电力分析软件对线路保护整定值的计算方法

电力分析软件对线路保护整定值的计算方法

电流、电压整定值受电网结构及运行方式影响较大，整定值的准确计算比较复杂，下面以图13-1所示的单侧电源环网供电电网，母线B、C间断路器5QF的保护为例，简单介绍采用EDCS-6110单元线路的各种保护整定值的计算。

假设在图13-1所示的系统中ZAB=2.27Ω，ZBC=2.46Ω，ZAD=2.26Ω，ZDC=2.38Ω,ZF1=0.52Ω, ZF2=0.39Ω

13-1.1 电流速断保护整定值Isdz1的计算

电流速断保护为无时限保护，其动作时间为保护装置的固有动作时间，按“规程”规定微机保护的固有动作时间为40ms以下。 一．电流速断保护的整定计算

13-1 单侧电源环网供电网络图

11QF 2 3QF 1QF 2QF 1 A B 9QF 5QF 6QF C 10QF D 4QF 7QF 8QF 1. 电流速断保护动作电流整定值Iszd1的基本计算公式：根据保护的选择性要求，电流速断保护只有在本线路内发生短路时才动作，为使计算简单，通常取线路末端母线（母线C）短路来计算线路短路电流Idmax，考虑到末端母线上其它线路近端短路时，短路电流与母线短路电流接近，为保证电流速断保护不误动，则电流速断保护电流整定值为：

I(3)Iszd1KKIdmax（13-1）

KⅠK为电流速断保护的可靠系数，一般取1.2～1.3。

13-1

第十三章 各单元保护定值计算

(3)Id 为最大运行方式下，线路末端三相短路的最大电流。 maxKⅠ可靠系数 K系考虑以下因素的影响而设置

a．躲过末端母线（母线C）上其它线路近端短路的短路电流

b． 短路电流的计算误差 c． 短路时非周期分量的影响 d． 留有一定裕度

2．三相短路电流的计算

三相短路电流的计算公式为：

Ext—— 系统电源的等效相电势

Zxt—— 系统等效相阻抗，即保护安装处到电源间的等效阻抗，包含保护安装处后方

输电线路阻抗、变压器阻抗、发电机阻抗等。

ZLd—— 被保护线路短路点到保护安装处的阻抗，其值为ZLd＝Z1·L， Z1为线路单位

长度的阻抗，L为线路长度，计算整定值时，L为线路全长Lmax，故计算整

(3)Id定值中的 公式为： maxIdExtZxtZLd

(3)IdmaxExtZxtZ1Lmax（13-2）

3．运行方式对短路电流的影响：电力系统运行方式不同，流过保护装置的短路电流也

不同，流过保护装置短路电流最大的运行方式，称为最大运行方式，短路电流最小的运行方式称为最小运行方式，对于附图1中保护5（即5QF处装设的保护），全部电源投入且开网（3QF或7QF断开）运行时为最大运行方式，只投入内阻较大的一个电源、环网闭网运行（全部QF投入）为最小运行方式，但对于9、10、11QF保护，闭网运行时为最大方式，开网运行为最小方式。

a. 最大运行方式短路电流计算，最大运行方式下，C母线短路时流过保护5的电流计算公式为：

将系统参数代入上式得：

Idmax.mZExtExtZABZBC第十三章 各单元保护定值计算

Idmax.mZExt62.272.46式中：ZEXt——电源等效内阻抗，等于两个电源内阻的并联值，即：

由此可得：

61.211kA0.2232.272.46ZExtZE1//ZE2ZExt0.52//0.390.223Idmax.m在软件中最大运行方式所对应的系统图如下图（1）所示：

软件根据C点三相短路的计算结果如下：可见由B点流向线路L_BC的短路电流正好等于1.211kA，和上述理论结算的结果相同。

b． 最小运行方式下，短路电流的计算：最小运行方式下，流过保护5的短路电流

13-3

第十三章 各单元保护定值计算

计算公式，以电源E1投入为例。

Idmax.nE611.038kAZExtZABZBC1.052.272.46Idmax.nZExtE1ZABZBCZExtZABZBCZADZDC2.272.462.262.38ZE10.521.05ZADZDC2.262.38在软件中最小运行方式所对应的系统图如下图（2）所示：

软件根据C点三相短路的计算结果如下：可见由B点流向线路L_BC的短路电流正好等于1.038kA，和上述理论结算的结果相同。

第十三章 各单元保护定值计算

二．电流速断保护的有效保护范围

由于电流速断保护的整定值大于末端最大短路电流，故不能保护线路全长，在电流速断保护有效范围末端，最小运行方式下，两相短路时，其短路电流等于电流速断整定值Iszd1。即：

