变配电站综合自动化装置（微机保护）的保护配置与整定值计算

变配电站综合自动化装置（微机保护）的保护配置与整定值计算

变配电站综合自动化装置（微机保护）的保护功能由软件来实现，许多产品根据电力系统要求来编制，保护配置比较全。有些保护功能工业与民用建筑变配电站不一定需要，整定计算资料也很难找到，二次电路设计好就可以了，调试时再根据有关要求将需要的保护投入，将不需要的保护退出。
对于能够找到整定计算资料的保护，可以尽量将其投入，以便使变配电站综合自动化装置（微机保护）的功能得到最大程度地发挥。

1 保护配置与整定值计算的依据
1.1 变配电站的保护应根据国家设计规范《电力装置的继电保护与自动装置设计规范》（GB50062-92）来进行配置。此规范发布于1992年7月。变配电综合自动化系统装置（微机保护）的某些保护功能已超出该规范的规定，可根据需要进行保护配置与整定值计算。
1.2 工业与民用建筑变配电站的保护整定主要根据中国航空工业规划设计研究院主编的工业与民用配电设计手册（第三版）第四与第七章进行，其中变配电综合自动化系统装置（微机保护）整定内容较少，可根据手册中的常规保护来进行保护整定值计算。

2 电流速断保护配置与整定计算
2.1 保护配置
电流速断保护是进出线的主保护，母联保护在合闸时将电流速断保护投入，合闸后自动或人工手动将电流速断保护退出。变配电站综合自动化系统装置（微机保护）母联保护均为自动退出（称为母线充电保护）。
电源进线的电流速断保护整定设计手册没有专门介绍，它应与上一级变配电站出线的电流速断相配合。由电力系统变配电站供电的电源进线都由电力部门来整定。工业与民用建筑内部分变配电站的电源进线电流速断保护需要根据上一级变配电站母线的短路容量计算出短路电流后进行整定。上一级变配电站出线采用带延时电流速断后，分变配电站的电源进线采用不带延时电流速断保护，二者可以采用同一动作电流，通过延时来保证选择性。但电力系统变配电站出线一般都采用不带延时的电流速断保护，这就给用户变配电站电源进线电流速断保护的整定带来困难。
2.2 保护整定值计算
2.2.1 工业与民用建筑配电设计手册中根据保护对象，对线路、母联、变压器、高压电动机、高压电力电容器的电流速断保护都有详细的整定计算公式与举例。
2.2.2 电流速断保护的动作电流（电流互感器二次值）Iop.k,应躲过保护末端下一级保护安装处最大（三相）两相短路电流I”2k3.max。并要求按照电力系统最小运行方式下，本保护安装处两相短路电流来校验系数Ksen，应大于等于2。
Iop.k = Krel × Kjx × (I”2k3 . max ／ nTA) A
Ksen = I”2k2min ／ Iop.k ≥ 2
式中： Krel 可靠系数取1.3～1.5 nTA 电流互感器变比
Kjx 接线系数，相电流（星型接线）取1，相电流差（三角形接线）取√3
I”2k2min 最小运行方式下两相短路时的短路电流
带延时时，动作时间取0.5～0.7 s。
2.2.3 考虑到变压器空载励磁涌流，高压电动机启动电流以及高压电力电容器合闸涌流的影响，需要采用带延时电流速断保护，延时一般取0.2 s及以上。如果在合闸熟能通过软件来躲过上述变压器与高压电力电容器合闸涌流与高压电动机启动电流，合闸后延时就可以取消，电流速断保护的动作电流也可以适当减小。
2.2.4 如果将不带延时电流速断保护与带延时电流速断保护配合起来，可减小电流速断保护的死区。

3 过电流保护配置与整定计算
3.1 保护配置
过电流保护除用电设备非正常运行时进行保护外，可作为电流速断保护的后备（近后备）和下一级保护装置过电流保的后备（远后备）。
3.2 保护整定值计算
3.2.1 过电流保护的动作电流Iop.k，应躲过保护设备过负荷电流或长期允许的最大过电流。并应按照电力系统最小运行方式下，本保护装置安装处两相短路电流来校验灵敏系数Ksen，应大于等于1.5。
Iop.k = Krel × Kjx × (Kgh.Irt ／ Kr . nTA) A
Ksen = I”2k2min ／ Iop.k ≥ 1.5
式中： Krel 可靠系数取1.2～1.3 nTA 电流互感器变比
Kjx 接线系数，相电流（星型接线）取1，相电流差（三角形接线）取√3
Kgh 过负荷系数，有电动机自启动时取2～3，无电动机启动时取1.3～1.5
Kr 继电器返回系数。取0.8～0.9
Irt 变压器、电动机或电容器的额定电流，线路为过负荷电流
动作时间一般取0.5～0.7 s。
3.2.2 利用变压器高压侧三相式电流互感器过电流保护进行低压侧母干线的单相接地保护时，整定同上。还应该按照低压侧母干线末端发生单相接地时，流过高压侧保护安装处的短路电流来校验灵敏系数。
Ksen = I2k1min ／ Iop ≥ 1.5
3.2.3 继电器返回系数Kr等于继电器的保持电流除以继电器的起动电流，Kr小于1。Kr越小过电流保护保护的动作电流就要适当加大。因为Kr比较小时，过电流保护动作后，下一级保护动作后，本级过电流事故被切除继电器不能够及时返回而动作，保护的选择配合就会被破坏，发生越级跳闸。变配电站综合自动化装置（微机保护）的返回系数Kr由软件来控制，可以设置的比较大，但太大影响到稳定性。有些变配电站综合自动化装置（微机保护）的返回系数Kr可以在软件组态时进行设置，一般取0.9。有些变配电站综合自动化装置（微机保护）的返回系数Kr在软件组态时不能够进行设置，软件已经设置为0.9，使用简单但不太灵活。
3.2.4如果在合闸熟能通过软件来躲过上述涌流与启动电流，合闸后延时就可以取消，过电流保护的动作电流也可以适当减小。

