1、10kV10kV保护保护定值计算定值计算培训培训短路电流计算短路电流计算短路原因一、短路及其原因、后果一、短路及其原因、后果 短路短路：指供电系统中指供电系统中不同电位不同电位的导电部分（各相导体、地线的导电部分（各相导体、地线等）之间发生的等）之间发生的低阻性短接低阻性短接。 主要原因主要原因：电气设备载流部分的电气设备载流部分的绝缘损坏绝缘损坏，人员人员误操作误操作、雷击雷击 或或过电压过电压击穿，以及击穿，以及鸟兽危害鸟兽危害等。等。 短路后果 短路后果：短路后果： 短路电流短路电流产生的产生的热量热量，使导体，使导体温度急剧上升，会使绝缘损坏；温度急剧上升，会使绝缘损坏； 短路电流短路
2、电流产生的产生的电动力电动力，会使设备载流部分变形或损坏；，会使设备载流部分变形或损坏； 短路会使系统短路会使系统电压骤降电压骤降，影响系统其他设备的正常运行；，影响系统其他设备的正常运行； 严重的短路会影响系统的稳定性；严重的短路会影响系统的稳定性； 短路还会造成停电；短路还会造成停电； 不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。短路类型短路类型二、短路的类型二、短路的类型三相短路三相短路负 荷a)电 源0CBA(3)k(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CI(3)k.AI(3)k.BI(3)k.CIb)电 源0CBA负
3、 荷(2)k两相短路两相短路(2)k.AI(2)k.BI(2)k.AI(2)k.BI负荷0c)Ck(1)电源BA单相单相( (接地接地) )短路短路(1)kI负荷0d)NCk(1)电源BA单相短路单相短路(1)kIe)C0电源ABk负荷(1,1)两相接地短路两相接地短路(1,1)kIf)CA0电源B负荷(1,1)k k两相两相短路短路接地接地(1,1)kI计算短路电流的目的计算短路电流的目的三、计算短路电流的目的三、计算短路电流的目的1、为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装置，需要计算三相短路电流；2、校验电气设备及载流导体的动稳定和热稳定性，就要用到短路冲击电流、稳态短
4、路电流及短路容量；3、对瞬时动作的低压断路器，则需用冲击电流有效值来进行其动稳定校验。四、总结四、总结概念概念电力系统中相与相之间或者相与地之间的非正常连接电力系统中相与相之间或者相与地之间的非正常连接原因原因绝缘破坏而构成通路（绝缘材料的自然老化，机械损伤，雷电造成的绝缘破坏而构成通路（绝缘材料的自然老化，机械损伤，雷电造成的过电压等；此外还包括运行人员的误操作等过电压等；此外还包括运行人员的误操作等类型类型三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地危害危害导体及绝缘严重发热；导体或线圈变形；影响用户用电设备的正常工导体及绝缘严重发热；导体或
5、线圈变形；影响用户用电设备的正常工作；不对称接地短路产生不平衡磁通，对通讯系统造成干扰，甚至危作；不对称接地短路产生不平衡磁通，对通讯系统造成干扰，甚至危及设备和人生安全及设备和人生安全预防预防措施措施限制短路电流（装设电抗器）；迅速将短路部分隔离（依靠继电保护限制短路电流（装设电抗器）；迅速将短路部分隔离（依靠继电保护装置）；采用自动重合闸装置装置）；采用自动重合闸装置目的目的选择电气设备；校验电气设备的热稳定和动稳定；进行继电保护设计选择电气设备；校验电气设备的热稳定和动稳定；进行继电保护设计和调整和调整计算短路电流方法计算短路电流方法实用短路电流计算 三相短路电流常用的计算方法有欧姆法和
6、标幺制三相短路电流常用的计算方法有欧姆法和标幺制法两种。法两种。 欧姆法是最基本的短路计算方法，适用于两个及欧姆法是最基本的短路计算方法，适用于两个及两个以下电压等级的供电系统；而标幺制法适用于多两个以下电压等级的供电系统；而标幺制法适用于多个电压等级的供电系统。个电压等级的供电系统。 短路计算中有关物理量一般采用以下单位：电流短路计算中有关物理量一般采用以下单位：电流为为“kA”（千安）；电压为（千安）；电压为“kV”（千伏）；短路容量（千伏）；短路容量和断流容量为和断流容量为“MVA” （兆伏安）；设备容量为（兆伏安）；设备容量为“kW”（千瓦）或（千瓦）或“kV A ” （千伏安）；阻抗
