110kV系統(tǒng)接地保護(hù)的設(shè)計(jì)

1、110kV系統(tǒng)接地保護(hù)的設(shè)計(jì)武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)1繼電保護(hù)概論大電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，首先必須建立在電力系統(tǒng) 的合理結(jié)構(gòu)布局上，這是系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)度工作中必 須重視的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)保護(hù)的合理配置和正確整 定，同時(shí)配合系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置，達(dá)到電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的 目的。鑒于機(jī)、爐、電諸部分構(gòu)成電力生產(chǎn)中不可分割的整體， 任一部分的故障均將影響電力生產(chǎn)的安全，特別是大機(jī)組的 不斷增加和系統(tǒng)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，使大電力系統(tǒng)與大機(jī)組的 相互影響和協(xié)調(diào)問(wèn)題成為電能安全生產(chǎn)的重大課題。電力系 統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的配置方案應(yīng)考慮機(jī)、爐設(shè)備的 承受能力，機(jī)、爐設(shè)備的設(shè)

2、計(jì)制造也應(yīng)充分考慮電力系統(tǒng)安 全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的實(shí)際需要。概念電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，于絕緣下降、污閃、風(fēng)偏、雷擊 等原因會(huì)造成各種短路故障，嚴(yán)重危及電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備 的安全運(yùn)行，必需盡快將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除。繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置是保障電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的應(yīng)急快速反應(yīng)部隊(duì)，在電力系統(tǒng)中具有特別重要的地位。當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件（如發(fā)電機(jī)、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí)， 能夠向運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，或者直接向所控制 的斷路器發(fā)出跳閘命令以終止這些事件發(fā)展的一種自動(dòng)化 措施和設(shè)備，一般通稱為繼電保護(hù)裝置。多年的運(yùn)行實(shí)踐證明，輸電線路最常見(jiàn)的故障是各種類

3、 型的短路故障，如單相接地故障 （約占90%）.兩相接地故障 （約占5%）.兩相故障（約占2%）.三相故障（約占3%）.及少 量的轉(zhuǎn)換性故障。功能研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運(yùn)行的異常工況，以探討 其對(duì)策的反事故自動(dòng)化措施。因在其發(fā)展過(guò)程中曾主要用有 觸點(diǎn)的繼電器來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件，使之免遭損害，所 以沿稱繼電保護(hù)?；救蝿?wù)是：1武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短 時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出 信號(hào)值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞 和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響繼電保護(hù)的正確工作不僅有力地提高電力系統(tǒng)

4、運(yùn)行的 安全可靠性，并且正確使用繼電保護(hù)技術(shù)和裝置，還可能在 滿足系統(tǒng)技術(shù)條件的前提下降低一次設(shè)備的投資。繼電保護(hù) 為完成其功能，必須具備以下5個(gè)基本性能： 安全性：繼電保護(hù)裝置應(yīng)在不該動(dòng)作時(shí)可靠地不動(dòng) 作，即不應(yīng)發(fā)生誤動(dòng)作現(xiàn)象?？煽啃裕豪^電保護(hù)裝置應(yīng)在該動(dòng)作時(shí)可靠地動(dòng)作，即不應(yīng)發(fā)生拒動(dòng)作現(xiàn)象。快速性：繼電保護(hù)裝置應(yīng)能以可能的最短時(shí)限將故障部分或 異常工況從系統(tǒng)中切除或消除。 選擇性：繼電保護(hù)裝置應(yīng)在可能的最小區(qū)間將故障部 分從系統(tǒng)中切除，以保證最大限度地向無(wú)故障部分繼續(xù)供 電。 靈敏性：表示繼電保護(hù)裝置反映故障的能力。通常以靈敏系數(shù)Kim表示。靈敏系數(shù)有兩種表達(dá)方式 ，即反映故障 參量上升的

