继电保护整定计算配合系数的选取原则

继电保护整定计算配合系数的选取原则

基于多电源电力系统上下级保护间的整定配合，应当考虑配合系数的影响，根据保护原则，进行整定计算，将上一级保护范围延长或者缩短，从而更好的满足继电保护的选择性。当分支电流较大时，对于按负荷电流整定的某些段，则必须考虑分支负荷电流的影响。

标签：配合系数、整定计算

【概述】继电保护整定计算时，不同原理的保护在各种运行方式下都应当满足继电保护“四性”要求，而配合系数的选取，又直接影响到了保护范围大小及各段之间的配合。配合系数包括零序网络的分支系数和正序网络的分支（助增、外汲）系数，线路保护配合计算中，整定值选取结合实际可能的系统运行方式下，相电流保护分支系数取最大值，相间距离保护助增系数取最小值，零序电流保护分支系数取最大值，校验时正好相反，选取相电流保护分支系数与距离保护助增系数，只需计算三相短路，而选取零序分支系数，只需计算单相或两相。

一.零序电流保护配合系数选取原则

在电力系统中发生接地短路时，可以利用对称分量的方法将电流和电压分解为正序、负序和零序分量，其中零序电流可看做在故障点出现一个零序电压而产生，它必须通过线路及变压器接地的中性点构成回路，零序电流保护分支系数的计算主要与中性点是否接地和接地点的数量有关，零序电流分支系数，只需考虑零序网的情况，零序电压在短路点最高，在变压器中性点接地处为零， 环外线路对环内线路的分支系数也与短路点无关，但具体整定要按实际整定配合点的分支系数计算。当零序电流大于正序电流时，单相接地短路的零序电流Ik0（1）大于两相接地短路的零序电流Ik0（1.1），这时按单相接地短路作为

整定条件，两相接地短路作为灵敏度校验条件，当零序电流小于正序电流时，正好相反，正反向故障时，保护安装处母线零序电压与零序电流的相位关系，取决于母线背后元件的零序阻抗，反方向故障时，取决于正反向的等值零序阻抗。应指出的是，按上述原则整定的零序Ⅱ段，在本线路或相邻线路单相重合闸过程中可能启动，故非全相运行时应退出保护或适当提高动作时限（大于重合闸时间）。以下分析图和公式中的电流，阻抗及配合系数均应为复式形式，但为了简化计算取绝对值进行计算。

1.1零序电流保护分支系数选取及计算

当N母线无运行中性点变压器时，该支路从零序网络中断开，此时 Kz0=I0’/I0=1 ；

当N母线带运行有中性点直接接地变压器

Kz0=I0’/I0=（Zxt.0+ZMN+ZN.0）/ZN.0；

当N母线带有中性点直接接地也可不接地运行的变压器，为使接地距离Ⅱ段保证选择性，应取各种情况下最小值Kz0=1，整定计算时，取各种运行方式下最小值，校验时取各种运行方式下最大值。N母线所带变压器中性点接地数量越多，ZN0越小，分担电流越大I0越小，分支系数越大。零序分支系数变化范围一般大于0小于2。

