輸電線路的電流電壓保護(hù)

1、1第三章第三章 輸電線路的電流電壓保護(hù)輸電線路的電流電壓保護(hù)3-1 單側(cè)電源線路相間短路的電流電壓保護(hù) 輸電線路一般設(shè)置三段式電流保護(hù)，即：瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（段）、限時(shí)電流速斷保護(hù)（段）、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（段）。一、瞬時(shí)電流速斷保護(hù) |I|（一）工作原理： 1、 2、動(dòng)作特性分析：P56圖3-1注意講清楚最大運(yùn)行方式、最小運(yùn)行方式 3、動(dòng)作電流的整定：IdzId.max（被保護(hù)線路外部短路時(shí)最大短路電流），保證動(dòng)作的選擇性。 http:/ Idz 保護(hù)的動(dòng)作電流：繼電器的動(dòng)作電流（可舉例說(shuō)明）例題3-1P67 4、保護(hù)范圍,P143圖9-8: 最大保護(hù)范圍Lmax50%L 最小保護(hù)范圍Lmin

2、15%L無(wú)意義5、優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)作迅速，簡(jiǎn)單可靠 缺點(diǎn)：不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，單獨(dú)使用不能作為主保護(hù)。 6、原理接線：P58圖3-3 根據(jù)歸總式原理圖畫出展開(kāi)圖：先介紹歸總式原理圖、展開(kāi)圖的特點(diǎn)。 KM的作用：1）增大接點(diǎn)容量 2）增大裝置動(dòng)作時(shí)間（0.060.08s） 3 3）防止管型避雷器放電（0.040.06s）誤動(dòng)作 QF輔助接點(diǎn)的作用：保護(hù)KM的接點(diǎn)。 二、限時(shí)電流速斷保護(hù)（一） 工作原理 1、特點(diǎn)：既能保護(hù)線路全長(zhǎng)，又能快速切除故障，兼作瞬時(shí)電流速斷的后備。 2、保護(hù)范圍：本線路全長(zhǎng)及相鄰線路一部分（不超過(guò)相鄰線路瞬時(shí)電流速斷保護(hù)范圍）（二）動(dòng)作電流及動(dòng)作時(shí)限的整定：1、動(dòng)作電流： 1）：2

3、）不應(yīng)超出相鄰變壓器速斷保護(hù)區(qū)以外：取兩者中較大者。42、動(dòng)作時(shí)限：0.5s 3、靈敏系數(shù)（比瞬時(shí)電流速斷保護(hù)高，可保護(hù)線路全長(zhǎng)，但速動(dòng)性差）（三）原理接線：P61圖3-5根據(jù)歸總式原理圖畫出展開(kāi)圖 瞬時(shí)電流速斷與限時(shí)電流速斷的配合 分析各區(qū)段保護(hù)動(dòng)作情況：AM、MB、BQ、QN結(jié)論：兩者配合，可在0.5s的短時(shí)間內(nèi)切除全線路范圍內(nèi)任何點(diǎn)短路故障可作為線路的主保護(hù)例題3-1P67 三、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（一）工作原理正常時(shí)不應(yīng)該動(dòng)作，短路時(shí)起動(dòng)并以時(shí)間來(lái)保證動(dòng)作的選擇性。5（二）整定原則 1、動(dòng)作電流的整定：（1）按躲過(guò)被保護(hù)線路的最大負(fù)荷電流整定 （2）相鄰線路短路故障切除后保護(hù)能可靠返回 可

