第三章输电线路电流电压保护介绍

继电保护教学电力系统继电保护三峡电力职业学院动力工程系继电保护教学第三章输电线路电流电压保护3.1单侧电源输电线路相间短路的电流电压保护输电线路发生短路时，电流增大，电压降低。反映电流增大而动作的电流保护。加装低电压元件构成低压过电流保护。输电线路电流保护采用阶段式电流保护，采用三套电流保护共同构成三段式电流保护。继电保护教学3.1.1无时限电流速断保护无时限电流速断保护又称Ⅰ段电流保护，反映电流增大而能瞬时动作切除故障。3.3.1.1无时限电流速断保护的工作原理和整定计算当系统电源电势一定，线路上任一点发生短路故障时，短路电流的大小与短路点至电源之间的电抗（忽略电阻）及短路类型有关。继电保护教学短路类型单相接地短路，两相不接地短路（相间短路），短路电流最小两相接地短路，三相（接地）短路短路电流最大。)1,1(f)2(f)1(f)3(f继电保护教学流过保护安装地点的短路电流：ES和XS是常数，短路点距离电源越远（L越大），短路电流越小。最大运行方式最小运行方式最大运行方式用于计算，最小运行方式用于校验。lZXEISSK1)3(lXXEISSK1)2(23继电保护教学继电保护教学无时限电流速断保护的动作电流，应按大于本线路末端短路时流过保护安装处的最大短路电流来整定。保证在相邻线路上发生短路故障时，保护不会误动作。不过必然不能保护线路全长。)3(max.11KBreopIKIⅠⅠ继电保护教学最大运行方式（三相短路）时，保护范围最大；最小运行方式（两相短路）时，保护范围最小。继电保护教学Ⅰ1min1max.23opSSIlXXE最小保护区末端发生短路故障)23(1max.11minSopSXIEXlⅠ校验最小保护范围Lmin不应小于线路全长的15%~20%。继电保护教学Ⅰ1max1min.opSSIlXXE最大保护区末端发生短路故障)23(1min.11maxSopSXIEXlⅠ校验最大保护范围Lmax不应小于线路全长的50%。继电保护教学3.1.1.2线路—变压器组瞬时电流速断保护无时限电流速断保护一般只能保护线路的一部分，但是在终端上采用线路—变压器组的接线方式时，可以延伸到被保护线路以外，使全线路都能瞬时切除故障。max.1KCCOopIKIⅠ动作电流整定可以按躲开变压器二次母线上短路流过保护安装处最大短路电流来整定继电保护教学3.1.1.3原理接线正常运行时，流过线路的电流是负荷电流，其值小于动作电流，保护不动作。发生短路故障时，短路电流大于保护的动作值，KA常开触点闭合，启动中间继电器KM，KM触点闭合，启动信号继电器KS，并通过断路器的常开辅助触点，接到跳闸线圈YT构成通路，断路器跳闸切除故障线路。继电保护教学3.1.1限时电流速断保护3.1.2.1限时电流速断保护的工作原理和整定计算在无时限电流速断保护的基础上，增加一套带时限的电流速断保护，用以切除无时限电流速断保护范围以外的短路故障。这种带时限的电流速断保护，称为限时电流速断保护。继电保护教学限时电流速断保护的保护范围必然要延伸到相邻线路。为了满足选择性，必须增加一定的时限。限时电流速断保护范围不超出相邻线路无时限电流速断保护的保护范围，动作时限比相邻线路的无时限电流速断保护长一个时限差继电保护教学ⅠⅡⅡ211opreopIKI与线路保护配合max.1KDcoopIKIⅡ与相邻变压器配合取较大值继电保护教学ttttttⅠⅡⅠⅡ2121限时电流速断保护动作时限要与相邻线路的瞬时电流保护动作时限相配合。取较大值s6.0~3.0t继电保护教学继电保护教学5.1~3.1IIK1opmin.KsenⅡ系统在最小运行方式下线路末端两相短路时具有足够的反应能力。校验继电保护教学灵敏系数不能满足要求，可用降低保护动作电流的方法解决，即与相邻线路的限时速断保护配合。