7.对整定结果分析比较,选出最佳方案,最后应归纳出存在的问题,并提出运行的要求。8.编制整定计算方案书,编制继电保护运行规程。四、整定计算参数选择及计算(一)参数计算1.忽略发电机、变压器、架空线路、电缆线路等阻抗参数的电阻部分,并假定旋转电机的负序电抗等于正序电抗。(对低压系统应该
9、计及电阻部分)2.发电机及调相机的正序电抗可采用t=0时的瞬态值Xd 的饱和值 或暂态电抗 Xd值3.发电机电动势标幺值可以假定等于1,且相位一致。只有在计算线路非全相运行电流和全相振荡电流时,才考虑线路两侧发电机综合电动势间有一定的相角差4.可不考虑短路电流的衰减。5.各级电压可采用标称电压值或平均电压值,不考虑变压器电压分接头实际位置的变动。(在短路电流计算中,一般采用平均额定电压进行计算)6.不计线路电容和负荷电流的影响7.不计故障点的相间电阻和接地电阻8.不计短路暂态电流中的非周期分量,但具体整定时应考虑其影响五、整定计算参数选择及计算整定计算运行方式的选择主要包括如何选择发电机、变压
10、器运行变化限度、中性点直接接地系统中变压器中性点接地如何选择、线路运行变化限度的选择及流过保护最大负荷电流的选择,他们的选择基本原则如下:(一)发电机、变压器运行变化限度的选择原则1一个发电厂有两台机组时,一般应考虑全停方式。当有三台以上机组时,应选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。2一个厂、站的母线上无论有几台变压器,一般考虑其中容量最大的一台停用,但对于发电机变压器组来说,则应服从于发电机的投停变化。(二)中性点直接接地系统中变压器中性点接地的选择原则1.发电厂及变电站低压侧有电源的变压器,中性点均应接地,以防止出现不接地系统的工频过电压状态。2.自耦型和有绝缘要求的其他型变压器,其中
11、性点必须接地。3.T接于线路上的变压器,以不接地运行为宜。4.为防止操作过电压,在操作时应临时将变压器中性点接地,操作完毕后再断开,这种情况按不接地运行考虑。5.变压器中性点运行方式的安排,应尽量保持变电站零序阻抗基本不变,并满足“有效接地”的条件:按大电流接地系统运行的电网中任一点发生接地故障时,综合零序阻抗/综合正序阻抗=3,以限制非故障相过电压。(三)线路运行变化限度的选择1.一个厂、站母线上接有多条线路,一般应考虑一条线路检修,另一条线路又遇到故障的方式2.双回线一般不考虑同时停用,但是同杆并架双回线可考虑同时停用(四)流过保护最大负荷电流的考虑因素按负荷电流整定的保护,需要考虑各种运
12、行方式变化可能出现的最大负荷电流。1.备用电源自投引起的负荷增加2.平行双回线中,并联运行线路的减少,负荷转移3.环状电网的开环运行,负荷转移4.对于两侧电源的线路,当一侧电源突然切除发电机,引起另一侧增加负荷5.其他电网结构发生变化导致的负荷变化(五)其他问题1.对单侧电源的辐射形网络,最大方式为系统的所有机组、线路、接地点均投入运行,最小方式为系统可能出现最少的机组、线路、接地点的运行2.在双侧电源和多电源环形网中,对某一线路的最大运行方式为开环运行,开环点在该线路相邻的下一级线路上,系统的机组、线路、接地点均投入运行。最小方式是合环运行下,停用该线背后的机组、线路、接地点 3.对于双回线
13、,除按上述情况考虑外,还应考虑双回线的保护接线。当双回线分接两套保护时,单回线运行为最大方式,双回线为最小方式;当双回线接一套和电流保护时,情况与上相反4.根据零序、负序的电流和电压分布的特点,最大方式应综合分析保护对端方向的机组、线路、接地点的变化,而最小方式则应综合分析保护背后方向的机组、线路、接地点六、整定计算的配合方法(一)阶段式保护的基本配合方法反应单端电气量变化构成的各种保护均应采用阶段式保护配置,如电流电压保护、零序电流保护、距离保护。1.阶段式保护速动段(I段)整定计算方法保护速动段反应本元件近处的严重短路故障反应本元件近处的严重短路故障,整定通常考虑保护范围不伸出相邻元件,保
14、证相邻元件故障时速断保护不保证相邻元件故障时速断保护不动作动作。速断保护的动作时间整定为0s,速断保护的灵敏系数仅要求在大方式下出口短路时有灵敏度即可,对速断保护的保护范围没有要求。距离I段不受运行方式影响,性能最好。相邻元件类型不同,整定配合计算方法不同。(1)按照躲开本线路末端故障最大短路电流整定适用情况:相邻元件为线路以电流速断保护为例,如上图所示,保护1的速断段选择本线路L1末端的F3点三相短路时可靠不动作。可靠系数Kk取1.2-1.3。(2)按照躲开线路两侧故障的最大短路电流整定适用情况:多电源中保护不带方向时考虑当对侧有电源En时,需要考虑线路L4在背后QF2出口短路时流过的短路电
15、流Id2 的影响,如果 Id2超过速断电流定值,则保护3动作,失去了选择性。按照这种原则将使保护配合复杂,可增加方向闭锁元件构成方向电流保护,以简化整定计算。(3)按照躲开线路变压器组其他侧短路故障整定 适用情况:终端线路为线路变压器组方式。线路L2为终端线路,且为线路变压器组方式。当变压器保护7配置电流差动保护 或电流速断保护时,保护1速断段按照变压器其他侧短路故障整定。以保护2的电流速断保护为例,首先计算在大方式下故障点F4的最大故障电流,然后乘以可靠系数便得到速断电流定值。延时段保护主要是保护线路全长,并尽可能减少延时保护线路全长,并尽可能减少延时。整定要和相邻的线路或元件的保护进行配合
16、以满足选择性要求。下面介绍常见的配合方式(1).相同保护类型间的配合大多数的情形都是相同保护类型间的配合,如电流保护之间,零序电流保护之间,距离保护之间等1)上级II段保护和下级I段保护配合在整定计算中,首先考虑的是尝试上级II段保护和下级I段保护配合,即保护范围不伸出到下级I段的保护范围以外。2.阶段式保护延时速动段保护(II或III段)的整定计算方法整定值计算:如图所示,保护4的II段和保护3的I段配合。先计算出保护3的I段定值,然后保护3的I段定值乘以配合系数 Kk就得到保护4的整定值。如果保护4和保护3之间有助增电源还应该计算分支系数。动作时间整定:由图所示保护4的II段动作范围伸入到
17、保护3的I段内,为了保证选择性,保护4的动作时间比保护3的I段增加一个时限级差。灵敏系数检验:校核本线路L4末端F1处短路时的灵敏系数是否符合规定。若不满足,考虑与下级线路段保护相配合。2)上级II段保护和下级II段保护配合在上级上级II段保护和相邻线路I段保护尝试配合无法满足灵敏度要求时,可考虑将保护范围伸长到相邻线路II段保护中,但应确保不超出II段保护范围。保护4的II段和保护3进行配合。整定值计算:如果保护4的II段和保护3的I段配合灵敏 度不满足要求,可尝试和保护3的II段配合。先计算出保护3的II段定值,然后保护3的II段定值乘以配合系数 就得到保护4的整定值。如果保护4和保护3之
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