第五章输电线路电流保护

第五章输电线路电流保护输电线路发生短路时电流突然增大电压降低。利用电流突然增大使保护动作而构成的保护装置称为电流保护。它包括：瞬时（无时限）电流速断保护、限时电流速断保护、定时限过电流保护。第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护一、瞬时（无时限）电流速断保护1.动作特性分析第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护2.电流速断保护的整定计算（1）动作电流的整定（2）保护范围的校验第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护3.无时限电流速断保护单相原理接线图第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护4.电流速断保护的主要优缺点：电流速断保护的优点是简单可靠，动作迅速，因而获得了广泛的应用；缺点是不可能保护线路的全长，并且保护范围直接受运行方式变化的影响。1)运行方式变化时对电流速断保护范围的影响第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护2）被保护线路长短不同时，对电流速断保护的影响第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护5.用于线路-变压器组的电流速断保护第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护二、限时电流速断保护1．工作原理•由于瞬时电流速断保护不能保护线路全长，因此可增加一段带时限的电流速断保护。用以保护瞬时电流速断保护保护不到的那段线路的故障，同时也能作为速断保护的后备，这就是限时电流速断保护（又称第Ⅱ段电流保护）。•对这个保护的要求，首先是在任何情况下能保护本线路的全长，并且具有足够的灵敏性，其次是在满足上述要求的前提下，力求具有最小的动作时限；在下级线路短路时，保证下级保护优先切除故障，满足选择性要求。第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护限时电流速断保护的动作电流与动作时限第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护2.限时电流速断保护的整定计算（1）动作电流的整定（2）动作时限的整定对于不同型式的断路器及保护装置∆t在0.3s~0.5s范围内。通常多取0.5s。第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护（3）保护装置灵敏性校验第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护3.限时电流速断保护的单相原理接线图第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护三、定时限过电流保护过电流保护有两种：•一种是保护启动后出口动作时间是固定的整定时间，称为定时限过电流保护；•另一种是出口动作时间与过电流的倍数相关，电流越大，出口动作越快，称为反时限过电流保护。过电流保护在正常运行时不启动，而在电网发生故障时，则能反应于电流的增大而动作。第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护定时电流速断保护的动作电流整定说明图第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护（1）动作电流的整定1）在被保护线路通过最大正常负荷电流时保护装置不应动作，保护装置的动作电流应整定得大于线路上可能出现的最大负荷电流，即2）在外部短路故障切除后，已动作的电流继电器能可靠返回。所以第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护（2）动作时限的整定第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护（3）保护装置灵敏性校验当过电流保护作为本线路的近后备保护时，应采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的短路电流，要求Ksen≥1.3-1.5；作为相邻元件的远后备保护时，IKmax应采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的短路电流，要求Ksen≥1.2；当过电流保护做几个相邻元件的远后备时，应分别校验灵敏系数。当过电流保护的灵敏度不能满足要求时，应采取性能更好的保护方式。第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护三段式电流保护接线图第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护三段式电流保护展开图第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护三段式电流保护整定计算实例例5-1如图所示，35kv单侧电源放射状网络AB和BC均设有三段式电流保护。已知：1）线路AB长20km线路BC长30km线路电抗X1=0.4Ω/km；2）变电所B、C中变压器连接组别为Yd11且在变压器上装设差动保护；3）线路AB的最大传输功率为9.5MW功率因数cosφ=0.9，自起动系数取1.3；4）T1、T2变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28Ω；4）系统最大电抗Xs，max=7.9Ω，系统最小电抗Xs，min=5.4Ω。试对AB线路的保护进行整定计算并校验其灵敏度。第一节单侧电源辐射网相间短路的电流保护第五章输电线路电流保护一、方向过电流保护的原理及接线第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护K-1点短路时，应由哪些保护动作？断开哪些QF？K-2点短路时，应由哪些保护动作？断开哪些QF?K-1点短路时，要使保护2、3有选择性，t2与t3应如何配合？K-2点短路时，要使保护2、3有选择性，t2与t3应如何配合？方向元件的装设原则：1.在电源处装设方向元件2.在线路出口处装设方向元件3.