5、保護(hù)靈敏系數(shù)，Klm=保護(hù)區(qū)內(nèi)金屬性短路時(shí)故障 參量的最小計(jì)算值/保護(hù)的動(dòng)作參量；反映故障參量下降的 保護(hù)靈敏系數(shù)，Klm=保護(hù)的動(dòng)作參量/保護(hù)區(qū)內(nèi)金屬性短路 時(shí)故障參量的最大計(jì)算值。繼電保護(hù)須具備的5個(gè)性能彼此緊密聯(lián)系。在選擇保護(hù)方案時(shí)，還應(yīng)注意經(jīng)濟(jì)性。所謂經(jīng) 濟(jì)性，不僅指保護(hù)裝置的設(shè)備投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)，還必須考 慮于保護(hù)裝置不完善而發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)時(shí)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)所造 成的損失設(shè)計(jì)原則 電網(wǎng)繼電保護(hù)一般要考慮的主要規(guī)則有：電力設(shè)備和線路必須有主保護(hù)和后背保護(hù)，必要是增加輔助保護(hù)，其中主保護(hù)要考慮系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全；后備保 護(hù)主要是考慮主保護(hù)和斷路器拒動(dòng)是用于故障切除；輔助保 護(hù)是補(bǔ)充前二者的不足

6、或在主保護(hù)退出時(shí)起保護(hù)作用；線路保護(hù)之間或線路保護(hù)與設(shè)備之間應(yīng)在靈敏度、選擇性和動(dòng) 作時(shí)間上相互配合，以保證系統(tǒng)安全運(yùn)行；對(duì)線路和設(shè)備所可能的故障或異常運(yùn)行方式均應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)裝置，以切除這些故障和給出運(yùn)行的信號(hào)；對(duì)于不同電壓等級(jí)的線路和設(shè)備，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行要求配置不同的保護(hù)2武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)裝置，一般電壓等級(jí)越高，保護(hù)的性能越高越完善，女口330kV以上線路或設(shè)備的主保護(hù)采用“雙重化”保護(hù)裝置等。 分類繼電保護(hù)可按以下 4種方式分類。 按被保護(hù)對(duì)象分類，有輸電線保護(hù)和主設(shè)備保護(hù)（如發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、電抗器、電容器等保護(hù)）。 按保護(hù)功能分類，有短路故障保護(hù)

7、和異常運(yùn)行保護(hù)。前者又可分為主保護(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù)；后者又可分為過(guò)負(fù)荷保護(hù)、失磁保護(hù)、失步保護(hù)、低頻保護(hù)、非全相運(yùn)行 保護(hù)等。 按保護(hù)裝置進(jìn)行比較和運(yùn)算處理的信號(hào)量分類，有模擬式保護(hù)和數(shù)字式保護(hù)。一切機(jī)電型、整流型、晶體管型和 集成電路型保護(hù)裝置，它們直接反映輸入信號(hào)的連續(xù)模擬 量，均屬模擬式保護(hù)；采用微處理機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的保護(hù)裝 置，它們反應(yīng)的是將模擬量經(jīng)采樣和模/數(shù)轉(zhuǎn)換后的離散數(shù)字量,這是數(shù)字式保護(hù)。 按保護(hù)動(dòng)作原理分類，有過(guò)電流保護(hù)、低電壓保護(hù)、 過(guò)電壓保護(hù)、功率方向保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、高頻保 護(hù)等。3武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)2整定保護(hù)短路計(jì)算的基本假設(shè)

8、忽略發(fā)電機(jī)，變壓器，110kV架空線路，電纜線路等阻 抗參數(shù)的電阻部分，并假定旋轉(zhuǎn)電機(jī)的正序電抗等于負(fù)序電 抗，既 X1=X2。發(fā)電機(jī)及調(diào)相機(jī)的正序電抗可采用t=0的初瞬態(tài)值Xd”不考慮短路電流的衰減.不考慮電容電流和負(fù)荷電流的影響。不考慮故障點(diǎn)的相間電阻和接地電阻。不考慮短路暫態(tài)電流中的非周期分量和高次諧波分量。繼電保護(hù)整定基本原則繼電保護(hù)的整定原則共有四點(diǎn)，即：可靠性 選擇性 靈敏性 速動(dòng)性如果于電網(wǎng)運(yùn)行方式，裝置性能等原因，不能兼選擇性， 靈敏性和速動(dòng)性的要求，則應(yīng)在整定時(shí)按照如下原則進(jìn)行取 舍：（1）地區(qū)電網(wǎng)服從主系統(tǒng)電網(wǎng)（2）下一級(jí)電網(wǎng)服從上一級(jí)電網(wǎng)局部問(wèn)題自行消化盡可能照顧地區(qū)電網(wǎng)

