中压线路微机保护原理.ppt

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1、第三章 中低压线路微机保护原理,3.1 阶段式电流保护,1 阶段式电流保护2 反时限过电流保护3 电压闭锁的方向电流保护,1 阶段式电流保护,输电线路发生相间短路时，电流会突然增大，利用电流变化的这个特征构成了电流保护。注：阶段式电流保护一般针对单侧电源网络电流保护包括：无时限电流速断保护(电流I段保护)限时电流速断保护(电流II段保护)定时限过电流保护(电流III段保护),1.1 电流速断保护,仅反应电流增大而能瞬时切除故障的保护称为无时限电流速断保护，也称为电流速断保护或电流I段保护。,1.1 电流速断保护,短路电流与故障点位置的关系三相短路电流,1.1 电流速断保护,系统最大运行方式被保

2、护线路同一点发生短路故障时，系统等值阻抗最小，通过保护装置的电流值为最大的运行方式。注：所带负荷最大。系统最小运行方式被保护线路同一点发生短路故障时，系统等值阻抗最大，通过保护装置的电流值为最小的运行方式。注：所带负荷最小。注：系统等值阻抗的大小与投入运行的电气设备及线路的多少等有关。,1.1 电流速断保护,最大短路电流最大运行方式下三相短路时通过保护装置的电流为最大，称为最大短路电流。最小短路电流最小运行方式下两相短路时通过保护装置的电流为最小，称为最小短路电流。,1.1 电流速断保护,保护装置的整定保护装置的启动值：对因电流升高而动作的电流保护而言，启动保护装置的最小电流值称为保护装置的启

3、动电流。保护装置的整定根据保护装置的基本要求，确定保护装置的启动值、灵敏性和动作时限等的一系列过程。,1.1 电流速断保护,工作原理,1.1 电流速断保护,以保护1为例当本线路末端d1点短路时，希望保护1 能动作切除故障。当相邻线路的始端d2点短路时，根据选择性的要求，希望保护1就不应该动作。优先保证保护的选择性保护装置的启动参数的整定上保证下一条线路出口处短路时保护装置不启动，在继电保护技术上称为按躲开下一条线路出口处短路的条件整定。速断保护只保护线路的一部分。,1.1 电流速断保护,整定计算动作电流整定原则：保护装置的启动电流应按躲开下一条线路出口处通过保护装置的最大短路电流(最大运行方式

4、下的三相短路电流)。即可靠系数 1.21.3 其中，三相短路电流,1.1 电流速断保护,保护的灵敏性用保护范围来衡量，通常用线路全长百分比表示。系统在最大运行方式时，保护范围最大；系统在最小运行方式时，保护范围最小。一般应按最小运行方式、两相短路电流来校验其保护范围在最大运行方式下，保护范围50%在最小运行方式下，保护范围15%,1.1 电流速断保护,特点优点动作迅速，简单可靠缺点不能保护线路的全长，单独使用不能作为主保护。保护范围受系统运行方式变化的影响。,1.2 限时电流速断保护,限时电流速断保护(电流II段保护):能以在较小的时限，快速切除全线范围以内故障的保护。要求：能够保护线路的全长

5、在满足上述条件时，具有最小的动作时限。,1.2 限时电流速断保护,工作原理保护范围延长到下一条线路中，当下一条线路出口短路时，保护动作。为了保证保护选择性的要求，就需要保护的动作有一定的时限。为了缩短保护的时限，其保护范围不应超出下一条线路的速断保护范围。,1.2 限时电流速断保护,整定计算动作电流：启动原则：按躲过下一条线路的电流速断保护(电流段保护)的保护范围末端发生短路时的最大短路电流(按躲过下一条线路电流段保护的整定值来整定)。即：可靠系数：1.11.2动作时限：限时速断保护的动作时限应选择得比下一条线路电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段，一般为0.5s。,电流I段保护与电流II段

6、保护的配合在AB线路出口短路，处于保护1的段和段范围以内，但是由于速断保护没有延时，它会首先动作；在AB线路末端短路，处于保护1的段范围以内，线路的段保护动作切除故障；在BC线路出口短路，处于保护2的段范围之内，也在保护1和保护2的段范围之内，但是由于保护2的段保护没有延时，所以保护2的电流速断保护会动作。,1.3 定时限过电流保护,过电流保护是指其启动电流按躲最大负荷电流来整定的保护。它是三段式电流保护的第 段。该保护不仅能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。可作为本线路主保护的近后备保护以及相邻下一线路保护的远后备保护。,三段式电流保护保护范围示意图,2 反时限过电流保护,启动电流仍为