7、为（千伏安）；阻抗为“”（欧姆）等。（欧姆）等。基准值基准值实用短路电流计算一、一、标幺值法标幺值法 按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准值。按标幺值法进行短路计算时，一般是先选定基准值。基准容量一般取基准容量一般取100MVA，基准电压取短路点所在网路，基准电压取短路点所在网路段的平均额定电压。段的平均额定电压。MVAS100j)05. 1 (ePjUUU倍jjj3USI)()(与实际值同单位该量的基准值任意单位该量的实际值某量的标幺值 线路电抗线路电抗实用短路电流计算二、供电系统中各元件电抗标幺值二、供电系统中各元件电抗标幺值 1 1）输电线路）输电线路2PjUSlXXX：单位长度正
8、序电抗 /km : 电缆长度 km : 通过电缆的平均电压 kVPUl线路电抗表线路电抗表实用短路电流计算变压器电抗变压器电抗实用短路电流计算 2 2）变压器）变压器1001003%u2TNTTNNTTTNkUXSUXITNS%uk ：变压器短路阻抗 : 变压器额定容量 MVATNjk2jjTN2TNkjTT100%u100%uSSUSSUXXX异步电机电抗异步电机电抗实用短路电流计算 3 3）异步电动机）异步电动机 ：异步电动机绕组正序电抗 : 电机启动电流倍数 : 电机视在功率 MVAMNjqmMNjkM1SSKSSXXkXqmKMNS同步电机电抗同步电机电抗实用短路电流计算 4 4）同步
9、电动机）同步电动机 ：直轴超瞬变电抗 : 同步电动机视在功率 MVAMNjdMSSXXdXMNS短路参数计算短路参数计算实用短路电流计算三、短路参数的计算三、短路参数的计算 XSSj3k XI13zXIIj3z XS13k三相短路容量的标幺值：三相短路容量的实际值：三相短路电流的实际值：三相短路电流的标幺值：运行方式运行方式实用短路电流计算 供电系统的短路电流大小与系统的运行方式有很大的关系。系统供电系统的短路电流大小与系统的运行方式有很大的关系。系统的运行方式可分为的运行方式可分为最大运行方式最大运行方式和和最小运行方式最小运行方式。 最大运行方式下系统满负荷运行。此时整个系统的总的短路最大
10、运行方式下系统满负荷运行。此时整个系统的总的短路阻抗阻抗最小最小，短路电流最大短路电流最大。 反之，最小运行方式下系统低负荷运行。此时总的短路反之，最小运行方式下系统低负荷运行。此时总的短路阻抗变大，阻抗变大，短路电流也相应地减小。短路电流也相应地减小。短路电流短路电流通常情况下，应计算两种幅值的短路电流通常情况下，应计算两种幅值的短路电流1 1、最大短路电流最大短路电流，用于选择电气设备的容量或额定，用于选择电气设备的容量或额定值以校验电气设备的动稳定、热稳定及分断能力，整定值以校验电气设备的动稳定、热稳定及分断能力，整定继电保护装置。继电保护装置。2 2、最小短路电流最小短路电流，用于选择
11、熔断器、设定保护定值，用于选择熔断器、设定保护定值或作为校验继电保护装置灵敏度和校验感应电动机启机或作为校验继电保护装置灵敏度和校验感应电动机启机的依据。的依据。实用短路电流计算示例示例短路电流计算示例某公司电力系统配置如图所示，求K1与K2处的短路电流所需参数所需参数短路电流计算示例一、收集计算各元件电抗所需电气参数装置装置所需电气参数所需电气参数电源电源最大方式正序阻抗最大方式正序阻抗最小方式正序阻抗最小方式正序阻抗变压器变压器容量容量短路阻抗短路阻抗高压侧额定电流高压侧额定电流异步电机异步电机额定功率额定功率功率因数功率因数启动倍数启动倍数额定电流额定电流同步电机同步电机额定功率额定功率
12、功率因数功率因数额定电流额定电流直轴超瞬变电抗直轴超瞬变电抗电缆电缆型号型号长度长度系统图系统图短路电流计算示例基准值基准值短路电流计算示例二、设定基准值选 =100MVA 处， 为10.5kV，jSK) 3(1U1 jAUSIk499. 531 jj1 j 处， 为0.4kV，K) 3(2U2 jAUSIk34.14432jj2j元件标幺值元件标幺值短路电流计算示例三、计算系统各元件阻抗的标幺值2988.06310010083.18100%uTNjk1SSX019.05.10100242.0085.022Pj2USlXX037.05 .10100443.0091.022Pj3USlXX78.
