发电厂继电保护整定计算大唐Word文件下载.docx
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变压器（发变组）差动保护（比率制动）
42
2.平衡系数问题
3.相移问题
4.零序电流穿越性问题
5.变压器的励磁涌流及和应涌流
6.不平衡电流的计算
7.整定计算
43
44
45
46
发电机失磁保护
48
1.基本知识
2.失磁后果
3.失磁过程
4.保护……
49
51
发电机失步保护
52
1、发电机失步原因.…
2、振荡时电气量的变化
3、失步保护原理及整定
53
发电机定子接地保护
55
1.故障分析
2.基波零序电压保护
3.三次谐波电压保护
56
厂用电保护
57
一、低压厂用电保护（400V接地，电网的最末端）
二、低压厂变保护（6kV/400V）
三、高压电动机
四、高厂变（启备变）保护
五、励磁变电流保护
六、励磁机保护（主励磁机）
七、高压馈线保护
59
62
64
67
68
、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。
I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）
-tr
K（3）
千
相间故障
几率：
、K
（2）、K（1.
1）、K（3）
2.
3.后果：
非故障设备。
系统瓦解、崩溃。
1）影响正常供电。
2）损坏故障设备、
3）系统稳定破坏,
、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。
、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。
41-
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
彳」保证选择性
通过原理
I反映两侧电气量
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。
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，女口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。
——I
这种双重化的特点是：
r动作慢（缺点）
J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。
「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）
2）
了解四性本来的含义。
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。
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。
、定义
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。
有名值计算缺点:
、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=J3UI
IU:
线电压
I：
相电流
U=J3IZ
人z：
相阻抗
计算标幺值时，上述各电气量均需确定基准值：
Sb=J3Ub|bUb=|bZb
所以基准值只取定其中两个，另外的可以算出来,
Sb=100MVA或1000MVA;
Ub，然后计算出
7UBUB2
Zb=
Sb、Ub、|b、Zb
一般的取法是:
|b、Zb
Sb
Ib=Lyf3UB
J3|bSb
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、乙存在折算。
1）按定义计算：
厂Sb=100MVA
Ib、Zb（220kV）
Ub=220kV
首先将其有名值折算到220kV,
对于35kV系统的阻抗，其标幺值计算,再除以基准值，如下式：
7/220、2
r,,2Z（35）（）
7Z（35）K\35
ZbZb
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
取定｛
Sb=1000MVA
|b
IB（35）
Z*（35kV）
Z（35kV）Z（35kv）
2
ZB（35kv）Zb/K
Zb
Zb（35）
Z*（35kV）
其过程是对分母折算，现场常用方法。
3）工程算法（近似）
500/2-12220/121ILO/J?
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：
Ub=j1Ue+Ue=1.05Ue=Uav
即在同一电压等级中，忽略基准：
Sb=100or1000MVA
Ue的差别，统一成Uav。
<
500
525
220
231
S110
115
35
L10
10.5
Ub=Uav
|b，Zb
女口：
220kV等级设备其Ue=242kV,阻抗值为Z，
贝Z*—而不必考虑Ue和Ub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。
