输电线路电流电压保护课件

1第五部分输电线路电流电压保护整定计算25.1单侧电源输电线路相间短路的电流电压保护5.1.1瞬时(无时限)电流速断保护瞬时电流速断保护（又称第Ⅰ段电流保护）它是反映电流升高，不带时限动作的一种电流保护。1.工作原理及整定计算在单侧电源辐射形电网各线路的始端装设有瞬时电流速断保护。当线路上任一点发生短路故障时，流过保护安装地点的短路电流可用下式表示输电线路电流电压保护3

=（5-1）

=（5-2）

——系统等效电源相电势；

——系统等效电源到保护安装处之间的电抗；

——线路单位公里长度的正序电抗；

——短路点至保护安装处的距离输电线路电流电压保护4图5-1中曲线1表示最大运行方式下三相短路电流随的变化曲线。曲线2表示最小运行方式下两相短路电流随的变化曲线。输电线路电流电压保护整定计算5图5-1瞬时电流速断保护动作特性分析输电线路电流电压保护6保护1瞬时电流速断保护的动作电流可按大于本线路未端短路时流过保护安装处的最大短路电流来整定，即=（5-3）式中—保护装置1瞬时电流速断保护的动作电流；

—可靠系数，取1.2~1.3。

—被保护线路末端B母线上三相短路时流过保护安装处的最大短路电流，一般取次暂态短路电流周期分量的有效值。输电线路电流电压保护7瞬时电流速断保护的灵敏系数，是用其最小保护范围来衡量的，规程规定，最小保护范围不应小于线路全长的15%~20%。输电线路电流电压保护9式中——系统最小运行方式下，最大等值电抗，；——输电线路单位公里正序电抗，。同理，最大保护区末端短路时

=（5-6）输电线路电流电压保护10则最大保护长度=（5-7）式中——系统最大运行方式下，最小等值电抗，。规定:最大保护范围应≥50%（为被保护线路长度），最小保护范围≥（15%~20%）时。输电线路电流电压保护112．线路—变压器组瞬时电流速断保护整定如图5-2所示。输电线路电流电压保护图5-2线路变压器组原理接线12瞬时电流速断保护动作电流为（5-8）式中——配合系数，取；——变压器低压母线C短路，流过保护安装处最大短路电流。输电线路电流电压保护135.1.2限时电流速断保护1.工作原理及整定计算如图5-3所示。为了使线路Ｌ1的限时电流速断保护的保护范围不超出相邻线路Ｌ2瞬时电流速断保护的保护范围，必须使保护１限时电流速断保护的动作电流大于保护２的瞬时电流速断保护的动作电流，即(5-9)输电线路电流电压保护14图5-3限时电流速断保护的动作电流与动作时限输电线路电流电压保护16为了保证选择性，保护1的限时电流速断保护的动作时限tⅡ1，还要与保护２的瞬时电流速断保护、保护3的差动保护（或瞬时电流速断保护）动作时限tⅠ2、tⅠ3相配合，即tⅡ1=tⅠ2+（5-11）或

tⅡ1=tⅠ3+式中——时限级差。

输电线路电流电压保护17对于不同型式的断路器及保护装置，取范围内。2．灵敏系数的校验其灵敏系数计算公式为

（5-12）输电线路电流电压保护18式中——在被保护线路末端短路时，流过保护安装处的最小短路电流；——被保护线路的限时电流速断保护的动作电流。规程规定，≥如果灵敏系数不能满足规程要求，可采用降低动作电流的方法来提高其灵敏系数。即使线路L1的限时电流速断保护与线路L2的限时电流速断保护相配合，即输电线路电流电压保护19（5-13）

取上式中的较大值。输电线路电流电压保护21则有＞＞写成等式（5-14）输电线路电流电压保护22图5-4定时限过电流保护工作原理图输电线路电流电压保护232．整定计算定时限过电流保护动作电流整定一般应按以下两个原则来确定：1)在被保护线路通过最大正常负荷电流时，保护装置不应动作，即＞2)为保证在相邻线路上的短路故障切除后，保护能可靠地返回，保护装置的返回电流应大于外部短路故障切除后流过保护装置的最大自起动电流，即

输电线路电流电压保护24＞根据第2条件，过电流保护的整定式为

（5-15）式中——可靠系数，取；——自起动系数，由电网电压及负荷性质所决定；输电线路电流电压保护26要求≥；当过电流保护作为相邻线路的远后备保护时，应采用最小运行方式下，相邻线路末端两相短路时的短路电流来进行校验，要求≥1.2；作为联接的变压器远后备保护时，短路类型应根据过电流保护接线而定。输电线路电流电压保护274．时限整定过电流保护的动作时限按阶梯原则进行整定，这个原则是从用户到电源的各保护装置的动作时限逐级增加一个。在一般情况下，对于线路Ｌn的定时限过电流保护动作时限整定的一般表达式为

