電力系統(tǒng)繼電保護(hù)tia.ppt

1、第十三章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù),13.1 繼電保護(hù)的基本原理 13.2 輸電線路的繼電保護(hù) 13.3 電力變壓器的繼電保護(hù),13.2 輸電線路的繼電保護(hù),繼電保護(hù)研究方面,輸電保護(hù),一、相間短路的電流保護(hù),（一）電磁型電流繼電器 1. 組成,一、相間短路的電流保護(hù),（一）電磁型電流繼電器,2電氣設(shè)備常用圖形及文字符號(hào),參見(jiàn)第14章表14-1及表14-2,（二）瞬時(shí)電流速斷保護(hù) 電流 I 段保護(hù),1.單相原理接線圖,（二）瞬時(shí)電流速斷保護(hù) 電流 I 段保護(hù),1.單相原理接線圖,（二）瞬時(shí)電流速斷保護(hù) 電流 I 段保護(hù),1.單相原理接線圖,中間繼電器作用： 容量大，可接通跳閘線圈YR 增大保護(hù)固有動(dòng)作

2、時(shí)間 防止誤動(dòng),中間繼電器主要有兩方面的作用：一是利用中間繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)（容量大）代替電流繼電器的的小容量觸點(diǎn)，接通跳閘線圈；二是利用帶有0.060.08s延時(shí)的中間繼電器，增大保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)間，防止管式避雷器放電引起速斷保護(hù)誤動(dòng)作。,（二）瞬時(shí)電流速斷保護(hù) 電流 I 段保護(hù),2. 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的作用原理,（二）瞬時(shí)電流速斷保護(hù) 電流 I 段保護(hù),2. 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的作用原理,忽略電阻R 為系統(tǒng)等效電源的相電勢(shì),注意,一定的運(yùn)行方式下，If=f(l),1. 整定： 原則：在保證選擇性的基礎(chǔ)上，校驗(yàn)靈敏性 引入一個(gè)大于1的可靠系數(shù) （1.21.3）,最大運(yùn)行方式下被保護(hù)線路末端三相短路

3、時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最大短路電流,瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，且保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障類型的影響,2)靈敏度 可用其最小保護(hù)范圍來(lái)衡量,3)動(dòng)作時(shí)限,優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、快速、可靠 缺點(diǎn)：保護(hù)范圍直接受運(yùn)行方式影響,（三）限時(shí)電流速斷保護(hù) 電流 II 段保護(hù),整定原則：躲過(guò)相鄰線路電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流,限時(shí)電流速斷保護(hù)的可靠系數(shù) 1.11.2,相鄰線路瞬時(shí)電流 速斷的動(dòng)作電流,時(shí)限：為保證選擇性，應(yīng)與相鄰線路電流I段時(shí)限相配合,一個(gè)時(shí)限階段 一般取0.5s,（三）限時(shí)電流速斷保護(hù) 電流 II 段保護(hù),時(shí)限：為保證選擇性，應(yīng)與相鄰線路電流I段時(shí)限相配合,一個(gè)時(shí)限階段 一般取0.5s,（三

4、）限時(shí)電流速斷保護(hù) 電流 II 段保護(hù),靈敏性：為能保護(hù)本線路l1的全長(zhǎng)，保護(hù)1的限時(shí)電流速斷保護(hù)應(yīng)在最小運(yùn)行方式下線路l1末端發(fā)生兩相短路時(shí)，有足夠的反應(yīng)能力，這個(gè)能力常用靈敏系數(shù)Ks來(lái)衡量，即,限時(shí)電流速斷的單相原理接線,與電流速斷不同之處：用時(shí)間繼電器KT代替了中間繼電器KM,KT,限時(shí)電流速斷的單相原理接線,（四）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 電流 III 段保護(hù),1.單相原理接線：與限時(shí)電流速斷保護(hù)相同 2.整定原理 3.動(dòng)作時(shí)限 4.靈敏度,主保護(hù),電流I段保護(hù),電流II段保護(hù),后備保護(hù),電流III段保護(hù),瞬時(shí)電流速斷和限時(shí)電流速斷聯(lián)合工作，構(gòu)成了線路的主保護(hù)，可保證全線路范圍內(nèi)的故障都能在0

