【正文】 發(fā)電廠繼電保護(hù)整定計(jì)算北京中恒博瑞數(shù)字電力有限公司二零一零年五月目錄繼電保護(hù)基本概念 4一、電力系統(tǒng)故障 4二、繼電保護(hù)概念 4三、對(duì)繼電保護(hù)提出的四個(gè)基本要求（四性）及其相互關(guān)系 4標(biāo)幺值計(jì)算 7一、定義 7二、基準(zhǔn)值選取 7三、標(biāo)幺值計(jì)算 7元件各序等值計(jì)算 9一、設(shè)備類型： 9二、等值原因 9三、主要元件等值 91．輸電線路及電纜 92．變壓器 113．發(fā)電機(jī) 144．系統(tǒng) 145．電容器 156．電抗器 15不對(duì)稱故障計(jì)算 16一、原理（求解方法） 16二、各種不對(duì)稱故障故障點(diǎn)電氣量計(jì)算 17三、保護(hù)安裝處電氣量計(jì)算 19四、舉例 22階段式電流保護(hù) 25一、I段（電流速斷保護(hù)） 25二、II端（延時(shí)速斷） 25三、III端（延時(shí)過(guò)流） 26階段式距離保護(hù) 30一、基礎(chǔ)知識(shí) 30二、階段式相間距離保護(hù) 31三、階段式接地距離 32階段式零序電流保護(hù) 34一、基礎(chǔ)知識(shí) 34二、階段式零序電流保護(hù)整定 34發(fā)電廠繼電保護(hù)整定計(jì)算概述 36典型接線 36發(fā)電廠接地方式 36元件各序參數(shù)計(jì)算 36故障計(jì)算 37電廠保護(hù)配置特點(diǎn) 37發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)（比率制動(dòng)式） 391. 原理 392．不平衡電流 393．比率制式差動(dòng)保護(hù) 39變壓器（發(fā)變組）差動(dòng)保護(hù)（比率制動(dòng)） 421．原理 422．平衡系數(shù)問(wèn)題 423．相移問(wèn)題 434．零序電流穿越性問(wèn)題 445．變壓器的勵(lì)磁涌流及和應(yīng)涌流 446．不平衡電流的計(jì)算 457．整定計(jì)算 46發(fā)電機(jī)失磁保護(hù) 471. 基本知識(shí) 472. 失磁后果 483. 失磁過(guò)程 484. 保護(hù) 50發(fā)電機(jī)失步保護(hù) 51發(fā)電機(jī)失步原因 51振蕩時(shí)電氣量的變化 51失步保護(hù)原理及整定 52發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù) 541．故障分析 542. 基波零序電壓保護(hù) 543. 三次諧波電壓保護(hù) 54廠用電保護(hù) 56一、低壓廠用電保護(hù)（400V接地，電網(wǎng)的最末端） 56二、低壓廠變保護(hù)（6kV/400V） 58三、高壓電動(dòng)機(jī) 61四、高廠變（啟備變）保護(hù) 63五、勵(lì)磁變電流保護(hù) 66六、勵(lì)磁機(jī)保護(hù)（主勵(lì)磁機(jī)） 67七、高壓饋線保護(hù) 68繼電保護(hù)基本概念一、電力系統(tǒng)故障1．類型： 單相 斷相： 縱向；后果并不嚴(yán)重，單重還利用了非全相狀態(tài)。 兩相 短路：橫向，電壓下降、電流急劇增加。K(1) K(1．1) 接地故障 K(2) K(3) 相間故障2. 幾率：K(1) 、K(2) 、K(1．1) 、K(3)3．后果：1） 影響正常供電。2） 損壞故障設(shè)備、非故障設(shè)備。