DL∕T 1502-2016 廠用電繼電保護整定計算導則

備案號：53923-2016廠用電繼電保護整定計算導則Guideofcalculatingsettingsofrelayprotec2016-01-07發(fā)布2016-06-01實施國家能源局發(fā)布I前言 Ⅱ1范圍 1 1 1 2 24 29 9低壓廠用電系統(tǒng)(0.4kV部分)保護整定計算 42附錄A(資料性附錄)常用電容電流計算 45Ⅱ1GB/T14598.151—2012量度繼電器和保護裝置第151部分：過欠電流保護功能要求GB/T14598.15—1998電氣繼電器第8部分：電熱繼電器3總則數(shù)過多影響上級保護的快速性時，可縮短時間級差。時間級差可取0.2s～0.5s,不應小于帶來上級保護靈敏度不夠的情況，上級保護宜按最小靈敏度要求計算定值并校驗可靠性是2d)保護定值應滿足速動性要求，在滿足選擇性要求前提下，保護動作時間宜取較小值。3.4本標準不對廠用電系統(tǒng)繼電保護的配置進行規(guī)定；不列舉保護裝置的具體型式；按不同原理的保護分類編制；整定計算方法適用于國內(nèi)通用的主要保護原理，本標準所列原理之外的保護，其整定計算方法可參考制造廠家技術(shù)說明書。3.5部分保護裝置的動作時間根據(jù)GB/T14285—2006給出；對于未給出動作時間的保護裝置，其動3.6與運行方式有關的繼電保護的整定計算，應以常見的運行方式為計算用運行方式。常見運行方式是指正常運行方式和被保護設備相鄰一回線或一個元件停運的正常檢修方式。對于運行方式變化較大3.8根據(jù)GB/T14285—2006的規(guī)定，按照故障和異常運行方式性質(zhì)的不同，本標準所列各項保護分a)跳閘，跳開斷路器。c)啟動切換廠用電源，啟動廠用工作電源供電切換到備用電源供電。d)閉鎖切換廠用電源，閉鎖廠用工作電源供電切換到備用電源供電。e)停機：斷開發(fā)電機或發(fā)電機變壓器組斷路器，滅磁，關閉原動機主汽門或?qū)~，斷開廠用4高壓廠用變壓器保護整定計算4.1縱聯(lián)差動保護4.1.1差動保護基本原理高壓廠用變壓器裝設縱聯(lián)差動保護作為變壓器內(nèi)部故障的主保護。主要反應變壓器繞組內(nèi)部、套由于各保護裝置廠家產(chǎn)品的計算公式和動作特性不盡相同，因此本標準僅列出典型差動保護的相變壓器縱差保護應遵循GB/T14285—2006的技術(shù)要求。3圖1高壓廠用變壓器差動保護原理接線示意圖4.1.2縱差保護整定計算內(nèi)容a)縱差保護相關變壓器參數(shù)收集，這些參數(shù)包括變壓器的額定容量、各側(cè)額定電壓、電流互感器變比等b)短路電流計c)縱差保護動作特性參數(shù)整定計算；d)縱差保護靈敏度校驗；e)其他定值的推存，如諧波制動比(對諧波制動原理的差動保護)閉鎖角(對間斷角原理的差動保護)的推薦。4.1.3變壓器參數(shù)計算變壓器保護裝置應能通過額定容量、各側(cè)額定電壓、電流互感器變比等參數(shù)自動計算出各側(cè)二次額定電流、差動保護計算用平衡系數(shù)等相關參數(shù)。與縱差保護有關的變壓器參數(shù)計算，可按表1所列的公式和步驟進行。在表1中做了如下設定：分裂繞組變壓器，額定容量為S,繞組接法為Dynlyn1。表1變壓器參數(shù)計算表(以分裂繞組變壓器為示例)高壓側(cè)123DYY4電流互感器一次值4高壓側(cè)5電流互感器二次值67注1:對于通過軟件實現(xiàn)電流相位和幅值補償?shù)奈C型保護，各側(cè)電流互感器二次均按Y接線。注2:比例差動保護的具體整定方式應參考裝系數(shù)計算的，其中平衡系數(shù)和二次額定電流滿足：knIn=kAIaLA=kig1LB變壓器縱差保護整定計算，需做以下兩種運行方式下的短路電流計算：①在系統(tǒng)最大運行方式這一動作特性曲線由縱坐標OA,拐點的橫坐標OB,制動特性的動作區(qū)可用式(2)表示：的制動系數(shù)。