第五部分输电线路电流电压保护优秀课件.ppt

第五部分输电线路电流电压保护1第1页，本讲稿共55页5.1 单侧电源输电线路相间短路的电流电压保护5.1.1 瞬时(无时限)电流速断保护n 瞬时电流速断保护（又称第段电流保护）它是反映电流升高，不带时限动作的一种电流保护。n 1.工作原理及整定计算n 在单侧电源辐射形电网各线路的始端装设有瞬时电流速断保护。当线路上任一点发生短路故障时，流过保护安装地点的短路电流可用下式表示第2页，本讲稿共55页=（5-1）=（5-2）n 系统等效电源相电势；n 系统等效电源到保护安装处之间的电抗；n 线路单位公里长度的正序电抗；n 短路点至保护安装处的距离第3页，本讲稿共55页o 图5-1中曲线1表示最大运行方式下三相短路电流随的 变化曲线。曲线2表示最小运行方式下两相短路电流随的 变化曲线。第4页，本讲稿共55页 图5-1 瞬时电流速断保护动作特性分析第5页，本讲稿共55页o 保护1瞬时电流速断保护的动作电流可按大于本线路未端短路时流过保护安装处的最大短路电流来整定，即=（5-3）o 式中 保护装置1瞬时电流速断保护的动作电流；o 可靠系数，取1.21.3。o 被保护线路末端B母线上三相短路时流过保护安装处的最大短路电流，一般取次暂态短路电流周期分量的有效值。第6页，本讲稿共55页n 瞬时电流速断保护的灵敏系数，是用其最小保护范围来衡量的，规程规定，最小保护范围 不应小于线路全长的15%20%。第7页，本讲稿共55页o 图5-1中在最小保护区未端（交点N）发生短路故障时，短路电流等于由式（5-4）所决定的保护的动作电流，即=（5-4）o 得最小保护长度o=（5-5）第8页，本讲稿共55页o 式中 系统最小运行方式下，最大等值电抗，；o 输电线路单位公里正序电抗，。o 同理，最大保护区末端短路时o=（5-6）第9页，本讲稿共55页o 则最大保护长度o=（5-7）o 式中 系统最大运行方式下，最小等值电抗，。o 规定:最大保护范围应 50%（为被保护线路长度），最小保护范围（15%20%）时。第10页，本讲稿共55页o 2线路变压器组瞬时电流速断保护整定o 如图5-2所示。图5-2线路变压器组原理接线第11页，本讲稿共55页o 瞬时电流速断保护动作电流为o（5-8）o 式中 配合系数，取；o 变压器低压母线C短路，流过保护安装处最大短路电流。第12页，本讲稿共55页o 5.1.2限时电流速断保护o 1.工作原理及整定计算o 如图5-3所示。o 为了使线路1的限时电流速断保护的保护范围不超出相邻线路2瞬时电流速断保护的保护范围，必须使保护限时电流速断保护的动作电流 大于保护的瞬时电流速断保护的动作电流，即(5-9)第13页，本讲稿共55页图5-3 限时电流速断保护的动作电流与动作时限第14页，本讲稿共55页o 式中 可靠系数，因考虑短路电流非周期分量已经衰减，一般取1.11.2。o 同时也不应超出相邻变压器速断保护区以外，即o（5-10）o 式中 配合系数，取；o 变压器低压母线D点发生短路故障时，流过保护安装处最大短路电流。第15页，本讲稿共55页o 为了保证选择性，保护1的限时电流速断保护的动作时限t1，还要与保护的瞬时电流速断保护、保护3的差动保护（或瞬时电流速断保护）动作时限t2、t3相配合，即t1=t2+（5-11）o 或 t1=t3+o 式中 时限级差。第16页，本讲稿共55页o 对于不同型式的断路器及保护装置，取 范围内。o 2灵敏系数的校验o 其灵敏系数计算公式为（5-12）第17页，本讲稿共55页o 式中 在被保护线路末端短路时，流过保护安装处的最小短路电流；o 被保护线路的限时电流速断保护的动作电流。o 规程规定，o 如果灵敏系数不能满足规程要求，可采用降低动作电流的方法来提高其灵敏系数。即使线路L1的限时电流速断保护与线路L2的限时电流速断保护相配合，即 第18页，本讲稿共55页（5-13）取上式中的较大值。第19页，本讲稿共55页o 5.1.3定时限过电流保护o 1.工作原理 o 它的动作电流按躲过最大负荷电流整定。正常运行时它不应起动，而在发生短路时起动，并以时间来保证动作的选择性，保护动作于跳闸。o 其必须依靠各保护装置具有不同的动作时限来保证。