4 零序过电流保护配置与整定计算
4.1 保护配置
4.1.1 零序过电流保护用于电源中性点接地，或通过串联电阻接地的供电系统，以及变压器220/380V低压侧中性线上安装零序电流互感器的单相接地保护。
电源中性点不接地时，发生单相接地故障后，电流没有回路，零序电流互感器测量出来的是三相不平衡对地电容电流，应采用单相接地保护。
4.1.2 架空线与无法安装零序电流互感器时，可将三相电流互感器二次侧接为星型接线，再将二次侧中性线接到变配电站综合自动化（微机保护）装置的零序电流保护端子上时，也可以实现零序过电流保护，称为零序虑序器方案。此时电源中性点应接地，或通过串联电阻接地。由于三相电流互感器变比较大，再加上一致性的影响，零序过电流保护动作可靠性比较差。
4.2 保护整定值计算
由于单相接地短路电流计算比较困难，零序过电流保护可按照躲过三相不平衡负荷电流来整定。变压器的三相不平衡电流一般小于额定电流的25%，可以将此值乘以可靠系数来整定。
Iop.k = Krel ×（ 0.25.I2rt ／ nTA) A
Ksen = I”2k1min ／ Iop.k ≥ 1.5
式中： Krel 可靠系数取1.2 nTA 电流互感器变比
Irt 变压器的额定电流，线路为过负荷电流
I”2k1min 最小运行方式下单相接地时的短路电流
动作时间一般取0.5 s。

5 过负荷保护配置与整定计算
5.1 保护配置
根据过负荷保护情况进行配置。
5.2 保护整定值计算
应躲过变压器、电动机的额定电流，电力电容器的电容器组电流，以及线路的过负荷电流。
Iop.k = Kjx × (Irt ／ Kr . nTA) A
式中： Irt 变压器的额定电流，线路为过负荷电流
Kjx 接线系数，相电流（星型接线）取1，相电流差（三角形接线）取√3
Kr 继电器返回系数。取0.8～0.9 nTA 电流互感器变比
时间一般取9～15 s （躲过涌磁与起初电流）
5.3 如果在合闸熟能通过软件来躲过上述涌流与启动电流，合闸后延时就可以取消，过负荷保护的动作时间也可以适当减小。继电器返回系数Kr的作用与设置见过电流保护。

6 过电压保护
6. 1保护配置
用于高压电力电容器保护。
6. 2 保护整定值计算
按照额定电压的1.1倍来整定。 Uop.k = 1.1 × Ur2 V
式中：Ur2 母线额定电压二次值
动作时间为3～5 min。

7 低电压与失压保护
7. 1保护配置
低电压保护用于高压电动机与高压电力电容器保护，失压保护用于电源进线与高压电动机保护。
7. 2 保护整定值计算
7.1.1 高压电动机低电压保护动作电压取额定电压的60%～70%。动作时间取0.5 s。
7.1.2 高压电力电容器低电压保护动作电压取母线可能出现的低电压值。
Uop.k = K min × Ur2 V
式中：K min为母线可能出现的最低低电压系数取0.5 Ur2 母线额定电压二次值
动作时间取1～2 s。
7.1.3 电源进线失压保护动作电压可取母线额定电压的10～20%，电流闭锁值取0.3～0.5A
动作时间取0.1～0.5 s（增加抗干扰能力）。

8 不平衡电流保护
8. 1 保护配置
用于高压电力电容器保护，双星形连接的电力电容器组，在两个星形连接线上安装电流互感器，单星形与三角形连接的电力电容器需要在各分组上安装电流互感器，一般比较少用。
8. 2 保护整定值计算
动作电流应躲过正常运行时中性点上最大不平衡电流。 Iop.k ≥ Krel × Ibp A
式中：Iop.k 为最大不平衡电流 Krel 可靠系数 取1.2
动作时间取0.5～1 s（用于抗干扰）。

