输电线路的电流保护.ppt

1、最大短路电流：在最大运行方式下三相短路时，通过保护装置的短路电流为最大。最小短路电流：在最小运行方式下两相短路时，通过保护装置的短路电流为最小。,2.工作原理,发生短路时，流过保护安装地点的短路电流为：,结论：流过保护安装地点的短路电流值随短路点的位 置变化， 且与系统的运行方式和短路类型有关,3. 整定计算,动作电流 为保证选择性，保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定即 Idz KrelId.B.max,结论:电流速断保护只能保护本条线路的一部分，而不能 保护全线路,继电器动作电流：,Kjx电流互感器的接线系数,保护范围（灵敏度KLm）计算（校验）

2、规程规定，在最小运行方式下，速断保护范围的 lb%（15%20%）即 100%（1520）%,无时限电流速断保护没有人为延时，只考虑继电保护固有动作时间，由于动作时间较小可认为t=0s。 电流速断保护是依靠动作电流定值取得选择性，动作速度快，但不能保护线路全长，灵敏性差，即牺牲了灵敏性，换取了快速性。,4.电流速断保护的接线图,单相原理接线图,正常状态：,一次设备通过的电流为负载电流,流过KA的电流小于动作值,不发断路器跳闸脉冲 。,KA不动作，其触点不闭合,短路故障时：,KA的二次电流大于KA动作值,KA触点闭合,KM线圈得电,其触点闭合,KS起动，发出信号。,QF跳闸，切除故障。,4.电流

3、速断保护的接线图,单相原理接线图,线路上流有很大的短路电流,保护装置返回,5.对电流速断保护的评价,优点：简单可靠，动作迅速。 缺点：（1）不能保护线路全长； （2）运行方式变化较大时，可能无保护范围。 （3）在线路较短时，可能无保护范围。,特殊情况,电流速断可以保护线路全长。在采用线路变压器组的接线方式的电网中，把线路和变压器可以看成是一个元件。速断保护按躲开变压器低压侧短路出口处d1点短路来整定，可以保护线路的全长。,限时电流速断保护1. 工作原理,（1）保护范围必须延伸到下一条线路中去。 （2）动作带有一定的时限。 （3）为了保证速动性，时限应尽量缩短。,2. 整定计算,（1） 动作电流

4、 动作电流按躲开下一条线路瞬时电流速断保护的动作电流进行整定：,继电器动作电流：,(2) 动作时限,影响t的因素有：,2QF的跳闸时间tQF, 约为0.2s。,时间继电器提前动作误差tt，电磁型的约为0.05s。,限时速断保护的测量元件在外部故障切除后，由于惯性而不能立即返回的惯性延时tg，电磁型的约为0.1s。,裕度时间ty，取0.1s。故,(3)灵敏度校验,Ksen1.5，是因为考虑了以下不利于保护动作的因素。（a）可能存在非金属性短路，使短路电流Id较小；（b）实际的短路电流小于计算值；（c）电流互感器有负误差，使短路时流入保护起动元件中的电流变小；（d）继电器的实际起动值可能有正误差，

5、使Idz变大； (e) 考虑一定裕度。,如果限时电流速断保护灵敏性不满足要求,（1）与下一条线路的限时电流速断相配合,(2) 动作时限比下一条线路时限电流速断保护的动作时限高出一个时间阶段t，即,3.限时电流速断保护的接线图,（）单相原理接线,4.对限时电流速断保护的评价,优点：结构简单，动作可靠，能保护本条线路全长。 缺点：不能作为相邻元件（下一条线路）的后备保护,受系统运行方式变化较大。,三、定时限过电流保护（电流III段）,定时限过电流保护定义：其动作电流按躲过被保护线路的最大负荷电流整定，其动作时间一般按阶梯原则进行整定以实现过电流保护的动作选择性，并且其动作时间与短路电流的大小无关。

6、,1. 工作原理,反应电流增大而动作,它要求能保护本条线路的全长和下一条线路的全长。作为近后备保护和远后备保护，其保护范围应包括下条线路或设备的末端。过电流保护在最大负荷时，保护不应该动作。,2.整定计算,（1）动作电流按躲开被保护线路的最大负荷电流，且在自起动电流下继电器能可靠返回进行整定：,（）灵敏度校验,近后备,远后备,低电压继电器正常时（得电）常开触点闭合，常闭触点断开当电压低于整定值时，常开触点断开，常闭触点闭合。,正常运行时:KV触点打开，KA触点打开。,最大负荷电流：KV触点打开，KA触点闭合。,短路时：KV触点闭合，KA触点闭合。,当灵敏度不满足要求时，可以采 用低电压闭锁的过