9、和下一級(jí)電網(wǎng)的需要保重要用戶供電階段式電流、電壓保護(hù)整定原則構(gòu)成原理及適用范圍電流、電壓保護(hù)裝置是反應(yīng)相間短路基本特征，并接于 全電流、全電壓的相間保護(hù)裝置。整套電流、電壓保護(hù)裝置 一般瞬時(shí)段、定時(shí)段組成，構(gòu)成三段式保護(hù)階梯特性。三段式電流、電壓保護(hù)一般用于110kV及以下電壓等級(jí)的單電源出線上，對(duì)于4武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)雙電源輻射線可以加方向元件組成帶方向的各段保護(hù)。三段式保護(hù)的I、H段為主保護(hù)，第川段為后備保護(hù)段。I 段一般不帶時(shí)限，稱瞬時(shí)電流速斷，或瞬時(shí)電流閉鎖電壓速 斷，其動(dòng)作時(shí)間是保護(hù)裝置固有的動(dòng)作時(shí)間。段帶較小延 時(shí)，一般稱為延時(shí)電流速斷或延時(shí)電流閉鎖電壓速

10、斷。川段 稱為定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，帶較長(zhǎng)時(shí)限。對(duì)于6 10KV線路一般采用兩段式保護(hù)。兩段式保護(hù)的第一段為主保護(hù)段，第二 段為后備保護(hù)段。電流、電壓保護(hù)簡(jiǎn)單可靠，有一定反映弧光電阻的能力， 因此，當(dāng)保護(hù)性能滿足要求基本要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用?；疽蠹罢ㄓ?jì)算原則保護(hù)區(qū)及靈敏度保護(hù)裝置第I段，要求無(wú)時(shí)限動(dòng)作，保護(hù)區(qū)不小于線路 全長(zhǎng)的20%第口段電流定值在本線路末端故障時(shí)靈敏度滿足： 對(duì)50km以上的線路不小于 1 . 3 對(duì)2050km的 線路不小于1. 4 對(duì)20km以下的線路不小于 1. 5第川段電流定值在本線路末端故障時(shí)要求靈敏系數(shù)不小于，在相鄰線路末端故障時(shí)，力爭(zhēng)靈敏系數(shù)不小于。定值配合及動(dòng)

11、作時(shí)間保護(hù)定值的配合包括電流、電壓元件定值的配合及動(dòng)作時(shí)間的配合。電流、電壓元件定值可靠系數(shù)保證，動(dòng)作時(shí)間 定值時(shí)間級(jí)差保證。保護(hù)裝置第I段一般只保護(hù)本線的一部 分，不與相鄰線配合。第H段一般與相鄰線路第I段配合， 當(dāng)靈敏度不足時(shí)，可與相鄰線路第H段配合。第川段與相鄰 線路第川段配合，當(dāng)靈敏度足夠時(shí)，為了降低川段動(dòng)作時(shí)間， 也可與相鄰線路第H段配合整定。計(jì)算用運(yùn)行方式及短路電流保護(hù)定值計(jì)算，靈敏度校驗(yàn)及運(yùn)行方式選擇，均采用實(shí) 際可能的最大、最小的方式及一般故障類型，不考慮特殊方 式及雙重的復(fù)雜故障類型，對(duì)于無(wú)時(shí)限動(dòng)作或遠(yuǎn)離電廠的保 護(hù)，整定計(jì)算是不考慮短路電流衰減。系統(tǒng)振蕩及發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)5武漢

12、理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)電流、電壓保護(hù)裝在雙電源線路上，一般用整定值躲開(kāi) 振蕩影響，而不設(shè)振蕩閉鎖裝置，以便簡(jiǎn)化保護(hù)。對(duì)于振蕩 中心附近的母線單電源出線，當(dāng)系統(tǒng)振蕩可能拒動(dòng)時(shí)，應(yīng)設(shè) 低電壓保護(hù)裝置，以保證線路故障可靠切除。對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)自 啟動(dòng)可能造成后備保護(hù)誤動(dòng)時(shí)，應(yīng)從定值上躲開(kāi)或加低電壓 閉鎖，以防止誤動(dòng)。元件保護(hù)整定計(jì)算原則變壓器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍，占有很重要的地 位。因此提高變壓器工作的可靠性，對(duì)于保證電力系統(tǒng)的安 全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義?，F(xiàn)代生產(chǎn)的變壓器，在構(gòu)造上是比較可靠的，故障機(jī)會(huì) 較少。但在實(shí)際運(yùn)行中，還要考慮發(fā)生各種故障和異常工作 情況的可能性，因此