5、.5s內(nèi)予以切除。然而它們不能作相鄰線路故障的后備保護(hù)。,（四）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 電流 III 段保護(hù),2.整定原則 ：按躲開(kāi)最大負(fù)荷電流整定,靈敏度高 能保護(hù)本線路的全長(zhǎng) 能保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng) 起遠(yuǎn)后備的作用,（四）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 電流 III 段保護(hù),2.整定原則 ：按躲開(kāi)最大負(fù)荷電流整定,（四）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 電流 III 段保護(hù),3.動(dòng)作時(shí)限： 按階梯原則,點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)1、3、5都可能啟動(dòng)，最后由 5 切除 （選擇性）,時(shí)間階段,（四）定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 電流 III 段保護(hù),4.靈敏度過(guò) 可作本線路全長(zhǎng)的主保護(hù)或作近后備外，還要作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù),#1作近后備,#1

6、作遠(yuǎn)后備,（五）電流保護(hù)的接線方式,1.指電流保護(hù)中電流繼電器線圈與電流互感器二次繞組間的連接方式,2.兩種接線方式 （1）完全接線方式： 三相星形接線,（2）不完全接線方式： 兩相星形接線,用于35kV及以下線路保護(hù),圖,用于發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器母線及110kV以上線路保護(hù),（五）電流保護(hù)的接線方式,中性點(diǎn)非有效接地電網(wǎng)中發(fā)生兩相接地,采用二相星型接線可保證有2/3的機(jī)會(huì)只切除一個(gè)故障點(diǎn),（五）電流保護(hù)的接線方式,3.Y,d11接線變壓器一側(cè)兩相短路以降壓變壓器側(cè)ab兩相短路為例，設(shè) k=1,（五）電流保護(hù)的接線方式,結(jié)論：在Y,d11接線變壓器后面發(fā)生兩相短路時(shí)，總有一相電流是其他兩相的兩倍,（

7、六）階段式電流保護(hù),三段式 電流保護(hù),主保護(hù),后備保護(hù),瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（I段）,限時(shí)電流速斷保護(hù)（II段）,定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（III段）,本線路相間短路的近后備和相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù),（六）階段式電流保護(hù),（六）階段式電流保護(hù),電網(wǎng)末端：可用二段式,主保護(hù),后備保護(hù),瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（I段）,定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（III段）,一、相間短路的電流保護(hù)二、相間短路的方向性電流保護(hù),（一）方向性電流保護(hù)的工作原理,電流保護(hù)對(duì)雙側(cè)電源不適用，應(yīng)增設(shè)一個(gè)方向閉鎖元件，構(gòu)成方向電源保護(hù),二、相間短路的方向性電流保護(hù) （一）方向性電流保護(hù)的工作原理,線路功率正方向的規(guī)定： 功率從母線流向線路，為正方向 功率從

8、線路流向母線，為負(fù)方向,（一）方向性電流保護(hù)的工作原理,線路功率正 功率從母線流向線路，為正方向 方向的規(guī)定 功率從線路流向母線，為負(fù)方向,方向過(guò)電流保護(hù)接線,（一）方向性電流保護(hù)的工作原理,（二）功率方向繼電器的工作原理,反方向短路,工作原理 判斷功率方向,正方向短路,（二）功率方向繼電器的工作原理,實(shí)際應(yīng)用中， 和 要經(jīng)電壓、電流形成回路 變換為 和,動(dòng)作條件：,繼電器的內(nèi)角,（二）功率方向繼電器的工作原理,當(dāng)母線出口附近發(fā)生三相短路時(shí)，母線電壓將大幅度下降，功率方向繼電器就不能正確動(dòng)作 “死區(qū)”,第十三章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù),三、接地故障的電流保護(hù),一、相間短路的電流保護(hù),二、相間短路的方

9、向性電流保護(hù),三、接地故障的電流保護(hù),特點(diǎn)：出現(xiàn)零序電壓和零序電流,中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)：,接地電流較大，需裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的接地保護(hù),中性點(diǎn)非直接接地的電網(wǎng),單相接地時(shí)電流較小，動(dòng)作于發(fā)信號(hào),三、接地故障的電流保護(hù),(一)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)接地短路時(shí)的特點(diǎn) 故障點(diǎn)零序電壓零序電位最高；,三、接地故障的電流保護(hù),(一)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)接地短路時(shí)的特點(diǎn) 零序電流正方向：母線流向故障點(diǎn)為正。零序電流的分布與電源的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)，只要決定于中性點(diǎn)接地變壓器的數(shù)目和分布,三、接地故障的電流保護(hù),(一)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)接地短路時(shí)的特點(diǎn) 零序功率正方向規(guī)定：母線流向線路為正；但實(shí)際方向正相反，是由線路指向

