高壓線路保護課件

高壓線路保護原理介紹

2005.2.20

相關基本知識高壓線路保護要求及實現(xiàn)主保護后備保護輔助元件高壓線路保護原理介紹相關基本知識1.輸電線路電力系統(tǒng):生產、輸送、分配和消費電能的各種電氣設備連接在一起而形成的整體成為電力系統(tǒng)；電力網：電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網（升、降變壓器，各電壓等級的輸電線路）。相關基本知識電壓等級劃分:66kV~110kV中高壓220kV高壓330kV~500kV超高壓750kV特高壓單位長度輸電線路電壓等級越高r/L小，C大相關基本知識3.輸電線路故障的幾個重要特征

a.分析故障的一種基本方法：對稱分量法

將一種不對稱的三相量分解為正序、負序、零序三相對稱的三相量。ｂ.故障類型：

單相接地（ＡＮ、ＢＮ、ＣＮ），兩相接地（ＡＢＮ、ＢＣＮ、ＣＡＮ），兩相故障（ＡＢ、ＢＣ、ＣＡ），三相故障（ＡＢＣ）；及斷線和轉換性故障

相關基本知識

單相接地（ＡＮ）

ＩＡ＝３Ｉ１＝３Ｉ２＝３Ｉ０，ＵＡ＝０兩相接地（ＢＣＮ）

３Ｉ１＋３Ｉ２＋３Ｉ０＝０，ＵＢ＝ＵＣ＝０兩相接地（ＢＣ）

３Ｉ１＋３Ｉ２＝０，ＵＢＣ＝０三相故障（ＡＢＣ）

ＩＡ＝ＩＢ＝ＩＣ＝Ｉ１，３Ｉ２＝３Ｉ０＝０，ＵＡ＝ＵＢ＝ＵＣ＝Ｕ１，３Ｕ２＝３Ｕ０＝０

高壓線路保護的要求及實現(xiàn)１．高壓線路保護的設計要求滿足可靠性、選擇性、快速性和靈敏性。２．高壓線路保護的配置原則a.除具備全相速動的縱聯(lián)保護，還至少具有三段式相間、接地距離保護，反時限零序或定時限零序方向電流保護的后備保護；ｂ.能適應用于弱電源系統(tǒng)；ｃ.失壓情況下，自動投入后備保護功能，允許失去選擇性；高壓線路保護的要求及實現(xiàn)３．高壓線路保護的實現(xiàn)－保護原理

根本在于如何根據(jù)線路保護安裝處的電流、電壓找到故障特征，以準確區(qū)分各種狀態(tài)，通過這種區(qū)分達到保護的選擇性，靈敏性，也就易于達到快速性。高壓線路保護的主保護1.縱聯(lián)保護的實現(xiàn)

按動作原理縱聯(lián)保護可分為：

縱聯(lián)方向（801）、縱聯(lián)距離（802）：兩側保護僅判別本側電氣量，利用通道將保護的方向元件的判別結果傳輸?shù)綄龋總确謩e根據(jù)兩側保護的動作判別結果,以區(qū)分線路區(qū)內、外故障；按方向元件所用的原理可分為縱聯(lián)方向保護、縱聯(lián)距離保護。

縱聯(lián)差動（803）：兩側保護利用通道將本側電流的數(shù)據(jù)或電流的相量傳送到對側，每側保護根據(jù)兩側電流量進行判別，從而區(qū)分線路區(qū)內、外故障；高壓線路保護的主保護縱聯(lián)差動保護通道連接方式：縱聯(lián)差動是利用專用的光纖通道或復用現(xiàn)有的數(shù)字通信網絡構成分相電流差動保護；專用光纖通道方式：需敷設專用的光纖通道，通道中僅傳保護信號；復用光纖通道方式：復用現(xiàn)有的數(shù)字通信網絡(微波或光纖)；

高壓線路保護的主保護(縱聯(lián)方向保護)

2.縱聯(lián)方向保護a.保護的構成

主要采用正序故障分量元件及零序方向元件，經通道配合構成全線速動保護的縱聯(lián)方向保護.以負序分量及反映三相對稱故障的判別元件（UcosФ）構成快速后備縱聯(lián)保護。主保護根據(jù)故障不同時段，投入不同的方向元件，使主保護完整、獨立且全過程投入。非全相運行主保護投入反映健全相的工頻變化量方向元件。高壓線路保護的主保護(縱聯(lián)方向保護)b.保護的功能實現(xiàn)

可以與載波通道、光纖通道、微波通道等連接構成閉鎖式或允許式保護。

高壓線路保護的主保護(縱聯(lián)方向保護)d.允許式[區(qū)內故障][區(qū)內故障]AB線保護啟動5ms后反方向元件不動作，正方向元件動作，向對側發(fā)允許信號，本側收到允許信號經5ms確認，保護選相跳閘。

