电力系统继电保护原理

1、电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理 西南交通大学电气工程学院西南交通大学电气工程学院2-32-3中性点直接接地电网中接地短路的零中性点直接接地电网中接地短路的零序电流及方向保护序电流及方向保护v接地故障时，各零序分量的特点接地故障时，各零序分量的特点故障点的零序电压最高故障点的零序电压最高, ,系统中距离故障点越远系统中距离故障点越远处的零序电压越低；处的零序电压越低；零序电流的分布零序电流的分布, ,主要决定于送电线路的零序阻主要决定于送电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗抗和中性点接地变压器的零序阻抗, ,而与电源的而与电源的数目和位置无关数目和位置无关对于发生故障的线路对于

2、发生故障的线路, ,两端零序功率的方向与正两端零序功率的方向与正序功率的方向相反序功率的方向相反零序电流与零序电压之间的相位差也将由的阻零序电流与零序电压之间的相位差也将由的阻抗角决定抗角决定, ,而在被保护线路的零序阻抗及故障点而在被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关的位置无关系统的正序阻抗和负序阻抗要随着运行方式而系统的正序阻抗和负序阻抗要随着运行方式而变化变化 ，因而间接的影响零序分量的大小。，因而间接的影响零序分量的大小。v零序电压过滤器零序电压过滤器0mnU正常运行和相间短路实际输出：正常运行和相间短路实际输出：unbmnUU误差以及三相系统误差以及三相系统对地不完全平衡对地不完全

3、平衡对正序、负序分量电压：对正序、负序分量电压：03mnUU对零序分量电压：对零序分量电压：mnabcUUUUv零序电流过滤器零序电流过滤器0rI 正常运行和相间短路实际输出：正常运行和相间短路实际输出：ABCTA1()0runbIIIIIn对正序、负序分量电流：对正序、负序分量电流：03rII 对零序分量电流：对零序分量电流：rabcIIII 躲开躲开下一条线路出口处单相下一条线路出口处单相或或两相接地短路两相接地短路时可能出现的时可能出现的最大最大零序电流零序电流 v零序电流速断零序电流速断( (零序零序I I段段) )保护保护0.max3I0.max0.max3(1.2 1.3)3set

4、relIKII躲开躲开断路器断路器三相触头不同期合闸三相触头不同期合闸时所出现的时所出现的最大零序电流最大零序电流0.3unbI0.0.3(1.11.2)3setrelunbunbIKII注注：如果保护装置动作时间大于如果保护装置动作时间大于断路器三相触头断路器三相触头不同期合闸的时间，则无需考虑第二个条件。不同期合闸的时间，则无需考虑第二个条件。取两者中较大者为整定值取两者中较大者为整定值10kV中置式真空断路器手车柜实物中置式真空断路器手车柜实物图片图片 （多台组合）（多台组合）v零序电流限时速断零序电流限时速断( (零序零序IIII段段) )保护保护起动电流：起动电流：与下一段线路的零序

5、与下一段线路的零序I I段保护相配合段保护相配合当该保护与下一段线路之间当该保护与下一段线路之间无无中性点接地的中性点接地的变压器时变压器时.(1.11.2)setrelset nextset nextIK II当该保护与下一段线路之间当该保护与下一段线路之间有有中性点接地的中性点接地的变压器时变压器时.0.0.(1.11.2)relset nextsetset nextbbKIIIKK0.00.kBCbkABIKI动作时限：动作时限：000.50.5(s)nexttt灵敏度校验：灵敏度校验：0.min1.3531.sensetKII本线路末端本线路末端接地短路接地短路最小最小零序电流零序电流

6、躲开在下一条线路出口处相间短路时躲开在下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流所出现的最大不平衡电流 。在在一般情况下是作为后备保护一般情况下是作为后备保护使用的使用的, ,但但在中性点直接接地电网中的终端线路上在中性点直接接地电网中的终端线路上, ,它也它也可以作为主保护使用。可以作为主保护使用。 .maxunbI.max.max(1.11.2)setrelunbunbIKIIv定时限零序过电流定时限零序过电流( (零序零序IIIIII段段) )保护保护起动电流起动电流必须按逐级配合的原则来考虑必须按逐级配合的原则来考虑 ，本保护零，本保护零序序IIIIII段的保护范围段的保护范围,

7、 ,不能超出相邻线路上不能超出相邻线路上零序零序IIIIII段的保护范围。段的保护范围。.00(1.11.2)relsetset nextset nextbbKIIIKK(3).max.max0.5unbapcrkIK K I本线路末端三相短路时本线路末端三相短路时最大短路电流最大短路电流电流互感器误（电流互感器误（0.1）非周期分量系数（非周期分量系数（12）动作时限：动作时限：按阶梯原则来选择按阶梯原则来选择可见：可见：零序过电流保护与相间短路的过电流相零序过电流保护与相间短路的过电流相比，具有较小的动作时限。比，具有较小的动作时限。灵敏度校验灵敏度校验0.min32sensetIKI作本