13、4556.3100611MNjqm4SSKX短路电流计算示例034.05.10100399.0093.022Pj5USlXX046.05.10100521.0097.022Pj7USlXX53.6111.31002032.0MNjd6SSXX98.75 .010010099.3100%uTNjk8SSX电抗图电抗图短路电流计算示例短路电流计算示例四、简化系统各元件阻抗标幺值3178.0019.02988.0219XXX817.478.4037.04310XXX564.653.6034.06511XXX026.898.7046.08712XXX简化电抗图简化电抗图短路电流计算示例短路电流计算示例
14、3599.0564.61817.41111111013XXX778.23599.0113X778.238.1162.311110111013XXXXX短路电流计算短路电流计算 短路电流计算示例五、计算短路电流由电机向K1短路点供给的短路电流）（AXIIMk98.1778.2499.5131 jK1处的短路参数最大运行方式时：）（ AIXXIIMSk2 .1898. 13178. 002132. 0499. 59max1 jmax1最小运行方式时：）（ AIXXIIMSk35.1698. 13178. 006496. 0499. 59min1 jmin1短路电流计算短路电流计算短路电流计算示例K
15、2处的短路参数最大运行方式时：）（ AXXXIISk25.17026. 83178. 002132. 034.144129max2jmax/0.42最小运行方式时：）（ AXXXIISk17.17026. 83178. 006496. 034.144129min2jmin/0.42换算到高压侧：）（ AKIISSk69. 02525.17max/0.42max/102）（ AKIISSk68. 02517.17min/0.42min/10210kV10kV系统保护定值计算系统保护定值计算电机保护配置电机保护定值计算一、保护配置相间相间短路短路电机保护定值计算单相单相接地接地电机保护定值计算电机
16、保护定值计算电压电压突降突降电机保护定值计算电机保护定值计算3-10kV3-10kV电动机继电保护配置电动机继电保护配置电动机功率电动机功率/Kw/Kw保护装置名称保护装置名称电流速断保护电流速断保护纵联差动保护纵联差动保护过负荷保护过负荷保护单相接地保护单相接地保护不平衡不平衡保护保护低电压低电压保护保护失步失步保护保护异步电机异步电机20002000装设装设当电流速断保护当电流速断保护不能满足灵敏性不能满足灵敏性要求时装设要求时装设生产过程易发生过生产过程易发生过负荷或启动、自启负荷或启动、自启动困难时应装设动困难时应装设接地电流接地电流5A5A时时装设，装设，10A10A时一时一般动作于
17、跳闸，般动作于跳闸，5-5-10A10A时可动作于跳时可动作于跳闸或信号闸或信号根据需根据需要装设要装设异步电机异步电机20002000装设装设装设装设同步电机同步电机20002000装设装设当电流速断保护当电流速断保护不能满足灵敏性不能满足灵敏性要求时装设要求时装设装设装设同步电机同步电机20002000装设装设装设装设保护定值计算电机保护定值计算二、整定计算1、电流速断保护 保护动作电流： 异步电动机（应躲过电动机的启动电流）TAIKKKInrmstconrelop同步电动机（应躲过电动机的启动电流或外部短路时电动机的输出电流） TAIKKKInrmstconrelopTAIKKIMnkc
18、onrelop保护的灵敏系数（按最小运行方式下，电动机接线端两相短路时，流过保护装置的短路电流效验）5.1opmin2ksenIIK，电机保护定值计算2、过负荷保护 保护动作电流（应躲过电动机的额定电流）TAKIKKInrrmconrelop保护动作时限（躲过电动机启动及自启动时间）对于一般电动机为 stopt1.2-1.1t）（对于传动风机负荷的电动机为stopt1.4-2.1t）（电机保护定值计算3、单相接地保护 保护一次动作电流（应按发生单相接地故障时最小灵敏系数1.3整定，并大于非故障回路最大接地电流）3 .13oprelCMCIIICUK电机保护定值计算4、电动机差动保护a）电动机差
