主设备保护整定计算.ppt
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1、主设备继电保护 整定计算二一、电力系统振荡及其简化计算一、电力系统振荡及其简化计算1.电力系统振荡概述2.1)什么叫振荡?3.电力系统受到扰动后,输电线路两侧发电机组失去同步,功角和系统中各点的电流、电压发生周期性的脉动变化4.2)振荡产生的原因5.静稳定破坏:大机组开停机、失去励磁、负荷和潮流变化太大、环网解环6.动稳定破坏:大扰动、发电机失去同步、短路故障切除太慢、重要的联络线断开7.非周期重合闸23)振荡种类 衰减振荡:发电机在异步运行中经过几个周期的振荡后逐步拉入同步,振幅逐步周期性衰减的 不衰减振荡:长线路弱联接两系统振荡后,很难自行恢复同步4)振荡的特征 周期和时间:初期较长12S
2、 中期0.1 后期 1S左右 振荡电流和电压:三相对称脉动变化 电流幅值决定于系统的综合阻抗 5)振荡后果振荡事故使系统瓦解是电力系统的灾难:振荡事故使系统瓦解是电力系统的灾难:振荡事故使系统瓦解是电力系统的灾难:振荡事故使系统瓦解是电力系统的灾难:使系统解列或甩掉大量负荷,影响生产或停产;可能使保护误动,危及发电机等设备安全有些振荡事故处理得当,经过较短时间可以恢复同步32.电力系统振荡简化计算电力系统振荡简化计算以为参考向量以为参考向量设设h=141)振荡电流分析与计算2)振荡电压分布与计算当两侧电源幅值不相等或ZM、ZN、ZL阻抗角不同时,I与U的计算要复杂一些5第3部分 电网的电流保护
3、和方向性电流保护电网相间短路的三段式电流保护配置三段式三段式第第段段电流速断保护电流速断保护第第段段限时电流速断保护限时电流速断保护第第段段过电流保护过电流保护主保护主保护后备保护后备保护应用领域:应用领域:35KV、10KV网络线路保护网络线路保护6一、单侧电源网络相间短路电流保护电流速断保护(第段)仅反应于相电流增大而瞬时动作的电流保护。1、短路电流的计算:图中 1最大运行方式下d(3)2最小运行方式下d(2)3保护1第一段动作电流7可见,Id的大小与运行方式、故障类型及故障点位置有关最大运行方式最大运行方式最大运行方式最大运行方式:对每一套保护装置来讲,通过该保护装置的短路电流为最大的方
4、式。()最小运行方式最小运行方式:对每一套保护装置来讲,通过该保护装置的短路电流为最小的方式。()82、整定值计算及灵敏性校验 为了保护的选择性,动作电动作电动作电动作电流按躲过本线路末端短路时流按躲过本线路末端短路时流按躲过本线路末端短路时流按躲过本线路末端短路时的最大短路电流整定的最大短路电流整定的最大短路电流整定的最大短路电流整定保护装置的动作电流:能使该保护装置起动的最小电流值,用电力系统一次侧参数表示。在图中为直线3,与曲线1、2分别交于a、b点可见,有选择性的电流速断保护不可能保护线路的全长动作电流:动作时限:TdzI=0 s 9灵敏性灵敏性:用保护范围的大小来衡量 lmax、lm
5、in一般用lmin来校验:要求:(1520)方法:图解法 解析法:式中 ZL=Z1*L被保护线路全长的阻抗值10算例计算电流速断保护1的动作电流、时限以及最小保护范围。已知:/KM,Zsmax=18,Zsmin=12 114、小结仅靠动作电流值来保证其选择性能无延时地保护本线路的一部分(不是一个完整的电流保护)。当系统运行方式变化比较大,或者保护线路长度比较短(短线路),可能无保护范围终端线路采用线路线路变压器组变压器组的接线方式方式,按躲变压器低压侧线路出口处短路整定,可保护本线路全长,并能保护变压器的一部分。12二、单侧电源网络相间短路电流保护限时电流速断保护(第段)1、要求:(1)任何情
6、况下能保护线路全长,并具有足够的灵敏性(2)在满足要求(1)的前提下,力求动作时限最小。因动作带有延时,故称限时电流速断保护。132、整定值的计算和灵敏性校验 为保证选择性及最小动作时限,首先考虑其保护范围不超出下一条线路第段的保护范围。即整定值与相邻线路与相邻线路与相邻线路与相邻线路段配合段配合段配合段配合。动作电流:动作时间:t取0.5“,称时间阶梯(时限级差)时限级差)时限级差)时限级差)灵敏性:要求:若灵敏性不满足要求,与相邻线路第段配合:如果仍小于,可考虑采用电流电压连锁保护,或采用距离保护 144、小结:限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择