8、线路的近后备保护作本线路的近后备保护作下一线路的远后备保护作下一线路的远后备保护0.min1.53sensetKII本线路末端发生接地故本线路末端发生接地故障时的最小零序电流障时的最小零序电流下一线路末端发生接下一线路末端发生接地故障时地故障时流过保护流过保护的的最小零序电流最小零序电流v方向性零序电流保护方向性零序电流保护问题的提出问题的提出k1k1点短路点短路0302ttk2k2点短路点短路选择性选择性0302tt矛盾，需要加矛盾，需要加功率方向元件功率方向元件当零序功率方当零序功率方向由线路到母向由线路到母线时动作线时动作v对零序电流保护的评价对零序电流保护的评价优点优点零序电流保护（零

9、序电流保护（一般为一般为2-3A）比相间短路）比相间短路的电流保护的电流保护(一般为一般为5-7A)有较高的灵敏度有较高的灵敏度零序电流保护受系统运行方式变化的影响零序电流保护受系统运行方式变化的影响要相对较小要相对较小当系统中发生某些不正常运行状态时，例当系统中发生某些不正常运行状态时，例如系统振荡，短时过负荷等，不会误动如系统振荡，短时过负荷等，不会误动动作时限比相间短路的保护相对要小动作时限比相间短路的保护相对要小零序方向元件无死区零序方向元件无死区缺点缺点不能反映相间短路不能反映相间短路例：如图所示网络中，已知：如图所示网络中，已知：（1 1）电源等值电抗）电源等值电抗X1s= X2s

10、=5， X0=8 ；（2）线路）线路AB、BC的电抗的电抗x1=0.4 /km, x0=1.4 /km; (3)变压器变压器T1额定参额定参31.5MVA,110/6.6kV,Uk=10.5%,其他参数如图所示。其他参数如图所示。 试对线路试对线路AB的保护进行零序保护三段整定计算的保护进行零序保护三段整定计算（动作电流、灵敏度校验以及动作时限）。（动作电流、灵敏度校验以及动作时限）。解：、计算短路电流、计算短路电流（）线路各参数（）线路各参数 线路线路AB:1.AB2.AB10.4 208()ABXXx L0.AB01.4 2028()ABXx L1.BC2.BC10.4 5020( )BC

11、XXx L0.BC01.4 5070()BCXx L21.T12.T22NN11010.540.33( )%10010031.5kUXXUS 线路线路BC:变压器变压器T1:（2）短路电流的计算）短路电流的计算）B母线的短路电流母线的短路电流121.AB18513( )sXXXX00.AB028836( )XXX(1)N0.1201133(153 1300036)1070(A)BUIXXX(1)0.33 10703210(A)BI B母线的单相接地零序电流：母线的单相接地零序电流：单相接地短路单相接地短路的复合序网的复合序网B母线的两相接地短路零序电流：母线的两相接地短路零序电流：两相接地短路

12、两相接地短路的复合序网的复合序网(1,1)20.202012011500013 780(A)13 3613361313363BXEIXXXXXXX(1,1)0.33 7802340(A)BI B母线的最大三相短路电流为：母线的最大三相短路电流为：(3). .max11150001150005110(A)33 13k BIX）母线的短路电流）母线的短路电流1211.AB1.BC582033( )sXXXXX 000.AB0.BC82870106( )XXXX母线的两相接地短路零序电流：母线的两相接地短路零序电流：(1,1)20.C20201203311500033 106 3813(A)33 1

13、0633 106333633 10XEIXXXXXXX (1)N0.C12031135000331160(A)3(3333 106)UIXXX 母线的单相接地短路零序电流：母线的单相接地短路零序电流：、各段零序保护的整定计算、各段零序保护的整定计算（）零序（）零序段保护段保护 ）动作电流）动作电流(1)(1,1).10.0.max, 1.25 32104010(A)setrelBBIKII2）单相接地保护区长度）单相接地保护区长度1.2.0.3 1150003 1150003()3(0.45)(0.45)(8 1.4 )4010LLLXXXLLL14.4(km)50%10(km)ABLL3）两相接地保护区长度）两相接地保护区长度2.2.0.2.0.1 .2.0.3 11500040103()LLLLLLLLXXXXXXXX9(km)20%4(km)ABLL满足要求。满足要求。（2）零序）零序段保护段保护 ）动作电流）动作电流.1.21.15 (1.25 1160)1670(A)setrelsetIKI2）灵敏度校验）灵敏度校验(1)(1,1)0.0.1min3,323401.41.31670BBsensetIIKI0.10.5(s)t3）动作时限）动作时限（3）零序）零序段保护段保护 ）动作电流）动作电流(3).1.max. .max(0.5)