供配电基础夯实班第十七讲继电保护

1、2017供配电专业基础夯实班网络授课课后及时答疑专有题库2016-11-21供配电303842857，发变群1657241051电力系统保护的原理、任务和组成供配电303842857，发变群165724105提要§ 保护的任务§ 电力系统描述§ 保护的目标§ (保护的原理)§ 保护系统的供配电303842857，发变群165724105保护的任务§ 保护免受 短路 故障的§ 保护运行设备免受损坏§ 在故障情况下保持电力系统运行供配电303842857，发变群165724105高压网络的拥有者§ 公互用统、

2、电力公司电网、区域系统、城市电网§ 工业企业钢铁、水泥、化工、汽车. . .§ 发电厂§ 铁路§ 特殊系统机场、医院、试验站、轮船. . .电压等级超高压输电750 kV500 kV400 kV高压220 kV110 kV60 kV中压30 kV20 kV10 kV6 kV配电供配电303842857，发变群165724105系统结构:工业企业中的辐射型网络GGMMM供配电303842857，发变群165724105系统结构:供电系统中的辐射型网络供配电303842857，发变群165724105系统结构:网状网络供配电303842857，发变群1657

3、24105中性点接地补偿接地不接地直接接地低阻抗接地供配电303842857，发变群165724105电力网络的主要发电机三绕组变压器双绕组变压器接地故障补偿电抗器母联双母线短路限流电抗器电缆刀闸M电并联电抗器变电站线路滤波电路负荷供配电303842857，发变群165724105保护的目标选择性快速性供配电303842857，发变群165724105保护区域电流互感器CT断路开关供配电303842857，发变群165724105指示故障条件的判据IUt-TI × sinw t + eI(t)=rdI dt电流D ISII U ZjSfI> U< Z<DjI>

4、U>I>>电压阻抗相角功率频率rrS(t)P QDf供配电303842857，发变群165724105三相系统中的故障类型3-pole2-pole1-pole供配电303842857，发变群165724105电力系统保护系统的好的保护装置最优的保护概念快速、安全、有选择性的保护系统精确设定:定期维护、检查、自检精确调试供配电303842857，发变群165724105一般系统数据§ 电压等级?§ 中性点接地方式?的中断时间?§§ 供电方的供电可靠性目标?§ 系统的未来的发展?§ 用户的重要程度?§ 需要的信

5、息?供配电303842857，发变群165724105来自网络接线图的数据§ 要保护哪些元件?§ 短路电流的水平?§ 网络元件有那些?§ 已安装了哪些保护?供配电303842857，发变群165724105保护装置的特性§ 动作特性?§ 选择性?§ 保护功能?§ 后备保护?§ 附加设备?供配电303842857，发变群165724105保护系统设计除保护装置本身外,一个保护系统还包括以下部分:§ CT/PT§ 二次电缆§ 断路开关§ 二次接线§ 电举例:线

6、路保护系统保护系统的1.2.3.4.5.CT,VT二次接线保护装置开关电池供配电303842857，发变群165724105PTCT开关二次接线电池保护装置=精确设定的前提条件§ 准确的线路长度§ 线路特性§ 数据§ 变压器接地方式§ 开关操作次数§ 线路对接地故障的R/X比值供配电303842857，发变群165724105调试的步骤§ CT/PT检查§ 二次接线检查§ 保护装置的全部功能检查§ 开关跳闸信号的检查§ 当地参数的检查如前向-后向定义供配电303842857，发变群16

7、5724105检查与维护§ 二次检查§ 一次检查§ 真正的系统故障供配电303842857，发变群165724105维护要求§ 机电设备- 维护- 功能检查§ 模拟电子设备-功能检查§ 数字设备- 自检供配电303842857，发变群165724105基本的保护原理供配电303842857，发变群165724105时限保护- 功能l 定时限保护l 故障判据:l 选择性判据:时间供配电303842857，发变群165724105时限保护- 功能IL1TRIPIL2IL3IE对所有具有4组CT输入的保护装置都有效供配电303842857，

8、发变群165724105IE>ttIE>>tI>tI>>保护- 功能(3组CT输入)时限IL1IL1跳闸IL2IL2 (IE)IE 是计算值,(最小 0.1 x IN)并配置定时器IL3IL3IE适用于所有类型的中性点接地方式供配电303842857，发变群165724105I>I>>I>I>>tI>tI>>保护-功能(3组CT输入)时限IL1IL1跳闸IL2IL2 (IE)跳闸IEL2是计算值IL3IL3供配电303842857，发变群165724105I>I>>tI>tI>