动作时间相同时装设方向元件第五章输电线路电流保护第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护第五章输电线路电流保护双侧电源辐射形电网及保护时限特性A侧电源，保护1、3、5为一组D侧电源，保护2、4、6为一组依据阶梯实现原则T1T3T5T2T4T6第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护第五章输电线路电流保护方向过电流保护原理接线图第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护第五章输电线路电流保护功率方向继电器工作原理第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护111k2k2k2cos0cos0kkkbPUIcPUI图图00kkPP功率方向继电器可以做成当时动作，当时不动作，从而实现其方向性第五章输电线路电流保护LG-11型功率方向继电器动作范围和最灵敏线第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护相位比较：argCDoo-9090幅值比较：ACDBDC当满足相位比较公式时，AB,继电器动作；反之，继电器不动作构成及工作原理：Ur、Ir整流幅值比较整流型幅值比较式继电器构成：电压形成回路、幅值比较回路、执行元件UrIr电压形成幅值比较执行元件第五章输电线路电流保护第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护•1电压形成回路1kurkjourkkjo2oooo32oooo421)902()454560303urrrTVCUVKUUURUKIKUIRR14242一次绕组N与一个电容构成工频串联谐振，使的二次侧电压超前）电抗变压器：二次绕组N上接可调电阻，可调节的相位(NN空载=90)N负载90略小于时，=9045时，=9060）电压形成回路：1uv1uvurrrurrrEKIKUEKIKU工作回路：制动回路：第五章输电线路电流保护第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护2幅值比较回路继电器的动作条件为：3执行元件vvurrururrurKIKUKIKU第五章输电线路电流保护第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护第五章输电线路电流保护整流型功率方向继电器第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护第五章输电线路电流保护φII=-α时各向量之间的相位关系第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护功率方向继电器接线方式的要求：1）应能正确反应故障的方向，即正方向短路时继电器动作，反方向短路时继电器不动2）尽量使功率方向继电器在正方向短路故障时具有较高的灵敏性，即正方向故障时加入继电器的电压和电流尽量大，并尽可能使电压和电流之间的夹角尽量接近最大灵敏角，以便消除和较小方向元件的死区。第五章输电线路电流保护第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护功率方向继电器电流电压1kW2kW3kWaIbIcIbcUcaUabU表5-1功率方向继电器接入的电流及电压第五章输电线路电流保护第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护第五章输电线路电流保护功率方向继电器的90°接线原理图（90°接线是指系统三项对称且功率因数为1的情况下，加入继电器的电流超前电压90°的接线方式）第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护第五章输电线路电流保护功率方向继电器动作区与变化范围可见，90°接线的优点是：第一，适当选择继电器的内角后，对于线路上发生的各种相间短路都能保证动作的方向性；第二，对于各种两相短路，因加在继电器上的电压是故障相与非故障相之间的电压，其值较高，故两相短路时无电压死区。第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护第五章输电线路电流保护两相短路时非故障相电流的影响第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护第五章输电线路电流保护方向过电流保护的起动方式（a）非按相起动；（b）按相起动第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护第五章输电线路电流保护功率方向继电器采用90°接线方式时，方向过电流保护原理接线图第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护第五章输电线路电流保护单电源环网中各保护间的配合第二节双侧电源线路相间短路的方向电流保护第五章输电线路电流保护66kV及以下电压等级的电力系统中，采用中性点不接地、经高电阻或经消弧线圈接地的工作方式。在这三种接地方式中，当一相发生接地故障时，故障电流是各元件对地的电容电流，因而故障电流很小，所以这种系统又叫小接地电流系统。第三节小接地电流系统输电线路接地故障保护第三节小接地电流系统输电线路接地故障保护第五章输电线路电流保护中性点不接地的简单系统第三节小接地电流系统输电线路接地故障保护第五章输电线路电流保护单相接地时，用三相系统表示的电容电流分布图第三节小接地电流系统输电线路接地故障保护第五章输电线路电流保护零序分量分布特点：•（1）在发生单相接地时，相当于在故障点产生了一个其值与故障相故障前相电压大小相等、方向相反的零序电压，从而全系统都将出现零序电压。非故障相电压升高至原来的倍。•（2）在非故障元件保护安装处，流过的零序电流其数值等于本身的对地电容电流；电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路。•（3）在故障元件保护安装处，流过的零序电流其数值为全系统非故障元件对地电容电流之总和；电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线。其功率方向与非故障线路方向相反。第三节小接地电流系统输电线路接地故障保护第五章输电线路电流保护绝缘监察装置原理接线图第三节小接地电流系统输电线路接地故障保护在发电厂和变电所的母线上装设的电压互感器，其开口三角上的过电压继电器可带延时动作于信号。电压互感器二次侧接入的三个电压表检测各相对地电压。正常运行时电网三相电压是对称的，没有零序电压，所以三只电压表的读数相等，电压继电器不动作。当任一出线发生接地故障时，开口三角出现零序电压，过电压继电器动作，给出接地信号，接地相对地电压为零，而其他两相对地电压升高√3倍，可从三只电压表上读出。此时值班人员可根据接地信号及电压指示判断电王已发生单相接地故障并确定接地相别。第五章输电线路电流保护利用零序电流互感器构成的接地保护第三节小接地电流系统输电线路接地故障保护第五章输电线路电流保护零序功率方向保护原理接线图信号第三节小接地电流系统输电线路接地故障保护第五章输电线路电流保护消弧线圈接地电网中，单相接地时的电流分布第三节小接地电流系统输电线路接地故障保护第五章输电线路电流保护产生串联谐振的零序等效网络第三节小接地电流系统输电线路接地故障保护第五章输电线路电流保护自动跟踪补偿消弧装置原理第三节小接地电流系统输电线路接地故障保护第五章完第五章输电线路电流保护