9 不平衡电压保护
9. 1 保护配置
用于高压电力电容器，电网三相电压不平衡时的保护，动作电压取此Y/Y/△电压互感器的△绕组。在电力电容器三相三组绕组上，安装三个V/V型单相电压互感器，每个电压互感器高压侧同铭端反接后，其他两端再接到电力电容器每个组上，当个别电力电容器发生故障后，也会出现不平衡电压。由于需要安装三台V/V型电压互感器，接线复杂一般较少采用。
9. 2 保护整定值计算
应躲过电网电压的不对称电压。 Uop.k = K rel × Ubp V
式中：Uop.k 电网最大不平衡零序电压，由实测决定。 K rel 可靠系数取1.2
动作时间取0.5～1 s。

10 高压电动机保护
高压电动机除进行电流速断、过电流、过负荷、低电压与零序过电流保护设置外，还应根据高电压电动机产品技术资料，对额定电流、启动电流倍数、堵转与热保护系数进行设置。

11 高压电动机差动保护
11. 1 保护配置
2000 kW及以上容量的高压电动机应设置差动保护。
11. 2 保护整定值计算
11.2.1 差动速断保护动作电流。 Id.set ≥（3～8）Irt A
式中：Irt 电动机额定电流 A
11.2.2 差动保护动作电流应躲过电动机正常运行时差动回路不平衡电流。
Id = Iop.min = （0.2～0.4）Irt A
式中：Iop.min 差动保护的最小动作电流 A Irt 电动机额定电流 A
11.2.3 制动系数。
K = Id／I zd 式中：Id 差动电流 A I zd 制动电流 A K一般取0.2～0.4
11.2.4 拐点电流（制动起动电流）。Izd.o =（0.6～0.8）I rt A 式中：Irt 电动机额定电流 A
11.2.5 灵敏系数。
Ksen = I”2k2min ／ nTA. Iop. ≥ 2
式中 I”2k2min 最小运行方式下保护区内两相短路时的短路电流
nTA 电流互感器变比 Iop 差动保护的动作电流
11.2.6 有些变配电站综合自动化（微机保护）高压电动机差动保护也需要计算平衡系数。由于高压电动机没有一二次侧问题，电流互感器规格与接线相同时，平衡系数计算结果为1，实际上可以不再计算平衡系数。

12 变压器差动保护
12. 1 保护配置
6000 kVA及以上容量的变压器以及特别重要的变压器应设置差动保护。
12. 2 保护整定值计算
12.2.1 差动速断保护动作电流。
Id.set ≥（5～6）I rt A
式中：I rt 电流基准值（基准侧的额定电流） A
12.2.2 差动保护动作电流。
Id = Iop.min＞（0.2～0.3）I rt A
式中： Iop.min 差动保护的最小动作电流 A I rt 电流基准值（基准侧的额定电流） A
12.2.3 制动系数。
K = Id ／ I zd
式中：Id 差动电流 A I zd 制动电流 A K一般取0.3～0.5
12.2.4 拐点电流（制动起动电流）。 Izd.o = （0.6～0.8）I rt A
式中：I rt 电流基准值（基准侧的额定电流） A
12.2.5 二次谐波制动系数。一般取0.15～0.2
12.2.6 灵敏系数。
Ksen = I”2k2min ／ nTA × Iop. ≥ 2
式中：I”2k2min 最小运行方式下保护区内两相短路时的短路电流
nTA 电流互感器变比 Iop 差动保护的动作电流
12.2.7 受变压器一次与二次侧电流互感器规格的影响，变压器差动保护软件计算差流时需要乘以平衡系数。变配电站综合自动化（微机保护）变压器差动保护平衡系数计算不完全相同，需要根据所选用的产品说明书来进行平衡系数计算。
Kp = I 2rt / I 1rt
I 2rt = S rt × K2jx / （√3 × U 2rt × n 2TA）
I 1rt = S rt × K1jx / （√3 × U 1rt × n 1TA）
式中：S rt 变压器额定容量
I 1rt与I 2rt 一次与二次侧额定电流 U 1rt与U 2rt 一次与二次侧额定电压
K1jx与K2jx 一次与二次侧接线系数
n 1TA与n 2TA 一次与二次侧电流互感器变比
12.2.8 有些产品是以流互感器5A额定电流为基准来计算平衡系数。如果以电流互感器二次侧额定电流5A作为基准，平衡系数等于电流互感器二次侧额定电流5A除以电力变压器高压侧与低压侧电流互感器二次侧计算额定电流。
高压侧平衡系数为：Kp = 5 / I1 rt，低压侧平衡系数为： Kp = 5 / I2 rt。

13 重合闸
重合闸用于架空出线，重合方式有前加速与后加速两种。

14 备用电流互投
备用电源互投有主供与备用两种设置方式，根据实际需要来设置，备用电源合闸延时，根据需要进行设置。