電力系統(tǒng)繼電保護(hù)(2)

1、13.1 13.1 繼電保護(hù)的基本原理繼電保護(hù)的基本原理 13.2 13.2 輸電線路的繼電保護(hù)輸電線路的繼電保護(hù)13.3 13.3 電力變壓器的繼電保護(hù)電力變壓器的繼電保護(hù) l繼電保護(hù)研究方面輸電保護(hù)電流保護(hù) 距離保護(hù)縱聯(lián)原理的保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)高頻保護(hù)微波保護(hù)線路保護(hù)元件保護(hù)（一）電磁型電流繼電器1. 組成IkA來自來自TA電流繼電器的繼電特性電流繼電器的繼電特性動(dòng)作狀態(tài)不動(dòng)作電流增加方向rekeOP0III返回系數(shù)一般為0.85微機(jī)保護(hù)為0.95kopII繼電器的常開觸點(diǎn)4閉合，繼電器動(dòng)作kreII繼電器返回參見第14章表14-1及表14-2 1.單相原理接線圖中間繼電器作用： 容量大，可

2、接通跳閘線圈YR 增大保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)間 防止誤動(dòng) 2. 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的作用原理 最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式x1.2l忽略電阻Rl 為系統(tǒng)等效電源的相電勢(3)SS1ffEEEIXXXXX l(2)S3.2ffEIXX注意E一定的運(yùn)行方式下，If=f(l)l1. 整定：整定： 原則：在保證選擇性的基礎(chǔ)上，校驗(yàn)靈敏性原則：在保證選擇性的基礎(chǔ)上，校驗(yàn)靈敏性引入一個(gè)大于引入一個(gè)大于1的可靠系數(shù)的可靠系數(shù) （1.21.3）IrelKII(3)OP1relBmaxfIK I最大運(yùn)行方式下被保護(hù)線路末端三最大運(yùn)行方式下被保護(hù)線路末端三相短路時(shí)，流過保護(hù)的最大短路電相短路時(shí)，流過保護(hù)的最大短路電流流(3)B

3、maxfIl瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長，且保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障類型的影響 最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式x1.2l2)靈敏度l可用其最小保護(hù)范圍來衡量 minSmaxIABOP113(%)()2ElXXIl3)動(dòng)作時(shí)限I0( )tsl優(yōu)缺點(diǎn)l優(yōu)點(diǎn)：簡單、快速、可靠l缺點(diǎn)：保護(hù)范圍直接受運(yùn)行方式影響l整定原則：躲過相鄰線路電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流OP1relOP2IK I限時(shí)電流速斷保護(hù)的可靠系數(shù) 1.11.2相鄰線路瞬時(shí)電流速斷的動(dòng)作電流l時(shí)限：為保證選擇性，應(yīng)與相鄰線路電流I段時(shí)限相配合IIIttttl一個(gè)時(shí)限階段l一般取0.5sl靈敏性：用靈敏系數(shù)Ks表示2BminIIO 11.31

4、.5fsPIKI（ ）2BminfI（ ）l為最小運(yùn)行方式下，被保護(hù)線路末端兩相金屬性短路時(shí)的短路電流 與電流速斷不同之處：用時(shí)間繼電器KT代替了中間繼電器KMl1.單相原理接線：與限時(shí)電流速斷保護(hù)相同 l2.整定原理l3.動(dòng)作時(shí)限l4.靈敏度主保護(hù)電流I段保護(hù)電流II保護(hù)后備保護(hù)電流III保護(hù)l2.整定原則 ：按躲開最大負(fù)荷電流整定l能保護(hù)本線路的全長，l能保護(hù)相鄰線路的全長l起遠(yuǎn)后備的作用 OPLmaxIIl3.動(dòng)作時(shí)限： 按階梯原則2f點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)1、3、5都可能啟動(dòng)，最后由 5 切除 （選擇性）135ttt35ttt 1234max,ttttt 時(shí)間階段 l4.靈敏度過可作本

5、線路全長的主保護(hù)或作近后備外，還要作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù) (2)minsop11.31.5fIKI#1作近后備#1作遠(yuǎn)后備(2)minsop11.2fIKIl1.指電流保護(hù)中電流繼電器線圈與電流互感器二次繞組間的連接方式 l2.兩種接線方式（1）完全接線方式：三相星形接線（2）不完全接線方式：兩相星形接線用于35kV及以下線路保護(hù)用于發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器母線及110kV以上線路保護(hù)l中性點(diǎn)非有效接地電網(wǎng)中發(fā)生兩相接地,采用二相星型接線可保證有2/3的機(jī)會(huì)只切除一個(gè)故障點(diǎn)(2)0abfcIIII l3.Y,d11接線變壓器一側(cè)兩相短路以降壓變壓器側(cè)ab兩相短路為例，設(shè) k=1l 結(jié)論：在Y,d11接

