电网继电保护整定计算

整定计算运行方式
• 对继电保护整定计算影响较大的另一个因素是变 压器的中性点接地方式，因此实际电网运行时主 变中性点接地方式的安排应尽量保持变电所零序 阻抗基本不变。一般除自耦变压器中性点必须直 接接地外，220kV变电站母线应尽量维持一台主变 中性点直接接地，若母线分列则每段母线上各安 排一个接地点。对110kV无地区电源单回线供电的 终端变压器中性点不宜直接接地运行。
变压器的零序等值电路与变压器绕组接线方式、中性 点接地与否、铁芯结构有关。只有在中性点接地的星 形绕组接线侧施加零序电压，零序电流才可能流通， 因此才有相应的零序等值电路。而零序励磁阻抗与铁 芯结构有直接关系，当变压器为三个单相变压器组成 或外铁型三相变压器铁芯结构、三相五柱式铁芯结构 时，零序励磁阻抗很大，在短路故障分析中可认为趋 近于∞；当变压器为三相三柱式内铁型结构时，零序 励磁阻抗较小，不能视为无穷大 。
三相三柱内铁型三绕组变压器零序参数一般由试验确定，共进行 四次测量
高压侧（YN）三相短接加零序电压，中压侧（yn）开路（低压 侧∆绕组封闭，对外永远开路），测得
A X 0T 1 X 0T 3
然后高压侧三相短接加零序电压，中压侧三相对中性点短路， 测得：
B X 0T 1 X 0T 3 // X 0T 2


U T 2*( B )
U T 3*( B )
S 1 U k (1 2) % U k ( 23) % U k (13) % B 2 SN
S 1 U k ( 23) % U k (13) % U k (1 2 ) % B 2 SN




变压器的负序等值电路与正序等值电路完全相同
整定计算基本要求
(1)可靠性要求 • 继电保护的可靠性主要由配置结构合理，质量优 良和技术性能满足运行要求的继电保护装置以及 符合有关标准要求的运行维护和管理来保证。 • 为达到可靠性要求，220kV及以上电网一般采用 近后备保护方式，即当故障元件的一套保护装置 拒动时，由相互独立的另一套保护装置动作切除 故障；故障元件断路器失灵时，由本地断路器失 灵保护断开故障元件所连的相邻断路器。110kV 及以下电网一般采用远后备方式，即在临近故障 点的断路器处装设的保护装置拒动或断路器本身 拒动时，由电源侧上一级断路器处的继电保护动 作切除故障。
零序电路
xI
II
III
I III0 I III0
3I I0
I III0
xII
xIII
U 0
对三相三柱内铁型三绕组变压器，由于零序励磁电流不可忽略，此 时变压器的外壳可看作是假想的一个三角形绕组，这样其零序等值 电路可看作四绕组变压器的正序等值电路，且由于假想的三角形绕 组是短路接地的，等值电路可进一步简化成三绕组星型电路，如图。
X G*( B ) U N X G*( N ) U B
2
SB S N
SB X G*( N ) S N

２．变压器：铭牌给出额定电压UN、额定容量SN、短 路电压百分数Us%（Uk%、Ud%）。
X T *(B ) Us % U N 100 UB
X 0T 2*
C X 0T 3* Z B2
E A1