9、;>tI>tI>>保护- 特性时限二段定时限保护装置的跳闸特性t sec2.0跳闸区域1.51.00.5x IN0.51.01.52.02.5I>I>>供配电303842857，发变群165724105保护- 特性时限反时限保护装置的跳闸特性t sec2.0特性:n IECn ANSIn 用户自定义1.51.00.5x IN0.51.01.52.02.5供配电303842857，发变群165724105保护- 应用时限作为主保护用于:线路保护通过延时分级实现选择性1电保护2短路和过负荷保护, 启动时间监视,重启动抑制M变压器保护3短路和过负荷保护,涌流

10、制动132供配电303842857，发变群165724105xxxxO/CO/CO/CO/C保护- 应用时限作为线路主保护xt = 900mst = 600mst = 300mst = 0ms优点:缺点:简单装置,只需CT 近馈线侧,供配电303842857，发变群165724105O/CO/CO/CO/C时延分级t = 700 mst = 400 mst = 100 msI >I >I >I >I >I >供配电303842857，发变群165724105保护- 应用时限作为配电变压器主保护< 800kVA>800kVA>1600kVA短

11、路和过负荷保护短路保护(涌流制动)短路保护(涌流制动)过负荷保护HV-fuse Typ: GTrO/C供配电303842857，发变群165724105xxxxxO/CI 2 t保护- 应用时限作为后备保护用于:1线路差动保护I2 变压器差动保护II12供配电303842857，发变群165724105xxxxO/CO/CO/C保护- 应用时限变压器后备保护设定:100%uk%I>>>* INA,t = 0uk = 变压器短路电压IN = 变压器高压侧额定电流因此 I>> 只对高压侧故障起作用II>: 动作值低压侧故障,该限值应大于所有低压侧馈线额定电流之和

12、折合到高压侧的值.t = 300ms + 所有馈线的最大时延供配电303842857，发变群165724105xxUMZ开关失灵保护- 应用电能方向TRIPbreaker failt2&CB I>t2= t CB + t BFdrop off + t safety= 150 - 250msBF function供配电303842857，发变群165724105TRIP over current prot.I>&t1OC function保护- 功能方向时限l 方向时限l 故障判据:l 选择性判据:方向+时间供配电303842857，发变群165724105保护保护-

13、 功能方向时限IL1跳闸UL1快速段 (I>>):有方向无方向后备段 (I>):供配电303842857，发变群165724105Direction&tI>tI>>保护- 应用方向时限电能方向作为并行线路主保护O/C1t = 300mst = 300msDevices动作DeviceDevice闭锁 (“反”方向)瞬间跳闸t = 0mst = 0msO/C4O/C3Device返回Device300 ms后跳闸t = 0msO/C供配电303842857，发变群165724105xxxxxO/C21234123保护- 应用方向时限电能方向作为并行线路

14、主保护t = 300mst = 300ms动作1Devices闭锁 (“反”方向)DevicesDevicet = 0msO/Ct = 0msO/C瞬间跳闸返回Devicest = 0msO/C供配电303842857，发变群165724105xxxxxO/CO/C543215435221保护- 应用方向时限t = 600mst = 0mst = 300mst = 300mst = 0mst = 600ms动作Devices作为双端供电线路主保护瞬间跳闸Device返回Devices600ms后跳闸Device供配电303842857，发变群16572410516426421O/CO/CO/C

15、O/C65432O/CO/C1保护- 应用方向时限t = 600mst = 0mst = 300mst = 300mst = 0mst = 600ms动作Devices300ms后跳闸作为双端供电线路主保护Devices返回Devices供配电303842857，发变群16572410561436431O/CO/C6543O/CO/CO/CO/C21方向比较-介绍方向比较-另一种保护概念供配电303842857，发变群165724105方向比较-介绍HV infeed20kV20kV400V20kV20kV400V400V400V20kV400V供配电303842857，发变群16572410

16、5方向比较-原理TRIPTRIPESESABI>I>&&Data linkt1t1感应”不起作用的方向”发出”不起作用的方向”信号S收到”不起作用的方向”信号 -> 闭锁EI>启动时间段”感应” 起作用的方向”时延供配电303842857，发变群165724105t1方向比较-应用对双端供电网络B-C段发生故障ABCDI>,t I>,t I>,t I>,tR 1.1I>,t I>,t I>,t I>,tR 2.1I>,t I>,t I>,t I>,tR 2.2I>,t I>

