《继电保护》课件

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1、电 力 系 统 继 电 保 护Protection of Power Systemn 继 电 保 护 是 一 门 综 合 性 的 科 学 , 它 奠 基 于 理 论电 工 、 电 机 学 和 电 力 系 统 等 基 础 理 论 , 还 与 电子 技 术 、 通 信 技 术 、 计 算 机 技 术 和 信 息 科 学 等新 理 论 新 技 术 有 着 密 切 的 关 系 。n 继 电 保 护 是 一 门 理 论 和 实 践 并 重 的 学 科 。 继 电保 护 工 作 稍 有 差 错 , 即 可 能 对 电 力 系 统 的 运 行造 成 严 重 的 影 响 , 给 国 民 经 济 和 人 民 生

2、 活 带 来不 可 估 量 的建 议 : 到 现 场 之 后 和 技 术 人 员 搞 好 关 系 , 多 拷 贝 一 些 文档 资 料 大 家 共 享 第 一 章 绪 论第 一 节 电 力 系 统 继 电 保 护 的 作 用第 二 节 继 电 保 护 的 基 本 原 理 和 保 护 装 置 的 组 成第 三 节 对 继 电 保 护 装 置 的 基 本 要 求第 四 节 继 电 保 护 技 术 发 展 简 史 第 一 节继 电 保 护 的 任 务 和 作 用一 、 电 力 系 统 的 故 障 和 不 正 常 运 行 状 态 及 引 起 的 后 果电 力 系 统 的 故 障 :三 相 短 路 f(

3、3)、 两 相 短 路 f(2) 、 单 相 短 路 接 地 f(1)、 两 相 短路 接 地 f(1,1)、 断 线 、 变 压 器 绕 组 匝 间 短 路 、 复 合 故 障 等 。不 正 常 运 行 状 态 :小 接 地 电 流 系 统 的 单 相 接 地 、 过 负 荷 、 变 压 器 过 热 、 系 统 振荡 、 电 压 升 高 、 频 率 降 低 等 。 发 生 故 障 可 能 引 起 的 后 果 1、 故 障 点 通 过 很 大 的 短 路 电 流 和 所 燃 起 的 电 弧 , 使 故 障设 备 烧 坏 ; 2、 系 统 中 设 备 , 在 通 过 短 路 电 流 时 所 产

4、生 的 热 和 电 动 力使 设 备 缩 短 使 用 寿 命 ; 3、 因 电 压 降 低 , 破 坏 用 户 工 作 的 稳 定 性 或 影 响 产 品 质 量 ;破 坏 系 统 并 列 运 行 的 稳 定 性 , 产 生 振 荡 , 甚 至 使 整 个 系 统瓦 解 。 事 故 : 指 系 统 的 全 部 或 部 分 的 正 常 运 行 遭 到 破 坏 , 以 致 造成 对 用 户 的 停 止 送 电 、 少 送 电 、 电 能 质 量 变 坏 到 不 能 容 许的 程 度 , 甚 至 毁 坏 设 备 等 等 。 二 、 继 电 保 护 装 置 及 其 任 务 继 电 保 护 装 置 :

5、就 是 指 反 应 电 力 系 统 中 电 气 元 件 发 生 故 障 或不 正 常 运 行 状 态 , 并 动 作 于 断 路 器 跳 闸 或 发 出 信 号 的 一 种 自动 装 置 。 基 本 任 务 : ( 1) 发 生 故 障 时 , 自 动 、 迅 速 、 有 选 择 地 将 故 障 元 件从 电 力 系 统 中 切 除 , 使 非 故 障 部 分 继 续 运 行 。 ( 2) 反 应 电 气 元 件 的 不 正 常 运 行 状 态 , 并 根 据 运 行 维 护的 条 件 而 动 作 于 信 号 , 以 便 值 班 员 及 时 处 理 , 或 由 装 置 自 动进 行 调 整 ,

6、 或 将 那 些 继 续 运 行 就 会 引 起 损 坏 或 发 展 成 为 事 故的 电 气 设 备 予 以 切 除 。 ( 3) 继 电 保 护 装 置 还 可 以 与 电 力 系 统 中 的 其 他 自 动 化 装置 配 合 , 在 条 件 允 许 时 , 采 取 预 定 措 施 , 缩 短 事 故 停 电 时 间 ,尽 快 恢 复 供 电 , 从 而 提 高 电 力 系 统 运 行 的 可 靠 性 。 第 二 节继 电 保 护 的 基 本 原 理 和 保 护 装 置 的 组 成一 、 继 电 保 护 的 基 本 原 理 继 电 保 护 的 原 理 是 利 用 被 保 护 线 路 或 设

7、 备 故 障 前 后 某 些突 变 的 物 理 量 为 信 息 量 , 当 突 变 量 达 到 一 定 值 时 , 起 动 逻 辑控 制 环 节 , 发 出 相 应 的 跳 闸 脉 冲 或 信 号 。 故 障 后 , 工 频 电 气 量 变 化 的 主 要 特 征 及 可 以 构 成 的 保 护 ( 1) 电 流 增 大 , 构 成 电 流 保 护 。 ( 2) 电 压 降 低 , 构 成 低 电 压 保 护 。 ( 3) 电 流 与 电 压 之 间 的 相 位 角 改 变 , 构 成 功 率 方 向 保 护 。 ( 4) 测 量 阻 抗 发 生 变 化 , 构 成 距 离 保 护 。 ( 5

8、) 故 障 时 被 保 护 元 件 两 端 电 流 相 位 和 大 小 的 变 化 , 构 成 差 动 保 护 。 ( 6) 不 对 称 短 路 时 , 出 现 相 序 分 量 , 构 成 零 序 电 流 保 护 、 负 序 电 流 保护 和 负 序 功 率 方 向 保 护 。 二 、 继 电 保 护 装 置 的 组 成 继 电 保 护 一 般 由 三 个 部 分 组 成 :测 量 部 分 、 逻 辑 部 分 和执 行 部 分 , 其 原 理 结 构 如 下 图 所 示 。 测 量 被 保 护 元 件 工 作 状 态 的 物 理 量 , 并 和 已 给 的 整 定 值 进 行 比较 , 从 而

