线路保护定值计算实例

线路保护定值计算
8 定值整定说明
10．1三段电流电压方向保护
由于电流电压方向保护针对不同系统有不同的整定规则，此处不一一详述。

电所母线三相短路电流I )
3(m aX
.2d 为5130A ，配电变压器低压侧三相短路时流过高压
侧的电流I
)
3(m aX
.3d 为820A 。

最小运行方式下，降压变电所母线两相短路电流I )
2(m aX
.1d 为3966A ，配电所母线两
相短路电流I )
2(m aX
.2d 为3741A ，配电变压器低压侧两相短路时流过高压侧的电流
I
)
2(m aX
.3d 为689A 。

电动机起动时的线路过负荷电流Igh 为350A ，10kV 电网单相接地时取小电容电流IC 为15A ，10kV 电缆线路最大非故障接地时线路的电容电流Icx 为1.4A 。

系统中性点不接地。

相电流互感器变比为300/5，零序电流互感器变比为50/5。

整定计算（计算断路器DL1的保护定值）
电压元件作为闭锁元件，电流元件作为测量元件。

电压定值按保持测量元件范围末端有足够的灵敏系数整定。

10.1.1电流电压方向保护一段(瞬时电流电压速断保护)
瞬时电流速断保护按躲过线路末端短路时的最大三相短路电流整定， 保护装置的动作电流 A n I K K I l d jx k dz 11160
5130
13.1)3(max .2j
=⨯⨯==，取110A
Kj ：接线系数（差动保护二次接线系数，流互△接Kj = 1.732，流互Y 接Kj = 1）
Kk ：可靠系数，取1.3 ， ＮL ：一次侧流互变比
保护装置一次动作电流
A 66001
60
110K n I I jx l j
.dz dz =⨯== 灵敏系数按最小运行方式下线路始端两相短路电流来校验：
2601.06600
3966
I I K dz
)2(min
,dl lm <==
=
由此可见瞬时电流速断保护不能满足灵敏系数要求，故装设限时电流速断保护。

10.1.2电流电压方向保护二段(限时电流电压速断保护)
限时电流速断保护按躲过相邻元件末端短路时的最大三相短路时的电流整定，则保护装置动作电流
A A n I K K I l d jx k j
dz 20,8.1760
820
13.1)3(max .3.取=⨯⨯==
保护装置一次动作电流
A 12001
6020K n I I jx l j
.dz dz =⨯== 灵敏系数按最小运行方式下线路始端两相短路电流来校验：
23.31200
3966I I K dz )2(min .dl lm
>=== 限时电流速断保护动作时间T 取0.5秒。

（按DL2断路器速断限时0秒考虑，
否则延时应为：tl=t2+△t ）
10.1.3电流电压方向保护三段(过电流保护)
过电流保护按躲过线路的过负荷电流来整定，则 保护动作电流
取,8.760
9.0350
12.11
.A n K I K K I h gh jx
k j dz =⨯⨯
⨯==8A
式中：K h 为返回系数，微机保护的过量元件返回系数可由软件设定，一般设定为0.9。

过电流保护一次动作电流。

A 4801
60
8K n I Idz jx l j
.dz =⨯== 保护的灵敏系数按最小运行方式下线路末端两相短路电流来校验
在线路末端发生短路时，灵敏系数为
28.7480
3741I I K dz )2(min .2d lm
>===
在配电变压器低压侧发生短路时，灵敏系数为
2.144.1480
689I I K dz )2(min .3d lm
>=== 保护动作延时T 考虑与下级保护的时限配合，tl=t2+△t ,△t 取0.5秒。

10.1.4电压元件整定
低电压按躲母线最低运行电压整定，即： Udz ＝Ufhmin/（Kk ×Kf ）
式中Ufhmin 母线最低运行电压一般取（0.9~0.95）额定电压 Kk 可靠系数：1.15～1.25 Kf 返回系数：1.15
电容器保护定值计算
5. 定值整定说明
以下内容是以一电容器保护整定为实例进行说明,以作为用户定值整定的参考:
已知条件：
10kV 、720kVar 电力电容器组的保护。

电容器为双星形接线，单台容量24kVar ，共30台。

电容器组额定电流ec I 为41.6A 。

最小运行方式下，电容器组首端两相短路电流I )1(m in .d 为2381A 。

10kV 电网的总单相接地电容电流I C ∑为10A 。

A 、 C 相电流互感器变比为1n ＝50/5，零序电流互感器变比为2n ＝50/5，接于双星形中性点的电流互感器变比为3n ＝30/5，正常时中性点间的不平衡电流为1.4A 。