13、必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度裝設(shè) 專用的保護(hù)裝置。變壓器的故障可分為本體故障和引出線故障兩種。本體故障主要是：相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路。發(fā)生本體故障是很危險(xiǎn)的。因?yàn)槎搪冯娏鳟a(chǎn)生的電弧不僅會(huì) 破壞繞組的絕緣，燒毀鐵芯，而且于絕緣材料和變壓器油受 熱分解而產(chǎn)生大量的氣體，還可能引起變壓器油箱的爆炸。 變壓器的引出線故障主要是：引出線上絕緣套管的故障，這 種故障可能導(dǎo)致引出線的相間或接地短路。變壓器的異常工作情況主要是：于外部短路和過(guò)負(fù)荷引起的過(guò)電流，過(guò) 電壓，過(guò)激磁及其他異常工作情況變壓器的保護(hù)配置防御變壓器內(nèi)部的多相短路 ，大接地系統(tǒng)單相接地短路 以及繞組匝間短路的差動(dòng)保護(hù)。防御

14、相間短路的相間后備保護(hù)防御大接地系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓的間隙保護(hù)。防御大接地系統(tǒng)接地短路的零序電流保護(hù)。防御變壓器過(guò)負(fù)荷的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。變壓器的非電量保護(hù)。武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)階段式零序電流保護(hù)的整定計(jì)算在電力系統(tǒng)中發(fā)生接地短路時(shí)，如下圖2-1所示，可以利用對(duì)稱分量的方法將電流和電壓分解為正序、負(fù)序、零序分量，并利 用復(fù)合序網(wǎng)來(lái)表示它們之間的關(guān)系。短路計(jì)算的零序網(wǎng)絡(luò)圖 如圖2-1所示，零序電流是在故障點(diǎn)施加的零序電壓UkO產(chǎn)生的，它經(jīng)過(guò)線路、接地變壓器的接地支路構(gòu)成回路。零序 電流的規(guī)定正方向，仍然采用母線流向線路為正，而對(duì)零序 電壓的正方向，規(guī)定線路高于大地的電壓為

15、正。因此可知零 序分量的參數(shù)具有下列特點(diǎn)：系統(tǒng)接線圖零序網(wǎng)絡(luò)圖零序電壓的分布圖 圖 系統(tǒng)接地短路圖零序電壓零序電源在故障點(diǎn)，故障點(diǎn)的零序電壓最高，系統(tǒng)中距 離故障點(diǎn)越遠(yuǎn)處的零序電壓越低，取決于測(cè)量點(diǎn)到大地間阻 抗的大小。零序電壓的分布如圖 2-1所示。在電力系統(tǒng)運(yùn)行 方式變化時(shí)，如果送電線路和中性點(diǎn)接地變壓器位置、數(shù)武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)目不變，則零序阻抗和零序等效網(wǎng)絡(luò)就是不變的。而此時(shí)，系統(tǒng)的正序阻抗和序列阻抗要隨著運(yùn)行方式而變化，正、負(fù)序阻抗的變化將引起故障點(diǎn)處Uk1、Uk2、UkO三序電壓之間分配的改變，因而間接影響零序分量 的大小。零序電流于零序電流是零序電壓

16、UkO產(chǎn)生的，故障點(diǎn)經(jīng)線路流向 大地。流過(guò)故障點(diǎn)兩側(cè)線路保護(hù)的電流10和10將超前Uk090° ;而當(dāng)計(jì)及回路電阻時(shí)，列如取零序阻抗角為80 °時(shí)，10和I0將超前Uk0100°o零序電流的分布，主要取決 于送電線路的零序阻抗和中性點(diǎn)接地變壓器的零序阻抗，而 與電源的數(shù)目和位置無(wú)關(guān)。零序功率及電壓、電流相位關(guān)系對(duì)于發(fā)生故障的線路，兩端零序功率方向與正序功率方 向相反，零序功率方向?qū)嶋H上都是線路流向母線的。從任一一 保護(hù)安裝處的零序電壓和零序電流之間的關(guān)系看，例如保護(hù) 1，于A母線上的零序電壓 U*A0實(shí)際上是從該點(diǎn)到零序網(wǎng)絡(luò) 中性點(diǎn)之間零序阻抗上的電壓降，因此可以

