1、10KV 引出线的继电保护计算继电保护计算案例（1）总降压变电所 10KV 引出线的保护，线路接线如图（略） 。已知条件：出线回路最大负荷电流为 190.4A，考虑电动机 M1 启动时出线回路过负荷电流倍数为 2；最大运行方式下，总降压变电所母线三相短路次暂态电流 7955A；终端变电所母线三相短路次暂态电流 6303A；终端变电所变压器低压侧母线三相短路时流过高压侧的次暂态电流 1491A。最小运行方式下，总降压变电所母线三相短路次暂态电流 6642A；终端变电所母线三相短路次暂态电流 5294A；终端变电所变压器低压侧母线三相短路时流过高压侧的次暂态电流 1416A。10KV 电网的总单相
2、接地电容电流为 11.766A；10KV 引出线的电容电流为 5.8A。 下一级终端变电所变压器过电流保护装置的动作电流为 360A。解 （1）保护配置1) 由于无时限电流速断保护不能满足灵敏度系数要求，故装设二个 DL-11 型电流继电器，一个 DS 型时间继电器和二个变比为 500/5 的电流互感器组成带时限电流速断保护。2) 装设二个 DL-11 型电流继电器，一个 DS 型时间继电器和二个变比为 500/5 的电流互感器组成过电流速断保护。3) 装设另序电流互感器构成单相接地保护，动作与信号。（2）整定计算1) 无时限电流速断保护保护装置的动作电流：Idz.1=Kk* Kjx Id.c
3、.max /nt =1.3*1*6303/100=81.9 取 85A；保护装置一次动作电流：Idz1= Idz.1* nt/ Kjx=85*100=8500A；保护装置灵敏度系数：KSEN=0.866X6642/8500=0.67672满足灵敏度系数要求.装设 DL-11/20 型电流继电器。保护装置动作时限取 0.5 秒。3) 过电流保护保护装置的动作电流：Idz.j=Kk*Kjx*Kzq*If.max / Kh*n1=1.2*1*2*190.4/0.85*100=5.4A；为了与下一级配电变压器过电流保护装置的动作电流相配合，计算保护装置动作电流：Idz.j=Kp * Kjx I dz.
4、c /nt =1.1*1*360/100=3.96A；取以上计算值的大者，为 6A；保护装置一次动作电流：Idz1= Idz.j* nt/ Kjx=6*100=600A；保护装置灵敏度系数：在线路末端发生短路时KSEN=0.866X5294/600=7.641.5在配电变压器低压侧发生短路时（后备保护）KSEN=0.866X1416/600=2.041.2 均能满足要求。装设 DL-11/10 型电流继电器。保护装置动作时限取 1.2 秒。4) 单相接地保护保护装置的动作电流(略)。10/0.4KV 630KVA 变压器继电保护计算继电保护计算案例（2）10/0.4KV 630KVA 变压器保
5、护 已知条件：变压器为 SJ7-630KVA，高压侧额定电流为 36.4A，过负荷系数取 3；最大运行方式下变压器低压侧三相短路时，流过高压侧的次暂态电流为 712A；最小运行方式下变压器高压侧三相短路时，流过的次暂态电流为 2750A；低压侧三相短路时，流过高压侧的次暂态电流为 659A；最小运行方式下，低压侧母线单相接地短路时流过的稳态电流为 5540A；计算中假定系统电源容量为无限大容量，短路稳态电流等于短路次暂态电流。解1） 保护配置1、 装设二个 GL-11 型电流继电器和二个 CT 变比为 100/5，组成过电流保护兼作电流速断保护；2、 装设一个 GL-11 型电流继电器和二个