系统单相接地电流大于20A 。

电压变比l n
10.1
I 、II 段电流保护。

10.1.1 电流I 段（电流速断保护）（j dz I .） 按躲电容器充电电流计算，即
A A n I I ec j dz 21,8.2010
6
.415)5~4(1.取=⨯==
保护的一次动作电流
A 2101
10
21K n I I jx l j
.dz dz =⨯== 按最小运行方式下，电容器组首端两相短路的短路电流校验灵敏度
23.11210
2381)1(min .>===dz d lm
I I K 动作时限可选速断（0S ）或0.2s 延时。

10.1.2电流II 段 (过电流保护)（j dz I . T ）
过电流保护按可靠躲过电容器组的额定电流整定，其保护动作电流
A 3.7,A 22.710
6
.419.0125.125.1n I K K K K I 1ec f
jx
bw k j .dz 取=⨯⨯⨯=⨯
=
式中：K bw 电容器波纹系数，取1.25；K k 可靠系数，取1.25；K f 返回系数，取0.9。

保护的一次动作电流
A K n I I jx l j
dz dz 731
10
73.=⨯== 过电流定值灵敏度计算公式为：
5.1~25.1)1(min .≥=dz
d
m I I K
则
5.13273
2381
K m ≥== 过电流保护的延时T 一般整定在0.2秒。

10.2
过电压保护(dz U T)
过电压保护按电容器端电压不长时间超过1.1倍电容器额定电压的原则整定，其动作电压
V U K U e v dz 1101001.1=⨯==
过电压保护动作时限T 取30秒. 10.3
低电压保护(dz U T)
低电压保护定值应能在电容器所接母线失压后可靠动作，而在母线电压恢复正常后可靠返回，其动作电压
V 501005.0U K U e v dz =⨯==
低电压保护的动作时间要求与本侧出线后备保护时间配合，取2秒。

10.4
不平衡电流保护（dzj I T ）
不平衡电流保护定值按部分单台电容器切除或击穿后，故障相其单台电容器所承受电压不长期超过1.1倍额定电压的原则整定，同时还应可靠躲过电容器组正常运行时中性点间流过的不平衡电流，可按下式进行计算
A A n I I ec dzj 2.1,04.16
6
.4115.0%153取=⨯==
保护的一次动作电流
A 2.71
6
2.1K n I I jx 1j
.dz dz =⨯== 过电流保护的灵敏系数按正常运行时中性点间的不平衡电流校验
5.114.54
.12.7I I K bp dz m >===
不平衡电流保护动作时限T 取0.2秒。

10.5
不平衡电压保护(dz U )
一般设不平衡电流保护后不需再设不平衡电压保护。

需设不平衡电压保护定值的计算可 按下式：
l
e
dz n U U %15=
10.6
零序电流保护(j dz I . T)
规程规定6～10kV 系统单相接地电流大于20A ，需设单相接地保护，并规定采用定时限零序过电流的动作电流按20A 整定，即
A n I j dz 210
20202.===
动作时限T 整定取0.3s （规程规定不超过0.5s ） 厂用变定值整定举例
1. 定值整定说明
以下是以一厂用变保护整定为示例进行说明，以供用户参考。

已知条件如下： 10kV/0.4kV 车间配电变压器的保护。

变压器为SJL1型，容量为630kV A ，高压侧额定电流为36.4A ，最大过负荷系数为3，正常过负荷系数为1.2。

最大运行方式下变压器低压侧三相短路时，流过高压侧的短路电流I )3(m aX .2d 为712A 。

最小运行方式下变压器高压侧两相短路电流I )
2(m aX .dl 为2381A ，低压侧两相短
路时流过高压侧的短路电流I )2(m aX .2d 为571A 。

最小运行方式下变压器低压侧母线单相接地短路电流 I )1(m in .22d 为5540A 。

变压器高压侧A 、C 相电流互感器变比为100/5，低压侧零序电流互感器变比为300/5。

整定计算如下。

1.1. 电流I 、II 段保护
10.1.1. 高压侧电流速断保护（Ⅰ段电流保护）
电流速断保护按躲过系统最大运行方式下变压器低压侧三相短路时，流过高压侧的短路电流来整定， 保护动作电流：
(3)2.max .712
1.5153.4,5520
d dz j
k jx l I I K K A A n ==⨯⨯=取
保护一次动作电流：
.205511001
l dz dz j
jx n I I A K ==⨯= 电流速断保护的灵敏系数按系统最小运行方式下，保护装置安装处两相短路
电流校验：
216.21100
2381I I K dz )2(min .2d lm
>===
电流速断保护动作时限T1取0秒。

