電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院2-32-3中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護(hù)序電流及方向保護(hù)v接地故障時(shí)，各零序分量的特點(diǎn)接地故障時(shí)，各零序分量的特點(diǎn)故障點(diǎn)的零序電壓最高故障點(diǎn)的零序電壓最高, ,系統(tǒng)中距離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)系統(tǒng)中距離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)處的零序電壓越低；處的零序電壓越低；零序電流的分布零序電流的分布, ,主要決定于送電線路的零序阻主要決定于送電線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗, ,而與電源的而與電源的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)數(shù)目和位置無(wú)關(guān)對(duì)于發(fā)生故障的線路對(duì)于

2、發(fā)生故障的線路, ,兩端零序功率的方向與正兩端零序功率的方向與正序功率的方向相反序功率的方向相反零序電流與零序電壓之間的相位差也將由的阻零序電流與零序電壓之間的相位差也將由的阻抗角決定抗角決定, ,而在被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)而在被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)的位置無(wú)關(guān)系統(tǒng)的正序阻抗和負(fù)序阻抗要隨著運(yùn)行方式而系統(tǒng)的正序阻抗和負(fù)序阻抗要隨著運(yùn)行方式而變化變化 ，因而間接的影響零序分量的大小。，因而間接的影響零序分量的大小。v零序電壓過(guò)濾器零序電壓過(guò)濾器0mnU正常運(yùn)行和相間短路實(shí)際輸出：正常運(yùn)行和相間短路實(shí)際輸出：unbmnUU誤差以及三相系統(tǒng)誤差以及三相系統(tǒng)對(duì)地不完全平衡對(duì)地不完全

3、平衡對(duì)正序、負(fù)序分量電壓：對(duì)正序、負(fù)序分量電壓：03mnUU對(duì)零序分量電壓：對(duì)零序分量電壓：mnabcUUUUv零序電流過(guò)濾器零序電流過(guò)濾器0rI 正常運(yùn)行和相間短路實(shí)際輸出：正常運(yùn)行和相間短路實(shí)際輸出：ABCTA1()0runbIIIIIn對(duì)正序、負(fù)序分量電流：對(duì)正序、負(fù)序分量電流：03rII 對(duì)零序分量電流：對(duì)零序分量電流：rabcIIII 躲開躲開下一條線路出口處單相下一條線路出口處單相或或兩相接地短路兩相接地短路時(shí)可能出現(xiàn)的時(shí)可能出現(xiàn)的最大最大零序電流零序電流 v零序電流速斷零序電流速斷( (零序零序I I段段) )保護(hù)保護(hù)0.max3I0.max0.max3(1.2 1.3)3set

4、relIKII躲開躲開斷路器斷路器三相觸頭不同期合閘三相觸頭不同期合閘時(shí)所出現(xiàn)的時(shí)所出現(xiàn)的最大零序電流最大零序電流0.3unbI0.0.3(1.11.2)3setrelunbunbIKII注注：如果保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間大于如果保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間大于斷路器三相觸頭斷路器三相觸頭不同期合閘的時(shí)間，則無(wú)需考慮第二個(gè)條件。不同期合閘的時(shí)間，則無(wú)需考慮第二個(gè)條件。取兩者中較大者為整定值取兩者中較大者為整定值10kV中置式真空斷路器手車柜實(shí)物中置式真空斷路器手車柜實(shí)物圖片圖片 （多臺(tái)組合）（多臺(tái)組合）v零序電流限時(shí)速斷零序電流限時(shí)速斷( (零序零序IIII段段) )保護(hù)保護(hù)起動(dòng)電流：起動(dòng)電流：與下一段線路的零序