9、 判 断 保 护 是 否 应 该 动 作 。 根 据 测 量 回 路 的 输 出 信 号 , 进 行 逻 辑 判 断 , 以 确 定 保 护 是 否 应该 动 作 , 并 向 执 行 元 件 发 出 相 应 的 信 号 。 执 行 逻 辑 回 路 的 判 断 , 发 出 切 除 故 障 的 跳 闸 脉 冲 或 指 示 不 正 常运 行 情 况 的 信 号 。 电 力 系 统 的 继 电 保 护 根 据 被 保 护 对 象 不 同分 为 发 电 厂 、 变 电 所 电 气 设 备 的 继 电 保 护 和 输 电 线 路 的 继 电 保 护 。前 者 是 指 发 电 机 、 变 压 器 、 母 线

10、 和 电 动 机 等 元 件 的 继 电 保 护 , 简 称 为 元件 保 护 ; 后 者 是 指 电 力 网 及 电 力 系 统 中 输 电 线 路 的 继 电 保 护 , 简 称 线 路保 护 。 按 作 用 的 不 同 继 电 保 护 又 可 分 为 主 保 护 、 后 备 保 护 和 辅 助 保 护主 保 护 是 指 被 保 护 元 件 内 部 发 生 的 各 种 短 路 故 障 时 , 能 满 足 系 统稳 定 及 设 备 安 全 要 求 的 、 有 选 择 地 切 除 被 保 护 设 备 或 线 路 故 障 的 保 护 。后 备 保 护 是 指 当 主 保 护 或 断 路 器 拒

11、绝 动 作 时 , 用 以 将 故 障 切 除 的保 护 。 后 备 保 护 可 分 为 远 后 备 和 近 后 备 保 护 两 种 。远 后 备 是 指 主 保 护 或 断 路 器 拒 绝 时 , 由 相 邻 元 件 的 保 护 部 分 实 现的 后 备 ; 近 后 备 是 指 当 主 保 护 拒 绝 动 作 时 , 由 本 元 件 的 另 一 套 保 护 来 实 现 的 后 备 , 当 断 路 器 拒 绝 动 作 时 , 由 断 路 器 失 灵 保 护 实 现 后 备 。 继 电 保 护 装 置 需 有 操 作 电 源 供 给 保 护 回 路 , 断 路 器 跳 、 合 闸 及 信 号等

12、二 次 回 路 。按 操 作 电 源 性 质 的 不 同 , 可 以 分 为 直 流 操 作 电 源 和 交 流 操 作 电 源 。通 常 在 发 电 厂 和 变 电 所 中 继 电 保 护 的 操 作 电 源 是 由 蓄 电 池 直 流 系 统供 电 , 因 蓄 电 池 是 一 种 独 立 电 源 , 最 大 的 优 点 是 工 作 可 靠 , 但 缺 点 是 投资 较 大 、 维 护 麻 烦 。交 流 操 作 电 源 的 优 点 是 投 资 少 、 维 护 简 便 , 但 缺 点 是 可 靠 性 差 。 因此 , 交 流 操 作 电 源 的 继 电 保 护 适 合 于 小 型 变 电 所

13、使 用 。 第 三 节 对 继 电 保 护 装 置 的 基 本 要 求选 择 性速 动 性灵 敏 性可 靠 性一 、 选 择 性 (Selectivity)选 择 性 是 指 保 护 装 置 动 作 时 , 仅 将 故 障 元 件 从 电 力 系 统 中 切 除 , 使 停 电范 围 尽 量 缩 小 , 以 保 证 系 统 中 的 无 故 障 部 分 仍 能 继 续 安 全 运 行 。 当 d1点 发 生 短 路 故 障 时 , 应 由 故 障 线 路 上 的 保 护 P1和 P2动 作 , 将 故 障 线 路 WL1切 除 , 这 时 变 电 所 B则 仍 可 由 非故 障 线 路 WL2继

14、 续 供 电 。 当 d2点 发 生 短 路 故 障 时 , 应 由 线路 的 保 护 P6动 作 , 使 断 路 器 6QF跳 闸 , 将 故 障 线 路 WL4切 除 ,这 时 只 有 变 电 所 D停 电 。 由 此 可 见 , 继 电 保 护 有 选 择 性 的动 作 可 将 停 电 范 围 限 制 到 最 小 , 甚 至 可 以 做 到 不 中 断 对 用户 的 供 电 。 考 虑 后 备 保 护 的 问 题 : 当 d2点 发 生 短 路 故 障 时 , 距 短 路 点 最 近 的 保 护 P6应 动作 切 除 故 障 , 但 由 于 某 种 原 因 , 该 处 的 保 护 或 断

15、 路 器 拒 动 ,故 障 便 不 能 消 除 , 此 时 如 其 前 面 一 条 线 路 (靠 近 电 源 测 )的保 护 P5动 作 , 故 障 也 可 消 除 。 此 时 保 护 P5所 起 的 作 用 就 称为 相 邻 元 件 的 后 备 保 护 。 同 理 保 护 P1和 P3又 应 该 作 为 保 护P5的 后 备 保 护 。 二 、 速 动 性 ( Speed) 速 动 性 就 是 指 继 电 保 护 装 置 应 能 尽 快 地 切 除 故 障 , 以减 少 设 备 及 用 户 在 大 电 流 、 低 电 压 运 行 的 时 间 , 降 低 设 备的 损 坏 程 度 , 提 高

16、系 统 并 列 运 行 的 稳 定 性 。 故 障 切 除 时 间 包 括 保 护 装 置 和 断 路 器 动 作 时 间 , 一 般快 速 保 护 的 动 作 时 间 为 0.04s 0.08s, 最 快 的 可 达0.01s 0.04s, 一 般 断 路 器 的 跳 闸 时 间 为 0.06s 0.15s,最 快 的 可 达 0.02s 0.06s。 三 、 灵 敏 性 (Sensitivity) 灵 敏 性 是 指 电 气 设 备 或 线 路 在 被 保 护 范 围 内 发 生 故 障或 不 正 常 运 行 情 况 时 , 保 护 装 置 的 反 应 能 力 。 保 护 装 置 的 灵敏