6、CT 变比为 300/5，组成低压侧单相接地保护；保护原理图(略)2） 整定计算1、过电流保护过电流保护装置的动作电流：Idz=Kk* Kjx *Kgh*I1.b/Kh*nt=1.3*1*3*36.4/0.85*20=8.4A，取 9A。保护装置的一次动作电流 9*20=180A。保护装置的灵敏度系数：KSEN=0.866X659/180=3.171.5保护装置的动作时限取 0.5 秒。2、电流速断保护电流速断保护装置的动作电流：Idz=Kk* Kjx *I”(3)K.2MAX / nt=1.5*1*712/20=53.4A，取电流速断的动作电流倍数为 6，6*9=54 A 53.4A。保护装
7、置的一次动作电流 6*9*20=1080A。保护装置的灵敏度系数：KSEN=0.866X2750/1080=2.22根据以上计算，可选用装设一个 GL-11/10 型电流继电器组成反时限保护。3、低压侧单相接地保护首先采用利用高压侧三相式过电流保护兼做低压侧单相接地保护的方案，校验灵敏度：KSEN=I”(2)K.2.min/ Idz1=(2/3)* I”(1)22.min/ (Idz1*nb)=0.667*5540/180/25=0.822满足设计规范要求。根据以上计算，可选用装设一个 GL-11/10 型电流继电器，保护装置的动作时限为 0.5 秒。10kV 电压互感器单相接地与谐振10kV
8、 电压互感器单相接地与谐振 10kV 电压互感器单相接地与谐振在电力系统中，电压互感器(PT)是一、二次系统的联络元件，它能正确地反映电气设备的正常运行和故障情况。PT 的一次线圈并联在高压电路中，其作用是将一次高压变换成额定100V 低电压，用作测量和保护等的二次回路电源，在正常工作时二次绕组近似于开路状态，所以，正常运行中的 PT 二次侧不允许短路。一、PT 单相接地及处理在 10kV 中性点不接地系统中，为了监视系统中各相对地的绝缘状况以及计量和保护的需要，在每个变电站的母线上均装有电磁式 PT。当系统发生单相接地故障时，将产生较高的谐振过电压，影响系统设备的绝缘性能和使用寿命，进而出现
9、更频繁的故障。1.1 在中性点不接地系统中，当其中一相出现金属性接地时，就会产生激磁涌流，导致PT 铁芯饱和。如 A 相接地，则 Uan 的电压为零，非接地相 Ubn、Ucn 的电压表指示为 100V线电压。PT 开口三角两端出现约 100V 电压( 正常时只有约 3V)，这个电压将起动绝缘检查继电器发出接地信号并报警。1.2 当发生非金属性短路接地时，即高电阻、电弧、树竹等单相接地。如 A 相发生接地，则 Uan 的电压低于正常相电压，Ubn、Ucn 电压则大于 58V，且小于 100V，PT 开口三角处两端有约 70V 电压，达到绝缘检查继电器起动值，发出接地信号并报警。1.3PT 二次侧
10、熔断器熔断或接触不良时，中央信号屏发出“电压回路断线”的预告信号，同时光字牌亮，警铃响。查电压表可发现：未熔断相电压表指示不变，熔断相的电压表指示降低或为零。遇到这种情况，可检查 PT 二次回路接头(端子排)处有无松动、断头、电压切换回路有无接触不良等现象和 PT 二次熔断器是否完好，找到松动、断线处应立即处理；若更换熔断器后再次熔断，应查明原因，不可随意将其熔丝增大。1.4PT 高压侧熔断器熔断。其原因有：电力系统发生单相间歇性电弧放电、树竹接地等使系统产生铁磁谐振过电压。PT 本身内部出现单相接地或匝间、层间、相间短路故障。PT 二次侧发生短路，而二次侧熔断器未熔断，造成高压熔断器熔断。因
11、此，在更换 PT 一、二次熔断器时一定要选用符合规格的熔断器。需要指出的是当高压某相熔断器熔断时，如 C 相熔断，则 Ucn 的电压表指示本应为零，其余两相 Uan、Ubn 的电压表指示仍为 100V 电压。但在实际检修工作中,因为 PT 的二次回路通过计量用的有功、无功电能表电压线圈与保护回路中的电压继电器线圈串联构成回路，故使 Ucn 有一定电压指示，但其数值很小。此外，当 PT 熔断器熔断时，应首先用万用表检查二次侧各相熔断器的进、出线端相电压是否有 58V(线电压 100V)，或将熔断器取下用万用表电阻档测量通断，判断出熔丝是否熔断。如果熔丝完好，则故障发生在一次高压侧。处理的方法是：
