高壓線路保護(hù)1

高壓線路保護(hù)本講內(nèi)容1、高壓線路概括2、高壓線路保護(hù)的配置3、高壓線路保護(hù)的原理4、高壓線路保護(hù)的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合高壓線路概括

一、以電壓等級(jí)分1、35KV及以下線路2、110KV及以上線路3、220KV及以上線路二、以電源分1、單電源輻射性線路2、單電源環(huán)網(wǎng)線路3、雙（多）電源開(kāi)式和環(huán)網(wǎng)線路三、以中性點(diǎn)是否接地分1）中性點(diǎn)不接地2）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地3）中性點(diǎn)直接接地

35KV及以下單電源輻射性網(wǎng)絡(luò)階段式電流保護(hù)一、瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（又稱電流Ⅰ段保護(hù)）

反應(yīng)電流升高而不帶時(shí)限動(dòng)作，電流高于動(dòng)作值時(shí)繼電器立即動(dòng)作，跳開(kāi)線路斷路器。1、作用：快速切除線路首端的故障。2、工作原理：反應(yīng)電流增大為保護(hù)的判據(jù)，為快速切除故障，選擇性的獲得靠提高動(dòng)作電流的整定值來(lái)實(shí)現(xiàn)。

動(dòng)作電流整定必須保證繼電保護(hù)動(dòng)作的選擇性，如下圖所示，k1處故障對(duì)于保護(hù)P1是外部故障，應(yīng)當(dāng)由保護(hù)P2跳開(kāi)2QF。當(dāng)k1處故障時(shí)短路電流也會(huì)流過(guò)保護(hù)P1，需要保證此時(shí)保護(hù)P1不動(dòng)作，即P1的動(dòng)作電流必須大于外部故障時(shí)的短路電流。

3、整定計(jì)算三部曲：動(dòng)作值、動(dòng)作時(shí)限、靈敏度1）動(dòng)作值：按躲過(guò)被保護(hù)線路末端短路的最大電流整定。

Iop=KrelIk.max2)動(dòng)作時(shí)限:t=0s3)靈敏度:與保護(hù)范圍成正比方法（1）按保護(hù)范圍不小于被保護(hù)線路15%~20%方法（2）用線路首端最小兩相短路電流來(lái)校驗(yàn)。靈敏系數(shù)計(jì)算：用線路首端的最小短路電流除以動(dòng)作電流。4、特點(diǎn)：快速切除線路首端的故障。僅靠動(dòng)作電流值來(lái)保證其選擇性，只能無(wú)延時(shí)地保護(hù)本線路的一部分，保護(hù)范圍隨運(yùn)行方式變化較大。5、原理接線圖2.2無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)完全星形接線方式及動(dòng)作邏輯示意圖6、用“四性”評(píng)價(jià)1）選擇性的獲得：靠提高動(dòng)作電流的整定值實(shí)現(xiàn)；2）快速性：保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作不帶延時(shí)；3）靈敏性：差，只能保護(hù)線路首端部分的故障，且受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響。4）可靠性：好，簡(jiǎn)單可靠。二、限時(shí)電流速斷保護(hù)（第Ⅱ段）

反應(yīng)電流增大并經(jīng)一較短的時(shí)限動(dòng)作的保護(hù)。1、作用：為保護(hù)線路全長(zhǎng)而設(shè)。以較快的時(shí)間切除本線路內(nèi)任一點(diǎn)的故障。與瞬時(shí)速斷保護(hù)一起構(gòu)成本線路的主保護(hù)。反應(yīng)于電流增大而動(dòng)作，與相鄰線路Ⅰ段配合，增設(shè)一短時(shí)限保證選擇性（一般取0.5s）。2、工作原理：反應(yīng)電流增大為保護(hù)的判據(jù)，為較快切除全線任一點(diǎn)的故障，選擇性的獲得靠動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間與相鄰線路瞬時(shí)速斷保護(hù)（或現(xiàn)時(shí)速斷）相配合的原則整定來(lái)實(shí)現(xiàn)的。3、整定計(jì)算Ⅱ段保護(hù)整定的原則是與下線Ⅰ段保護(hù)配合：（1）動(dòng)作時(shí)限配合：Ⅱ段時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)于Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作、斷路器跳閘、Ⅱ段保護(hù)返回時(shí)間之合，同時(shí)還要考慮時(shí)間繼電器誤差以及留有一定裕度。一般為0.3s～0.5s，一般取0.5s,時(shí)間元件精度較高時(shí)可取較小值。（2）保護(hù)區(qū)配合：Ⅱ段保護(hù)區(qū)不伸出下線Ⅰ段保護(hù)區(qū)。即1）動(dòng)作值：與相鄰線路瞬時(shí)速斷保護(hù)相配合的原則整定。