17、 性 , 通 常 用 灵 敏 系 数 来 衡 量 , 灵 敏 系 数 越 大 , 则 保 护 的 灵敏 度 就 越 高 , 反 之 就 越 低 。 对 过 量 继 电 器 : 值同一物理量保护 的最小值内部故障某突变保护K lm 整 定物 理 量范 围对 欠 量 继 电 器 : 量的最大值故障某突变保护 同一物理量保护一物理Klm 物 理范 围 内 部 四 、 可 靠 性 (Reliability)可 靠 性 包 括 安 全 性 和 信 赖 性 , 是 对 继 电 保 护 最 根 本 的要 求 。 所 谓 安 全 性 是 要 求 继 电 保 护 在 不 需 要 它 动 作 时 可 靠不 动 作

18、 , 即 不 发 生 误 动 。 所 谓 信 赖 性 是 要 求 继 电 保 护 在 规定 的 保 护 范 围 内 发 生 了 应 该 动 作 的 故 障 时 可 靠 动 作 , 即 不拒 动 。 以 上 四 个 基 本 要 求 是 设 计 、 配 置 和 维 护 继 电 保 护 的 依据 , 又 是 分 析 评 价 继 电 保 护 的 基 础 。 这 四 个 基 本 要 求 之 间是 相 互 联 系 的 , 但 往 往 又 存 在 着 矛 盾 。因 此 , 在 实 际 工 作 中 , 要 根 据 电 网 的 结 构 和 用 户 的 性质 , 辩 证 地 进 行 统 一 。 第 四 节 继 电

19、 保 护 技 术 发 展 简 史 继 电 保 护 的 发 展 是 随 着 电 力 系 统 和 自 动 化 技 术 的 发 展 而 发 展 的 。熔 断 器 就 是 最 早 的 、 最 简 单 的 过 电 流 保 护 。 1890年 后 出 现 了 电 磁 型 过电 流 继 电 器 。 1901年 出 现 了 感 应 型 过 电 流 继 电 器 。 1908年 提 出 了 电 流差 动 保 护 原 理 。 1910年 方 向 电 流 保 护 开 始 得 到 应 用 , 1920年 后 距 离 保护 装 置 出 现 。 在 1927年 前 后 , 出 现 了 高 频 保 护 装 置 。 20世 纪

20、 70年 代 诞生 了 行 波 保 护 装 置 。 显 然 , 随 着 光 纤 通 信 将 在 电 力 系 统 中 的 大 量 采 用 ,利 用 光 纤 通 道 的 继 电 保 护 必 将 得 到 广 泛 的 应 用 。 继 电 保 护 装 置 的 元 件 、 材 料 、 保 护 装 置 的 结 构 形 式 和 制 造 工 艺 也发 生 了 巨 大 的 变 革 。 经 历 了 机 电 式 保 护 装 置 、 静 态 保 护 装 置 和 数 字 式保 护 装 置 三 个 发 展 阶 段 。 20世 纪 50年 代 , 随 着 晶 体 管 的 发 展 , 出 现 了晶 体 管 保 护 装 置 。

21、20世 纪 70年 代 , 晶 体 管 保 护 在 我 国 被 大 量 采 用 。 随着 集 成 电 路 的 发 展 , 出 现 了 体 积 更 小 、 工 作 更 可 靠 的 集 成 电 路 保 护 。 在 20世 纪 70年 代 后 期 , 便 出 现 了 性 能 比 较 完 善 的 微 机 保 护 样 机 并 投 入运 行 。 进 入 90年 代 , 微 机 保 护 已 在 我 国 大 量 应 用 , 主 运 算 器 由 8位 机 、 16位 机 发 展 到 目 前 的 32位 机 ; 数 据 转 换 与 处 理 器 件 由 A/D转 换 器 、 压 频 转 换器 (VFC), 发 展

22、到 数 字 信 号 处 理 器 (DSP)。这 种 由 计 算 机 技 术 构 成 的 继 电 保 护 称 为 数 字 式 继 电 保 护 。这 种 保 护 可 用 相 同 的 硬 件 实 现 不 同 原 理 的 保 护 , 使 制 造 大 为 简 化 ,生 产 标 准 化 、 批 量 化 , 硬 件 可 靠 性 高 ; 具 有 强 大 的 存 储 、 记 忆 和 运 算 功能 , 可 以 实 现 复 杂 原 理 的 保 护 , 为 新 原 理 保 护 的 发 展 提 高 了 实 现 条 件 。除 了 实 现 保 护 功 能 外 , 还 可 兼 有 故 障 录 波 、 故 障 测 距 、 事

23、件 顺 序 记 录 和保 护 管 理 中 心 计 算 机 及 调 度 自 动 化 系 统 通 信 等 功 能 , 这 对 于 保 护 的 运 行管 理 、 电 网 事 故 分 析 及 事 故 后 的 处 理 等 均 有 重 要 意 义 。 另 外 它 可 以 不 断地 对 本 身 的 硬 件 和 软 件 自 检 , 发 现 装 置 的 异 常 情 况 并 通 知 运 行 维 护 中 心 。 由 于 网 络 的 发 展 与 电 力 系 统 中 的 大 量 采 用 , 微 机 硬 件 和 软 件 功 能 的空 前 强 大 并 成 为 维 护 电 力 系 统 整 体 安 全 稳 定 运 行 的 计

24、算 机 自 动 控 制 系 统的 基 本 组 成 单 元 。 微 机 保 护 不 仅 要 能 实 现 被 保 护 设 备 的 切 除 、 或 自 动 重合 , 还 可 作 为 自 动 控 制 系 统 的 终 端 , 接 收 调 度 命 令 实 现 跳 、 合 闸 等 操 作 ,以 及 故 障 诊 断 、 稳 定 预 测 、 安 全 监 视 、 无 功 调 节 、 负 荷 控 制 等 功 能 。此 外 , 由 于 计 算 机 网 络 提 供 数 据 信 息 共 享 的 优 越 性 , 微 机 保 护 可 以占 有 全 系 统 的 运 行 数 据 和 信 息 , 应 用 自 适 应 原 理 和 人

25、 工 智 能 方 法 使 保 护原 理 、 性 能 和 可 靠 性 得 到 进 一 步 的 发 展 和 提 高 , 使 继 电 保 护 技 术 沿 着 网络 化 、 智 能 化 、 自 适 应 和 保 护 、 测 量 、 控 制 、 数 据 通 信 于 一 体 的 方 向 不断 发 展 。 第 二 章 电 网 的 电 流 保 护第 一 节 单 侧 电 源 网 络 相 间 短 路 的 电 流 保 护第 二 节 电 网 相 间 短 路 的 方 向 性 电 流 保 护第 三 节 中 性 点 直 接 接 地 电 网 中 接 地 短 路 的 零 序 电 流 及 方向 保 护第 四 节 中 性 点 非 直