17、表示為U。A0 =(- I0)ZT10。A0。式中ZT10是變壓器T1的零序阻抗，U流向故障處的零序電流。為A母線上的零序電壓，10為從A母線。該處零序電流和零序電壓之間的相位差也將ZT10的阻抗角決定，而與被保護(hù)線路的零序阻抗及故障點(diǎn)的位置 無(wú)關(guān)。用零序電流和零序電壓的幅值以及它們的相位關(guān)系即 可以實(shí)現(xiàn)接地短路的零序電流和方向保護(hù)。保護(hù)I段整定按躲開(kāi)本線路末端接地短路的最大零序電流整定，即lop仁3Krel 式中，Krel 可靠系數(shù)，??；計(jì)算時(shí) 取。線路末端接地短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最大零序電流。零序電流保護(hù)I段的保護(hù)最小保護(hù)范圍亦要求不小于本保護(hù)線路長(zhǎng)度的15%整定的動(dòng)作延時(shí)為 0。8武漢理工大

18、學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)保護(hù)口段整定此段保護(hù)按滿足以下條件整定：按與相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)I段配合整定，即Iop1 =Krellop2Kbmin式中,Krel可靠系數(shù)，取；Kbmin分支系數(shù)，按實(shí)際情況選取可能的最小值；Iop2 相鄰下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)I段整定 值。當(dāng)按此整定結(jié)果達(dá)不到規(guī)定靈敏系數(shù)時(shí)，可改為與相鄰 下一級(jí)線路的零序電流保護(hù)H段配合整定：lop仁Krellop2Kbmin零序H段的靈敏度校驗(yàn)：Ksen =3I0minIop1 >零序電流保護(hù)段的動(dòng)作時(shí)間：當(dāng)動(dòng)作電流按式計(jì)算時(shí)，t op1top2t當(dāng)動(dòng)作電流按式計(jì)算時(shí)，t 保護(hù)川段整定此段保護(hù)一般是起后

19、備保護(hù)作用。川段保護(hù)通常是作為 零序電流保護(hù)口段保護(hù)的補(bǔ)充作用。零序電流保護(hù)川段保護(hù) 按滿足以下條件整定：按躲開(kāi)下一條線路出口處發(fā)生三相短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)裝 置的最大不平衡電流來(lái)整定KI (8)式中，Krel 可靠系數(shù)，取。最大不平衡電流。其中當(dāng)作為近后備保護(hù)時(shí)。Ksen3IOminlop1(10)當(dāng)作為遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)。Ksen3l1minKbmaxlop1 (11)式中，I0min本線路末端短路時(shí)在最小方式運(yùn)行 下的最小零序電流。llmin 下一級(jí)線路末端短路時(shí)在最小方式運(yùn)行下的最小零序電流。Kbmax 最大分支系數(shù)。零序電流保護(hù)川段的動(dòng)作時(shí)間：時(shí)限的確定：對(duì)于環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，若按階梯原則與相鄰線路

20、配合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生斷路器誤動(dòng)的現(xiàn)象因此應(yīng)找出解環(huán)點(diǎn)所以必 須選出某一線路的保護(hù)川段與其相鄰的保護(hù)口段配合此即 環(huán)網(wǎng)保護(hù)川段的動(dòng)作時(shí)限的起始點(diǎn)，此起始點(diǎn)的選擇原則 是：應(yīng)考慮盡可能使整個(gè)環(huán)網(wǎng)中保護(hù)三段的保護(hù)靈敏度較 高。10武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)3 110KV系統(tǒng)接地保護(hù)設(shè)計(jì) 電網(wǎng)的保護(hù)裝置與自動(dòng)裝置 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖可知，不管在什么運(yùn)行情況下，系統(tǒng)中都有 變壓器接地，因此發(fā)生短路故障時(shí)有零序電流出現(xiàn)，于零序 電流保護(hù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠，發(fā)生故障時(shí)零序電流很大，所 以零序電流保護(hù)的靈敏度也高，在中性點(diǎn)直接接地的高壓電 網(wǎng)中十分適用，在此系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中也選用零序電流保護(hù)。對(duì)于自動(dòng)裝置，可