6、線變壓器后面發(fā)生兩相短路時(shí)，總有一相電流是其他兩相的兩倍)2()2(1132231fABfaACAIIIIIIII三段式電流保護(hù)主保護(hù)后備保護(hù)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（I段）限時(shí)電流速斷保護(hù)（II段）定時(shí)限過電流保護(hù)（III段）本線路相間短路的近后備和相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)l電網(wǎng)末端：可用二段式主保護(hù)后備保護(hù)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（I段）定時(shí)限過電流保護(hù)（III段）l（一）方向性電流保護(hù)的工作原理點(diǎn)接地故障，#3，#4切除 如： 2fop22fII23IIIIIItI則#2的 I 段誤動(dòng)則#2的 I I 段誤動(dòng)電流保護(hù)對(duì)雙側(cè)電源不適用，應(yīng)增設(shè)一個(gè)方向閉鎖元件，構(gòu)成方向電源保護(hù)點(diǎn)接地故障，#1，#2切除 如：

7、1fop11fII32IIIIIItI則#3的 I 段誤動(dòng)則#3的 I I 段誤動(dòng)l線路功率正方向的規(guī)定：功率從母線流向線路，為正方向功率從線路流向母線，為負(fù)方向l線路功率正 功率從母線流向線路，為正方向 方向的規(guī)定 功率從線路流向母線，為負(fù)方向l方向過電流保護(hù)接線l組成l方向元件KPl電流元件KAl時(shí)間元件KT1378max , tttt1、3、5 由 供給fII2、4、6 由 供給fIII 反方向短路001180270f0)180cos(1022ffUIP工作原理 判斷功率方向0KK090arg90IU001090f111cos0ffPUI正方向短路KUK1UK實(shí)際應(yīng)用中， 和 要經(jīng)電壓、

8、電流形成回路變換為 和動(dòng)作條件：KI2KK I 0K2K1090arg90IKUK0KK090arg90IU繼電器的內(nèi)角12arctanKKl當(dāng)母線出口附近發(fā)生三相短路時(shí)，母線電壓將大幅度下降，功率方向繼電器就不能正確動(dòng)作 “死區(qū)” KOPminUU（最小動(dòng)作電壓）（母線電壓）消除“死區(qū)”的方法記憶回路（R、L、C）引入第三相電壓KRUU并不是所有的保護(hù)都必須裝設(shè)方向元件l特點(diǎn)：出現(xiàn)零序電壓和零序電流中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)：接地電流較大，需裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的接地保護(hù)中性點(diǎn)非直接接地的電網(wǎng)單相接地時(shí)電流較小，動(dòng)作于發(fā)信號(hào)(一)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)接地短路時(shí)的特點(diǎn) 故障點(diǎn)零序電壓零序電位最高；零序電流正方

9、向：母線流向故障點(diǎn)為正。零序電流的分布與電源的數(shù)目和位置無關(guān)，只要決定于中性點(diǎn)接地變壓器的數(shù)目和分布零序功率正方向規(guī)定：母線流向線路為正；但實(shí)際方向正相反，是由線路指向母線1.零序電壓的獲?。喝齻€(gè)單相式電壓互感器或一臺(tái)三相五柱式電壓互感器中接成開口三角形的第3繞組側(cè)的開口處獲得 2.零序電流的獲?。喝嚯娏骰ジ衅麟娎|線：專用零序電流互感器03mnabcUUUUU03KabcIIIII三段式電流保護(hù)主保護(hù)后備保護(hù)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（I段）限時(shí)電流速斷保護(hù)（II段）零序過電流保護(hù) l1瞬時(shí)零序電流速斷保護(hù) 整定原則：三條l2限時(shí)零序電流速斷保護(hù) 整定原則：與下一條線路的零序 I 段相配合III0OP

10、20OP1rel0bIIKKrelK1.11.20BCob0ABffIKI分支系數(shù)I01020.5(s)ttt Ks1.31.5l3零序過電流保護(hù) 整定原則：躲相鄰線路出口處發(fā)生三相短路時(shí)，流過保護(hù)的最大不平衡電流dsqmaxI與下一條線段的III段配合dsqmax1reIII0KOPIKIIII0OP20brelIII0OP1IKKIrel1.11.2Krel1.2 1.3Kl3零序過電流保護(hù) 時(shí)限設(shè)定： 階梯原則 同一線路上，零序III段動(dòng)作時(shí)限 小于 相間III段的動(dòng)作時(shí)限l對(duì)零序電流保護(hù)的評(píng)價(jià) 靈敏度高，保護(hù)范圍穩(wěn)定 動(dòng)作時(shí)限短l1.特點(diǎn)l1.特點(diǎn)j150j15003e3efAfBBA

11、AfCCAAUUEEEUEEEAfCfBfAEUUUU)(3100j15000j1500je3jje3jCEUCICEUCIAfCCAfBB故障相對(duì)地電容電流故障點(diǎn)零序電壓升高 倍30000j3j3CUUUCIIIfCfBCBA相接地后，非故障相對(duì)地電壓升高 倍,對(duì)地電流也升高 倍33l非故障線路l10I0II0Ij33CUIIIfCfB發(fā)電機(jī)端0F0FF0Fj33CUIIICB0II00I0F3()j3()BICIBFCFIIIIIUCC 故障線路有效值0II0I0II33()IUCC方向 母線 線路0U0IIl結(jié)論（1）發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)均會(huì)出現(xiàn)（2) 非故障元件上 為其本身的對(duì)地電容

