繼電保護整定計算
繼電保護整定計算原則
繼電保護整定計算具有較強的整體性，相應(yīng)的計算人員應(yīng)全面掌握繼電保護基本要求和工作原理。通常在具體的整定計算過程中會遵循一定的規(guī)律，卻存在細(xì)節(jié)不明確和在特定的原則性規(guī)定范圍中提供所有情況的問題，這要求我們在具體的整定計算中，除了要考慮電網(wǎng)運行結(jié)構(gòu)和運行實際要求等因素外，還應(yīng)制定科學(xué)、可行的整定原則。
繼電保護整定計算步驟
?。?）按繼電保護功能分類擬定短路計算的運行方式，選擇短路類型，選擇分支系數(shù)的計算條件；
（2）進行短路故障計算；
?。?）按同一功能的保護進行整定計算，如按距離保護或按零序電流保護分別進行整定計算，選取出整定值，并做出定值圖；
（4）對整定結(jié)果進行比較，重復(fù)修改，選出最佳方案。最后歸納出存在的問題，并提出運行要求；
?。?）畫出定值單，并編寫整定方案說明書。
繼電保護整定計算方法存在的問題及解決對策
1、端相口開路電壓計算
問題
在繼電保護整定計算過程中，我們需要計算電流量和電氣量，這個電流量和電氣量是在系統(tǒng)非全相運行過程中出現(xiàn)的，其中以正序斷相開口電壓為基礎(chǔ)。通常借助疊加原理計算端相開口電壓，為縮減暫態(tài)穩(wěn)定性的計算數(shù)量，我們可假定電系統(tǒng)內(nèi)部的位于非全相震蕩線路中的等效發(fā)電機的相位角度和電勢均相同，然后在通過相應(yīng)的公式求解開路電壓。這種計算方法具有計算步驟少的優(yōu)點，然而也存在一定的缺陷，因電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在某種程度上影響開路電壓，在此種方法中卻沒有考慮到這一點，如若是在非放射狀非全相振蕩電路中誤差將會更加凸顯。為解決此類問題，可以采用下述方法。
解決對策
一方面可以使用雙口網(wǎng)絡(luò)H參數(shù)法，由于電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在某種程度上會影響繼電保護整定計算結(jié)果，考慮此點，可分解震蕩發(fā)電機，將其劃分成兩個震蕩群，然后以其等效電勢端口和斷相口充當(dāng)端口。另一方面可以使用網(wǎng)絡(luò)等值法，這種方法是指以全非相電路中的兩端結(jié)點充當(dāng)結(jié)點，待操控網(wǎng)絡(luò)時將其劃分成無源的雙端口網(wǎng)絡(luò)，在利用補償原理計算相應(yīng)的阻抗參數(shù)，利用疊加原理計算線路兩端的互相阻抗和自由阻抗參數(shù)，以此為依據(jù)計算端相口開口電壓。
2、 電力系統(tǒng)最不利運行情況
問題
為檢驗計算動作值和靈敏度，需要查找電力系統(tǒng)最不利運行方式。在電力系統(tǒng)的運行過程中，我們無法快速查找其中的最不利運行方式，因此，我們應(yīng)在繼電保護整定計算中明確最不利運行方式。同時，在電力系統(tǒng)最不利運行條件下，十分容易出現(xiàn)相同線路中反復(fù)多次斷開現(xiàn)象，這在很大程度上影響了整定計算效率。為解決此類問題，通常可采用以下解決對策。
解決對策
在整定計算過程中，我們可假定此條件下的電力系統(tǒng)中存在著一條斷開的線路，且這必然會影響系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)相應(yīng)的變化，造成與之相鄰的線路的短路電流出現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)變，自然會影響最終的整定計算結(jié)果，我們可觀察某一范圍中整定值的變化情況而明確擾動區(qū)域；為規(guī)避相同線路中多次出現(xiàn)斷開現(xiàn)象，我們可不遵從繼電保護的順序，有效利用開端線路的循環(huán)狀況重新設(shè)定整定計算順序，進而規(guī)避相同線路中多次出現(xiàn)開端現(xiàn)象。
3、分支系數(shù)計算
我們都知道，最小分支系數(shù)對照的電力系統(tǒng)運行模式和極限短路電流對照運行模式之間存在出入，這表明不存在與繼電保護延長區(qū)域動作值相對照的最不利運行模式，這種運行模式只是一種虛擬模式。由于引入了分支系數(shù)，導(dǎo)致相間電流保護延遲區(qū)域的動作值稍大，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定著稍大程度。
