0、 引言
继电保护的整定值一般通过计算得出,为使整定值符合电力系统正常运行及故障状态的规律,满足选择性的要求,达到正确整定的目的,在计算公式中需要引入各种整定系数。整定系数应根据保护装置的构成原理、检测精度、动作速度、整定条件以及电力系统运行特性等因素来选择。
1 、可靠系数
由于计算、测量、调试及继电器等各项误差的影响,使保护的整定值可能偏离预定数值而引起误动作,为此,整定计算公式中需引入可靠系数。可靠系数用表示。
整定配合中应用可靠系数最多,在计算公式中有两种表现形式。如上级线路断路器1DL和下级线路断路器2DL均装设电流保护时,其整定配合公式为
注 1.表中可靠系数除距离III段按负荷阻抗整定时已包括返回系数外,其余均未计入其他任何系数(如返回系数、分支系数等),须在计算公式中另计。
2.可靠系数按计算条件的准确程度有上下限。距离保护用的可靠系数小于1,与大于1的系数用法相反。
2、返回系数
按正常运行条件整定的保护,例如按最大负荷电流整定的过电流保护和最低运行电压整定的低电压保护,在受到故障量的作用而动作,当故障消失后保护不能返回到正常位置将发生误动作。因此,整定公式中引入返回系数,返回系数用表示。对于按故障量值和按自动起量值整定的保护,则可不考虑返回系数。
返回系数的定义为=返回量∕动作量。于是可得,过量动作的继电器<1,欠量动作的继电器>1,它们的应用是不同的。
返回系数的高低与继电器类型有关。电磁型继电器的返回系数约为0.85;晶体管型、集成电路型以及数字微机型继电器(保护)的返回系数较高,约为0.85~0.95,最高的可达0.99。带有助磁特性的继电器返回系数较低,约为0.5~0.65。
3、分支系数
多电源的电力系统中,相邻上、下两级保护间的配合,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,整定公式中需要计入分支系数。分支系数用表示。
(一)电流保护
图1-4中系统,在D点发生短路,假设1DL及2DL所装设的过电流保护均刚刚起动,即它们都处在灵敏度相等的状态下,则有如下关系式
(二)电压保护
图1-4中的系统若装设低电压保护时,则有如下关系,即
(三)距离保护
对于图1-4的系统,当1DL和2DL装设了距离保护时,则1DL处的距离保护测量阻抗
4、灵敏系数
在继电保护的保护范围内发生故障,反映保护装置反应的灵敏程度称为灵敏度。灵敏度用灵敏系数表示。灵敏系数指在被保护对象的某一指定点发生故障时,故障量与整定值之比(反应故障量增大而动作的保护,如过电流保护),或整定值与故障量之比(反应故障量减小而动作的保护,如低电压保护)。
灵敏系数一般分为主保护灵敏系数和后备保护灵敏系数两种。前者是对被保护对象的全部范围而言;后者则对被保护对象的相邻保护对象的全部范围而言。根据保护范围的概念,保护范围末端的灵敏系数应等于1。
灵敏系数在保证安全性的前提下,一般希望愈大愈好,但在保证可靠动作的基础上规定了下限值做为衡量的标准。不同类型保护的灵敏系数要求不同,在规程中都有规定,见表1-13。由于电流互感器接线形式的不同以及接入保护的相数不同,反应的灵敏度也不同,规程中也规定了选择校验灵敏度的短路类型及最小短路电流,见表1-14。
对由几个检测元件构成的整套保护装置,因为各个检测元件执行的任务不同,对它们灵敏度的要求也不同,一般应满足:闭锁元件的>起动元件的,起动元件的>测量元件的。
例如方向过电流保护,要求方向元件的≥2,电流测量元件≥1.3~1.5。对整套保护装置的灵敏系数,则应以各元件中最小的灵敏系数来代表。
选择计算灵敏系数的运行方式是至关重要的。选择的恰当与否直接影响对保护效果的评价。因此,一般应以选择常见的对灵敏度最不利的运行方式为原则。
校验灵敏度应注意以下问题:
(1)计算灵敏系数,一般规定以金属性短路为计算条件。仅当特殊需要时,才考虑经过渡电阻短路进行计算;
(2)选取不利的短路类型;
(3)保护动作时间较长时,应计及短路电流的衰减;
(4)对于有两侧电源的线路保护,应考虑保护相继动作对灵敏系数的影响,可能会提高或降低灵敏系数;
(5)经Y∕Δ接线变压器之后的不对称短路,各相中短路电流分布将发生变化。接于不同相别、有电流互感器的相数不同(两相式或三相式)的保护,其灵敏度也不相同;
(6)在保护动作的全过程中,灵敏系数均需满足规定的要求。例如,发生故障时保护第一次动作跳闸,重合闸重合于故障上,或手动试送断路器时又合于故障上,在单相重合闸过程中,非故障相再故障(故障转换)等情况下都应满足规定的灵敏系数要求。
5、自起动系数
按负荷电流整定的保护,必须考虑负荷电动机自起动的影响。当电力系统发生故障并被切除后,电动机将进入自起动过程,出现很大的自起动电流。负荷端电压降低的时间愈长(即切除故障的时间愈长),电动机的转数下降愈多,自起动电流也愈大。极限状态是电动机由静止状态起动起来,自起动电流达到最大值。一般考虑自起动就选择这种极端状态。
自起动电流比负荷电流大许多倍,而且延续时间又长,故按负荷电流整定的保护整定公式中,需要引入自起动系数。自起动系数等于自起动电流与额定负荷电流之比,用表示。
单台电动机在满载全电压下起动,一般约为4~8,综合负载(包括动力负荷与恒定阻抗负荷)的约为1.5~2.5,纯动力负荷(多台电动机的综合)的约为2~3。
顺便指出,在实际运行中,某些负荷因其工艺流程要求不允许自起动状态,所以在负荷端电压低到规定值时,便自动切除一部分电动机,例如低电压释放装置在电压低于保护工作电压时即自动断开电动机。这样,在电力系统故障过程中已切除了一部分负荷,使自起动电流减小,必要时可计及这一因素。
选择自起动系数应注意以下几点:
(1)动力负荷比重大时,应选用较大的系数;
(2)电气距离较远(即经过多级变压或线路较长者)的动力负荷,应选用较小的系数;
(3)切除故障时间较长或负荷断电时间较长时,应选用较大的系数。
6、非周期分量系数
在电力系统短路的暂态过程中,短路电流含有非周期分量,其特征是偏于时间轴一侧,并随时间的延长而衰减。非周期分量对保护的正确工作有很大影响,反应在电流数值上增大了有效值,使电流互感器产生饱和,增大了差动保护的差电流以及使某些保护产生测量误差等。为消除它的影响,除在保护装置原理中采取滤波措施加以消除外,在整定计算中还需采取加大定值的措施来躲开,亦即在整定公式中引入非周期分量系数。非周期分量系数等于含有非周期分量的全电流有效值与周期分量电流有效值之比,用表示。
对具有躲非周期分量能力的差动保护,例如BCH型差动继电器,取=1.3;对没有躲非周期分量能力的保护,例如DL型电流继电器,取=1.5~2。
对于电流速断保护,其非周期分量系数一般在可靠系数中加以考虑,即适当加大可靠系数。