19、动保护特性电机保护定值计算b）差动保护整定计算最小动作电流（应躲过电动机正常运行时差动回路的不平衡电流）TAIIIDn4.0-2.0nop.minst,）（AID差动保护启动电流，式中st,AI电动机二次额定电流，n电机保护定值计算制动斜率res,opres,DDIIK）比率制动斜率（式中4 . 0-3 . 0res,DKAI制动电流，resD,灵敏系数效验5 .1nopsenmin2kTAIIK”，电机保护定值计算差动速断电流差动速动灵敏系数效验2.1nopsenmin2kTAIIK”，TAIIn8-3nop）（AI内两相短路电流，最小运行方式下保护区式中”，min2k电机保护定值计算5、电
20、动机磁平衡保护电动机启动过程中不会在磁平衡差动保护中产生不平衡电流，因而动作电流只需躲过外部单相接地时形成的不平衡电流，一般整定为（15%-20%）的电机额定电流示例电机保护定值计算三、示例二期合成氨1-3#循环水泵保护整定电机型号：YKK560-8 Ue=10kV Irm=47.8A Kst=7a）速断保护（应躲过电机的启动电流）（取）（AIAIKKKI43598.4348.47713.1oprmstconrelop灵敏系数5 .11 .27866.0opmin3kopmin2ksenIIIIK，电机保护定值计算b）过电流保护（应躲过电机的额定电流）（取）（AIAKIKKI6473.639
21、.08 .4712 .1oprrmconrelop过电流保护动作时限按1.2倍的启动时间整定c）单相接地保护报警值一次值为5A,动作一次值为10Ad）低电压保护按额定电压的65%整定，时限0.5s电机保护定值计算二期合成氨氨压机保护整定电机型号：YAKS710-2F Ue=10kV Irm=216.1A Kst=7a）磁平衡保护按躲过外部接地故障不平衡电流整定）（ AII321 .21615.015.0rmop电机保护定值计算二期合成氨合成气压缩机保护整定电机型号：TK2900-182600 Ue=10kV Irm=189.1A Kst=6a）差动保护启动定值（应躲过电动机正常运行时差动回路的
22、不平衡电流）AIAII7564.751 .1894 .04 .0minoprmminop，取）（ 差动速断AIAII7564 .7561 .18944oprmop取）（电机保护定值计算 差动速断灵敏系数2 .15 .15866.0opmin.3kopmin.2ksenIIIIK制动斜率AIAIIIK748,18729 . 94 . 0opresD,resD,opresD,取倍额定电流为，设灵敏系数5 .17 .15866.0opmin.3kopmin.2ksenIIIIK变压器保护配置一、保护配置短路短路故障故障配电变压器保护定值计算配电变压器保护定值计算过流过流故障故障配电变压器保护定值计算
23、配电变压器保护定值计算35kV/20kV/10kV/6kV/0.4kV配电变压器继电保护配置变压器容量（kVA）保护装置名称备注带时限的过电流保护电流速断保护 纵联差动保护低压侧单相接地保护过负荷保护瓦斯保护温度保护400一般用高压熔断器与负荷开关的组合电器保护400-630高压侧采用断路器时装设高压侧采用断路器时装设装设并联运行的变压器装设，作为其他备用电源的变压器根据过负荷的可能性装设车间内变压器装设1250kVA及以下的变压器可以用高压熔断器与负荷开关的组合电器保护800装设1000-1600装设装设装设2000-2500当电流速断保护不能满足灵敏性要求时装设整定计算配电变压器保护定值计
24、算二、整定计算1、电流速断保护保护动作电流（应躲过低压侧短路时，流过保护装置的最大短路电流）TAIKKInmaxk2conrelop，保护的灵敏系数（按系统最小运行方式下，保护安装处两相短路电流效验）5 .1opmin2ksenIIK，配电变压器保护定值计算2、过电流保护保护动作电流（应躲过可能出现的过负荷电流）TAKIKKKITnrr1olconrelop保护的灵敏系数（按电力系统最小运行方式下，低压侧两相短路时流过高压侧的短路电流效验）3 .1opmin22ksenIIK，保护装置的动作时限（应与下一级保护动作时限相配合），一般取0.3-0.5s示例配电变压器保护定值计算三、示例二期合成氨