[區(qū)外故障]A’A線A’側保護啟動5ms后反方向元件不動作，正方向元件動作向對側發(fā)允許信號，A側保護啟動5ms后反方向元件動作，不發(fā)信，保護不動作。[區(qū)外故障][區(qū)外故障]IaIbBAA’B’

允許信號

允許信號高壓線路保護的主保護(縱聯(lián)方向保護)e.正序故障分量方向元件由于輸電線路發(fā)生各種對稱和不對稱短路時都會出現(xiàn)正序故障分量，而在消除正常負荷狀態(tài)分量后，正序故障分量就成為一個比負序、零序分量更為完善的新的故障特征；

內部故障正序故障分量等效網圖高壓線路保護的主保護(縱聯(lián)方向保護)f.縱聯(lián)保護的弱饋功能縱聯(lián)弱饋邏輯：1)弱饋端正，反方向元件均不動作2)有一相或相間低電壓3)弱饋投入（控制字）滿足以上條件，對專用收發(fā)信機閉鎖式，弱電源端在收到閉鎖信號8ms時快速停信，保證強電源側快速跳閘。弱電源側在確認收不到對側閉鎖信號30ms后，弱饋端選相跳閘。NFIm～In=0或較小,電流故障分量小弱電源,或負荷端M高壓線路保護的主保護(縱聯(lián)差動保護)4.縱聯(lián)差動保護a.保護的構成

由分相故障分量差動元件、穩(wěn)態(tài)量差動元件構成全線速動的主保護。由零序差動元件延時100ms選跳構成后備全線動作的主保護。每隔5ms向對側傳送一幀信息，包括模擬量、保護投退情況、模擬量及調位等開關量監(jiān)視邏輯、遠跳及遠傳信息等。高壓線路保護的主保護(縱聯(lián)差動保護)b.保護的基本原理

Id=Ia+Ib>0Id:故障電流A

[正常運行、區(qū)外故障]

IaIbBIaIbB[區(qū)內故障]AId=Ia+Ib=0(基爾霍夫定律)高壓線路保護的主保護(縱聯(lián)差動保護)c.保護的動作方程

差流電流的門檻比率制動系數(shù)高壓線路保護的后備保護

b.保護的實現(xiàn)

相間距離

相間距離元件采用動作方程判別式，即圓特性的阻抗元件。其阻抗元件由ZAB、ZBC、ZCA構成，相間阻抗元件是為保護二相、三相故障而設置。

動作方程為：

高壓線路保護的后備保護接地距離

采用測量阻抗方式，利用測量出故障相阻抗的電抗、電阻分量實現(xiàn)多邊形特性原理的單相距離元件；測量方程為：

其中：UΦ、IΦ為相電壓、相電流

I0為零序電流

從以上得出X、R，從而判別是否落入多邊形的動作區(qū)；

零序電抗分量補償系數(shù)

零序電阻分量補償系數(shù)線路正序電阻與正序電抗之比高壓線路保護的后備保護2.零序保護設置了六段零序方向電流保護即零序電流Ⅰ-Ⅳ段及零序不靈敏Ⅰ、Ⅱ段。全相運行及非全相運行時各段保護的投退由壓板控制，每段都各由控制字選擇經方向或不經方向元件閉鎖。此外，還設置了帶延時的過流保護Ⅰ段及過流保護Ⅱ段，僅在TV斷線時由控制字選擇投退；高壓線路保護的輔助元件1.啟動元件2.選相元件3.TV斷線檢測元件4.縱聯(lián)保護的通道自檢及遠方啟信5.自動重合閘高壓線路保護的輔助元件縱聯(lián)保護的通道自檢及遠方啟信通道試驗自檢：對閉鎖式通道，正常運行時需進行通道信號交換，由人工在保護屏上按下通道試驗按鈕或按整定時間定時自檢，本側發(fā)信，收信200ms后停止發(fā)信；收對側信號達5s后本側再次發(fā)信，10s后停止發(fā)信；本側在15s內如收信回路有間斷或3dB告警開入則報通道異常;200ms

（本側發(fā)信）

10s（對側發(fā)信）

遠方起動發(fā)信：當收到對側信號后，如TWJ未動作，則立即發(fā)信，如TWJ動作，則延時150ms發(fā)信;啟動遠方起信回路發(fā)信10s后停止發(fā)信;5s10s15s高壓線路保護的輔助元件自動重合閘

電力系統(tǒng)運行經驗表明，架空線路絕大多數(shù)故障都是瞬時性的（大約90%），在保護裝置切除故障后電弧熄滅，斷路出絕緣可以自動恢復，不影響正常供電。自動重合后可