繼電保護(hù)第7章.ppt

1、第七章 電網(wǎng)的差動(dòng)保護(hù),第一節(jié) 電網(wǎng)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 第二節(jié) 平行線路橫聯(lián)差動(dòng)方向保護(hù),基本要求: 1、掌握縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的工作原理及其特點(diǎn) 2、理解不平衡電流的概念 3、掌握橫聯(lián)差動(dòng)方向保護(hù)的工作原理、接線及整定計(jì)算，理解相繼動(dòng)作區(qū)和死區(qū),第七章 電網(wǎng)的差動(dòng)保護(hù),第一節(jié) 電網(wǎng)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù),電流、電壓和距離保護(hù)在動(dòng)作值整定上必須與相鄰元件相配合才能滿足動(dòng)作的選擇性，不能實(shí)現(xiàn)全線瞬時(shí)切除故障。這就不能滿足高壓輸電線路系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。如何保證瞬時(shí)切除高壓輸電線路故障？,解決辦法：,采用線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù),帶輔助導(dǎo)線的線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是利用比較被保護(hù)線路兩端（側(cè)）電流的大小和相位的原理來(lái)構(gòu)成輸電線路保護(hù)

2、的。不反應(yīng)相鄰線路故障，不需要在時(shí)間上與相鄰線路保護(hù)相配合，所以當(dāng)在被保護(hù)范圍內(nèi)任一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，它都能瞬時(shí)切除故障。,、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理,電網(wǎng)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)反應(yīng)被保護(hù)線路首末兩端電流的大小和相位，保護(hù)整條線路，全線速動(dòng)。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理接線如圖7-1所示。,電流互感器采用環(huán)流法接線。流入繼電器的電流為兩個(gè)電流互感器二次電流的差。即,流入差回路的電流,正常運(yùn)行和外部短路：,流入差動(dòng)繼電器KD中的電流為：,實(shí)際上，差動(dòng)回路中還有一個(gè)不平衡電流Iunb。差動(dòng)繼電器KD的起動(dòng)電流是按大于不平衡電流整定的，所以，在被保護(hù)線路正常及外部故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。,內(nèi)部短路：流入差動(dòng)保護(hù)回路的電流為,

3、被保護(hù)線路內(nèi)部故障時(shí)，流入差回路的電流遠(yuǎn)大于差動(dòng)繼電器的起動(dòng)電流，差動(dòng)繼電器動(dòng)作，瞬時(shí)發(fā)出跳閘脈沖，斷開(kāi)線路兩側(cè)斷路器。,特點(diǎn)：,1、差動(dòng)保護(hù)靈敏度很高,2、保護(hù)范圍穩(wěn)定,3、可以實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng),4、不能作相鄰元件的后備保護(hù),二、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流,1穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流,該不平衡電流為兩側(cè)電流互感器勵(lì)磁電流之差。差動(dòng)回路中產(chǎn)生不平衡電流最大值為,式中: Kerr一電流互感器 10誤差； Kst電流互感器的同型系數(shù)，兩側(cè)電流互感器為同型號(hào)時(shí)，取0.5，否則取l； Ikmax被保護(hù)線路外部短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)線路的最大短路電流。,2暫態(tài)不平衡電流,暫態(tài)過(guò)程中，短路電流含有按指數(shù)規(guī)律衰減的非周期

4、分量，非周期分量大部分是變化緩慢的直流分量，很難傳變到二次側(cè)。大部分成為勵(lì)磁電流，在鐵芯中產(chǎn)生非周期分量磁通，使鐵芯嚴(yán)重飽和，因此需要考慮在外部短路時(shí)暫態(tài)過(guò)程中差動(dòng)回路中出現(xiàn)的不平衡電流,其最大值為,式中Knp非周期分量的影響系數(shù)，在接有速飽和變流器時(shí)，取為1，否則取為1.52。,2暫態(tài)不平衡電流,暫態(tài)過(guò)程中起始段，直流分量大，鐵芯高度飽和，一次側(cè)交流分量很難傳變到二次側(cè)。所以不平衡電流不大。 在結(jié)束階段，鐵芯飽和消失，電流互感器轉(zhuǎn)入正常工作，不平衡電流又減小。 最大不平衡電流發(fā)生在暫態(tài)過(guò)程時(shí)間的中段。 減小暫態(tài)過(guò)程中的最大不平衡電流，有兩種方法。 1、在差動(dòng)回路中接入具有快速飽和特性的中間變