（5-16）输电线路电流电压保护28式中——线路过电流保护的动作时间，s；——由线路供电的母线上所接的线路、变压器的过电流保护最长动作时间，s。输电线路电流电压保护29

5.2双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护5.2.1方向过电流保护的方向性在双侧电源或环网中，为了切除故障元件，应在线路两侧都装设断路器和保护装置。假设装设前述的过电流保护，将不能保证保护的选择性。输电线路电流电压保护30图5-5保护动作特性接线图（a）双侧电源；（b）单侧环形网络输电线路电流电压保护31必需在原有的电流保护的基础上加装一个功率方向判别元件──功率方向元件,并且规定短路功率方向由母线指向线路为正方向。只有当线路中的短路功率方向与规定的正方向相同，保护才动作。5.2.2方向过电流保护的工作原理在过电流保护的基础上加装一个方向元件，就构成了方向过电流保护。输电线路电流电压保护32

图5-6方向过电流保护工作原理输电线路电流电压保护33在图5-6所示的电网中，为了保证选择性，可将电网中各保护按其动作方向分为两组单电源网络，A侧电源、保护1、3、5为一组；D侧电源、保护2、4、6为一组。对各电源供电的网络，其过电流保护的动作时限仍按阶梯形原则进行配合，即A侧电源供电网络中，＞＞；D侧电源供电网络中，＞＞。两组方向过电流保护之间不需要考虑配合。输电线路电流电压保护34在双侧电源辐射形电网中，一般来说，接入同一变电所母线上的双侧电源线路的过电流保护，动作时限长者可不装设方向元件，而动作时限短者和相等者则必须装方向元件。3.2.3功率方向继电器接线所谓功率方向继电器的接线方式，是指在三相系统中即电器电压及电流的接入方式。即接入点电器的电压和电流是是线（相间）还是相的一定组合方式。对接线方式的要求是：输电线路电流电压保护35(1)应能正确反应故障的方向。即正方向短路时，继电器动作，反方向短路时应不动。(2)正方向故障时，加入继电器的电压电流尽量大，并尽可能使和之间的夹角尽量地接近最大灵敏角。在相间短路保护中，接线方式广泛采用90°接线方式，如表5-2和图5-7所示。表5-2功率方向继电器接入的电流及电压输电线路电流电压保护36输电线路电流电压保护功率方向继电器

电流

电压

KP1KP2KP3

表5-2功率方向继电器接线方式37图5-7功率方向继电器的接线图（a）接线图；（b）相量图输电线路电流电压保护38功率方向继电器的动作条件可用角度来表示:-90°≤（+）≤90°（5-17）这一动作条件也可用余弦函数来表示为

cos（+）≥0(5-18)

输电线路电流电压保护39

5.2.4方向过电流保护整定计算由于方向电流保护加装了方向元件，因此它不必考虑反方向故障，只需考虑同方向的保护相配合即可。同方向的阶段式方向电流保护的I、Ⅱ、Ⅲ段的整定计算，可分别按单侧电源输电线路相间短路电流保护中所介绍的整定计算方法进行，但应注意以下一些特殊问题。

输电线路电流电压保护401．方向过电流保护动作电流的整定方向过电流保护动作电流可按下列两条件整定(1)躲过被保护线路中的最大负荷电流。值得注意的是在单侧电源环形电网中，不仅要考虑闭环时线路的最大负荷电流，还考虑开环时负荷电流的突然增加。(2)同方向的保护，它们的灵敏度应相互配合，即同方向保护的动作电流应从据电源远的保护开始，向着电源逐级增大。以图5-5（a）中保护1、3、5为例，即当在K2点发生短路故障时，如果短路电流介于和之间，即输电线路电流电压保护41＜＜，保护1将发生误跳QF1。为了避免误动，则同方向保护的动作电流应满足

＞＞（5-19）＞＞（5-20）以保护4为例，其动作电流为（5-21）

—配合系数，一般取1.1。输电线路电流电压保护435.3输电线路接地故障保护整定5.3.1中性点非直接接地系统单相接地的特点在中性点非直接接地电网中发生单相接地时，由于故障点的电流很小，且三相相间电压仍保持对称，对负荷供电没有影响，因此，一般都允许再继续运行一段时间，而不必立即跳闸。输电线路电流电压保护44图5-8（a）示出