保護篇-第13章 輸電線路的繼電保護 2

1、電氣工程基礎(chǔ)保護篇張文Z2022-6-30113 輸電線路的繼電保護輸電線路的繼電保護2022-6-30213.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護-電磁型電流繼電器2022-6-30313.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護電磁型電流繼電器2022-6-304dcmthMMM222dzdcIMK13.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護2022-6-305dcthmMMM2.22h JhIMK13.1 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護2022-6-306.h Jhdz JIKI最大運行方式和最小運行方式對繼電保護而言，在相同地點發(fā)生相同類型的短路時流過保護安裝處的電流最大，稱為系統(tǒng) 最大最大運行方

2、式運行方式，對應(yīng)的系統(tǒng)等值阻抗最小，ZsZs.min對繼電保護而言，在相同地點發(fā)生相同類型的短路時流過保護安裝處的電流最小，稱為系統(tǒng) 最小最小運行方式運行方式，對應(yīng)的系統(tǒng)等值阻抗最大，ZsZs.max kIk1最大運行方式下三相短路最大運行方式下三相短路最小運行方式下兩相短路最小運行方式下兩相短路k.maxIk.minIlkS(3)klZZEI1kS(2)klZZEI123電流速斷保護2022-6-309電流速斷保護2022-6-30102 電流速斷保護2022-6-3011電流速斷保護原理圖2022-6-3012KAKMKS信號2 電流速斷保護2022-6-3013 3 限時電流速斷保護 工

3、作原理和整定計算的基本原則2022-6-30143 限時電流速斷保護 動作電流： 動作時間：2022-6-3015set.1IIrelset.2IKItttI123 限時電流速斷保護2022-6-30163 限時電流速斷保護2022-6-3017senK保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時故障參數(shù)的計算值保護裝置的動作參數(shù)set.2k.B.minsenIIK限時電流速斷保護原理接線2022-6-30183 限時電流速斷保護2022-6-30194 定時限過電流保護4 定時限過電流保護 cont 為電流繼電器的返回系數(shù)，一般采用0.85。 當越小時，則保護裝置的啟動電流越大，因而其靈敏性就越差。這就是為什

4、么要求過電流繼電器應(yīng)有較高的返回系數(shù)的原因。L.maxssss.maxIKIL.maxssIIIrelss.maxIIIrelreIKKIKIL.maxressIIIrelrereIIIset1IKKKIKIreK4 定時限過電流保護 cont4 定時限過電流保護 contsen1.31.5Ksen1.2Ksen.4sen.3sen.2sen.1KKKK4 定時限過電流保護 cont 原理圖IKATAnopI線路&閉鎖跳閘KSKT5 電流保護的接線方式ABCKAaKAbKAc跳閘aIbIcIcbaIII三相星形聯(lián)結(jié)方式的原理接線圖5 電流保護的接線方式兩相星形聯(lián)結(jié)方式的原理接線圖ABC

5、KAaKAc跳閘aIcIcaII2728ABCabc12串聯(lián)線路上兩點接地的示意圖291I2IIABC并聯(lián)線路上兩點接地13.2 相間短路的方向性電流保護301 方向性電流保護的工作原理31EE12345678ABCDk1Ik1I k1a)EE12345678ABCDk2Ik2I k2b)EE12345678ABCDc)tLtL4t3t2t1t5t6t7t8td)OO雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)及其保護動作方向的規(guī)定32KWKATA&KTTV跳閘KS方向過電流保護的單相原理接線圖2 方向性電流保護的應(yīng)用特點 電流速斷保護33圖13-18雙側(cè)電源線路上電流速斷保護的整定 限時電流速斷保護34有助增電流時

6、，限時電流速斷保護的整定ABB-AC-BIIIB.M-AIIrelIIset.2IKI 分支系數(shù)定義35流過的短路電流前一級保護所在線路上流故障線路流過的短路電braKB.M-AIset.1B.M-AC.M-BbraIIIIKIset.1braIIrelIIset.2IKKI36有外汲電流時，限時電流速斷保護的整定3過電流保護裝設(shè)方向元件的一般方法37EE12345678ABCDk1Ik1I k1a)EE12345678ABCDk2Ik2I k2b)EE12345678ABCDc)tLtL4t3t2t1t5t6t7t8td)OO以保護6為例分析13.3 電網(wǎng)的接地保護381 中性點直接接地系統(tǒng)

7、的零序保護39401 中性點直接接地系統(tǒng)的零序保護412 中性點非直接接地系統(tǒng)的零序保護4243442 中性點非直接接地系統(tǒng)的零序保護45462 中性點非直接接地系統(tǒng)的零序保護13.4 輸電線路的距離保護471 距離保護的基本概念48同時反映電壓降低和電流升高492 距離保護的時限特性 距離保護的動作時間與保護安裝地點至短路點之間距離的關(guān)系: 50( )tf l3 阻抗繼電器51mmmUZI 三相系統(tǒng)中測量電壓和測量電流的選取52單相系統(tǒng)：三相系統(tǒng)：5354單相接地短路：以A相單相接地為例進行分析，在A相金屬性接地的情況下，由于UkA=0，故障相：可以正確反映故障距離非故障相：kCCkBBLz

8、IKIULzIKIU1010)3()3(由于UkB和UkC不等于0，所以不能正確反映故障距離kALzIKIU10A)3(55兩相接地短路：以BC兩相接地短路為例，kCCkBBLzIKIULzIKIU1010)3()3(0kkCBUU故障相：非故障相：kALzIKIU10A)3(兩相都可以正確反映故障距離由于UkA不等于0，所以不能正確反映故障距離kCBCBLzIIUU1)-(-兩式合并：56兩相短路：以BC兩相短路為例，kCBUUk不等于0kCBCBLzIIUU1)-(-兩故障相：能夠正確反映故障距離非故障相：kBABLzIIUU1A)-(-kACALzIIUU1C)-(-由于Uka不等于Uk