21、以選用自動(dòng)重合閘，加入自動(dòng)重合閘 后，當(dāng)線路出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)使斷路器跳閘后，自動(dòng)重合 閘裝置經(jīng)短時(shí)間間隔后使斷路器重新合上。大多數(shù)情況下，線路故障是暫時(shí)性的，斷路器跳閘后線路的絕緣性能能得到 恢復(fù)，再次重合能成功，這就提高了電力系統(tǒng)供電的可靠性。 少數(shù)情況屬永久性故障，自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作后靠繼電保護(hù) 動(dòng)作再跳開(kāi)，查明原因，予以排除再送電。一般情況下，線 路故障跳閘后重合閘越快，效果越好。重合閘允許的最短間 隔時(shí)間為秒。線路額定電壓越高，絕緣去電離時(shí)間越長(zhǎng)。為了能盡量利用重合閘所提供的條件以加速切除故障， 繼電保護(hù)與之配合時(shí)，一般采用重合閘前加速和重合閘后加 速保護(hù)兩種方式。此系統(tǒng)是 110K

22、V系統(tǒng)，應(yīng)該采用重合閘后 加速保護(hù)，采用后加速保護(hù)時(shí)，線路發(fā)生故障時(shí)，第一次有 選擇性地切除故障，不會(huì)擴(kuò)大停電范圍，保證了永久性故障 能瞬時(shí)切除，并仍然是有選擇性的。零序電流保護(hù)整定計(jì)算零序電流保護(hù)包括無(wú)時(shí)限零序電流保護(hù)、帶時(shí)限零序電 流保護(hù)和零序過(guò)電流保護(hù)，包含此三種保護(hù)的保護(hù)裝置稱為三段式零序電流 保護(hù)，在系統(tǒng)中米用二段式零序電流保護(hù)。無(wú)時(shí)限零序過(guò)電流速斷保護(hù)無(wú)時(shí)限零序電流保護(hù)應(yīng)躲過(guò)相鄰的下一線路出口，即本線路末端單相或亮相接地短路時(shí)可能出現(xiàn)的最大3倍零序電流 3IOmax，即：lop1=3Krel對(duì)于AB線路，應(yīng)躲過(guò)B點(diǎn)的最大3倍零序 短路電流，計(jì)算如下：11武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)

23、及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)X1X2(3010)|(3010)2040X010|104045于X0X1,因此當(dāng)出現(xiàn)單相接地短路故障時(shí)零序電流有最 大值。 IOBmaxEsX1X2XO115/3404045 kA=kA=3 kA = Iop=3Krel1靈敏度校驗(yàn)：設(shè)保護(hù)范圍為L(zhǎng)，則有：3115/3(3010)|(3010)20L210|1040L解出保護(hù)范圍L= %> 15 %，滿足靈敏度的要求。整定動(dòng)作時(shí)間topIO。對(duì)于BC線路，應(yīng)躲過(guò)C點(diǎn)的最大3倍零序短路電流3I0C max , 計(jì)算 如下：X1X2(3010)|(3010)202060X010|10404085于X0X1,因此當(dāng)出現(xiàn)單相

24、接地短路故障時(shí)零序電流有最大值 I0C。max。IOC。maxEsX1X2X0115/3606085 kA=kA=3 KA = lop2=3Krel 靈敏度校驗(yàn)：12武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)設(shè)保護(hù)范圍為L(zhǎng)，則有：3115/3(3010)|(3010)2020L210|104040L解出保護(hù)范圍L= % > 15 % ，滿足靈敏度的要求。 整定動(dòng)作時(shí)間top0。2對(duì)于CD線路，應(yīng)躲過(guò)D點(diǎn)的最 大3倍零序短路電流3I0D。max，計(jì)算如下：X1X2(3010)|(3010)202040100X010|10404080165于X0X1,因此當(dāng)出現(xiàn)單相接地短路故障時(shí)零序電流

25、有最大值。 I0CmaxEsX1X2X0115/3100100165 kA=kA =3 kA = kA lop3=3Krel 靈敏度校驗(yàn)：設(shè)保護(hù)范圍為L(zhǎng),則有：3115/3(3010)|(3010)202040L210|10404080L解出保護(hù)范圍L= % > 15 % ，滿足靈敏度的要求。0。整定動(dòng)作時(shí)間 帶時(shí)限零序電流保護(hù)線路AB的H段保護(hù)應(yīng)與相鄰下一線路的零序電流保護(hù)I段配合，即Iop1 =Krellop2Kbmin其中，Kbmin=IBCIABIABIBIAB1IBIAB13武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)設(shè)發(fā)電機(jī)至母線B的等效零序阻抗為XA B母線經(jīng)變壓 器到地