3） 系統(tǒng)穩(wěn)定破壞，系統(tǒng)瓦解、崩潰。二、繼電保護(hù)概念定義：能反映電力系統(tǒng)故障，并作用于斷路器或發(fā)出生信號(hào)的一種自動(dòng)裝置。在每一個(gè)需要保護(hù)的設(shè)備上配置。三、對(duì)繼電保護(hù)提出的四個(gè)基本要求（四性）及其相互關(guān)系1．選擇性：有選擇地切除故障。1）只切除故障設(shè)備。 2）盡可能縮小停電范圍。思考：如何保證？通過(guò)保護(hù)原理、整定計(jì)算。反映單側(cè)電氣量 通過(guò)整定計(jì)算 保證選擇性反映兩側(cè)電氣量 通過(guò)原理 2． 速動(dòng)性：盡可能快。因?yàn)楣收铣掷m(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，后果越嚴(yán)重。1） 與選擇性間的矛盾：為什么很多保護(hù)（反映單側(cè)電氣量保護(hù)）人為加延時(shí)。解決：如果系統(tǒng)、保護(hù)對(duì)象能承受，優(yōu)先保證選擇性。否則犧牲選擇性，保證速動(dòng)性。2）與可靠性間的矛盾，速度越快，可靠性越差，因?yàn)檠訒r(shí)意味著保護(hù)動(dòng)作判據(jù)連續(xù)判別成立，有一次不成立，判據(jù)返回、延時(shí)清零，不易誤動(dòng)和拒動(dòng)；而速斷保護(hù)判據(jù)成立一次就出口，易誤動(dòng)。解決：如果系統(tǒng)、保護(hù)對(duì)象能承受，速動(dòng)保護(hù)可適當(dāng)加延時(shí)。3． 靈敏性：對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)各種故障的反應(yīng)能力。 一個(gè)保護(hù)，總是期望其保護(hù)范圍是穩(wěn)定的，對(duì)于各種方式下各種故障類型均靈敏反映，但實(shí)際上做不到，或者說(shuō)其保護(hù)范圍是變化的，所以為保證最不利情況下滿足規(guī)定的最小保護(hù)范圍要求，靈敏性要求保護(hù)范圍盡可能大。 與選擇性構(gòu)成了一對(duì)尖銳矛盾。 通過(guò)整定計(jì)算協(xié)調(diào)。4． 可靠性：不誤動(dòng)、不拒動(dòng)由保護(hù)的配置、原理、質(zhì)量決定。誤動(dòng)、拒動(dòng)，從后果危害程度看，拒動(dòng)危害大提高可靠性問(wèn)題轉(zhuǎn)化為解決拒動(dòng)問(wèn)題解決辦法是保護(hù)雙重化（即每個(gè)保護(hù)對(duì)象，提供兩個(gè)獨(dú)立保護(hù)）。1） 對(duì)于中低壓系統(tǒng)，如110kV系統(tǒng)或廠用電系統(tǒng)，輻射型結(jié)構(gòu)，一般是采用反應(yīng)單側(cè)電氣量保護(hù)，當(dāng)?shù)?、遠(yuǎn)方構(gòu)成雙重化。 這種雙重化的特點(diǎn)是：動(dòng)作慢（缺點(diǎn)）可以解決保護(hù)拒動(dòng)或者斷路器拒動(dòng)。（優(yōu)點(diǎn)）2) 對(duì)于高壓系統(tǒng)（220kV，同步運(yùn)行系統(tǒng)，存在穩(wěn)定性問(wèn)題）或者需快速切除故障的系統(tǒng)，采用全線速動(dòng)保護(hù)，采用反應(yīng)兩側(cè)電氣量保護(hù)，當(dāng)?shù)嘏渲脙商转?dú)立保護(hù)。這種雙重化的特點(diǎn)是：動(dòng)作快（優(yōu)點(diǎn)） 無(wú)法解決DL拒動(dòng)，要加失靈保護(hù)。