7、电流保护,（3） 时间整定,动作延时是按阶梯原则整定的，即本线路的过电流保护动作延时应比下一条线路的电流段的动作时间长一个时限阶段t:,4.对定时限过电流保护的评价,优点：结构简单，工作可靠，不仅能作近后备，而且能作为远后备。在放射型电网中获得广泛应用，一般在35千伏及以下网络中作为主保护。,缺点：动作时间长，而且越靠近电源端其动作时限越大，对靠电源端的故障不能快速切除。,2.电流三段式保护的保护特性及时限特性,优点：简单，可靠，并且一般情况下都能较快切除故障。一般用于35千伏及以下电压等级的单侧电源电网中。缺点：灵敏度和保护范围直接受系统运行方式和短路类型的影响，此外，它只在单侧电源的网络中

8、才有选择性。,4.三段式电流保护的评价,线路的零序电流及方向保护,一、概述,1、中性点方式：,2、供电可靠性：,3、绝缘水平：,4、接地电流：,中性点直接接地（大接地电流电网）中性点非直接接地（小接地电流电网）,大：供电可靠性低小：供电可靠性高,大：按相电压，设备造价低小：按线电压，设备造价高,大：接地电流大，属故障状态，需跳闸小：接地电流小，属不正常运行状态，不 跳闸只发信号,二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率 的特点,（1）故障点的零序电压最高，离故障点越远，零序电压越低。,（2）零序电流的分布，决定于线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗及变压器接地中性点的数目和位置。（3）

9、故障线路零序功率的方向与正序功率的方向相反，是由线路流向母线的。（4）某一保护安装地点处的零序电压与零序电流之间的相位差取决于背后元件的阻抗角。 （5）在系统运行方式变化时，正、负序阻抗的变化，引起Ud1、Ud2 、Ud0之间电压分配的改变，因而间接地影响零序分量的大小。,二、接地故障时零序电流，零序电压及零序功率的特点,三、零序电流滤过器,流入继电器中的电流为,接地故障时流入继电器的电流为零序电流，即,在正常运行和相间短路时，零序电流过滤器存在一个不平衡电流，即,它是由于三个互感器铁心的饱和程度不同，以及制造过程中的某些差别而引起的。当发生相间短路时，铁芯饱和的程度最严重，此时不平衡电流达到

10、最大值。,三、零序电流滤过器,对于采用电缆引出的送电线路，还广泛采用零序电流互感器接线以获得3I0 ，如右图所示它和零序电流过滤器相比，主要是没有不平衡电流，同时接线也更简单。,三、零序电流滤过器,四、零序电压互感器,零序电压的取得，通常采用三个单相电压互感器或三相五柱式电压互感器。,发生接地故障时，从 mn 端子上得到的零序电压为：,五、零序电流速断保护（零序I段）,零序电流速断保护起动值的整定原则如下,1.躲开下一条线路出口处单相接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流3I0max ,即,式中 单相接地短路时的零序电流和两相接地短路时的零序电流最大值。,2.躲过断路器三相触头不同期合闸时

11、出现的零序电流，即,六、限时零序电流速断保护（零序段）,1.起动电流,零序段的起动电流应与下一段线路的零序段保护相配合。,2.动作时限 零序段的动作时限与相邻线路零序段相配合，动作时限一般取0.5秒,3.灵敏度校验 零序段的灵敏系数，应按照本线路末端接地短路时的最小零序电流来校验，并满足Ksen1.31.5,即,式中I0。min本线路末端接地短路时的最小零序电流。,六、限时零序电流速断保护（零序段）,如果灵敏度不满足要求，则增加一段零序，并与相邻线路零序段配合,七、定时限零序过电流保护（零序段）,1.起动电流,(1) 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Iunb.max,即,

