輸電線路的電流電壓保護

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

2、 最小保護范圍Lmin15%L無意義 5、優(yōu)點：動作迅速，簡單可靠 缺點：不能保護線路全長，單獨使用不能作為主保護。 6、原理接線：P58圖3-3 根據(jù)歸總式原理圖畫出展開圖：先介紹歸總式原理圖、 展開圖的特點。 KM的作用：1）增大接點容量 2）增大裝置動作時間（0.060.08s） 3 3）防止管型避雷器放電（0.040.06s）誤動作 QF輔助接點的作用：保護KM的接點。 二、限時電流速斷保護 （一） 工作原理 1、特點：既能保護線路全長，又能快速切除故障， 兼作瞬時電流速斷的后備。 2、保護范圍：本線路全長及相鄰線路一部分（不 超過相鄰線路瞬時電流速斷保護范圍） （二）動作電流及動作時

3、限的整定： 1、動作電流： 1）： 2）不應(yīng)超出相鄰變壓器速斷保護區(qū)以外：取兩 者中較大者。 4 2、動作時限：0.5s 3、靈敏系數(shù)（比瞬時電流速斷保護高，可保護線路全 長，但速動性差） （三）原理接線：P61圖3-5 根據(jù)歸總式原理圖畫出展開圖 瞬時電流速斷與限時電流速斷的配合 分析各區(qū)段保護動作情況：AM、MB、BQ、QN 結(jié)論：兩者配合，可在0.5s的短時間內(nèi)切除全線路 范圍內(nèi)任何點短路故障可作為線路的主保護 例題3-1P67 三、定時限過電流保護 （一）工作原理 正常時不應(yīng)該動作，短路時起動并以時間來保證動 作的選擇性。 5 （二）整定原則 1、動作電流的整定： （1）按躲過被保護線

4、路的最大負荷電流整定 （2）相鄰線路短路故障切除后保護能可靠返回 可靠系數(shù)，取1.15-1.25 電動機自起動系數(shù)，取1.5-3 返回系數(shù)，取0.85 要特別注意的確定?？膳e例說明。 2、動作時限的整定：按階梯原則整定保證動作 的選擇性，具有定時限特性，動作時限與流過電流 大小無關(guān)。 3、靈敏度：IOP小Ksen高 近后備Ksen1.3-1.5 遠后備Ksen1.2 6 （三）保護范圍：作為本線路的后備保護（近后備）， 也可作為相鄰線路的后備保護（遠后備） （四）原理接線： 采用電磁型繼電器構(gòu)成的定時限過電流保護 組成：LJ、SJ、XJ、（ZJ） 特點：短路點離電源越近的線路Idt，但同 一條

5、線路動作時限相同 采用感應(yīng)型電流繼電器構(gòu)成的反時限過電流保護 。 特點：接線簡單，但時限配合較困難 被保護線路不同地點短路，動作時限不同 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 組合式帶有動作時限（Idt）替代SJ，接點 容量大替代ZJ，動作指示掉牌替代XJ 運用：多用在電壓較低的配電網(wǎng)線路上和在電動機上 （末級線路） 四、電流保護接線方式（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：三只LJ接入各自相應(yīng)相別LH的二次側(cè)，兩 星形中點連接 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I

6、2 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 （4）缺點：費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)生接地且其保護動作時 限相同兩條線路會同時斷開，而小接地電流系 統(tǒng)允許短時單相接地運行 2、兩相兩繼電器接線（不完全星形接線）P65圖2-16 （1）特點：兩只LJ和兩只LH均接成不完全星形，兩中 點之間有中線連接 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 （4）各處保護裝置的LH必須裝設(shè)在同名相上 9 兩點接地時保護裝置動作情況：（設(shè)兩套保護動作時 限相同）

7、a、雙回線路保護裝置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 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機會切除一個故障點；1/3機會切除兩個 故障點 10 b、雙回線路保護裝置的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)

8、目 2 1 1 0 2 2 結(jié)論：1/2機會切除兩個故障點； 1/3機會切除一個故障點； 1/6機會兩套保護均不動作 11 （5）缺點： 用于Y/變壓器保護時，靈敏系數(shù)可能比完全星形 接線小一半； 輻射形電網(wǎng)兩段線路的兩點接地，可能造成非選擇 性動作，P149，圖9-16（c） 3、兩相三繼電器接線（不完全星形接線） （1）特點：回路比不完全星形接線多接一只繼電器 （2）Kjx=1（對于Y/-11變壓器保護，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 12 4、兩相單繼電器接線（兩相電流差接線）P66圖2-17 （1）特點：一只繼電器， 兩只LH反極性連接 （2

9、）缺點： a、短路形式不同，保護靈敏系數(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/-11變壓器后發(fā)生兩相短路時，保護 可能拒動 例：Y/-11變壓器，a、b短路 （3）適用：中性點不接地系統(tǒng)小容量電動機保護 作為相間短路保護 13 5、零序分量保護接線 （1）特點：三只LH二次側(cè)同極性相連，繼電器接于 兩連接點之間 （2）適用：110KV以上大接地電流系統(tǒng)作為單相 短路保護 課堂練習(xí)：采用兩相兩繼電器接線畫出電流速斷保 護原理接線圖 五、三段式電流保護接線圖 （P66圖3-12） 1、對照圖3-12分析三段式電流保