I
KA 1
K1
U
KA 1
I
KA 2
N1
U KA 2

K2
I KA0


N2
K0
U KA0
N0
单相接地故障复合序网图
单相接地故障点电 流的大小
I KA
（1）
3U KA0 3U KA0 Z1 Z 2 Z 0 2Z1 Z 0
整定计算工作步骤
收集资料 （ 值计 算
装置 级定 值计 算
编 制 整 定 单
校核整 定计算 书及整 定单
整定单 审批、 执行
整定计算参数要求
• 参数要求： 下列参数必须使用实测值：线路阻抗、平行线间零序互感、 变压器零序阻抗 可假设下述条件： 1、发电机、变压器、线路电阻部分可忽略； 2、发电机X2＝X1； 3、发电机及调相机正序电抗采用X”（次暂态电抗）； 4、发电机电势＝1； 5、不考虑短路电流的衰减； 6、电压采用平均值； 7、不计线路电容电流、负荷电流、接地电阻及非周期分量
电网继电保护整定计算
浙江电力调度通信中心 方愉冬
继电保护整定计算的作用
• 整定计算是针对特定的电力系统进行计算 分析，验证系统保护配置和选型的正确性； 并对电力系统中配置的各种继电保护装置， 按照特定的电力系统网络结构和模型参数， 通过计算分析确定所配置保护的运行方式 和各项整定值。整定计算是一项非常重要 的工作，只有正确、合理的定值整定才能 保证继电保护装置的灵敏性、选择性。所 有继电保护装置必须进行准确的计算和定 值整定，才能投入运行
电压等级 110kV 220 500
基准电压 115 230 525
基准电流 502A 251A 110A
基准阻抗 132.25欧姆 529 2756.25
基准容量：100MVA（220kV电网）、1000MVA （500kV电网）
系统主要元件的电抗标么值计算方法
１．发电机：铭牌给出额定电压UN、额定容量SN、以 额定值为基准值的电抗标幺值。
双绕组YN/∆接线变压器零序等值电路 如果变压器由三个单相组成或是外铁型三相变压器、三相五柱 式变压器，因励磁阻抗为∞，则YN侧看到的变压器零序阻抗为
o T1 T 2 T
主变零序阻抗 双绕组YN/∆接线变压器零序等值电路
如果为三柱内铁型三相变压器，则星型侧看到的变压 T 2 0 器零序阻抗为： o T1
整定计算运行方式
• 正常运行方式包含全网发电机、变压器的变化限 度，分为最大运行方式和最小运行方式。最大运 行方式一般以运行方式部门确定的迎峰度夏最大 开机方式为依据，通常全网全接线，所有发电机、 线路（正常分层分区的除外）、变压器全部投入 运行。最小运行方式以春节最小开机方式为依据， 一般考虑水电、抽水蓄能、天然气机组全停，大 型火电部分停机，500kV主变部分检修，具体应以 运行方式部门书面资料为准。 • 相邻元件检修应考虑同杆并架线路同时跳闸，对 发电厂还应考虑两台机组停役的情况。
整定计算基本要求
（2）速动性要求 • 速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障， 以提高系统稳定性，减轻故障设备的损坏程度， 缩小故障波及范围。继电保护在满足选择性的前 提下，应尽可能的加快保护动作时间。 • 电气设备配置的差动保护、纵联保护等速动保护 的动作时间取决于装置本身的技术性能。而阶段 式延时段保护的动作时间取决于整定配合和时间 级差，整定计算时可通过选择合理的最小时间级 差来提高保护的快速性。同时对于系统稳定或重 要用户对快速性有特殊要求的保护应保证其速动 性，必要时可牺牲选择性。此外，对手动或自动 重合于线路时，应有短时投入的速动保护快速切 除故障
接下去中压侧三相短接加零序电压，高压侧开路，测得：
C X 0T 2 X 0T 3
最后中压侧三相短接加零序电压，高压侧三相对中性点短路，测 得：
D X 0T 2 X 0T 1 // X 0T 3
计算得到低压侧∆绕组零序阻抗为：
X 0T 3 C ( A B )
高、中压侧绕组零序阻抗为：
整定计算基本要求
（4）选择性要求 • 选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切 除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器 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。为保证选择性，对相邻设 备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合 要求的两元件，其灵敏度和动作时间在一般情况 下应相互配合。所谓时限配合是指上一级保护动 作时限比下一级保护动作时限要大，二者之间的 动作时间差称为时限级差△t；所谓灵敏度配合是 指上一级保护的保护范围应比下一级相应段保护 范围短，即在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。
A(C D)
X 0T 1 A X 0T 3
X 0T 3* C ( A B) ( Z B1 * Z B 2
X 0T 2 C X 0T 3
A(C D ) )/2 Z B1 * Z B 2
计算时，也可直接求高、中、低压绕组零序阻抗标么值：
X 0T 1*
A X 0T 3* Z B1
线路单位长度阻抗理论计算
Dm 0.0157 • 正序电抗： x1 0.06283 ln r r1 r1( 20) [1 (t 20)] 正序电阻：
• 零序阻抗：
Z 0 (r1 3rg ) j (0.1885 ln Dg
3
rD
2 m
0.0157 )
线路参数实测
整定计算基本要求
（3）灵敏性要求
• 灵敏性是指在设备或线路的被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。它反应了保护对故障 的反应能力，一般以灵敏度来描述。灵敏度指在被保护对 象的末端发生金属性短路，故障量与整定值之比（反映故 障量上升的保护，如电流保护）或整定值与故障量之比 （反映故障量下降的保护，如阻抗保护）。 • 系统保护分为主保护和后备保护，主保护的灵敏度仅考虑 被保护设备，后备保护的灵敏度在采用远后备方式时还需 考虑相邻设备。对保护装置的启动、方向判别和选相等元 件的灵敏度应大于所控制的测量、判别等主要元件的灵敏 度。对110kV及以上线路的零序电流保护，还需考虑发生 高阻接地故障时的保护灵敏度。 • 整定计算中完成定值计算后还需检验灵敏度。灵敏度一般 根据可能出现的最小运行方式和最不利的单一故障情形进 行校验。
线路零序阻抗测量接线图
Z • 零序阻抗：
•
0
3U 1 I L
3P 1 零序电阻：R0 2 L I 零序电抗： X Z 2 R 2 0 0 0
(/km)； (/km)； (/km)；
平行线路互感阻抗测量接线图
线路互感阻抗
Z U ( ) I
变压器零序等值电路与零序阻抗
0 T 2
一般比正序阻抗略小（10~30）%，在一般短路故障计算 中，当无实测值时可取0.8倍的正序阻抗
YN,y变压器
I I0 I I0 I I0
I
II
3I I0
xI
xII xm0
x0 x I x m 0
非三相三柱式： xT0=∞
U 0
I
II
I II 0
电流电压表法测量线路直流电阻
RA=（RAB+RCA-RBC）/2；RB=（RAB+RBC-RCA）/2； RC=（RBC+RCA-RAB）/2
线路正序阻抗测量接线图
正序阻抗
Z1
U 3I
AV AV
1 L km


正序电阻
R1
P 3 I AV
2

1 L km

X
正序电抗
2 2 Z R 1 1 1
2
SB S N
U s % SB 100 S N

３．线路：一般已知单位长度的电抗x，线路长度l。
X L* xl SB 2 UB
三相变压器正序阻抗
U T 1*( B ) SB 1 U k (1 2) % U k (13) % U k ( 23) % 2 SN
III I III0
YN,a0,d： II 0
I I0 I I0
I 3I I0 II 0
I III0 I III0
I II 0 I
II 0
YN,yn,d 、YN,a0,d零序电路
xe0 xII xI xIII
U 0
YN,yn,d：
I
I I0 I I0 I I0



1） （3） Z 0 Z1时，I（ I K K 1） （3） Z 0 Z1时，I（ K IK （1） （3）
而 I KA
（3）
Z 0 Z1时，I K I K U KA0 3U KA0 （同一点发生故障） 1） （3） Z1 3Z1 极限，Z 0 0时，I（ 1 . 5 I K K