由式(2)可導出，制動系數(shù)K與折線斜率S之間的關系如式(3)式(4)56最大制動系數(shù)：最大制動電流：b)第二種整定計算法。具體整定計算方法為：(5)和式(6)但K。=0.1。2)畫一條通過坐標原點斜率為K的直線OD3)在直線OD上對應Iso的C點縱坐標值OA為折線ACD即為差動保護的動作特性曲線。圖3第二種整定計算法縱差保護動作特性曲線圖圖3第二種整定計算法縱差保護動作特性曲線圖靈敏度校驗7變斜率縱差保護的基本工作原理與比率制動式縱差保護相同，只是制動特性是變斜率的。變斜率縱差保護的動作特性通常用直角坐標系上的曲線表示。該坐標系縱軸為保護的動作電流Ip;橫軸為制動電流I,如圖5所示。曲線的左上方為保護的動作區(qū)，曲線右下方為保護的制動區(qū)。圖4縱差保護靈敏系數(shù)計算說明圖圖5變斜率制動特性這一動作特性曲線由最小動作電流Ip、起始斜率S、最大斜率S?三個參數(shù)所確定。當制動電流I≤nl。時，制動特性斜率隨I的增大而增大(稱變斜率);當制動電流1J>ni時，制動特性斜率固定為最大斜率，n為常數(shù)，具體值參見廠家技術(shù)說明書。圖5中，I為差動速斷最小動作電SA—比率制動系數(shù)增量，SA=(S?-S?)/2n。a)確定最小動作電流Ip。按躲過變壓器正常運行時的差動不平衡電流整定，參見式(5)。在工程實用中，還應考慮外部故障切除時的不平衡電流，可選取Io=(0.4~0.6)I。。b)確定起始斜率S?。因不平衡電流由電流互感器相對誤差確定，所以S,應為：c)確定最大斜率S?。按區(qū)外短路故障最大穿越性短路電流作用下可靠不誤動條件整定，計算步1)計算差動回路最大不平衡電流Im,雙繞組變壓器見式(6),分裂繞組變壓器見式2)計算最大制動電流Ismx,參見式(10)。3)根據(jù)變斜率制動特性的式(14),應滿足如下關系式：Iopmin+(S?+nSA)nI。+S?(Ismax-nIc)≥K1umbmax84.1.7縱差保護的其他輔助整定計算及經(jīng)驗數(shù)據(jù)的推薦差動速斷保護是縱差保護的一個輔助保護。當內(nèi)部故障電流很大時，防止由于電流互感器飽和判據(jù)的閉鎖可能引起縱差保護延遲動作。差動速斷保護的整定值應按躲過變壓器可能產(chǎn)生的最大勵磁涌K——倍數(shù)，視變壓器容量和系統(tǒng)電抗大小，推薦值如下：6300kVA及以下7～12,6300kVA~31500kVA,4.5～7.0;40000kVA～120000kVA,3.0～6.0;容量越大，系統(tǒng)電抗越大，K二次諧波制動系數(shù)的整定計算利用二次諧波制動來防止勵磁涌流誤動的縱差保護中，整定值指差動電流中的二次諧波分量與基波分量的比值，通常稱這一比值為二次諧波制動系數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗，二次諧波制動系數(shù)可整定為0.15~0.20,特殊情況下可調(diào)整。4.2低壓側(cè)分支過電流保護4.2.1限時電流速斷保護的整定計算高壓廠用變壓器低壓側(cè)每個分支均可設置兩段過電流保護，作為本分支母線及相鄰元件的相間短9c)出口方式。保護動作于跳開高壓廠用變壓器低壓側(cè)本分支斷路器，閉鎖備用電源切換。4.2.2分支過電流保護的整定計算方法1)按躲過本分支母線所接需參與自啟動的電動機自啟動電流之和整定，同4.2.1。2)按躲過本分支母線上最大容量電動機啟動電流整定，同4.2.1。3)按與下一級限時速斷或過流保護的最大動作電流配合整定，即：c)出口方式。保護動作于跳開高壓廠用變壓器低壓側(cè)本分支斷路器，閉鎖備用電源切換。4.2.3分支復合電壓閉鎖過電流保護的整定計算當高壓廠用變壓器低壓側(cè)過流保護靈敏度不滿足要求時，也可裝設復合電壓閉鎖過電流保護，復a)復合電壓的整定計算。復合電壓閉鎖元件包含低電壓閉鎖元件和負序電壓閉鎖元件，其整定式中：式中：式中：式中：4.3.1中性點不接地系統(tǒng)a)TV開口三角電壓單相接地保護動作電壓的整定計算Uon——低壓側(cè)單相金屬性接地時TV開口三角的零序電壓。