发电厂继电保护整定计算北京中恒博瑞数字电力有限公司二零一零年五月目录继电保护基本概念 (4)一、电力系统故障 (4)二、继电保护概念 (4)三、对继电保护提出的四个基本要求（四性）及其相互关系 (4)标幺值计算 (7)一、定义 (7)二、基准值选取 (7)三、标幺值计算 (7)元件各序等值计算 (9)一、设备类型： (9)二、等值原因 (9)三、主要元件等值 (9)1．输电线路及电缆 (9)2．变压器 (11)3．发电机 (14)4．系统 (14)5．电容器 (15)6．电抗器 (16)不对称故障计算 (16)一、原理（求解方法） (17)二、各种不对称故障故障点电气量计算 (18)三、保护安装处电气量计算 (20)四、举例 (23)阶段式电流保护 (26)一、I段（电流速断保护） (26)二、II端（延时速断） (26)三、III端（延时过流） (27)阶段式距离保护 (31)一、基础知识 (31)二、阶段式相间距离保护 (32)三、阶段式接地距离 (33)阶段式零序电流保护 (35)一、基础知识 (35)二、阶段式零序电流保护整定 (35)发电厂继电保护整定计算概述 (37)1、典型接线 (37)2、发电厂接地方式 (37)3、元件各序参数计算 (37)4、故障计算 (38)5、电厂保护配置特点 (39)发电机差动保护（比率制动式） (40)1. 原理 (40)2．不平衡电流 (40)3．比率制式差动保护 (41)变压器（发变组）差动保护（比率制动） (43)1．原理 (43)2．平衡系数问题 (43)3．相移问题 (44)4．零序电流穿越性问题 (45)5．变压器的励磁涌流及和应涌流 (45)6．不平衡电流的计算 (47)7．整定计算 (48)发电机失磁保护 (49)1. 基本知识 (49)2. 失磁后果 (50)3. 失磁过程 (50)4. 保护 (52)发电机失步保护 (53)1、发电机失步原因 (53)2、振荡时电气量的变化 (53)3、失步保护原理及整定 (55)发电机定子接地保护 (56)1．故障分析 (56)2. 基波零序电压保护 (57)3. 三次谐波电压保护 (57)厂用电保护 (58)一、低压厂用电保护（400V接地，电网的最末端） (58)二、低压厂变保护（6kV/400V） (60)三、高压电动机 (64)四、高厂变（启备变）保护 (66)五、励磁变电流保护 (69)六、励磁机保护（主励磁机） (70)七、高压馈线保护 (71)继电保护基本概念一、电力系统故障1．类型：单相断相：纵向；后果并不严重，单重还利用了非全相状态。
两相短路：横向，电压下降、电流急剧增加。
K(1) K(1．1) 接地故障K(2) K(3) 相间故障2.几率：K(1) 、K(2) 、K(1．1) 、K(3)3．后果：1）影响正常供电。
2）损坏故障设备、非故障设备。
3）系统稳定破坏，系统瓦解、崩溃。
二、继电保护概念定义：能反映电力系统故障，并作用于断路器或发出生信号的一种自动装置。
在每一个需要保护的设备上配置。
三、对继电保护提出的四个基本要求（四性）及其相互关系1．选择性：有选择地切除故障。
1）只切除故障设备。
2）尽可能缩小停电范围。
思考：如何保证？通过保护原理、整定计算。
反映单侧电气量通过整定计算⇒保证选择性反映两侧电气量通过原理2．速动性：尽可能快。
因为故障持续时间越长，后果越严重。
1）与选择性间的矛盾：为什么很多保护（反映单侧电气量保护）人为加延时。
解决：如果系统、保护对象能承受，优先保证选择性。
否则牺牲选择性，保证速动性。
2）与可靠性间的矛盾，速度越快，可靠性越差，因为延时意味着保护动作判据连续判别成立，有一次不成立，判据返回、延时清零，不易误动和拒动；而速断保护判据成立一次就出口，易误动。
解决：如果系统、保护对象能承受，速动保护可适当加延时。
3．灵敏性：对保护范围内各种故障的反应能力。
一个保护，总是期望其保护范围是稳定的，对于各种方式下各种故障类型均灵敏反映，但实际上做不到，或者说其保护范围是变化的，所以为保证最不利情况下满足规定的最小保护范围要求，灵敏性要求保护范围尽可能大。
与选择性构成了一对尖锐矛盾。
通过整定计算协调。
4．可靠性：不误动、不拒动由保护的配置、原理、质量决定。
误动、拒动，从后果危害程度看，拒动危害大⇒提高可靠性问题转化为解决拒动问题解决办法是保护双重化（即每个保护对象，提供两个独立保护）。
1）对于中低压系统，如110kV系统或厂用电系统，辐射型结构，一般是采用反应单侧电气量保护，当地、远方构成双重化。
这种双重化的特点是：动作慢（缺点）可以解决保护拒动或者断路器拒动。
（优点）2) 对于高压系统（220kV，同步运行系统，存在稳定性问题）或者需快速切除故障的系统，采用全线速动保护，采用反应两侧电气量保护，当地配置两套独立保护。
这种双重化的特点是：动作快（优点）无法解决DL拒动，要加失灵保护。
（缺点）注意：双重化解决拒动，放大了误动。
5．结论：1）了解四性本来的含义。
2）四性之间不是孤立的、静止的，相互之间是关联的、矛盾的。
在实际工作中应根据具体情况，具体处理。
3）软件的定位理解，软件是一个工具，可以帮助提高计算的效率和准确性，但软件代替不了人，在处理上述问题时，人是第一位的。
