電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 韓笑 第三章－2新課件

1、第3章 電網(wǎng)保護(hù)原理3.2 110kV輸電線路保護(hù)9/20/20221中性點直接接地電網(wǎng)接地時零序分量特點三段式零序方向電流保護(hù)零序方向元件3.2 110kV輸電線路保護(hù)3.2.1零序電流保護(hù)9/20/202221 零序電流和零序電壓的獲取（1）零序電流的獲取方法a、微機(jī)保護(hù)自采零序電流b、外采零序電流和電流c、外采零序電流零序套管TA9/20/20223（2）零序電壓的獲取方法a、微機(jī)保護(hù)自采零序電壓b、外采零序電壓TV開口三角形電壓9/20/20224故障點零序電壓與零序電流夾角約-100故障點零序電壓電流9/20/20226正方向故障零序電壓與零序電流夾角約-100正方向故障分析9/20

2、/20227單相接地時的零序特點故障點處的零序電壓最高零序電流的大小和分布，主要取決于系統(tǒng)的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗及其所處位置。零序電流僅在中性點接地的電網(wǎng)中流通正方向故障時，保護(hù)安裝處母線零序電壓與零序電流的相位關(guān)系，取決于母線背后元件的零序阻抗 正向故障時 反向故障時9/20/202293 零序電流速斷保護(hù)（零序電流I段）-無延時整定原則：保護(hù)區(qū)不超出本線路以保證選擇性。即動作電流I0.act大于線路末端短路的最大零序電流3I0.max。9/20/202210零序電流I段的動作電流應(yīng)躲過手動合閘或自動重合閘期間斷路器三相觸頭不同時合上所出現(xiàn)的最大零序電流。（1）零序電流速斷保

3、護(hù)（零序電流I段）計算零序電流I段的動作電流應(yīng)躲過被保護(hù)線路末端發(fā)生單相或兩相接地短路時流過本線路的最大零序電流。非全相運(yùn)行伴隨振蕩時的最大零序電流是上述三點中最大的，為提高保護(hù)靈敏度，將I段分為兩個I段?？煽肯禂?shù)，1.2 1.3線路末端故障時流過保護(hù)的最大零序電流斷路器三相觸頭不同時合閘所出現(xiàn)的最大零序電流零序電流I段的動作電流應(yīng)躲過非全相運(yùn)行期間振蕩所造成的最大零序電流。非全相運(yùn)行伴隨振蕩時的最大零序電流9/20/202211零序電流靈敏I段與不靈敏I段靈敏I段：按整定條件、 整定（取較大者為整定值）。一般情況下按照整定條件 整定，但在手動合閘或自動重合閘期間增加100ms延時。求3I0.

4、ust方法（取較大值）：a.兩相先合，相當(dāng)于一相斷線的零序電流b. 一相先合，相當(dāng)于兩相斷線的零序電流。Z11、Z22、Z00為縱向序阻抗9/20/202212零序電流靈敏I段與不靈敏I段不靈敏I段：按整定條件整定。求3I0.unc方法兩側(cè)電源相差時的零序電流可見=180時有最大的零序電流。Z11為縱向正序阻抗單相斷線兩相斷線9/20/202213零序電流靈敏I段與不靈敏I段比較不靈敏I段動作值大，保護(hù)區(qū)小，作為非全相運(yùn)行時的主要接地保護(hù)。靈敏I段動作值小，保護(hù)區(qū)長，靈敏度高，但在非全相運(yùn)行時要退出運(yùn)行。9/20/202214（2）帶時限零序電流速段保護(hù)（零序電流II段）計算躲過相鄰線路段末端

5、短路時流過本線路的最大零序電流。K為相鄰線路段末端靈敏度校驗線路末端接地故障時的最小值靈敏度滿足要求，則動作時間為0.5S；靈敏度不滿足要求時，改為與相鄰線路II段配合，則動作時間為1S。9/20/2022165 零序過電流保護(hù)（零序電流III段）整定原則：正常時應(yīng)當(dāng)不起動，故障切除后應(yīng)當(dāng)返回，為保證選擇性，動作時間應(yīng)當(dāng)與相鄰線路III段按照階梯原則配合。即動作電流I0.set大于本線路末端三相短路時流過本保護(hù)的最大不平衡電流。一般不計算，取2-4A9/20/2022176 零序方向保護(hù)* 零序電流保護(hù)采用方向閉鎖的必要性采用方向元件的原因與方向電流保護(hù)相同。9/20/202219傳統(tǒng)的零序功

