電力系統(tǒng)繼電保護tia.ppt

1、第十三章 電力系統(tǒng)繼電保護,13.1 繼電保護的基本原理 13.2 輸電線路的繼電保護 13.3 電力變壓器的繼電保護,13.2 輸電線路的繼電保護,繼電保護研究方面,輸電保護,一、相間短路的電流保護,（一）電磁型電流繼電器 1. 組成,一、相間短路的電流保護,（一）電磁型電流繼電器,2電氣設(shè)備常用圖形及文字符號,參見第14章表14-1及表14-2,（二）瞬時電流速斷保護 電流 I 段保護,1.單相原理接線圖,（二）瞬時電流速斷保護 電流 I 段保護,1.單相原理接線圖,（二）瞬時電流速斷保護 電流 I 段保護,1.單相原理接線圖,中間繼電器作用： 容量大，可接通跳閘線圈YR 增大保護固有動作

2、時間 防止誤動,中間繼電器主要有兩方面的作用：一是利用中間繼電器的常開觸點（容量大）代替電流繼電器的的小容量觸點，接通跳閘線圈；二是利用帶有0.060.08s延時的中間繼電器，增大保護固有動作時間，防止管式避雷器放電引起速斷保護誤動作。,（二）瞬時電流速斷保護 電流 I 段保護,2. 瞬時電流速斷保護的作用原理,（二）瞬時電流速斷保護 電流 I 段保護,2. 瞬時電流速斷保護的作用原理,忽略電阻R 為系統(tǒng)等效電源的相電勢,注意,一定的運行方式下，If=f(l),1. 整定： 原則：在保證選擇性的基礎(chǔ)上，校驗靈敏性 引入一個大于1的可靠系數(shù) （1.21.3）,最大運行方式下被保護線路末端三相短路

3、時，流過保護的最大短路電流,瞬時電流速斷保護不能保護線路全長，且保護范圍受系統(tǒng)運行方式和故障類型的影響,2)靈敏度 可用其最小保護范圍來衡量,3)動作時限,優(yōu)缺點 優(yōu)點：簡單、快速、可靠 缺點：保護范圍直接受運行方式影響,（三）限時電流速斷保護 電流 II 段保護,整定原則：躲過相鄰線路電流速斷保護的動作電流,限時電流速斷保護的可靠系數(shù) 1.11.2,相鄰線路瞬時電流 速斷的動作電流,時限：為保證選擇性，應(yīng)與相鄰線路電流I段時限相配合,一個時限階段 一般取0.5s,（三）限時電流速斷保護 電流 II 段保護,時限：為保證選擇性，應(yīng)與相鄰線路電流I段時限相配合,一個時限階段 一般取0.5s,（三

4、）限時電流速斷保護 電流 II 段保護,靈敏性：為能保護本線路l1的全長，保護1的限時電流速斷保護應(yīng)在最小運行方式下線路l1末端發(fā)生兩相短路時，有足夠的反應(yīng)能力，這個能力常用靈敏系數(shù)Ks來衡量，即,限時電流速斷的單相原理接線,與電流速斷不同之處：用時間繼電器KT代替了中間繼電器KM,KT,限時電流速斷的單相原理接線,（四）定時限過電流保護 電流 III 段保護,1.單相原理接線：與限時電流速斷保護相同 2.整定原理 3.動作時限 4.靈敏度,主保護,電流I段保護,電流II段保護,后備保護,電流III段保護,瞬時電流速斷和限時電流速斷聯(lián)合工作，構(gòu)成了線路的主保護，可保證全線路范圍內(nèi)的故障都能在0

5、.5s內(nèi)予以切除。然而它們不能作相鄰線路故障的后備保護。,（四）定時限過電流保護 電流 III 段保護,2.整定原則 ：按躲開最大負荷電流整定,靈敏度高 能保護本線路的全長 能保護相鄰線路的全長 起遠后備的作用,（四）定時限過電流保護 電流 III 段保護,2.整定原則 ：按躲開最大負荷電流整定,（四）定時限過電流保護 電流 III 段保護,3.動作時限： 按階梯原則,點發(fā)生短路故障時，保護1、3、5都可能啟動，最后由 5 切除 （選擇性）,時間階段,（四）定時限過電流保護 電流 III 段保護,4.靈敏度過 可作本線路全長的主保護或作近后備外，還要作為相鄰線路的遠后備保護,#1作近后備,#1