、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:
:
L无阻抗元件
「两端
按端点：
彳三端
L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。
ABC
+川
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
、主要元件等值
单导线一地回路，相一地回路。
Zl
整个回路阻抗：
ZL=R+0.05+j0.1445lg—（Q/km），叫做自阻抗。
r'
其中，R—直流电阻，r'
—计算半径，Dg=66oJ；
a_
b
两导线一地
两导线的自阻抗Zl同上，同时交流系统两导线间存在互阻抗，计算方法为：
Zm=0.05+j0.1445lgD-
Dav
其中，Dav=jD詰，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。
UA=IaZl+IbZm+IcZm
|aZl
（IB
|aZm
（ZL
Zm）|
Ua
乙——
|A
A
|c）Zm
ZmR+j0.1445lgdr'
其中，DavVDabDbcDac，三相间的几何均距。
Z2Zi。
2）负序：
显然其分析过程与结论，与正序完全一样,
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。
Ua=|aZl+IbZm+IcZm
（Zl2Zm）|a
Zo=UU^Zl
IA
2Zm
R0.05
Zo均已知0.4125Q/km
4）实际应用：
a）Z1、Z2、
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,
Z1|ub
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。
2.变压器
1）正序及负序：
对于单相变压器，其等值如图:
X'
li
XI
电力系统：
三相变压器，每相之间没有互感。
a.三相两绕组变压器
在三相正序作用下，三相的磁通也是正序,
所以三个单相变压器组、三相三柱式、三相四柱式、三相五柱式等形式是一样的，等效于三个单相变压器，在正序分量作用下，用一相电压除以一相电流得到阻抗即是变压器的正序阻抗，显然三相是原付边的R分量很小，一般忽略，而励磁电抗一般是漏抗的几百倍,所以等效为开路。
一样的。
Xic=Xi+x'
ii
Z1=Xk，通过短路试验确定Z1。
付边三相短路，原边施加三相正序电压，直至电流达到额定，记录电压。
UKIeXKUk%Xk
=Uk-SB
Se
再折算到统一基准标幺，Xi=X2==Uk虫/也
ZbSeSb
b.三绕组
是一样的。
三相三绕组变压器，在三相正序作用下，也等效于三个单相三绕组变压器，在正序分量作用下，用一相电压除以一相电流得到阻抗即是变压器的正序阻抗，显然三相
Xec〈ZiII
等效电路如图，忽略励磁支路后是一个由三个支路构成的三端元件,下一步就是如何确定三个支路的阻抗。
方法仍然是通过短路试验。
Xi=1（UiIIUi
Ui-ii=XiXii
IIIUiiIII）
]Ui-III=X+XIII〔Xii=
^Uii-iii=Xii+XiiiIXiii=
转化成统一标幺下，同上。
同理
负序
由于变压器阻抗数值较大，可考虑
磴）2折算。
II）
各侧容量不等时，注意折算。
广三相三柱式，不通Xec{三相四柱式
"
三相五柱式
三个单相变
零序电流零序磁通
2）变压器零序等值
同样参照单相变压器，但注意零序的特点:
a）结构形式
电力系统中最常见的是三相三柱式变压器，在考虑其零序等值时,XLC不能简单地处理为开路，可按三种方法：
「实测
彳一般按正序的
I按与正序相等
其数值大约是8到10倍的漏抗。
等值处理
0.8倍考虑
（认为励磁支路开路）
总之，结构形式决定了变压器零序等效电路的励磁支路。
b）接线形式：
丫，△，
零序电流的特点决定了其只能通过大地构成回路。
对于丫、△，显然是不通的，等效为开路。
对于Yn，则要看变压器付边零序电流是否能流通。
Xi
Yo-'
Xcc
Xii=汕=玄1
Ya.Yo
片Xo=Xi
YoY
对于三绕组,
——幵路
情况一样。
Yo/A..'
Y
三绕组变压器（以及四绕组丫0/丫0/丫/△）接线方式一般肯定有一个△绕组（改善电压波形质量），同时高压侧是大电流接地系统Yo。
最常见：
丫0/丫0/△，通常通过实验方法实测确定零序参数。
n
I加零序电压，II开路A=XI+XIII
I开路，II加压
I加压，II短路
I短路，II加压
B=Xii+Xiii
C=Xi+Xii||XiiiD=Xii+Xi||Xiii
然后三个式子联立,
解出各侧阻抗，在归算到统一基准下的标幺。
3.发电机
发电机是一个有源元件、两端元件。
E=1
正序；
Xi=Xd'
'
X1=^
Xd^/U!
：
SeSb
Xd'
S
负序:
近似X2=Xi
Xo=0.15X1，但中性点不接地，不考虑。
4.系统
是一个等值概念，将一个电网向某个母线（节点）等值而出现的，在等值过程中考虑运行方式，正序和零序会出现最大和最小参数。
，与发电机类似。
符号0
各序等值:
X1max
XOmax
Xlmin
XOmin
系统是怎么等值来的?