12、電流 容性無功方向 母線流向線路 （3)故障線路上的 等于全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流的總和， 容性無功方向 線路流向母線0U0I0I0Il（1）絕緣監(jiān)視裝置 正常運(yùn)行無 ,單相接地全系統(tǒng)均出現(xiàn) 0Ul（3）零序功率方向保護(hù) 靈敏度較高0OPrel03CKC Ul（2) 零序電流保護(hù) 動(dòng)作電流：躲過單相接地時(shí)流過保護(hù)所在線路本身的電容電流rel24 5K延時(shí)動(dòng)作瞬時(shí)動(dòng)作13.1 13.1 繼電保護(hù)的基本原理繼電保護(hù)的基本原理 13.2 13.2 輸電線路的繼電保護(hù)輸電線路的繼電保護(hù)13.3 13.3 電力變壓器的繼電保護(hù)電力變壓器的繼電保護(hù) l一、變壓器的常見故障和不正常工作狀態(tài)l二、縱差動(dòng)保

13、護(hù)的基本原理 l三、變壓器的縱差動(dòng)保護(hù) l四、變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算 l1.內(nèi)部故障 繞組的相間短路： 縱差動(dòng)保護(hù) 繞組的接地短路： 零序電流保護(hù) 繞組的匝間短路： 瓦斯保護(hù)l不正常工作狀態(tài) 外部短路引起的過電流： 過電流保護(hù) 對(duì)稱過負(fù)荷： 裝一相過電流保護(hù) 勵(lì)磁電流升高： 過勵(lì)磁保護(hù)輕瓦斯重瓦斯l縱差動(dòng)保護(hù)：1.忽略互感器勵(lì)磁電流（1） 正常運(yùn)行及外部故障比較被保護(hù)元件各端電流的幅值和相位構(gòu)成22TA1()0kIIIIIIIIIIIk（2）內(nèi)部故障不動(dòng)作222TA1kIIIfIIIIkkOPII動(dòng)作 跳閘2.考慮互感器勵(lì)磁電流 ImTA二次電流為mmIIkIIIkITA2TA211dsp

14、22mmTA1IIIIIk不平衡電流反映了兩側(cè)電流互感器的勵(lì)磁電流之差差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流必須躲過外部短路時(shí)出現(xiàn)的最大不平衡電流 l特點(diǎn)：正常運(yùn)行時(shí)，低壓側(cè)的額定電流不同22TA12TA12IIkIIkIITATA11TkkIIkl不平衡電流產(chǎn)生的原因l防止其對(duì)差動(dòng)保護(hù)影響的方法 mN(2% 10%)II1變壓器勵(lì)磁涌流造成的不平衡電流正常運(yùn)行時(shí)當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)mN(610)II勵(lì)磁電流勵(lì)磁涌流原因：由于磁鏈?zhǔn)睾愣?，鐵心的磁通不能突變 l不平衡電流產(chǎn)生的原因l防止其對(duì)差動(dòng)保護(hù)影響的方法 勵(lì)磁涌流的大小和衰減時(shí)間，與外加電壓的相位、鐵心中的剩磁res，電源容量及變壓器

15、的容量大小等都有關(guān)系 l勵(lì)磁涌流特點(diǎn)：（1）含大量非周期分量,電流偏于時(shí)間軸的一側(cè)（2）含大量的高次諧波，以二次諧波為主 30（3）波形之間出現(xiàn)明顯的間斷l(xiāng)防止措施（1）采用具有速飽和變流器的差動(dòng)繼電器（2）利用二次諧波制動(dòng)原理構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)（3）鑒別短路電流和勵(lì)磁涌流波形之間的差別2.變壓器兩側(cè)電流相位不同引起的不平衡電流 變壓器 Y,d11接線，兩側(cè)電流的相位相差30 l相位補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?將變壓器星形側(cè)的TA接成而將變壓器側(cè)的TA接成星形 TA接成一側(cè)電流擴(kuò)大倍3TAYTTA/ 3kkkTAYTTA/ 3kkk可將差動(dòng)繼電器的平衡線圈接入互感器二次電流較小的一側(cè)，以平衡差電流產(chǎn)生的磁勢 縱差動(dòng)保護(hù)整定時(shí)應(yīng)按相對(duì)誤差為10%來計(jì)算其不平衡電流 Tk分接頭的改變實(shí)際上就改變了變壓器的變比在縱差動(dòng)保護(hù)的整定時(shí)予以考慮 綜上所述，變壓器外部短路時(shí)差動(dòng)回路中流過的最大不平衡電流Idspmax為dspmaxfmaxTA(10%)/IUf Ik10% 為電流互感器的相對(duì)誤差U 為變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓引起的相對(duì)誤差 f 為電流互感器變比或平衡線圈匝數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化后 所引起的相對(duì)誤差 為外部最大短路電流歸算到二次側(cè)的數(shù)值 fmaxTAIkl三個(gè)整定原則1.躲TA二次回路斷