6、作遠后備,（五）電流保護的接線方式,1.指電流保護中電流繼電器線圈與電流互感器二次繞組間的連接方式,2.兩種接線方式 （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,圖,用于發(fā)動機、變壓器母線及110kV以上線路保護,（五）電流保護的接線方式,中性點非有效接地電網(wǎng)中發(fā)生兩相接地,采用二相星型接線可保證有2/3的機會只切除一個故障點,（五）電流保護的接線方式,3.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=1,（五）電流保護的接線方式,結(jié)論：在Y,d11接線變壓器后面發(fā)生兩相短路時，總有一相電流是其他兩相的兩倍,（

7、六）階段式電流保護,三段式 電流保護,主保護,后備保護,瞬時電流速斷保護（I段）,限時電流速斷保護（II段）,定時限過電流保護（III段）,本線路相間短路的近后備和相鄰線路的遠后備保護,（六）階段式電流保護,（六）階段式電流保護,電網(wǎng)末端：可用二段式,主保護,后備保護,瞬時電流速斷保護（I段）,定時限過電流保護（III段）,一、相間短路的電流保護二、相間短路的方向性電流保護,（一）方向性電流保護的工作原理,電流保護對雙側(cè)電源不適用，應(yīng)增設(shè)一個方向閉鎖元件，構(gòu)成方向電源保護,二、相間短路的方向性電流保護 （一）方向性電流保護的工作原理,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

8、線路流向母線，為負方向,（一）方向性電流保護的工作原理,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，為負方向,方向過電流保護接線,（一）方向性電流保護的工作原理,（二）功率方向繼電器的工作原理,反方向短路,工作原理 判斷功率方向,正方向短路,（二）功率方向繼電器的工作原理,實際應(yīng)用中， 和 要經(jīng)電壓、電流形成回路 變換為 和,動作條件：,繼電器的內(nèi)角,（二）功率方向繼電器的工作原理,當(dāng)母線出口附近發(fā)生三相短路時，母線電壓將大幅度下降，功率方向繼電器就不能正確動作 “死區(qū)”,第十三章 電力系統(tǒng)繼電保護,三、接地故障的電流保護,一、相間短路的電流保護,二、相間短路的方

9、向性電流保護,三、接地故障的電流保護,特點：出現(xiàn)零序電壓和零序電流,中性點直接接地電網(wǎng)：,接地電流較大，需裝設(shè)動作于跳閘的接地保護,中性點非直接接地的電網(wǎng),單相接地時電流較小，動作于發(fā)信號,三、接地故障的電流保護,(一)中性點直接接地電網(wǎng)接地短路時的特點 故障點零序電壓零序電位最高；,三、接地故障的電流保護,(一)中性點直接接地電網(wǎng)接地短路時的特點 零序電流正方向：母線流向故障點為正。零序電流的分布與電源的數(shù)目和位置無關(guān)，只要決定于中性點接地變壓器的數(shù)目和分布,三、接地故障的電流保護,(一)中性點直接接地電網(wǎng)接地短路時的特點 零序功率正方向規(guī)定：母線流向線路為正；但實際方向正相反，是由線路指向

10、母線,三、接地故障的電流保護,(一)中性點直接接地電網(wǎng)接地短路時的特點 故障點零序電壓零序電位最高； 零序電流正方向：母線流向故障點為正。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；但實際方向正相反，是由線路指向母線,三、接地故障的電流保護,(一)中性點直接接地電網(wǎng)接地短路時的特點,（二）零序電壓和零序電流的獲取,（二）零序電壓和零序電流的獲取,（二）零序電壓和零序電流的獲取,（二）零序電壓和零序電流的獲取,1.零序電壓的獲?。喝齻€單相式電壓互感器或一臺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

11、電流的獲?。喝嚯娏骰ジ衅?電纜線：專用零序電流互感器,（三）中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護 (了解),三段式 電流保護,主保護,后備保護,瞬時電流速斷保護（I段）,限時電流速斷保護（II段）,零序過電流保護,（三）中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護,1瞬時零序電流速斷保護,整定原則：三條,（三）中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護,2限時零序電流速斷保護,整定原則：與下一條線路的零序 I 段相配合,1.11.2,分支系數(shù),Ks1.31.5,（三）中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護,3零序過電流保護,整定原則：躲相鄰線路出口處發(fā)生三相短路時，流過保護的最大不平衡電流,與下一條線段的III段配合,（三

