电力系统继电保护基础知识讲座-第三章(电力系统输电线路的电流电压保护).ppt

第三章电力系统输电线路的电流电压保护,第一节相间短路的电流电压保护第二节相间短路的方向电流电压保护第三节接地短路的电流电压保护,第三章电力系统输电线路的电流电压保护第一节相间短路的电流电压保护,线路相间短路电流电压保护主要用于35kV及以下的小接地电流系统中。包括两种保护：1、反应电流增大而动作的电流测量元件为基础构成的电流保护，2、由反应电流增大而动作的电流测量元件和由反应电压下降而动作的电压测量元件为基础构成的电流电压保护。,第一节相间短路的电流电压保护一、无时限电流速断保护（电流保护第I段）,1、无时限电流速断保护的动作原理与整定计算,第一节相间短路的电流电压保护一、无时限电流速断保护（电流保护第I段）,1、无时限电流速断保护的动作原理与整定计算,第一节一、无时限电流速断保护（电流保护第I段）1、无时限电流速断保护的动作原理与整定计算,第一节相间短路的电流电压保护一、无时限电流速断保护（电流保护第I段）,2、无时限电流速断保护的构成,1电流测量元件2否门3信号元件4闭锁元件，如雷击使线路避雷器对地放电等情况出现时输出闭锁信号,第一节相间短路的电流电压保护一、无时限电流速断保护（电流保护第I段）,3、无时限电流电压联锁速断保护,1电流测量元件2电压测量元件，当输入电压低于其动作电压时有输出3逻辑元件，当电流、电压测量元件均有输出且元件5无闭锁信号输出时该元件有输出4断线信号元件，在电压互感器TV二次回路断线时发出告警信号5闭锁元件，与图3-2中闭锁元件的作用相同6保护动作的信号元件，当该保护动作跳闸时发出信号,第一节一、无时限电流速断保护3、无时限电流电压联锁速断保护,第一节一、无时限电流速断保护3、无时限电流电压联锁速断保护,无时限电流电压联锁速断保护在最大和最小运行方式下被保护线路上发生短路时不会误动作。该保护的保护范围应由电流元件和电压元件中保护范围最小的元件来确定,第一节一、无时限电流速断保护3、无时限电流电压联锁速断保护,第一节相间短路的电流电压保护一、无时限电流速断保护（电流保护第I段）,4、特殊情况下无时限电流速断保护的整定,第一节相间短路的电流电压保护一、无时限电流速断保护（电流保护第I段）,整定计算的基本原则：电流测量元件的动作电流总必须躲过外部短路(包括双电源网络和环形网络中正方向与反方向短路)时流过保护的最大短路电流(一般按保护最大运行方式下的三相短路考虑)以保证保护的选择性。电流测量元件的灵敏度则应按流过保护可能的最小短路电流(一般取保护最小运行方式下流过保护的最小两相短路电流)进行校验并满足灵敏度(即保护范围)的要求。,第一节相间短路的电流电压保护二、带时限电流速断保护（电流保护第II段）,带时限电流速断保护整定必须遵循以下原则：第一、在任何情况下，带时限电流速断保护均能保护本线路的全长（包括本线路的末端），为此，保护范围必须延伸至相邻的下一线路，以保证在有各种误差的情况下仍能保护线路的全长；第二、为了保证在相邻下一线路出口处短路时保护的选择性，本线路的带时限电流速断保护在动作时间和动作电流两个方面均必须和相邻线的无时限电流速断保护配合。,第一节相间短路的电流电压保护二、带时限电流速断保护（电流保护第II段）,第一节相间短路的电流电压保护二、带时限电流速断保护（电流保护第II段）,第一节相间短路的电流电压保护二、带时限电流速断保护（电流保护第II段）,结论：第一、带时限电流速断保护的保护范围大于本线路的长度AB；第二、带时限电流速断保护必须有延时元件才能保证选择性；第三、带时限电流速断保护可兼作本线路无时限电流速断保护的近后备，即当在AB线路电流第I段保护范围内发生短路故障而该处电流保护第I段拒动时，则由该处电流保护第II段控制断路器1QF延时跳闸；第四、带时限电流速断保护的构成与图3-2同，仅逻辑门2后应增加延时为的延时逻辑元件。当延时元件有输出时，送出电流保护第II段的动作信号并控制被保护线路的断路器跳闸，从而切除被保护线路上的短路故障。