b)動作時間定值的整定計算。動作時間t可取1s～3s。4.3.2中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)a)中性點零序過流保護動作電流定值的整定計算。按與下一級單相接地保護最大動作電流n——高壓廠用變壓器低壓側(cè)中性點零序K=I(/(3n?Ioo)要求K≥2。d)出口方式。零序過流保護一時限動作于跳本分支斷路器、閉鎖備用電源切換。零序過流保護a)中性點零序過流保護動作電流定值的整定計算。動作電流定值應按單相接地短路時保護有足()——高壓廠用變壓器低壓側(cè)單相接地流過中性點接地電阻的零序電流；K—靈敏系數(shù)，取2~3;4.4高壓側(cè)過流保護高壓側(cè)電流速斷保護，作為變壓器繞組及高壓側(cè)引出線的相間短路故障的快速保護。當電流速斷1)按躲過高壓廠用變壓器低壓側(cè)出口三相短路時流過保護的最大短路電流整定，其計算公2)按躲過變壓器可能產(chǎn)生的最大勵磁涌流整定，參見式(19)。K=I(2./(naIo)當高壓廠用變壓器高壓側(cè)有斷路器時，動作于跳開高壓廠用變壓器各側(cè)斷路器及啟動備用電源4.4.2定時限過電流保護的整定計算高壓側(cè)定時限過電流保護作為變壓器及相鄰元件的相間短路故障的后備保護。當定時限過電流保護靈敏度不滿足要求時，應裝設復合電壓閉鎖過電流保護，復合電壓取低壓側(cè)各個分支電壓。動作電2)當備用電源為暗備用ZI的含義同式(44);式中：1)電流元件的靈敏度校驗。靈敏系數(shù)K計算公式為：2)相間低電壓靈敏度校驗。見4.2.3相間低電壓靈敏度校驗。3)負序電壓靈敏度校驗。見4.2.3負序電壓靈敏度校驗。e)出口方式。保護動作于跳開高壓廠用變壓器各側(cè)斷路器或動作于停機、閉鎖備用電源切換。b)動作時間可取10s～15s,動作于信號。5低壓廠用變壓器保護整定計算5.1縱聯(lián)差動保護5.2過電流保護5.2.1電流速斷保護(過流I段)大型發(fā)電機組低壓廠用變壓器綜合保護可設置三段過電流保護，其中第一段為電流速斷保護，第二段為定時限過電流保護，第三段為低壓廠用變壓器、低壓母線及下一級設備經(jīng)過渡電阻短路故障電流小于定時限過電流保護動作電流的輔助保1)按躲過變壓器低壓側(cè)出口三相短路時流過保護的最大短路電流整定，即：b)按躲過低壓側(cè)一個分支負荷自啟動電流和其余分支正常負荷總電流整定，即：c)按與低壓側(cè)分支過流保護的動作電流配合整定，即：式中：式中：級差。5.2.3反時限過電流保護定值的整定計算特性1(一般反時限):特性2(非常反時限):5.3.2負序過流Ⅱ段1)按躲過正常運行時的不平衡電流整定；2)按低壓廠用變壓器正常最大負荷時TA斷線不誤動條件整定。5.4高壓側(cè)單相接地零序電流保護5.4.1中性點不接地系統(tǒng)單相接地保護整定計算Iopo=K×[2()/n?]=K×(3I./na)K——可靠系數(shù)，保護動作于跳閘時取3～4,保護動作于信號時取2.0~2.5;I()——高壓側(cè)單相接地時被保護設備供給短路點的接地電流一次值(電容電流);n——零序電流互感器變比。c)動作時間的整定計算1)當3kV～10kV單相接地電流大于10A時，保護2)當3kV～10kV單相接地電流小于10A時，300MW及以上機組，根據(jù)計算如果能滿足選3)當3kV～10kV接地電流小于10A時，根據(jù)計算，如不能很好地滿足選擇性與靈敏性要求1)按躲過與低壓廠用變壓器直接聯(lián)系的其他設備發(fā)生單相接地時，流過保護安裝處的接地電流整定，參見5.4.1式(74)。2)按躲過低壓廠用變壓器最大負荷及低壓側(cè)母線三相短路時最大不平衡電流計算，即：I——低壓廠用變壓器最大負荷及低壓側(cè)母線三相短路時最大不平衡電流一次值，可取(0.10~1)對于斷路器：可取0～0.1s。