10、母線,三、接地故障的電流保護(hù),(一)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)接地短路時(shí)的特點(diǎn) 故障點(diǎn)零序電壓零序電位最高； 零序電流正方向：母線流向故障點(diǎn)為正。零序電流的分布與電源的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)，只要決定于中性點(diǎn)接地變壓器的數(shù)目和分布 零序功率正方向規(guī)定：母線流向線路為正；但實(shí)際方向正相反，是由線路指向母線,三、接地故障的電流保護(hù),(一)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)接地短路時(shí)的特點(diǎn),（二）零序電壓和零序電流的獲取,（二）零序電壓和零序電流的獲取,（二）零序電壓和零序電流的獲取,（二）零序電壓和零序電流的獲取,1.零序電壓的獲取：三個(gè)單相式電壓互感器或一臺(tái)三相五柱式電壓互感器中接成開(kāi)口三角形的第3繞組側(cè)的開(kāi)口處獲得,2.零序

11、電流的獲?。喝嚯娏骰ジ衅?電纜線：專用零序電流互感器,（三）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的零序電流保護(hù) (了解),三段式 電流保護(hù),主保護(hù),后備保護(hù),瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（I段）,限時(shí)電流速斷保護(hù)（II段）,零序過(guò)電流保護(hù),（三）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的零序電流保護(hù),1瞬時(shí)零序電流速斷保護(hù),整定原則：三條,（三）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的零序電流保護(hù),2限時(shí)零序電流速斷保護(hù),整定原則：與下一條線路的零序 I 段相配合,1.11.2,分支系數(shù),Ks1.31.5,（三）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的零序電流保護(hù),3零序過(guò)電流保護(hù),整定原則：躲相鄰線路出口處發(fā)生三相短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最大不平衡電流,與下一條線段的III段配合,（三

12、）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的零序電流保護(hù),3零序過(guò)電流保護(hù),時(shí)限設(shè)定： 階梯原則 同一線路上， 零序III段動(dòng)作時(shí)限 小于 相間III段的動(dòng)作時(shí)限,（三）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的零序電流保護(hù),對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià) 靈敏度高，保護(hù)范圍穩(wěn)定 動(dòng)作時(shí)限短,（四）中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點(diǎn)及接地保護(hù),1.特點(diǎn),四）中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點(diǎn)及接地保護(hù),1.特點(diǎn),故障相對(duì)地 電容電流,故障點(diǎn)零序電壓,升高 倍,流向故障點(diǎn)的電流，即為零序電容電流,A相接地后，非故障相對(duì)地電壓升高 倍,對(duì)地電流也升高 倍,非故障線路l1,發(fā)電機(jī)端,故障線路,有效值,方向 母線 線路,結(jié)論 （1）發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)

13、均會(huì)出現(xiàn) （2) 非故障元件上 為其本身的對(duì)地電容電流 容性無(wú)功方向 母線流向線路 （3)故障線路上的 等于全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流的總和， 容性無(wú)功方向 線路流向母線,2.中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地保護(hù),（1）絕緣監(jiān)視裝置 正常運(yùn)行無(wú) ,單相接地全系統(tǒng)均出現(xiàn),（3）零序功率方向保護(hù) 靈敏度較高,第十三章 電力系統(tǒng)繼電保護(hù),13.1 繼電保護(hù)的基本原理 13.2 輸電線路的繼電保護(hù) 13.3 電力變壓器的繼電保護(hù),13.3電力變壓器的繼電保護(hù),一、變壓器的常見(jiàn)故障和不正常工作狀態(tài) 二、縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理 三、變壓器的縱差動(dòng)保護(hù) 四、變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算,一、變壓器的常見(jiàn)故障和不正常工

14、作狀態(tài),1.內(nèi)部故障 繞組的相間短路： 縱差動(dòng)保護(hù) 繞組的接地短路： 零序電流保護(hù) 繞組的匝間短路： 瓦斯保護(hù),不正常工作狀態(tài) 外部短路引起的過(guò)電流： 過(guò)電流保護(hù) 對(duì)稱過(guò)負(fù)荷： 裝一相過(guò)電流保護(hù) 勵(lì)磁電流升高： 過(guò)勵(lì)磁保護(hù),二、縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理,縱差動(dòng)保護(hù)：,1.忽略互感器勵(lì)磁電流 （1） 正常運(yùn)行及外部故障,比較被保護(hù)元件各端 電流的幅值和相位構(gòu)成,（2）內(nèi)部故障,不動(dòng)作,動(dòng)作 跳閘,二、縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理,2.考慮互感器勵(lì)磁電流 Im TA二次電流為,不平衡電流,反映了兩側(cè)電流互感器的勵(lì)磁電流之差 差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流必須躲過(guò)外部短路時(shí)出現(xiàn)的最大不平衡電流,三、變壓器的縱差動(dòng)保護(hù),特

