2继电保护基本知识37.ppt
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1、继电保护基本知识,继电保护的作用及系统分类,小接地电流系统不接地经消弧线圈接地经高阻抗接地大接地电流系统直接接地经低阻抗接地,我国110kV以上系统一般采用大接地电流系统,而3-60kV的系统大部分采用中性点不接地或经消弧线圈接地的小电流接地系统,继电保护的作用:1、出现故障时,给控制设备的断路器发出跳闸信号,将发生故障的主设备从系统中切除,保证无故障部分继续运行。2、出现不正常工作状态时,发出信号,运行人员根据信号对不正常工作状态进行处理,防止不正常工作状态发展成故障而造成事故。对继电保护的基本要求:可靠性,迅速型,选择性,灵敏性,一、中性点不接地系统,(W相金属性接地为例),故障相中性点电
2、压非故障相电压线电压故障电流,k,单相接地故障特点,特点:单相接地时,线电压对称,不影响负荷正常工作非故障相电压升为线电压,对设备绝缘要求高,适用范围:500V以下的三相三线制系统3-10kV系统,接地电流IC 30A20-60kV系统,接地电流IC15A,线路保护配置,1、接地保护(1)绝缘监察:TV的二次侧一组接成星形,接三只电压表用以测量各相对地电压;另一组接成开口三角形,以取得零序电压,接通信号回路,用三个相对地电压表(判断哪一相接地)和零序过电压信号(发告警信号)。(2)接地选线:a、用零序电流保护:故障线路的零序电流是所有非故障元件的零序电路之和,出线多时,故障线路的零序电流比非故
3、障线路的要大。通过零序电流互感器取零序电流,保护发出信号,有选择性。b、零序功率方向保护:发生接地故障时,故障线路的零序电流滞后与零序电压90度,非故障线路的零序电流超前零序电压90度。利用故障线路与非故障线路零序功率方向不同来选择接地线路。c、谐波选线:中性点不接地系统发生单相接地时在各线路都会出现零序谐波电流,故障相与非故障相的M次谐波电流方向相反。2、相间保护速断、过流、自动重合闸(后加速),一、中性点不接地系统,一、中性点不接地系统,2、相间保护瞬时电流速断保护(I段):工作原理:选择保护的动作电流大于保护区末端的最大短路电流Ik.B.max 保护范围:保护装置不能保护本线路的全长;保
4、护范围在受系统运行方式和短路类型的影响。动作时限 t1I=0s:不反应下一线路的故障,所以动作时限不受下一线路的保护时限的牵制可瞬时动作.,线路保护配置,一、中性点不接地系统,灵敏性:以保护范围衡量,要求:Lmax50%L Lmin15%L,2、相间保护限时电流速断保护(II段)工作原理:保护的保护范围可超过本线路全长,为保证动作的选择性须带有一时限,且此时限的长短与保护范围的延伸程度有关 Iact.1Iact.2 即 Iact.1=KrelIact.2动作时限:t1=t2+t t=0.5s:与下一线路I段保护时间t2配合。灵敏度高,可保护线路全长缺点:速动性差,线路保护配置,一、中性点不接地
5、系统,l,应用:一般上述两种保护联合起来构成线路的主保护,但为防止主保护拒动,应设后备保护即定时限过电流保护。,2、相间保护定时限过电流保护(段)工作原理:正常运行时流过负荷电流时保护不动,当发生故障时保护起动,经过保证选择性的延时动作将故障切除。动作电流:正常运行状态下通过最大负荷电流不误动短路故障时外部故障切除后电动机自启动电流增大时不误动。动作时限:tn=tn-1+t过电流保护的动作时限必须与该线路末端变电所母线所有出线保护中的过电流保护动作时限最长者配合。(3)电网终端的保护动作时限可以是瞬时或带一很短的时限,线路保护配置,一、中性点不接地系统,主保护:I段和II段保护线路的全长(2)
6、后备保护:防止线路的主保护拒动及下一线路的保护或开关拒动(3)作为本线路的近后备和下一线路的远后备。,举例:第I段瞬时速断电流保护k1点故障,要求保护3动作,所以t3t2k2点故障,要求保护2动作,所以t3t2双侧电源电网需要加装方向元件以保证动作的选择性。,双侧电源电网或在单电源环网中,需在两侧加装断路器及保护装置,三段式电流保护将不能保证动作的选择性。,规定从母线流向线路的电流为正向电流,而从线路流向母线的电流为反向电流。当流过保护的电流为正向电流时,保护动作,当流过保护的电流为反向电流时,保护不动作。,一、中性点不接地系统,第段:当反向短路电流大于其瞬时电流速断动作电流时,装设方向元件。