4、靠系數(shù)，取1.15-1.25 電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)系數(shù)，取1.5-3 返回系數(shù)，取0.85要特別注意的確定?？膳e例說(shuō)明。 2、動(dòng)作時(shí)限的整定：按階梯原則整定保證動(dòng)作的選擇性，具有定時(shí)限特性，動(dòng)作時(shí)限與流過(guò)電流大小無(wú)關(guān)。 3、靈敏度：IOP小Ksen高 近后備Ksen1.3-1.5 遠(yuǎn)后備Ksen1.26（三）保護(hù)范圍：作為本線路的后備保護(hù)（近后備），也可作為相鄰線路的后備保護(hù)（遠(yuǎn)后備）（四）原理接線： 采用電磁型繼電器構(gòu)成的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)組成：LJ、SJ、XJ、（ZJ） 特點(diǎn)：短路點(diǎn)離電源越近的線路Idt，但同一條線路動(dòng)作時(shí)限相同采用感應(yīng)型電流繼電器構(gòu)成的反時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 。 特點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單，但時(shí)限

5、配合較困難 被保護(hù)線路不同地點(diǎn)短路，動(dòng)作時(shí)限不同 可加快切除線路首端短路故障7 組成：感應(yīng)型電流繼電器 組合式帶有動(dòng)作時(shí)限（Idt）替代SJ，接點(diǎn)容量大替代ZJ，動(dòng)作指示掉牌替代XJ 運(yùn)用：多用在電壓較低的配電網(wǎng)線路上和在電動(dòng)機(jī)上（末級(jí)線路）四、電流保護(hù)接線方式（LJ線圈與LH二次線圈之間的連接方式） 1、三相三繼電器接線（完全星形接線）P65圖2-15（1）特點(diǎn)：三只LJ接入各自相應(yīng)相別LH的二次側(cè)，兩星形中點(diǎn)連接 可反映各種類型短路（2）接線系數(shù)Kjx：繼電器線圈電流Ij與LH二次電流I2的比值 Kjx=Ij/I2 完全星形接線：Kjx=1 8（3）適用：大接地電流系統(tǒng)相間短路保護(hù)（4）缺

6、點(diǎn)：費(fèi)用高且小接地電流系統(tǒng)不適用例：兩條線路在不同相別發(fā)生接地且其保護(hù)動(dòng)作時(shí)限相同兩條線路會(huì)同時(shí)斷開(kāi)，而小接地電流系統(tǒng)允許短時(shí)單相接地運(yùn)行 2、兩相兩繼電器接線（不完全星形接線）P65圖2-16 （1）特點(diǎn)：兩只LJ和兩只LH均接成不完全星形，兩中點(diǎn)之間有中線連接 可反映各種相間短路及B相除外的單相接地故障。（2）Kjx=1（3）適用：小接地電流系統(tǒng)作為相間短路保護(hù)（4）各處保護(hù)裝置的LH必須裝設(shè)在同名相上 9兩點(diǎn)接地時(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作情況：（設(shè)兩套保護(hù)動(dòng)作時(shí)限相同） a、雙回線路保護(hù)裝置LH裝設(shè)在同名相A、C上 XL-1故障相別 A A B B C C XL-2故障相別 B C A C A B

7、XL-1切除情況 + + - - + + XL-2切除情況 - + + + + - 停電線路數(shù)目 1 2 1 1 2 1其中：“+”為切除；“-”為不切除 結(jié)論：2/3機(jī)會(huì)切除一個(gè)故障點(diǎn)；1/3機(jī)會(huì)切除兩個(gè)故障點(diǎn)10b、雙回線路保護(hù)裝置的LH，一條裝于A、C相，另一條裝于A、B相 XL-1故障相別 A A B B C C XL-2故障相別 B C A C A B XL-1切除情況 + + - - + + XL-2切除情況 + - + - + + 停電線路數(shù)目 2 1 1 0 2 2 結(jié)論：1/2機(jī)會(huì)切除兩個(gè)故障點(diǎn)； 1/3機(jī)會(huì)切除一個(gè)故障點(diǎn)； 1/6機(jī)會(huì)兩套保護(hù)均不動(dòng)作11（5）缺點(diǎn)： 用于Y