10.1.2. 高压侧过电流保护（Ⅱ段电流保护）
若考虑定时限，过电流保护按躲过可能出现的最大过负荷电流来整定，保护动作电流：
.336.4
1.31 6.1,70.920
gh eb dz j k jx
h l
K I I K K A A K n ⨯==⨯⨯
=⨯取
式中：K h 为返回系数，微机保护过量元件的返回系数可由软件设定，被设定为0.9。

保护动作一次电流：
.2071401
l dz dz j
jx n I I A K ==⨯= 过电流保护的灵敏系数按系统最小运行方式下，低压侧两相短路时流过高压
侧的短路电流进行校验：
5.108.4140
571I I K dz )2(min .2d lm
>===
过电流保护动作时限取0.5秒（与下级保护动作时限相配合，考虑车间变压
器一般为末端负荷，故取0.5秒）。

若考虑反时限，过电流定值一般按变压器正常过载能力考虑，保护动作电流：
. 1.236.4
1.31 3.155, 3.160.920
gh eb dz j k jx
h l
K I I K K A A K n ⨯==⨯⨯
=⨯取
保护动作一次电流：
.203.1663.21
l dz dz j
jx n I I A K ==⨯= 校验灵敏度系数：
5.103.92
.63571I I K dz )2(min .2d lm
>===
反时限时间常数整定：按超过变压器正常过载能力1.1倍过电流时，变压器
可运行600秒考虑，则：
2222((./) 1.05)600(1.1 1.05)64.5t Idz j Idz s τ=-=⨯-= 1.2. 高压侧零序过电流保护
根据规程规定，10kV/0.4kV 变压器高压侧不设零序保护。

如果用户需设此保护，则可能是系统接线较复杂，按规程规定应设零序，但规程列举的计算方法罗列了许多情况，本例不再一一列举，用户根据规程计算即可。

1.3. 低压侧零序过流保护
可利用高压侧过电流保护兼作低压侧单相接地保护，如果校验灵敏度不满足要求，则应设低压侧零序过电流保护。

按以下两个原则计算，比较后取较大值：
① 躲过正常运行时中性线上最大不平衡电流； ② 与下线支线零序电流保护定值相配合。

本例车间变压器为末级负荷，故只计算①即可。

.0.250.25960
1.2 4.8,560
eb dz j k
l I I K A A n ⨯==⨯=取 保护一次动作电流：
.560300dz dz j l I I n A ==⨯=
保护的灵敏系数按最小运行方式下，低压侧母线或母干线末端单相接地时，
流过高压侧的短路电流来校验：
25.18300
5540I I K dz )1(min .22d lm
>===
低压侧单相接地保护动作时限T 取0.5秒。

低压侧单相接地保护动作时限的整定原则：
① 如果变压器一次开关选择的是FC 回路，则该时限的选择应与熔断器的熔丝熔断时间相配合，即要在熔丝熔断前动作。

② 如果变压器一次开关选择的是断路器，则与下一级出线的接地保护时间上配合，即大于下级出线接地保护动作时限一个级差（0.5s ）。

本例变压器为末级负荷，可选0.5S 延时。

1.4. 瓦斯保护
变压器应装设瓦斯保护，其动作接点启动瓦斯继电器。

瓦斯继电器接点作为保护装置开入量（本体保护），由保护装置动作出口或发信号。

1.5. 高压侧不平衡电流(负序电流)保护
对于变压器的各种不平衡故障（包括不平衡运行，断相和反相），本公司微机保护设置了不平衡电流保护。

根据本公司微机保护“不平衡电流保护”功能软件的算法，一般我们推荐保护整定值为（0.6～0.8）I eb ，为防止变压器空投时由于三相合闸不同期而引起误动，推荐延时不小于0.2s 。

对本侧，计算如下：
.0.80.836.4
1.456, 1.4620
eb dz j l I I A n ⨯=
==取 保护一般动作电流：
.20
1.4629.21
l dz dz j
jx n I I A K ==⨯= 动作时限T 取0.5S 。