7、性与第段共同构成被保护线路的主保护,兼作第段的近后备保护。15三、单侧电源网络相间短路电流保护定时限过电流保护(第段)1、作用:作为本线路主保护的近后备近后备近后备近后备以及相邻线下一线路保护的远后备远后备远后备远后备。其起动电流按躲最大负荷电流来整定。不仅能保护本线路全长,且能保护相邻线路的全长。162、整定值的计算和灵敏性校验:1)、动作电流:躲最大负荷电流 在外部故障切除后,电动机自起动时,应可靠返回。电动机自起动电流要大于它正常工作电流,因此引入自起动系数KZq式中,172)、动作时间在网络中某处发生短路故障时,从故障点至电源之间所有线路上的电流保护第段的测量元件均可能动作。例如:下图
8、中d1短路时,保护14都可能起动。为了保证选择性,须加延时元件且其动作时间必须相互配合。阶梯时间特性 当相邻有多个元件,应选择与相邻时限最长的配合 183)、灵敏性近后备:Id1.min本线路末端短路时的短路电流远后备:Id2min 相邻线路末端短路时的短路电流194、小结第段的IdZ比第、段的IdZ小得多,其灵敏度比第、段更高;在后备保护之间,只有灵敏系数和动作时限都互相配合时,才能保证选择性;保护范围是本线路和相邻下一线路全长;电网末端电网末端电网末端电网末端第段的动作时间可以是保护中所有元件的固有动作时间之和(可瞬时动作瞬时动作瞬时动作瞬时动作),故可不设电流速断保护;末级线路保护亦可简
9、化(或),越接近电源,t越长,应设三段式保护。20五、三段式电流保护评价选择性:在单测电源辐射网中,有较好的选择性(靠IdZ、t),但在多电源或单电源环网等复杂网络中可能无法保证选择性。灵敏性:受运行方式的影响大,往往满足不了要求。第段:运行方式变化较大且线路较短,可能失去保护范围;第段:长线路重负荷(If增大,Id减小),灵敏性不满足要求。速动性:第、段满足;第段越靠近电源,t越长缺点可靠性:线路越简单,可靠性越高优点应用范围:35KV及以下的单电源辐射状网络中;第段:110KV等,辅助保护21第二节 电网相间短路的方向性电流保护1问题的提出双电源多电源和环形电网供电更可靠,但却带来新问题
10、对电流速断保护:d1处短路,d2处短路,对过电流保护:d1处短路,d2处短路,有选择性有选择性:22保护1、3、5只反映由左侧电源提供的短路电流,它们之间应相互配合。而保护2、4、6仅反映由右侧电源提供的短路电流,它们之间应相互配合,矛盾得以解决 原因分析:反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起误动。解决办法:加装方向元件功率方向继电器。仅当它和电流测量元件均动作时才启动逻辑元件。这样双侧电源系统保护系统变成针对两个单侧电源子系统。23双侧电源网络中电流保护整定的特点:1、电流速断保护 如果保护定值大于反方向短如果保护定值大于反方向短如果保护定值大于反方向短如果保护定值大于反方向短路的最大电流
11、,则不需要安路的最大电流,则不需要安路的最大电流,则不需要安路的最大电流,则不需要安装方向元件装方向元件装方向元件装方向元件24限时电流速断保护原则与单侧电源网络中第段的整定原则相同,与相邻线路段保护配合。需考虑保护安装点与短路点之间有分支的影响,即分支电路的影响。分支电路分两种典型情况:助增,外汲。25对方向性电流保护的评价 在多电源网络及单电源环网中能保证选择性快速性和灵敏性同前述单侧电源网络的电流保护接线较复杂,可靠性稍差,且增加投资出口时,GJ有死区,使保护有死区缺点 力求不用方向元件(如果用动作电流和如果用动作电流和延时能保证选择性延时能保证选择性)26第第3节节 电流、电压联锁保护