因電力系統(tǒng)中的電源分布較為分散且運行模式多種多樣，因此，在具體的繼電保護整定計算中，無法準(zhǔn)確評判電源運行模式對分支系數(shù)的影響。在借助計算機實施繼電保護整定計算時，單純地考慮了整定保護自身所在側(cè)母線上的電源對分支系數(shù)的影響，這種計算方法自身具有一定誤差。
4、勵磁涌流
問題
勵磁涌流專屬于變壓器，這主要是因為在空投變壓器的過程中，因內(nèi)部鐵芯中的磁通無法及時突變，進而形成非周期分量磁通，造成內(nèi)部鐵芯飽和，勵磁電流大幅增加。通常最大值可達到其額定電流的7倍左右，且與其容量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。
解決對策
含有較多的二次諧波且隨著時間的延長不斷衰減這是勵磁涌流的主要特征，通過勵磁涌流的這個顯著特征，我們可以在電流快速斷開保護裝置中加設(shè)一段時間延時，這種方法過于簡單且不利于快速切除變壓器故障。通過相關(guān)研究，勵磁涌流的電流中二次諧波分量和五次諧波分量很大，同時勵磁涌流的波形偏于時間軸的一側(cè)，間斷角可達60度，這是勵磁涌流區(qū)別于合應(yīng)涌流等其他突變電流的三個顯著特征。保護裝置加入二次諧波或者五次諧波制動、間斷角原理和波形對稱原理可以有效規(guī)避因勵磁涌流而引發(fā)的錯誤動作。
10kv繼電保護整定計算詳解
兩路10kV電源進線，一用一備，負(fù)荷出線6路，4臺630kW電動機，2臺630kVA變壓器，所以采用單母線分段，兩段負(fù)荷分布完全一樣，右邊部分沒畫出，右邊變壓器與一臺電動機為備用。
有關(guān)數(shù)據(jù)：最大運行方式下10kV母線三相短路電流為I31=5000A，最小運行方式下10kV母線三相短路電流為I32=4000A，變壓器低壓母線三相短路反應(yīng)到高壓側(cè)Id為467A。
一、電動機保護整定計算
選用GL型繼電器做電動機過負(fù)荷與速斷保護
1、過負(fù)荷保護
Idzj=Kjx*Kk*Ied/（Kf*Ki）=1X1.2X42.8/（0.85X15）=4.03A 取4A 選GL12/5型動作時限的確定：根據(jù)計算，2倍動作電流動作時間為21.5S，查曲線10倍動作時間為10S
2、電流速斷保護
Idzj=Kjx*Kk*Kq*Ied/Ki=1X1.2X7X42.8/15=24A 瞬動倍數(shù)為24/4=6倍
3、靈敏度校驗
由于電機配出電纜較短，50米以內(nèi)，這里用10kV母線最小三相短路電流代替電機端子三相短路電流。 Km=0.866X4000/（24X15）=8.9〉2
二、變壓器保護整定計算
1、過電流保護
Idzj=Kjx*Kk*Kgh*Ie/（Kf*Ki）=1X1.3X3X36.4/（0.85X20）=8.4A 取9A 選GL11/10型 動作時限取0.5S靈敏度為Km=0.866X467/（20X9）=2.2〉1.5
2、電流速斷保護
Idzj=Kjx*Kk*Id/Ki=1X1.5X467/20=35A 35/9=3.9，取4倍靈敏度為Km=0.866X4000/（180X4）=4.8〉2
3、單相接地保護
三、母聯(lián)斷路器保護整定計算
采用GL型繼電器，取消瞬時保護，過電流保護按躲過任一母線的最大負(fù)荷電流整定。
Idzj=Kjx*Kk*Ifh/（Kh*Ki）=1X1.3X122/（0.85*30）=6.2A 取7A與下級過流保護（電動機）配合：電機速斷一次動作電流360A，動作時間10S，則母聯(lián)過流與此配合，360/210=1.7倍，動作時間為11.2S（電機瞬動6倍時限）+0.7S=11.9S，在GL12型曲線查得為5S曲線（10倍）。所以選擇GL12/10型繼電器。 靈敏度校驗：Km1=0.866X4000/（7X30）=16.5〉1.5 Km2=0.866X467/（7X30）=1.9〉1.2
四、電源進線斷路器的保護整定計算
如果采用反時限，瞬動部分無法配合，所以選用定時限。
1、過電流保護
按照線路過電流保護公式整定Idzj=Kjx*Kk*Igh/（Kh*Ki）=12.36A，取12.5A動作時限的確定：與母聯(lián)過流保護配合。定時限一次動作電流500A，為母聯(lián)反時限動作電流2.4倍，定時限動作時限要比反時限此倍數(shù)下的動作時間大0.7S，查反時限曲線2.4倍時t=8.8S，所以定時限動作時限為9.5S。選DL-11/20型與DS時間繼電器構(gòu)成保護。
靈敏度校驗：Km1=0.866X4000/（12.5X40）=6.9〉1.5
2、帶時限速斷保護
與相鄰元件速斷保護配合
Idzj=Kjx*Kph*Idz/Ki=1.1X700/40=19.25A，取20A，延時0.7S，選DL-11/20型與DS時間繼電器構(gòu)成保護。
靈敏度校驗：Km=0.866X4000/（20X40）=4.3〉2