二.相间距离保护分支系数选取原则

2.1带有助增电源网络

如图所示，当N母线有电压，线路NP上K点发生短路故障时， 对于装在MN线路M侧的距离保护安装处母线上电压为：UM=IMN*ZMN+IK*Zl*Lk

测量阻抗ZlLK=ZMN+KbZlL

ZM=UM/IMN=IMN*ZMN+IKZLLK/IMN=ZMN+（IK/IMN）

式中：Zl-线路单位公里的正序阻抗；

Kb-分支系数，一般情况下可认为分支系数是实数，此列中 Kb> 1，故又称作助增系数，可用Kb.助表示。

由于助增电源的影响，使M侧阻抗继电器测量阻抗增大，保护区缩短，设I∑=IMN+IN=IK则分支系数可表示为：

Kb=Ik/IMN=I∑/IMN=I∑*

/I∑/ZSN=ZSM+ZMN+ZSN/ZSN=Kb助

（ZSM+ZMN+ZSN）

式中： ZsM一M侧母线电源等值阻抗；

ZsN一N侧母线电源等值阻抗；

ZMN一MN线路阻抗。

分支系数与系统运行方式有关，主电源侧采取最大运行方式，分支电源侧采取最小运行方式，在整定计算时应取较小的分支系数，以便保证保护的选择性。

2.2带有汲出分支线网络

如图所示，当N母线存在平行线路时，当K点发生短路故障时，对于装在MN线路

上M侧母线上的电压及测量阻抗为： UM=IMN*ZMN+Ik1ZlLNk

ZM=UM/IMN=IMN*ZMN+IK1*ZL*LNK/IMN=ZMN+IK1*ZlLNK/IMN=ZMN+Kb*ZlLNK

一般情况下可认为分支系数是实数，此列中，Kb <1，故又称作汲出系数，可用Kb.汲表示。显然，由于汲出的影响，导致M侧测量阻抗减小，保护区伸长，可能引起非选择性动作。

分支系数可表示为：Kb=Ik1/IMN=（ZNP1-ZNK+ZNP2）/（ZNP1+ZNP2）=Kb.汲

式中：ZNP1、ZNP2-平行线路两回线阻抗，一般情况下数值相等。

2.3助 增、汲出分支线同时存在网络

当有助增与外汲同时存在的网络中，还需要考虑外汲系数的影响，距离保护最小分支系数是最小助增系数与外汲系数的乘积。

Kb.min（助）=ZM.min+ZMN+ZN.max/ZN.max=ZMN+ZN/ZN

外汲系数，平行线路的阻抗可化为长度进行计算

Kb.min（汲）=ZNP1+ZNP2-Zset/ZNP1+ZNP2=1-Zset/ZNP1+ZNP2

当平行线路只有一回路在运行时，外汲系数为1，为最大汲出系数。

相邻线路上K点发生短路故障时， M侧母线电压为：UM=ZMN+IK1ZlLNK

总分支系数可表示为：

Kb=Ik1/IMN=（ZSM+ZMN+ZSN）/ZSN*（ZNP1-ZNK+ZNP2）/（ZNP1+ZNP2）=Kb助*Kb汲

三、相电流保护分支系数选取原则

当要取的保护1与保护2的选择性时，保护1的动作电流为 Iop.1=KrelKbIop.2

3.1.当无分支电源时，流过保护M与保护N的电流时相同的。

3.2.当有分支电源时，流过保护M与保护N的电流不相等，差别大小取决于系统阻抗与运行方式的变化，在保证灵敏度的情况下，选取可能出现的最大分支系数。如图所示，当K点发生短路时，有如下关系：Kb=I1/Ik.

四、环网配合系数的选取原则

如果配合支路有复杂的环网，不同故障点对正序分支系数的影响且相继动作时，正序分支系数最大。为了避免判定环网和识别其类型，不论是正序或零序分支系数，还是最大或最小分支系数，要计算最保守的分支系数。需计算的故障点有：配合支路I 段末端故障；配合支路所在线路末端故障；配合支路所在线路单端切除后I段末端故障；配合支路所在线路单端切除后，断口处故障。为了不漏掉最保守的情况，如计算最大正序分支系数时， I段末端范围可取支路全长的 50 %；计算最小正序分支系数时，可取支路全长的15%～20%。环网计算时，选取各侧末端短路情况，环内应采取开环运行方式，本侧采取最大运

行方式，末端采取最小运行方式进行计算。

本文通过在不同运行方式下选出合理正确的分支系数，从而减少计算盲目性，保证定值计算的准确性，然后对正序及零序网络分支系数进行分析总结，从而快速的计算出零序保护最大分支系数和距离保护最小助增系数，以减少整定计算工作量，提高效率。