6、率方向繼電器正方向故障則電壓經(jīng)過電壓變換器，系數(shù)為KU，電流經(jīng)過電抗變換器，系數(shù)為KI比幅比相即繼電器應(yīng)當(dāng)最靈敏零序阻抗角一般80即為繼電器內(nèi)角；最靈敏角為-要使得正方向時零序功率方向繼電器最靈敏，則-809/20/202220畫出動作區(qū)如下式中最靈敏角需要強(qiáng)調(diào)的是，推導(dǎo)過程與相量圖均以-3U0、3I0關(guān)系來完成。9/20/202221* 整流型零序功率方向繼電器接線接線以-3U0、3I0接入。也可以接入3U0、-3I0，一般習(xí)慣電壓反接。9/20/2022227.微機(jī)型零序功率方向元件比較零序電壓、零序電流的相位動作方程即最靈敏角為-100比較零序功率的幅值零序功率 P0P00，表明是反方向

7、故障，反方向元件動作；P0fN)假設(shè)電流電壓周期性變化，周期為振蕩周期（1-3S），即9/20/202269fM=50.2HZ,fN=49.8HZ時的振蕩電流圖振蕩周期2.5s=180=09/20/202270B、系統(tǒng)振蕩時測量阻抗的變化由右圖可見，振蕩中心O到PQ阻抗比為因此，測量阻抗軌跡隨著兩側(cè)電源電勢的比值C變化。a、M側(cè)為送電側(cè)（C1）則其軌跡如圖中的圓1。b、M側(cè)為受電側(cè)（C1）則其軌跡如圖中的圓2。b、兩側(cè)電勢相等（C1）則其軌跡如圖中的直線AB。圖中當(dāng)180時，測量阻抗在PQ線上且最小，造成 圖中的阻抗繼電器誤動。9/20/202271C、振蕩對距離保護(hù)的影響由右圖可見，測量阻抗

8、從保護(hù)動作區(qū)（圓2）a點進(jìn)b點出，中間相差的時間小于1s。測量阻抗軌跡繼電器動作區(qū)I段無動作延時，只要測量阻抗進(jìn)入動作區(qū)，保護(hù)就誤動，故振蕩時需閉鎖；II 段動作延時可能小于ab段時間，保護(hù)可能誤動，故振蕩時需閉鎖；III段的動作時間最長（超過1s），不受振蕩的影響。9/20/202272D、振蕩閉鎖原理（1）振蕩與短路的區(qū)別a、振蕩電壓、電流、測量阻抗均作周期性的緩慢變化，周期為振蕩周期；b、振蕩三相對稱，無負(fù)序或零序分量。短路長期（不對稱短路）或瞬間（對稱短路）出現(xiàn)負(fù)序電流。短路電流、電壓、阻抗突然變化，變化速度快，但短路后又保持穩(wěn)定。振蕩短路周期性緩慢進(jìn)入動作區(qū)快速進(jìn)入動作區(qū)9/20/2

9、02273（2）振蕩閉鎖的構(gòu)成原理振蕩閉鎖的起動元件振蕩時閉鎖保護(hù)，在各種故障時都能開放保護(hù)振蕩中不對稱短路開放保護(hù)的判據(jù)負(fù)序零序增量起動元件相電流差突變量起動元件a、利用負(fù)序與零序分量開放保護(hù)m一般取0.66b、利用電流的對稱性開放保護(hù)最大相電流大于最小相電流1.8倍零序電流大于最大相電流0.8倍9/20/202274振蕩中對稱短路開放保護(hù)的判據(jù)a、由振蕩中心電壓Uos開放保護(hù)b、利用測量阻抗變化率大小開放保護(hù)大為振蕩，不開放保護(hù)；反之開放保護(hù)Uos特點：周期性變化振蕩時達(dá)不到150ms或500ms9/20/202275振蕩閉鎖原理一（短時開放距離、段）振蕩D10動作不動作D30短路D10D