5、流器UA。 2、在差動(dòng)回路串入電阻R。,三、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算,差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流按躲開(kāi)外部故障時(shí)的最大不平衡電流整定：,為防止電流互感器二次斷線差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，按躲開(kāi)電流互感器二次斷線整定：,靈敏度校驗(yàn)：,四、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的評(píng)價(jià),優(yōu)點(diǎn)：,全線速動(dòng)，不受過(guò)負(fù)荷及系統(tǒng)振蕩的影響，靈敏度較高。,缺點(diǎn)：,需敷設(shè)與被保護(hù)線路等長(zhǎng)的輔助導(dǎo)線，且要求電流互感器的二次負(fù)載阻抗?jié)M足電流互感器10的誤差。這在經(jīng)濟(jì)上，技術(shù)上都難以實(shí)現(xiàn)。,需裝設(shè)輔助導(dǎo)線斷線與短路的監(jiān)視裝置，輔助導(dǎo)線斷線應(yīng)將縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)閉鎖。,在輸電線路中，只有用其它保護(hù)不能滿足要求的短線路（一般不超過(guò)810km 線路）才采用。,應(yīng)用：,第二節(jié)

6、平行線路橫聯(lián)差動(dòng)方向保護(hù),一、橫聯(lián)差動(dòng)方向保護(hù)的工作原理,橫差方向保護(hù)：是用于平行線路的保護(hù)裝置，它裝設(shè)于平行線路的兩側(cè)。其保護(hù)范圍為雙回線的全長(zhǎng)。橫差方向保護(hù)的動(dòng)作原理是反應(yīng)雙回線路的電流及功率方向，有選擇性地瞬時(shí)切除故障線路。,1、正常運(yùn)行及外部短路時(shí),圖7-6（a）,在正常運(yùn)行或外部短路時(shí)，線路1WL和2WL流過(guò)相同電流，1KA和2KA流過(guò)不平衡電流Iunb或最大不平衡電流Iunb.max，整定電流繼電器1KA和2KA的動(dòng)作電流Iop.rIunb.max,則保護(hù)裝置不會(huì)誤動(dòng)作。,2、內(nèi)部故障,(1)設(shè)線路WL1內(nèi)部發(fā)生故障，則通過(guò)線路WL1、WL2短路電流IK1、IK2的大小與他們由母線

7、M到故障點(diǎn)之間阻抗值成反比。顯然IK1IK2，流入繼電器1KA、2KA中電流分別為：,1KA、2KA動(dòng)作，使斷路器1QF、3QF跳閘，切除故障線路WL1。,圖7-6（b）,2、內(nèi)部故障,(2)設(shè)線路WL2內(nèi)部發(fā)生故障，則通過(guò)線路WL1、WL2短路電流IK1、IK2的大小與他們由母線M到故障點(diǎn)之間阻抗值成反比。顯然IK2IK1，流入繼電器1KA、2KA中電流分別為：,1KA、2KA動(dòng)作，使斷路器2QF、4QF跳閘，切除故障線路WL2。,圖7-6(c),圖7-7平行線路橫差保護(hù)單相原理接線圖,圖7-7平行線路橫差保護(hù)單相原理接線圖,以上分析表明，差動(dòng)電流繼電器1KA、2KA只能判別平行線路內(nèi)部、外

8、部故障，但不能選擇出那條線路故障。從圖中看出，不同線路故障通過(guò)電流繼電器1KA、2KA的電流方向不同，因此，可用功率方向繼電器元件選擇故障線路。見(jiàn)圖7-7，方向元件電壓接于母線電壓互感器二次測(cè)，工作電流接于差動(dòng)回路。,正常運(yùn)行及外部發(fā)生短路：,兩線路中的電流相等。兩電流互感器差回路中的電流僅為很小的不平衡電流，小于繼電器的起動(dòng)電流，電流繼電器不會(huì)起動(dòng)。,內(nèi)部故障時(shí) ：,如在線路WLl的K點(diǎn)發(fā)生短路，M側(cè)電流繼電器中的電流 。,當(dāng)IrMIOP1時(shí)，電流繼電器1KA動(dòng)作。,功率方向繼電器1KP承受正方向功率動(dòng)作，功率方向繼電器2KP承受負(fù)功率不動(dòng)作，因而跳開(kāi)QF1。,線路N側(cè)：流過(guò)差動(dòng)回路中的電流