用、分别表示保护装置1、2、3的动作时限，第20页，本讲稿共55页n 则有 n 写成等式（5-14）第21页，本讲稿共55页图5-4 定时限过电流保护工作原理图第22页，本讲稿共55页o 2整定计算o 定时限过电流保护动作电流整定一般应按以下两个原则来确定：o 1)在被保护线路通过最大正常负荷电流时，保护装置不应动作，即 o 2)为保证在相邻线路上的短路故障切除后，保护能可靠地返回，保护装置的返回电流 应大于外部短路故障切除后流过保护装置的最大自起动电流，即 第23页，本讲稿共55页o 根据第2条件，过电流保护的整定式为（5-15）o 式中 可靠系数，取；自起动系数，由电网电压及负荷性质所决定；第24页，本讲稿共55页o 返回系数，与保护类型有关；最大负荷电流。o 3灵敏系数校验o 灵敏系数仍按公式 进行灵敏系数的校验。o 对于过电流保护应分别校验作本线路近后备保护和作相邻线路及元件远后备保护的灵敏系数。当过电流保护作为本线路主保护的近后备保护时，应采用最小运行方式下，本线路末端两相短路的短路电流来进行校验，第25页，本讲稿共55页o 要求；当过电流保护作为相邻线路的远后备保护时，应采用最小运行方式下，相邻线路末端两相短路时的短路电流来进行校验，要求 1.2；作为 联接的变压器远后备保护时，短路类型应根据过电流保护接线而定。第26页，本讲稿共55页o 4时限整定o 过电流保护的动作时限按阶梯原则进行整定，这个原则是从用户到电源的各保护装置的动作时限逐级增加一个。o 在一般情况下，对于线路n的定时限过电流保护动作时限整定的一般表达式为（5-16）第27页，本讲稿共55页o 式中 线路 过电流保护的动作时间，s；o 由线路 供电的母线上所接的线路、变压器的过电流保护最长动作时间，s。第28页，本讲稿共55页o 5.2 双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护o 5.2.1方向过电流保护的方向性o 在双侧电源或环网中，为了切除故障元件，应在线路两侧都装设断路器和保护装置。假设装设前述的过电流保护，将不能保证保护的选择性。第29页，本讲稿共55页图5-5 保护动作特性接线图（a）双侧电源；（b）单侧环形网络第30页，本讲稿共55页o 必需在原有的电流保护的基础上加装一个功率方向判别元件功率方向元件,并且规定短路功率方向由母线指向线路为正方向。只有当线路中的短路功率方向与规定的正方向相同，保护才动作。o 5.2.2方向过电流保护的工作原理o 在过电流保护的基础上加装一个方向元件，就构成了方向过电流保护。第31页，本讲稿共55页 图5-6 方向过电流保护工作原理第32页，本讲稿共55页o 在图5-6所示的电网中，为了保证选择性，可将电网中各保护按其动作方向分为两组单电源网络，A侧电源、保护1、3、5为一组；D侧电源、保护2、4、6为一组。对各电源供电的网络，其过电流保护的动作时限仍按阶梯形原则进行配合，即A侧电源供电网络中，；D侧电源供电网络中，。两组方向过电流保护之间不需要考虑配合。第33页，本讲稿共55页o 在双侧电源辐射形电网中，一般来说，接入同一变电所母线上的双侧电源线路的过电流保护，动作时限长者可不装设方向元件，而动作时限短者和相等者则必须装方向元件。o 3.2.3 功率方向继电器接线o 所谓功率方向继电器的接线方式，是指在三相系统中即电器电压及电流的接入方式。即接入点电器的电压 和电流是 是线（相间）还是相的一定组合方式。对接线方式的要求是：第34页，本讲稿共55页o(1)应能正确反应故障的方向。即正方向短路时，继电器动作，反方向短路时应不动。o(2)正方向故障时，加入继电器的电压电流尽量大，并尽可能使 和 之间的夹角 尽量地接近最大灵敏角。o 在相间短路保护中，接线方式广泛采用90接线方式，如表5-2和图5-7所示。表5-2 功率方向继电器接入的电流及电压第35页，本讲稿共55页功率方向继电器 电流 电压 KP1KP2KP3 表5-2功率方向继电器接线方式第36页，本讲稿共55页图5-7 功率方向继电器的接线图（a）接线图；（b）相量图第37页，本讲稿共55页o 功率方向继电器的动作条件可用角度来表示:-90（+）90（5-17）o 这一动作条件也可用余弦函数来表示为 cos（+）0(5-18)第38页，本讲稿共55页o 5.2.4 方向过电流保护整定计算o 由于方向电流保护加装了方向元件，因此它不必考虑反方向故障，只需考虑同方向的保护相配合即可。