26、的零序等效阻抗為 XB,則Kbmin=1XXAB上式可以看出，當(dāng) XA取最小值，XB取最大值時(shí)，即在 最大運(yùn)行方式下，單臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)，Kbmin有最小值。此時(shí)，XA=45, XB=50bKbmin=1 = lop仁 kA = kA靈敏度校驗(yàn)：Ksen =3I0minIop1而在最小運(yùn)行方式下發(fā)生接地短路時(shí)，AB線路末端零序短路電流有最小值lOBmin。此時(shí)：X1X1(3010)2060X0104050于X0滿足靈敏度的要求。整定時(shí)間top1 。14武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)零序定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)按躲開(kāi)下一條線路出口處發(fā)生三相短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)裝 置的最大不平衡電流來(lái)

27、整定：Iop1(3) =KrelK叩KstKer當(dāng)在最大運(yùn)行方式下B母線處發(fā)生三相短路時(shí)：(3)EsX 仁115/3(3010)|(3010)20 kA=kAlopl = KrelK 叩KstKer(3)= xxxx kA = kA靈敏度校驗(yàn)：作為近后備保護(hù)時(shí)Ksen=3I0minIop1 =3= >滿足要求。作為遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)Ksen3l1minKbmaxlop1其中I1min是系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下下一級(jí)線路末端發(fā)生短路時(shí)的零序電流值。KbKbm=m是最大的分支系數(shù)，前述知=1XXABIBCIABIABIBIAB1IBIAB，則應(yīng)使 XA 最大，為單電源 最小方式下運(yùn)行；使XB最小，為兩變

28、壓器接地運(yùn)行，則C母線處發(fā)生短路時(shí)可得：X1X2=+20+20=80X0=+40=9015武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)EsX1X1X0115/3l1min=808090KA1 Kbma=xXXAB=1=3Ksen104050|503l1minKbmaxlop1=3=>滿足要求。top2t。16武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)4二次回路斷線閉鎖電壓互感器二次回路在運(yùn)行中容易發(fā)生單相接地和相 間短路，造成保護(hù)裝置交流失壓，失壓引起保護(hù)裝置的誤動(dòng)，造成不應(yīng)有的損失。于這種不利因素的存在，許多保護(hù)裝置在設(shè)計(jì)時(shí)都考慮了斷線閉鎖回路。變電站中PT發(fā)生斷線是一種常見(jiàn)的故

29、障。一旦PT斷線失壓，會(huì)使得保護(hù)裝置的電壓量發(fā)生偏差，從而造成電動(dòng)機(jī)和進(jìn)線的低電壓保護(hù)不正 確動(dòng)作，給工廠生產(chǎn)造成較大影響，為此，在工廠供電中， 對(duì)于電動(dòng)機(jī)和進(jìn)線回路，當(dāng)發(fā)生 PT及PT二次回路故障時(shí)保 護(hù)裝置必須準(zhǔn)確判斷和處理，避免保護(hù)誤動(dòng)作。斷線閉鎖保護(hù)的原理1JB N600 1YMa 1YMb 1YMc YMN JD YHa YHb YHc 1ZK A602 A601 2ZK B602 B601 3ZK C601 C602 CG A630I B630I C630I圖4-1 PT 電壓回路接線圖斷路閉鎖接線如圖所示，斷線閉鎖繼電器兩個(gè)線圈組 成，一個(gè)線圈接在3個(gè)電容器組成的零序電壓慮過(guò)器輸

30、出端， 另一個(gè)線圈接在電壓互感器開(kāi)口三角形組成的零序?yàn)V過(guò)器 上，且2個(gè)線圈極性相反，產(chǎn)生的勢(shì)相互抵消。正常情況下， 于三相對(duì)稱，三個(gè)電容器組成的零序電壓濾過(guò)器沒(méi)有輸出， 斷線閉鎖繼電器 K線圈1中無(wú)電流，繼電器不啟動(dòng)。當(dāng)發(fā)生 一相或兩線斷線是，于加在斷線閉鎖元件電壓三相不對(duì)稱， 斷線閉鎖繼電器線圈1有電流流過(guò)，繼電器啟動(dòng)，將保護(hù)閉 鎖。為了防止三相熔斷器同時(shí)熔斷，在其中一相熔斷器上并 聯(lián)一個(gè)電容器，如圖 5-1所示。當(dāng)三相熔斷器同時(shí)熔斷時(shí)， 并聯(lián)電容器的一相仍然可以構(gòu)成閉鎖通路，閉鎖元件仍然可 以起到閉鎖作用。當(dāng)一次系統(tǒng)出現(xiàn)接地短路故障時(shí)，于存在 零序分量，三個(gè)電容構(gòu)成的零序電壓濾過(guò)器有輸出。