8、/變壓器保護(hù)時(shí)，靈敏系數(shù)可能比完全星形接線小一半；輻射形電網(wǎng)兩段線路的兩點(diǎn)接地，可能造成非選擇性動(dòng)作，P149，圖9-16（c） 3、兩相三繼電器接線（不完全星形接線） （1）特點(diǎn)：回路比不完全星形接線多接一只繼電器 （2）Kjx=1（對(duì)于Y/-11變壓器保護(hù)，靈敏系數(shù)與完全星形接線相同）（3）適用：小接地電流系統(tǒng)作為相間短路保護(hù)124、兩相單繼電器接線（兩相電流差接線）P66圖2-17（1）特點(diǎn)：一只繼電器， 兩只LH反極性連接（2）缺點(diǎn)： a、短路形式不同，保護(hù)靈敏系數(shù)不同 三相短路：Kjx= IJ=Ia 兩相短路：A、C Kjx=2 （A、C相裝LH） A、B Kjx=1 或 b、在Y/

9、-11變壓器后發(fā)生兩相短路時(shí)，保護(hù)可能拒動(dòng) 例：Y/-11變壓器，a、b短路 （3）適用：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)小容量電動(dòng)機(jī)保護(hù)作為相間短路保護(hù) 135、零序分量保護(hù)接線 （1）特點(diǎn)：三只LH二次側(cè)同極性相連，繼電器接于兩連接點(diǎn)之間 （2）適用：110KV以上大接地電流系統(tǒng)作為單相短路保護(hù) 課堂練習(xí)：采用兩相兩繼電器接線畫出電流速斷保護(hù)原理接線圖 五、三段式電流保護(hù)接線圖 （P66圖3-12） 1、對(duì)照?qǐng)D3-12分析三段式電流保護(hù)的構(gòu)成、原理、動(dòng)作過(guò)程。 2、三段式電流保護(hù)整定計(jì)算實(shí)例 P67例3-1。14七、電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)（一）母線殘余電壓（母線殘壓） 發(fā)生短路故障時(shí)，系統(tǒng)電壓急劇下降，此時(shí)

10、的母線電壓稱為殘余電壓 UCy=IKZdl（與短路點(diǎn)位置及系統(tǒng)運(yùn)行方式有關(guān)） 短路點(diǎn)越遠(yuǎn)，UCY；反之，UCY 最大運(yùn)行方式，UCY（曲線1）； 最小運(yùn)行方式，UCY（曲線2） 特點(diǎn)：發(fā)生短路時(shí)，利用系統(tǒng)電壓劇烈下降的特征瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù) 構(gòu)成：低電壓繼電器保護(hù)范圍：最大運(yùn)行方式lmin 最小運(yùn)行方式lmax與電流速斷保護(hù)相反15（二）電流閉鎖電壓速斷保護(hù) 1、特點(diǎn)：電流速斷和電壓速斷互相閉鎖的一種保護(hù) 2、原理接線：參考中專教材P57圖2-26 （1）原理： 電壓回路斷線1KM發(fā)信號(hào) 短路故障2KM起動(dòng)：QF跳閘，KS發(fā)信號(hào) （2）由原理圖如何轉(zhuǎn)換成展開(kāi)圖 展 開(kāi) 圖 組 成 ： 交 流 電

11、流 、 交 流 電 壓 、 直流、信號(hào)、文字說(shuō)明 163、整定原則： 經(jīng)常運(yùn)行方式下，電流速斷和電壓速斷有相同保護(hù)范圍保證有最大的保護(hù)范圍 被保護(hù)線路外部短路，不動(dòng)作保證動(dòng)作的選擇性 IOP，UOP（1）經(jīng)常運(yùn)行方式的最大保護(hù)區(qū)為：（2） （3） 4、校驗(yàn) 要求17復(fù)習(xí)提問(wèn)：1、電壓速斷與電流速斷保護(hù)的區(qū)別。2、電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的工作原理。3、過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)限、保護(hù)范圍、靈敏度特點(diǎn)4、定時(shí)限過(guò)電流、反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)特點(diǎn)、區(qū)別。18 3-2 輸電線路的方向電流保護(hù)一、電流保護(hù)方向問(wèn)題的提出1、問(wèn)題雙電源輻射網(wǎng)（或單電源環(huán)網(wǎng)）例：P70圖3-14 （1）瞬時(shí)電流速斷保護(hù)無(wú)選擇性動(dòng)