tttIKIopreopⅡⅡⅡⅡⅡ21211继电保护教学继电保护教学3.1.2.2限时电流速断保护的单相原理接线正常运行时，流过线路的电流是负荷电流，其值小于动作电流，保护不动作。发生短路故障时，短路电流大于保护的动作值，KA常开触点闭合，启动时间继电器KT，KT触点延时闭合，启动信号继电器KS，并通过断路器的常开辅助触点，接到跳闸线圈YT构成通路，断路器跳闸切除故障线路。继电保护教学限时电流速断保护可以作为本线路无时限电流速断保护的后备保护。两者配合使用。可以使全线路范围的短路故障都在0.5s内动作于跳闸。组合构成线路的主保护。继电保护教学3.1.3定时限过电流保护3.1.3.1定时限过电流保护的工作原理定时限过电流保护是指按躲过最大负荷电流整定，并以动作时限保证其选择性的一种保护。不仅能保护本线路的全长，也能保护相邻线路的全长。是本线路的近后备和相邻线路的远后备。继电保护教学tttttt3221继电保护教学3.1.3.2定时限过电流保护的整定计算电网正常运行时，过电流保护不动作，其启动电流必须大于被保护线路上流过的最大负荷电流max.LⅢIopI继电保护教学为保证在外部故障切除后，保护能可靠地返回，保护装置的返回电流赢大于故障切除后流过保护装置的最大自启动电流.max.Lssmax.sreIKIImax.1ⅢopILreSSrerereIKKKKIⅢ继电保护教学为保证选择性ttt21ⅢⅢ若本线路的下一级有多条线路，则本级过电流的动作时间应比下级保护中动作时间最长的多Δt。继电保护教学3.1.3.3灵敏系数校验ⅢopImin.KsenIK近后备和远后备要分别校验继电保护教学3.1.4电流保护的接线方式电流保护的接线方式，是指电流继电器线圈与电流互感器二次绕组之间的连接方式。继电保护教学3.1.4.1三相三继电器完全星形接线流入每个继电器线圈的电流就是其对应相电流互感器的二次电流。2rII1conK接线系数继电保护教学3.1.4.2两相两继电器不完全星形接线不能反映B相上发生的单相接地短路。2rII1Kcon接线系数继电保护教学3.1.4.3两种接线方式在各种故障时的性能分析比较当输电线路L1和L2上发生两点接地短路时，只切除离电源较远的线路L2，而不切除L1，这样可以保证对变电所B的正常供电。中性点不直接接地电网，允许在单相接地时继续运行两个小时。继电保护教学L1不停电，L2停电。L1接地相别AABBCCL2接地相别BCACAB保护1动作××××××保护2动作√√√√√√停电线路数111111三相三继电器完全星形接线。继电保护教学发生六种不同相故障时，2/3L1不停电L2停电，1/3L1、L2都停电，可见故障扩大了。L1接地相别AABBCCL2接地相别BCACAB保护1动作√××××√保护2动作×√√√√×停电线路数211112两相两继电器不完全星形接线。继电保护教学L1停电，L2停电。L2接地相别AABBCCL3接地相别BCACAB保护2动作√√√√√√保护3动作√√√√√√停电线路数222222三相三继电器完全星形接线。继电保护教学发生六种不同相故障时，1/3两条线路停电，2/3一条线路停电。可见停电范围缩小了。L2接地相别AABBCCL3接地相别BCACAB保护2动作√√××√√保护3动作×√√√√×停电线路数121121两相两继电器不完全星形接线。根据统计，L1、L2发生两相接地短路的可能性小于L2、L3上发生两相接地短路的可能性。因此，中性点不直接接地系统广泛采用两相两继电器不完全星形接线。继电保护教学3.1.4.4两相三继电器接线在两相两继电器的基础上，第三个继电器接在中性线上，流过的是A、C两相电流互感器二次电流的和，数值等于B相电流的二次值。继电保护教学三角形接线，线电流等于倍的相电流；星形接线，线电流等于相电流。3电力变压器广泛采用Y,d11型接线，两相短路时，变压器内部三角形接线侧不发生短路的相也会有短路电流。