——保護裝置無大電流閉鎖保護跳閘出口功能時，需根據(jù)熔斷器熔斷特性計算延時，可Iopo=I(1/(n?Ks)6高壓廠用饋線保護整定計算6.1縱聯(lián)差動保護高壓廠用饋線縱差動保護的單斜率比率制動特性動作判據(jù)與式(2)相同，動作特性圖參見圖2。b)制動系數(shù)的整定計算。制動系數(shù)S取0.3～0.8,可取0.5。d)差動速斷動作電流的整定計算。差動速斷動作電流按躲過區(qū)外故障時最大不平衡電流整定，可取(3～5)I。6.2過流保護整定計算6.2.1電流速斷保護整定計算方法a)動作電流定值的整定計算。為了保證選擇性，電流速斷保護的動作范圍不能超過被保護線路的末端。電流速斷保護的動作電流，按躲過被保護線路末端短路時流過保護裝置的最大短路b)動作時間取0～0.1s。I?)——最小運行方式下被保護線路始端兩相短路電流一次n——電流互感器變比?！獙ξ磁渲貌顒颖Ｗo且饋線所帶負荷短時停電不影響機組正常運行的，即Ⅱ類或Ⅲ類負荷的，可以考慮投電流速斷保護，動作電流按保護安裝處兩相故障有靈敏度進行計算，但a)動作電流定值的整定計算。限時電流速斷保護應要求保護本線路的全長，因而必然延伸至下一段線路或設備，為了保證保護動作的選擇性，動作電流I應按以下兩個原則計算，并取最1)按與下一級電流速斷或限時電流速斷保護配合計算，即：2)按躲過下一級母線所帶負荷的自啟動電流計算，即：Iop=KIe/K式中：式中：6.3.1中性點不接地系統(tǒng)單相接地保護整定計算方法1)按躲過與饋線電源側(cè)相連的設備發(fā)生單相接地時，流過保護安裝處的單相接地電流整K—可靠系數(shù)，保護動作于跳閘時取2.5~4.0,保護動作于信號時取2.0~2.5;n——零序電流互感器變比；I()——饋線電源側(cè)相連設備發(fā)生單相接地時，被保護饋線及與饋線相連的下級設備供給短路點的2)按與相鄰下級被保護設備單相接地零序過電流保護配合，即：K——靈敏系數(shù)；n——零序電流互感器變比：i()—被保護設備發(fā)生單相接地時，故障點總的接地申容申流一次值。6.3.2中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)單相接地保護整定計算方法1)按躲過與饋線電源側(cè)相連的設備發(fā)生單相接地時，流過保護安裝處的單相接地電流整n——零序電流互感器變比；2)按躲過最大負荷時不平衡電流計算，即：Io.o=(KaHumb)/n?(106)3)與相鄰下級被保護設備單相接地零序過電流保護配合，即：e)差動速斷電流定值的整定計算。差動速斷電流定值按躲過區(qū)外故障和電動機啟動時最大不平衡電流計算，可取(4～6)I。。a)最小動作電流整定計算方法同單斜率比率制動差動保護。1)第一拐點取(0.8～1.0)1。2)第二拐點取(2.0～4.0)I7.2.2磁平衡縱差動保護磁平衡縱差動保護是利用磁平衡原理實現(xiàn)的一種差動保護，也稱之為“自平衡縱差動保護”。其原理接線圖如圖6所示。將電動機定子繞組始端和同相中性點端的引線分別、引出磁平衡電流互感器的環(huán)形鐵芯各一次。正常運行時，流入各相始端電流與流入中性點端電流為同一電流，磁平衡電流互感器中不產(chǎn)生電流保護不動作。電機內(nèi)部故障時，磁平衡被破壞，電流互感器二次側(cè)產(chǎn)生電流。當電流超過定值時整定計算方法圖6電動機2)按躲過外部單相接地時的不平衡電流，即：b)動作時間定值的整定計算。為了躲過電容暫態(tài)過程的影響，動作時間定值可取100ms~(K——可靠系數(shù)，取1.5:1)按躲過電動機自啟動電流計算，即：式中：計算：7.4電動機長啟動及堵轉(zhuǎn)保護7.4.1電動機長啟動保護整定計算方法Ip=KeIe7.4.2堵轉(zhuǎn)保護a)動作電流可取(1.3～2.0)I。。1)對電動機啟動過程中退出的堵轉(zhuǎn)保護，按躲過電動機自啟動時間計算；2)對電動機啟動過程中不退出的堵轉(zhuǎn)保護，按躲過電動機啟動時間計算。7.5過負荷保護1)按躲過正常運行時不平衡電壓產(chǎn)生的負序電流整定，即I?n式中：I=√K,I2+K?I(127)e)散熱時間倍數(shù)，可取4。