第二章输电线路的电流电压保护 第一节单测电源网络相间短路的电流保护 侏护的配置:一般山三段式构成 第Ⅰ段一—一电流速断保护 段式了第段一限时电流速断保」主保护 第Ⅲ段 过电流保护 后备休护 、电流速断保护(第Ⅰ段」 对于仪反应于电流增大而瞬时动作电流保护,称为电流速断侏护 1、短路电流的计算: 图中、1-一最大运行方式下d 2--最小运行方式下d2 3-一保护1第一段动作电流 E min+Z l x 可见,L的大小与运行方式、故障类型及故障点位置有关 最大运行方式:对每一套侏护装置来讲,通过该侏护装置的短路电流为最大的方式。(Z。m) 最小运行方式:对每一套保护装置来讲,通过该保护装置的短路电流为最小的方式。(Zmax) 2、整定值计算及灵敏性校验 为了保护的选择性,动作电流按躲过夲线路末端短路时的最大短路短路整定 K=1.2~1.3(参看p15注①) 保护装置的动作电流:能使该保护装置起动的最小电流值,用电力系统一次測参数表示。(l) 1在图中为直线3,与曲线1、2分别交于a、b点 可见,有选择性的电流速断保护不可能侏护线路的全长
灵敏性:用保护范围的大小来衡量lmax、lm 一般用lm来校验、 ×100% 要求:≥(15~20)% 方法:①图解法,按比例作图,可求出最小保护范围。 ②解析法 E Razi= 2 zmax+ z1 dmin 可得 m×100% √3E ,m) 式中Z1=Z1-一被保护线路全长的阻抗值 动作时间c0s 3、构成 中间继电器的作用: ①接点容量大,可直接接TQ去跳闸 ②当线路上装有管型避雷器时,利用其固有动作时间(60ns)防止避雷器放电时保护误动 4、小结 ①仪靠动作电流值来保证其选择性 ②能无延时地保护本线路的一部分(不是一个完整的电流侏护)。 限时电流速断侏护(第Ⅱ段) 1、要求 ①任何情况下能保护线路全长,并具有足够的灵敏性 ②在满足要求①的前提下,力求动作时限最小。 因动作带有延时,故称限时电流速断侏护 2、整定值的计算和灵敏性校验
为保证选择性及最小动作时限,首先考虑其保护范围不超出下一条线路第Ⅰ段的保护范 围。即整定值与相邻线路第I段配合。 动作电流:边1=kA·2 K=1.1~1.2(非周期分量已衰减) 动作时间 r+△t Δt取0.5",称时间阶梯,其确定原则参看P18 灵性:Km=m要求:213-15 若灵敏性不满足要求,与相邻线路第Ⅱ段配合。此时: 动作电流:/1=K·/2 动作时间:1=2+△ 3、构成: 与第I段类同:但须加一个时间继电器,山时间继电器的延时接点去起动出口中间继电 4、小结: ①限时电流速断保护的保护范围大于本线路全长 ②依靠动作电流值和动作时间共同保证其选择性 ③与第I段共同构成被保护线路的主保护,兼作第I段的后备保护 、定时限过电流保护(第Ⅲ段) 1、作用 作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。其起动电流按躲最大负 荷电流來整定的保护称为过电流倸护,此保护不仪能保护本线路全长,且能保护相邻线路的 全长。 2、整定值的计算和灵敏性校验 )、动作电流:①躲最大负荷电流/=K ②在外部故障切除后,电动机自起动时,应可靠返回。 电动机自起动电流要大于它正常工作电流,因此引入自起动系数Kz max Il=h K.k (2) K K 式中,K=1.15-1.25 1.3~3K=0.85 显然,应按(2)式计算动作电流,且山(2)式可见,K越大,lz越小,Km越大。因 此,为了提高灵敏系数,要求有较高的返回系数。(过电流继电器的返回系数为0.85~0.9)
2)、动作时间 在內络中某处发生短路故障时,从故障点仝电源之间所有线路上的电流俫护第Ⅲ段的测 量元件均可能动作。例如:下图中d短路时,保护1~4都可能起动。为了保证选择性,须 加延时元件且其动作时间必须相互配合。 即1>12>1>1、tl 这就是阶梯时间特性 注:当相邻有多个元件,应选择与相邻时限最长的保护配合 3)、灵敏性 近后备:Km=m21.3 本线路末端短路时的短路电流 远后备:K1m21.2 lam--一相邻线路木端短路时的短路电流 3、构成:与第Ⅱ段相同,只是电流继电器的定值与时间继电器定值忄同 4、小结: ①第Ⅲ段的l比第I、Ⅱ段的l小得多,其灵敏度比第I、Ⅱ段更高 ②在后备保护之间,只有灵敘系数和动作时限都互相配合时,才能侏证选择性 ③保护范围是本线路和相邻下一线路全长: ④电网末端第Ⅲ段的动作时间可以是保护中所有元件的固有动作时间之和(可瞬时动 故可不设电流速断保护:;木级线路保护亦可简化(Ⅰ十Ⅲ或I+I),越接近电源 长,应设二段式保护 四、电流保护的接线方式 1、定义:指保护中电流继电器与电流互感器二次线圈之间的连接方式。 2、常用的两种接线方式:三相星形接线和两相星形接线 1)、三相星形接线的特点: ①每相上均装有CT和LJ、Y形接线 LJ的触点并联(或) 2)、两相星行接线的特点 ①仪在两相上装设CT和LJ、构成不完全Y形接线 ②IJ的触点并联(或) (通常接A、C相)