12、先拉开 PT 高压侧隔离刀闸，取下低压二次熔断器，经确证无电后，做好现场安全措施，再仔细检查 PT 一次套管、端盖处有无破裂、渗油、异物和绝缘油的异常气味等。当检查到有异常时，应用兆欧表测量绝缘电阻。在确认 PT 正常后，戴上绝缘手套更换符合标准的高压熔断器，进行试送电。如再次熔断，则应考虑 PT 的内部故障，并进一步作直流电阻、变比等试验来决定 PT 好坏。而在停用 PT 前，应考虑到对继电保护、自动装置和计量的影响，在取得调度和有关负责人的许可后将保护装置、自动装置暂时停用，以防其它设备误动作。二、PT 谐振及处理1、PT 谐振PT 谐振对于 yo/yo 电磁式 PT，在正常情况下线路发生
13、单相接地不会出现铁磁谐振过电压，但在下列条件下，就可能引发铁磁谐振。(1)对于中性点不接地系统，当系统发生单相接地时，故障点流过电容电流，未接地的两相相电压升高 3 倍。但是，一旦接地故障点消除，非接地相在接地故障期间已充的线电压电荷只能通过 PT 高压线圈经其自身的接地点流入大地，在这一瞬间电压突变过程中，PT 高压线圈的非接地两相的励磁电流就要突然增大，甚至饱和，由此构成相间串联谐振。(2)系统发生铁磁谐振。近年来，由于配电线路用户 PT、电子控制电焊机、调速电机等数量的增加，使得 10kV 配电系统的电气参数发生了很大的变化，导致谐振的频繁出现。在系统谐振时，PT 将产生过电压使电流激增
14、，此时除了造成一次侧熔断器熔断外，还将导致 PT 烧毁。个别情况下，还会引起避雷器、变压器、断路器的套管发生闪络或爆炸。(3)线路检修，事先不向调度部门申请办理停电手续，随意带负荷拉开分支线路隔离刀闸或带负荷拉开配电变压器的高压跌落开关，造成刀闸间弧光短路而引发谐振。(4)当配电变压器内部发生单相接地故障时，故障电流将通过抗电能力强的绝缘油对地放电，也会产生不稳定的电弧激发电网谐振。(5)运行人员送电操作程序不对，未拉开 PT 高压侧刀闸就直接带 PT 向空母线送电，引起PT 铁磁谐振。2.谐振的处理(1)当出现空母线谐振时，不宜拉开 PT 的隔离刀闸，应考虑增大母线电容和并联电感，即合上一条
15、空载线路或者空载的变压器来破坏谐振条件，可使三相电压恢复平衡。(2)在 PT 高压线圈中性点的接地线中串接一只约 5k 阻尼电阻( 在一次侧中性点串接阻尼电阻会影响二次侧反映单相接地故障的灵敏度，且在相电压有同期装置的回路中一般不宜采用)。相当于在零序阻抗上并联一个电阻，可以有效地抑制单相接地故障引起的谐振。(3)PT 发生谐振时的电压是相电压的 3 倍，则在开口三角处将会产生 100200V 电压，因此在 PT 开口三角处可并联一只 220V/200W 消谐灯泡(或选用 220V/800W/60 标准电阻。消谐电阻功率不得大于 PT 极限容量的 2.4 倍，并做好消谐电阻的安装绝缘措施，防止
16、 PT 二次侧多点接地) ，也可在 PT 零序回路中装设专用 KFX-10 消谐器。(4)变电站值班人员在恢复送电时，应严格按操作规程进行操作，确认 PT 的隔离刀闸在拉开位置后，才对空母线送电，再合上 PT 的隔离刀闸。检修人员应尽量将其刀闸三相同期性调整好。技术部门应采用铠装电缆线路和伏安特性较高、饱和迟钝的 PT 及电容式 PT，以改善技术性能，减少激发谐振过电压的几率。综上所述，单相接地与谐振过电压故障现象有着根本的不同。正常情况下，当系统发生单相接地故障时，仍可在故障状态下继续运行一段时间，值班人员可以在这段时间内通知处理故障。而铁磁谐振过电压对设备的威胁最大，切不可将 PT 谐振误