如：
等值到M母线
正序：
Ximin1（Xd'
XT1）1XL1，三机全开，双回线运行。
32
Ximax=Xd”+XT+XLi，开一机，单回线运行。
负序同上零序：
与变压器接地方式有关，两台主变接地
11
Xomin—Xt—Xlo
22
Xomax=Xt+XLo
发电机端电压往往是非标的：
10、13、17、21，计算时，不能按向就近的电压等级靠，而是要默认以这个额定电为一个新的电压等级。
5.电容器
三相之间无互感。
串补、并补、已知Co
XiX2Xo二丄卑
cdCuB
6.电抗器
串、并、已知XK、le、Ue
Ze|BUe
X1X2X0=Xk——Xk（—）（——）
ZbIeUb
分裂电抗器：
I
—n
m
小结：
1）各序等值实际就是确定各序等效阻抗支路及其参数。
2）折算到统一标幺。
K（1.1）
Id（横向）
Q
_X丄
©
J©
不对称故障计
（纵向）短路
-两相
、原理（求解方法）
根据故障类型在故障点各序电气量之间的关系7复合序网。
计算出故障点各序电气量。
计算全网各序电气量。
以最典型的两侧电源线路系统为例，如图，在线路D点发生不对称故障。
Eh
@Ur>
o
、各种不对称故障故障点电气量计算
1）K（A）
IeIc
故障点边界条件：
Ua=O
fUai+Ua2+Ua0=0
Ib=Ic=O
由此可知，三个序网是串联的。
A1=IA2=IA0
可得故障点各序电流及电压:
Ei
k|ai=|A2=|AO=
ZiZ2Zo
Ua1、Ua2、UaO
故障点电压向量图如图。
UC2
IUai
一UB2
-C2WkJTUE
Uci*^^：
^牟弋*51
/UaOUA2\
UC
2）K（BC）
UB
故障点边界条件:
|a=o|B=-|cUB=Uc
（|o=O
1.2.
|Ai=-（|A+a|B+alc）
3
AIA1=-|A2
、UA1=UA2
1..2.
|a2=-（|A+alB+a|c）
显然，其序网是并联的。
可得故障点的各序电流、电压。
Uai?
Ua2?
3）K（B,C）
Ia=O
UB=UC=0
IA1IA2+IAO=0
UA1=UA2=UAO
IA1ZH^
UA1、IA2、IAO
、保护安装处电气量计算
保护安装处（M处）电气量
在各序网中先求出。
Cildi
•••|a
IA1IA2+IA0=Ifh+C1ldl+C2ld2+CoId0
Ifh+IAf故障分量（突变量）
同理：
讨论：
UAUfh+AU
故障后的状态=正常状态+故障附加状态
AI
突变量保护
2）关于正常负荷状态的考虑
从计算的角度，忽略负荷（规程上规定），按空载下进行计算。
对于单侧电源系统，空载是指无负荷电流，比如低压馈供网、发电厂厂用电就是这种情况。
Ell
EmEn
考虑负荷计算
对于双侧电源系统，空载是指两侧电源电势同相位。
Ifh
Zm+ZmN+Zn
3）关于C1和C2:
一般而言，全系统中各元件乙=Z2，CiC2工Co。
K
（2），保护处与故障点电流特征相同（不考虑负荷）。
K
（1），保护处与故障点电流特征不同。
K（1.1），保护处与故障点电流特征不同。
这就是为什么用软件计算时保护安装处电流量会与习惯上的故障特征不同的原因。
4）线路故障母线电压计算通式：
UauDA+UMD
UDA+UMD1+UMD2+UM0
UDA+IA1Zi+|A2Z2+IAOZo
UDA+IAiZi+IA2Z1+IA0ZiIA0Zi+IaoZo
Uda+|aZi+（IaoZoIaoZi）
Uda+（|a+芟空3Ia0）Zi
3乙
Uda+（Ia+K3I0）Zi
2