10、31動作先振蕩后短路D11不開放保護(hù)開放保護(hù)160ms開放保護(hù)注：非全相振蕩中開放保護(hù)選相元件選出的故障相為運(yùn)行相。9/20/202276閉鎖原理二（基于阻抗變化率）測量阻抗軌跡四邊形1、2整定阻抗不同測量阻抗變化慢測量阻抗變化快9/20/202277(2)電壓回路斷線閉鎖電壓回路斷線U0Z0繼電器誤動A、母線電壓回路斷線閉鎖斷線閉鎖防止阻抗繼電器在電壓回路斷線時誤動或不對稱斷線對稱斷線延時閉鎖保護(hù)并發(fā)信號保護(hù)未起動B、線路電壓回路斷線任一相電壓小于8v線路有電流延時閉鎖保護(hù)并發(fā)信號保護(hù)未起動與邏輯9/20/202278(3)過渡電阻無過渡電阻Rg過渡電阻特點阻抗繼電器ZKZk有過渡電阻Rg阻

11、抗繼電器ZKZk相間故障接地故障電弧電阻電弧、接地電阻純電阻；隨著時間逐漸變大。500kV線路接地短路的最大過渡電阻按300考慮，220kV線路則按照100考慮。 9/20/202279A、單側(cè)電源過渡電阻的影響過渡電阻RgRg使得阻抗繼電器在區(qū)內(nèi)故障時拒動。 無Rg繼電器動作有Rg繼電器拒動9/20/202280B、雙側(cè)電源過渡電阻的影響過渡電阻Rg上電流不再是IMM為送電側(cè)，Z呈現(xiàn)容性出口故障拒動外部故障誤動（超越）為提高抗過渡電阻能力，則繼電器的特性希望為請聯(lián)系四邊形阻抗繼電器9/20/202281雙側(cè)電源過渡電阻的影響M為受電側(cè)，Z呈現(xiàn)感性出口故障不拒動保護(hù)區(qū)末端故障拒動注意：重點防止

12、過渡電阻引起的阻抗繼電器超越。9/20/202282C、過渡電阻對保護(hù)的影響I段 保護(hù)無延時，過渡電阻較小 影響小 段 經(jīng)過延時，過渡電阻較大；整定阻抗較小，動作區(qū)小 影響大 段 整定阻抗大，動作區(qū)大 影響小 9/20/202283D、消除過渡電阻的措施（1）動作特性的偏移及電抗特性動作特性向R軸偏移（2）采用四邊形阻抗繼電器帶電抗線9/20/2022845.評價與小結(jié)三段式距離保護(hù)各段由三個相間與三個接地方向阻抗繼電器完成短路阻抗的測量，共18個方向阻抗繼電器。方向阻抗繼電器需采取措施消除出口電壓死區(qū)。I段不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，保護(hù)區(qū)穩(wěn)定。II、III段受分支電流的影響，保護(hù)區(qū)隨運(yùn)行方式而

13、變化。距離保護(hù)需要電壓，在電壓回路斷線時需閉鎖保護(hù)。距離保護(hù)需采取措施防止振蕩、過渡電阻的影響。選相元件是為了提高保護(hù)的速度并與綜合重合閘配合。110kV及以上電壓等級的電網(wǎng)中受到了廣泛的應(yīng)用，并且與縱聯(lián)通道配合，可以構(gòu)成全線速動保護(hù)。9/20/202285*距離保護(hù)裝置介紹110kV線路典型的三段式距離保護(hù)框圖起動與振蕩閉鎖短時開放9/20/202286110kV線路典型的三段式距離保護(hù)框圖三段式距離保護(hù)段動作段動作段動作9/20/202287110kV線路典型的三段式距離保護(hù)框圖后加速回路距離加速動作帶振蕩閉鎖段重合加速手合加速段重合加速、段9/20/202288在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)： 更多課程配套課件資源請訪問在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)9/20/2022899/20/2022909/20/2022919/20/2022929/20/2022939/20/202294饞死9/