1、高等数学,白山电大曹立波,整定计算基础知识,整定计算基础知识,三个方面的知识:一、整定计算基础二、电力系统参数计算三、电力系统短路电流计算,一、整定计算基础,1、整定计算的任务 根据电网实际、运行方式情况,电力系统规程、规定、电气设备的一二次情况,通过计算与选择,给出继电保护装置一套完整合理且为最佳整定方案的整定值。 2、学习有关继电保护规章制度:如技术规程、反事故措施、3110kV整定规程, 220750kV整定规程,地区电网调度规程、地区电网年度整定方案等。,一、整定计算基础,3、整定计算的准备工作 (1)、画系统图、阻抗图(正、负、零序阻抗图) (2)、建立设备参数台帐(包括一、二次设备
2、) (3)、掌握继电保护装置和图纸资料 (4)、掌握负荷的特性 (如:不对称负荷、冲击负荷等 )。 (5)、确定系统最大、最小运行方式、主中性点接地方式、系统潮流情况、稳定极限切除故障的时间, 如切机、切负荷等要求。由保护、调度、方式共同确定,一、整定计算基础,4、整定计算的步骤 (1)按保护功能选择运行方式、进行短路故障、分支系数计算。 (2)按同功能的保护进行整定,如按距离保护进行的整定计算。 (3)对整定结果分析比较,以选出最佳方案,编制保护定值单。 (4)编写整定方案说明书, 主要包括:方案编制时间、系统概况、运行方式选选择原则及变化限度、方案存在的问题及对策、继电保护的运行规定,如保
3、护的停、投,改变定值、改变使用要求以及对运行方式的限制要求等。方案的评价及改进方向。,一、整定计算基础,5、继电保护的整定系数 (1)、可靠系数:由于测量、调试等误差造成使保护的整定值偏离预定数值可能引起误动作,为此整定计算公式中需引入。 如电流速断保护:Idz(1)=Kk I(3)d.max式中: Idz(1)整定保护的定值I(3)d.max线路末端短路电流Kk 可靠系数 如低电压保护:Udz(1)= Udz(2)/Kk 式中: Udz(1)要整定保护的定值Udz(2)要配合的下级保护的定值Kk 配合系数,一、整定计算基础,5、继电保护的整定系数 (2)、返回系数:按正常运行量整定的保护,当
4、故障消失后保护不能返回到正常位置将发生误动作,因此要在整定公式中引入返回系数Kf 。返回系数:Kf返回量/动作量。过量动作的继电器Kf1, 如过电流保护整定公式:式中KK:可靠系数; Kf:返回系数,Ifh.max:最大负荷电流。 低电压保护整定公式:式中:Umin:最低运行电压;KK 、Kf:可靠系数、返回系数,一、整定计算基础,5、继电保护的整定系数 (3)、分支系数多电源的电力系统中,相邻上下两级保护间的整定配合,还受到中间分支电源的影响,将使上一级保护范围缩短或伸长,整定公式中需要引入分支系数。分支系数用Kfz表示。 a、电流保护的分支系数如图系统,在D点发生短路,假设1DL及2DL继
5、电器的过电流保护均刚刚起动,即它们却处在灵敏度相等的状态下,则有如下关系式:,一、整定计算基础,当要取得保护1与保护2的选择性时,必须使上一级保护1的保护范围缩短,结合 Idz(1)=Kk Idz(2)式可得:Idz(1)=Kk Kfz Idz(2)电流分支系数的定义:指在相邻线路短路时,流过本线路的短路电流占流过相邻线路短路电流的份数,对过电流保护,在整定配合上应选取可能出现的最大分支系数。低电压保护的分支系数,在整定配合上应选取可能出现的最小值。,一、整定计算基础,b、电压保护的分支系数:若装没低电压保护时,则有如下关系:低电压保护的分支系数,在整定配合上应选取可能出现的最小值。,一、整定
6、计算基础,C、距离保护的分支系数对于上图系统,当1DL与2Dl装设了距离保护时,则1DL处的距离保护测量阻抗:距离保护的助增系数等于电流分支系数的倒数,助增系数KZZ1, 将距离保护测量到的阻抗增大,保护范围缩短,在整定配合上应选取可能出现的最小助增系数;当KZZ1时称为汲出系数,在整定配合上汲出系数也应选取可能的最小值。,一、整定计算基础,(4) 灵敏系数系数为保护发生故障时的反应能力,用Klm表示;反应故障量增大动作的保护为:故障量/整定值;反应故障量减小动作的保护为:整定值/故障量。主保护灵敏系数为保护对象的全部范围;后备保护灵敏系数为对被保护对象的相邻保护对象的全部范围。整套保护装置,
7、一般应满足:闭锁元件的Klm起动元件的 Klm测量元件的Klm .选择计算灵敏系数以选择常见的不利运行方式为原则。,一、整定计算基础,(5)、自起动整定系数按负荷电流整定的保护,必须考虑负荷电动机自起动状态的影响,要引入自起动系数。自起动系数等于自起动电流与额定负荷电流之比,用Kzqd表示。单台电动机满载全电压下起动,一般Kzqd约为48综台负荷的Kzqd约为1.52.5 ,纯动力负菏(多台电动机的综合)的Kzqd约为23。,一、整定计算基础,6、继电保护的二次定值计算继电保护的整定计算一般是在同一电压等级上以一次值进行的,保护装置的定值为二次值 。注意:由一次定值换算至二次定值,需要引入接线