26、 接 接 地 电 网 中 单 相 接 地 短 路 的 零 序 电压 、 电 流 及 方 向 保 护 第 一 节 单 侧 电 源 网 络 相 间 短 路 的 电 流 保 护一 、 无 时 限 电 流 速 断 保 护 ( 电 流 段 ) 二 、 限 时 电 流 速 断 保 护 (电 流 段 ) 三 、 定 时 限 过 电 流 保 护 ( 电 流 段 ) 四 、 电 流 三 段 保 护 小 结 五 、 电 流 保 护 的 接 线 方 式 六 、 反 时 限 特 性 的 过 电 流 保 护 一 、 电 流 速 断 保 护 (电 流 I段 )(Instantaneously Over-current P

27、rotection)1.几 个 基 本 概 念系 统 最 大 运 行 方 式 : 就 是 在 被 保 护 线 路 末 端 发 生 短 路 时 , 系统 等 值 阻 抗 最 小 , 而 通 过 保 护 装 置 的 短 路 电 流 为 最 大 的 运 行方 式 。电 流 速 断 保 护 : 反 应 电 流 增 大 而 瞬 时 动 作 的 电 流 保 护 。系 统 最 小 运 行 方 式 : 就 是被 保 护 线 路 末 端 发 生 短 路时 , 系 统 等 值 阻 抗 最 大 ,而 通 过 保 护 装 置 的 短 路 电流 为 最 小 的 运 行 方 式 。 2.工 作 原 理发 生 短 路 时

28、, 流 过 保 护 安 装 地 点 的 短 路 电 流 为 : lXX EI s xd 13 min.)( max. lXX EI s xd 12 23 max.)( min. 结 论 : 流 过 保 护 安 装 地 点 的 短 路 电 流 值 随 短 路 点 的 位 置变 化 , 且 与 系 统 的 运 行 方 式 和 短 路 类 型 有 关 。 3. 整 定 计 算动 作 电 流 为 保 证 选 择 性 , 保 护 装 置 的 起 动 电 流 应 按 躲 开 下 一 条线 路 出 口 处 短 路 时 , 通 过 保 护 的 最 大 短 路 电 流 来 整 定 。 结 论 :电 流 速 断

29、保 护 只 能 保 护 本 条 线 路 的 一 部 分 , 而 不 能保 护 全 线 路 。 动 作 时 限无 时 限 电 流 速 断 保 护 没 有 人 为 延 时 , 只 考 虑 继 电 保 护 固有 动 作 时 间 , 由 于 动 作 时 间 较 小 可 认 为 t=0s。 线 路 中 管 型 避 雷 器 放 电 时 间 为 0.040.06S, 在 避 雷 器放 电 时 速 断 保 护 不 应 该 动 作 , 为 此 在 速 断 要 躲 过 管 型 避 雷 器的 放 电 时 间 , 防 止 误 动 作 。 5.对 电 流 速 断 保 护 的 评 价 优 点 : 简 单 可 靠 , 动

30、作 迅 速 。 缺 点 : ( 1) 不 能 保 护 线 路 全 长 ; ( 除 了 特 殊 的 情 况 外 ,线 变 组 接 线 中 ) ( 2) 运 行 方 式 变 化 较 大 时 , 可 能 无 保 护 范 围 。 ( 3) 在 线 路 较 短 时 , 可 能 无 保 护 范 围 。 特 殊 情 况 电 流 速 断 可 以 保护 线 路 全 长 。 在 采 用线 路 变 压 器 组 的 接线 方 式 的 电 网 中 , 把线 路 和 变 压 器 可 以 看成 是 一 个 元 件 。 速 断保 护 按 躲 开 变 压 器 低压 侧 短 路 出 口 处 d1点短 路 来 整 定 , 可 以

31、保护 线 路 的 全 长 。 二 、 限 时 电 流 速 断 保 护 (电 流 II段 ) 电 流 速 断 保 护 在 许 多 情 况 下 均 能 保 证 选 择 性 , 且 接 线 简单 , 动 作 迅 速 可 靠 。 但 是 电 流 速 断 保 护 不 能 保 护 本 线 路 的全 长 , 怎 么 办 ?解 决 办 法 : 增 设 一 套 新 的 保 护 限 时 电 流 速 断 保 护 。 限 时 电 流 速 断 保 护 : 按 与 相 邻 线 路 电 流 速 断 保 护 相 配 合 且 以 较 短 时 限 获 得选 择 性 的 电 流 保 护 。 ( 使 用 延 时 的 方 法 获 得

32、选 择 性 如 主 变 多 保 护 区 配 合 ) 1. 工 作 原 理 ( 1) 保 护 范 围 必 须 延 伸 到 下 一 条 线 路 中 去 。 ( 2) 动 作 带 有 一 定 的 时 限 。 ( 3) 为 了 保 证 速 动 性 , 时 限 应 尽 量 缩 短 。 2. 整 定 计 算 ( 1) 动 作 电 流 动 作 电 流 按 躲 开 下 一 条 线 路 无 时 限 电 流 速 断 保 护的 动 作 电 流 进 行 整 定 : (2) 动 作 时 限 ttt 21 影 响 t的 因 素 有 : 2QF的 跳 闸 时 间 tQF, 约 为 0.2s; 时 间 继 电 器 提 前动

33、作 误 差 tt, 电 磁 型 的 约 为 0.05s; 限 时 速 断 保 护 的 测 量元 件 在 外 部 故 障 切 除 后 , 由 于 惯 性 而 不 能 立 即 返 回 的 惯性 延 时 tg, 电 磁 型 的 约 为 0.1s。 裕 度 时 间 ty, 取 0.1s。sttttt ygtQF 50. (3)灵 敏 度 校 验 考 虑 了 以 下 不 利 于 保 护 动 作 的 因 素 。( a) 可 能 存 在 非 金 属 性 短 路 , 使 短 路 电 流 Id较 小 ;( b) 实 际 的 短 路 电 流 小 于 计 算 值 ;( c) 电 流 互 感 器 有 负 误 差 ,