9、b和UkC，所以不能正確反映故障距離三相對稱短路：應(yīng)用任何一相電壓、電流或任何兩相電壓電流都可以反映故障距離。3 阻抗繼電器 1） 全阻抗圓特性57ZmsetZ 90arg90-msetmsetZZZZ3 阻抗繼電器 2) 方向圓特性581122msetsetZZZ90arg90setmmZZZ3 阻抗繼電器 3） 偏移圓特性59121211()()22msetsetsetsetZZZZZ圓心：2121setsetZZ90arg90-21setmmsetZZZZ4 距離保護的整定計算60ABrelI.2setZKZ。4 距離保護的整定計算61ABrelI.2setZKZ。4 距離保護的整定計算

10、62)(set.1braABrelset.2ZKZKZ4 距離保護的整定計算6321.1I.2IkAB.3I2.1IAB1.2Ik.3Ia)b)4 距離保護的整定計算64A21Bk)(TbraABrelset.2ZKZKZ 距離II段的動作時限應(yīng)與相鄰線路的I段相配合，一般取為0.30.5s。654 距離保護的整定計算 校驗距離II段在本線路末端短路時的靈敏系數(shù)，由于是反應(yīng)于數(shù)值下降而動作，其靈敏系數(shù)為66值短路時故障參數(shù)的計算保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性保護裝置的動作參數(shù)senK4 距離保護的整定計算67ABset2senZZK25.1senK4 距離保護的整定計算684 距離保護的整定計算.1.m

11、inrelsetLssreKZZK K695 輸電線路縱聯(lián)保護70輸電線路縱聯(lián)保護概述71輸電線路縱聯(lián)保護結(jié)構(gòu)72縱聯(lián)保護兩端比較的電氣量：（1）兩端電流（2）兩端電流相位（3）兩端電流功率方向線路縱聯(lián)保護分類73縱聯(lián)保護按照通訊通道類型分類： 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護 電力線載波縱聯(lián)保護 微波縱聯(lián)保護 光纖縱聯(lián)保護按照動作原理分類： 方向比較式縱聯(lián)保護 縱聯(lián)電流差動保護 輸電線路短路時兩側(cè)電氣量的故障特征 兩端電流相量和的故障特征74 輸電線路短路時兩側(cè)電氣量的故障特征 兩端功率方向的故障特征75區(qū)內(nèi)故障兩側(cè)功率方向相同，區(qū)外故障或正常運行狀態(tài)兩側(cè)故障方向相反。 輸電線路短路時兩側(cè)電氣量的故障特征兩端

12、電流相位故障特征 區(qū)內(nèi)故障兩側(cè)電流基本同相位 區(qū)外故障或正常運行時，兩側(cè)電流相位大約差180度。兩側(cè)測量阻抗特征 區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)距離保護II段同時啟動； 區(qū)外故障時，一側(cè)為反方向 正常運行時，阻抗為負荷阻抗76線路縱聯(lián)保護的基本原理 縱聯(lián)電流差動保護 利用輸電線路兩端電流和（瞬時值或相量）構(gòu)成。 方向比較式縱聯(lián)保護 利用輸電線路兩端功率方向相同或相反構(gòu)成。 閉鎖式方向縱聯(lián)保護 允許式方向縱聯(lián)保護77setINMII 線路縱聯(lián)保護的基本原理 電流相位比較式縱聯(lián)保護 利用兩端電流相位的差異，比較兩端電流的相位關(guān)系構(gòu)成。兩端保護各將本側(cè)電流的正、負半波信息轉(zhuǎn)換為表示電流相位并利于傳送的信號，送往對

13、端，同時接收對端送來的電流相位信號與本側(cè)相位信號比較。 距離縱聯(lián)保護 構(gòu)成原來與方向比較式縱聯(lián)保護相似，只是用方向阻抗元件替代功率方向元件。78 輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換 導(dǎo)引線通信 利用敷設(shè)在輸電線路兩端變電站之間的二次電纜傳遞被保護線路各側(cè)信息的通訊方式。79環(huán)流式均壓式 輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換 電力線載波通信 將線路兩端的電流相位（或功率方向）信息轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號，經(jīng)過高頻耦合設(shè)備將高頻信號加載到輸電線路上，輸電線路本身作為高頻信號的通道將高頻載波信號傳輸?shù)綄Χ?，對端再?jīng)過高頻耦合設(shè)備將高頻信號接收，以實現(xiàn)各端電流相位的比較。8081載波通信示意圖1-阻波器；2-耦合電容器；3-連接濾波器； 4-電纜；5-載波收發(fā)信機；6-接地開關(guān)阻波器特性 輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換 微波通信82 輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換 光纖通信83閉鎖式方向縱聯(lián)保護 目前電力系統(tǒng)廣泛使用由電力線載波通道實現(xiàn)的閉鎖式方向縱聯(lián)保護。 正常無高頻電流，區(qū)外故障時發(fā)閉鎖信號。 閉鎖式方向縱聯(lián)保護跳閘判據(jù)是本端保護方向元件判定為正方向故障且收不到閉鎖信號。84縱聯(lián)電流差動保護 電流差動保護原理建立在基爾霍夫電流定律的基礎(chǔ)之上，具有良好的選擇性，能靈敏、快速地切除保護區(qū)內(nèi)的故障 利用兩側(cè)電流在區(qū)內(nèi)短路電流很大，而區(qū)