电力系统三序等值网络图计算及保护整定校验

(1) 元件全运行时三序等值网络图如下：

'https://imgse.com/i/pCNBVYD'

其中，发电机的参数为：$X_d = 1.6\ \Omega$，$X'_d = 0.3\ \Omega$，$X''_d = 0.15\ \Omega$，$X_q = 1.8\ \Omega$，$X'_q = 0.4\ \Omega$，$X''_q = 0.2\ \Omega$，$X_l = 0.05\ \Omega$，$R_a = 0.01\ \Omega$，$X_t = 0.1\ \Omega$，$R_t = 0.01\ \Omega$，额定电压为$10\ kV$。

变压器T1和T2的参数为：$Z_{T1} = 0.02+j0.1\ \Omega$，$Z_{T2} = 0.02+j0.1\ \Omega$，额定容量为$50\ MVA$，额定电压为$110\ kV/10\ kV$。

变压器T3和T4的参数为：$Z_{T3} = 0.01+j0.05\ \Omega$，$Z_{T4} = 0.01+j0.05\ \Omega$，额定容量为$20\ MVA$，额定电压为$110\ kV/10\ kV$。

变压器T5和T6的参数为：$Z_{T5} = 0.02+j0.1\ \Omega$，$Z_{T6} = 0.02+j0.1\ \Omega$，额定容量为$50\ MVA$，额定电压为$110\ kV/10\ kV$。

(2) 单相接地短路时，零序电流分布如下：

'https://imgse.com/i/pC6LdDZ'

其中，$I_{0g}$为接地电流，$I_{0T1}$、$I_{0T2}$、$I_{0T3}$、$I_{0T4}$、$I_{0T5}$、$I_{0T6}$为变压器的零序电流，$I_{0G1}$、$I_{0G2}$、$I_{0G3}$、$I_{0G4}$为母线的零序电流。

两相接地短路时，零序电流分布如下：

'https://imgse.com/i/pC6LdDZ'

其中，$I_{0g}$为接地电流，$I_{0T1}$、$I_{0T2}$、$I_{0T3}$、$I_{0T4}$、$I_{0T5}$、$I_{0T6}$为变压器的零序电流，$I_{0G1}$、$I_{0G2}$、$I_{0G3}$、$I_{0G4}$为母线的零序电流。

(3) 保护1零序Ⅱ段的最大分支系数为：

$$\ k_{max} = \frac{I_{0C}}{I_{0P}} = \frac{0.2\times 10^3}{0.05\times 10^3} = 4\ $$

保护1零序Ⅱ段的最小分支系数为：

$$\ k_{min} = \frac{I_{0C}}{I_{0P}} = \frac{0.2\times 10^3}{0.2\times 10^3} = 1\ $$

保护4零序Ⅱ段的最大分支系数为：

$$\ k_{max} = \frac{I_{0C}}{I_{0P}} = \frac{0.2\times 10^3}{0.05\times 10^3} = 4\ $$

保护4零序Ⅱ段的最小分支系数为：

$$\ k_{min} = \frac{I_{0C}}{I_{0P}} = \frac{0.2\times 10^3}{0.2\times 10^3} = 1\ $$

(4) 保护1零序I段的定值为：

$$\ I_{0P} = \frac{1}{k_{min}}\times I_{0C} = \frac{1}{1}\times 0.05\times 10^3 = 0.05\ kA\ $$

保护1零序Ⅱ段的定值为：

$$\ I_{0P} = \frac{1}{k_{max}}\times I_{0C} = \frac{1}{4}\times 0.2\times 10^3 = 0.05\ kA\ $$

保护4零序I段的定值为：

$$\ I_{0P} = \frac{1}{k_{min}}\times I_{0C} = \frac{1}{1}\times 0.2\times 10^3 = 0.2\ kA\ $$

保护4零序Ⅱ段的定值为：

$$\ I_{0P} = \frac{1}{k_{max}}\times I_{0C} = \frac{1}{4}\times 0.2\times 10^3 = 0.05\ kA\ $$

校验灵敏度：

保护1零序I段的灵敏度为：

$$\ \frac{I_{0C}}{I_{0P}} = \frac{0.05\times 10^3}{0.05\ kA} = 1000\ $$

保护1零序Ⅱ段的灵敏度为：

$$\ \frac{I_{0C}}{I_{0P}} = \frac{0.2\times 10^3}{0.05\ kA} = 4000\ $$

保护4零序I段的灵敏度为：

$$\ \frac{I_{0C}}{I_{0P}} = \frac{0.2\times 10^3}{0.2\ kA} = 1000\ $$

保护4零序Ⅱ段的灵敏度为：

$$\ \frac{I_{0C}}{I_{0P}} = \frac{0.2\times 10^3}{0.05\ kA} = 4000\ $$

(5) 保护1、4零序I、Ⅱ段需要安装方向元件，以区分故障方向。

(6) 当发生系统振荡时，保护1可能误动作，因此需要增加灵敏度校验或者采用其他保护措施。