12、作 （2）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限無(wú)法整定2、原因：保護(hù)誤動(dòng)時(shí)的短路功率方向是由線路流向母線。3、解決方法：電流元件KA起動(dòng)； 采用方向電流保護(hù)：功率方向元件KP判別（正方向：母線線路），反應(yīng)短路時(shí)大小和方向的保護(hù)（其中方向?yàn)殡娏骱碗妷褐g的夾角） 19二、工作原理（方向過(guò)電流保護(hù)） 1、動(dòng)作參數(shù)的整定 根據(jù)動(dòng)作方向?qū)⒈Ｗo(hù)分成兩組。例：在圖3-15（P71）將1、3、5分成一組；2、4、6分成一組再分別按單側(cè)電源線路過(guò)電流保護(hù)同樣的原則整定參數(shù)，保證動(dòng)作的選擇性。 2、特點(diǎn)： 在原有保護(hù)上增設(shè)一個(gè)功率方向判別元件反向故障時(shí)，閉鎖保護(hù)。20 3、原理接線：P72圖3-16 組成：KA、KP、KT

13、、KS等元件。 原理：短路（正向）：KA、KP均動(dòng)作保護(hù)動(dòng)作 短路（反向）：KA動(dòng)作，KP不動(dòng)閉鎖保護(hù)裝置 4、方向元件的裝設(shè)。對(duì)于同一母線兩側(cè)的保護(hù)：動(dòng)作時(shí)限長(zhǎng)者可不裝方向元件，動(dòng)作時(shí)限短和相等者必須裝方向元件。 上例：保護(hù)3可不裝方向元件。 5、方法：流入KP的U和相位不同。 21三、功率方向繼電器KP的原理（一）作用：判斷正反方向故障。（二）要求：1、判斷方向（和之間的相位）。2、靈敏度高（動(dòng)作功率?。?、動(dòng)作時(shí)間短（三）接線： （四）原理： 正方向（1）：動(dòng)作 反方向（2）：不動(dòng)作四、電磁型功率方向繼電器。 1、類型： LG11：用于相間短路保護(hù)。 LG12：用于接地保護(hù)。22 2、

14、結(jié)構(gòu)： 輸入：（5、6端子） （5、7為同極性端） （7、8端子）輸出 ：KP接點(diǎn)（11、12端子）電壓形成回路（電搞變換器UR，電壓變換器UV）比較回路（整流橋1U，2U）執(zhí)行元件（極化繼電器KP） 3、工作原理：（1）電壓形成回路。 23 轉(zhuǎn)移阻抗角 繼電器內(nèi)角（諧振電路使超前） 動(dòng)作電壓 制動(dòng)電壓（2）比較回路。 動(dòng)作即動(dòng)作條件 實(shí)際4、動(dòng)作區(qū)圖和靈敏角。動(dòng)作條件： 動(dòng)作區(qū)：能使KP動(dòng)作的與之間的夾角245、電壓死區(qū)及其消除。 電壓死區(qū)：無(wú)法動(dòng)作 解決方法：在電壓回路采用記憶電路。（串接構(gòu)成串聯(lián)諧振記憶回路） 缺點(diǎn)：記憶串聯(lián)方向限時(shí)電流速斷和過(guò)電流保護(hù)6、潛動(dòng)現(xiàn)象。 繼電器動(dòng)作電壓潛動(dòng)

