1. 10kV线路相间过流保护整定计算

10kV线路相间过流保护整定计算 学习卡片

一、整定对象与已知条件

本例针对一条单侧电源10kV辐射式配电线路,保护配置为两段式相间过流保护中的过流保护段(定时限过流)。整定所需的基础数据如下(示例数据,用于演示计算过程):

参数符号数值说明
线路额定电压UN10 kV线电压
线路最大负荷电流IL.max180 A考虑电动机自启动后的最大负荷电流
可靠系数Krel1.2定时限过流保护一般取1.15~1.25
返回系数Kre0.85电磁型继电器典型值
电流互感器变比nTA200/5即40
保护接线系数Kw1三相星形接线
本线路末端最小两相短路电流Ik.min(2)1250 A系统最小运行方式下
相邻线路末端最小两相短路电流Ik.next.min(2)620 A作为远后备校验用

二、过流保护定值计算

定时限过流保护的整定原则是:躲过线路的最大负荷电流,同时保证外部故障切除后保护能可靠返回。其动作电流按下式计算:

Iop = (Krel × Kw / Kre) × IL.max

代入示例数据:

I_op = (1.2 × 1 / 0.85) × 180
     = 1.4118 × 180
     ≈ 254.1 A

取整定值 Iop = 255 A(一次侧动作电流)。

折算到电流互感器二次侧:

I_op.s = I_op / n_TA = 255 / 40 ≈ 6.38 A

若继电器整定范围为4~10A,则可取 6.4 A 作为二次整定值。

三、灵敏度校验

过流保护需分别校验本线路近后备和相邻线路远后备的灵敏度。

近后备灵敏度(本线路末端两相短路):

K_sen = I_k.min^(2) / I_op = 1250 / 255 ≈ 4.90

要求 Ksen ≥ 1.5,满足。

远后备灵敏度(相邻线路末端两相短路):

K_sen = I_k.next.min^(2) / I_op = 620 / 255 ≈ 2.43

要求 Ksen ≥ 1.2,满足。

整定结果汇总:一次动作电流 255 A,二次整定值 6.4 A,近后备灵敏度 4.90,远后备灵敏度 2.43,均满足规程要求。

四、整定逻辑与参数关系图解

10kV线路相间过流保护整定参数关系 输入参数 I_L.max = 180 A K_rel = 1.2 K_re = 0.85 K_w = 1 n_TA = 200/5 = 40 I_k.min⁽²⁾ = 1250 A 整定计算 I_op = (K_rel·K_w/K_re)·I_L.max = (1.2×1/0.85)×180 ≈ 254.1 A → 取 255 A I_op.s = 255/40 ≈ 6.38 A → 二次整定取 6.4 A 灵敏度校验 近后备: K_sen = 1250/255 ≈ 4.90 ≥ 1.5 ✓ 远后备: K_sen = 620/255 ≈ 2.43 ≥ 1.2 ✓ 单侧电源辐射式线路保护配置示意 电源 10kV母线 保护1 过流 255A 线路1 保护2 相邻线路 线路2 负荷 K1 K2 近后备:K1点短路,K_sen=4.90 远后备:K2点短路,K_sen=2.43 整定结果:I_op=255A,二次值6.4A,灵敏度均满足要求

五、整定要点与注意事项

  • 最大负荷电流的确定:IL.max 应取线路可能出现的最大持续负荷电流,并考虑电动机自启动时的冲击。若无法确定自启动系数,可按1.5~2倍正常负荷电流估算。
  • 可靠系数 Krel 的选取:定时限过流保护取1.15~1.25。继电器类型、接线方式不同时略有差异,电磁型取较大值,微机型可取较小值。
  • 返回系数 Kre 的影响:Kre 越小,整定值越大。电磁型继电器 Kre 约0.85,微机型可达0.95以上,微机保护整定值可相应降低。
  • 灵敏度校验的两种场景:近后备按本线路末端最小两相短路电流校验,要求 Ksen ≥ 1.5;远后备按相邻线路末端最小两相短路电流校验,要求 Ksen ≥ 1.2。若远后备灵敏度不足,需考虑增加保护段或调整配合。
  • 二次整定值的取整:计算值6.38A,实际继电器刻度通常为0.1A或0.05A一档,取6.4A后需反算一次动作电流为256A,仍满足躲负荷要求。
常见误区:不要用最大三相短路电流来校验过流保护的近后备灵敏度,应使用最小运行方式下的两相短路电流,因为两相短路电流约为三相短路电流的0.866倍,且最小运行方式下系统阻抗最大,短路电流最小,这才是最严苛的校验条件。