7、第段:选择性是靠动作电流和动作时限共同取得的。当反向短路电流大于其动作电流或反向保护的动作时限小于本保护的动作时限时,装设方向元件。第段:动作选择性是靠动作时限保证的,所以可比较同一条母线两侧的两个保护的动作时限,如动作时限相同,均加方向元件,动作时限不同,则动作时限短的加方向元件。,线路故障分析:,1、单相接地:发接地信号,不跳闸2、相间短路(相间接地短路):速断或过流保护动作3、同一线路的不同名相?4、同一母线上不同线路的不同名相?,TA采用不完全星形接法,且两条线路都装在同名相上(A、C相),发生不同地点不同相别的两点接地短路时,2/3的机会切除一条故障线路,且节省投资。如表所示。,一、
8、中性点不接地系统,L1,L2,故障参数特点,1、正常运行或相间短路时没有零序电压与零序电流。2、发生单相接地时:,二、中性点直接接地系统,3、BC两相接地,说明:出现零序电压和零序电流时接地故障区别于正常运行和相间短路的基本特征,零序电压和电流的分布,1、故障处三相电压不对称程度最高,该点零序电压最高,距离故障点越远零序电压越小,中性点零序电压为零。2、接地故障零序电流的大小取决于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的数目,中性点接地的变压器台数越多,系统零序阻抗越小,接地故障零序电流越大。,取出零序分量用以构成专门的接地保护-零序保护。零序电流:通过零序电流滤过器(将三相电流互感器二次侧同极
9、性端并联)和零序电流互感器(电缆引出线)获得。,二、中性点直接接地系统,保护配置-110kV线路保护,常规配置:相间距离I、II、段接地距离I、II、段(方向)零序I、II、段重合闸,一侧投检同期一侧投无压+检同期,为何两侧均投同期?投无压与同期,防止无压侧偷跳后无法重合;检无压侧负担重,线路两侧重合方式要定期切换,二、中性点直接接地系统,特殊配置:1、双回线的全线速断,动作原理:2QF出口故障时,1QF借助3QF 段动作信息判断对侧2QF是否已速断,如果2QF已速断1QF立即跳。(相继速动)2QF出口故障时,1QF动作条件是:,本保护II段动作接到3QF段动作信息,特殊配置:2、不对称故障的
10、全线速断,动作原理:不对称故障时,微机保护检测到非故障相负荷电流消失,说明对侧已跳闸,则本侧也速断。2QF出口故障时,1QF距离II段启动,非故障相电流如果消失,1QF立即跳。,二、中性点直接接地系统,保护配置-110kV线路保护,特殊配置:3、单侧电源多级线路的全线速断,动作原理:k1点短路时,QF1、QF2速断跳;当k2点(线路末端)短路时,QF1距离II段保护投前加速,则QF1、QF2皆速断跳闸。这样当k3点短路时,由于在其距离II段保护范围内,QF1也会跳闸。所以QF1、QF3都会瞬时跳闸,然后用顺序重合弥补,QF1重合后,QF3检有压重合,QF3如果重合于故障上再跳,这时QF1重合闸
11、会有15S充电时间,不会再跳,QF1 II段不加速。,1、双重主保护:纵联方向+纵联距离,要求不同原理不同厂家的产品。,纵联保护原理:线路两侧的保护通过通道相互联系,在区内故障时,实现两侧同时速断。,判别元件,电流差动方向元件(纵联方向)距离元件(纵联距离),通道,电力线载波微波光纤导引线,闭锁:正向停,反向发,收不到信号就跳闸,信号,允许:正向发,反向停,收到信号跳闸,直跳:收到信号使保护跳闸,二、中性点直接接地系统,保护配置-220kV线路保护,分类:,二、中性点直接接地系统,保护配置-220kV线路保护,输电线路,阻波器:阻止本线路的高频信号传输到外线路;工频电流仍可顺利通过.,耦合电容