17、判为单相接地而耽误了及时、准确处理的时间。就目前 10kV 用户站普遍采用的一次主接线方式(如图 1)：图 1 1 通常采用的 10kV 继电保护配置原则及整定方法 (1) 上级电源局变电所 10kV 出线(如图：调度号 217、239 断路器处)保护配置为：过流、速断、零序(10kV 为小电阻接地系统时，需设零序保护) 、重合闸；保护定值一般为：过流 (N217 或 239 断路器过流保护 TA 变比，I 217 或 239 断路器过流保护电流定值，时限 10 S)，速断(N 217 或 239 断路器速断保护 TA 变比，I 217 或 239 断路器速断保护电流定值，时限 05 或 0
18、S)，零序(N 217 或 239 零序保护 TA 变比，I 217 或239 断路器零序保护电流定值，时限 10 S)，重合闸(10 S，出线为电缆时一般需停用)。(2) 用户站 10kV 进线( 如图：调度号 201、202 断路器) 保护配置为：过流、速断、零序(10kV 为小电阻接地系统时，需设零序保护)，至于进线无压掉闸此次不做讨论；保护定值一般为：过流(N 201，或 202 断路器过流保护 TA 变比，I 201 或 202 断路器过流保护电流定值，时限 05 S)，速断(N 201，或 202 断路器速断保护 TA 变比，I 201l 或 202 断路器速断保护电流定值，时限
19、0 S)，零序(N 201 或 202 断路器零序保护 TA 变比，I 201 或 202 断路器零序保护电流定值，时限 05 S)。(3) 用户站 10kV 母联( 如图：调度号 245 断路器处) 自投、后加速、合环保护此次亦不做讨论，速断、零序保护一般退出，通常投入过流保护，保护定值一般为：过流(N 245 断路器过流保护 TA 变比，I 245 断路器过流保护电流定值，时限 05 S)。(4) 用户站 10kV 出线( 如图：调度号 211、221 断路器处) 保护配置为：过流、速断、零序(10kV 为小电阻接地系统时，需设零序保护)；保护定值一般为：过流 N211 或 221 等断路
20、器过流保护 TA 变比，I 211 或 221等断路器过流保护电流定值，时限 05 S)，速断(N 211 或 221 等断路器保护 TA 变比，I 211，或 221 等断路器速断保护电流定值，时限 0 S)，零序(N 211 或 221 等断路器零序保护 TA 变比，I 211 或 221 等断路器零序保护电流定值，时限 05 S)。上述整定原则均按目前现有整定原则的条件下整定，过流保护电流定值应躲变压器过负荷，且按上下级满足配合关系及灵敏度要求整定，速断电流定值按躲变压器涌流及低压侧三相短路故障，同时满足上下级配合关系及灵敏度要求整定。零序保护在北京地区属于起步阶段，许多地方值得进一步实
21、践、研究和讨论，且目前零序保护配置形式与过流保护有相似之处，因此此次不单独加以讨论。2 10kV 保护配置及相应定值与用户用电可靠性关系的分析 从以上 10kV 保护配置及相应定值，可以看出正常运行方式下(如图 1：245 断路器断开，217、239、201、202、211、221 等断路器合上)。(1) 当用户站出线( 以 211 为例)在 K1 区段内短路时，不考虑配合系数等影响，211 断路器及 201 断路器处过流保护将同时动作跳闸，造成 4#母线停电，显然扩大停电范围，4#母线所带出线越多，停电范围越大。(2)当用户站出线( 以 211 为例)在 K2 区段内短路时，不考虑配合系数等