10、護的構(gòu)成、原理、 動作過程。 2、三段式電流保護整定計算實例 P67例3-1。 14 七、電流電壓聯(lián)鎖速斷保護 （一）母線殘余電壓（母線殘壓） 發(fā)生短路故障時，系統(tǒng)電壓急劇下降，此時的母線 電壓稱為殘余電壓 UCy=IKZdl（與短路點位置及系統(tǒng)運行方式有關(guān)） 短路點越遠，UCY；反之，UCY 最大運行方式，UCY（曲線1）； 最小運行方式，UCY（曲線2） 特點：發(fā)生短路時，利用系統(tǒng)電壓劇烈下降的特征 瞬時動作的保護 構(gòu)成：低電壓繼電器 保護范圍：最大運行方式lmin 最小運行方式lmax與電流速斷保護相反 15 （二）電流閉鎖電壓速斷保護 1、特點：電流速斷和電壓速斷互相閉鎖的一種保護 2

11、、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 短路故障2KM起動：QF跳閘，KS發(fā)信號 （2）由原理圖如何轉(zhuǎn)換成展開圖 展 開 圖 組 成 ： 交 流 電 流 、 交 流 電 壓 、 直流、信號、文字說明 16 3、整定原則： 經(jīng)常運行方式下，電流速斷和電壓速斷有相同保護 范圍保證有最大的保護范圍 被保護線路外部短路，不動作保證動作的選擇 性 IOP，UOP （1）經(jīng)常運行方式的最大保護區(qū)為： （2） （3） 4、校驗 要求 17 復(fù)習(xí)提問： 1、電壓速斷與電流速斷保護的區(qū)別。 2、電流電壓聯(lián)鎖速斷保護的工作原理。 3、過電流保護的動作電流、動作時限、保護范

12、圍、靈 敏度特點 4、定時限過電流、反時限過電流保護特點、區(qū)別。 18 3-2 輸電線路的方向電流保護 一、電流保護方向問題的提出 1、問題 雙電源輻射網(wǎng)（或單電源環(huán)網(wǎng)）例：P70圖3-14 （1）瞬時電流速斷保護無選擇性動作 （2）定時限過電流保護動作時限無法整定 2、原因： 保護誤動時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； 采用方向電流保護：功率方向元件KP判別（正方向： 母線線路），反應(yīng)短路時大小和方向的保護（其中方 向為電流和電壓之間的夾角） 19 二、工作原理（方向過電流保護） 1、動作參數(shù)的整定 根據(jù)動作方向?qū)⒈Ｗo分成兩組。 例：在圖3-15（P71）

13、將1、3、5分成一組；2、4、6 分成一組 再分別按單側(cè)電源線路過電流保護同樣的原則整定 參數(shù)，保證動作的選擇性。 2、特點： 在原有保護上增設(shè)一個功率方向判別元件反向故障 時，閉鎖保護。 20 3、原理接線：P72圖3-16 組成：KA、KP、KT、KS等元件。 原理：短路（正向）：KA、KP均動作保護動作 短路（反向）：KA動作，KP不動閉鎖保護裝置 4、方向元件的裝設(shè)。 對于同一母線兩側(cè)的保護： 動作時限長者可不裝方向元件，動作時限短和相等 者必須裝方向元件。 上例：保護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

14、障。 （二）要求： 1、判斷方向（和之間的相位）。 2、靈敏度高（動作功率?。?3、動作時間短 （三）接線： （四）原理： 正方向（1）：動作 反方向（2）：不動作 四、電磁型功率方向繼電器。 1、類型： LG11：用于相間短路保護。 LG12：用于接地保護。 22 2、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（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） 動作電壓 制動電壓 （2）比

15、較回路。 動作即動作條件 實際 4、動作區(qū)圖和靈敏角。 動作條件： 動作區(qū)：能使KP動作的與之間的夾角 24 5、電壓死區(qū)及其消除。 電壓死區(qū)：無法動作 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：記憶串聯(lián)方向限時電流速斷和過電流保護 6、潛動現(xiàn)象。 繼電器動作電壓潛動 繼電器動作電流潛動 原因：比較回路元件參數(shù)不對稱。 正潛動：誤動 負潛動：拒動或靈敏系數(shù)降低。 消除：電流潛動/電壓潛動 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作； 反方向故障，繼電器不動作。 （2）靈敏系數(shù)高。 2、概念：三相

16、對稱且時，超前的接線方式 3、接線； P78圖3-21 4、特點： （1）接相間電壓，不對稱短路時動作靈敏。 （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動作條件： （1）近處短路：繼電器拒動，電壓死壓。 （2）遠處短路： 以A相KP為例。總可以落在動作區(qū)內(nèi) 2、反方向三相短路。 不變 落在非動作區(qū)，不動作。 思考題：已知一KP的內(nèi)角為和，用于線路角為的線 路，問應(yīng)哪種內(nèi)角時，在接線下，KP可以靈敏動作。 27 3、正方向兩相短路