34、使 短 路 时 流 入 保 护 起 动 元 件 中 的 电 流 变 小 ;( d) 考 虑 一 定 裕 度 。 4.对 限 时 电 流 速 断 保 护 的 评 价 优 点 : 结 构 简 单 , 动 作 可 靠 , 能 保 护 本 条 线 路 全 长 。 缺 点 : 不 能 作 为 相 邻 元 件 ( 下 一 条 线 路 ) 的 后 备 保 护 ,受 系 统 运 行方 式 变 化 较 大 。 三 、 定 时 限 过 电 流 保 护 ( 电 流 III段 ) 定 时 限 过 电 流 保 护定 义 : 其 动 作 电 流 按 躲 过 被 保 护 线 路 的 最 大 负 荷 电流 整 定 , 其 动

35、 作 时 间 一 般 按 阶 梯 原 则 进 行 整 定 以 实 现 过电 流 保 护 的 动 作 选 择 性 , 并 且 其 动 作 时 间 与 短 路 电 流 的大 小 无 关 。思 考 问 题 : 无 时 限 电 流 速 断 保 护 只 能 保 护 本 线 路 一 部 分 , 限 时 电流 速 断 能 保 护 本 线 路 全 长 , 但 不 能 做 为 相 邻 线 路 的 后 备 保护 。 要 想 实 现 远 后 备 保 护 , 怎 么 办 ? 1. 工 作 原 理反 应 电 流 增 大 而 动 作 ,它 要 求 能 保 护 本 条 线 路 的 全 长 和下 一 条 线 路 的 全 长

36、。 作 为 近 后 备 保 护 和 远 后 备 保 护 , 其 保 护范 围 应 包 括 下 条 线 路 或 设 备 的 末 端 。 过 电 流 保 护 在 最 大 负 荷时 , 保 护 不 应 该 动 作 。 2.整 定 计 算( 1) 动 作 电 流按 躲 开 被 保 护 线 路 的 最 大 负 荷 电 流 , 且 在 自 起 动 电 流下 继 电 器 能 可 靠 返 回 进 行 整 定 : ( ) 灵 敏 度 校 验近 后 备远 后 备 5.1 .min.(sen OPd IIK 本 末近 ) 2.1.min.(sen OPd IIK 下 一 末远 )思 考 : 当 灵 敏 度 不 满

37、足 要 求 时 , 怎 么 办 ? 可 以 采 用 低 电 压 闭 锁 的 过 电 流 保 护 。现 在 的 多 种 保 护 配 置 低 电 压 闭 锁 的 原 因 和 应 用 条 件 。 ttt 21 ( 3) 时 间 整 定 ttt max 下本 动 作 延 时 是 按 阶 梯 原 则 整 定 的 , 即 本 线 路 的 过 电 流 保护 动 作 延 时 应 比 下 一 条 线 路 的 电 流 段 的 动 作 时 间 长 一 个时 限 阶 段 t:3.对 定 时 限 过 电 流 保 护 的 评 价 优 点 : 结 构 简 单 , 工 作 可 靠 , 不 仅 能 作 近 后 备 , 而 且

38、能 作为 远 后 备 。 在 放 射 型 电 网 中 获 得 广 泛 应 用 , 一 般 在 35千 伏及 以 下 网 络 中 作 为 主 保 护 。缺 点 : 动 作 时 间 长 , 而 且 越 靠 近 电 源 端 其 动 作 时 限 越 大 ,对 靠 电 源 端 的 故 障 不 能 快 速 切 除 。 四 、 电 流 三 段 保 护 小 结 电 流 速 断 保 护 只 能 保 护 线 路 的 一 部 分 , 限 时 电 流 速 断 保 护 能 保护 线 路 全 长 , 但 却 不 能 作 为 下 一 相 邻 线 路 的 后 备 保 护 , 因 此 , 必 须 采用 定 时 限 过 电 流

39、保 护 作 为 本 条 线 路 和 下 一 段 相 邻 线 路 的 后 备 保 护 。三 段 式 电 流 保 护 : 由 电 流 速 断 保 护 , 限 时 电 流 速 断 保 护 及 定 时 限 过 电 流 保 护相 配 合 构 成 的 一 整 套 保 护 。三 段 式 电 流 保 护 的 评 价优 点 : 简 单 , 可 靠 , 并 且 一 般 情 况 下 都 能 较 快 切 除 故 障 。 一 般 用 于 35千伏 及 以 下 电 压 等 级 的 单 侧 电 源 电 网 中 。 缺 点 : 灵 敏 度 和 保 护 范 围 直 接 受 系 统 运 行 方 式 和 短 路 类 型 的 影 响

40、 , 此 外 ,它 只 在 单 侧 电 源 的 网 络 中 才 有 选 择 性 。 对 Y, d11接 线 变 压 器 后 面 的 两 相 短 路当 侧 发 生 AB两 相 短 路 时 , 分 析 该 侧 电 流 相 量 图 和 Y侧 电 流 相 量 图 ( 使 用 序 分 量 图 解 决 现 场 问 题 贵 州 毕 节 ) 结 论 :三 相 星 形 接 线 比 两 相 星 形 接 线 灵 敏 系 数 增 大一 倍 。 各 种 接 线 方 式 的 应 用 范 围 (1)三 相 星 形 接 线 方 式 能 反 应 各 种 类 型 的 故 障 , 用在 中 性 点 直 接 接 地 电 网 中 ,

41、作 为 相 间 短 路 的 保 护 , 同 时也 可 保 护 单 相 接 地 。(2)两 相 星 形 接 线 方 式 较 为 经 济 简 单 , 能 反 应 各 种类 型 的 相 间 短 路 。 主 要 应 用 在 35千 伏 及 以 下 电 压 等 级 的中 性 点 直 接 接 地 电 网 和 非 直 接 接 地 电 网 中 , 广 泛 地 采 用它 作 为 相 间 短 路 的 保 护 。( 3) 两 相 电 流 差 接 线 方 式 接 线 简 单 , 投 资 少 , 但是 灵 敏 性 较 差 , 这 种 接 线 主 要 用 在 610千 伏 中 性 点 不 接地 系 统 中 , 作 为 馈