9、為：,當(dāng)IrNIOP2時(shí)，電流繼電器2KA動(dòng)作。,功率方向繼電器3KP承受負(fù)功率,不動(dòng)作;4KP承受正功率，接點(diǎn)閉合，跳開(kāi)QF3,瞬時(shí)切除故障線路WL1，非故障線路WL2繼續(xù)運(yùn)行。,二、橫聯(lián)差動(dòng)方向保護(hù)的相繼動(dòng)作區(qū)和死區(qū),1、相繼動(dòng)作區(qū),相繼動(dòng)作：線路兩側(cè)保護(hù)裝置先后動(dòng)作切除故障的方式。,相繼動(dòng)作區(qū)：產(chǎn)生相繼動(dòng)作的范圍。,M段故障相繼動(dòng)作區(qū),N段故障相繼動(dòng)作區(qū),2.相繼動(dòng)作區(qū)長(zhǎng)度的計(jì)算,假設(shè)相繼動(dòng)作區(qū)的臨界點(diǎn)K的短路電流與N側(cè)母線上的短路時(shí)的短路電流相等,M側(cè)保護(hù)差動(dòng)回路的一次電流為 :,N側(cè)保護(hù)差動(dòng)回路電流為:,M端保護(hù)不動(dòng)作。,N端保護(hù)動(dòng)作，3QF跳閘。,2.相繼動(dòng)作區(qū)長(zhǎng)度的計(jì)算,3QF跳

10、閘后，故障并未切除。短路電流重新分布 ，故障點(diǎn)全部短路電流通過(guò)保護(hù)1，于是M端保護(hù)1的差動(dòng)回路電流為 ，大于啟動(dòng)元件動(dòng)作電流，故保護(hù)1動(dòng)作，1QF跳閘。這樣，K點(diǎn)故障分別有N、M端保護(hù)先后動(dòng)作，使3QF先跳閘，然后1QF跳閘切除故障線路的情況稱為相繼動(dòng)作。在靠近N端變電所母線的一段區(qū)域發(fā)生故障，首先N端保護(hù)先動(dòng)作，繼之M端保護(hù)才動(dòng)作的這段區(qū)域稱為M端的相繼動(dòng)作區(qū)LM。同樣，N端保護(hù)在M端變電所附近也存在一段相繼動(dòng)作區(qū)LN。,依據(jù)電壓平衡方程式,相繼動(dòng)作區(qū)用百分?jǐn)?shù) 表示,K,3、橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的死區(qū),功率方向繼電器采用90接線，但當(dāng)出口發(fā)生三相短路時(shí)，母線殘壓為零，功率方向繼電器不動(dòng)作，這種不動(dòng)作

11、的范圍稱為死區(qū)。死區(qū)在本保護(hù)出口，在對(duì)側(cè)保護(hù)的相繼動(dòng)作區(qū)內(nèi)。在死區(qū)內(nèi)發(fā)生三相短路，兩側(cè)橫差保護(hù)都不能動(dòng)作。死區(qū)的長(zhǎng)度不允許大于被保護(hù)線路全長(zhǎng)的10。,三、橫聯(lián)差動(dòng)方向保護(hù)的整定計(jì)算,1電流繼電器的動(dòng)作電流,（l）為保證橫差保護(hù)范圍外故障保護(hù)不動(dòng)作，橫差保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)按躲開(kāi)外部短路最大不平衡電流整定,電流繼電器的起動(dòng)電流,（2）躲開(kāi)單回線運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流：,（3）躲過(guò)對(duì)側(cè)斷路器跳閘后流過(guò)本側(cè)保護(hù)的非故障相最大電流：,在平行的雙回線路上，兩側(cè)的斷路器都處在合閘位置。當(dāng)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)能保證至少有一側(cè)保護(hù)有足夠的靈敏度。為此，應(yīng)在兩側(cè)保護(hù)靈敏度相等的那一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，兩側(cè)都有足夠的靈敏度。這樣，當(dāng)故障點(diǎn)向一側(cè)移動(dòng)時(shí)，靠近故障點(diǎn)的一側(cè)保護(hù)的靈敏系數(shù)增大，而遠(yuǎn)離故障點(diǎn)的一側(cè)保護(hù)的靈敏度必然下降。在相同靈敏系數(shù)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，要求保護(hù)的靈敏度為大于或等于2，即,2.靈敏度校驗(yàn),在相同靈敏系數(shù)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，要求保護(hù)的靈敏度為2，即,當(dāng)在相繼動(dòng)作區(qū)內(nèi)短路時(shí)，一側(cè)斷路器已經(jīng)斷開(kāi)