,第一节相间短路的电流电压保护三、定时限过电流保护（电流保护第III段）,1、电流保护第III段动作电流的整定,第一节三、定时限过电流保护（电流保护第III段）1、电流保护第III段动作电流的整定,第一节三、定时限过电流保护（电流保护第III段）1、电流保护第III段动作电流的整定,第一节相间短路的电流电压保护三、定时限过电流保护（电流保护第III段）,2、低电压启动的过电流保护,1低电压测量元件2电流测量元件3与门4延时元件，延时为电流保护第III段的动作时间5信号元件,第一节三、定时限过电流保护（电流保护第III段）2、低电压启动的过电流保护,第一节相间短路的电流电压保护四、电流保护的接线方式,第一节相间短路的电流电压保护四、电流保护的接线方式,两种接线方式的电流保护表现出不同的特点：（1）两种接线的投资不同；（2）在大接地电流系统中，完全星形接线能反应所有单相接地故障，不完全星形接线不能反应B相接地故障；（3）当在保护动作时间相同的并行线路上发生两点接地时，在接地电流足够大的情况下，不完全星形接线只有三分之一的机会切除两条线，而完全星形接线则均切除两条线，因此，前者供电可靠性较高；在串联运行的两相邻线路上发生两点接地时，不完全星形接线方式的电流保护有三分之一的机会无选择性动作，而完全星形接线则百分之百有选择性。（4）对于Y.d接线的变压器后发生付方发生ab两相短路时，完全星形接线方式电流保护的灵敏度是不完全星形接线电流保护的灵敏度的二倍,第一节相间短路的电流电压保护四、电流保护的接线方式,第一节相间短路的电流电压保护四、电流保护的接线方式,第一节相间短路的电流电压保护五、三段式电流保护的原理图及延时特性,1、4、7分别为A、B、C三相电流保护第I段的测量元件2、5、8分别为A、B、C三相电流保第II段的测量元件3、6、9分别为A、B、C三相电流保第III段的测量元件11、12分别为电流第II、III段电流保护的逻辑延时元件、13、14、15分别为电流保护第I、II、III段的报警用信号元件KS、KS、KS16出口跳闸中间继电器KCO17、18、19与门逻辑元件,第一节相间短路的电流电压保护五、三段式电流保护的原理图及延时特性,第一节相间短路的电流电压保护五、三段式电流保护的原理图及延时特性,第一节相间短路的电流电压保护六、电流电压保护的性能分析,1、电流电压保护的选择性电流电压保护在单电源辐射网中一般有很好的选择性。但在多电源或单电源环网等复杂网络中这种保护可能无法保证选择性。2、电流电压保护的动作速度电流电压保护第I段和第II段满足35KV及以下网络主保护的速动性要求。电流电压保护第III段一般情况下只能作为线路的后备保护。3、电流电压保护的灵敏度在系统运行方式变化很大、线路很短和线路长而负荷重等情况下灵敏度可能不容易满足要求，甚至保护范围为零。4、电流电压保护的可靠性,第二节相间短路的方向电流电压保护一、方向电流电压保护的产生,1、双电源网络对无时限电流速断保护的影响2、双电源网络对定时限过电流保护的影响,第二节相间短路的方向电流电压保护二、方向电流保护的构成,1、2、3分别为方向电流保护I、II、III段的电流测量元件，4功率方向测量元件，在保护线路正方向短路时动作，即短路功率为正时动作5、6、7与门逻辑元件8、9分别为方向电流保护第II、III段的延时逻辑元件10、11、12分别为方向电流保护第I、II、III段的信号元件13或门,第二节相间短路的方向电流电压保护三、功率方向测量元件,1.功率方向元件的构成原理,第二节相间短路的方向电流电压保护三、功率方向测量元件,2.功率方向元件的接线方式,第二节相间短路的方向电流电压保护三、功率方向测量元件,3.功率方向元件的构成原理及特性相位比较式功率方向元件,第二节三、3.功率方向元件的构成原理及特性相位比较式功率方向元件,第二节三、3.功率方向元件的构成原理及特性幅值比较式功率方向元件,第二节三、功率方向测量元件4、功率方向元件在各种工作情况下的动作,保护线路正方向三相短路,第二节三、功率方向测量元件4、功率方向元件在各种工作情况下的动作,保护线路正方向两相短路,第二节三、功率方向测量元件4、功率方向元件在各种工作情况下的动作,电压互感器二次断线,第二节三、功率方向测量元件4、功率方向元件在各种工作情况下的动作,保护线反方向单相接地故障,第二节相间短路的方向电流电压保护四、三段式方向电流保护的特点,方向电流保护用于双电源网络和单电源环行网络时有以下特点：在保护构成中应增加功率方向测量元件；方向电流保护第I段不必躲过反方向外部最大短路电流；第III段电流保护动作电流应考虑躲过反方向不对称短路时，流过非故障相的电流Iunf。