31、為防止 此時(shí)的誤閉鎖，繼電器的線圈2接在電壓互感器的開(kāi)口三角形側(cè)，也有零序電壓存在，流過(guò)2線圈的電流產(chǎn)生的磁勢(shì)相互抵消，繼電器不啟動(dòng)，保護(hù)不被閉鎖。三相電壓求和閉鎖元件武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓基本對(duì)稱。若電壓互感器二次回 路完好，相電壓依次為Ua、Ub、Uc，三相電壓的向量和Ua+Ub+Uc=O即使出現(xiàn)不平衡電壓，數(shù)值也很小。當(dāng)電壓互 感器二次出現(xiàn)一相或兩相斷線時(shí)，三相電壓的對(duì)稱被破壞， 出現(xiàn)較大的零序電壓。當(dāng)a相斷線時(shí)，平衡被破壞，三相電壓向量和Ua+Ub+U皆0。當(dāng)三相電壓互感器斷線時(shí)，三相電壓數(shù)值和為 |Ua|+|Ub|+|Uc|0，實(shí)際采用 |

32、Ua|+|Ub|+|Uc|< （UN 為一定值）條件作為判據(jù)。在一相或兩相斷線時(shí)，三相電壓數(shù)值和 為|Ua|+|Ub|+|Uc|> UpM因此，可以通過(guò)判別三相電壓的向量和大小來(lái)判斷一相或兩相斷路；通過(guò)判別三相電壓數(shù)值 和大小可以判別三相電壓斷線。通過(guò)檢測(cè)電壓互感器開(kāi)口三 角形零序電壓與三相電壓向量和的差作為斷線閉鎖的依據(jù)， 動(dòng)作條件方程為：Ud=|KUx -I上式中Ud為差電壓；Ux是根據(jù)電路系統(tǒng)設(shè)定的值；相電壓依次為Ua、UbUc。K為計(jì)及電壓互感器變比的系數(shù)，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng) 時(shí)K=1/3，中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)時(shí)K=3。上式為二相斷線時(shí)發(fā)送閉鎖信號(hào)和不發(fā)送閉鎖信號(hào)的 臨界情

33、況。二次回路斷線閉鎖判定根據(jù)以上斷線失壓工作原理的分析電壓互感器二次一 相或兩相斷線的判據(jù)是：|Ua+Ub+Uc| >U 式中 UPNPN是一整定值，根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際情況整定；在實(shí)際中常選用|Ua+Ub+Uc| >8V。即為一相或兩相斷線 的判據(jù)。當(dāng)發(fā)生三相斷線時(shí)，考慮到出口處保護(hù)安裝處的電壓很 低，此時(shí)若用|Ua|+|Ub|+|Uc| w條件判別，將造成嚴(yán)重后果。 為了保證斷線閉鎖元N件工作可靠性，可考慮檢測(cè)電流是否大于負(fù)荷電流， 則動(dòng)作條件是：|Ua|+|Ub|+|Uc| w, lop > IsetN式中，Ua Ub Uc為電壓互感器二次側(cè)電壓 ； UN 為根據(jù)電力系統(tǒng)整定

34、的定值；18武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)Iset為整定電流，可取過(guò)電流保護(hù)定值； lop為測(cè)得的電流值。武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè) 計(jì)5 AB線路接地保護(hù)原理圖綜合以上分析及計(jì)算可以得到AB接地保護(hù)三段式零序保護(hù)原理框圖如圖5-1所示。QFYRQF 信 號(hào) 信 號(hào) 信 號(hào) KS3KS6KS9KA1l1KMKA4l2KT5t1KA7l3KT8t2TA圖 5-1 三段式 零序電流保護(hù)的原理框圖展開(kāi)圖三段式電流保護(hù)電路的原理展開(kāi)圖如圖5-2所示。KA1KT5KA4KA7KS3KMKS6KT5KS9KT8QFYRKT8 TAKA7KA8KA9交流回路展開(kāi)圖KM直流回路展開(kāi)圖20武漢理工大學(xué)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)W1 2 3 信信號(hào)回路圖圖5-2三段式電流保護(hù)電路的原理展開(kāi)圖電壓互感器二