7、躲过最大负荷电流来整定。标准反时限：,2 反时限过电流保护,相邻线路的反时限过电流保护的配合Iset.1=KrelI set.2保护1的反时限过电流保护动作时限要比下一级长。电流III段保护与下一级反时限过电流保护的配合Iset.III.1=KrelI set.2保护1的电流III段保护动作时限要比下一级长。反时限过电流保护与下一级电流III段保护的配合Iset.1=KrelI set.III.2保护1的反时限过电流保护动作时限要比下一级长。,3 方向电流保护,分析：整定值：在d1点短路时，要求保护1和2动作，保护3不动作，即Id1Iset.2；在d2点短路时，要求保护3和4动作，保护2不动作

8、，即Id2Iset.3，Id2Iset.2。动作时限：在d1点故障，希望保护2的时限比保护3的时限短；在d2点故障时，希望保护3的时限比保护2的时限短。,3 方向电流保护,短路功率：指系统短路时某点电压与电流相乘所得到的感性功率。短路功率是从电源流向短路点。故障方向：指故障发生在保护安装的哪一侧，可以将故障分为正方向故障和反方向故障。实际上通过短路功率的流向来区分。正方向故障：在“母线指向线路”的方向上发生故障。反方向故障：在“线路指向母线”的方向上发生故障。,3 方向电流保护,原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流会引起保护误动。解决办法:利用短路功率的方向和短路电流相结合，判断故障方

9、向性。在反方向故障时把保护闭锁，在正方向故障时才可以动作。,在d1点短路，保护2为正方向,3 方向电流保护,动作方程（正方向故障）,3.2 低频减载,1 基本概念2 工作原理3 基本要求,1 低频减载的概念,电力系统低频减载是指当系统发生严重功率缺额时，低频减载装置向断路器发送断开信号，通过断路器迅速断开相应数量的负荷，使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达到功率的平衡。,2 低频减载的工作原理,将负荷按照重要程度分为：基本级和特殊级两大类，基本级是不重要的负荷，特殊级是较重要的负荷，其中有n个基本级负荷和m个特殊级负荷。每一级负荷都安装低频减载装置。它通过频率测量元件测到频率小于本级的启动

10、频率，该级负荷就从系统中切除。同时按照负荷的重要程度，各级的切除对应的时限有所不同，越重要的负荷切除的时限越长,2 低频减载的工作原理,基本级第一级的整定频率为47 HZ左右，最后一级的整定频率为46 HZ左右，相邻两级的整定频率相差0.5 HZ；特殊级的整定频率为47.5-48.5 HZ。要求：在切除负荷后，频率要恢复到49.5 HZ左右。,3 低频减载的要求,能够在频率降低时，快速切除所对应的负荷，有效防止频率的降低。并且频率要求恢复到系统规定的频率：49.5HZ。按照频率降低的程度，切除对应的负荷。依次从不重要负荷到重要负荷，当负荷切除到一定值时，系统频率就会恢复到要求值，同时延时时间逐

11、步增长。切除负荷尽可能少，无超调和悬停现象。,3.3 输电线路三相自动重合闸,1 自动重合闸的概念2 单侧电源线路的三相一次重合闸3 双侧电源线路的三相重合闸4 重合闸与继电保护的配合,1 自动重合闸的概念,自动重合闸装置是当断路器跳开后按需要自动投入的一种自动装置，简称ARC适用范围：自动重合闸应用在输电线路上较多，一般不应用到变压器、发电机等其它电气设备中。原因：发生在输电线路上的故障80%以上属于瞬时性故障。,瞬时性故障(也称为自消性故障)：由保护动作断开电源后，故障点的电弧自行熄灭、绝缘介质重新恢复强度，故障自动消除。此时若重新合上断路器，就能恢复正常供电。永久性故障是指在故障线路被切

12、除后，故障点的绝缘强度不能恢复，故障仍然存在，即使重新合上断路器，又要被继电保护再次断开。,瞬时性故障重合成功当重合于瞬时性故障上时的作用：提高供电的可靠性永久性故障重合不成功当重合于永久性故障上时的不利影响：电力系统又一次受到故障的冲击 使断路器的工作条件恶化,自动重合闸的要求 自动重合闸动作应该非常迅速 动作次数要符合规定 自动重合闸动作后，应自动复归自动重合闸应该能在重合闸动作后或重合闸动作前，加速继电保护的速度 自动重合闸应该能自动闭锁,自动重合闸的分类 按作用于断路器的方式，分为三相ARC、单相ARC和综合ARC三种。按动作次数分为一次重合闸和二次重合闸。按重合闸的使用条件，可分为单

13、侧电源重合闸和双侧电源重合闸。其中双侧电源重合闸又分为快速重合闸、非周期重合闸、检定无压重合闸和检定同期重合闸。,2 单侧电源线路的三相一次自动重合闸,三相一次自动重合闸是指不论在输电线路上发生相间短路或者是单相接地短路，继电保护动作将线路三相断路器一起断开，然后重合闸装置动作，将三相断路器重新合上的重合闸方式。单侧电源线路的三相一次自动重合闸的基本要求：安装地点：线路的电源侧 适用范围35kV及以下的线路,3 双侧电源线路的三相重合闸,需要考虑两个问题时间的配合。要考虑两侧保护可能以不同的延时跳闸，此时须保证两侧均跳闸后，故障点有足够的去游离时间。周期问题。重合时两侧系统是否同步以及是否允许