（缺點(diǎn)）注意：雙重化解決拒動(dòng)，放大了誤動(dòng)。5． 結(jié)論：1） 了解四性本來(lái)的含義。2） 四性之間不是孤立的、靜止的，相互之間是關(guān)聯(lián)的、矛盾的。在實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)具體情況，具體處理。3） 軟件的定位理解，軟件是一個(gè)工具，可以幫助提高計(jì)算的效率和準(zhǔn)確性，但軟件代替不了人，在處理上述問(wèn)題時(shí)，人是第一位的。標(biāo)幺值計(jì)算一、定義有名值計(jì)算缺點(diǎn)： a)不同電壓等級(jí)反復(fù)折算 b)不易形成相對(duì)的概念一般電力系統(tǒng)的各種計(jì)算，包括潮流計(jì)算、短路計(jì)算、整定計(jì)算，都采用標(biāo)幺值計(jì)算。標(biāo)幺值定義＝基準(zhǔn)下的有名值 / 基準(zhǔn)值。二、基準(zhǔn)值選取三相電力系統(tǒng)中，計(jì)算涉及的電氣量有：S：視在功率 S=UIU：線電壓 I： 相電流 U=IZZ：相阻抗計(jì)算標(biāo)幺值時(shí)，上述各電氣量均需確定基準(zhǔn)值：、 = =所以基準(zhǔn)值只取定其中兩個(gè)，另外的可以算出來(lái)，一般的取法是：=100MVA 或 1000MVA；，然后計(jì)算出、 ＝ ； ＝＝另，上述兩式相除，得到： U*=I*Z* S*=U*I*可以看出采用標(biāo)幺值計(jì)算： 1）計(jì)算關(guān)系保持不變。 2）三相224。單相。三、標(biāo)幺值計(jì)算計(jì)算標(biāo)幺值需注意，電力系統(tǒng)是多電壓等級(jí)，其中功率守恒，S不存在折算，而U、I、Z，存在折算。1） 按定義計(jì)算： =100MVA 如：取定 、（220kV） =220kV 對(duì)于35kV系統(tǒng)的阻抗，其標(biāo)幺值計(jì)算，首先將其有名值折算到220kV， 再除以基準(zhǔn)值，如下式： Z*其計(jì)算過(guò)程是對(duì)分子折算。2） 先算各電壓等級(jí)基準(zhǔn)值，再算標(biāo)幺值 =1000MVA 取定 =220kV Z* 其過(guò)程是對(duì)分母折算，現(xiàn)場(chǎng)常用方法。3）工程算法（近似）實(shí)際的系統(tǒng)中，由于電力傳送過(guò)程中，在線路上的壓降使得受端電壓變低。而運(yùn)行要求受端母線電壓達(dá)到額定，為此，送端往往變壓器額定電壓 。這樣就使得同一個(gè)電壓等級(jí)下，出現(xiàn)不同的額定電壓，基準(zhǔn)應(yīng)如何??？工程上，取平均： ===Uav即在同一電壓等級(jí)中，忽略Ue的差別，統(tǒng)一成Uav?；鶞?zhǔn)：=100 or 1000MVA 500 525 220 231=Uav 110 115 ，35 3710 如：220kV等級(jí)設(shè)備其 Ue=242kV， 阻抗值為Z， 則：Z* 而不必考慮 Ue和不同的折算。 這就是實(shí)際工作中通行的標(biāo)幺值計(jì)算方法，也是規(guī)程規(guī)定的算法，也是整定計(jì)算軟件采用的算法。元件各序等值計(jì)算一、設(shè)備類型：發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、電抗器、電容器、母線、開關(guān)、刀閘 有阻抗元件按阻抗：無(wú)阻抗元件 兩端按端點(diǎn)： 三端四端二、等值原因 不對(duì)稱故障計(jì)算對(duì)稱分量法，把故障點(diǎn)的不對(duì)稱電氣量分解為三個(gè)對(duì)稱的分量，電力系統(tǒng)基本可看成是一個(gè)線性系統(tǒng)，這樣故障后的狀態(tài)就可分解為單獨(dú)在各序分量作用下的序網(wǎng)。