42、 电 线 和 较 小 容 量 高 压 电 动 机 的 保 护 。 ( 1) 工 作 原 理 反 应 电 流 增 大 而 动 作 , 其 延 时 与 通 入 电 流 的 平 方 成 反比 , 一 般 可 作 610kV线 路 或 电 动 机 的 保 护 。 ( 2) 整 定 计 算 动 作 电 流 的 整 定 原 则 与 定 时 限 过 电 流 保 护 相 同 , 即 灵 敏 度 校 验 : maxL rerelop IKKKI ss 5.1op)2( min.1sen IIK d 2.反 时 限 过 电 流 保 护 时 间 整 定 ( 配 合 点 观 念 ) 备 自 投 的 故 障 点 观 念

43、 两 级 反 时 限 过 电 流 保 护 的 配 合 :若 已 知 保 护 2反 时 限 过 电 流 保 护 的 整 定 参 数 , 其 反 时 限动 作 曲 线 2。 在 保 护 1、 保 护 2反 时 限 过 电 流 保 护 重 叠 保 护 区内 , 只 要 在 d1处 用 动 作 延 时 保 证 选 择 性 , 重 叠 保 护 区 的 其 他部 分 都 能 保 证 选 择 性 , d1点 叫 配 合 点 , 在 配 合 点 的 为 已知 , 则 ttt QFQF 21 QFt2 反 时 限 过 电 流 保 护 与 电 源 侧 的 定 时 限 过 电 流 保 护 配 合 已 知 1QF定

44、时 限 过 电 流 保 护 的 整 定 参 数 , 1QF过 电 流 保护 的 保 护 范 围 到 d1点 , 2QF反 时 限 过 电 流 保 护 的 时 间 特 性 如下 图 中 的 t2QF所 示 。 重 叠 保 护 区 的 末 端 d1叫 配 合 点 。 在 配 合点 d1 ttt QFQF 12 4. 反 时 限 过 电 流 保 护 应 用 范 围 优 点 : 在 线 路 靠 近 电 源 处 短 路 时 , 短 路 电 流 大 , 动 作 时限 短 且 保 护 接 线 简 单 。缺 点 : 时 限 的 配 合 较 复 杂 , 当 短 路 点 存 在 较 大 的 过 渡 电阻 时 ,

45、或 在 最 小 运 行 方 式 下 远 处 短 路 时 , 由 于 Id较 小 , 保 护的 动 作 时 限 可 能 较 长 。 因 此 , 反 时 限 过 电 流 保 护 主 要 用 在610千 伏 的 网 络 中 , 作 为 馈 线 和 电 动 机 的 保 护 。 对 10千 伏 以上 的 网 络 , 由 于 上 述 缺 点 一 般 都 不 采 用 。 第 三 节 多 侧 电 源 电 网 相 间 短 路 的 方 向 性 电 流 保护1、 方 向 电 流 保 护 原 理 、 主 要 组 成 元 件 及 其 评 价2、 功 率 方 向 继 电 器 的 90接 线 方 式 。3、 方 向 电 流

46、 保 护 整 定 计 算 。 一 、 方 向 性 电 流 保 护 的 工 作 原 理1.问 题 的 提 出短 路 点 : d1: 无 法 满 足 要 求 要 求 t6 t1 d2: 要 求 t1 t6 凡 是 流 过 保 护 的 短 路 功 率 是 由 母 线 指 向 线 路 时 ( 正 ) , 保 护 就 起 动 ;凡 是 流 过 保 护 的 短 路 功 率 是 由 线 路 指 向 母 线 时 ( 负 ) , 保 护 就 不 起 动 。 3.方 向 过 电 流 保 护方 向 过 电 流 保 护 :增 加 了 功 率 方 向 元 件 的 过 电 流 保 护 。即 是 利 用 功 率 方 向 元

47、 件 与 过 电 流 保 护 配 合 使 用 的 一 种 保 护装 置 。 其 起 动 有 两 个 条 件 :( 1) 电 流 超 过 整 定 值 (动 作 电 流 )( 2) 功 率 方 向 符 合 规 定 的 正 方 向 三 、 相 间 短 路 功 率 方 向 继 电 器 的 接 线 方 式 对 方 向 继 电 器 的 要 求 : 1、 正 方 向 任 何 形 式 的 短 路 , 继 电 器 都 能 动 作 ; 反方 向 短 路 , 继 电 器 不 动 作 。 2、 故 障 以 后 , 加 入 的 电 流 和 电 压 尽 可 能 大 , 灵敏 度 尽 可 能 高 。 反 应 相 间 短 路

48、 的 方向 继 电 器 广 泛 采 用 90接 线 。 所 谓 90接 线 是加 入 的 电 流 和 电 压 相 位相 差 90的 一 种 接 线 方式 。 三 个 继 电 器 分 别 接 、 , 、 和 、 。.AI .BCU .BI .CAU .CI .ABU对 方 向 继 电 器 的 接 线 应 注 意 电 流 线 圈 和 电 压 线 圈 的 极 性 ,极 性 接 反 了 就 会 造 成 正 方 向 短 路 拒 动 , 反 方 向 短 路 误 动的 后 果 。 ( 原 则 : 极 性 对 应 极 性 ; 地 对 地 )90接 线 方 式 的 主 要 优 点 : (1) 对 各 种 两 相

49、 短 路 没 有 死 区 。 ( 2) 适 当 选 择 内 角 之 后 , 对 各 种相 间 短 路 , 都 有 能 保 证 动 作 的 方 向性 ; 且 有 较 高 灵 敏 度 。 当 0 d90时 , 使 方 向 继 电 器 在一 切 故 障 情 况 下 都 能 动 作 的 条 件 应为 : 30 60 第 三 节 中 性 点 直 接 接 地 电 网 中 接 地 短 路 的 零 序 电 流 及 方 向 保 护 一 、 概 述1、 中 性 点 方 式 :2、 供 电 可 靠 性 :3、 绝 缘 水 平 :4、 接 地 电 流 : 中 性 点 直 接 接 地 ( 大 接 地 电 流 电 网 )

50、中 性 点 非 直 接 接 地 ( 小 接 地 电 流 电 网 )大 : 供 电 可 靠 性 低小 : 供 电 可 靠 性 高大 : 按 相 电 压 , 设 备 造 价 低小 : 按 线 电 压 , 设 备 造 价 高大 : 接 地 电 流 大 , 属 故 障 状 态 , 需 跳 闸小 : 接 地 电 流 小 , 属 不 正 常 运 行 状 态 , 不 跳 闸 只 发 信 号 二 、 接 地 故 障 时 零 序 电 流 , 零 序 电 压 及 零 序 功 率 的 特 点 ( 1) 故 障 点 的 零 序 电 压 最 高 , 离 故 障 点 越 远 , 零 序 电 压越 低 。( 2) 零 序