15、點(diǎn)：正常運(yùn)行時(shí)，低壓側(cè)的額定電流不同,三、變壓器的縱差動(dòng)保護(hù),不平衡電流產(chǎn)生的原因 防止其對(duì)差動(dòng)保護(hù)影響的方法,三、變壓器的縱差動(dòng)保護(hù),不平衡電流產(chǎn)生的原因 防止其對(duì)差動(dòng)保護(hù)影響的方法,1變壓器勵(lì)磁涌流造成的不平衡電流,正常運(yùn)行時(shí),當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí),勵(lì)磁電流,勵(lì)磁涌流,原因：由于磁鏈?zhǔn)睾愣?，鐵心的磁通不能突變,三、變壓器的縱差動(dòng)保護(hù),不平衡電流產(chǎn)生的原因 防止其對(duì)差動(dòng)保護(hù)影響的方法,勵(lì)磁涌流的大小和衰減時(shí)間，與外加電壓的相位、鐵心中的剩磁res，電源容量及變壓器的容量大小等都有關(guān)系,三、變壓器的縱差動(dòng)保護(hù),三、變壓器的縱差動(dòng)保護(hù),三、變壓器的縱差動(dòng)保護(hù),三、變壓器的

16、縱差動(dòng)保護(hù),勵(lì)磁涌流特點(diǎn)： （1）含大量非周期分量,電流偏于時(shí)間軸的一側(cè) （2）含大量的高次諧波，以二次諧波為主 30 （3）波形之間出現(xiàn)明顯的間斷,防止措施 （1）采用具有速飽和變流器的差動(dòng)繼電器 （2）利用二次諧波制動(dòng)原理構(gòu)成差動(dòng)保護(hù) （3）鑒別短路電流和勵(lì)磁涌流波形之間的差別,防止措施 （1）采用具有速飽和變流器的差動(dòng)繼電器 （2）利用二次諧波制動(dòng)原理構(gòu)成差動(dòng)保護(hù) （3）鑒別短路電流和勵(lì)磁涌流波形之間的差別 1.效果：短路電流動(dòng)作而勵(lì)磁涌流不動(dòng)作 （1）一次線圈通過(guò)周期分量電流 （2）一次線圈通過(guò)暫態(tài)不平衡電流，含大量非周期分量，B沿局部磁滯回線變化,2.變壓器兩側(cè)電流相位不同引起的不平

17、衡電流,變壓器 Y,d11接線，兩側(cè)電流的相位相差30,2.變壓器兩側(cè)電流相位不同引起的不平衡電流,變壓器 Y,d11接線，兩側(cè)電流的相位相差30,2.變壓器兩側(cè)電流相位不同引起的不平衡電流,變壓器 Y,d11接線，兩側(cè)電流的相位相差30,希望：,2.變壓器兩側(cè)電流相位不同引起不平衡電流,相位補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?將變壓器星形側(cè)的TA接成 而將變壓器側(cè)的TA接成星形 TA接成一側(cè)電流擴(kuò)大倍,3.電流互感器變比標(biāo)準(zhǔn)化引起的不平衡電流,可將差動(dòng)繼電器的平衡線圈接入互感器二次電流較小的一側(cè)，以平衡差電流產(chǎn)生的磁勢(shì),3.電流互感器變比標(biāo)準(zhǔn)化引起的不平衡電流,可將差動(dòng)繼電器的平衡線圈接入互感器二次電流較小的一側(cè)，以平衡差電流產(chǎn)生的磁勢(shì),4.兩側(cè)TA型號(hào)不同產(chǎn)生的不平衡電流,縱差動(dòng)保護(hù)整定時(shí) 應(yīng)按相對(duì)誤差為10%來(lái)計(jì)算其不平衡電流,5.變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭產(chǎn)生的不平衡電流,三、變壓器的縱差動(dòng)保護(hù),綜上所述，變壓器外部短路時(shí)差動(dòng)回路