上述两种接线方式中,流入电流继电器的电流与电流互感器的二次电流厶2相等。接线 系数:Kn 3、l与l,之间的关系 =m或 dz. 4、比较 ①对各种相间短路,两种接线方式均能正确反映
②在小接地电流系统中,发生异地两点接地时,一般只要求切除一个接地点,而允许 带一个接地点继续运行一段时间 异地两点接地发生在相互串联的两条线路上 a、三相星行接线:保护1和保护2之间有配合关系,100%切除后一线路 b、两相星行接线:2/3机会切除NP线。(即1/3机会无选择性动作) 异地两点接地发生在同一母线的两条并行线路上: a、三相星行接线:当线路I和线路I的过流保护动作时间相同时,保护1和保护2同 时动作,切除线路I、Ⅲ。 b、两相星行接线:23机会只切一条线路 ③Y/△接线变压器后d 以Y/△-11接线降压变为例d( Ic=0
结论:当在YΔ变压器的Δ侧发生两相短路时,滞后相电流是其它两相电流的两倍并 与它们反相位 当在Y/Δ变压器的Y侧发生两相短路时:超前相电流是其它两相电流的两倍,并与它 们反相位。(作业:推导此结果) ④绎济性:两相不完全星形接线优于三相星形接线 三相星形接线灵敏度是两相星形接线的两倍 为提高电流俫护对YΔ变压器后两相短路的灵敏度,采取的措施:在两相星行接线的 中线上再接入一个LJ,此种接线方式称为两相二继电器接线方式。其电流为 (4+lc)/n1=-1B/n,以提高灵敏性。 5、应用 三相星形接线:发电机、变压器的后备保护,采用电流保护作为大电流接地系统的保护(要 求较高的可靠性和灵敏性)。 两相星形接线:中性点不接地电网或经高阻接地电內中。(注:所有线路上的保护装置应安 装在相同的两相上。A、C相) 五、评价 1、选择性: 在单测电源辐射网中,有较好的选择性(靠、t),但在多电源或单电源环內等复杂恻 络中可能无法侏证选择性 2、灵敏性: 受运行方式的影响大,往往满足不了要求。—一电流保护的缺点 例:第Ⅰ段:运行方式变化较大且线路较短,可能使保护范围为零: 第Ⅲ段:长线路重负荷(J增大,La堿小),灵敏性不满足要求 3、速动性 第Ⅰ、Ⅱ段满足 第Ⅲ段越靠近电源,t越长—缺点 4、可靠性 线路越简单,可靠性越高——优点 六、应用范围: 35KV及以下的单电源辐射状络中;第Ⅰ段:110KV等,辅助保护 复习提问 1、电压速断与电流速断保护的区
2、电流电压联锁速断保护的工作原理 3、过电流保护的动作电流、动作时限、侏护范围、灵敏度特点 4、定时限过电流、反时限过电流保护特点、区别 第二节双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护 问题的提出 为提高供电的可靠性,出现了单电源环形供电网络、双电源或多电源络。但在这样的 网络种简单的电流保护不能满足要求。针对以下双侧电源供电內络,分析如下: 对电流速断保护:d处短路,若n>13,则保护3误动,d2处短路,若l2>l2 则保护2误动 对过电流保护:dl处短路,要求t3>t2d2处短路,,要求t2>t3显然,这种要求 是矛盾的。 上述矛盾的要求不可能同时满是 原因分析:反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起休护误动。 解决办法:加装方向元件——功率方向继电器。当方向元件和电流测量元件均动作时才 启动逻辑元件。这样双侧电源系统保护系统变成针对两个单侧电源的子系统 山上图可见,保护1、3、5只反映山左侧电源提供的短路电流,它们之间应相互配合。而休 护2、4、6仪反映山右侧电源提供的短路电流,它们之间应相互配合,矛盾得以解决 功率方向继电器的工作原理
电流规定方向:从母线流向线路为正方向 电流本身无法判定方向,需要一个基准一母线电压 dl处短路(对休护2为正方向) d2处短路(对保护2为反方向) M=lm·Z1n 1n2·Z1l2 B=arg Ba l ala 0 P=U, coS<0 因此:利用判别短路功率方向或电流、电压之间的相位关系,就可以判别发生故障的 方向。 实现 最大灵敏角:在UJ、I幅值不变时,其输出(转矩或电压)值随两者之间的相位 差的大小而改变。当输出为最大时的相位差称最大灵敏角pm 2、动作范围:如n±90 动作方程:-90≤arg ≤90 或-90°+ψm≤arg,-≤90°+φm
3、动作特性 当UJ=UA,J=14,9=60,线路发生三相短路 所以中m=中n=60 4、死区:当正方向出口短路时,U,=UA≈0,GJ不动—一电压死区 消除办法:采用90度接线方式,加记忆回路。 幅值比较原理和相位比较原理及其互换关系 对于比较两个电气量的继电器,可按幅值比较原理或枏位比较原理来实现。 幅值比较原理 相位比较原理:-90sarg,≤90 用四边形法则来分析它们之间的关系 C <90 90° U D B