51、电 流 的 分 布 , 决 定 于 线 路 的 零 序 阻 抗 和 中 性 点接 地 变 压 器 的 零 序 阻 抗 及 变 压 器 接 地 中 性 点 的 数 目 和 位 置 。 ( 3) 故 障 线 路 零 序 功 率 的 方 向 与 正 序 功 率 的 方 向 相 反 ,是 由 线 路 流 向 母 线 的 。 ( 4) 某 一 保 护 安 装 地 点 处 的 零 序 电 压 与 零 序 电 流 之 间的 相 位 差 取 决 于 背 后 元 件 的 阻 抗 角 。 ( 5) 在 系 统 运 行 方 式 变 化 时 , 正 、 负 序 阻 抗 的 变 化 ,引 起 Ud1、 Ud2 、 Ud

52、0之 间 电 压 分 配 的 改 变 , 因 而 间 接 地 影 响零 序 分 量 的 大 小 。 三 、 零 序 电 流 接 地 故 障 时 流 入 的 电 流 为零 序 电 流 , 即 .0. 3IIIII cbar 对 于 采 用 电 缆 引 出 的 送 电 线 路 ,还 广 泛 采 用 零 序 电 流 互 感 器 接 线 以获 得 3I0 , 如 右 图 所 示 。 它 和 零 序电 流 过 滤 器 相 比 , 主 要 是 接 线 简 单 。 四 、 零 序 电 压 互 感 器 零 序 电 压 的 取 得 , 通 常 采 用 三 个 单 相 电 压 互 感 器 或 三 相五 柱 式 电

53、 压 互 感 器 。 发 生 接 地 故 障 时 , 从 mn端 子 上 得 到 的 零 序 电 压 为 : 03 . UUUUU CBAmn 五 、 零 序 电 流 速 断 保 护 ( 零 序 I段 ) 零 序 电 流 速 断 保 护 起 动 值 的 整 定 原 则 如 下 。 1.躲 开 下 一 条 线 路 出 口 处 单 相 接 地 或 两 相 接 地 短 路 时 可 能出 现 的 最 大 零 序 电 流 3I0max ,即 式 中 单 相 接 地 短 路 时 的 零 序 电 流 和 两 相 接 地 短 路 时的 零 序 电 流 最 大 值 。 max.0I max.0relOP 3IK

54、I 2.躲 过 断 路 器 三 相 触 头 不 同 期 合 闸 时 出 现 的 零 序 电 流 . 六 、 限 时 零 序 电 流 速 断 保 护 ( 零 序 段 ) 1.起 动 电 流 零 序 段 的 起 动 电 流 应 与 下 一 段 线 路 的 零 序 段 保 护 相配 合 。 2.动 作 时 限 零 序 段 的 动 作 时 限 与 相 邻 线 路 零 序 段 相 配 合 , 动作 时 限 一 般 取 0.5秒 。 3.灵 敏 度 校 验 零 序 段 的 灵 敏 系 数 , 应 按 照 本 线 路 末 端 接 地 短路 时 的 最 小 零 序 电 流 来 校 验 , 并 满 足 Ksen

55、 1.5的 要 求 。即 七 、 定 时 限 零 序 过 电 流 保 护 ( 零 序 段 ) 1.起 动 电 流 (1) 躲 开 在 下 一 条 线 路 出 口 处 相 间 短 路 时 所 出 现 的 最大 不 平 衡 电 流 . (2)与 下 一 线 路 零 序 段 相 配 合 就 是 本 保 护 零 序 段 的保 护 范 围 , 不 能 超 出 相 邻 线 路 上 零 序 段 的 保 护 范 围 。2. 灵 敏 度 校 验 作 为 本 条 线 路 近 后 备 保 护 时 , 按 本 线 路 末 端 发 生 接 地 故障 时 的 最 小 零 序 电 流 来 校 验 , 要 求 作 为 相 邻

56、 线 路 的 远 后 备 保 护 时 , 按 相 邻 线 路 保 护 范 围末 端 发 生 接 地 故 障 时 , 流 过 本 保 护 的 最 小 零 序 电 流 来 校验 . 3.动 作 时 限 各 保 护 的 动 作 时 限 也 按 阶 梯 原 则 来 选 择 。 只 有 在 两 个 变 压 器 间 发 生 接 地 故 障 时 , 才 能 引 起 零 序电 流 , 所 以 只 有 保 护 4、 5、 6才 能 采 用 零 序 保 护 , 要 求 :654 ttt 八 、 方 向 性 零 序 电 流 保 护 在 d1点 接 地 短 路 时 , 需 满 足 t02t03必 须 加 装 功 率

57、方 向 元 件 。 工 作 原 理 假 设 母 线 零 序 电 压 为 正 , 零 序 电 流 由 母 线 流 向 线 路 方 向为 正 。 故 障 线 路 两 侧 零 序 电 流 的 实 际 方 向 为 负 , 零 序 功 率 为负 , 非 故 障 线 路 远 离 短 路 点 侧 的 零 序 电 流 也 为 负 , 近 短 路 点侧 零 序 电 流 的 方 向 为 正 。 这 时 须 加 装 反 应 零 序 功 率 而 动 作 的继 电 器 。在 d2点 接 地 , 只 需 满 足 t01t03 在 d1点 接 地 , 只 需 满 足 t02t04 即 可 保 证 选 择 性 。 九 、 对

58、 零 序 电 流 保 护 和 方 向 性 零 序 保 护 的 评 价 ( 1) 零 序 电 流 保 护 比 相 间 短 路 的 电 流 保 护 有 较 高 的 灵 敏 度 。 ( 2) 零 序 过 电 流 保 护 的 动 作 时 限 较 相 间 保 护 短 。 ( 3) 零 序 电 流 保 护 不 反 应 系 统 振 荡 和 过 负 荷 。 ( 4) 零 序 功 率 方 向 元 件 无 死 区 。 电 压 回 路 断 线 时 , 不 会 误动 作 。 ( 5) 接 线 简 单 可 靠 。 第 四 节 中 性 点 非 直 接 接 地 电 网 中 单 相 接 地 故 障 的 零 序 电 压 、 电