12、电流、电压联锁保护当系统运行方式变化太大时,Klm检验不满足要求时采用1.无时限电流、电压联锁速断保护()2.1)按正常运行方式下电流、电压元件相同的保护范围整定2)Klm校验3)动作时间电流、电压元件均需校验KlmE:相电势;X:系统正常方式阻抗;L:正常方式保护范围电流元件按躲正常运行方电流元件按躲正常运行方式下线路末端短路整定式下线路末端短路整定271)动作电流、动作电压整定 下一条线路采用电流速断:电流元件可靠系数:电压元件的可靠系数;:线末变压器低压侧短路、保护处最小残压 下一条线路采用电流电压联锁保护时2.限时电流、电压联锁保护(段)282)Klm校验3)动作时间或293.带低电压
13、闭锁的过流保护(段)1)电流电压整定Ie:额定电流Ue:额定电压2)Klm校验(电流、电压均校验)(电流、电压均校验)3)动作时间按阶梯原则整定30第四讲第四讲 电力变压器的整定计算电力变压器的整定计算一、变压器的保护配置 1)瓦斯保护 重瓦斯:反应油箱内部短路,主保护 轻瓦斯:反应油面降低,发信号 2)纵联差动保护:反应绕组及引出线各种短路,主保护 3)电流速断保护:小容量变压器绕组及引线故障 4)过电流保护(或带复合电压启动):后备保护 5)零序电流保护:中性点接地系统接地短路的后备 6)大型变压器的过励磁保护及过电压保护 7)过负荷保护31二、变压器差动保护整定计算二、变压器差动保护整定
14、计算1.1.基本原理基本原理一般TA极性端靠断路器侧。一次电流从极性端流入,二次电流从极性端流出 1)正常运行及外部短路理想:实际:3233变压器保护需要解决的问题变压器保护需要解决的问题在不降低可靠性与安全性的前提下,提高变压器在正常运行时发生轻微匝间故障或高阻接地故障时的灵敏度解决空投变压器于匝间故障时保护动作时间慢、离散度大的问题变压器区外故障、区外故障切除恢复中伴随TA饱和、TA暂态特性不一致等因素引起差动保护误动的问题消除和应涌流对变压器保护的影响如何减少TA二次回路在各种情况下断线及短路对差动保护的影响“和和应应涌涌流流”就就是是在在一一台台变变压压器器T1T1空空载载合合闸闸时,
15、不仅合闸变压器有励磁涌流,而且时,不仅合闸变压器有励磁涌流,而且在在与与之之并并联联运运行行的的变变压压器器T2T2中中也也出出现现涌涌流流现现象象后后者者称称为为和和应应(sympathetic)(sympathetic)涌涌流流.如如果果T2T2的的纵纵差差保保护护没没有有涌涌流流闭闭锁锁环环节节或或闭闭锁锁性性能能不不好好,它它将将在在TlTl空空载载合合闸闸的的稍稍后后时时刻刻“和和应应”误动。误动。34构成变压器纵差动保护的基本原则幅值校正(电流平衡调整);幅值校正(电流平衡调整);幅值校正(电流平衡调整);幅值校正(电流平衡调整);相位校正相位校正相位校正相位校正35不平衡电流产生
16、的原因和消除方法(1)由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流:(Y/-11)Y.d11 接线方式,两侧电流的相位差30 消除方法:相位校正。Y侧TA采用形接法,侧TA采用Y接法,或采用软件校正相位。差动臂中的电流同相位,但大小增大了,为使正常运行或区外故障时,Ij=0,则应使:即:高压侧电流互感器变比应加大3倍.Y-Y-变换变换36数字式纵差动保护接线(1)按常规纵差动保护接线(2)各侧TA按星形接线,由软件进行相位校正和幅值校正(Y-Y-变换):37Y Y相位补偿相位补偿38电流相位补偿新方法电流相位补偿新方法(RCS-978)由由Y相位相位补偿新方法:在软件中将补偿新方法:在软件中将侧
17、侧电流做一个反相序的两相电流之差。电流做一个反相序的两相电流之差。为求得为求得零序电流的平衡,将零序电流的平衡,将Y侧电流减去零序电流侧电流减去零序电流。侧侧 Y侧侧39空投变压器于匝间故障(B相2.5%匝间故障)-Y-YY-Y-40电流相位补偿新方法电流相位补偿新方法采用采用Y相位补偿的新方法后,相位补偿的新方法后,由于由于Y侧没有进行两相电流差的计算侧没有进行两相电流差的计算,变压器变压器空载合闸时各相有涌流时其特征都很明空载合闸时各相有涌流时其特征都很明显显。试验表明,空投在故障变压器上保。试验表明,空投在故障变压器上保护动作时间小于护动作时间小于40mS。41变压器各侧电流互感器的不同
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