12、（2）与下一线路零序段相配合就是本保护零序段的保护范围，不能超出相邻线路上零序段的保护范围。,2. 灵敏度校验,作为本条线路近后备保护时，按本线路末端发生接地故障时的最小零序电流来校验，要求,作为相邻线路的远后备保护时，按相邻线路保护范围末端发生接地故障时，流过本保护的最小零序电流3I0min来校验，要求,3.动作时限,各保护的动作时限也按阶梯原则来选择。,只有在两个变压器间发生接地故障时，才能引起零序电流，所以只有保护4、5、6才能采用零序保护，要求：,八、方向性零序电流保护,在d1点接地短路时，需满足t02t03,必须加装功率方向元件。,1.工作原理,灵敏角,在双侧电源两侧变压器的中性点均

13、接地的电网中，当线路上发生接地短路时，故障点的零序电流将分为两个支路分别流向两侧的接地中性点，不装设方向元件将不能保证保护动作的选择性。,零序方向方向元件原理,2. 整流型零序功率方向继电器,整流型功率方向继电器，相位比较的电压量,相位比较继电器的动作和边界条件为,幅值比较电量,幅值比较的零序功率方向继电器的动作条件为,3.方向性零序电流三段保护的原理接线图,九、对零序电流保护和方向性零序保护的评价,（1）零序电流保护比相间短路的电流保护有较高的灵敏度。,（2）零序过电流保护的动作时限较相间保护短。,（3）零序电流保护不反应系统振荡和过负荷。,（4）零序功率方向元件无死区。副方电压回路断线时，

14、不会误动作。,（5）接线简单可靠。,一、中性点不接地电网中单相接地故障的特点,1简单网络,在正常运行情况下,中性点不直接接地系统接地保护,在A相接地时，各相对地的电压为：,结论： 故障相电压为零，非故障相对地电压升高为原来 倍。,1.简单网络,故障点D的零序电压为：,结论：故障点的零序电压大小Ud0与相电压U相等。,各相对地电容电流为 ：,1.简单网络,从接地点流回的电流ID为 ：,结论： 从接地点流回的电流ID为正常运行时，三相对地电容电流的算术和。,1.简单网络,2.多条线路网络,当线路II A相接地时，在此接地电流ID为,（1）非故障线路I：,线路始端所反应的零序电流为,结论： 零序电流

15、的大小为线路本身对地电容电流，方向为由母线流向线路。,（2）故障线路：,线路始端所反应的零序电流为,有效值为 ：,结论： 故障线路上零序电流的大小为全系统非故障元件对地电容电流之和，其方向为由线路流向母线。,综上所述，可得如下结论：,（1）单相接地时，全系统都将出现零序电压，而短路点的零序电压在数值上为相电压U；,（2）在非故障元件上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路；,(3)在故障元件上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之和，电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线。,二、中性点经消弧线圈接地电网中单向接地故障的特点,如果电网中单相接地时

16、接地电容电流的总和比较大时，单相接地短路会过渡到相间短路,解决方法： 在电源中性点加装一个电感线圈。减少流经故障点的电流，避免在接地点燃起电弧，把这个电感线圈称为消弧线圈。,当线路II上A相接地时 ,在接地点又增加了一个电感分量的电流 IL，因此，从中性点流回的总电流为,结论： ID将因消弧线圈的补偿而减少。,消弧线圈的补偿方式：,（1）完全补偿,就是使IL= IC。接地点的电流ID近似为零。,（2）欠补偿,就是使ILIC。补偿后的接地点电流是电容的。,（3）过补偿,就是ILIC，补偿后的残余电流是电感性的。,这种方式实际中获得了广泛的应用。,三、绝缘监视,在发电厂和变电所的母线上，一般装设网络单相接地的监视装置，它利用接地后出现的零序电压，带延时动作于信号。,正常运行时：没有零序电压，三只电压表读数相等，KV不动。,当系统任一出线发生接地故障时：接地相对地电压为零，而其他两相对地电压升高。同时在开口三角处出现零序电压，过电压继电器KV动作，给出接地信号。,三、绝缘监视,四、零序电流保护,零序电流保护是利用故障线路零序电流较非故障线路为大的特点来实现有选择性的发出信号或动作于跳闸的保护装置。,零序电流保护的原理接线图如右图所示。,零序电流保护装置的起动电流必须大于本线路的零序电容电流，即,