59、 流 及 方 向 保 护中 性 点 不 接 地 电 网 中 单 相 接 地 故 障 的 特 点 中 性 点 经 消 弧 线 圈 接 地 电 网 中 单 相 接 地 故 障 的 特 点 绝 缘 监 视 零 序 电 流 保 护 一 、 中 性 点 不 接 地 电 网 中 单 相 接 地 故 障 的 特 点1 简 单 网 络 在 正 常 运 行 情 况 下 0 CBA III . CUIII CBA . 在 A相 接 地 时 , 各 相 对 地 的 电 压 为 : 0ADU. 0150. 3 jAABBD eEEEU 0150. 3 jAACCD eEEEU 结 论 : 故 障 相 电 压 为 零

60、,非 故 障 相 对 地 电 压 升高 为 原 来 倍 。 3 故 障 点 D的 零 序 电 压 为 : )(31 . CDBDADdo UUUU AE结 论 : 故 障 点 的 零 序 电 压 大 小 Ud0与 相 电 压 U 相 等 。 各 相 对 地 电 容 电 流 为 :其 有 效 值 为IB= IC= EA c0= U c0 3 30. 0. 0 CjUI CjUII CDC BDBA 从 接 地 点 流 回 的 电 流 ID为 : CBCBAD IIIIII . )( 0CjUU CDBD )( . AECj 03 .UCj 03结 论 : 从 接 地 点 流 回 的 电 流ID为

61、 正 常 运 行 时 , 三 相 对地 电 容 电 流 的 算 术 和 。 2.多 条 线 路 网 络 当 线 路 A相 接 地 时 , 在 接 地 电 流 ID为 0. F000.D. CF.BF.C.B.CI.BI.D. CU3 )CCC(U3I )II()II()II(I ( 2) 故 障 线 路 : 线 路 始 端 所 反 应 的 零 序 电 流 为有 效 值 为 :结 论 : 故 障 线 路 上 零 序 电 流的 大 小 为 全 系 统 非 故 障 元件 对 地 电 容 电 流 之 和 , 其方 向 为 由 线 路 流 向 母 线 。 CBD IIII .0.3 .0.000 3)(

62、3 UCjUCCCj GI .00 )(3 UCCj GI UCCI GI )(33 000. 综 上 所 述 , 可 得 如 下 结 论 : ( 1) 单 相 接 地 时 , 全 系 统 都 将 出 现 零 序 电 压 , 而 短 路点 的 零 序 电 压 在 数 值 上 为 相 电 压 U ; ( 2) 在 非 故 障 元 件 上 有 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 上 , 零 序 电 流 为 全 系 统 非 故 障 元 件 对 地 电

63、容 电 流 之 和 , 电 容 性 无 功 功 率 的 实 际 方 向 为 由 线 路 流 向 母 线 。 二 、 中 性 点 经 消 弧 线 圈 接 地 电 网 中 单 向 接 地 故 障的 特 点 思 考 : 如 果 电 网 中 单 相 接 地 时 接 地 电 容 电 流 的 总 和 比 较 大 , 此 时 单 相 接 地 短 路 会 过 渡 到 相 间 短 路 , 那 么 采 取 什 么 措施 减 少 接 地 电 容 电 流 呢 ?解 决 方 法 : 在 电 源 中 性 点 加 装 一 个 电 感 线 圈 。 减 少 流 经 故 障 点 的 电 流 ,避 免 在 接 地 点 燃 起 电

64、弧 , 把 这 个 电 感 线 圈 称 为 消 弧 线 圈 。 当线 路 II上 A相 接 地 时 ,在 接 地 点 又 增 加 了 一 个 电 感 分 量 的 电 流 IL, 因 此 , 从 中 性 点 流 回 的 总 电 流 为 CLD III .结 论 : ID将 因 消 弧 线 圈 的 补 偿 而 减 少 。 消 弧 线 圈 的 补 偿 方 式 : ( 1) 完 全 补 偿 就 是 使 IL= IC 。 接 地 点 的 电 流 ID近 似 为 零 。 03 1CL ( 2) 欠 补 偿 就 是 使 IL IC 。 补 偿 后 的 接 地 点 电 流 是 电 容的 。( 3) 过 补 偿

65、 就 是 IL IC , 补 偿 后 的 残 余 电 流 是 电 感 性 的 。这 种 方 式 实 际 中 获 得 了 广 泛 的 应 用 。 三 、 绝 缘 监 视 在 发 电 厂 和 变 电 所 的 母 线 上 , 一 般 装 设 网 络 单 相 接 地 的监 视 装 置 , 它 利 用 接 地 后 出 现 的 零 序 电 压 , 带 延 时 动 作 于 信号 。正 常 运 行 时 : 没 有 零 序 电 压 。 当 系 统 任 一 出 线 发 生 接 地 故 障 时 : 接 地 相 对 地 电 压 为 零 , 而其 他 两 相 对 地 电 压 升 高 。 同 时 在 开 口 三 角 处

66、出 现 零 序 电 压 。 四 、 零 序 电 流 保 护 零 序 电 流 保 护 是 利 用 故 障 线 路 零 序 电 流 较 非 故 障 线 路 为大 的 特 点 来 实 现 有 选 择 性 的 发 出 信 号 或 动 作 于 跳 闸 的 保 护 装置 。 零 序 电 流 保 护 装 置 的 起 动 电 流 必 须 大 于 本 线 路 的 零 序 电容 电 流 , 即 0. 3 CUKI relOPKA 零 序 电 流 保 护 装 置 的 灵 敏 度 : 按 被 保 护 线 路 上 发 生 接 地 故 障 时 流 经 保 护 的 最 小 零 序 电流 来 校 验 . 第 三 章 电 网 的 距 离 保 护第 一 节 距 离 保 护 概 述第 二 节 阻 抗 继 电 器第 三 节 阻 抗 继 电 器 的 接 线 方 式第 四 节 影 响 距 离 保 护 正 确 工 作 的 因 素 及采 取 的 防 止 措 施第 五 节 距 离 保 护 的 整 定 计 算 一 、 距 离 保 护 的 基 本 概 念 第 一 节 距 离 保 护 概 述思 考 : 电 流 、 电 压 保 护 的 主 要

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