假设变压器变比为1（线电压之比），发生a,b两相短路，短路电流分布如图。当变压器主保护不动作时，高压侧过电流保护作为后备保护动作，B相灵敏度提高一倍。继电保护教学3.1.5线路相间短路的三段式电流保护无时限电流速断保护、限时电流速断保护采用两相两继电器不完全星形接线，定时限过电流保护采用两相三继电器不完全星形接线。跳闸触点为并联关系；定时限过电流保护必须采用三继电器接线。继电保护教学定时限过电流保护的动作时限按阶梯原则确定，离电源最远的保护首先确定，越靠近电源，其定时限过电流保护的动作时限就越长。继电保护教学35kV单侧电源辐射网络，已知：1、变电所B、E中变压器连接组别为Y，d11，并且装设差动保护；2、线路AB的最大传输功率Pmax=9MW，功率因数cosφ=0.9，系统中的发电机均装设了自动励磁调节器，自启动系数1.3；3、图中电抗为归算至37kV电压级的有名值，各线路正序电抗为X1=0.4Ω/km；4、系统等值阻抗Zs.max=9.4Ω，Zs.min=6.3Ω。解：选三段式电流保护作为线路AB的保护方案（1）无时限电流保护的整定计算B母线短路时流过线路AB的最大三相短路电流为线路AB的无时限电流速断保护的动作电流为其最大保护范围)A(1310254.03.63/100037ZZEIABmin.SS)3(max.K)A(1638131025.1I)3(max.KⅠⅠre1opKI%50%4.67%1002585.16%100)km(85.16)3.616383/37000(4.01)ZE(Z1ABmaxmin.SⅠS1maxllIlop校验，最小保护范围最小保护范围满足要求。%15%94.18%1002574.4%100)km(74.4)4.916383/3700023(4.01)ZE23(Z1ABminmax.SⅠS1minllIlop（2）限时电流速断保护的整定计算①与变压器T1配合，按躲过变压器的低压侧母线三相短路时，流过线路AB的最大三相短路电流整定，②与相邻线路的电流速断保护相配合取较大值作为动作电流。)A(46130103.63/100037ZZZEI1TABmin.SS)3(max.K)A(6004613.1I)3(max.KⅡre1ⅡopKI)A(755304.0103.63/100037ZZZEIBCABmin.SS)3(max.K)A(108575525.115.1I)3(max.KⅡⅡre1opKI③灵敏度校验。B母线短路时，流过线路AB的最小两相短路电流灵敏系数为灵敏系数不满足要求，改用与T1低压侧母线配合，动作时间灵敏系数满足要求)A(954)104.9(2100037ZZE23IABmax.SS)2(max.K3.188.01085954IKⅡ)2(min.KsenopIs1Ⅱt3.159.1600954IKⅡ)2(min.KsenopI（3）定时限过电流保护的整定计算流过线路AB的最大负荷电流动作电流为)A(1749.03595.0310009Imax.L)A(31917485.03.12.1IKKmax.LreSSⅢⅢre1opKI灵敏度校验。①过电流保护作为本线路的近后备时②过电流保护作为相邻线路的远后备时线路BC末端发生两相短路时流过线路AB的最小两相短路电流5.199.2319954IKⅢ)2(min.KsenopI2.185.1319589IKⅢ)2(min.KsenopI)A(589)12104.9(237000ZZZE23IBCABmax.SS)2(max.K变压器T1低压侧发生两相短路时，流过线路AB的最小两相短路电流（采用两相三继电器接线时）定时限过电流保护的灵敏系数均满足要求。2.135.1319432IKⅢ)2(min.KsenopI)A(43230104.93/37000Z