12、器:与连接滤波器共同配合,将高频信号传输到输电线路上;使高频收发信机与工频高压线路隔离.,连接滤波器通过串联谐振回路,减小其他频率信号的干扰使高频电流顺利通过;进一步将高频收发信机与工频高压线路隔离,高频电缆:连接高频收发信机和连接滤波器,高频收发信机 发送和接受高频信号的装置.,接地刀闸:当检查连接滤波器时,作为耦合电容器接地之用;放电间隙:作为线路过电压保护用.,2、双重后备保护,相间距离、接地距离、段零序电流、段,单相重合闸,二、中性点直接接地系统,保护配置-220kV线路保护,说明:(1)主保护为双重纵联保护,区内故障两侧同时速动,判别元件判断,利用通道告诉对侧,当本侧知道对侧信号,两
13、侧判断都为正方向时启动。,如:K1短路,1、2都判别为正方向,双侧都停止发信(闭锁信号),所以1、2 都跳闸。K3短路,1判断为正方向立刻停信,2判断为反方向保持继续发信(闭锁信号),所以2不跳,保护1收到对侧闭锁信号,也不跳,二、中性点直接接地系统,保护配置-220kV线路保护,说明:(1)主保护为双重纵联保护,区内故障两侧同时速动,判别元件判断,利用通道告诉对侧,当本侧知道对侧信号,两侧判断都为正方向时启动。(2)相间后备:相间距离、段,按阶梯式整定,优于电流保护。接地后备:零序距离、段,针对接地距离零序保护灵敏度高,利用零序分量来实现保护。零序电流、段,零序电流可靠。其中零序段,按本线末
14、有足够的灵敏度,作为接地距离段的后备保护,段全国统一按300A。零序电流很可靠,当接地电阻高(刮风、导线对树梢放电)时,最好用零序电流的末端来切除。,全相时四个灵敏段:零序-段非全相时设两个不灵敏段,瞬时动作的不灵敏I段带延时的不灵敏II段,零序电流方向保护配置,全相时四个灵敏段:零序-段非全相时设两个不灵敏段,瞬时动作的不灵敏I段带延时的不灵敏II段,灵敏-段整定按理论整定段:(1)躲过被保护线路末端可能出现的最大短路电流。(2)躲过由于断路器三相触头不同合闸时所出现的最大零序电流,同时保护装置的动作时间大于断路器触头不同合闸时的时间。当采用单重和综重时,出现非全相运行,此时又振荡,零序要误
15、动。但是要躲过振荡,整定值提高,保护范围缩小。设置两个段:灵敏段按(1)(2)原则整定,定值低,灵敏度高,保护全相运行状态下出现的接地故障,在单相重合闸时闭锁,带延时。投入不灵敏段,按躲开非全相振荡的零序整定,定值大,灵敏度低,用来保护非全相运行下的接地故障,可实现快速切除重合或手合于严重接地故障,,带延时的不灵敏II段:不灵敏II段:与下一线路的零序段配合,如果灵敏度不高,在正常运行方式和最大运行方式下一较短延时切除本线路上的接地故障,保留;灵敏II段:与下一线路的II段配合,灵敏度提高。能在各种运行方式下线路末端短路时保护装置由足够的灵敏度。段按躲过下级线路发生相间短路流过本保护的最大不平
16、衡电流整定。段按躲过重合闸时间的整定和非全相运行的不平衡电流(见下页),零序段整定原则及其作用:对于不同电压等级的电力网络合各种重合闸方式的不同要求,单纯三段式零序电流方向保护很难满足要求,为此在微机零序电流方向保护内设置了一个附加零序电流元件I04和时间元件t04,该附加段就是零序段。段保护区域进入区外范围,它是作为相邻线路的远后备及本线路经较大过渡电阻接地仍有足够的灵敏度。整定值比较小,在线路重合过程中非全相运行时,在较大负荷电流影响下,非全相零序电流有可能超过其整定值而引起保护动作。因此零序段整定必须使保护躲过重合闸周期,由于零序段整定值低,有足够灵敏度,在微机保护中常用这段整定值作为零
17、序辅助起动元件,它与相电流突变量元件一起担负保护启动的功能,零序电流方向保护配置,关于零序保护的几个问题1、为什么要设置零序平台保护?答:大电流接地系统接地故障占90%;对于接地故障零序保护反应快,整定值低。2、为什么用接地距离取代零序电流?答:受方式影响,零序电流整定困难。3、为什么还要保留零序、段?答:方向电流简单可靠;对高阻接地故障灵敏系数提高。,说明:,(3)断线闭锁保护:防止PT断线时,距离保护由于测量阻抗值为零导致误动(4)振荡闭锁保护:防联络线发生功率振荡时,U/I大幅摆动,当U降低,I升高时导致U/I进入保护动作区,导致保护动作(5)重合闸:作用有三,第一架空线路瞬时性故障占9
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