15、繼電器動(dòng)作電流潛動(dòng) 原因：比較回路元件參數(shù)不對(duì)稱。 正潛動(dòng)：誤動(dòng) 負(fù)潛動(dòng)：拒動(dòng)或靈敏系數(shù)降低。 消除：電流潛動(dòng)/電壓潛動(dòng) 25五、功率方向繼電器的接線方式（一）接線方式。 1、要求：（1）能正確反應(yīng)故障方向：正方向故障繼電器動(dòng)作；反方向故障，繼電器不動(dòng)作。（2）靈敏系數(shù)高。 2、概念：三相對(duì)稱且時(shí)，超前的接線方式 3、接線； P78圖3-21 4、特點(diǎn)：（1）接相間電壓，不對(duì)稱短路時(shí)動(dòng)作靈敏。（2）可消除正向出口兩相短路的電壓死區(qū)。 （3）不能消除正向出口三相短路的電壓死區(qū)。 （4）接線應(yīng)注意KP電壓電流線圈極性與TA、TV極性的正確連接。26（二）KP接線方式分析 1、正方向三相短路。 KP

16、動(dòng)作條件： （1）近處短路：繼電器拒動(dòng)，電壓死壓。 （2）遠(yuǎn)處短路：以A相KP為例?？偪梢月湓趧?dòng)作區(qū)內(nèi) 2、反方向三相短路。 不變 落在非動(dòng)作區(qū)，不動(dòng)作。 思考題：已知一KP的內(nèi)角為和，用于線路角為的線路，問(wèn)應(yīng)哪種內(nèi)角時(shí)，在接線下，KP可以靈敏動(dòng)作。273、正方向兩相短路（1）近處短路（保護(hù)出口短路），P78矢量圖3-22。2、遠(yuǎn)處兩相短路小結(jié)：1適當(dāng)選擇繼電器內(nèi)角，任何相間短路，均能正確動(dòng)作。動(dòng)作條件：2KP靈敏動(dòng)作條件：3對(duì)兩相短路均無(wú)死區(qū)，近點(diǎn)三相短路，繼電器有死區(qū)。 六、 非故障相電流的影響與按相起動(dòng)（一）非故障相電流對(duì)保護(hù)的影響。 非故障相電流：電網(wǎng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，在非故障相中流過(guò)

17、的電流。 28 空載：=0 負(fù)載：可使KP誤動(dòng)作兩相短路 1、兩相短路：K點(diǎn)AB短路。 分析保護(hù)1：B，C相KP不動(dòng)作；A相KP誤動(dòng)作。 2、單相接地短路， P79圖323。K點(diǎn)與間無(wú)正序和負(fù)序電流分量，只分析零序電流的影響。假設(shè)系統(tǒng)容量無(wú)限大，且忽略阻抗中的電阻。 保護(hù)1：正向故障 應(yīng)該動(dòng)作保護(hù)2：反向故障礙 不應(yīng)該動(dòng)作動(dòng)作分析具體見(jiàn)P73表及P74圖35（思考提問(wèn)） 結(jié)論：保護(hù)2可能誤動(dòng)。29解決方法：（1）提高起動(dòng)元件的動(dòng)作電流，使之大于非故障相電流（負(fù)荷電流與零序電流相量和）。（2）接線采用按相起動(dòng)。（二）按相起動(dòng)。（三）方向過(guò)電流保護(hù)接線圖。 參考中專教材P75圖317 課堂練習(xí)：畫

18、展開(kāi)圖。 七、 方向電流保護(hù)的整定計(jì)算 （一）方向過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定。 1、躲過(guò)被保護(hù)線路中的最大負(fù)荷電流。P70圖314 須考慮開(kāi)環(huán)時(shí)的增加。 2、與相鄰線路過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流配合。 取兩者中較大者。30（二）方向過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)。 方向元件：不須校驗(yàn)。 電流元件：與不帶方向元件的過(guò)電流保護(hù)相同。（三）方向過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的整定。 同一動(dòng)作方向的過(guò)電流保護(hù)：按階梯原則。 裝設(shè)方向元件的原則：同一母線兩側(cè)，動(dòng)作時(shí)限短且相等須裝方向元件。 同一母線兩側(cè)，動(dòng)作時(shí)限長(zhǎng)者不須裝方向元件。（四）保護(hù)裝置的相繼動(dòng)作。 相繼動(dòng)作：同一條線路兩側(cè)保護(hù)按先后順序動(dòng)作。 相繼動(dòng)作區(qū)：相繼動(dòng)作的線路