2)動(dòng)作時(shí)限:t=0.5s3)靈敏度:設(shè)置限時(shí)電流速斷保護(hù)的目的是保護(hù)線路全長(zhǎng)，故應(yīng)校驗(yàn)在本線路發(fā)生故障，短路電流最小的情況下保護(hù)能否動(dòng)作。即在最小運(yùn)行方式下線路末端最小短路電流下有足夠的靈敏度。當(dāng)靈敏度不滿足要求按與相鄰線路的限時(shí)速斷保護(hù)配合整定。4、特點(diǎn)：限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍大于本線路全長(zhǎng)，依靠動(dòng)作電流值和動(dòng)作時(shí)間共同保證其選擇性，與第Ⅰ段共同構(gòu)成被保護(hù)線路的主保護(hù)，兼作第Ⅰ段的后備保護(hù)，但不能作為相鄰線路的后備。5、原理接線圖2.6定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的完全星形接線方式及邏輯圖6、用“四性”評(píng)價(jià)（1）、選擇性的獲得：整定動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間按與相鄰線路的瞬時(shí)速斷（或限時(shí)速斷）保護(hù)相配合的原則整定來(lái)實(shí)現(xiàn)的；（2）、快速性：較好，能較快切除全線路任一點(diǎn)短路。（3）、靈敏性：較好，能保護(hù)線路全長(zhǎng)。但任受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響。（4）、可靠性：好，簡(jiǎn)單可靠。三、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（第Ⅲ段）

1、作用作為本線路主保護(hù)的近后備以及相鄰線下一線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備。2、工作原理：反應(yīng)電流增大為動(dòng)作的判據(jù)，選擇性主要靠整定階梯時(shí)限獲得。3、整定計(jì)算1）動(dòng)作值：為保證被保護(hù)線路通過(guò)最大負(fù)荷時(shí)不誤動(dòng)作，以及當(dāng)外部短路故障切除后出現(xiàn)最大自起動(dòng)電流時(shí)應(yīng)可靠返回，過(guò)電流保護(hù)應(yīng)按以下兩個(gè)條件整定：（1）為保證過(guò)電流保護(hù)在正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作，其動(dòng)作電流應(yīng)大于最大負(fù)荷電流，即：Iop>IL.max（2）保證過(guò)電流保護(hù)在外部故障切除后可靠返回，其返回電流應(yīng)大于外部短路故障切除后流過(guò)保護(hù)的最大自起動(dòng)電流。即:Ire>IL.max2)動(dòng)作時(shí)限:按時(shí)限的“階梯特性”整定。階梯特性如下圖所示，實(shí)際上就是實(shí)現(xiàn)指定的跳閘順序，距離故障點(diǎn)最近的（也是距離電源最遠(yuǎn)的）保護(hù)先跳閘。階梯的起點(diǎn)是電網(wǎng)末端，每個(gè)“臺(tái)階”是Δt，一般為0.5”，Δt的考慮與Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作時(shí)限一樣。

3）靈敏系數(shù)校驗(yàn)過(guò)電流保護(hù)用于本線路近后備保護(hù)，同時(shí)作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。故應(yīng)按這兩種情況校驗(yàn)靈敏系數(shù)，即以最小運(yùn)行方式下本線路末端兩相金屬性短路時(shí)的短路電流，校驗(yàn)近后備靈敏度；以最小運(yùn)行方式下相鄰線路末端兩相金屬性短路時(shí)的短路電流，校驗(yàn)遠(yuǎn)后備靈敏度。4、特點(diǎn)此保護(hù)不僅能保護(hù)本線路全長(zhǎng)，且能保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)。依靠動(dòng)作時(shí)間來(lái)保證其選擇性，其動(dòng)作時(shí)間按階梯原則整定。5、原理接線與電流Ⅱ段類(lèi)似，只是時(shí)間按階梯原則整定。