14、非同步合闸。,检无压和检同期的三相自动重合闸除了装有自动重合闸装置以外，还在线路两侧加装测量元件，从而测量线路两侧的电压进行无压检测，检测出线路上有没有电压，以及同期检测，即检测是否满足同期条件。注：一般情况下两侧都加装检无压和检同期装置，以使其工作条件接近相同。,4 重合闸与继电保护的配合,重合闸前加速保护(简称前加速)当线路发生故障时，保护首先无选择性的瞬时切除故障，若重合不成功，第二次保护动作是按有选择性方式切除故障。,前加速保护的优点能够快速的切除瞬时性故障 使瞬时性故障来不及发展成永久性故障，从而提高重合闸的成功率。保证发电厂和重要变电站的母线电压在0.60.7倍额定电压以上，从而保

15、证厂用电和重要用户的电能质量使用设备少，简单、经济,前加速保护的缺点断路器1工作条件恶劣，动作次数多重合于永久性故障时，故障切除时间可能较长若重合闸装置或断路器1拒绝合闸，将扩大停电范围适用范围：35kV及以下线路,重合闸后加速保护(简称后加速)每条线路都装有选择性的保护和自动重合闸 在第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸，若是永久性故障，重合后加速保护动作，切除故障。,后加速保护的优点：第一次是有选择性的切除故障，不会扩大停电范围 保证了永久性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的 使用中不受电网结构和负荷条件的限制后加速保护的缺点：每一个保护都有安装自动重合闸装置，较前加速复杂 第一次切

16、除故障时带有延时适用范围：35kV以上线路,阶段式电流保护无时限电流速断保护(电流I段保护)限时电流速断保护(电流II段保护)定时限过电流保护(电流III段保护)其中，电流I段保护和电流II段保护作为本线路的主保护，电流III段保护作为本线路的近后备保护以及下一条线路的远后备保护。,电流I段保护是指仅反应电流增大而能瞬时切除故障的保护整定原则：保护装置的启动电流应按躲开下一条线路出口处通过保护装置的最大短路电流灵敏性(利用保护范围来衡量)：在最大运行方式下，保护范围50%在最小运行方式下，保护范围15%,1.1 电流速断保护,特点优点动作迅速，简单可靠缺点不能保护线路的全长，单独使用不能作为主

17、保护。保护范围受系统运行方式变化的影响。,电流II段保护是指能以在较小的时限，快速切除全线范围以内故障的保护整定原则：按躲过下一条线路的电流段保护的保护范围末端发生短路时的最大短路电流动作时限：动作时限应选择得比下一条线路电流段保护的动作时限高出一个时间阶段，一般为0.5s,电流I段保护与电流II段保护的配合在本线路出口短路，处于保护1的段和段范围以内，但是由于速断保护没有延时，它会首先动作；在本线路末端短路，处于保护1的段范围以内，线路的段保护动作切除故障；在下一条线路出口短路，处于保护2的段范围之内，也在保护1和保护2的段范围之内，但是由于保护2的段保护没有延时，所以保护2的电流速断保护会

18、动作。,电流段保护是指其启动电流按躲最大负荷电流来整定的保护,三段式电流保护保护范围示意图,方向电流保护故障方向：指故障发生在保护安装的哪一侧，可以将故障分为正方向故障和反方向故障。正方向故障：在“母线指向线路”的方向上发生故障。反方向故障：在“线路指向母线”的方向上发生故障。,在d1点短路，保护2为正方向,动作方程（正方向故障）,输电线路三相自动重合闸自动重合闸的概念单侧电源线路的三相一次重合闸双侧电源线路的三相重合闸重合闸与继电保护的配合,自动重合闸装置是当断路器跳开后按需要自动投入的一种自动装置，简称ARC瞬时性故障重合成功永久性故障重合不成功适用范围：自动重合闸应用在输电线路上较多AR

19、C按动作次数分为一次重合闸和二次重合闸,单侧电源线路三相一次自动重合闸是指不论在输电线路上发生相间短路或者是单相接地短路，继电保护动作将线路三相断路器一起断开，然后重合闸装置动作，将三相断路器重新合上的重合闸方式。双侧电源线路(时间的配合和周期问题)检无压和检同期的三相自动重合闸,前加速保护当线路发生故障时，保护首先无选择性的瞬时切除故障，若重合不成功，第二次保护动作是按有选择性方式切除故障。若发生瞬时性故障，能够快速的切除瞬时性故障若发生永久性故障，故障切除时间较长,后加速保护在第一次故障时，保护按有选择性的方式动作跳闸，若是永久性故障，重合后加速保护动作，切除故障若发生永久性故障，能有选择性的快速切除故障,