8、系数。 (1)、 电流保护,式中:,一、整定计算基础,(2)、电压保护,式中:,一、整定计算基础,(3)、距离保护,一、整定计算基础,7、标幺值标幺值优点:各个电压等级的阻抗可以不需要电压折算,可增加进行计算。,一、整定计算基础,基准功率Sj=1000MVA,电压为平均电压时基准电流、基准阻抗,二、电力系统参数计算,1.架空线路阻抗式中:Z-线路阻抗; L-导线长度kMS导线截面mm2; Djj-导线几何均距mm,dab、dbc、dca分别为三相之间的距离。r-导线计算半径; n分裂导线时; 31.5铝导线电阻率mm2/km;铜导线为18.8mm2/km,二、电力系统参数计算,例:35kV架空
9、线路LGJ-120,计算外径15.2mm,几何均距4.5m,长度7.5kM,计算阻抗有名值及标幺值,二、电力系统参数计算,2.架空线路电容电纳:单位:(S/KM)XC=1/(jc) 单位:,二、电力系统参数计算,3.变压器参数 (1)双卷变式中:UK%-变压器短路阻抗UN-变压器额定计算侧电压(kV)SN-变压器额定容量(MVA)XT-变压器阻抗( ),二、电力系统参数计算,例:双卷变SZ11-20000/35,容量20MVA,电压比3581.25%/10.5,变压器短路电压Uk(%)=7.8,计算归算到高压侧变压器阻抗。当基准容量 为Sj=1000MVA,Uj=Uav=37kV时,计算变压器
10、阻抗标幺值。,二、电力系统参数计算,(2)三卷变,式中:UN-变压器额定计算侧电压(kV)SN-变压器额定容量(MVA)XT1-变压器高压侧阻抗( )XT2-变压器中压侧阻抗( )XT3-变压器低压侧阻抗( ),二、电力系统参数计算,例:变压器型号SFSZ11-50000/110 ,额定容量50/50/50MVA, 电压比: 11581.25(%)kV/38.522.5 (%) kV/10.5kV 短路电压: U1-2 (%) =10.4%;U1-3 (%) =18.3%;U2-3 (%) =6.45%; 基准容量Sj=1000MVA,Uj=Uav=115kV时,计算变压器阻抗标幺值。,二、电
11、力系统参数计算,4.发电机阻抗式中:UN-发电机额定电压(kV)PN发电机额定功率(MW)COSN-发电机额定功率因数XG%-发电机次暂态电抗XG-发电机电抗(),二、电力系统参数计算,例:发电机QFSN-220-2,发电机额定功率PN=220MW,额定功率因数COSN=0.85;发电机次暂态电抗X/G%=14.44 ,发电机额定电压UN=15.75(kV),基准容量Sj=1000MVA,Uj=Uav时,计算发电机阻抗有名值和标幺值。,二、电力系统参数计算,5.电抗器电抗式中:UE-电抗器额定电压(V)IE-电抗器额定电流(A)XE%-电抗器额定电抗百分数XE-电抗器电抗(),三、电力系统短路
12、电流计算,1、不接地系统短路电流计算,三、电力系统短路电流计算,例1:如图所示,若线路末端发生三相短路,试计算系统各元件的电抗标么值及短路回路总电抗的标么值,并画出等值电路图。(设Uj=Uav,SJ=1000MVA),解: 求各元件电抗的标么值: 元件1(发电机): 元件2(变压器T1):,元件3(架空线路):,三、电力系统短路电流计算,元件4(变压器T2):元件5(电抗器):,求短路回路总电抗的标么值:,画出等效电路:,画出短路回路等效电路图:,三、电力系统短路电流计算,例2:如图所示,系统中的k点发生三相金属性短路,试用标么值求次暂态三相及两相电流。 解:选基准功率Sj1000MVA,基准
13、电压Uj115kV,基准电流:发电机电抗: 变压器电抗:,三、电力系统短路电流计算,2.接地系统短路电流计算,三、电力系统短路电流计算,(1)三相短路电流 a.故障点三相短路电流,计算时阻抗全部计算为标么值 故障点正序综合阻抗和三相短路电流:b.M侧三相短路分电流I(3)M.MAX=I(3)d.max Z1/ (XGMX*+XBM1*+XLM1*) (2)两相短路电流 a.故障点两相短路电流b.M侧两相短路分电流 I(2)M.MAX=I(2)d.max Z1/ (XGMX*+XBM1*+XLM1*),三、电力系统短路电流计算,(3)零序电流计算 故障点负序综合阻抗:在计算时一般负序综合阻抗等于
14、正序综合阻抗 Z2=Z1=(XGMX*+XBM1*+XLM1*)/ (XGNX*+XBN1*+XLN1*) 故障点零序综合阻抗:Z0=(XBM0*+XLM0*)/ (XBN0*+XLN0*) 计算零序综合阻抗与正序综合阻抗比值:Z0/Z1 a.单相接地时故障点零序电流:b.单相接地时M侧零序电流分流:3I(1)M.0.MAX=3I(1)0.max Z0/ (XBM0*+XLM0*),三、电力系统短路电流计算,c.两相接地时故障点零序电流:d.两相接地时M侧零序电流分流: 3I(1.1)M.MAX=3I(1.1)0.max Z0/ (XBM0*+XLM0*) e.两相接地时故障点故障相电流:f. 两相接地时M侧故障相电流:要按对成分量法计算,