12、）中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護,3零序過電流保護,時限設(shè)定： 階梯原則 同一線路上， 零序III段動作時限 小于 相間III段的動作時限,（三）中性點直接接地電網(wǎng)的零序電流保護,對零序電流保護的評價 靈敏度高，保護范圍穩(wěn)定 動作時限短,（四）中性點不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點及接地保護,1.特點,四）中性點不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點及接地保護,1.特點,故障相對地 電容電流,故障點零序電壓,升高 倍,流向故障點的電流，即為零序電容電流,A相接地后，非故障相對地電壓升高 倍,對地電流也升高 倍,非故障線路l1,發(fā)電機端,故障線路,有效值,方向 母線 線路,結(jié)論 （1）發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)

13、均會出現(xiàn) （2) 非故障元件上 為其本身的對地電容電流 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)非故障元件對地電容電流的總和， 容性無功方向 線路流向母線,2.中性點不接地電網(wǎng)單相接地保護,（1）絕緣監(jiān)視裝置 正常運行無 ,單相接地全系統(tǒng)均出現(xiàn),（3）零序功率方向保護 靈敏度較高,第十三章 電力系統(tǒng)繼電保護,13.1 繼電保護的基本原理 13.2 輸電線路的繼電保護 13.3 電力變壓器的繼電保護,13.3電力變壓器的繼電保護,一、變壓器的常見故障和不正常工作狀態(tài) 二、縱差動保護的基本原理 三、變壓器的縱差動保護 四、變壓器縱差動保護的整定計算,一、變壓器的常見故障和不正常工

14、作狀態(tài),1.內(nèi)部故障 繞組的相間短路： 縱差動保護 繞組的接地短路： 零序電流保護 繞組的匝間短路： 瓦斯保護,不正常工作狀態(tài) 外部短路引起的過電流： 過電流保護 對稱過負荷： 裝一相過電流保護 勵磁電流升高： 過勵磁保護,二、縱差動保護的基本原理,縱差動保護：,1.忽略互感器勵磁電流 （1） 正常運行及外部故障,比較被保護元件各端 電流的幅值和相位構(gòu)成,（2）內(nèi)部故障,不動作,動作 跳閘,二、縱差動保護的基本原理,2.考慮互感器勵磁電流 Im TA二次電流為,不平衡電流,反映了兩側(cè)電流互感器的勵磁電流之差 差動繼電器的動作電流必須躲過外部短路時出現(xiàn)的最大不平衡電流,三、變壓器的縱差動保護,特

15、點：正常運行時，低壓側(cè)的額定電流不同,三、變壓器的縱差動保護,不平衡電流產(chǎn)生的原因 防止其對差動保護影響的方法,三、變壓器的縱差動保護,不平衡電流產(chǎn)生的原因 防止其對差動保護影響的方法,1變壓器勵磁涌流造成的不平衡電流,正常運行時,當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時,勵磁電流,勵磁涌流,原因：由于磁鏈守恒定律，鐵心的磁通不能突變,三、變壓器的縱差動保護,不平衡電流產(chǎn)生的原因 防止其對差動保護影響的方法,勵磁涌流的大小和衰減時間，與外加電壓的相位、鐵心中的剩磁res，電源容量及變壓器的容量大小等都有關(guān)系,三、變壓器的縱差動保護,三、變壓器的縱差動保護,三、變壓器的縱差動保護,三、變壓器的

16、縱差動保護,勵磁涌流特點： （1）含大量非周期分量,電流偏于時間軸的一側(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,防止措施 （1）采用具有速飽和變流器的差動繼電器 （2）利用二次諧波制動原理構(gòu)成差動保護 （3）鑒別短路電流和勵磁涌流波形之間的差別,防止措施 （1）采用具有速飽和變流器的差動繼電器 （2）利用二次諧波制動原理構(gòu)成差動保護 （3）鑒別短路電流和勵磁涌流波形之間的差別 1.效果：短路電流動作而勵磁涌流不動作 （1）一次線圈通過周期分量電流 （2）一次線圈通過暫態(tài)不平衡電流，含大量非周期分量，B沿局部磁滯回線變化,2.變壓器兩側(cè)電流相位不同引起的不平

17、衡電流,變壓器 Y,d11接線，兩側(cè)電流的相位相差30,2.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30,2.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,希望：,2.變壓器兩側(cè)電流相位不同引起不平衡電流,相位補償?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)電流擴大倍,3.電流互感器變比標準化引起的不平衡電流,可將差動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,3.電流互感器變比標準化引起的不平衡電流,可將差動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,4.兩側(cè)TA型號不同產(chǎn)生的不平衡電流,縱差動保護整定時 應(yīng)按相對誤差為10%來計算其不平衡電流,5.變壓器帶負荷調(diào)整分接頭產(chǎn)生的不平衡電流,三、變壓器的縱差動保護,綜上所述，變壓器外部短路時差動回路