19、長(zhǎng)度 。 缺點(diǎn)：加長(zhǎng)故障切除時(shí)間。 優(yōu)點(diǎn)：可提高保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)。作業(yè)：P109 3-5，37，31131 3-3 輸電線路的接地故障保護(hù) 一、電網(wǎng)接線方式及其保護(hù)特點(diǎn)（一）電網(wǎng)接線方式： 中性點(diǎn)直接接地方式： 110KV及以上大接地電流系統(tǒng)。 中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地： 35KV及以下小接地電流系統(tǒng)。（二）零序保護(hù)（接地保護(hù)）。 接地故障：出現(xiàn)零序電流和零序電壓構(gòu)成保護(hù)。 優(yōu)：接線簡(jiǎn)單，靈敏度高，動(dòng)作迅速，保護(hù)區(qū)穩(wěn)定。 32（三）保護(hù)特點(diǎn)：大接地電流系統(tǒng)：多動(dòng)作于跳閘。小接地電流系統(tǒng)：多動(dòng)作于信號(hào)。列表： 電壓等 接地方式 保護(hù)特點(diǎn)110kV及以上 中性點(diǎn)直接接地 零序保護(hù)多用于跳閘

20、335kV以下 中性點(diǎn)不接地 零序保護(hù)多用于信號(hào) 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地 33二、中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點(diǎn)。 1、簡(jiǎn)單的不接地電網(wǎng)。 2、電網(wǎng)中有兩條線路的不接地電網(wǎng)。 零序網(wǎng)絡(luò)忽略Z。 故障線路：零序電流方向?yàn)榫€路流向母線。 零序電流方向?yàn)槟妇€流向線路。 3、單相接地故障特點(diǎn)：（1）全系統(tǒng)均出現(xiàn)零序電壓且處處相等。（2）故障相對(duì)地電容電流為零，非故障相對(duì)地電容電流增大倍。非故障線路由本線路對(duì)地電容電流形成，且超前。母線出線故障線路 34（3）故障線路由全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流形成，且滯后（ 大小 、方向、 均不同） 。（4）故障相對(duì)地電壓為零，其它兩相對(duì)電壓升高倍，中性點(diǎn)電壓偏移

21、為正常對(duì)相電壓。三、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障的保護(hù)方式 1、絕緣監(jiān)視裝置。原理：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)同一電壓級(jí)的全電網(wǎng)出現(xiàn)相同零序電壓。 裝設(shè)：發(fā)電廠和變電站母線上。 接線：P82圖3-25 發(fā)信號(hào)。 查找故障：P82-83 適用：簡(jiǎn)單且允許短時(shí)停電的電網(wǎng)。352、零序電流保護(hù)。 原理：故障線路零序電流大。 裝設(shè)：電纜型零序電流互感器+電流繼電器。 接線：參考中專教材P88 圖4-10，發(fā)信號(hào)或跳閘 出線回路： ，保護(hù)越靈敏。3、零序功率方向保護(hù)。P83圖3-26 原理：故障線路與非故障線路零序功率方向不同。發(fā)信號(hào)或跳閘。 適用：零序電流保護(hù)不足或接線復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。36 3-4 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的接地保護(hù) 一、單相接地時(shí)零序分量特點(diǎn)零序分量只在單相接地或兩相接地短路時(shí)出現(xiàn)。 1、在故障點(diǎn)最高，離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)，越小。 2、零序電流的分布，取決于輸電線路和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗。 3、系統(tǒng)運(yùn)行方式變化時(shí)，如果輸電線路