先在序網(wǎng)中進(jìn)行求解，再合成。 A A A A B C + + C B C B B C 1 2 0 所以必須首先研究在正序、負(fù)序、零序分量作用下，每個(gè)元件呈現(xiàn)什么阻抗特性，等值阻抗支路。序阻抗的概念：序阻抗是針對(duì)三相而言的。正序阻抗＝正序電壓/正序電流負(fù)序阻抗＝負(fù)序電壓/負(fù)序電流零序阻抗＝零序電壓/零序電流三、主要元件等值1．輸電線路及電纜單導(dǎo)線—地回路，相－地回路。 整個(gè)回路阻抗：=R++（Ω/km），叫做自阻抗。 其中，R—直流電阻，—計(jì)算半徑，=660 ab 兩導(dǎo)線一地兩導(dǎo)線的自阻抗同上，同時(shí)交流系統(tǒng)兩導(dǎo)線間存在互阻抗，計(jì)算方法為： =+ 其中，=，兩導(dǎo)線間均距。1）正序參數(shù) 所謂線路的正序阻抗，就是施加三相正序電流，產(chǎn)生三相正序電壓，用一相電壓除以一相電流得到的阻抗，就是正序阻抗，顯然三相的正序阻抗是相同的。可用試驗(yàn)方法計(jì)算，末端短路，首端正序加壓。 其中，三相間的幾何均距。2）負(fù)序：顯然其分析過(guò)程與結(jié)論，與正序完全一樣， 。3）零序： 所謂線路的零序阻抗，就是施加三相零序電流，產(chǎn)生三相零序電壓，用一相電壓除以一相電流得到的阻抗，就是零序阻抗，顯然三相的零序阻抗是相同的?？捎迷囼?yàn)方法計(jì)算，末端短路，首端零序加壓。 4）實(shí)際應(yīng)用： a) 、均已知 b) 未知，可用軟件計(jì)算 得到線路全長(zhǎng)的正序后，再計(jì)算其標(biāo)幺，注：輸電線路的正零序阻抗不相等，這個(gè)特點(diǎn)導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)零序補(bǔ)償系數(shù)的概念。2．變壓器1） 正序及負(fù)序： 對(duì)于單相變壓器，其等值如圖： 電力系統(tǒng)：三相變壓器，每相之間沒(méi)有互感。a． 三相兩繞組變壓器在三相正序作用下，三相的磁通也是正序，所以三個(gè)單相變壓器組、三相三柱式、三相四柱式、三相五柱式等形式是一樣的，等效于三個(gè)單相變壓器，在正序分量作用下，用一相電壓除以一相電流得到阻抗即是變壓器的正序阻抗，顯然三相是一樣的。 =+ 原付邊的R分量很小，一般忽略，而勵(lì)磁電抗一般是漏抗的幾百倍，所以等效為開路。Z1 =XK ，通過(guò)短路試驗(yàn)確定Z1。付邊三相短路，原邊施加三相正序電壓，直至電流達(dá)到額定，記錄電壓。 再折算到統(tǒng)一基準(zhǔn)標(biāo)幺， b．三繞組三相三繞組變壓器，在三相正序作用下，也等效于三個(gè)單相三繞組變壓器，在正序分量作用下，用一相電壓除以一相電流得到阻抗即是變壓器的正序阻抗，顯然三相是一樣的。 II I III 等效電路如圖，忽略勵(lì)磁支路后是一個(gè)由三個(gè)支路構(gòu)成的三端元件，下一步就是如何確定三個(gè)支路的阻抗。方法仍然是通過(guò)短路試驗(yàn)。 轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一標(biāo)幺下，同上。同理 負(fù)序注：I）由于變壓器阻抗數(shù)值較大，可考慮折算。 II) 各側(cè)容量不等時(shí)，注意折算。2）變壓器零序等值 同樣參照單