電力系統(tǒng)繼電保護原理

1、電力系統(tǒng)繼電保護原理電力系統(tǒng)繼電保護原理 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中性點直接接地電網(wǎng)中接地短路的零中性點直接接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護序電流及方向保護v接地故障時，各零序分量的特點接地故障時，各零序分量的特點故障點的零序電壓最高故障點的零序電壓最高, ,系統(tǒng)中距離故障點越遠系統(tǒng)中距離故障點越遠處的零序電壓越低；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接地變壓器的零序阻抗抗和中性點接地變壓器的零序阻抗, ,而與電源的而與電源的數(shù)目和位置無關(guān)數(shù)目和位置無關(guān)對于發(fā)生故障的線路對于

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, ,而在被保護線路的零序阻抗及故障點而在被保護線路的零序阻抗及故障點的位置無關(guān)的位置無關(guān)系統(tǒng)的正序阻抗和負(fù)序阻抗要隨著運行方式而系統(tǒng)的正序阻抗和負(fù)序阻抗要隨著運行方式而變化變化 ，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零序電壓過濾器零序電壓過濾器0mnU正常運行和相間短路實際輸出：正常運行和相間短路實際輸出：unbmnUU誤差以及三相系統(tǒng)誤差以及三相系統(tǒng)對地不完全平衡對地不完全

3、平衡對正序、負(fù)序分量電壓：對正序、負(fù)序分量電壓：03mnUU對零序分量電壓：對零序分量電壓：mnabcUUUUv零序電流過濾器零序電流過濾器0rI 正常運行和相間短路實際輸出：正常運行和相間短路實際輸出：ABCTA1()0runbIIIIIn對正序、負(fù)序分量電流：對正序、負(fù)序分量電流：03rII 對零序分量電流：對零序分量電流：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可能出現(xiàn)的時可能出現(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) )保護保護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所出現(xiàn)的時所出現(xiàn)的最大零序電流最大零序電流0.3unbI0.0.3(1.11.2)3setrelunbunbIKII注注：如果保護裝置動作時間大于如果保護裝置動作時間大于斷路器三相觸頭斷路器三相觸頭不同期合閘的時間，則無需考慮第二個條件。不同期合閘的時間，則無需考慮第二個條件。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物中置式真空斷路器手車柜實物圖片圖片 （多臺組合）（多臺組合）v零序電流限時速斷零序電流限時速斷( (零序零序IIII段段) )保護保護起動電流：起動電流：與下一段線路的零序

5、與下一段線路的零序I I段保護相配合段保護相配合當(dāng)該保護與下一段線路之間當(dāng)該保護與下一段線路之間無無中性點接地的中性點接地的變壓器時變壓器時.(1.11.2)setrelset nextset nextIK II當(dāng)該保護與下一段線路之間當(dāng)該保護與下一段線路之間有有中性點接地的中性點接地的變壓器時變壓器時.0.0.(1.11.2)relset nextsetset nextbbKIIIKK0.00.kBCbkABIKI動作時限：動作時限：000.50.5(s)nexttt靈敏度校驗：靈敏度校驗：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躲開在下一條線路出口處相間短路時所出現(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一般情況下是作為后備保護使用的使用的, ,但但在中性點直接接地電網(wǎng)中的終端線路上在中性點直接接地電網(wǎng)中的終端線路上, ,它也它也可以作為主保護使用?？梢宰鳛橹鞅Ｗo使用。 .maxunbI.max.max(1.11.2)setrelunbunbIKIIv定時限零序過電流定時限零序過電流( (零序零序IIIIII段段) )保護保護起動電流起動電流必須按逐級配合的原則來考慮必須按逐級配合的原則來考慮 ，本保護零，本保護零序序IIIIII段的保護范圍段的保護范圍,

7、 ,不能超出相鄰線路上不能超出相鄰線路上零序零序IIIIII段的保護范圍。段的保護范圍。.00(1.11.2)relsetset nextset nextbbKIIIKK(3).max.max0.5unbapcrkIK K I本線路末端三相短路時本線路末端三相短路時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）動作時限：動作時限：按階梯原則來選擇按階梯原則來選擇可見：可見：零序過電流保護與相間短路的過電流相零序過電流保護與相間短路的過電流相比，具有較小的動作時限。比，具有較小的動作時限。靈敏度校驗靈敏度校驗0.min32sensetIKI作本

8、線路的近后備保護作本線路的近后備保護作下一線路的遠后備保護作下一線路的遠后備保護0.min1.53sensetKII本線路末端發(fā)生接地故本線路末端發(fā)生接地故障時的最小零序電流障時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)生接地故障時地故障時流過保護流過保護的的最小零序電流最小零序電流v方向性零序電流保護方向性零序電流保護問題的提出問題的提出k1k1點短路點短路0302ttk2k2點短路點短路選擇性選擇性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動作線時動作v對零序電流保護的評價對零序電流保護的評價優(yōu)點優(yōu)點零序電流保護（零

9、序電流保護（一般為一般為2-3A）比相間短路）比相間短路的電流保護的電流保護(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受系統(tǒng)運行方式變化的影響零序電流保護受系統(tǒng)運行方式變化的影響要相對較小要相對較小當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運行狀態(tài)時，例當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生某些不正常運行狀態(tài)時，例如系統(tǒng)振蕩，短時過負(fù)荷等，不會誤動如系統(tǒng)振蕩，短時過負(fù)荷等，不會誤動動作時限比相間短路的保護相對要小動作時限比相間短路的保護相對要小零序方向元件無死區(qū)零序方向元件無死區(qū)缺點缺點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。 試對線路試對線路AB的保護進行零序保護三段整定計算的保護進行零序保護三段整定計算（動作電流、靈敏度校驗以及動作時限）。（動作電流、靈敏度校驗以及動作時限）。解：、計算短路電流、計算短路電流（）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）短路電流的計算）短路電流的計算）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：單相接地短路單相接地短路的復(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：、各段零序保護的整定計算、各段零序保護的整定計算（）零序（）零序段保護段保護 ）動作電流）動作電流(1)(1,1).10.0.max, 1.25 32104010(A)setrelBBIKII2）單相接地保護區(qū)長度）單相接地保護區(qū)長度1.2.0.3 1150003 1150003()3(0.45)(0.45)(8 1.4 )4010LLLXXXLLL14.4(km)50%10(km)ABLL3）兩相接地保護區(qū)長度）兩相接地保護區(qū)長度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）零序段保護段保護 ）動作電流）動作電流.1.21.15 (1.25 1160)1670(A)setrelsetIKI2）靈敏度校驗）靈敏度校驗(1)(1,1)0.0.1min3,323401.41.31670BBsensetIIKI0.10.5(s)t3）動作時限）動作時限（3）零序）零序段保護段保護 ）動作電流）動作電流(3).1.max. .max(0.5)