17、 （1）近處短路（保護出口短路），P78矢量圖3-22。 2、遠處兩相短路 小結(jié)： 1適當選擇繼電器內(nèi)角，任何相間短路，均能正 確動作。動作條件： 2KP靈敏動作條件： 3對兩相短路均無死區(qū)，近點三相短路，繼電器 有死區(qū)。 六、 非故障相電流的影響與按相起動 （一）非故障相電流對保護的影響。 非故障相電流：電網(wǎng)發(fā)生不對稱短路時，在非故障 相中流過的電流。 28 空載：=0 負載：可使KP誤動作兩相短路 1、兩相短路：K點AB短路。 分析保護1：B，C相KP不動作；A相KP誤動作。 2、單相接地短路， P79圖323。 K點與間無正序和負序電流分量，只分析零序電流 的影響。假設(shè)系統(tǒng)容量無限大，且

18、忽略阻抗中的電 阻。 保護1：正向故障 應(yīng)該動作 保護2：反向故障礙 不應(yīng)該動作 動作分析具體見P73表及P74圖35（思考提問） 結(jié)論：保護2可能誤動。 29 解決方法： （1）提高起動元件的動作電流，使之大于非故障相 電流（負荷電流與零序電流相量和）。 （2）接線采用按相起動。 （二）按相起動。 （三）方向過電流保護接線圖。 參考中專教材P75圖317 課堂練習(xí)：畫展開圖。 七、 方向電流保護的整定計算 （一）方向過電流保護動作電流的整定。 1、躲過被保護線路中的最大負荷電流。P70圖314 須考慮開環(huán)時的增加。 2、與相鄰線路過電流保護動作電流配合。 取兩者中較大者。 30 （二）方向過

19、電流保護靈敏系數(shù)的校驗。 方向元件：不須校驗。 電流元件：與不帶方向元件的過電流保護相同。 （三）方向過電流保護動作時限的整定。 同一動作方向的過電流保護：按階梯原則。 裝設(shè)方向元件的原則：同一母線兩側(cè)，動作時限短且相等須 裝方向元件。 同一母線兩側(cè)，動作時限長者不須裝方向元件。 （四）保護裝置的相繼動作。 相繼動作：同一條線路兩側(cè)保護按先后順序動作。 相繼動作區(qū)：相繼動作的線路長度 。 缺點：加長故障切除時間。 優(yōu)點：可提高保護裝置的靈敏系數(shù)。 作業(yè)：P109 3-5，37，311 31 3-3 輸電線路的接地故障保護 一、電網(wǎng)接線方式及其保護特點 （一）電網(wǎng)接線方式： 中性點直接接地方式：

20、 110KV及以上大接地電流系統(tǒng)。 中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地： 35KV及以下小接地電流系統(tǒng)。 （二）零序保護（接地保護）。 接地故障：出現(xiàn)零序電流和零序電壓構(gòu)成保護。 優(yōu)：接線簡單，靈敏度高，動作迅速，保護區(qū)穩(wěn)定。 32 （三）保護特點： 大接地電流系統(tǒng)：多動作于跳閘。 小接地電流系統(tǒng)：多動作于信號。 列表： 電壓等 接地方式 保護特點 110kV及以上 中性點直接接地 零序保護多用于跳閘 335kV以下 中性點不接地 零序保護多用于信號 中性點經(jīng)消弧線圈接地 33 二、中性點不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點。 1、簡單的不接地電網(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

21、障線路：零序電流方向為線路流向母線。 零序電流方向為母線流向線路。 3、單相接地故障特點： （1）全系統(tǒng)均出現(xiàn)零序電壓且處處相等。 （2）故障相對地電容電流為零，非故障相對地電容 電流增大倍。非故障線路由本線路對地電容電流形 成，且超前。母線出線故障線路 34 （3）故障線路由全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流形 成，且滯后（ 大小 、方向、 均不同） 。 （4）故障相對地電壓為零，其它兩相對電壓升高倍， 中性點電壓偏移為正常對相電壓。 三、中性點不接地系統(tǒng)單相接地故障的保護方式 1、絕緣監(jiān)視裝置。 原理：單相接地時同一電壓級的全電網(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

22、3-25 發(fā)信號。 查找故障：P82-83 適用：簡單且允許短時停電的電網(wǎng)。 35 2、零序電流保護。 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)信號或跳閘 出線回路： ，保護越靈敏。 3、零序功率方向保護。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) 信號或跳閘。 適用：零序電流保護不足或接線復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。 36 3-4 中性點直接接地電網(wǎng)的接地保護 一、單相接地時零序分量特點 零序分量只在單相接地或兩相接地短路時出現(xiàn)。 1、在故障點最高，離故障點越遠，越小。 2、零序電流的分布，取決于輸電線路和中性點接地 變壓器的零序阻抗。 3、系統(tǒng)運行方式變化時，如果輸電線路和中性