I(2)dmin3ExtIszd12ZxtmaxZ1Lmin由此解得，电流速断保护的最小长度为：

Lmin1Z13ExtZxtmax2Iszd1（13-3）

max式中：Z xt ——最小运行方式下的系统等效阻抗

100%，一般Kx应≥15％ 电流速断保护的有效范围为：K XLminLAB为校验简单起见，可计算出在最小运行方式下，线路15%处两相短路时的最

(2)(2)K IDID小短路电流， min/Iszd 是否大于1来校验电流速断保护是否符合灵敏度min用 Lm要求，KLm越大保护范围也越大。

软件根据图（2）所示最小运行方式在线路L_BC上距B点0.15处两相短路的计算结果如下：可见由B点流向线路L_BC的短路电流正好等于1.545kA。

(2)IDmin=1.545 kA

(2) KLmIDmin/Iszd1.545/1.2111.28KLm >1可见电流速断保护是否符合灵敏度要求的。

13-5

第十三章 各单元保护定值计算

13-1.2 限时电流速断保护整定值的计算 一．限时电流速断保护的作用

限时电流速断保护用来切除本线路电流速断保护范围以外的全长范围内的故障，并对末端短路有足够的灵敏度。 限时电流速断保护是线路的主保护。 二．限时电流速断保护的电流整定值计算

限时电流速断保护的最大保护范围为下级保护的电流速断保护的最小范围，如保护5的限时电流速断保护范围为保护10的速断保护的最小范围。故其电流整定值为：

Iszd2nKⅡKIszd1mIszd.2—— 某线路限时电流速断保护整定值 —— 下一级线路电流速断整定值

—— 限时电流速断可靠系数：一般取1.1～1.2

（13-4）

Iszd1.mKⅡK三．分支电路对限时电流速断保护电流定值的影响

由于限时电流速断保护要与下一经线路的电流速断保护配合，在有分支电路时流过本保护与下一级保护的电流不同，故分支电路对限时电流速断保护的定值有较大影响。 1. 有源支路对限时电流速断保护定值的影响：以附图2a所示电网为例，说明有源分支电路对限时电流速断定值的影响。

图13-2a所示电网的等效电路如图13-2b。图中ZA为电源A的等效内阻，ZB为电源B的等效内阻，ZAB和ZBC分别为线路AB与BC段的阻抗，在线路2的d点发生短路时，ZBC1为母线B到d点的阻抗，则流过线路1的电流为：

13-2(a) 带有源支路的供电网络图

B A A B

C 1 1 d 第十三章 各单元保护定值计算

A A ZA ZAB B

ZBC1 ZBC2 C

B dZB 13-2(b) 图2(a) 的等值电路

假设在图13-2(b)所示的系统中ZAB=2.27Ω，ZBC=2.46Ω,ZA=0.52Ω, ZF=0.39Ω

ZBI2dKfzZAZBZAB1ZZBZAB1ZZAB1KfzA1A式中： = 1+(0.52+2.27)/0.39=8.15为分支系数，

ZBZBI1dI2d在有源分支电路时，分支系数>1，流过保护1的电流小于流过保护2的电流。 在软件中图13-2(a)所示运行方式所对应的系统图如下图（3）所示：

软件根据图（3）所示运行方式在线C点处三相短路的计算结果如下：可见由B点流向线路L_BC的短路电流正好等于4.362kA，A点流向线路L_AB的短路电流正好等于0.535kA，

13-7

第十三章 各单元保护定值计算

Kfz=I2d/I1d=4.362/0.535=8.15

可见软件对Kfz 的计算结果正好和理论计算结果一致。

2．无源并联支路对限时电流速断保护整定值的影响：以图13-3所示电网为例，在线路2中的d点短路时，流过线路1的电流为：

假设在图13-3所示的系统中ZAB=2.27Ω，ZBC=2.46Ω,ZA=0.52Ω,线路BC的长度Lbc=1。

I1dI2d2ZBCZ1L2I2dKfz2ZBC13-3 具有无源并联支路的供电网

4 xt Ext A

B

1 C

1 2 3 d 5 6 式中：L2为母线B到短路点d的距离，假设值为0.3。

BC12Kfz112式中： =1-(0.3*2.46)/(2*2.46)=0.85 为分支系数，在

2ZZL2ZBCZL2ZBC有无源并联分支电路时，Kfz<1，即流过保护1的电流大于流过保护2的电流。

第十三章 各单元保护定值计算

在软件中图13-3所示运行方式所对应的系统图如下图所示：

软件根据上图所示运行方式在线路L_BC1上距B点0.3处三相短路的计算结果如下：可见由B点流向线路L_BC的短路电流正好等于1.492kA，由A点流向线路L_AB的短路电流正好等于1.756kA，

Kfz=I2d/I1d=1.492/1.756=0.85

可见软件对Kfz 的计算结果正好和理论计算结果一致。

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