25、总变电所变压器变压器型号：SGB10-2000/10 2000kVA 10/0.4kV Dyn11 6.03% 115.5/2886.8Aa) 速断保护（应躲过低压侧短路时，流过保护装置的最大短路电流）AIAIKKI22503 .2250173113 .1opmaxk2conrelop取）（，灵敏系数5 .12 .5866.0opmin3kopmin2ksenIIIIK，配电变压器保护定值计算b) 过电流保护（应躲过可能出现的过负荷电流）灵敏系数AIAKIKKKIT2001 .2009 .05 .1153 .112 .1oprr1olconrelop取若存在自启0.4kV电机时Kol一般取2-
26、33 .13 .6866.0opmin3k2opmin22ksenIIIIK，母线分段保护配置一、保护配置母线分段保护定值计算6-20kV母线分段断路器的继电保护配置被保护设备保护装置名称备注电流速断保护过电流保护不并列运行的分断母线仅在分段断路器合闸瞬间投入，合闸后自动解除装设二、整定计算a）充电保护保护的动作电流（按最小灵敏系数1.5整定）母线分段保护定值计算TAIIn5 .1min2kop，b）过电流保护保护的动作电流（应躲过任一母线段的最大负荷电流,时限一般取0.3-0.5s）TAKIKKILnrmax,conrelop灵敏系数（按最小运行方式下母线两相短路时，流过保护装置处的短路电流
27、效验）3 .1opmin2ksenIIK，整定计算示例三、示例二期合成氨10kV母联保护整定a）充电保护（按最小灵敏系数1.5整定）母线分段保护定值计算AIII784078455 . 113589866. 01.5866. 05 . 1min3kmin2kop，b）过流保护（应躲过任何一段的最大负荷电流，通过核算空压机与两台变压器自启为最大负荷）AIL35316 .353028711573607max,AKIKKIL47079 .0353112 .1rmax,conrelop时限为0.5s母线分段保护定值计算灵敏系数3 . 15 . 2470713589866. 0866. 0opmin3ko
28、pmin2ksenIIIIK，进线保护配置进线保护定值计算一、保护配置3-66kV线路的继电保护配置被保护线路保护装置名称无时限或带时限电流电压速断无时限电流速断保护带时限速断保护过电流保护单相接地保护 过负荷保护单侧电源放射式单回路35-66kV线路装设自重要配电站引出的线路装设当无时限电流速断不能满足选择性动作时装设装设根据需要装设装设整定计算进线保护定值计算二、整定计算a）带时限电流速断保护保护的动作电流（应躲过相邻元件末端短路时的最大短路电流或与相邻元件的电流速断保护的动作电流相配合，按两个条件中较大者整定）nTAmaxk3conrelop，IKKInTA3opconrelop，IKK
29、I灵敏度系数（按最小运行方式下线路始端两相短路电流效验）5 .1opmin2ksenIIK，保护的动作时限，应较相邻元件的电流速断保护大一个时限阶段，一般大0.3s-0.5s进线保护定值计算b）过电流保护保护的动作电流（应躲过线路的过负荷电流）nTArolconrelopKIKKI灵敏度系数（按最小运行方式下线路末端两相短路电流效验）3 .1opmin2ksenIIK，保护的动作时限，应较相邻元件的过电流保护大一个时限阶段，一般大0.3-0.5s示例进线保护定值计算三、示例a）带时限速断（按最小灵敏系数1.5整定）AIII78455 . 113589866. 01.5866. 05 . 1mi
30、n3kmin2kop，时限0.2sb）过流保护（考虑天压机、空压机、氨压机、4台变压器自启动）正常运行时最大负荷（按一台中压、一台贫液、一台半贫液、三台合成气、三台循环水、天压机、氨压机、空压机启机、4台变压器额定运行核算）进线保护定值计算fhI=19.6+22.1+69.8+189*3+47.8*3+123+216+5*360+2*115+2*28=3246.5备自投动作后最大负荷（按一台中压、一台贫液、一台半贫液、二台合成气、一台循环水、天压机、氨压机、空压机自启、两台变压器自启核算）fhI=19.6+22.1+69.8+189*2+47.8+216+123+7*360+8*115+8*28=4540.3进线保护定值计算取最大负荷4540A60539 .0454012 .1rfhconrelopKIKKI灵敏系数3 .194.1605313589866.0opmin2ksenIIK，时限0.5s
