第五章输电线路的高频保护 高频保护概述: 高频保护的定义:(P136) 分类:按照工作原理分两大类,方向高频保护和相差高频保护。 方向高频保护:比较被保护线路两侧的功率方向 相差高频休护:比较被侏护线路两侧的电流相位。 、高频通道的构成: 有“相-相”和“相-地”两种连接方式 “我国广泛运用” 构成示意图P203图5-10 1.阻波器:L、C并联谐振回路,谐振于载波频率。 对载波电流:Z>15009 —限制在本线路。 对工频电流:Z<0.019 畅流无阻。 2.结合电容器 带通滤波器 ①通高频、阻工频 3.连接滤波器 ②阻抗匹配 4.高频电缆:将位于主控制室的高频收、发信机与户外变电站的带通滤波器连接起来。 5.高频收、发信机工作频率:40Khz 三、高频通道工作方式及高频信号的应用: 无高频电流是信号 1.高频通道的工作方式 两种:长期发信方式:正常运行时,收发信机长期工作(经常有高频电流) 故障时发信方式:正常运行时,收发信机不工作。当系统故障时,发信机山启 动元件启动通道中才有高频电流(经常无高频电流) 另:改变频率也是一种信号 2.高频信号的分类及应用 有高频电流是信号 按高频信号的应用分三类:跳闸信号、允许信号、闭锁信号 (1)跳闸信号 跳闸“或”门:高频信号是跳闸的充分条件 或 GSX 门 (2)允许信号 BH 跳闸 “与”门:收到高频信号是跳闸的必要条 与 门 GSX (3)闭锁信号: 与 GSX
跳闸“否”门:收不到高频信号是跳闸的必要条件 方向高频保护 1.高频闭锁方向保护的基本原理 举例说明:高频信号 高频信号 内部接地时:保护3、4:S动,两侧都不发高频信号,保护动作跳3、4DL 外部接地时:保护2、5:S动,它们发出高频闭锁信号,送仝保护1、6、2、5。AB.BC 线路均保持不动 它是以山短路功率为负的一侧发出髙频闭锁信号,这个信号被两端的收信机所接 收,而把护闭锁。故称高频闭锁方向保护 注:这种按闭锁信号构成的保护以在非故障线路上才传送高频信号,而在故障线路上并不 传送高频信号。因此,在故障线路上山于短路使高频通道可能遭到破坏时,并不会影响保护 的正确动作 *AAv GSXGFX 半套高频闭锁方向保护原理接线(电流启动方式) (1)组成: I1起动元件1:灵敏度较高,起动发信机发信 L2起动元件2:灵敏度较低,起动保护的跳闸回路 3功率方向元件:判断短路功率的方向 4ZJ中间继电器:内部短路时,停止发信
5zJ极化继电器(双线圈):工作线圈接方向元件输出,制动线圈接收信机的输出 (2)工作情况 ①外部短路时:I1I2动 AB线,B侧S.I1→4J常闭触点→起动→发信 3不动5ZJ制动 A侧S3动→4动 停 止发信 I动5ZJ工作、制动线圈均有电流,不动,所以: 1、2DL不跳闸 ②内部短路时 BC线:I1、I2、3、1ZJ均动作,停止发信,5幻J有工作电流一跳闸 (3)为什么要用两个灵敏度不同的起动元件 I2/I1=1.6-2 防止区外故障误跳闸 若采用一个起动元件,当区外接地时,山于LH误差,起动元件误差。S侧起动元 件动作,S侧起动元件未动。S侧误动。 采用两个起动元件I12,S侧I2动作时,S侧I1一定动作,故可防止误动 (4)时间配合 外部故障时,S侧需等待对侧的高频闭锁信号,故跳闸回路应有一定延时。故障 切除后,返回时,为防止误动,启动发信回路应延时返回。 (5)方向元件 要求:①能反映所有类型的故障 ②没有死区 ③正常负荷状态下不动作 ④系统震荡时不会误动作 ③线路两端在灵敏度上容易配合 满足要求的方向元件:负序方向元件(单相式、三相式)相电压补偿式方向元件 行波方向元件 2.