标幺值计算一、定义有名值计算缺点： a)不同电压等级反复折算b)不易形成相对的概念一般电力系统的各种计算，包括潮流计算、短路计算、整定计算，都采用标幺值计算。
标幺值定义＝基准下的有名值 / 基准值。
二、基准值选取三相电力系统中，计算涉及的电气量有：S ：视在功率S=3UIU ：线电压 ⇒I ： 相电流 U=3IZ Z ：相阻抗⇒计算标幺值时，上述各电气量均需确定基准值：B S 、B U 、B I 、B Z ⇒B S =3B U B I B U =3B I B Z⇒所以基准值只取定其中两个，另外的可以算出来，一般的取法是： B S =100MV A 或 1000MV A ；B U ，然后计算出B I 、B ZB I ＝ B BS 3U ； B Z ＝ B B U 3I ＝2B B U S 另，上述两式相除，得到：U *=I *Z *S *=U *I *可以看出采用标幺值计算：1）计算关系保持不变。
2）三相 单相。
三、标幺值计算计算标幺值需注意，电力系统是多电压等级，其中功率守恒，S 不存在折算，而U 、I 、Z ，存在折算。
1） 按定义计算：B S =100MV A如：取定⇒B I、B Z（220kV）BU=220kV对于35kV系统的阻抗，其标幺值计算，首先将其有名值折算到220kV，再除以基准值，如下式：Z*2(35)2(35)(35)220()35kVB BZZ KZ Z==其计算过程是对分子折算。
2）先算各电压等级基准值，再算标幺值BS=1000MV A B I B(35)I取定⇒⇒BU=220kV B Z B(35)ZZ*(35)(35)(35)2(35)/kV kvkVB kV BZ ZZ Z K==其过程是对分母折算，现场常用方法。
3）工程算法（近似）实际的系统中，由于电力传送过程中，在线路上的压降使得受端电压变低。
而运行要求受端母线电压达到额定，为此，送端往往变压器额定电压按 1.1Ue设计。
这样就使得同一个电压等级下，出现不同的额定电压，基准应如何取？工程上，取平均：BU=1.1Ue+Ue2=1.05Ue=Uav即在同一电压等级中，忽略Ue的差别，统一成Uav。
基准：B S=100 or 1000MV A500 525220 231BU=Uav 110 115 ⇒B I，B Z353710 10.5如：220kV等级设备其 Ue=242kV，阻抗值为Z，则：Z*BZZ=而不必考虑 Ue和BU不同的折算。
这就是实际工作中通行的标幺值计算方法，也是规程规定的算法，也是整定计算软件采用的算法。
元件各序等值计算一、设备类型：发电机、变压器、线路、电抗器、电容器、母线、开关、刀闸有阻抗元件按阻抗：无阻抗元件两端按端点：三端四端二、等值原因不对称故障计算→对称分量法，把故障点的不对称电气量分解为三个对称的分量，电力系统基本可看成是一个线性系统，这样故障后的状态就可分解为单独在各序分量作用下的序网。
先在序网中进行求解，再合成。
A A A AB C= + +C B C B B C1 2 0所以必须首先研究在正序、负序、零序分量作用下，每个元件呈现什么阻抗特性，等值⇒阻抗支路。
序阻抗的概念：序阻抗是针对三相而言的。
正序阻抗＝正序电压/正序电流负序阻抗＝负序电压/负序电流零序阻抗＝零序电压/零序电流三、主要元件等值1．输电线路及电缆单导线—地回路，相－地回路。
ZL⇒整个回路阻抗：L Z =R+0.05+j0.1445g l 'g D r （Ω/km ），叫做自阻抗。
其中，R —直流电阻，'r —计算半径，g D =660fρ ab 两导线一地两导线的自阻抗L Z 同上，同时交流系统两导线间存在互阻抗，计算方法为：M Z =0.05+j0.1445g l g avD D 其中，av D =ab D ，两导线间均距。
1）正序参数所谓线路的正序阻抗，就是施加三相正序电流，产生三相正序电压，用一相电压除以一相电流得到的阻抗，就是正序阻抗，显然三相的正序阻抗是相同的。
可用试验方法计算，末端短路，首端正序加压。
....U =I Z +I Z +I Z A A L B M c M=..I Z (I I )Z A L B c M ++.I Z I Z A L A M =-.(Z Z )I L M A =-1U D Z Z Z R+j0.1445g I 'A L M A av l r ==-=其中，3D D D D av ab bc ac =，三相间的几何均距。
2）负序：显然其分析过程与结论，与正序完全一样，21Z Z = 。
3）零序：所谓线路的零序阻抗，就是施加三相零序电流，产生三相零序电压，用一相电压除以一相电流得到的阻抗，就是零序阻抗，显然三相的零序阻抗是相同的。
可用试验方法计算，末端短路，首端零序加压。
....U =I Z +I Z +I Z A A L B M c M (Z 2Z )I L M A =+ .0.U Z =Z 2Z I A L M A=+23D R 0.05j0.4335g'D avgl r =++4）实际应用： a) 1Z 、2Z 、0Z 均已知 0.4125Ω/km b) 未知，可用软件计算得到线路全长的正序后，再计算其标幺，112S Z Z UB Bl=注：输电线路的正零序阻抗不相等，这个特点导致输电线路出现零序补偿系数的概念。