7.8單相接地保護7.8.1中性點不接地系統(tǒng)單相接地保護整定計算方法K—可靠系數(shù)，保護動作于跳閘時取3~4,保護動作于信號時取2.0～2.5;7.8.2中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)單相接地保護整定計算方法1)按躲過區(qū)外單相接地電流I(計算，即：K——可靠系數(shù)，取1.1～1.15;2)按躲過電動機啟動時最大不平衡電流計算：K—不平衡電流系數(shù)，取0.05～0.15。小容量電動機取較大系數(shù)，大容量電動機取較小系數(shù)。動作電流一次值宜在10A以上。b)靈敏度校驗。要求靈敏度滿足以下條件：1)對于斷路器：可取0～0.1s。2)對于FC回路：保護裝置有大電流閉鎖保護跳閘出口功能時，可取0.05s～0.10s。保護裝置無大電流閉鎖保護跳閘出口功能時，需根據(jù)熔斷器熔斷特性計算延時，也可簡化計算該方法計算出來的保護動作值應大于最大負荷下不平衡電流和區(qū)外故障帶來最大不平衡電流。7.9低電壓保護a)對于I類電動機，當裝有自動投入的備用機械時，或為保證人身和設備安全在電源電壓長時間消失后須自動切除時，應裝設9s～10s時限的低電壓保護，動作于跳閘。b)為了保證接于同段母線的I類電動機自啟動，對不要求自啟動的Ⅱ、Ⅲ類電動機和不能自啟動的電動機宜裝設0.5s時限的低電壓保護，動作于跳閘。c)對于涉及公共安全及重大設備安全的電動機，不宜投入低電壓保護。低電壓保護整定值見表2。電動機分類電壓整定值(額定電壓的百分數(shù))高壓電動機I類電動機Ⅱ、Ⅲ類電動機8高壓廠用母線保護整定計算8.1低電壓保護母線低電壓保護整定計算原則與電動機低電8.2過電壓保護母線過電壓保護電壓定值可取1.3倍額定電壓。動作時間定值可取2s,動作于信號或跳閘。8.3母線零序過電壓保護母線零序過電壓保護電壓定值按躲過正常運行的最大不平衡電壓整定，可取0.10倍～0.15倍TV開口三角的零序電壓二次值。延時2s～5s,動作于信號。8.4弧光保護a)電流定值的整定計算。電流定值應按躲過母線正常運行時電源進線的最大負荷電流整定。b)動作時間定值的整定計算。動作時間不需要和其他保護相配合，可取0～20ms。c)出口方式。動作于跳所接母線分支斷路器(或進線斷路器)、閉鎖快切。9低壓廠用電系統(tǒng)(0.4kV部分)保護整定計算9.1低壓廠用變壓器低壓側(cè)開關保護9.1.1長延時過流保護整定計算方法b)動作時間定值的整定計算。1)定時限動作時間整定計算應考慮以下兩個原則：①與下級保護最長動作時間配合計算。②按躲過PC段上電動機最大自啟動時間配合計算。2)反時限動作特性時間常數(shù)的整定計算。根據(jù)所選反時限特性，與下級保護配合計算。9.1.2短延時過流保護c)靈敏度校驗。PC段母線兩相短路靈敏系數(shù)不應低于2。9.2.1長延時電流保護整定計算方法b)動作時間定值的整定計算。1)定時限動作時間定值的整定計算：2)按躲過所帶電動機最大自啟動電流I整定，即：Iop=Ke?1ast1)按躲過饋線最大負荷的不平衡電流計算。2)與下一級保護配合：下一級有零序過電流保護時，按與零序過電流保護最大動作電流配1)下一級有零序過電流保護時，按與下一級單相接地零序過電流保護最大動作時間配合計2)下一級無零序過電流保護時，按與下一級相電流保護最大動作時間配合計算，級差時間K——靈敏系數(shù)，取5～6;2)按躲過最大負荷下不平衡電流計算。b)動作時間定值可取2s～5s。c)出口方式。保護動作于信號。9.3低壓電動機保護9.3.1長延時保護整定計算方法b)動作時間定值的整定計算。定時限動作時間按躲過電動機啟動時間計算。9.3.2瞬時保護整定計算方法a)動作電流按8倍～12倍電動機額定電流計算。b)動作時間可取0s。9.3.3其他低壓電動機保護其他低壓保護參照高壓電動機對應保護或保護裝置廠家說明書整定。9.4柴油發(fā)電機保護9.4.1柴油發(fā)電機差動保護整定計