5、與下一段線路的零序I I段保護(hù)相配合段保護(hù)相配合當(dāng)該保護(hù)與下一段線路之間當(dāng)該保護(hù)與下一段線路之間無(wú)無(wú)中性點(diǎn)接地的中性點(diǎn)接地的變壓器時(shí)變壓器時(shí).(1.11.2)setrelset nextset nextIK II當(dāng)該保護(hù)與下一段線路之間當(dāng)該保護(hù)與下一段線路之間有有中性點(diǎn)接地的中性點(diǎn)接地的變壓器時(shí)變壓器時(shí).0.0.(1.11.2)relset nextsetset nextbbKIIIKK0.00.kBCbkABIKI動(dòng)作時(shí)限：動(dòng)作時(shí)限：000.50.5(s)nexttt靈敏度校驗(yàn)：靈敏度校驗(yàn)：0.min1.3531.sensetKII本線路末端本線路末端接地短路接地短路最小最小零序電流零序電流

6、躲開在下一條線路出口處相間短路時(shí)躲開在下一條線路出口處相間短路時(shí)所出現(xiàn)的最大不平衡電流所出現(xiàn)的最大不平衡電流 。在在一般情況下是作為后備保護(hù)一般情況下是作為后備保護(hù)使用的使用的, ,但但在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的終端線路上在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的終端線路上, ,它也它也可以作為主保護(hù)使用?？梢宰鳛橹鞅Ｗo(hù)使用。 .maxunbI.max.max(1.11.2)setrelunbunbIKIIv定時(shí)限零序過(guò)電流定時(shí)限零序過(guò)電流( (零序零序IIIIII段段) )保護(hù)保護(hù)起動(dòng)電流起動(dòng)電流必須按逐級(jí)配合的原則來(lái)考慮必須按逐級(jí)配合的原則來(lái)考慮 ，本保護(hù)零，本保護(hù)零序序IIIIII段的保護(hù)范圍段的保護(hù)范圍,

7、 ,不能超出相鄰線路上不能超出相鄰線路上零序零序IIIIII段的保護(hù)范圍。段的保護(hù)范圍。.00(1.11.2)relsetset nextset nextbbKIIIKK(3).max.max0.5unbapcrkIK K I本線路末端三相短路時(shí)本線路末端三相短路時(shí)最大短路電流最大短路電流電流互感器誤（電流互感器誤（0.1）非周期分量系數(shù)（非周期分量系數(shù)（12）動(dòng)作時(shí)限：動(dòng)作時(shí)限：按階梯原則來(lái)選擇按階梯原則來(lái)選擇可見：可見：零序過(guò)電流保護(hù)與相間短路的過(guò)電流相零序過(guò)電流保護(hù)與相間短路的過(guò)電流相比，具有較小的動(dòng)作時(shí)限。比，具有較小的動(dòng)作時(shí)限。靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)0.min32sensetIKI作本

8、線路的近后備保護(hù)作本線路的近后備保護(hù)作下一線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)作下一線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)0.min1.53sensetKII本線路末端發(fā)生接地故本線路末端發(fā)生接地故障時(shí)的最小零序電流障時(shí)的最小零序電流下一線路末端發(fā)生接下一線路末端發(fā)生接地故障時(shí)地故障時(shí)流過(guò)保護(hù)流過(guò)保護(hù)的的最小零序電流最小零序電流v方向性零序電流保護(hù)方向性零序電流保護(hù)問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出k1k1點(diǎn)短路點(diǎn)短路0302ttk2k2點(diǎn)短路點(diǎn)短路選擇性選擇性0302tt矛盾，需要加矛盾，需要加功率方向元件功率方向元件當(dāng)零序功率方當(dāng)零序功率方向由線路到母向由線路到母線時(shí)動(dòng)作線時(shí)動(dòng)作v對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)零序電流保護(hù)（零

9、序電流保護(hù)（一般為一般為2-3A）比相間短路）比相間短路的電流保護(hù)的電流保護(hù)(一般為一般為5-7A)有較高的靈敏度有較高的靈敏度零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響要相對(duì)較小要相對(duì)較小當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，例當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，例如系統(tǒng)振蕩，短時(shí)過(guò)負(fù)荷等，不會(huì)誤動(dòng)如系統(tǒng)振蕩，短時(shí)過(guò)負(fù)荷等，不會(huì)誤動(dòng)動(dòng)作時(shí)限比相間短路的保護(hù)相對(duì)要小動(dòng)作時(shí)限比相間短路的保護(hù)相對(duì)要小零序方向元件無(wú)死區(qū)零序方向元件無(wú)死區(qū)缺點(diǎn)缺點(diǎn)不能反映相間短路不能反映相間短路例：如圖所示網(wǎng)絡(luò)中，已知：如圖所示網(wǎng)絡(luò)中，已知：（1 1）電源等值電抗）電源等值電抗X1s= X2s