高频闭锁距离保护和高频闭锁零序方向保护的基本原理(自学」 高频闭锁距离保护是距离保护与电力线波通道相结合,利用收发信急的高频信号传送 对侧保护的测量结果,两端冋时比较两侧距离俫护的测量结果,实现内部故障瞬时切除, 区外故障个动作。 高频闭锁零序方向侏护工作原理与上同 此种构成方式,主保护和后备保护统一设计,减少了测量元件,简化了接线,相对 的提高了可靠性。缺点:距离或零序保护检修时,主保护和后备保护都必须退出工作。 四、相差动高频保护:P208 1.相差动高频侏护基本原理 比较被保护线路两侧短路电流的相位
调制方法:正半波发信,负半波停信,不断交替(高频通道经常无电流,而在外部故障 时发出的高频电流(即闭锁信号)的方式构成保护) 传送闭锁信号的保护需两套起动元件。 1、构成: 对侧GFX 操作 方波 GFX 电路 GSX 起动 元件 主要部分:起动元件、操作元件、比相元件 ①起动元件:---故障检测元件(区分正常运行和故障) 不对称故障12-有两个灵敏度不同的起动元件,其中:高灵敏-起动发信 低灵敏--准备跳闸 对称故障Z或相电流 ②操作元件:将输电线上的二相工频电流转综合为单一工频电流(只用一个通道)。 并对GFX的高频电流进行调制 选择的要求:①能反映各种类型故障 ②内部故障时φ=0°而外部故障时q=180 利用复合滤过器可以将三相电流综合成单一电流I1、I2、I或I1+K1、I1+KI等 1:能反映所有短路但在不对称短路时包含故障前的负荷分量.会造成区内短路时,相
位差大为增加 *I2:不能反映三相短路 *I:不能反映三相短路和两相短路 *I1+KI:I2能反映不对称短路,用于反映三相短路K值的选择>1侏证L2起主导作用, 般K=6或8 ③比相元件:根据线路两侧电流的相位判断内外故障 区内故障:φ=0°停信间隙y=180 区外故障:φ=180°停信间隙y=0 实际 区内故障:φ>0°停信间隙y180 区外故障:q<180 要找岀外部故障可能岀现的最大间隙角γmax并按此进行闭锁,以保证外部故障时俫护可靠 不误动,这个角度就叫做闭锁角,表示为 2、闭锁角的确定 理想:区外故障时,q=180 实际:①CT角度误差q=7° ②保护装置的角误差(复合电流滤过器),9hb=15° ③高频信号传输带来的角误差 乜磁波的传输速率v光速=3×105公甲秒 频:每周波360°~0.02″~600km 所以:每传100km,误差6° qL=(L100)×6°其中了L—线路长度
t=360×50×L=(L100)×6°) ④为保证选择性并计及一些其它误差(山分布电容引起) 考虑裕度角q=15° =q+qh+qL+q=37°+(L100)×6 例:L=300km,Φb=37°+(300100) 山Φ计算公式可知,L↑→Φ↑,Φ=180°一Φ↓降低保护灵敏度 3、保护的相继动作(区) 作电流只有I1 设 EmAN=70 发电机、变压器和线路阻抗φn=60 发电机、变压器阻抗φa=90° =arg( Im/ In)=100° Im 对M侧保护: m=100°+7+15+(L/100)×6° 对N侧保护: 因为I滞后 9=100°+7°+15-(L/100)×6 闭锁 122-(300100×6°=104°<125°动作 为解决M端保护不能跳闸的问题,采用N侧跳闸的同时,立即停止本侧发信 N端停信后,M侧收信机只能收到自己所发的信号,间隔角为180°,M侧保护 可立即跳闸。 保护装置的这种工作情况 端的护先动作以后,另一端的保护才能再 动作跳闸,称为“相继动作”。 主要影响因素:故障类型、两侧电源电动势问相角差以及线路长度