,第二节相间短路的方向电流电压保护四、三段式方向电流保护的特点,4、在环网和双电源网中，功率方向可能相同的电流保护第III段的动作电流之间和动作时间之间应相互配合以保证保护的选择性。5、环网中方向电流保护第II、III段的灵敏度校验可能出现不满足要求的情况。,第二节相间短路的方向电流电压保护四、三段式方向电流保护的特点,6、方向电流保护应采用按相启动接线。7、方向电流保护主要用于35KV及以下的双电源和单电源环网作相间短路保护。,第三节接地短路的电流电压保护,一、大接地系统中的多段式零序电流保护二、大接地电流系统中的方向零序电流保护三、小接地电流系统中单相接地的零序电压、电流及功率方向保护四、零序反时限过电流保护,第三节接地短路的电流电压保护一、大接地系统中的多段式零序电流保护,1、大接地电流系统接地故障的特征,第三节一、大接地系统中的多段式零序电流保护1、大接地电流系统接地故障的特征,第三节一、大接地系统中的多段式零序电流保护2、变压器中性点接地方式的安排,系统中变压器中性点是否接地运行的原则是“应尽量保持变电所零序阻抗基本不变”，以保持系统中零序电流的分布不变及使零序电流电压保护有足够的灵敏度和变压器不致于承受过电压危险。,第三节一、大接地系统中的多段式零序电流保护3、零序分量获取方法,第三节一、大接地系统中的多段式零序电流保护3、零序分量获取方法,第三节一、大接地系统中的多段式零序电流保护4、多段式零序电流保护,第三节一、大接地系统中的多段式零序电流保护4、多段式零序电流保护,第三节一、大接地系统中的多段式零序电流保护4、多段式零序电流保护,第三节一、大接地系统中的多段式零序电流保护4、多段式零序电流保护,若不满足灵敏度要求时，可采用以下措施：a.与相邻线路零序电流保护第II段配和；b.保留与相邻线零序I段配合的II段，增加与相邻线零序II段配合的II段，以保证保护在各种运行方式下的灵敏度；c.改用接地距离保护。,第三节一、大接地系统中的多段式零序电流保护4、多段式零序电流保护,第三节一、大接地系统中的多段式零序电流保护4、多段式零序电流保护,(4)零序过电流保护IV段第一、零序电流IV段（最末一段）动作时应与相邻线在非全相运行中不退出工作的零序电流保护第III段配合第二、本线路经高阻（为100300）接地时有灵敏度整定第三、若配合有困难，可在灵敏度和动作时间上与相邻线路第IV段配合,第三节一、大接地系统中的多段式零序电流保护4、多段式零序电流保护,第三节一、大接地系统中的多段式零序电流保护4、多段式零序电流保护,第三节接地短路的电流电压保护二、大接地电流系统中的方向零序电流保护,1、方向零序电流保护的构成,第三节接地短路的电流电压保护二、大接地电流系统中的方向零序电流保护,2、零序功率方向元件的构成原理,（a）零序电压电流的相位(b)零序方向元件的接线(c)动作区图3-41零序功率方向测量元件,第三节接地短路的电流电压保护二、大接地电流系统中的方向零序电流保护,3.零序功率方向元件的特点(1)根据大接地电流系统接地短路零序电压的分布特征，故障点零序电压最高，故零序功率方向元件无保护出口的电压死区；(2)零序功率方向元件不受系统全相振荡和过负荷的影响；(3)零序功率方向元件在远离故障点时由于零序电压很小可能拒动。,第三节接地短路的电流电压保护三、小接地电流系统中单相接地的零序电压、电流及功率方向保护,第三节接地短路的电流电压保护三、小接地电流系统中单相接地的零序电压、电流及功率方向保护,中性点不接地系统发生单相接地时有以下特征：全系统出现零序电压和零序电流；非故障线的零序电流为该线非故障相对地电容电流之和，方向由母线指向线路且超前零序电压的角度为90；故障点的电流为全系统非故障相对地电容电流之和，其相位超前零序电压的角度90；故障线的零序电流等于除故障线外的全系统中其它元件的电容电流之和，其值远大于非故障线的零序电流，且方向与非故障线相反，由线路指向母线且滞后零序电压的角度90；故障线的零序功率与非故障线的零序功率方向相反。,第三节接地短路的电流电压保护