圖2.6定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的完全星形接線方式及邏輯圖四、階段式電流保護(hù)1、主保護(hù)與后備保護(hù)無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)和限時(shí)電流速斷的保護(hù)共同構(gòu)成了線路的主保護(hù)，所謂主保護(hù)是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)。僅Ⅰ段保護(hù)不能構(gòu)成主保護(hù)，因?yàn)棰穸伪Ｗo(hù)不能切除線路上所有的故障。由Ⅰ、Ⅱ段構(gòu)成的主保護(hù)最長(zhǎng)的切除故障時(shí)間為0.5秒。除了主保護(hù)，線路上還應(yīng)配有后備保護(hù)，所謂后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。一旦主保護(hù)設(shè)備或斷路器發(fā)生故障拒動(dòng)，依賴后備保護(hù)切除故障。定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（電流Ⅲ段保護(hù)）就是后備保護(hù)。后備保護(hù)分為遠(yuǎn)后備、近后備兩種方式。近后備是當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。所謂遠(yuǎn)后備是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的后備。2、階段式電流保護(hù)組成由電流Ⅰ段、電流Ⅱ段、電流Ⅲ段組成，三段保護(hù)構(gòu)成“或”邏輯出口跳閘。電流Ⅰ段、電流Ⅱ段為線路的主保護(hù)，本線路故障時(shí)切除時(shí)間為數(shù)十毫秒（電流Ⅰ段固有動(dòng)作時(shí)間）至0.5秒。電流Ⅲ段保護(hù)為后備保護(hù)，為本線路提供近后備作用，同時(shí)也為相鄰線路提供遠(yuǎn)后備作用。電流保護(hù)一般采用不完全星形接線。電流Ⅰ段保護(hù)按躲過(guò)本線末端最大運(yùn)方下三相短路電流整定以保證選擇性，快速性好，但靈敏性差，不能保護(hù)本線全長(zhǎng)。電流Ⅱ段保護(hù)整定時(shí)與下線電流Ⅰ段保護(hù)配合，由動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)限保證選擇性，動(dòng)作時(shí)限為0.5s，動(dòng)作電流躲過(guò)下線Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作電流，快速性較Ⅰ段保護(hù)差，靈敏性較好，能保護(hù)本線全長(zhǎng)。電流Ⅲ段保護(hù)按階梯特性整定動(dòng)作時(shí)限以保證選擇性，整定動(dòng)作電流時(shí)按正常運(yùn)行時(shí)不起動(dòng)、外部故障切除后可靠返回計(jì)算，動(dòng)作慢，但靈敏性好，能保護(hù)下線全長(zhǎng)。

下圖所示為三段式電流保護(hù)的保護(hù)區(qū)，當(dāng)線路NQ上故障，保護(hù)P2或斷路器2QF拒動(dòng)時(shí)，需要由保護(hù)P1提供后備作用，跳開(kāi)1QF以切除故障。如k3處故障，P1Ⅰ段拒動(dòng)，由Ⅱ段跳開(kāi)1QF。如k1處故障，P2或2QF拒動(dòng)，P1Ⅱ段跳開(kāi)1QF。不難看出，Ⅰ段保護(hù)不能保護(hù)本線全長(zhǎng)，無(wú)后備保護(hù)作用；Ⅱ段保護(hù)具有對(duì)本線路Ⅰ段保護(hù)的近后備作用以及對(duì)下線保部分的遠(yuǎn)后備作用。對(duì)于圖中k2處故障，若P2或2QF拒動(dòng)，保護(hù)P1Ⅱ無(wú)法反應(yīng)，故障將不能被切除，這是不允許的，因此，必須設(shè)立Ⅲ段保護(hù)提供完整的遠(yuǎn)后備，顯然Ⅲ段應(yīng)能保護(hù)下線全長(zhǎng)。

方向電流保護(hù)一、

問(wèn)題的提出

為提高供電的可靠性，出現(xiàn)了單電源環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)、雙電源或多電源網(wǎng)絡(luò)。但在這樣的網(wǎng)絡(luò)中簡(jiǎn)單的電流保護(hù)不能滿足要求。針對(duì)以下雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)，分析如下：

對(duì)電流速斷保護(hù)：d1處短路，若Id1>Idz3I，則保護(hù)3誤動(dòng)，d2處短路，若Id2>Idz2I，則保護(hù)2誤動(dòng)。對(duì)過(guò)電流保護(hù)：d1處短路，要求t3>t2，d2處短路，要求t2>t3，

顯然，這種要求是矛盾的。上述矛盾的要求不可能同時(shí)滿足。

原因分析：反方向故障時(shí)對(duì)側(cè)電源提供的短路電流引起保護(hù)誤動(dòng)。解決辦法：加裝方向元件——功率方向繼電器。當(dāng)方向元件和電流測(cè)量元件均動(dòng)作時(shí)才啟動(dòng)邏輯元件。這樣雙側(cè)電源系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)變成針對(duì)兩個(gè)單側(cè)電源的子系統(tǒng)。由下圖可見(jiàn)，保護(hù)1、3、5只反映