一般零序阻抗按3倍的正序阻抗考虑'
零序补偿系数-
之所以这样，根本原因是输电线路的正零序阻抗不同。
5）单侧电源系统（厂用电系统）故障计算
情况更加简单，不需分配，故障点的电流量就是保护安装处的电流量。
6）运行方式对保护安装处流过短路电流大小的影响
2M
系统物理连接确定后，实际运行有各种各样方式。
一般大方式是指电源多，连接紧密，发生短路后，短路点的电流大；
小方式是指电源少，连接不紧密，发生短路后，短路点的电流小。
对于保护安装处而言，不同的方式下同一个短路点其短路电流的大小也不同，需具体情况具体分析，如上图保护1,正方向短路流过最大短路电流的方式显然是三机、双回线运行的方式，正方向短路流过最小短路电流的方式显然是单机、单回线运行的方式；
但是对于保护2,正方向短路流过最大短路电流的方式应当是三机、单回；
正方向短路流过最小短路电流的方式显然是单机、双回线运行的方式。
对于环网，与双回线类似，要具体情况具体分析。
7）短路容量
在继电保护整定时，经常会遇到短路容量的概念。
短路容量是指在某点发生三相短路后，流过短路点的总功率。
如图:
Z12
卜
显然，短路容量S=J3U*l=J3e1e*I=E12*E12/Z12
对于标幺形式，S=1/Z12,即短路容量与节点等值阻抗是倒数关系，所以，已知短路容量可求得等值阻抗，反之亦然。
同时，短路容量经常用来校核开关的开断能力。
对于单电源辐射网，可用于校核母线上各出线的开关（因为最严重的情况就是出线出口处三相故障）。
对于环网，则是计算开断某个支路后的短路容量，用来校核该支路的开关。
为简化计算，软件一般是直接在该点做K
（1）故障，同时计算出该点的正序、负序、零序等值阻抗，也就知道了短路容量。
短路容量概念扩展到零序，也就有了零序短路容量的概念。
8）关于短路计算的进一步说明
需说明的是，上述故障分析实际上是基于稳态分析为前提的，短路电流也只是针对稳态电流分量而言的。
事实上，任何情况下的短路总是伴随暂态过程的。
对于无穷大系统的短路，短路电流包含稳态基波电流，还有衰减的非周期分量，最后过渡到稳态基波电流。
对于同步发电机的短路，短路电流的周期分量和非周期分量都是衰减
的，周期性分量一开始是次暂态电流，过渡到暂态电流，最后过渡到稳态基波电流。
对于整定计算，由于继电保护装置反映的是工频分量，不用考虑非周期分量的影响；
如果是快速保护，可以考虑暂态周期分量，慢速保护只考虑稳态周期分量。
四、举例
1）单侧电源两相故障的特点。
J3
故障相的相电流为什么Im⑵二一|m⑶
ZS1=ZS2
ZmD1=Zm2
证明：
|M（3）—E
K
（2）故障点：
ldi=-l
d2=
Zs1+ZmD1+Zs2+ZmD2实际上，单侧电源故障点保护处
2）Y/△11,在△侧
K
（2），丫侧电流如何分布（厂用电常见这种情况）。
Y/△11
在△侧发生K（BC），|B=-IC|A0,用向量图分析。
正序向顺时针转30度，负序反向转30度。
Icii
1
1•山/
■T
J
>
h
Lu卫yy
\应
Z
/
\
1e2ZX
Ia'
IeIklY=lEiY
结论：
丫侧三相均出现短路电流，一相是另两相的2倍。
A侧变压器中性点接地，B侧变压器中性点不接地，在线路上发生接地故障，已知故障点零序电压为UdO,问：
B变压器中性点电压是多少？
分析：
这实际上一个单侧电源系统的故障，对于B侧，零序显然是开路
的，所以u=Ud0，系统的零序电压分布如
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