10、=5， X0=8 ；（2）線路）線路AB、BC的電抗的電抗x1=0.4 /km, x0=1.4 /km; (3)變壓器變壓器T1額定參額定參31.5MVA,110/6.6kV,Uk=10.5%,其他參數(shù)如圖所示。其他參數(shù)如圖所示。 試對(duì)線路試對(duì)線路AB的保護(hù)進(jìn)行零序保護(hù)三段整定計(jì)算的保護(hù)進(jìn)行零序保護(hù)三段整定計(jì)算（動(dòng)作電流、靈敏度校驗(yàn)以及動(dòng)作時(shí)限）。（動(dòng)作電流、靈敏度校驗(yàn)以及動(dòng)作時(shí)限）。解：、計(jì)算短路電流、計(jì)算短路電流（）線路各參數(shù)（）線路各參數(shù) 線路線路AB:1.AB2.AB10.4 208()ABXXx L0.AB01.4 2028()ABXx L1.BC2.BC10.4 5020( )BC

11、XXx L0.BC01.4 5070()BCXx L21.T12.T22NN11010.540.33( )%10010031.5kUXXUS 線路線路BC:變壓器變壓器T1:（2）短路電流的計(jì)算）短路電流的計(jì)算）B母線的短路電流母線的短路電流121.AB18513( )sXXXX00.AB028836( )XXX(1)N0.1201133(153 1300036)1070(A)BUIXXX(1)0.33 10703210(A)BI B母線的單相接地零序電流：母線的單相接地零序電流：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪穯蜗嘟拥囟搪返膹?fù)合序網(wǎng)的復(fù)合序網(wǎng)B母線的兩相接地短路零序電流：母線的兩相接地短路零序電流：兩相接地短路

12、兩相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)的復(fù)合序網(wǎng)(1,1)20.202012011500013 780(A)13 3613361313363BXEIXXXXXXX(1,1)0.33 7802340(A)BI B母線的最大三相短路電流為：母線的最大三相短路電流為：(3). .max11150001150005110(A)33 13k BIX）母線的短路電流）母線的短路電流1211.AB1.BC582033( )sXXXXX 000.AB0.BC82870106( )XXXX母線的兩相接地短路零序電流：母線的兩相接地短路零序電流：(1,1)20.C20201203311500033 106 3813(A)33 1

13、0633 106333633 10XEIXXXXXXX (1)N0.C12031135000331160(A)3(3333 106)UIXXX 母線的單相接地短路零序電流：母線的單相接地短路零序電流：、各段零序保護(hù)的整定計(jì)算、各段零序保護(hù)的整定計(jì)算（）零序（）零序段保護(hù)段保護(hù) ）動(dòng)作電流）動(dòng)作電流(1)(1,1).10.0.max, 1.25 32104010(A)setrelBBIKII2）單相接地保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度）單相接地保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度1.2.0.3 1150003 1150003()3(0.45)(0.45)(8 1.4 )4010LLLXXXLLL14.4(km)50%10(km)ABLL3）兩相接地保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度）兩相接地保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度2.2.0.2.0.1 .2.0.3 11500040103()LLLLLLLLXXXXXXXX9(km)20%4(km)ABLL滿足要求。滿足要求。（2）零序）零序段保護(hù)段保護(hù) ）動(dòng)作電流）動(dòng)作電流.1.21.15 (1.25 1160)1670(A)setrelsetIKI2）靈敏度校驗(yàn)）靈敏度校驗(yàn)(1)(1,1)0.0.1min3,323401.41.31670BBsensetIIKI0.10.5(s)t3）動(dòng)作時(shí)限）動(dòng)作時(shí)限（3）零序）零序段保護(hù)段保護(hù) ）動(dòng)作電流）動(dòng)作電流(3).1.max. .max(0.5)