17、;,t I>,t I>,tR 3.1I>,t I>,t I>,t I>,tR 3.2I>,t I>,tI>,t I>,tR 1.2R 1.1 前向, R 1.2反向 è R 1.2 闭锁 R 1.1R 3.1反向 , R 3.2前向è R 3.1闭锁 R 3.2R 2.1前向, R 2.2前向è 快速跳闸 t1 (100ms)供配电303842857，发变群165724105方向比较-应用对单端供电网络C-D段发生故障ABCDI>,t I>,t I>,t I>,tR 1.1I>

18、;,t I>,t I>,t I>,tR 2.1I>,t I>,t I>,t I>,tR 3.2I>,t I>,tI>,t I>,tR 1.2I>,t I>,t I>,t I>,tR 2.2I>,t I>,t I>,t I>,tR 3.1R 1.1前向, R 1.2反向 è R 1.2闭锁 R 1.1R 2.1前向, R 2.2反向 è R 2.2闭锁 R 2.1R 3.1前向, R 3.2 不动作è快速跳闸 in t1 (100ms),因未收到闭锁信号

19、供配电303842857，发变群165724105方向比较-应用“反闭锁”的原理1出线保护启动并在50 ms内闭锁进线保护Blocking2T = 50ms t = xxms电能方向2进线保护在50 ms内发出跳闸信号,因无出线保护动作并闭锁进线保护+start.startstartM1供配电303842857，发变群165724105O/CO/CO/CO/C方向比较-应用方向比较与反闭锁的结合母线闭锁母线环网柜环网柜TRIPTRIPESES光纤光纤I>I>&&二进制信号二进制信号t1t1I>t3I>t3母线故障快速跳闸(t3 app. 50ms)&am

20、p;&TRIPTRIP出线屏出线屏I>t4I>t4&&供配电303842857，发变群165724105方向比较-应用在环网B-C段发生故障ABCDI>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 1.1I>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 1.2I>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 2.1I>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 2.2I>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 3.1I>,t1

21、 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 3.2R1.1 R1.2 R2.1 R2.2 R3.1 R3.2 R4 R5 R6正向,但被R1.2闭锁反向,闭锁R1.1正向,闭锁母线保护,并跳闸正向, ,并跳闸反向,闭锁R3.2正向,但被R3.1闭锁无反应无反应无反应R4R5R6供配电303842857，发变群165724105I>,tI>,tI>,t方向比较-应用在母线B的出线段发生故障ABCDI>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 1.1I>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 1.2I>

22、,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 2.1I>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 2.2I>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 3.1I>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 3.2R1.1 R1.2 R3.1 R3.2 R4 R5 R6正向,但被R1.2闭锁反向,闭锁R1.1反向,闭锁R3.2正向,但被R3.1闭锁无反应无反应闭锁母线保护,并跳闸R4R5R6供配电303842857，发变群165724105I>,tI>,tI>,t方向比较-应用在母

23、线B发生故障ABCDI>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 1.1I>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 2.1I>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 2.2I>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4I>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 3.2I>,t1 I>,t2 I>,t3 I>,t4R 1.2R 3.1R1.1 R1.2 R2.1 R2.2 R3.1 R3.2 R4 R5 R6正向,但被R1.2闭锁反

24、向,闭锁R1.1,由母线保护段动作跳闸反向,闭锁R2.2,由母线保护段动作跳闸正向,但被R2.1闭锁反向,闭锁R3.2正向,但被R3.1闭锁无反应无反应无反应R4R5R6供配电303842857，发变群165724105I>,tI>,tI>,t过压/欠压过压U >UNU <欠压供配电303842857，发变群165724105差动保护装置的测量原理I1I5I2I4I3Kirchhoff law:= 0I1+ I2 + I3 + I4 + I5电流方向定义: 电流入线路为正,出线路为负.供配电303842857，发变群165724105差动保护线路负荷状态Istar

25、t - Iend = 0DI = 0è故障状态Istart - Iend ¹ 0DI ¹ 0è母线IA负荷状态SI = 0IA + IB + IC = 0èCIA故障状态IA + IB + IC ¹ 0SI ¹ 0è供配电303842857，发变群165724105IBICIBIl 跳槛:IDiff>>2.5. 4 IC举例:I 1 = 5 0 0 A , I 2= - 3 0 0 A ,I N , C T= 5 0 0 A , I C = 5 0 Al差动保护的跳闸跳槛I D i f f > = 2 , 5 I C / I N , C T = 0 . 2 5 lIDiff/IN,CT= 500 A /500 A + (-300 A / 500A) = 1.0 - 0.6 = 0.4