同方向的阶段式方向电流保护的I、段的整定计算，可分别按单侧电源输电线路相间短路电流保护中所介绍的整定计算方法进行，但应注意以下一些特殊问题。第39页，本讲稿共55页o 1方向过电流保护动作电流的整定o 方向过电流保护动作电流可按下列两条件整定o(1)躲过被保护线路中的最大负荷电流。值得注意的是在单侧电源环形电网中，不仅要考虑闭环时线路的最大负荷电流，还考虑开环时负荷电流的突然增加。o(2)同方向的保护，它们的灵敏度应相互配合，即同方向保护的动作电流应从据电源远的保护开始，向着电源逐级增大。以图5-5（a）中保护1、3、5为例，即当在K2点发生短路故障时，如果短路电流 介于 和 之间，即第40页，本讲稿共55页o，保护1将发生误跳QF1。为了避免误动，则同方向保护的动作电流应满足 o（5-19）（5-20）o 以保护4为例，其动作电流为（5-21）o 配合系数，一般取1.1。第41页，本讲稿共55页o 同方向保护应取上述结果中最大者作为方向过流保护的动作电流整定值。o 2方向过电流保护灵敏系数的校验o 方向过电流保护灵敏系数，主要取决于电流元件。其校验方法与不带方向元件的过电流保护相同，但在环网中允许用相继动作的短路电流来校验灵敏度。第42页，本讲稿共55页o 5.3 输电线路接地故障保护整定o 5.3.1 中性点非直接接地系统单相接地的特点o 在中性点非直接接地电网中发生单相接地时，由于故障点的电流很小，且三相相间电压仍保持对称，对负荷供电没有影响，因此，一般都允许再继续运行一段时间，而不必立即跳闸。第43页，本讲稿共55页o 图5-8（a）示出了中性点不接地电网，其中 为线路L1每相对地电容，为线路L2每相对地电容，为线路L3每相对地电容；、分别为线路L1、L2、L3由母线流向被保护线路的零序电流。第44页，本讲稿共55页第45页，本讲稿共55页图5-8 中性点非直接接地系统（a）网络图；（b）电压相量图；（c）零序电流与电压时的相量图第46页，本讲稿共55页o 若在线路L3的点发生相接地时，有 o、，o 点相接地时的零序电压 为（5-22）o 由图明显可见，故障点的零序电流由所有元件对地电容形成，为（5-23）第47页，本讲稿共55页o 式中 网络中各元件对地电容之总和。o 非故障线路L1、L2的零序电流分别为（5-24）o 故障线路的零序电流为（5-25）第48页，本讲稿共55页o 零序电压与零序电流间的相位关系，如图5-24（c）所示。o 5.3.2中性点不接地系统单相接地故障的保护整定o 根据上述接地故障的特点，在中性点不接地系统中，其单相接地故障的保护方式主要有以下几种。o 1无选择性绝缘监视装置o 如图5-9所示。压互感器开口三角形上的过电压继电器，可带延时动作于信号。第49页，本讲稿共55页图5-9 绝缘监视装置原理接线第50页，本讲稿共55页n 动作电压一般按躲过正常运行时的不平衡零序电压来整定。n 2零序电流保护整定n 保护装置的动作电流。应大于本线路的对地电容电流，即=3（5-26）第51页，本讲稿共55页o 式中 Up相电压有效值 可靠系数，考虑到暂态电流可能比稳态值大很多，一般取值较大，取45，采用延时动作的零序电流保护时，可取1.52；被保护线路每相对地电容；o 被保护线路单相接地时，流经该线路的零序电流为3(-)。因此灵敏系数为=(5-27)第52页，本讲稿共55页o 校验灵敏系数时应采用最小运行方式。显然，当出线回路愈多，也愈大，保护越灵敏。o 3零序功率方向保护 o 该保护利用故障线路与非故障线路零序功率方向恰好相差180的特点来构成有选择性的零序方向保护，动作于信号或跳闸。它适用于零序电流保护灵敏度不满足的场合和接线复杂的网络中。其接线图为5-10。第53页，本讲稿共55页图5-10 零序功率方向保护原理接线图o 零序功率方向继电器的零序电流及零序电压均有装在保护安装处的零序滤过器取得。第54页，本讲稿共55页第55页，本讲稿共55页