22、影响，211 断路器及 201 断路器处速断保护将同时动作跳闸，造成 4#母线停电，此外，若上级电源所出线(以 217 为例) 采用 0 S 速断，由于一般电源所与用户站之间的电气距离并不远且通常采用电缆连接，因此阻抗参数并不大，这样上级电源所出线 217 断路器处 0 速断保护也将动作跳闸，此时该电源所出线若同时带有其它用户负荷，将造成其它用户同时停电，显然更加扩大停电。(3)当用户站母线( 以 4#母线为例)及与母线连接的引入、引出线在 K3 区段内短路时，不考虑配合系数等影响，201 断路器处速断保护动作跳闸，若上级电源所出线(以 217 为例) 采用 0 S 速断，则速断保护也将动作跳
23、闸，此时该电源所出线若同时带有其它用户负荷，将造成其它用户同时停电，扩大停电范围。即使用户站进线(以 201 为例)退出 0 S 速断保护，上级电源所出线( 以 217 为例)采用 05 S 速断，由于一般电源所与用户站之间的电气距离并不远且通常采用电缆连接，因此阻抗参数并不大，201 断路器处 05 S 过流保护与 217 断路器处 05 S 速断保护也存在同时动作跳闸的可能性。鉴于以上分析，通常采用的 10kV 继电保护配置原则及整定方法在继电保护的选择性方面侧重不够，致使降低了用户站的用电可靠性，这对北京地区特别是市区内在可靠用电方面要求颇高的 10kV 用户来说，一般不宜采用。3 就常
24、见的几种 10kV 重要用户站情况提几点建议 (1) 建议用电可靠性要求比较高的用户，采用局变电所 10kV 出线专路供电的方式，防止其他用户影响该用户可靠用电。(2) 对于局变电所 10kV 出线专路供电且用电可靠性要求比较高的重要用户，不必套用 “事故不出门”的保护模式，进线保护可采用电流定值与上级匹配但时间定值同级的方式，或者退出进线保护的跳闸压板，进线保护动作只有信号(信号可供分析事故点参考用 )不跳闸。(3) 对于局变电所 10kV 出线非专路供电且用电可靠性要求比较高的重要用户，若同电源用户非重要用户，可考虑此非重要用户站进线保护采用 0 S 速断，05 S 过流，以确保“事故不出
25、门”，而该用电可靠性要求比较高的重要用户可按专路供电来考虑保护模式。(4) 尽量避免有两个及以上的重要用户同电源，如果出现此类情况，进线仅设 0 S 速断保护为好，因为此时进线 0 S 速断保护完全可以保护上图 K3 区范围，且保护范围仅延伸到变压器内部，与过流相比相当于减少出线故障越级的概率，时间上也满足与上级电源所出线 05 S 速断的配合关系，这样基本保证同电源的各重要用户在可靠用电方面不相互影响。(5) 至于有母联( 以 245 为例)的用户，由于正常运行时，母联 245 断路器断开，真正合母联 245 断路器，用一路进线带两段母线运行的时间与总运行时间比并不长，在此种运行方式下，当进
26、线速断保护退出或进线速断保护与上级电源站出线速断保护动作时间同级均为 05 S 时，母联投入 0 S 速断保护从保电源的角度讲，具有一定意义。(6) 对于 10kV 用户站进线或母联保护电流值采用与上级电源所 10kV 出线过流保护电流值配合时，同时想把保护范围末端限制在变压器内部，不妨采用低电压闭锁，假设低电压增长锁定值取 70V，就北京地区特别是市区而言，一般 10kV 用户站母线处的系统短路阻抗最大值与用户站内的配电变压器的短路阻抗相比，也不超 1：3，因此在变压器低压侧各种短路故障时，反应到 10kV 用户站母线上的稳态电压值应不超过100V 3(1 十 3)75V因此电压定值取 70V，能够基本上把保护范围末端限制在变压器内部。(7) 对用户站进行分级管理时，继电保护配置及定值整定也要有所侧重，不要千篇一律，对于在用电可靠性方面没有高要求的用户，一定要保证“事故不出门”为好。(8) 对于上级电源所 10kV 出线速断保护时间定值尽量不要设为 0S。
